Вискозиметр

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «КОНСТРУИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ПРИБОРОВ»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

ВИСКОЗИМЕТР

Специальность 1-38 02 02 «Биотехнические и медицинские аппараты и системы»

Обучающийся

группы 11307117

Даниленко В.В.

Руководитель

Короткевич З.М.

Минск 2022



БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Конструирование и производство приборов»

Задание на дипломный проект

Обучающемуся (студенту) Даниленко В.В.

1. Тема дипломного проекта «Вискозиметр»

Утверждена приказом ректора БНТУ 921-лс от 18.02.2022

2. Исходные данные к проекту

Объем исследуемой крови, мл: 2,5

Питание прибора от сети переменного тока:

напряжение, В 220 +10/-15%;

частота, Гц 50 ± 1

Рабочая температура⁰С: 20±2

Вид отображения информации: цифровой

Пределы измерения вязкости: 2…25·10^-3

Погрешность измерения, %: не более 1,5

Габаритные размеры механической части:

Длина Ч ширина Ч высота, мм, не более 220х220х200

Масса, кг, не более 12

3. Перечень подлежащих разработке вопросов или краткое содержание расчетно-пояснительной записки

Введение

1 Конструкторская часть

1.1 Назначение и область применения

1.2 Технические характеристики

1.3 Описание и обоснование выбранной конструкции

1.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции стенда

2 Технологическая часть

3 Экономическая часть

4 Охрана труда

Заключение

4. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей и графиков)

Чертеж общего вида - 2 листа А1

Плакат «Схема пневматическая» - 1 лист А1

Плакат «Схема электрическая» - 1 лист А1

Габаритный чертеж - 1 лист А1

Рабочие чертежи деталей - 1 лист А1

Технологическая часть - 2 листа А1

5. Консультанты по дипломному проекту с указанием относящихся к ним разделов

по конструкторской части - Короткевич З.М., старший преподаватель кафедры «Конструирование и производство приборов»

по технологической части - Степаненко Д.А., профессор кафедры «Конструирование и производство приборов»

по экономической части - Третьякова Е.С., старший преподаватель кафедры «Инженерная экономика» МСФ

по охране труда - Батяновская И.А., старший преподаватель кафедры «Охрана труда» МТФ

6. Примерный календарный график выполнения дипломного проекта

Наименование этапов выполнения дипломного проекта, содержание расчетно-пояснительной записки, графического материала	Объем работы, %	Сроки (дата) выполнения этапа	Примечания (в т. ч. отметка руководителя о выполнении)
Обзор аналогов	10	30.03.2022
Расчеты	20	20.04.2022
Конструкторская часть	25	30.05.2022
Технологическая часть	20	01.06.2022
Экономическая часть	10	01.06.2022
Охрана труда	10	01.06.2022
Окончательное оформление	5	06.06.2022

7. Дата выдачи задания 18.02.2022

8. Срок сдачи законченного дипломного проекта 20.06.2022

Руководитель ________________ Короткевич З.М.

Подпись обучающегося ____________________ Даниленко В.В.

Дата ______________



№ стр.	Формат	Обозначение	Наименование	Кол. лист.	№ экз.	Примечание
			Документация общая
1	*	ДП-1130711703-2022-01	Чертеж общего вида	4		*) А1, А4
2	А4	ДП-1130711703-2022-РПЗ	Расчетно-пояснительная записка	1
3	A1	ДП-1130711703-2022-03	Габаритный чертеж	1
4	А1	ДП-1130711703-2022-04-Пл	Схема кинематическая	1		плакат
5	А1	ДП-1130711703-2022-05-Пл	Схема электрическая	1		плакат
6	А4	ДП-1130711703-2022-06	Втулка	1
7	А4	ДП-1130711703-2022-07	Диск	1
8	А3	ДП-1130711703-2022-08	Крышка	1
9	А4	ДП-1130711703-2022-09	Крышка	1
10	А3	ДП-1130711703-2022-10	Пластина	1
11	А4	ДП-1130711703-2022-11	Хомут	1
12	А4	ДП-1130711703-2022-12-Пл	Схема технологического	1		плакат
			маршрута обработки детали
13	А1	ДП-1130711703-2022-13	Операционные эскизы	1
					ДП-1130711703-2022-РП3
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Даниленко			Ведомость объема дипломного проекта	Лит.	Лист	Листов
Пров.	Короткевич								1
Т. контр.					1-38 02 02 БНТУ, г. Минск
Н. контр.	Габец
Утв.	Савченко



ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

1 Конструкторская часть

1.1 Назначение и область применения устройства

1.2 Техническая характеристика

1.3 Описание и обоснование выбранной конструкции

1.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции

2 Технологическая часть

2.1 Анализ конструкции детали

2.2 Анализ конструкции детали на технологичность

2.3 Определение типа производства

2.4 Выбор метода получения заготовки

2.5 Выбор технологических баз

2.6 Разработка технологического маршрута

2.7 Выбор оборудования и технологической оснастки

2.8 Расчет припусков и межоперационных размеров

2.9 Назначение режимов обработки

2.10 Нормирование операций изготовления детали

2.11 Расчет основных технико-экономических показателей

2.12 Разработка четырех технологических переходов

3. Экономическая часть

3.1 Определение стоимости сырья и основных материалов

3.2 Расчет заработной зарплаты

3.3 Расчет отчислений в фонд социальной защиты населения

3.4 Расходы на подготовку и освоение новой продукции

3.5 Расчет общепроизводственных и общехозяйственных расходов

3.6 Прочие производственные расходы

3.7 Расчет себестоимости

3.8 Расчет отпускной цены

3.9 Вывод

4 Охрана труда

4.1 Производственная санитария и техника безопасности

4.2 Пожарная безопасность

4.3 Оценка производственных рисков балльным методом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г



РЕФЕРАТ

Дипломный проект: 97 с., 9 рис., 26 табл., 15 источника, 4 прил.

КРОВЬ. АНАЛИЗАТОР. ВЯЗКОСТЬ. ПРОБИРКА. МЕДИЦИНА. ИССЛЕДОВАНИЕ.

Объектом разработки является вискозиметр.

Цель проекта: разработка устройства для измерения вязкости крови, позволяющего повысить точности и достоверность измерения данного параметра.

Вискозиметр, позволяет проводить измерение вязкости биологических жидкостей, в частности крови, при научных исследованиях с целью выявления жестких зависимостей влияния различных заболеваний на вязкость крови.

Достоинством разрабатываемого устройства является применение современных датчиков определения углов поворота, которые обеспечивают повышения точности измерения и компактность установки.

Студент-дипломник подтверждает, что приведенный в дипломном проекте расчетно-аналитический материал объективно отражает состояние разрабатываемого объекта, все заимствованные из литературных и других источников теоретические и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

разработка вискозиметр измерение вязкость кровь



ВВЕДЕНИЕ

Исследование вязкости крови имеет немаловажное значение, т.к. оно позволяет на более ранней стадии диагностировать заболевания и следить за ходом его протекания, так, например, гемофилия, брюшной тиф и туберкулез уменьшают показатели вязкости крови, а некоторые инфекционные заболевания, наоборот, увеличивают этот показатель. Так же в случае увеличения показателя вязкости можно предсказать возможность образования тромбов в крови, и на более раннем уровне разрушить их или замедлить их образование.

В некоторых случаях показатель вязкости указывает на переутомление или неполную аккомодацию организма к данным условиям. Это свойство крови используют в спорте, что позволяет беречь здоровье спортсменов. В некоторых случаях спортсменов не допускают к очередному этапу соревнований. Обычно за вязкостью следят особо тщательно, если соревнования проходят в горах, где воздух более разряжен и вязкость крови несколько выше обычных показателей.

Цель проекта: разработка устройства для измерения вязкости крови, позволяющего повысить точности и достоверность измерения данного параметра.

1 Конструкторская часть

1.1 Назначение и область применения устройства

Вискозиметр для измерения вязкости биологических жидкостей, в частности крови, при научных исследованиях с целью выявления жестких зависимостей влияния различных заболеваний на вязкость крови.

Устройство относится к медицине и, в дальнейшем, может быть использовано в клинических условиях для заблаговременного определения заболевания или же подтверждения диагноза.

1.2 Техническая характеристика

В данном пункте приведем технические характеристики разрабатываемого устройства.

Объем исследуемой крови, мл: 2,5

Питание прибора от сети переменного тока:

напряжение, В 220 +10/-15%;

частота, Гц 50 ± 1

Рабочая температура⁰С: 20±2

Вид отображения информации: цифровой

Пределы измерения вязкости: 2…25·10^-3

Погрешность измерения, Па·с: не более 1,5%

Габаритные размеры механической части:

Длина Ч ширина Ч высота, мм, не более 220х220х200

Масса, кг, не более 12

1.3 Описание и обоснование выбранной конструкции

1.3.1 Медицинские аспекты [1]

Кровь - жидкая ткань, осуществляющая в организме транспорт химических веществ (в том числе кислорода), благодаря которому происходит интеграция биохимических процессов, протекающих в различных клетках и межклеточных пространствах, в единую систему. Это реализуется благодаря сокращениям сердца, поддержанию тонуса сосудов и большой суммарной поверхности стенок капилляров, обладающих избирательной проницаемостью. Кроме того, кровь выполняет защитную, регуляторную, терморегуляторную и другие функции. Объём крови в норме составляет в среднем у мужчин 5200 мл, у женщин 3900 мл.

Кровь состоит из жидкой части - плазмы и взвешенных в ней клеточных (форменных) элементов (эритроциты, лейкоциты и тромбоциты). Не растворимые жировые частицы клеточного происхождения, присутствующие в плазме, называются гемокониями (кровяная пыль).

Кровь представляет собой коллоидно-полимерный раствор, в котором вода является растворителем, соли и низкомолекулярные органические вещества - растворёнными веществами, а белки и их комплексы - коллоидным компонентом. К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты, представленные гранулоцитами (полиморфно-ядерные нейтрофильные, эозинофильные и базофильные гранулоциты) и агранулоцитами (лимфоциты и моноциты), а также тромбоциты - кровяные пластинки. В крови также определяется незначительное число плазматических и так называемая ДНК - синтезирующих клеток.

Эритроциты в зависимости от размера называют микро - и макроцитами, основная масса их представлена нормоцитами. Эритроциты представляют собой в норме безъядерную двояковогнутую клетку диаметром 7-8 мкм. Ультраструктура эритроцита однообразна. Его содержимое наполнено нежной грануляцией, которая идентифицируется с гемоглобином. Наружная мембрана эритроцита представлена в виде плотной полоски на периферии клетки. На более ранних стадиях развития эритроцита (ретикулоцит) в цитоплазме можно обнаружить остатки структур клеток-предшественников (митохондрии и др.) Уменьшение эластичности мембраны приводит к появлению выростов на поверхности эритроцита. При уменьшении в клетках содержания АТФ деформация усиливается. Само по себе образование выростов не влияет на продолжительность жизни эритроцита. Мембрана эритроцита на всём протяжении одинакова. Впадины и выпуклости могут возникать при изменении давления с наружи или изнутри, не вызывая при этом сморщивания клетки. Если клеточная мембрана эритроцита нарушается, то клетка принимает сферическую форму и может гемолизироваться. Зрелые эритроциты неспособны к синтезу нуклеиновых кислот и гемоглобина. Для них характерен относительно низкий уровень обмена, что обеспечивает им длительный период жизни (приблизительно 120 дней). Начиная с 60-го дня после выхода эритроцита в кровяное русло, постепенно снижается активность ферментов. Это приводит к нарушению гликолиза и, следовательно, уменьшению потенциала энергетических процессов в эритроците. Изменения внутриклеточного обмена связаны со старением клетки и в итоге приводят к её разрушению. Большое число эритроцитов (около 200 млрд.) ежедневно подвергаются деструктивным изменениям и погибает.

Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой полиморфные безъядерные образования, окружённые мембраной. В кровяном русле тромбоциты имеют округлую и овальную форму. В норме различают 4 основных вида тромбоцитов:

· нормальные (зрелые) тромбоциты - круглой или овальной формы.

· юные (незрелые) тромбоциты - по размеру несколько больше, чем зрелые, и с базофильным содержимым.

· старые тромбоциты - различной формы с узким ободком и обильной грануляцией, содержат много вакуолей.

Химический состав тромбоцитов сложен. В их сухом остатке содержится натрий, калий, кальций, магний, медь, железо, и марганец. В связи с наличием в тромбоцитах железа и меди можно думать об их участии в дыхании. Большая часть кальция тромбоцитов связана с липидами в виде липидно-кальциевого комплекса. Важную роль играет калий; в процессе образования кровяного сгустка он переходит в сыворотку, что необходимо для осуществления его ретракции.

Лейкоциты - полиморфно-ядерные лейкоциты - крупные клетки от 9 до 12 мкм, циркулируют в периферической крови несколько часов, а затем перемещаются в ткани. В процессе дифференциации гранулоциты проходят стадии метамиелоцитов палочкоядерных форм. Все гранулоциты характеризуются наличием в цитоплазме зернистости, которую подразделяют на азурофильную и специальную. Последнюю, в свою очередь, на зрелую и не зрелую зернистость. В нейтрофильных зрелых гранулоцитах новообразования гранул не происходит. Это чётко показано в опытах с искусственно вызванной дегрануляцией. Неспособность зрелых гранулоцитов к продуцированию гранул коррелирует с редукцией в этих клетках шероховатой цитоплазматической сети и пластинчатого комплекса, а также с уменьшением в них числа и размеров митохондрий. Основной функцией гранулоцитов является защитная реакция по отношению к микробам (микрофаги) - это активные фагоциты. Наиболее большой процент фагоцитирующих нейтрофилов отмечается у лиц молодого возраста. С увеличением возраста установлено статически достоверное снижение фагоцитарной активности гранулоцитов. В гранулоцитах обнаружены кейлоны - вещества, которые оказывают специфическое действие, подавляя синтез ДНК в клетках гранулоцитарного ряда. Лимфоциты занимают особое место в системе крови. Их рассматривают как центральное звено в специфических иммунологических реакциях, как предшественников антитело образующих клеток и как носителей иммунологической памяти. Лимфоциты ответственны за выработку и доставку антител при реакциях отторжения и местных аллергических реакциях. Продолжительность жизни лимфоцитов колеблется от 15-27 дней до нескольких месяцев и, возможно, лет. Лимфоциты - мобильные клетки, они быстро передвигаются и обладают свойством пенетрировать в другие клетки. Небольшое количество лимфоцитов принимает участие в фагоцитарной реакции.

Моноциты - наиболее крупные (12-20 мкм) клетки крови. Форма ядра разнообразная, от круглой до неправильной с многочисленными выступами и углублениями поверхности. Хроматиновая сеть в ядре имеет широконитчатое, рыхлое строение. Моноциты обладают резко выраженной способностью к окрашиванию, амебойдному движению и фагоцитозу, особенно остаток клеток, чужеродных мелких тел и т. п.

Плазматические клетки встречаются в нормальной крови в единичном количестве. Для них характерно значительное развитие структур эргастоплазмы очень много рибосом, что делает цитоплазму интенсивно базофильной. Около ядра локализуется светлая зона, в которой обнаруживается клеточный центр и пластинчатый комплекс. Ядро располагается эксцентрично.

На поверхности клеток крови существует двойной слой электрических зарядов, состоящий из прочно связанных с мембраной отрицательных зарядов и уравновешивающего их диффузного слоя положительных зарядов. За счёт двойного электрического слоя возникает электрокинетический потенциал, который играет важную роль стабилизации клеток, предотвращая их агрегацию.

Одним из проявлений гетерогенности крови является феномен оседания эритроцитов. Он заключается в том, что в крови вне кровеносного русла (если предотвращено её свёртывание), клетки оседают (седементируют), оставляя сверху слой плазмы. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) возрастает при различных заболеваниях, в основном воспалительного характера, в связи с изменением белкового состава плазмы. Оседанию эритроцитов предшествует их агрегация с образованием определённых структур типа монетных столбиков. От того, как проходит их формирование, и зависит СОЭ.

Одно из важнейших свойств крови - текучесть - составляет предмет изучения биореологии. В кровеносном русле кровь в норме ведёт себя как неньютоновская жидкость, меняющая свою вязкость в зависимости от условий течения. В связи с этим вязкость крови в крупных сосудах и капиллярах существенно различается, а приводимые в литературе данные по вязкости носят условный характер. Закономерности течения крови (реология крови) изучены недостаточно. Неньютоновское поведение крови объясняется большой объёмной концентрацией клеток крови, их асимметрией, присутствием в плазме белков и другими факторами. Измеряемая на капиллярных вискозиметрах (с диаметром капилляра несколько десятых миллиметра) вязкость крови в 4-5 раз выше вязкости воды. При патологии и травмах текучесть крови существенно изменяется вследствие действия определённых факторов свёртывающей системы крови. В основном работа этой системы заключается в ферментативном синтезе линейного полимера - фибрина, образующего сетчатую структуру и придающего крови свойства студня. Этот «студень» имеет вязкость, в сотни и тысячи превышающую вязкость крови в жидком состоянии, проявляет прочностные свойства и высокую адгезивную способность, что позволяет сгустку удерживаться на ране и защищать её от механических повреждений. Образование сгустков на стенках кровеносных сосудов при нарушении равновесия в свёртывающей системе является одной из причин тромбозов. Образованию сгустка фибрина препятствует противосвёртывающая система крови; разрушение образовавшихся сгустков происходит под действием фибринолитической системы. Образовавшийся сгусток фибрина вначале имеет рыхлую структуру, затем становится более плотным, происходит ретракция сгустка.

Основная функция крови - перенос различных веществ, в том числе тех, с помощью которых организм защищается от воздействий окружающей среды или регулирует функции отдельных органов. В зависимости от характера переносимых веществ различают следующие функции крови:

Дыхательная функция - транспорт кислорода от лёгочных альвеол к тканям и углекислоты от тканей к лёгким. При прохождении через капилляры артериальная кровь теряет кислород и, обогащаясь углекислотой, делается венозной. Проходя через капилляры лёгких, кровь отдаёт углекислоту и приобретает кислород, становится снова артериальной. Транспортом для кислорода выступает гемоглобин, который легко вступает с кислородом в непрочное соединение и столь же легко отдаёт этот кислород.

Питательная функция - перенос питательных веществ от органов пищеварительного тракта. Попадают питательные вещества в организм после кишечника по ворсинкам которого протекает кровь. Она переносит продукты переваривания углеводов, белков, жиров. Вещества, всосавшиеся в кровь, поступают с ней по воротной вене в печень и лишь затем разносятся по всему организму.

Экскреторная функция - перенос конечных продуктов обмена веществ в почки и другие органы. Из всех органов и тканей в кровь поступают продукты обмена веществ. Например, аммиак токсичен для организма, большая его часть обезвреживается, превращаясь в мочевину или аминогруппы аминокислот.

Гомеостатическая функция - достижение постоянства внутренней среды организма благодаря перемещению крови, омыванию ею всех тканей, с межклеточной жидкостью которых её состав уравновешивается.

Регуляторная функция - перенос гормонов, вырабатываемых железами внутренней секреции.

Терморегуляторная функция - поддерживает нормальную температуру тела при угрозе перегревания и обморожения.

Защитная функция - осуществляется лейкоцитами, которые переносятся током крови в очаг инфекции. К защитной функции относится её способность к свёртыванию.

1.3.2 Анализ существующих методов и конструкций и обоснование выбранных решений

При течении любой реальной жидкости, ее слои воздействуют друг на друга с силами, направленными касательно к слоям. Это явление называется внутренним трением или вязкостью. Причем более быстрый слой ускоряет более медленный, а более медленный тормозит более быстрый.

На данный момент существует несколько способов измерения вязкости:

1) Капиллярный метод [2].

Основан на формуле Пуазейля (1.1):

	(1.1)

где R - радиус капилляра, t - время протекания жидкости, V - объем протекаемой жидкости, l- длина капилляра, Дp - разность давлений.

2) Метод Стокса [3]

Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы. Стокс определил, что при небольших скоростях сила сопротивления пропорциональна коэффициенту динамической вязкости , скорости v движения тела относительно жидкости и характерному размеру тела (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Силы, действующие при движении шарика в вязкой среде

Сила тяжести, действующая на шарик

	(1.2)

где с - плотность шарика, r - радиус шарика, g - ускорение свободного падения.

Сила Архимеда

	(1.3)

где р' -- плотность жидкости

Сила сопротивления, эмпирически установленная Стоксом

	(1.4)

где v --скорость шарика

Скорость равномерного движения шарика

	(1.5)

Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости.

Минусами приведенных двух методов является использования большого объёма крови.

3) Ротационный метод [4].

Ротационный метод вискозиметрии заключается в том, что исследуемая жидкость помещается в малый зазор между двумя телами, необходимый для сдвига исследуемой среды. Одно из тел на протяжении всего опыта остаётся неподвижным, другое, называемое ротором ротационного вискозиметра, совершает вращение с постоянной скоростью. Очевидно, что вращательное движение ротора визкозиметра передается к другой поверхности (посредством движения вязкой среды; отсутствие проскальзывания среды у поверхностей тела предполагается, таким образом рассматриваются). Отсюда следует тезис: момент вращения ротора ротационного вискозиметра является мерой вязкости.

При вращении внешнего тела, внутренее тело останется неподвижным, ему и будет сообщаться момент вращения. Внутреннее тело называют ротором ротационного вискозиметра (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 - Схема, изображающая ротационный метод вискозиметрии

Момент вращения, передаваемый через вязкую жидкость, равный

	(1.6)

где R1,L - радиус и длина ротора ротационного вискозиметра;

щ - постоянная угловая скорость вращения внешнего тела;

R2 - радиус вращающегося резервуара ротационного вискозиметра;

з - вязкость исследуемой cреды;

При этом крутящий момент M1 ротора ротационного вискозиметра уравновешивается моментом сил упругости нити М2:

	(1.7)

d,l - диаметр и длина упругой нити;

ц - угол, на который закручивается неподвижно закреплённая нить;

G - момент упругости материала нити.

Заметим вновь, что М1 = М2, откуда после нескольких преобразований относительно з имеем:

	(1.8)

Недостатком данного метода является возможность измерения лишь относительно больших коэффициент вязкости (от 10 мПа*с).

4) Клинический метод [4].

Метод также основывается на формуле Пуазейля. Используется два капилляра и груша, с помощью которой одновременно набирается кровь и вода в капилляры. Процесс набора осуществляется до тех пор, пока кровь не дойдет до определенной отметки на капилляре. Уровень, до которого дойдет вода, и будет определять вязкость крови. Т.е. вязкость крови определяют по следующему соотношению:

	(1.9)

Недостатком данного метода являются низкая точность, а также то, что измеряемая величина оказывается в безразмерных единицах.

Существует несколько основных типов вискозиметров, принцип работы которых основывается на приведенных выше методах измерения.

1) Капиллярный вискозиметр (рис. 1.3)

Рисунок 1.3 - Капиллярный вискозиметр

В капиллярном вискозиметре жидкость из одного сосуда под влиянием разности давлений р истекает через капилляр сечения 2R и длины L в другой сосуд. Из рисунка 1.4 видно, что сосуды имеют во много раз большее поперечное сечение, чем капилляр вискозиметра, и соответственно этому скорость движения жидкости в обоих сосудах в N раз меньше, чем в капилляре вискозиметра.

Рисунок 1.4 - Схема капиллярного вискозиметра

Таким образом не все давление пойдет на преодоление вязкого сопротивления жидкости, очевидно, что часть его будет расходоваться на сообщение жидкости нопределённой кинетической энергии. Следовательно, в уравнение Пуазейля необходимо ввести некоторую поправку на кинетическую энергию, называемую поправкой Хагенбаха:

	(1.10)

где h - коэффициент, стремящийся к единице, d -плотность исследуемой жидкости.

Вторую поправку условно назовём поправкой влияния начального участка капилляра вискозиметра на характер движения исследуемой жидкости. Она будет характеризовать возможное возникновение винтового движения и завихрения в месте сопряжения капилляра с резервуаром капиллярного вискозиметра (откуда вытекает жидкость). Суть поправки состоит в том, что вместо истинной длины капилляра вискозиметра L мы вводим кажущуюся длину L':

	(1.11)

где n - определяется экспериментально на основе изменений при разных значениях L и примерно равен единице.

Капиллярный вискозиметр при правильном выборе материалов вискозиметра имеет достаточно высокую точность.

2) Вискозиметр Гепплера

Вискозиметр Гепплера (рис. 1.5) относится к вискозиметрам с движущимся в исследуемой среде шариком. Действие вискозиметра Гепплера основано на законе Стокса о шарике, падающем в неограниченной вязкой среде.

Рисунок 1.5 - Вискозиметр Гепплера

Вискозиметр представляет собою трубку, выполненную из прозрачного (или непрозрачного) материала, в которую помещается вязкая среда. Вязкость определяется по скорости прохождения падающим шариком промежутков между метками на трубке вискозиметра, исходя из формул метода падающего шарика вискозиметрии.

При использовании вискозиметра Гепплера возникают трудности, связанные с непрозрачностью вязкой среды либо трубки вискозиметра. В этом случае сложно определить местонахождение шарика; с целью преодоления такого характера трудностей были сделаны попытки внедрения в шарик вискозиметра материалов, излучающих рентгеновские лучи. В настоящее время в вискозиметрах типа вискозиметров с падающим шариком применяется способ регистрации магнитных полей.

3) Вискозиметр Брукфильда

Вискозиметр Брукфильда - высокоточный прибор для поточного измерения вязкости сред. Однако в силу невозможности измерения малых значений вязкости в медицинских целях применения не имеет.

Таким образом, рассмотрев существующие методы и устройства измерения вязкости биологических жидкостей, в ходе выполнения проекта была разработана конструкция, реализующая возможность выполнения высокоточных измерений малых значений вязкости при использовании небольших объемов крови.

1.3.3 Описание конструкции и принципа действия устройства

Вискозиметр (см. ДП-1130711703-2022-03) состоит из анализатора 01, устройства обработки результатов 02, блока управления 03.

Анализатор (см. ДП-1130711703-2022-03) состоит из основания 40, которое установлено на регулируемых опорах 24. На основании 40 через шайбы 41 установлен корпус 43, который закрыт крышкой 44. На корпус 43 установлена крышка 42. В корпусе 43 закреплен электродвигатель 21, на выходных штоках которого установлены фланцы 46,47. На фланце 46 установлен диск 45 который, проходя через преобразователь 25, фиксируется скорость вращения штока электродвигателя 21. Во фланец 47 устанавливается кювета 53 с исследуемой кровью. В кювету 53 устанавливается конус 52, который базируется на валу 50, который размещен в подшипниках качения 16. Подшипники качения 16 установлены в корпусе 49 и поджаты крышкой 48. Вал 50 связан муфтой 22 с энкодером 23, который определяет скорость вращения конуса 52. Корпус 49 связан кронштейном 58, который перемещается по штангам 56 на втулках 59. Перемещение кронштейна 58 обеспечивается при вращении маховика 64, который передает вращение винтовой передачи 57,60. Винт 57 установлен в подшипниках качения 16, поджатых крышками 54,63. Штанги 56 установлены на основании 40 и обвязаны пластиной 62. Регулировка нижнего положения расположения кронштейна 58 обеспечивается хомутом 61.

Анализатор работает следующим образом:

Корпус 49 отведен в верхнее положение при вращении маховика 64. Кювета 53 с исследуемой кровью устанавливается во фланец 47. Корпус 49 с конусом 52 опускается при вращении маховик 64 по штангам 56 до конечного положения, обеспеченного хомутом 61. Конус 52 вводится в исследуемую кровь. Включается электродвигатель 21, который вращает фланец 47. Скорость вращения электродвигателя фиксируется преобразователем 25. При вращении фланца 47 вращение передается конусу 52, скорость вращения которого фиксируется энкодером 23. Разница скоростей и измерения мощности на электродвигатели 21 обеспечивает формирование значения вязкости крови.

Электрическая схема анализатора представлена на ДП-1130711703-2022-05-Пл и состоит из электродвигателя М1, который подключен через тиристорный и диодный мосты к микропереключателю DD1, к которому также подключен индикатор Н1. Контроль количества оборотов двигателя М1 осуществляется датчиком, состоящим из фотодиода VD1 LED и транзистора VT5. Контроль оборотов конуса фиксируется датчиком encoder.

Кинематическая схема анализатора представлена на ДП-1130711703-2022-04-Пл.

Анализатор состоит из датчика определения угла поворота 1, электродвигателя 2, держателя 3, пробирки 4, пуансона 5, подшипников 6, энкодера 7, направляющей 8, кронштейна 9, винтовой передачи 10, маховика 11.

Анализатор работает следующим образом. Пробирка 4 устанавливается в держатель 3. Вращением маховика 11 кронштейн 9 перемещается по направляющим 8, опуская пуансон 5 в пробирку. Включается электродвигатель 3, который вращает держатель 3 и пробирку с пуансоном 3. Разность вращения держателя и пуансона фиксируется датчиками 1 и 7.

1.4 Расчеты, подтверждающие работоспособность конструкции

1.4.1 Расчет и выбор электродвигателя [5]

Исходными данными является возможность измерения вязкости предельного значения 25·10^-3Па·с. Расчет ведется для определения необходимого крутящего момента М_кр и мощности Р_дв

	(1.12)

F - сила, действующая со стороны жидкости на стаканы, обусловленная вязкостью жидкости и может быть найдена из уравнения Стокса;

R - расстояние от оси вала двигателя до края стакана;

	(1.12)

- коэффициент динамической вязкости жидкости

r - радиус сосуда;

H - высота сосуда;

- максимальная частота вращения стакана;

Подставляя известные данные получаем

Необходимая мощность, развиваемая двигателем без учета потерь:

	(1.13)

Потери происходят на подшипниках, коэффициент =0.99, примет вид:

Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель ДПР 42-Ф1-03, имеющий характеристики:

Таблица 1.1 - Технические данные двигателя ДПР 42-Ф1-03 [5]

Тип двигателя	V, В	Рдв Вт	,об/мин	Мном, мН*м
ДПР-42- Ф1 -03	27	2,3	4500	4,9

2) Необходимый объем крови = 2.5мл, что накладывает ограничения на размеры стакана и сосуда, т. к. сосуд должен свободно плавать под воздействие силы Архимеда.

При плотности крови в .

Рассчитаем геометрические параметры сосуда:

Рисунок 1.6 - Размеры сосуда

	(1.14)

где

Решая систему уравнение получим:

Необходимо погружение цилиндра на глубину в 22 мм.

Расчёт зазора между цилиндрами.

Зная необходимую глубину погружения внутреннего цилиндра, рассчитаем зазор между ними аналогично предыдущему расчёту (т. к. форма геометрическая форма одинакова), получим l=1,3мм.

1.4.2 Расчет направляющей

Расчет направляющих проводится по условию незаклинивания.

Заклинивание не произойдет при условии [6]:

	(1.15)

где h = 60 мм - высота (плечо), на которой приложена нагрузка

µ = 0,15 - коэффициент трения (сталь по стали);

L = 55 мм - длина направляющей или расстояние между опорами.

Условие на незаклинивание выполняется.

Рисунок 1.7 - Схема к расчету направляющей



1.4.3 Расчет надежности конструкции устройства [7]

Все элементы рассчитываемого устройства делят на условные части с учетом функционального назначения. Наименование всех узлов и элементов записываются в графу 1 таблицы 1.2. Далее заполняем остальные графы, приняв ; ; ; . - коэффициенты учитывающие число переключений, механические воздействия и относительную влагоустойчивость. Коэффициент нагрузки определяется по формуле:

	(1.16)

- рабочая нагрузка;

- номинальная нагрузка;

Коэффициент при числе циклов равных 2.

Интенсивность отказов элементов в реальных условиях эксплуатации будет равна:

	(1.17)

Все данные запишем в таблицу 1.2

Таблица 1.2 - Интенсивности отказов элементов.

Наименование элемента		Режим работы
Пластина	0,02	1	20	1	10	0,16	4
Направляющая	0,12	1	20	1	10	0,48	2
Втулка	0,045	1	20	1	10	0,18	2
Винт	0,22	1	20	1	10	22	50
Гайка	0,35	1	20	1	10	1,4	2
Упор	0,55	1	20	1	10	3,3	3
Маховик	0,08	1	20	1	10	0,32	2
Опора	0,12	1	20	1	10	0,48	2
Корпусные элементы	0,02	1	20	1	10	0,2	5
Электродвигатель	0,9	1	20	1	10	3,9	1
Преобразователь	1,1	1	20	1	10	4,4	2
Муфта	0,35	1	20	1	10	1,4	1
Сухарь	1,1	1	20	1	10	4,4	2

Интенсивность отказов всей системы:

	(1.18)

i = 1…m - количество типов групп элементов;

N_i - количество элементов в i - ой группе.

Интенсивность отказов всей системы будет равна:

Среднее время безотказной работы механизма определяется формулой:

	(1.19)

Вероятность безотказной работы системы в течении заданного времени рассчитывается по формуле:

	(1.20)

Вероятность безотказной работы системы в течении 2000 часов:

Параметры надежности стенда соответствуют требованиям технического задания.



2. Технологическая часть

2.1 Анализ конструкции детали

Деталь втулка предназначена для соединения вала с поворотным диском.

Рисунок 2.1 - Эскиз детали

1 - торец, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: черновое подрезание торца

2 - наружный цилиндр, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: черновое точение

3 - наружный цилиндр, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: черновое точение

4 - торец, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: черновое подрезание торца

5 - фаска, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: зенкование

6 - наружный цилиндр, 9 квалитет, шероховатость 2,5. Метод обработки: точение чистовое, черновое

7 - резьбовое отверстие, 7 степень точности, шероховатость 6,3. Метод обработки: сверление, нарезание резьбы

8 - фаска, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: точение

9 - отверстие, 9 квалитет, шероховатость 1,6. Метод обработки: сверление, развертывание

10 - фаска, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: зенкование

11 - фаска, 14 квалитет, шероховатость 6,3. Метод обработки: точение

12-15 - резьбовое отверстие, 7 степень точности, шероховатость 6,3. Метод обработки: сверление, нарезание резьбы

Данная деталь изготавливается из материала Сталь 45.

Таблица 2.1 - Химические свойства стали, %

С	Si	Mn	S	P	Ni	Cr
			не более
0,4-0,52	0,17-0,37	0,50-0,80	0,045	0,045	0,3	0,3

Таблица 2.2 - Механические свойства стали

т, МПа	вр, МПа	5, %	, %	н, Дж/см2	HB (не более)
не менее		горячекатаной	Отожженной
360	610	16	40	50	241	197

2.2 Анализ конструкции детали на технологичность

Деталь предполагает возможность обработки проходными резцами. Конфигурация детали достаточно технологична для обработки резанием на токарном, и сверлильном станках.

Все поверхности детали легкодоступны для инструмента.

Жесткость детали допускает получение высокой точности обработки без использования дополнительных установочных элементов, т.к. отношение длины к диаметру l/d =27/38= 0,71, что не превышает 10.

В качестве количественных показателей технологичности рассмотрим коэффициент точности обработки и коэффициент шероховатости поверхностей.

Таблица 2.3 - Параметры точности

9	2	18
14	17	238

; ;

Средняя точность обработки:

	(2.1)

Коэффициент точности обработки:

	(2.2)

Таблица 2.4 - Параметры шероховатости

Rai	ni
1,6	1	1,6
2,5	1	2,5
6,3	17	107,1

; ;

Средняя шероховатость обработки:

	(2.3)

Коэффициент шероховатости:

	(2.4)

Таким образом К_тч0,8 - деталь технологична

К_Ш0,32 - деталь технологична

Следовательно, по коэффициенту точности и по коэффициенту шероховатости деталь технологична.

2.3 Определение типа производства

Количество деталей на изделие m = 1 шт.

Запасные части =5%

Количество выпускаемых изделий 9

Режим работы предприятия 2 смены в сутки.

Годовая программа

	(2.5)

Тип производства по ГОСТ 3.1108-74 характеризуется коэффициентом закрепления операций К_з.о., который показывает отношение всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течении месяца, к числу рабочих мест. Т.к. К_з.о. отражает периодичность обслуживания рабочего всей необходимой информацией, а также снабжение рабочего места всеми необходимыми вещественными элементами производства, то К_з.о. оценивается применительно к явочному числу рабочих из расчета на одну смену:

	(2.6)

где Q - количество всех различных операций;

P - число рабочих мест.

Для определения К_з.о. необходимо установить соотношение между трудоемкостью выполнения операций и производительностью рабочих мест, предназначенных для проведения данного технологического процесса при условии загрузки этого оборудования в соответствии с нормативными коэффициентами.

Порядок расчета коэффициента закрепления операций следующий. Зная программу выпуска (годовую) и штучно-калькуляционное время, затраченное на каждую операцию, определяем количество станков:

	(2.7)

где N - годовая программа выпуска, шт.,

T_ШК - штучное или штучно-калькуляционное время, мин.,

F_д=4029 - действительный годовой фонд времени, при 1-но сменной работе, ч.,

з_з.н.=0,8 - нормативный коэффициент загрузки.

Токарная:

Сверлильная:

Количество станков:

Токарная:

Сверлильная:

Результат расчета сведём в таблицы 2.5:

Таблица 2.5 - Результат расчета

Операция	ТШТ	mр	Р	nз.ф.	O
Токарная	15,5	0,0008	1	0,0008	1000
Сверлильная	4,6	0,000237	1	0,000237	3376

УР=2 УО=4376

Вывод: производство единичное, так как .

2.4 Выбор метода получения заготовки

Способ получения заготовки из горячекатаного проката ГОСТ 2590-2006

Затраты на материал заготовки

	(2.8)

руб.,

где Q = 0,5 кг - масса заготовки;

q = 0,25 кг - масса готовой детали;

S = 1600 руб. - цена 1 т материала заготовки;

S_отх = 22,6 руб.- цена 1 т отходов.

Технологическая себестоимость операций правки, калибровки прутков и разрезки их на одиночные заготовки [8]

	(2.9)

руб.,

где С_П.З. - приведенные затраты на рабочем месте;

Т_ШТi - штучное время заготовительной операции.

Себестоимость заготовки из проката

	(2.10)

руб.

Способ получения заготовки из калиброванного проката

Рассчитаем себестоимость заготовки из калиброванного проката ГОСТ 7715-73.

Затраты на материал заготовки

руб.,

где Q = 0,48 кг - масса заготовки;

q = 0,25 кг - масса готовой детали;

S = 2200 руб. - цена 1 т материала заготовки;

S_отх = 22,6 руб. цена 1 т отходов.

Технологическая себестоимость операций правки, калибровки прутков и разрезки их на одиночные заготовки

руб.

где С_П.З. - приведенные затраты на рабочем месте;

Т

Подобные документы

• Реологические свойства крови и их нарушения при интенсивной терапии

  Изучение физико-химических свойств крови, определяющих ее текучесть, способность к обратимой деформации под действием внешних сил. Гемореологические нарушения и венозные тромбозы. Причина "неньютоновского поведения" крови. Основные детерминанты вязкости.
  
  реферат [29,8 K], добавлен 10.09.2009
  

• Рекомендации IFCC по регистрации результатов определения глюкозы в крови

  Особенности распределения глюкозы в крови. Краткая характеристика сути основных современных методов определения глюкозы в крови. Методики усовершенствования процесса измерения уровня глюкозы в крови. Оценка гликемии при диагностике сахарного диабета.
  
  статья [24,8 K], добавлен 08.03.2011
  

• Основы физиологии крови (функции крови, состав крови, плазма крови, форменные элементы крови)

  Общие функции крови: транспортная, гомеостатическая и регуляторная. Общее количество крови по отношению к массе тела у новорожденных и взрослых людей. Понятие гематокрита; физико-химические свойства крови. Белковые фракции плазмы крови и их значение.
  
  презентация [3,6 M], добавлен 08.01.2014
  

• Переливание крови: история и физиологический анализ

  Изучение сущности и причин переливания крови - введения с лечебной целью в сосудистое русло больного (реципиента) крови другого человека (донора), а в некоторых случаях плацентарной крови. Физиологический анализ механизма действия переливания крови.
  
  реферат [21,5 K], добавлен 21.05.2010
  

• Некоторые методы определения давления и скорости движения крови

  Механизмы и приемы исследования и оценки давления крови: прямого и непрямого измерения, аускультативный. Определение скорости движения крови: основанный на эффекте Доплера, электромагнитный способ. Используемые инструменты, преимущества и недостатки.
  
  презентация [714,1 K], добавлен 06.04.2015
  

• Ошибки гематологических исследований

  Автоматические методы анализа клеток крови. Основные источники ошибок при подсчете эритроцитов и лейкоцитов в камере. Особенности влияния различных факторов на результаты исследования крови. Информативность и достоверность гематологических тестов.
  
  реферат [44,1 K], добавлен 20.12.2012
  

• Спирометр "МАС-1". Метрологические измерения жизненных показателей

  Принцип действия спирометра, позволяющего проводить исследования внешнего дыхания человека. Методика метрологических измерений роста, веса тела, окружности грудной клетки, толщины жировой прослойки, жизненной ёмкости лёгких, частоты сердечных сокращений.
  
  контрольная работа [1,2 M], добавлен 12.05.2011
  

• Роль переливания крови при лечении острой кровопотери

  Использование крови с лечебными целями. Первое переливание крови от человека человеку. Показания к переливанию крови, ее компонентов. Типология групп крови. Диагностика ВИЧ-инфекции. Сравнение количества переливаний крови в г. Находка и других городах.
  
  курсовая работа [3,4 M], добавлен 26.10.2015
  

• Состав крови

  Состав плазмы крови, сравнение с составом цитоплазмы. Физиологические регуляторы эритропоэза, виды гемолиза. Функции эритроцитов и эндокринные влияния на эритропоэз. Белки в плазме крови человека. Определение электролитного состава плазмы крови.
  
  реферат [1,4 M], добавлен 05.06.2010
  

• Кровь

  Кровь. Функции крови. Компоненты крови. Свертывание крови. Группы крови. Переливание крови. Болезни крови. Анемии. Полицитемия. Аномалии тромбоцитов. Лейкопения. Лейкоз. Аномалии плазмы.
  
  реферат [469,2 K], добавлен 20.04.2006
  

• Зависимость наследования групп крови и заболеваний почек

  Общая характеристика групп крови. История их открытия. Связь между группами крови системы АВ0 и заболеваниями почек. Оценка частоты встречаемости аллелей, определяющих группы крови АВ0 в группе больных пиелонефритом, на основе экспериментальных данных.
  
  курсовая работа [30,9 K], добавлен 08.02.2014
  

• Тканевая совместимость и переливание крови

  Анализ крови — один из наиболее распространённых методов медицинской диагностики. История переливания крови с лечебной целью. Распределение групп крови в России, их характеристика. Открытие резус-фактора Карлом Ландштейнером. Донор и донорская кровь.
  
  презентация [487,8 K], добавлен 25.01.2015
  

• Группы крови

  Проблема переливания крови от человека к человеку, агглютинация и свертываемость крови как препятствие к его применению. Серологический состав основных групп крови, особенности их совместимости. Понятие универсальных доноров и реципиентов, системы резус.
  
  реферат [45,2 K], добавлен 24.06.2011
  

• Переливание крови в военных условиях

  Переливание крови и кровезаменителей на этапах медицинской эвакуации. Современные принципы организации службы крови в условиях войны. Источники заготовки крови, донорство. Транспортировка и хранение крови. Правила переливания крови и кровезаменителей.
  
  курсовая работа [57,5 K], добавлен 26.10.2014
  

• Изменение состава периферической крови под воздействием физических нагрузок

  Изучение различий в составе периферической крови до и после физических нагрузок. Оценка влияния интенсивности нагрузки и стажа тренировок на показатели периферической крови и адаптивные резервы организма человека. Техника проведения общего анализа крови.
  
  курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.09.2016
  

• История переливания крови

  Закон кровообращения, основные принципы движения крови в организме. Успех Жана-Батиста Дени в переливании крови ягненка человеку в 1667 году. Проблемы трансфузиологии, инструменты для взятия и переливания крови. Открытие Ландштейнером трех групп крови.
  
  презентация [856,4 K], добавлен 31.05.2016
  

• Исследование больных при заболеваниях системы крови

  Заболевания системы крови. Железодефицитные, гемолитические и гипопластические анемии. Недостаточность витаминов и фолиевой кислоты. Гемобластозы, при которых опухолевый рост происходит вне костного мозга. Особенности заболеваний системы крови.
  
  презентация [159,2 K], добавлен 06.02.2014
  

• Группы крови. Переливание крови

  История зарождения и развития науки о переливании крови, первые опыты и оценка полученных результатов. Открытие четырех групп крови и необходимость их совместимости у донора и реципиента. Антигены и антитела системы АВ0. Наследование групп крови.
  
  презентация [976,0 K], добавлен 26.01.2014
  

• Защитные функции крови

  Системы групп крови - иммуногенетические признаки крови людей, определенные сочетания групповых изоантигенов в эритроцитах. Методики определения групп крови системы АВ0. Резус-конфликт, коагуляционный гемостаз, свертывание крови, регуляция фибринолиза.
  
  реферат [1,6 M], добавлен 06.04.2011
  

• Отношение студентов Тюменского медицинского колледжа к донорству крови

  История развития донорства крови в России. Роль донорства крови в современном обществе. Спасение жизни и восстановление здоровья людей как основные цели донорства. Переливание крови и ее компонентов. Повышение популярности сдачи крови среди молодежи.
  
  курсовая работа [451,9 K], добавлен 18.06.2019
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам