Описание начинают с указания технологического назначения машины, ее классификации по технологическому, конструктивному или иному признаку [3, 4, 12–14].
Далее указывают индивидуальные особенности функциональные, энергетические, материаловедческие, экономические, эргономические, санитарно-гигиенические.
Затем описывают принцип действия разрабатываемой машины с указанием последовательности движений рабочих органов и обрабатываемого продукта согласно выполняемому технологическому процессу, при необходимости ссылаются на схемы в предыдущем разделе с указанием соответствующих позиций.
Здесь же приводится перечень операций по обслуживанию машины в процессе работы.
В заключение приводят техническую характеристику: производительность, габариты, установленную мощность и другое.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
Под технологическим расчетом проектируемого объекта обычно понимают совокупность расчетов, связанных непосредственно с параметрами, видом и особенностями технологического процесса, осуществляемого этим объектом.
Основная цель технологического расчета – определение исходных параметров, необходимых для выполнения графической конструкторской проработки проектируемого объекта, а также проведения последующих специальных расчетов его отдельных элементов (кинематического, расчета на прочность и др.).
Задачи, решаемые при проведении технологического расчета, обычно сводятся к определению основных технологических конструктивных, силовых, кинематических и энергетических факторов [3–5, 7, 15, 16], необходимых на начальном этапе проектирования и являющихся основой для последующего проведения конструкторских и расчетных работ по созданию машины определенного технологического назначения.
Как правило, основной характеристикой работы машины служит ее производительность, под которой понимают количество (массовое, объемное, штучное) продукции, полученное в единицу времени. Производительность служит исходной величиной для расчета всех необходимых параметров проектируемого объекта. Производительность определяет размеры как самого объекта, так и отдельных его частей, форму и режим работы рабочих органов и деталей их привода и др. Кроме того, от величины производительности зависит кинематические и силовые характеристики приводных механизмов, а также величины потребляемой энергии. От правильного нахождения указанных параметров в основном зависит работоспособность проектируемой конструкции, ее надежность и долговечность.
Определение основных конструктивных параметров оборудования(вместимость, емкость, рабочие объемы, размеры отдельных элементов конструкции и др.) в значительной степени зависит от принципа его работы: является ли объект машиной периодического или непрерывного действия, выдает на своей стадии технологического процесса готовую продукцию в виде отдельных порций (доз, поштучно) или в виде непрерывного потока.
Студенту следует разобраться в заданном технологическом процессе [11, 12], расчленить его на отдельные элементы по выполнению определенных технологических операций и, с учетом заданной производительности, обосновать выбор конструктивных параметров каждого элемента.
Обрабатывая продукт (непрерывно или периодически), рабочие органы должны двигаться в определенном ритме, с заданной скоростью или частотой вращения. Это необходимо для получения единицы продукта (или единицы массы) в строго определенный промежуток времени (рабочий цикл), который является величиной, обратной производительности машины. Следовательно, определив рабочий цикл машины, можно найти нужный ритм работы ее отдельных рабочих органов, а при известных конструктивных параметрах последних определить необходимые скорости их движения.
Затем нужно рассчитать потребную мощность (либо момент). Единой методики определения мощности привода машины не существует ввиду большого разнообразия их типов, а также тех технологических процессов и операций, которые осуществляются на этих машинах, предназначенных для переработки различных продуктов, иногда значительно различающихся между собой по физико-механическим свойствам.
Такова общая схема определения параметров проектируемого объекта. Конкретные методы их расчета зависят от конструктивных особенностей проектируемого оборудования, свойств перерабатываемого продукта, особенностей осуществляемого машиной технологического процесса, видов используемых механизмов и многого другого.
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
В этом разделе студент выбирает электродвигатель* [1, 6, 18] для привода машины: его типоразмер, мощность и частоту вращения ротора. В приводах машин обычно используют асинхронные электродвигатели общего назначения (серия АИ). Следует помнить, что мощность выбранного электродвигателя должна превышать рассчитанную потребную мощность проектируемой машины с учетом КПД (η) передаточного механизма.
Чтобы передать движение от ротора электродвигателя на рабочий орган, необходима кинематическая цепь, расчет которой и будет целью кинематического расчета.
Основные параметры движения рабочих органов проектируемой машины должны быть определены заранее в технологическом расчете.
Структурный анализ кинематических цепей. В общем случае любая кинематическая цепь состоит из следующих частей: двигателя, преобразующего электроэнергию в механическое вращательное движение ротора; передаточных механизмов, распределяющих это вращательное движение между отдельными рабочими органами машины и задающих им требуемые скорости, исполнительных механизмов, начальное ведущее звено которых соединено с передаточным механизмом, а конечное ведомое – с рабочим органом. Исполнительные механизмы служат для преобразования вращательного движения на ведущем звене в необходимое движение рабочего органа, присоединенного к ведомому звену согласно заданным законам и параметрам движения.
До проведения кинематического расчета следует внимательно изучить задание, ознакомиться с достоинствами и недостатками различных структур, проанализировать принципиальную схему машины, а также кинематические схемы и конструкции машин аналогичного назначения [2–4, 16]. Итоги анализа и выводы заносятся в пояснительную записку.
На основе анализа выбирается структура привода, проводится аналитическая часть кинематического расчета с учетом особенностей различных структур [5, 7, 17,].
Для проведения кинематического расчета необходима кинематическая схема машины, на которой в соответствии с ГОСТ 2.770 изображены все элементы привода начиная от электродвигателя до рабочих органов, их соединение и взаимоположение, направленное на осуществление, управление, регулирование и контроль заданных законов движения. Элементы схемы изображают без соблюдения масштабов. Однако желательно учитывать взаимоположение и соотношение между их размерами.
Кинематический расчет привода машины предполагает определение всех основных кинематических параметров. Полученные данные затем указывают на кинематической схеме. Они необходимы для расчета элементов привода на прочность.
Кинематический расчет передаточных механизмов включает:
· определение общего передаточного отношения I кинематической цепи механизма – от вала электродвигателя до вала, на котором крепится ведущее звено исполнительного механизма*
(I .= n д./nр.о., где n д – частота вращения вала двигателя, n р.о – частота вращения рабочего органа);
· распределение общего передаточного отношения всей кинематической цепи привода между отдельными передаточными механизмами, составляющими эту кинематическую цепь (I = i 1 i 2 i 3 … in, где i 1, i 2, i 3,..., in – передаточное отношение начиная соответственно от электродвигателя 1, 2, 3-го,..., n -го передаточных механизмов);
· определение конструктивных параметров каждого передаточного механизма (для зубчатых и цепных передач – определение числа зубьев, для ременных передач – расчетного диаметра шкивов);
· определение частоты вращения валов каждого из передаточных механизмов кинематической цепи;
· определение скоростей перемещения поступательного движущихся элементов передаточных механизмов (винтов, гаек, реек, толкателей и других) по соответствующим формулам, приводимыми в курсе «Детали машин»;
· определение для вариаторов предельных (максимальных и минимальных) значений передаточного отношения и частоты вращения выходного вала;
При выборе типа передач необходимо учитывать присущие им ограничения (например: рекомендуемое передаточное отношение для данного типа передачи).
ПРОЧНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ
При проектировании любой машины или механизма рассчитывают различные механические передачи (зубчатые, червячные и другие), разъемные и неразъемные соединения, муфты, валы и оси, подшипники и другое (по согласованию с руководителем проектирования) [1–5, 7, 17, 20]. Эти расчеты проводят с целью определения оптимальных конструктивных размеров различных узлов и деталей машин, обеспечивающих при минимальных расходах материала прочность, надежность и долговечность конструкции.
Большинство деталей машин работают при переменных режимах нагружения. При расчете этих деталей* необходимо учитывать суммарный эффект различных по величине и продолжительности действия нагрузок на усталостную прочность. Для этого используют расчетные (эквивалентные) нагрузки, которые определяются как произведение номинальной нагрузки на коэффициент долговечности. Основой выбора расчетных нагрузок для технологических машин чаще всего служат номинальные крутящие моменты на элементах их конструкций (зубчатых и ременных передачах, валах и другом).
Выбор расчетных нагрузок проектируемой машины необходимо выделить в самостоятельный подраздел пояснительной записки. В результате расчетов уточняются размеры деталей и действительные запасы прочности.
Методика расчетов, необходимые данные и расчетные формулы даны в учебниках по курсу «Детали машин» и соответствующих справочниках [2, 17].
ОХРАНА ТРУДА
КП должен заканчиваться разделом, отражающим мероприятия, по охране труда [3, 4, 21].
Правила и нормы по охране труда направлены на защиту от физических травм, вредного воздействия технических средств, используемых в процессе труда.
На основании действующих отраслевых правил и норм по охране труда для каждого объекта, разрабатываемого в проекте, составляют инструкцию по технике безопасности, которая должна содержать следующие разделы: основные меры безопасности перед началом, при выполнении и после окончания работ.
Раздел должен содержать описание мероприятий по обеспечению безопасности оборудования при монтаже, эксплуатации и ремонте.
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
В экономической части курсового проекта студент дает анализ (итог принятых в проекте решений) и доказывает экономическую целесообразность осуществления поставленной задачи.
Экономическую эффективность внедрения новой или модернизации существующей машины оценивают методом сравнения с базовым образцом машины [4–6, 12–14]. Для этого необходимые данные, характеризующие машину, сводят в таблицу. Сравнительный анализ допустимо производить не по всем видам показателей, а только по тем, которые в процессе проектирования изменяются (производительность машины, кг/ч, т/сут.; габаритные размеры машины (длина × ширина × высота), м; площадь, занимаемая машиной, м2; потребная мощность двигателя, кВт; и др.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключении отмечают основные результаты работы, выделяют главные особенности спроектированного изделия или объекта. Особое внимание обращают на оригинальные конструктивные решения, предложенные студентом в КП.
При этом отмечают, за счет каких конструкторских, технологических и других решений достигается увеличение производительности или снижение материалоемкости, энергоемкости, улучшение качества выпускаемой продукции и другое.
В конце этого раздела приводят ожидаемый экономический эффект, полученный в результате сравнительного анализа показателей разработанного объекта и аналога.
Если при проектировании машины были выявлены какие-либо недостатки, то в Заключении их можно также отметить и предложить методы устранения.
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ
Графическая часть. Подготовительным этапом разработки графической части является тщательное и глубокое изучение чертежей и схем машины-аналога, а также прочего оборудования, предназначенного для выполнения заданной технологической операции или процесса. Для этой цели можно использовать заводские чертежи и материалы, приведенные в отраслевых каталогах, паспортах и инструкциях по эксплуатации технологического оборудования и других источниках [4–6, 12–14].
Чертеж общего вида должен определять конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей и поясняющий принцип работы изделия (код документа ВО, см. прил. 3).
Чертеж общего вида выполняется по правилам, изложенным в ГОСТ 2.119 (для чертежей общего вида технического проекта). Во многих случаях помимо изображения изделия в целом дают ряд дополнительных изображений для групп деталей или отдельных деталей [5, 8].
В чертеже общего вида КП при необходимости приводят следующие сведения:
· технические требования к изделию (например, о применении определенных покрытий, видов сварки);
· технические характеристики изделия, которые необходимы для последующей проработки чертежей.
Основной принцип планировки чертежа приведен в приложении 2. Цель планировки – определить расположение графических изображений на чертеже при условии равномерного заполнения формата. При выполнении чертежа наносятся внутренняя рамка и основная надпись в соответствии с ГОСТ 2.104. На поле чертежа предусматривают место для таблицы составных частей (с учетом числа деталей), обычно в правом нижнем углу. Если таблица не помещается на чертеже, то выполняется на отдельных листах формата А4 в качестве последующих листов чертежа общего вида и включается в приложение к пояснительной записке. Составные части располагаются в следующем порядке: заимствованные, покупные и вновь разрабатываемые изделия. Над основной надписью и таблицей составных частей изделия размещают текстовую часть в виде технических требований и технической характеристики. Текстовую часть помещают обязательно на первом листе чертежа.
На чертеже в соответствии с планировкой размещают все необходимые изображения: виды, разрезы, сечения, выносные элементы.
Чертежи деталей выполняются в том случае, если их конструкция не ясна из чертежей общего вида или их оригинальность –результат творчества студента [5, 8]. Эти конструкторские документы наряду с изображениями формы всех элементов детали и их размерами должны содержать следующие данные: предельные отклонения размеров, формы и расположения поверхностей, правила указания которых установлены ГОСТ 2.307 и 2,308; обозначения шероховатости поверхностей, установленные ГОСТ 2.309; текстовую часть, состоящую из технических требований и технических характеристик, надписи и таблицы с размерами и другими параметрами, техническими требованиями, условными обозначениями, правила нанесения которых установлены ГОСТ 2.316.
В процессе выполнения чертежей размеры деталей, которые подвергались коренному изменению, определяют расчетным путем. Размеры остальных деталей допускается принимать из компоновочных и конструктивных соображений, а также на основании данных серийных аппаратов.
Выполнение и оформление чертежей производится в соответствии с требованиями ГОСТов Единой системы конструкторской документации.
Масштаб выбирается с учетом величины и сложности конструкции.
Расчетно-пояснительная записка. Требования к оформлению РПЗ устанавливаются ГОСТ 2.105 «Общие требования к текстовым документам». Но поскольку курсовой проект носит учебный характер, то применять полностью все требования ГОСТа не всегда целесообразно.
К расчетно-пояснительной записке предъявляются следующие требования: четкость построения, логическая последовательность изложения материала, убедительная аргументация, краткость и точность формулировок, недопустимость повторений, конкретность изложения результатов работы, доказательность выводов и обоснованность рекомендаций.
Титульный лист считается первым в документе. Второй лист пояснительной записки – задание на курсовой проект.
Содержание (оглавление) пояснительной записки включает наименование всех разделов, подразделов с указанием номеров страниц, на которых размещается начало материала разделов и подразделов.
Разделы нумеруются арабскими цифрами с точкой в конце. Введение не нумеруют. Наименования разделов и подразделов записывают в виде заголовков. Переносы и сокращение слов в заголовках не допускаются. Подразделы нумеруются арабскими цифрами. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точкой (например: «4.3» – третий подраздел четвертого раздела).
Текстовую часть расчетно-пояснительной записки курсового проекта выполняют рукописным или машинописным способом на одной стороне листа формата А4. Нумерацию страниц начинают с титульного листа, но на титульном листе и листе с заданием номера не ставят. Нумеруют страницы арабскими цифрами.
Формулы и уравнения нумеруют арабскими цифрами, номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы и ставится с правой стороны листа на одной строке с ней.
Любой иллюстрированный материал можно представить в виде таблицы, диаграммы, рисунка, схемы, зарисовки, фотоснимка, чертежа или карты. Иллюстрации (кроме таблиц) обозначают словом «Рис.» и нумеруют последовательно арабскими цифрами. Номер включает номер раздела и порядковый номер иллюстрации.
Над таблицей помещают тематический заголовок. Над ним в правом верхнем углу помещают надпись «Таблица» с указанием номера, который состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой.
В тексте приводятся ссылки на все имеющиеся в пояснительной записке иллюстрации (например: «Таблица», «...в табл. 2.1», «см. рис. 1.3»).
Основное требование к списку литературы – наличие ссылок на нее в тексте записки. Список литературы показывает, насколько студент овладел новейшими знаниями по теме проекта, поэтому при работе над КП студенты могут дополнительно использовать справочники, монографии, научные статьи и другие специальные литературные источники, не вошедшие в перечень рекомендуемых учебно-методических материалов.