РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПРИВОДА К ЛЕНТОЧНОМУ КОНВЕЙЕРУ НА ЭВМ Д.А. Гусев

УДК: 629.421.027
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ПРИВОДА К ЛЕНТОЧНОМУ КОНВЕЙЕРУ
НА ЭВМ
Д.А. Гусев1, Д.А. Иванов2 ,Л.Д. Зубцова3
Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Разработана программа автоматизированного расчета на ЭВМ курсового проекта по дисциплине
«Детали машин и основы конструирования». Программа позволяет выполнять расчет и выбор электродвигателей, ведущих и ведомых валов, редуктора, а так же зубчатых колес и приводных элементов к ленточному конвейеру, получать необходимые данные для выполнения чертежей и планов механизма. Ее можно использовать в учебном процессе как самостоятельно, так и в сопровождении
лектора, что позволяет улучшить восприятие теоретического материала и уменьшить время, затраченное на выполнение курсового проекта.
Ил. 3. Библиогр. 2 назв.
Ключевые слова: технические средства; метод моделирования; курсовой проект; восприятие.
PROGRAM DEVELOPMENT OF CALCULATION OF THE ACTUATOR TO THE CONVEYOR BELT ON
THE COMPUTER
D. Gusev, D.Ivanov, L.Zubtsova
National Research Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The program of computer-aided calculation of the course project is developed on the subject "Machine parts
and design principles." The program enables to perform calculation and to choose motors, input and output
shafts, gearbox, as well as gears and driving elements to the conveyor belt, to obtain the necessary data for
drawings and plans of the mechanism. It can be used in the learning process, both independently and under
the guidance of a lecturer. That can improve the perception of the theoretical material and reduce the time
spent on the course project.
Ill: 3 figures. Sources: 2 refs.
Key words: hardware, simulation method, course project, the perception
Бурный рост промышленности и науки во всех сферах человеческой деятельности привели в
настоящее время к такому положению вещей, при котором создание и разработка каких-либо новых
технологий, технических средств (машин, приборов, оборудования и т. п.), а также методик их применения для нужд человека становится затруднительным. В некоторых случаях расчет невозможен без
интенсивного применения научных методов познания и поиска.
Одной из таких обязательных сторон научного исследования является метод моделирования,
без которого не обходится ни одна конструкторская и ни одна исследовательская работа. По этой
причине в данной работе сделан значительный акцент на метод моделирования, как необходимый
научный метод познания.
Существует множество программ автоматизированных расчетов тех или иных данных. Применение вычислительных систем, созданных с помощью ЭВМ, способствуют получению новых проектных решений недоступных или труднодостижимых ранее.
В них все сводится к минимальному вмешательству пользователя, т.е. достаточно ввести исходные данные и программа автоматически рассчитывает остальные величины.
Изучение курса «Детали машин и основы конструирования» заканчивается выполнением курсового проекта по деталям машин. Проектируется привод общего или специального назначения.
Курсовой проект содержит расчетно-пояснительную записку, чертежи и является важной самостоятельной инженерной работой студента, охватывающей вопросы расчетов на прочность, жесткость, износостойкость, долговечность и другие виды работоспособности деталей машин. Проекты по
1Гусев
Дмитрий Алексеевич ,студент, e-mail: [email protected],
Gusev, Dmitri, a student at Irkutsk State Technical University, , e-mail: [email protected]
2Иванов Дмитрий Александрович, студент,
Ivanov Dmitry, a student at Irkutsk State Technical University
3 Зубцова Людмила Дмитриевна, к.п.н., доц. каф. Общей инженерной подготовки (УФ) ИрГТУ,
Zubtsova Lyudmila, Candidate of Pedagogy, Associate Professor of General Engineering Training Department (UV)
ISTU
1
деталям машин помогают студентам подготовиться к выполнению курсовых проектов по специальным дисциплинам, а также дипломного проекта и практической работе.
Расчетно-пояснительная записка является основной частью курсового проекта и служит для
описания устройства привода, обоснования целесообразности принятых при конструировании решений и доказательства расчетами работоспособности проектируемой установки при принятых параметрах. При составлении расчетно-пояснительной записки необходимо руководствоваться следующими основными положениями, которые были учтены при разработке программы расчета привода
на ЭВМ:
 при выполнении расчетов необходимо соблюдать единство терминологии, буквенных обозначений и единиц измерения, пояснить, из каких соображений или в соответствии с какими критериями работоспособности принято то или иное решение, определена та или иная величина;
 пояснения к расчетам должны быть краткими, но исчерпывающими;
 все необходимые для расчета формулы должны быть представлены сначала в общем виде
(т.е. в буквенном обозначении) с соответствующей ссылкой; расшифровка буквенных обозначений
(символов), входящих в формулу.
В учебном процессе желательно активное участие студента при расчете курсового проекта.
Это имеет очень большое значение для самостоятельной работы студентов: прививает им навыки
научно-исследовательской работы, рационализаторства, изобретательства, учит пользоваться справочной литературой, ГОСТами, нормами, таблицами и номограммами, а также умению выполнять
расчеты и составлять документацию к проектам.
Разработанная нами программа была выполнена с помощью пакета Microsoft Office Excel. Её
значимость заключается в том, что в расчетах студент принимает активное участие, и это позволяет
закрепить знания по теоретическому материалу и приобрести навыки конструкторско-проектной деятельности. Такие изменения в структуру программы были внесены, чтобы не допустить нарушений в
процессе обучения.
Разрабатываемые методы расчета механических передач (рис. 1) облегчают восприятие нового материала, а также ускоряют выполнение расчетов для курсового проекта по данному предмету.
Основной целью нашей работы является упрощение выполнения расчетов для курсового
проекта, а впоследствии и разработка методической базы, связанной с необходимостью решения ряда наукоемких задач по моделированию.
В процессе разработки были выделены следующие этапы:
 анализ существующих решений и методических указаний для выполнения данной работы;
 исследование структуры моделирования с использованием ЭВМ;
 экспериментальное моделирование при помощи ЭВМ и проверка работоспособности системы автоматизированных вычислений;
 создание автоматизированной системы сводной таблицы;
 проведение испытаний системы вычислений в учебном процессе.
Изначально программа была создана с целью полной автоматизации расчета курсового проекта. В дальнейшем роль студента в выполнении курсового проекта увеличилась. В настоящее время
студент принимает активное участие в работе. Ему предоставляется выбор определенных значений
из таблиц и стандартных рядов. Все выбранные значения вносятся в определенные ячейки, и программа производит расчет автоматически.
Так, например, для вычисления общего КПД студенту необходимо самостоятельно выбрать
из таблицы «Значения КПД механических передач» [2] нужные значения для каждого вида передач.
Для установления потребной мощности электродвигателя определяют мощность на выходном
валу привода. Номинальная мощность двигателя, указанная в каталоге, лишь случайно может совпадать с потребной. Чаще всего, студенту самостоятельно приходится выбирать двигатель с номинальной мощностью, несколько превышающей расчетную. Причем, необходимо иметь в виду, что, чем
быстроходнее электродвигатель, тем меньше его размеры, масса и стоимость. С другой стороны, чем
больше частота вращения вала электродвигателя, тем больше общее передаточное отношение привода. Увеличение последнего приводит к возрастанию размеров, массы и стоимости передач привода. В связи с этим из нескольких возможных вариантов студенту необходимо выбрать наиболее оптимальный.
2
Рис.1. Пример механической передачи
Затем определяют общее передаточное отношение привода, которое разбивается между отдельными передачами, составляющими привод, где студент вновь принимает активное участие при
подборе передаточного отношения зубчатой передачи.
После этого производят проектирование узлов. Полученные значения параметров привода
позволяют приступить к проектировочному расчету основных параметров передач редуктора. Рассчитывают ременные, цепные и зубчатые передачи.
При расчете зубчатых колес редуктора студентом, учитывая условия задания и рекомендации, принимаются тип передач, смазка, назначаются материал для шестерни и колеса и виды термообработки из таблицы «Механические свойства стали, применяемой для изготовления зубчатых колес» [2].
При расчете допускаемых контактных напряжений студент, учитывая способ термической обработки зубьев и среднюю твердость поверхности зубьев, марку стали, выбирает предел контактной
выносливости.
При расчете коэффициента нагрузки коэффициента, учитывающего форму зуба, наблюдается
несовпадение с табличными значениями, поэтому для отыскания соответствующего ему значения
применяют метод линейной интерполяции, а данные для расчета выбираются из таблиц и подставляются в формулу.
Программа позволяет определить предварительно диаметры ведущего и ведомого валов редуктора, а студент самостоятельно принимает ближайшее большее значение из стандартного ряда
[2].
При этапе предварительного расчета валов редуктора студенту предстоит выбор соответствующих подшипников, муфт.
В таком же порядке производится расчет приводных элементов к ленточному конвейеру (рис.
2), необходимых для выполнения чертежей.
3
Рис. 2. Пример расчета цепной передачи
Обработка и расчет данных происходят мгновенно, результаты расчетов автоматически заносятся в сводную таблицу (рис. 3), что дает возможность отследить динамику изменения исследуемых
или рассчитываемых данных. Это позволяет достичь желаемого результата с минимальными потерями.
Рис.3. Сводная таблица
Научные и практические результаты опробованы в процессе обучения студентов дневной и заочной
форм обучения. На основе этих материалов могут быть созданы другие системы, моделируемые с
помощью вычислительной техники, расчетов и проектирования по дисциплинам технических вузов.
4
Библиографический список
1. Примеры проектирования приводов: метод. указания по курсовому проектированию / сост.:
Л.Д. Зубцова, А.Н. Клепацкий. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. – 101 с.
2. Курсовое проектирования деталей: учеб. пособие / С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин, Г.М. Ицкович, В.П. Козинцов. – 3-е изд., стер. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 416 с.
5