Оценка качества механической системы

Министерство образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Московский государственный индустриальный университет

(ФГБОУ ВПО «МГИУ»)

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Методы оценки и обеспечения качества машин»

на тему

«Оценка качества механической системы»

Студент А. С. Сидорова Преподаватель О. Ф. Трофимов Москва 2012 г.

Введение

Целью данной работы является ознакомление с методикой количественной оценки параметров качества, экономически обоснованный выбор необходимых технических параметров машин и механизмов, а также проведение технико-экономической оптимизации параметров технических систем.

Исходные данные Тяговая сила на ленте конвейера F = 6, 5 кН Скорость ленты конвейера v = 0.6 м/с

1. Выбор двигателей для привода Определим мощность, которая должна быть реализована исполнительным органом в соответствии с техническим заданием. Т.к. лента движется поступательно, воспользуемся формулой:

Определим коэффициент полезного действия привода, учитывающий потери мощности в элементах привода. Схема привода представляет собой последовательно соединенные передачи различных типов:

Цепная передача:

Цилиндрическая передача редуктора:

Потери в соединительных муфтах:

Потери в подшипниках:

Используем следующую формулу:

где — коэффициенты полезного действия передач, входящих в состав привода (значения берем из таблицы Приложения 1);

— число передач в исследуемом приводе.

_пр=0,96 *0,98*0,99*0,91=0,82

Определим мощность на ведущем валу привода:

По таблице в Приложении 3 выбираем соответствующие двигатели с номинальной мощностью 5,5кВт:

— двигатель типа 100L2 с номинальной частотой 2880 об/мин и массой 42 кг;

— двигатель типа 112М4 с номинальной частотой 1445 об/мин и массой 56 кг;

— двигатель типа 132S6 с номинальной частотой 965 об/мин и массой 77 кг;

— двигатель типа 132М8 с номинальной частотой 720 об/мин и массой 93 кг.

2. Анализ привода и назначение параметров отдельных передач Для окончательного выбора одного наиболее рационального из представленных четырех двигателей необходимо провести сравнительный технико-экономический анализ привода при использовании каждого из них. С этой целью определим требуемое передаточное отношение всего привода в случае использования каждого из двигателей:

Z=8

P=80мм

(частота вращения) Передаточное отношение привода может быть реализовано через передаточные отношения отдельных передач, входящих в его состав. Учитывая известные ограничения на передаточные отношения отдельных передач, определим наибольшее значение для передаточного отношения привода:

Полученное значение показывает, что только для двигателя 100L2 требуется передаточное отношение привода, превышающее максимальное значение. Но необходимо помнить, что использование больших значений передаточных отношений ведёт к техническому усложнению и повышению затрат. Таким образом для моего типа передач (цепная передача и редуктор) наиболее приемлемым является 112М4,? Посмотрит у оли еще Поскольку в задании не представлен двигатель с которым мы могли бы сравнивать наши варианты и проводить дальнейшую оптимизацию, то будем использовать метод «от противного», т. е. выберем наиболее худший из рассматриваемых вариантов. В моем случае это двигатель 100S4.

Далее рассмотрим базовый вариант:

Двигатель 112М4.

Мощность двигателя 5.5 кВт.

Масса двигателя 56 кг.

Число оборотов 1445 об/мин.

3. Проверка уровня качества различных вариантов привода В соответствии с «Методическими указаниями по оценке технического уровня и качества промышленной продукции» (РД 50−149−79) при оценке уровня качества, т. е. технического уровня однородных изделий следует использовать дифференциальный, комплексный или смешанный, а также интегральный методы.

Дифференциальный метод оценки качества технических изделий (технического уровня изделий) это квалификационный метод, который позволяет оценивать изделия по таким категориям качества как «превосходит», «соответствует» или «не соответствует» определенному (например, мировому) уровню качества аналогических изделий.

Интегральный показатель качества — итоговый комплексный показатель, характеризующий в наиболее общей форме эффективность работы изделия.

Данные методы не подходят нам, так как мы не имеем показатель, на который мы могли бы опираться для достижения необходимого уровня качества.

Комплексная оценка уровня качества предусматривает использование комплексного (обобщающего) показателя качества. Этот метод применяют в тех случаях, когда наиболее целесообразно оценивать ТУ сложных изделий только одним числом.

Комплексную оценку (технического уровня машин) по средневзвешенным показателям качества продукции применяют в тех случаях, когда затруднительно или невозможно определить главный, обобщенный показатель качества и его функциональную зависимость от исходных показателей качества.

Обычно используют средний взвешенный арифметический или средний взвешенный геометрический показатель качества.

Чтобы не усложнять рассматриваемую задачу большим числом показателей применяемых для оценки уровня качества технических изделий, используем в качестве примера лишь несколько из них.

Для того, чтобы оценить уровень качества привода с принятыми значениями параметров передач, необходимо выбрать критерий оценки. Поскольку для оценки качества мы будем рассматривать различные показатели, которые для нас одинаково важны, для решения данной задачи используем метод «средневзвешенного арифметического».

где — число рассматриваемых параметров качества;

— удельные показатели качества;

— весомость соответствующих показателей.

Итак, подсчитаем для базового варианта средневзвешенный показатель уровня качества. Для рассматриваемых в проекте приводов из показателей назначения выберем функциональный показатель, в качестве которого можно использовать K_n — степень преобразования оборотов каждой передачей. За минимальное рекомендованное передаточное число для всех передач можно принять U_min = 2. Определим удельные показатели качества:

Из показателей экономного расходования ресурсов выберем показатель удельного потребления энергии, в качестве которого можно принять K_N — уровень использования номинальной мощности N_дв в данном оборудовании. В качестве значения N_ном рекомендуется принимать номинальную мощность, указанную в характеристике двигателя 100S4?. Удельный показатель выразим через мощность двигателя:

При определении удельного показателя К_д — материалоемкость (стоимость) двигателя, в качестве значения m_min принимается масса наиболее быстроходного двигателя из ряда требуемой мощности, то есть двигателя, имеющего N_ном = 2880 об/мин.

S_ДВ — удельная стоимость единицы массы двигателя.

Из показателей технологичности выберем показатели металлоемкости и трудоемкости, в качестве которых примем K_S — материалоемкость и стоимость каждой передачи. Рассмотрим связь удельных показателей массы передачи с её передаточным отношением. В качестве базового передаточного отношения для закрытых редукторов примем U_баз = 5. В результате получаем выражение для определения удельного показателя качества редуктора по материалоемкости и себестоимости в следующем виде:

Получив значения всех показателей для рассматриваемого варианта разбивки передаточных чисел привода, можно переходить к определению средневзвешенного показателя уровня качества всего привода. Для этого назначим параметры весомости m_i каждому из показателей. При назначении коэффициентов m_i должно выполняться условие:

Далее переходим к определению средневзвешенного показателя уровня качества для всего привода. Для этого назначим параметры весомости каждому из показателей:

;;; .

Теперь можно вычислить средневзвешенный уровень качества всего привода:

Для повышения технико-экономических показателей привода необходимо выбрать более рациональные отношения отдельных передач, изменить передаточные числа передач.

Пусть

Тогда

Пусть

Тогда

Пусть

Тогда

Пусть

Тогда

Так как полученное значение показателя качества 0,073 меньше ранее полученного значения 0,113 — переходим к рассмотрению следующего двигателя.

Двигатель 132S6

Мощность двигателя 5,5 кВт.

Масса двигателя 77 кг.

Число оборотов 965 об/мин.

Пусть

Тогда

Пусть

Тогда

Пусть

Тогда

Пусть

Тогда

Так как полученное значение показателя качества 0,058 меньше ранее полученного значения 0,116 дальнейшее изменение передаточных значений передач не приведет к увеличению показателя качества.

Составим сводную таблицу полученных значений коэффициентов качества, которая поможет нам сравнить рассмотренные варианты.

механическая система качество

Таблица результатов расчета

Из приведенных результатов расчета видно, что наивысшим показателем качества обладает вариант 2, следовательно, наиболее рациональным является привод с параметрами вышеуказанного варианта. Теперь можно составить техническое предложение на проектирование этого привода.

Техническое предложение на разработку элементов привода Двигатель 132S6:

— мощность 5,5 кВт;

— частота вращения 965 об/мин;

— масса двигателя 77 кг.

Передаточное отношение привода 17,59

Передаточные отношения передач:

— редуктора 3,15;

— цепной передачи 5,584.

Предлагаемые параметры привода повышают его технико-экономические показатели качества по сравнению с первоначальным вариантом: