Механизм для обеспечения заданных параметров движения рабочих органов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат технических наук Белякова, Светлана Анатольевна

• Белякова, Светлана Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Белякова, Светлана Анатольевна

Введение

1. Глава 1. СОДЕРЖАНИЕ ВОПРОСА

1.1. Смесители. Области применения, задачи смешивания, и методики расчета. 8 1.1.1. Смесители и типы мешалок.

1.1.2.1. Смесители и типы мешалок для химической промышленности.

1.1.2.2. Смесители и типы мешалок для пищевой промышленности.

1.1.2.3. Смесители и типы мешалок для сухих смесей.

1.1.2.4. Смесители многомешал9чные.

1.2. Привод мешалок.

1.3. Выводы по главе 1.

1.4. Постановка задачи.

2. Глава 2. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ И АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ

СМЕСИТЕЛЕЙ

2.1. Синтез схем механизмов на основе эксцентричного дифференциала.

2.2. Аналитическое определение траекторий движения концов мешалок различных схем механизмов с моделированием на компьютере.

2.2.1. Кинематический анализ схемы 2.

2.2.2. Кинематический анализ схемы 4.

2.2.3. Кинематический анализ схемы 6.

2.2.4. Кинематический анализ схемы 7.

2.2.5. Кинематический анализ схемы 8.

2.2.6. Анализ структурных и кинематических возможностей эксцентричного дифференциала Е.Г. Синенко.

2.2.7. Кинематический анализ схем взбивальных машин.

2.3. Определение теоретического коэффициента посещаемости концов мешалок по зеркалу сосуда.

2.4. Выводы и выбор наиболее оптимальных схем механизмов и исходных параметров для проектирования экспериментального стенда.

3. Глава 3. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМА СМЕСИТЕЛЯ

3.1. Силовой анализ планетарного механизма по схеме 4.

3.2. Силовой анализ дифференциального механизма с двумя двигателями.

3.2.1. Силовой анализ дифференциального механизма по схемам 7а и 7с.

3.2.2. Силовой анализ дифференциального механизма по схеме 7Ь.

3.3. Силовой анализ замкнутого дифференциального механизма с одним двигателем.

3.4. К.П.Д. механизмов смесителей.

3.4.1. К.П.Д. планетарного механизма смесителя.

3.4.2. К.П.Д. дифференциального механизма смесителя.

3.4.3. К.П.Д. замкнутого дифференциала смесителя.

3.5. Выводы по главе 3.

4. Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА

4.1. Экспериментальный стенд смесителя.

4.2. Кинематическое исследование движения мешалок.

4.3. Исследование процессов смешивания жидких сред с различными конструкциями и количеством мешалок.

4.3.1. Выбор компонентов жидкой смеси и критерия оптимизации.

4.3.2. Выбор факторов оптимизации.

4.3.3. Факторные эксперименты ПФЭ23 и ДФЭ24"1 для смеси трансформаторное масло + вода.

4.3.4. Факторный эксперимент ПФЭ23 для смеси автол + вода.

4.4. Исследование процессов смешивания сыпучих материалов.

4.4.1. Выбор компонентов сухой смеси и порядок проведения пробных экспериментов.

4.4.2. Определение коэффициента вариации смеси по высоте и радиусу сосуда.

4.5. Измерение силовых характеристик привода смесителя.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механизм для обеспечения заданных параметров движения рабочих органов»

Актуальность темы. В различных областях промышленности и в быту применяются технологические процессы, связанные с перемешиванием различных компонентов. При этом используются механизмы с различными типами движения рабочих органов: 1) рабочий орган располагается по оси емкости и совершает вращательное движение; 2) рабочий орган располагается на оси сателлита планетарного механизма и совершает сложное вращательно-вращательное движение; 3) несколько рабочих органов располагаются на сателлитах разного диаметра, а также на водиле планетарного механизма и совершают сложное вращательно-вращательное движение.

Первый тип механизмов достаточно хорошо изучен как с точки зрения движения смешиваемых компонентов, так и определения силовых характеристик , а так же определения мощности привода.

Второй и третий тип механизмов совершенно не изучены. При проведении литературно-патентного поиска не было найдено ни кинематических, ни силовых расчетов этих механизмов. Так же не обнаружено исследований, посвященных влиянию сложного движения рабочих органов на качество перемешивания, хотя было найдено 20 критериев оценки качества получаемой смеси. А также не проводилось сравнения этих механизмов с механизмами первого, достаточно изученного, типа.

Поэтому работа, направленная на создание методик расчета механизма создающего сложное движение рабочих органов, является актуальной.

Целью работы является разработка и исследование эксцентричного механизма с заданными траекториями движения рабочих органов, который может быть использован для смешивания жидких (эмульсий) и сухих сред.

Основными задачами работы являются:

1. Разработка эксцентричных механизмов, основанных на принципе сателлитного механизма с сателлитами разного диаметра, обеспечивающих заданные движения рабочих органов.

2. Разработка методик определения геометрических и кинематических параметров эксцентричных сателлитных механизмов.

3. Разработка кинематических зависимостей для определения траекторий движения рабочих органов (мешалок), закрепленных на сателлитах.

4. Силовой анализ эксцентричного планетарного и дифференциального механизмов и определение их к.п.д.

5. Разработка и создание универсального стенда механизма, а также экспериментальное определение кинематических и силовых характеристик эксцентричного дифференциального механизма и оценка его эффективности.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны схемы эксцентричных планетарных и дифференциальных механизмов с сателлитами разного диаметра, позволяющие получать на рабочих органах заданное движение.

2. Разработана методика расчета эксцентричного механизма, позволяющая определять геометрические и кинематические параметры.

3. Разработана методика расчета эксцентричного механизма, позволяющая обеспечивать заданные параметры движения рабочих органов, на этапе его проектирования.

4. Разработана методика силового расчета эксцентричного механизма с сателлитами разного диаметра, позволяющая получать параметры механизма исходя из заданных траекторий движения рабочих органов.

5. Получены зависимости, для определения к.п.д. эксцентричных исполнительных планетарных механизмов, с учетом схемы их нагружения.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные схемы эксцентричных планетарных и дифференциальных механизмов, обеспечивающих заданное движение рабочих органов, могут быть использованы для перемешивания жидких и сухих смесей по различной технологии, а разработанные методики позволяют определять геометрические, кинематические и силовые параметры этих механизмов, и являются предпосылками к созданию инженерных расчетов.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались: на научно-практической конференции «Достижения науки и техники — развитию города Красноярска» (Красноярск, 1997); на научно-практической конференции «Достижения науки и техники — развитию города Красноярска» (Красноярск, 2003); на кафедре ТиКМС КГТУ в 2004г., на научном семинаре по специальности 05.02.02 (Красноярск, 2004). По материалам диссертации опубликовано 7 работ.

Реализация результатов исследований. Изготовленный многоцелевой стенд и компьютерные методики анализа и синтеза позволяют в кратчайшие сроки провести исследования с конкретными смесями и дать рекомендации для конструирования и эксплуатации эксцентричных смесителей. Материалы диссертации используются в учебном процессе при теоретическом изучении курса ДМ и ТММ, а также при выполнении курсовых и дипломных проектов. Некоторые материалы переданы для внедрения на предприятие «Сибволокно» и в УЖКХ г.Зеленогорска. Документация на эксцентричный дифференциальный привод смесителя внедрена в производство лакокрасочных материалов на «Костромском заводе автоматических линий и специальных станков» и в г. Зеленогорске на предприятии «Электрохимический завод» в цехе по приготовлению магнитной пленки.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и основных выводов, изложена на 160 страницах машинописного текста. Содержит 64 рисунка, 29 таблиц и 4 приложения. Список используемых источников содержит 126 наименований.