Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Таблица 2.10 – Предельно допустимые превышения температуры обмоток тяговых электрических машин над температурой окружающего воздуха

Расчетная температура наружного воздуха определяется по данным метеорологических станций как средняя многолетняя (не менее чем за 5 лет).

В том случае, когда температура оказывается летом менее плюс 15 ^оС, а зимой ниже нуля, за расчетную температуру берется соответственно плюс 15 ^оС и нуль.

Значения температур в городе Хабаровске [9], за последние десять лет, приведены в таблице 2.11.

В большей степени нас интересует максимальное значение температуры. Абсолютный максимум, 35,7 °С, зарегистрирован в июле. При таких температурах, охлаждение тяговых двигателей становится еще более неэффективным, результат – повышенная вероятность перегрева частей двигателя и как следствие, выход его из строя.

3 ПОСТРОЕНИЕ 3D МОДЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Общие сведения

Для построения 3D модели была использована система автоматизированного проектирования SolidWorks, разработанная компанией SolidWorks Corporation, ныне являющейся независимым подразделением компании Dassault Systemes.

Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования [6], представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР.

3.2 Анализ САПР

САПР SolidWorks, имеет большое количество расчетных модулей – CAE систем [7].

CAE системы – это разнообразные программные продукты, позволяющие при помощи расчётных методов (метод конечных элементов, метод конечных разностей, метод конечных объёмов) оценить, как поведёт себя компьютерная модель изделия в реальных условиях эксплуатации. Помогают убедиться в работоспособности изделия, без привлечения больших затрат времени и средств. Для успешного выполнения дипломного проекта, мне необходим модуль SolidWorks Flow Simulation.

Flow Simulation позволяет решить большой спектр задач на этапе проектирования. К таким задачам относятся:

- Моделирование течения жидкостей и газов;

- Комплексный тепловой расчет;

- Построение газо/гидродинамических и тепловых моделей технических устройств;

- Нединамический и нестационарный анализ;

- Расчет вращающихся объектов.

Изучение САПР SolidWorks было включено в курс обучения. Наличие навыков работы с программой так же повлияло именно на ее выбор.

По выше перечисленным причинам можно сделать вывод, что САПР SolidWorks является наиболее удобной системой, для успешного выполнения дипломного проектирования.

3.3 Построение 3D модели

Построение модели в САПР SolidWorks ­– трудоемкий процесс. Потребовалось немало времени для разработки модели и последующих ее проверок.

Модель двигателя НБ-514Б – сборка. Каждая из деталей сборки 3D модели, соответствует ее реальному прототипу.

Детали строились по соответствующим чертежам. Перед началом работы в САПР, чертежи были тщательным образом изучены. Результатом анализа чертежей являлось четкое представление построения детали, а именно – пошаговый план действий. Анализ чертежа необходим из-за одного недостатка САПР SolidWorks: в готовую деталь, при обнаружении ошибок допущенных при построении, сложно внести изменения.

Построив каждую из деталей двигателя, была создана сборка и тем самым получена 3D модель тягового двигателя.

Следующий шаг – проверка модели.

В наличии у САПР SolidWorks имеется большое множество проверок [7], которые помогают найти ошибки, недочеты или убедиться в правильности и готовности к исследованиям модели.

Были проведены необходимые проверки, а именно проверка интерференций и проверка на наличие зазоров. Все найденные недочеты были устранены путем внесения небольших изменений в соответствующие детали.

Интерференции – это наложение одной детали на другую рисунок 3.1. На рисунке, голубым цветом изображена деталь 1, красным – деталь 2. В первом случае наблюдается интерференция, во втором – интерференция отсутствует.

В некоторых случаях интерференции нужно допускать, это означает, что одна деталь напрессована на другую.

а б

Рисунок 3.1 – Наличие и отсутствие интерференций: а – интерференция присутствует;

б – интерференция отсутствует

Проверка на наличие зазоров так же необходима. В нашем случае решается внутренняя задача, то есть исследуемый процесс происходит внутри модели. В САПР SolidWorks, для решения внутренних задач, модель должна быть герметичной, здесь и актуальна проверка на наличие зазоров. При проверке геометрии модели, если есть зазор, программа выведет соответствующее сообщение, покажет место расположения зазора и даст рекомендации по исправлению недочета.

Благодаря наличию проверок в САПР, модель была доведена до полной готовности к началу исследований в CAE пакете – Flow Simulation.

4 АНАЛИЗ 3D МОДЕЛИ

4.1 Общие сведения

Задачей дипломного проектирования является оптимизация процесса ремонта тяговых электрических двигателей с учетом полученных данных. Для получения достоверных данных необходимо, в процессе исследования, создать условия близкие к реальным. При выполнении дипломного проектирования, в модуле Flow Simulation, производим тепловой расчет.

Тепловой расчет предназначен для моделирования эффектов теплопередачи внутри деталей, сборок, а также между конструкцией и окружающей средой. Очевидно, что при разности температур контактирующих тел, будь это детали или окружающая их жидкая или газообразная среда, происходит перетекание энергии от тела с большей температурой к менее нагретому телу, а внутри детали – от более нагретых ее областей к менее нагретым. Существует три механизма теп­лопередачи в телах и при взаимодействии тел со средой: теплопроводность, конвекция, излучение [8].

Теплопроводность (conduction) – это передача энергии в пределах объема однородного тела или между контактирующими без зазоров телами. Тепловой поток q (величина энергии в единицу времени), проходящий через поверхность A, при разности температур dT на толщине dx ( ­ – температурный градиент) [8] вычисляется по формуле (4.1)

q_conduction = k·A· , (4.1)

где к – коэффициент теплопроводности. Единица его измерения – Вт/(м²·°С).

Конвекция (convection) – это передача энергии от поверхности тела в окру­жающую среду, жидкую или газообразную, за счет движения молекул газа или жидкости. Это движение может происходить по различным причинам. Если оно возникает из-за разницы в плотности, проявляющейся вследствие нагрева/ охлаждения теплоносителя рассматриваемым телом, то конвекция естественная; если источник движения – внешний по отношению к рассматриваемой системе (например, вентилятор или насос), то конвекция классифицируется как вынуж­денная. Модель конвекционной теплопередачи в SolidWorks не учитывает различия между этими двумя процессами. Тепловой поток между телом с повер­хностью, температура которой Т_s, и теплоносителем с температурой Т_f через пло­щадь А рассчитывается по формуле (4.2)

Характеристики

Список файлов ВКР