Курсовая работа: Модернизация стоматологической установки типа "Хирадант-691"

Аэродинамическое сопротивление возникает вследствие трения поверхности наконечника о окружающую его среду.

Сила аэродинамического сопротивления, создаваемое элементарной площадкой поверхности ротора, определяется по формуле:

где  - коэффициент аэродинамического сопротивления единичной площадки поверхности ротора;

- плотность среды;

v линейная скорость точек площадки относительно среды;

dS площадь элементарной площадки.

Момент сопротивления , создаваемый силой , равен:

,

где r – расстояние от центра тяжести площадки dS до оси вращения.

Из рис.7 получим:

.

На рис.7 представлена схема к определению момента аэродинамического сопротивления

Рис.7 Схема к определению момента аэродинамического сопротивления

Обозначим:

,

тогда ,

где А – коэффициент постоянный для данного ротора и зависящий от его геометрической формы и тщательности обработки поверхности.

Коэффициент , зависящий от скорости вращения, размеры ротора и чистоты обработки его поверхности, может быть в первом приближении вычислен по формуле:

для ламинарного режима:

;

для турбулентного режима:

;

где

v кинетический коэффициент вязкости среды.

Динамическая вязкость воздуха:

.

Плотность воздуха:

.

Кинематическая вязкость воздуха:

.

.

для ламинарного режима:

;

для турбулентного режима:

;

Критическое число , при котором происходит переход к ламинарному или турбулентному режимам составляет 485000.

Определение сечения сопла лунок устанавливает момент сил сопротивления, т.е. выполняется равенство:

.

Тогда

(**)

где S – поперечное сечение сопла.

Подставив значение , получим зависимости скорости вращения ротора  от разности давлений  и плотности среды  из уравнения (**), пренебрегая малой величиной, после преобразований получаем:

.

Наименьшая разность давлений, необходимая для приведения ротора во вращение, определяется из условия преодоления момента трения в опорах. В этом случае ; из уравнения (**):

,

но

Следовательно:

,

отсюда

Из формулы (**), зная величины А, b, MT, v и выбирая  и р, можно определить необходимое сечение S сопла по формуле:

,

где

МТ – момент трения, Нм,

b=1.

Момент трения определяем по формуле:

где - осевая нагрузка на подшипник, Н

- радиальная нагрузка на подшипник, Н;

- коэффициент трения скольжения, м  (принять =);

- диаметр окружности центров шариков, мм;

диаметр шариков, мм;

- момент трения ненагруженного шарикоподшипника, определяемый по эмпирической зависимости

 Нмм.

 Нмм.

Необходимое суммарное сечение сопел, подводящих воздух к ротору будет равно:

Подвод воздуха к ротору производится с помощью двух сопел, при этом сечение одного сопла будет равно:

.

Диаметр сопла определяется по формуле:

.

Минимально необходимое количество лунок рассчитываем по формуле (для )

 лунок,

где  - угол поворота ротора (в градусах).

2.3 Расчет компрессора

В качестве конструктивной схемы компрессора выбираем компрессор КП-2.

Расчет компрессора можно разделить на две части:

1.         расчет пневматической части;

2.         расчет электропривода.

2.3.1 Расчет пневматической части компрессора

Данный раздел начинается с расчета расхода воздуха в компрессоре:

где Q – расход воздуха (50000 см3/мин);

S площадь ротора (12,1 см2);

V скорость лопатки;

Z число лопаток (6).

При этом расчете площади ротора производится по следующей формуле:

S=l h

где l – длина лопатки (240 см);

h средняя величина выхода лопатки (0.5 см)

Далее рассчитывается скорость вращения лопатки по формуле:

где  - скорость ротора (275 об/мин);

 - радиус ротора (2.5 см);

С учетом этого получаем:

где  - скорость вращения ротора двигателя.

Таким образом, используется выражение

Получим соотношения для вычисления необходимой скорости вращения ротора двигателя:

2.3.2 Расчет электропривода компрессора

В качестве электропривода компрессора принят асинхронный двигатель, со следующими исходными данными для расчета:

¸

Асинхронный, закрытый, малошумный, 2-х полюсный.

Корпус и подшипниковые щиты изготавливаются из алюминиевого сплава для работы в тяжелых условиях (вибрации – до 5g, ускорение при ударах – до 10g).

1. количество пар полюсов

,

где f – частота питающей сети;

 - синхронная частота вращения.

2. Главные размеры

1) DH1=105 мм – наружный диаметр сердечника статора (для высоты вращения h=63 мм).

2) D1=0.61DH1-4=60 мм – внутренний диаметр сердечника статора (2р=1, h=63 мм).

3)  - расчетная длина сердечника статора.

Здесь  - расчетная мощность.

 - отдаваемая механическая мощность;

 - коэффициент мощности при номинальной нагрузке.

 - предварительная линейная нагрузка обмотки статора;

 - максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре;

 - коэффициент обмотки статора основной гармонической кривой ЭДС.

3. Сердечник статора

,

где  - количество пазов;

4. 3. Сердечник ротора

DH2=D1-2d,

где DH2– наружный диаметр сердечника ротора;

d=0.35 мм – воздушный зазор между статором и ротором.

DH2=59.3 мм

D20.19DH1,

где D2– внутренний диаметр листов ротора (для h=63 мм);

D20.19DH1=20 мм,

Z2=19,

где Z2– количество пазов сердечника ротора на полюс и фазу (Z1=24, 2р=1).

5. Обмотка статора

,

где  - коэффициент распределения при шести зонной обмотке статора.

=4

,

,

где - коэффициент укорочения;

1 – укорочения шага при однослойной обмотке (1).

=1

,

где  - обмоточный коэффициент.

где  - предварительное значение магнитного потока.

,

где  - предварительное количество витков в обмотке фазы.

,

где  - предварительное количество эффективных проводников в пазу;

 - количество параллельных ветвей обмотки статора (1).

Выбираем =140 и уточняем предварительно установленные параметры

где - предварительное значение номинального тока

,

где  - уточненная линейная нагрузка статора.

где  - зубчатое деление по внутреннему диаметру статора.

Обмотка статора с трапецеидальными полукрытыми пазами.

,

где  - ширина зубца;

=0.97 - коэффициент изоляции листов статора при оксидировании;

=1.85 – среднее значение индукции в зубцах статора при h=63 мм; 2р=1, Тл

где  - высота спинки статора;

=1.65 – магнитная индукция в спинке статора, Тл

,

где  - высота паза.

где  - большая ширина паза.

,

где  - меньшая ширина паза;

=0.5 – высота шлица, мм;

 - ширина шлица, мм.

Проверим правильность определения b1 и b2, исходя из требования

где  - площадь поперечного сечения паза в штампе.

где  - площадь поперечного сечения пазов свету;

 - припуски на сборку сердечника статора соответственно по ширине и высоте, мм.

,

где  - площадь поперечного сечения корпусной изоляции;

=0.2 – среднее значение односторонней толщины корпусной изоляции

где  - площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушкой в пазу, на дне и под клином.

где  - площадь поперечного сечения паза, занимаемого обмоткой.

,

где  - диаметр элементарного изолированного провода;

С – количество элементарных (1) проводов в эффективном

Для класса нагреваемости F выбираем провод марки ПЭТ-155 и коэффициент заполнения ручной укладкой .

По справочнику находим ближайший диаметр изолированного провода - =0.675 мм; площадь поперечного сечения неизолированного провода – S=0.3020 мм2; диаметр неизолированного провода d=0.62 мм.

,

где  - уточненный коэффициент заполнения паза.

где - уточненная ширина шлица.

Т.к. , то принимаем

где  - плотность тока в обмотке статора.

6. Размеры элементов обмотки

,

где - среднее зубчатое деление статора.

где  - средняя ширина катушки обмотки статора.

,

где  - средняя длина одной лобовой части катушки.

,

где  - средняя длина витка.

,

где длина вылета лобовой части обмотки.

7. Обмотка короткозамкнутого ротора

Обмотка ротора с овальными полузакрытыми пазами.

=1.6 - среднее значение индукции в зубцах ротора при h=63 мм, 2р=1, Тл.

 - высота паза (DH2=105 мм)

,

где  - расчетная высота стенки ротора.

,

где  - магнитная индукция в спинке ротора.

,

где  - зубцовое деление по наружному диаметру ротора.

,

где  - ширина зубца.

,

где  - меньший радиус паза.

,

где  - больший радиус паза, где полузакрытый паз .

где  - расстояние между центрами радиусов.

Проверим правильность определения  и , исходя из условия .

где  - площадь поперечного сечения стержня, равная площади поперечного сечения паза в штампе.

8. Короткозамыкающее кольцо обмотки ротора

где  - поперечное сечение кольца литой клетки.

где  - высота кольца литой клетки.

где  - длина кольца литой клетки

где - средний диаметр кольца литой клетки.

Вылет лобовой части обмотки:

где =50 - длина лобовой части стержня, мм;

=0.8 - коэффициент, учитывающий изгиб стержня, мм.

Заключение

Производство модернизированного наконечника, обладающего повышенным уровнем качества целесообразно применять по следующим причинам:

·        наличие соответствующей производственной базы, т.е. производителей медицинских приборов и техники, обладающих соответствующими технологическими возможностями и квалифицированными вкладами;

·        относительная простота изготовления, что делает ненужными дополнительные затраты и вместе с тем дает полезный эффект;

·        наличие достаточного числа лечебных стоматологических учреждений, тенденция к увеличению их числа;

·        Более высокая стоимость импортных изделий за счет уплаты таможенных платежей и расходов по доставке.