Исследование магнитных систем в программной системе конечно-элементного анализа ANSYS (стр. 6 из 7)
Эксперимент проводился на разрывной машине, которая предназначена для статических испытаний на растяжение металлов, а также для испытания на сжатие и изгиб, кратковременную ползучесть, релаксацию и малоцикловую усталость материалов. Рис. 3.17 Для научно-исследовательских целей, машина оснащена тремя типами датчиков – нагрузки, деформации, и перемещения. Машина 19858У-10-1 представляет собой комплексную установку, составными частями которой являются модуль силовозбуждения, модуль измерения и управления, установка температурная и соединительные кабели. [5] Допускаемая погрешность измерения силы при прямом ходе (нагружении) не превышает 1% измеряемой нагрузки, начиная с 200 Н для диапазона [10..1000 Н].
Магнитную систему закрепили в верхнем захвате разрывной машины. Затем опустили захват на расстояние 3 – 5 мм до ферромагнитного основания, вытащили фиксатор, «палец», и магнитная система «упала» на основание. Затем снова опустили захват и вставили фиксатор на место. Эти действия было необходимо проделать, чтобы начальная нагрузка на магнитную систему была нулевой. Далее поднимали захват, увеличивая силу с шагом 10 Н, фиксировалось максимальное значение силы. Эксперимент проводился для различных зазоров между магнитной системой и основанием. Зазоры создавали прокладками из немагнитных материалов различной толщины. Экспериментальные данные представлены в таблице 3.6.
В ходе эксперимента возник ряд трудностей. Во первых захват перемещался только в вертикальном направлении, поэтому только один край магнитного держателя плотно лежал на ферромагнитном основании. Если бы удалось отрегулировать положение магнита, то значение силы отрыва было бы больше. Во вторых используемый силовой датчик был предназначен для работ в диапазоне [100..10000Н]. В этом диапазоне он работает с погрешностью измерения 1% от измеряемой нагрузки. В диапазоне [0..100Н] данный датчик использовать не рекомендуется. При малых зазорах, от 0 до 0.5 мм, погрешность измерений возникала главным образом из-за плохого контакта магнитного держателя с поверхностью ферромагнитного основания. При зазорах от 0.5 до 4 мм погрешность измерений возникала из-за недостаточной чувствительности силового датчика.
Таблица 3.6. Зависимость силы магнитного поля, действующего на ферромагнитную пластину от величины зазора между магнитным держателем и пластиной.
| № | Зазор, мм. | Сила, Н | |
| 1 | 0 | 650 | |
| 2 | 0.15 | 460 | |
| 3 | 0.3 | 410 | |
| 4 | 0.5 | 320 | |
| 5 | 0.7 | 270 | |
| 6 | 1 | 210 | |
| 7 | 1.5 | 130 | |
| 8 | 2 | 11 | |
| 9 | 3 | 7 | |
| 10 | 4 | 6 | |
Рис.3.18 График зависимости удерживающей силы магнитного поля, действующего на ферромагнитное основание от расстояния между магнитным держателем и основанием.
3.3 Сравнение результатов
Из рис. 3.19 видно, что экспериментальная кривая и рассчитанная совпадают.
Рис. 3.19 График зависимости удерживающей силы магнитного поля, действующего на ферромагнитное основание от расстояния между магнитным держателем и основанием.
Заключение
В данной дипломной работе рассматривалось два реальных устройства магнитная пружина и магнитный держатель.
Магнитная пружина – демпфер, для нее было важно определить максимальную удерживающую силу. Используемые в системе магниты были малогабаритные, поэтому провести эксперимент не представляло трудности. Результаты эксперимента совпали с расчетными данными, поэтому можно использовать программный комплекс ANSYS для решения подобных задач. Также были рассмотрены различные конечно-элементные расчетные модели для сравнения полученных результатов и выбора оптимального варианта. Была исследована сходимость методов расчета программной системы конечно-элементного анализа ANSYS в зависимости от числа элементов модели.
Приложение
Охрана труда
Настоящая дипломная работа носит научно-исследовательский характер, поэтому исполнитель большую часть рабочего времени проводит за компьютером. Наибольшая эффективность научно-исследовательской работы достигается при использовании большого числа ЭВМ, сосредоточенных в одном месте, то есть при ведении разработки в ВЦ. В данном разделе мы рассмотрим вопросы охраны труда в ВЦ.
Критериями выбора оптимального варианта при решении вопросов организации производства, тем более такого сложного как ВЦ, является техническая эффективность и соответствие этого варианта требованиям эргономики и охраны труда.
Эргономикой изучаются возможности и особенности деятельности человека в процессе труда с целью создания таких условий, методов и организаций трудовой деятельности, которые делают трудовой процесс наиболее производительным и вместе с тем обеспечивают безопасность и удобство работающему, сохраняют его здоровье и работоспособность.
Общая характеристика санитарно-гигиенических условий труда
Расчет задачи производится на рабочем месте, оснащенном персональным компьютером или рабочей станцией с видеотерминалом (ВДТ), с использованием магнитных и лазерных дисков. Также могут использоваться принтеры, и дисковые и ленточные накопители. Основными факторами, воздействующими на персонал в ВЦ, являются:
Микроклимат помещения
Эргономика рабочих мест
Уровень шума
Освещение
Излучение от аппаратуры (рентгеновское, радиочастотное, и т.д.)
Эмоциональные и сенсорные нагрузки
Ядовитые, токсичные, радиоактивные и биологически активные вещества в производственном процессе ВЦ не используются. Работа инженера в ВЦ не связана с тяжелыми физическими нагрузками. При эксплуатации аппаратуры ВЦ может возникнуть опасность возгорания или поражения электрическим током.
Работа инженера связана с повышенным эмоциональным напряжением – инженеру, как правило, приходится творчески решать нетривиальные задачи, для которых не существует готового алгоритма решения. Выбор среди возможных вариантов решения часто делается в условиях недостатка информации. Также инженеру приходится удерживать в памяти большое количество информации об используемых библиотеках и инструментах. Рабочее место инженера оснащено как минимум одним ВДТ, и более половины рабочего времени инженер проводит в работе за ВДТ. Работа за ВДТ связана с напряжением зрения и пониженной мышечной активностью. Работающие ВДТ и другие устройства являются источниками электромагнитного излучения.
В следующих разделах мы более подробно рассмотрим факторы, влияющие на работу в ВЦ.
Микроклимат рабочего помещения должен обеспечивать сохранение теплового баланса и ощущение теплового комфорта работающих. Оптимальные значения показателей микроклимата создают предпосылки для высокой производительности труда. Требования к показателям микроклимата производственных помещений определены в СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» и ГОСТ 12.1.005-88 “Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны”. Согласно СанПиН 2.2.4.548-96, показателями, характеризующими микроклимат в производственном помещении, являются:
температура воздуха;
температура поверхностей;
относительная влажность воздуха;
скорость движения воздуха;
интенсивность теплового облучения;
Согласно характеристике категорий работ, приведенной СанПиН 2.2.4.548-96, работа инженера относится к категории 1а (работы, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч). Работа инженера является работой операторского типа и связана с нервно-эмоциональным напряжением, поэтому на местах работы инженеров необходимо соблюдать оптимальные величины показателей микроклимата. Оптимальные нормы температуры составляют 23-25° C для теплого периода года и 22-24 °C для холодного. Оптимальные значения относительной влажности составляют 60-40%. Скорость движения воздуха не должна превышать 0.1 м/c. Концентрация пыли должна быть не более 0.3 мг/м3 при размере частиц не более 5 микрон. Нормы подачи свежего воздуха приведены в табл. 6.2.
Таблица 4.1 Нормы подачи воздуха в помещение в зависимости от объема на одного работающего.
| Объем помещения на одного работающего, м3 | Норма подачи воздуха,м3/ч |
| До 2020 – 40от 40 | не менее 30не менее 20естественная вентиляция |
Рассмотрим более подробно требования эргономики, предъявляемые к рабочему месту оператора при работе с ВТ. Рабочее место должно быть приспособлено для конкретного вида деятельности, и учитывать физические и психические особенности и антропометрические данные работающих.
Все ВТ должны иметь гигиенический сертификат, включающий в том числе оценку визуальных параметров. Конструкция и расположение ВТ должны обеспечивать надежное и комфортное считывание информации. Все ВТ должны иметь ручки регулировки яркости и контраста. Требования к характеристикам определены в ГОСТ Р50948-96 “Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности”, ГОСТ Р50949-96 “Средства отображения информации индивидуального пользования. Методы измерений и оценки эргономических параметров и параметров безопасности” и СанПиН 2.2.2.542-96 “Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы”.