Анализ пирометра «Пётр-1»

Курсовая работа по дисциплине «Материаловедение в промышленном дизайне»

Тема: «Анализ пирометра «Пётр-1» «

Содержание Введение

1. Установление требований к изделию и характеристика его модельных и конструкторских особенностей

1.1 Характеристика изделия

1.2 Характеристика требований к изделию

1.3 Определение ориентировочного списка материалов для изделия

2. Разработка требований к материалам для изделия

2.1 Разработка требований к материалам и номенклатуры показателей качества

2.2 Разработка иерархической структуры показателей качества

2.3 Определение весомости (значимости) показателей качества

2.4 Выбор методов оценки показателей качества

2.5 Выбор базовых показателей качества

3. Анализ ассортимента и выбор конкретных материалов

4. Выбор взаимозаменяемых материалов

5. Разработка рекомендаций по технологической обработке материалов и способам ухода за изделием Выводы по работе Заключение Список литературы

Введение

С каждым годом дизайнеры со всего мира выпускают много новых товаров на рынок сбыта, из-за чего похожих товаров на рынке сбыта становится всё больше и больше. Конкуренция между товарами, возрастает вслед за увеличением их количества, из-за чего у дизайнеров возникает потребность производить товары, отличающиеся по своей структуре, внешнему виду, объёму. А чтобы добиться успеха на рынке надо производить креативные предметы, по функциям ничем не уступающие самым посредственным их «собратьям». С электронными (вычислительными, измерительными) приборами в наше время дела обстоят хуже, чем с любыми другими приборами на рынке. Поэтому стоит уделить большее внимание не столько измерительным и вычислительным приборам, сколько их дизайну.

Целью данной курсовой работы является анализ существующего пирометра, выявление слабых сторон и внесение предложений по улучшению. Систематизация, расширение, и углубление теоретических и практических знаний, развитие самостоятельности и творчества при решении конкретных задач в области системы качества. А также на реальном примере попробовать свои силы и знания, и, в конечном счёте, получить результаты.

Глава 1. Установление требований к изделию и характеристика его модельных и конструкторских особенностей

1.1 Характеристика изделия Для дизайн-проекта архиважным условием успешной работы является наличие грамотного сочетания композиционного решения и использования материалов, отвечающих определенному набору требований к изделию. В курсовой работе рассматривается пирометр, «Пётр-1», назначение и свойства которого будут указаны далее. Визуальное воплощение представлено на рис. 1.

Рис. 1 Эскиз пирометра Внешне пирометр очень похож на «обрезанный пистолет», сделанный из пластика и резины. Чаще состоит из грубых квадратных частей с плавными/закруглёнными концами/боковинами. Панель навигации располагается лицевой частью к потребителю, что упрощает считывание информации и избежание повреждения объекта посредством выпадения его из рук. Ниже панели располагаются кнопки (каждую кнопку можно запрограммировать на несколько функций для упрощения работы с пирометром). Кнопки выделяются другим цветом, отличным от основного. Сама панель, как и весь пирометр небольшого размера. Помещается в руке. Имеет удобную прорезиненную рукоять с метками для пальцев. У некоторых моделей есть шнур снизу (для страховки прибора на руке). На самых важных частях (типа панели) присутствует яркий цвет.

1.2 Характеристика требований к изделию Требования назначения

«Пётр-1» используется для бесконтактного измерения температуры объектов по их тепловому (инфракрасному) излучению.

Пирометр применяется при проведении различных промышленных измерений, объектами которых могут быть как твердые поверхности, так и различные среды — жидкости и сыпучие вещества.

Достаточно широкий диапазон измеряемой температуры пирометра «Пётр-1» в сочетании с возможностью передачи измеренных показаний по интерфейсу RS-232 в компьютер делают инфракрасный измеритель температуры «Пётр-1» прекрасным пирометром для самых разных областей: энергетики, ЖКХ, промышленности, торговли и прочего.

Технические требования Диапазон измеряемых температур пирометром «Пётр-1»: от -18 С до +1450 С.

Коэффициент теплового излучения, который можно установить на пирометре «Пётр-1»: от 0,10 до 0,99 с шагом 0,01.

Температура С, при которой можно использовать данный пирометр: 0,1 при t<1000 и 1 при t>1000.

Показатель визирования у данного пирометра: 1:50.

Расстояние, на котором можно измерять температуру объекта, т. е. температура до объекта: от 0,4 до 50 м.

Предел допускаемой основной погрешности в измерении температуры объекта пирометром: ±3 С при t<0; ±2 С при 0 ±2% С при t>100.

Пирометр «Пётр-1» может работать в режиме «включения-выключения» от одного элемента питания:

Без использования подсветки и лазерного целеуказателя он может работать до 15 часов.

С использованием подсветки и лазерного целеуказателя время его действия сокращается до 10 часов.

У пирометра есть спектральный диапазон, который варьируется от 8 до 14 мкм.

Во время эксплуатации пирометра, изменение показаний, вызванное влиянием внешнего переменного магнитного поля напряжённостью 400 А/м с частотой (50±1) Гц, при самых неблагоприятных фазе и направлениях поля не должно превышать 0,5 или 1,0 предела допускаемой основной погрешности пирометра.

Пирометр должен быстро выдавать результат измерений, т.к. от объекта обычно идёт очень высокое теплоизлучение, поэтому среднее быстродействие пирометра должно быть: 0,2 — 0,5 секунд.

Также требования к электрической прочности изоляции и сопротивлению изоляции пирометра обычно выбирают по ГОСТ 12 997 для температуры окружающего воздуха (20±5) С и относительной влажности не более 80%.

Габаритные размеры «Петра-1» не должны быть как очень большими, так и очень маленькими. Поскольку велика вероятность того, что он либо выпадет из руки, либо наоборот не поместится в неё. Поэтому средние размеры пирометра (ВхШхГ): 220×130×60 мм.

Пирометр должен весить не очень много, т.к. на протяжении всего времени измерения температуры, его придётся держать в руке, поэтому весить он должен до 500 грамм.

Средняя наработка на отказ пирометра должна быть не менее 15 000 часов.

Питается прибор от батареи, рассчитанной на 9 Ват, где напряжение должно быть 220 В (с допускаемым отклонением от плюс 10 до минус 15%), частотой 50 Гц (с допускаемым отклонением ±2%).

Средний срок службы большинства пирометров должен быть не менее 9 лет. Поэтому данный пирометр рассчитан на длительный срок службы.

«Пётр-1» должен эксплуатироваться преимущественно в сухом помещении.

Общие требования к пирометрам Питание пирометров.

От сети: напряжение 220 В (с допускаемым отклонением от плюс 10 до минус 15%), частотой 50 Гц (с допускаемым отклонением ±2%).

От источников питания постоянного тока: выбрать из ряда (5, 6, 12, 15, 24, 27, 36, 48 В) (по ГОСТ 18 953).

Требования к электрической прочности изоляции и сопротивлению изоляции пирометров выбирают по ГОСТ 12 997 для температуры окружающего воздуха (20±5) С и относительной влажности не более 80% (и указывают в технических условиях на пирометры конкретных типов).

Стационарные пирометры должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха от 5 С до 50 С, относительной влажности от 80% при температуре 35 С и более низких температурах без конденсации влаги. Допускается в обоснованных случаях применение охлаждения пирометрических преобразователей при температуре свыше 35 С.

В технически и экономически обоснованных случаях по требованию потребителя пирометры должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха от 0 С до 50 С, а первичные пирометрические преобразователи с охлаждением должны быть устойчивы к воздействию температуры окружающего воздуха не ниже 100 С.

Изменение показаний, вызванное влиянием внешнего переменного магнитного поля напряжённостью 400 А/м с частотой (50±1) Гц, при самых неблагоприятных фазе и направлениях поля не должно превышать 0,5 или 1,0 предела допускаемой основной погрешности пирометра.

Пирометры являются восстанавливаемыми изделиями, характеризующимися экспоненциальным законом распределения средней наработки на отказ.

Средняя наработка на отказ пирометров должна быть не менее 15 000 часов.

Средний срок службы пирометров должен быть не менее 9 лет.

Пирометры предназначены для бесконтактного измерения температуры в пределах от минус 50 до плюс 4000С в диапазоне длин волн от 0,3 до 40 мкм.

1) Пирометры должны быть доступны, просты, надежны и способны обеспечить достаточно высокую точность измерения.

2) Функции, которые могут быть реализованы в пирометрах.

Наличие аналоговых унифицированных выходных сигналов.

Наличие кодовых выходных сигналов.

Наличие позиционных сигналов для сигнализации и регулирования.

Наличие аналоговых отсчётных устройств температуры.

Наличие цифровых отсчетных устройств температуры.

Запоминание текущих и экстремальных значений температуры.

Вычисление разности температур.

Вычисление скорости изменения температур.

Вычисление среднего значение температур.

Интегрирование выходных сигналов.

Компенсация влияния излучения окружающего фона.

Коррекция на значение излучательной способности или на отношение излучательной способности (для пирометров спектрального отношения).

Определение излучательной способности объекта по известному значению его действительной температуры.

Индикация установленного значения излучательной способности.

Индикация режимов работы.

Статистическая обработка результатов измерений по заданной и (или) изменяющейся программе.

Наличие совмещённой окулярной визирной системы.

Возможность перестройки оптической системы для различных расстояний до объекта.

Наличие автоматической калибровки.

Наличие индикации разряда источника питания.

(перечень может добавляться с учётом специфических особенностей пирометров).

3) Эксплуатируется преимущественно в сухом помещении.

4) Долгосрочное и долговечное использование объекта.

5) Цвет — яркий (в большинстве моделей используется жёлтый, красный, синий или чёрный цвет). Притом сам объект выделен одним цветом, а панель навигации — другим (для лучшего нахождения самой панели и кнопок).

6) Материалы: преимущественно пластик + прорезиненные части (для удобства держания/эксплуатации).

7) Должен находится (во время эксплуатации) в руке потребителя.

8) Храниться в сухом месте. Во избежание повреждения прибора, избегать его падения.

1.3 Определение ориентировочного списка материалов для изделия Для того чтобы данная модель отвечала предъявляемым требованиям, необходимо наличие следующих видов материалов:

Для основной конструкции подходит металл и пластик, выдерживающие перепад температур.

Требования к свойствам вспомогательных материалов разрабатываются на основе вышеизложенных свойств основного материала. Но обязательной является прорезиненная вкладка «ручки» пирометра на вертикальной части, которая предотвращает скольжение прибора и увеличивает удобство пользования.

пирометр прибор конструкторский качество

Глава 2. Разработка требований к материалам для изделия

2.1 Разработка требований к материалам и номенклатуры показателей качества Пирометр должен быть сделан из двух цветов — яркого (жёлтого, красного, оранжевого; белого, если сам корпус чёрного цвета) и сдержанного (тёмного, например, чёрного, синего, тёмно-фиолетового) цветов. То есть надо брать контрастные цвета.

Облицовка пирометра сделана из крашенного тёмного металла, чтобы подчеркнуть предмет в целом. Панель и клавиши, находящиеся на ней должны быть выделены другим (ярким) цветом для быстрого нахождения пользователем этой панели, притом кнопки в данном случае должны быть такого же цвета, как и сам корпус во избежание сливания цвета кнопок с самой панелью (поскольку это может усложнить задачу пользователя в нахождении нужной кнопки). Краска должна быть жаростойкой, устойчивой к перепаду температур, не должна легко стираться при механическом воздействии на пирометр. Т.к. корпус будет сделан из металла, то сам пирометр будет легко чистить, и в отличие от пластика, который имеет свойство «впитывать» грязь, металл будет менее подвержен загрязнению (оболочки). Резина же будет на тон светлее основного цвета корпуса, следовательно даже если на ней останется грязь, её будет не видно. А из-за того, что панель вывода результатов из термостойкого пластика, то её так же будет легко отчистить в случае загрязнения.

Исходя из вышеперечисленного, Пирометр «Пётр-1» будет из металла, пластика и резины, которые будут окрашены в контрастные цвета, а именно — фиолетового и жёлтого цветов (поскольку фиолетовый цвет ближе к чёрному, а тот является преобладающим в большинстве моделей, а жёлтый — акцентирует внимание пользователя, также не является агрессивным цветом).

Таблица 1 Значимость требований, предъявляемых к материалам для пирометра

2.2 Разработка иерархической структуры показателей качества Таблица 2

2.3 Определение весомости (значимости) показателей качества Значимыми показателями качества

для резины являются:

· Температурный режим и термостойкость

· физико-механические показатели резин (условная прочность при растяжении, гибкость, относительное удлинение при разрыве, твёрдость)

· изнашивание

· Средний срок службы для металла являются:

· температурный режим и термостойкость

· физико-механические показатели металла (условная прочность при растяжении, возможная деформация, твёрдость, гибкость)

· изнашивание

· средний срок службы для пластика являются:

· температурный режим и термостойкость

· физико-механические показатели резин (твёрдость, гибкость, прочность)

· средний срок службы

2.4 Выбор методов оценки показателей качества Приведено в виде таблицы Таблица 3

2.5 Выбор базовых показателей качества Таблица 4 Нормативные показатели качества материалов для пирометра

3. Анализ ассортимента и выбор конкретных материалов Для изготовления пирометра можно использовать пластик, металл, резину, стекло.

Для изготовления пирометра самым подходящим материалом будет — нержавеющий металл, поскольку он жароустойчив, практически не подвержен деформации (относительно других возможных используемых материалов в пирометре, например, пластика), долговечен. А также для создания более удобной модели и эстетического вида в целом, лучше всего при изготовлении пирометра использовать резину (также целесообразнее всего использовать резину для кнопок). Также для панели вывода информации лучше всего использовать жароустойчивый пластик. Стекло лучше не использовать, т.к. даже если оно выдерживает довольно высокую температуру, то в скором времени может треснуть из-за частого и резкого перепада температур.

4. Выбор взаимозаменяемых материалов Вместо испорченных прорезиненных вкладок для пальцев можно использовать пластик, подходящий по размеру или же просто заменить на новую резину. Вместо «пластикового экрана» можно вставить точно такое же по размеру стекло. Также можно вместо металла можно использовать термоустойчивый пластик (правда, возникает вероятность его поломки при падении и быстрому износу).

5. Разработка рекомендаций по технологической обработке материалов и способам ухода за изделием Изделия лучше всего держать подальше от воды, следовательно, протирать запылившийся пирометр мокрой тряпкой с водой нельзя (во избежание проникновения воды в сам прибор). Наилучшим выходом из данной ситуации будет покупка специальной жидкости для чистки (для чистки оболочки) и баллончик с жатым воздухом (для очистки от пыли в труднодоступных местах).

Выводы по работе Создана новая проработанная модель пирометра на основе уже существующих моделей. Привнесены в него новые идеи по улучшению внешнего вида, эргономических особенностей, удобства и качества в целом оригинальной дизайнерской доработкой некоторых деталей. Выявлены материалы, наиболее подходящие данному предмету. Улучшен эстетический вид пирометра. Произведены все необходимые исследования для создания конкурентно способного продукта, вследствие которых можно заключить, что предмет будет пользоваться спросом на рынке сбыта.

Заключение

В данной курсовой работе ставилась цель анализа проекта, выявление его слабых сторон и внесения предложений по улучшению. В ходе проведенной работы выяснилось, что необходим творческий подход к изготовлению данного технического устройства. Для увеличения покупательной способности данного предмета потребителями был предложен ряд изменений данного пирометра. Это — изменение его внешнего вида, некоторых базовых материалов, предложение совершенно нового образца пирометра, создание относительно нового образа предмета, способного конкурировать с другими моделями того же назначения. Остается надеяться, что все внесённые данные будут учтены и внесены уже в новый изготавливаемый образец пирометра. А так же, на то, что и в дальнейшём данный вид электроники будет пользоваться спросом, т.к. «портативный» значит — «успешный» в век гаджетов и микросхем.

1. Материаловедение Сост.: В. И. Болобов, С. Ю. Кувшинкин, С. Л. Иванов, Ю. П. Бойцов, А. Я. Бурак СПб, 2010, 32 с.

2. Справочник технолога / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 2011.

3. Общемашиностроительные нормативы режимов. М.: Машиностроение, 2008.

4. Обработка материалов: Справочник технолога / Под ред. Манахова М.: Машиностроение 2007.