Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики
Дисциплина: Основы проектирования и конструирования.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Вариант 2
Выполнил(а):

студент 3 курса

заочного отделения

Проверил:
Санкт-Петербург

2011
Содержание:


Задание 1. Расчет естественного и искусственного освещения

для составления технического задания ……………………………… 3

1.1 Расчет естественного освещения…………………………………. 3

1.2 Анализ решений по естественному освещению с учетом ограничений…………………………………………………………… 7

1.3 Расчет искусственного освещения……………………………….. 9

1.4 Анализ решений по искусственному освещению с учетом ограничений…………………………………………………………… 12

Задание 2. Оптимизация геометрических параметров детали

по затратам на ее изготовление………………………………………. 14
Задание 1. Расчет естественного и искусственного освещения

для составления технического задания

1.1 Расчет естественного освещения
Естественное освещение - это освещение, создаваемое направленным или рассеянным солнечным светом или светом неба, проникающим через световые проемы помещения. Единственным источником естественного освещения является солнце, которое излучает прямой солнечный свет, часть которого рассеивается в атмосфере и создает рассеянное излучение.

Естественное освещение подразделяется на боковое, верхнее и комбинированное (верхнее и боковое). Верхнее и комбинированное естественное освещение обеспечивают более равномерное освещение помещения, нежели боковое естественное освещение. Поэтому при верхнем и комбинированном естественном освещении среднее значение коэффициента устанавливается в точках, которые располагаются на пересечении рабочей поверхности и вертикальной плоскости характерного разреза помещения. В качестве расчётной точки принимается геометрический центр помещения или место, расположенное на расстоянии 1 метр от поверхности стены, находящейся напротив бокового светопроема.

Если в помещении организовано комбинированное естественное освещение, комната может быть поделена на зоны с верхним и боковым естественным освещением. В каждой из зон производится отдельный расчёт естественного освещения.

Величина естественного освещения измеряется в зависимости от широты местности, времени года и дня, состояния погоды. Именно поэтому естественное освещение нельзя количественно задавать величиной освещенности. Естественное освещение в помещении определяется коэффициентом естественного освещения. Данный коэффициент устанавливается нормами СНиП (СНиП 23-05-95). Снижение расчетного коэффициента естественного освещения по отношению к нормированному допускается только на 10%. Рассчитывать норму естественного освещения нужно, исключая помехи, создаваемые мебелью или деревьями.

Проектирование естественного освещения помещения базируется на изучении разряда зрительных работ, выполняемых в нем, и светоклиматических особенностях места строительства здания.

Согласно санитарным нормам, абсолютно все помещения, где постоянно находятся люди, должны освещаться естественным освещением. Оптимальное выполнение требований для естественного освещения конкретного помещения можно осуществить при помощи расчета естественного освещения.


Рисунок 1. Торговый зал (зал магазина) S=27,2 м², г. Иркутск
Наиболее простой из методов расчета естественного освещения является геометрический, при котором площадь оконных проемов назначается в процентах от площади пола помещения. Более точно требуемую площадь световых проемов можно определять следующим образом:

- при боковом одностороннем освещении

;

где S_O, S_Ф , S_П – площадь окон, фонарей, пола;

е_б и е_в – нормированное значение коэффициента естественной освещенности (к.е.о.);

К_зд – коэффициент здания, учитывающий затенение окон противостоящим зданием;

τ_О = τ₁ ·τ₂· τ₃· τ₄ ·τ₅ - общий коэффициент светопропускания, при этом τ₁ – коэффициент светопропускания материала остекления;

τ₂– коэффициент светопропускания светового проема с учетом затенения переплетами;

τ₃– коэффициент светопропускания слоя загрязнения остекления;

τ₄ – коэффициент светопропускания, учитывающий затенение светового проема несущими конструкциями при верхнем освещении (при боковом освещении принимается равным 1);

τ₅ – то же при солнцезащитных устройствах (при их отсутствии принимается равным 1;

r₁ - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при боковом освещении;

r₂ - коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем освещении;

η_О – световая характеристика окна;

η_Ф – световая характеристика фонаря, принимаемая по таблицам СНиП; эта характеристика зависит от соотношения длины и ширины помещения, количества пролетов и других характеристик.

η_Ф следует принять равной 2;

Для определения е^н _б необходимо определиться с коэффициентом светового климата (m) и коэффициентом солнечности климата (c), учитывающим дополнительный световой поток, проникающий через световые проемы в помещение за счет прямого и отраженного света в течение года:




В таблице 1 представлен расчет по обеспечению требуемого естественного освещения в помещении по варианту 23: г. Иркутск, жилая комната S=25,7 м² в гостинице. Пояс светового климата IV, коэффициент m =0,9


Таблица 1- Расчет естественного освещения

Показатель	Вариант 1	Вариант 2
	0.5*1*3=1.5%
Кзд	1
ηО	11
ηф	2
Sпола	27,2
Вид светопропускающего материала	Остекление из листового стекла двойное τ1 =0,8	Остекление из листового стекла тройное τ1 =0,75
Вид переплета	Переплеты окон жилых и общественных зданий: Одинарный τ2=0,8	Переплеты окон жилых и общественных зданий: Спаренные τ2=0,75
Загрязнение светопропускающего материала	Незначительное загрязнение пылью, копотью или другими аэрозолями при расположении светопропускающего материала: Вертикально τ3=0,8
Вид несущих конструкций	Железобетонные фермы и арки τ4=0,9
τО = τ1 ·τ2· τ3· τ4 ·τ5	0,46	0,41
r1	1,8
	5,4 м2	6,1 м2
Площадь одного окна	5,4 м2 = 6м×0,9м	6,1 м2 = 6м×1,05м

Средневзвешенный коэффициент отражения потолка, стен и пола при боковом освещении в системе комбинированного находится по формуле:

,

где ρ_ПФ – коэффициент отражения глухих частей покрытия фонарей.

При белых стенах и потолке ρ₁ = ρ₂ = 0,7

при паркетном покрытии пола ρ₃ = 0,3



1.2
Анализ решений по естественному освещению с учетом ограничений
1.Конструктивные

- конструкцию выше 6 мм делать нельзя, верхние стеклопакеты раздавят нижние.

- если у треугольного окна в основании или вершине углы до 30 градусов, то завод откажется изготовить такое окно, так как его невозможно будет сварить на сварочном оборудовании

-форма и размеры сечений облицовочных профилей, примыкающих к деревянным поверхностям, должны обеспечивать минимальную площадь соприкосновения с этими поверхностями, а также возможность проветривания полости между ними

2. Материальные

-материал должен быть долговечный

3.Технологические

-легкость в изготовлении, монтаже и обслуживании

4. Финансовые

- стоимость проекта с учетом закупки необходимого оборудования, материалов и монтажно-строительных работ не должна превышать 35 000 руб.

5. Эстетические

-окна не должны выбиваться из внешней архитектуры здания

Таблица 2

Ограничения	Вариант 1 (деревянные окна)	Вариант 2 (пластиковые окна)
1.Конструктивные	Ограничения соблюдаются	Ограничения соблюдаются
2. Материальные	Дерево позволяет изготавливать профиль любой сложности т.к. легко перерабатывается. Дерево очень хорошо сохраняет тепло в помещении, но хорошо впитывает влагу и может деформироваться. Если покраска светлая, то от солнца деревянное темнеет. Деревянные окна могут загореться под воздействием огня. Применение древесины разных пород в одном изделии не допускается, за исключением лиственницы или сосны, ели и пихты в изделиях под непрозрачное покрытие. Срок эксплуатации деревянных окон зависит от типа древесины. Окна из сосны прослужат 55-60 лет, из лиственницы 50 лет, из дуба около 90.	ПВХ - долговечный материал, с минимальной деформацией, легкий, Минусом является ограниченная цветовая гамма. Со временем, оконная рама некоторых производителей может пожелтеть. Рама может сжиматься и расширяться под воздействием температуры. Если окно не армировано должным образом, то под давлением стен оконный профиль может выгнуться дугой. Средний срок эксплуатации пластиковых окон составляет приблизительно 45-50 лет.
3.Технологические	собираются деревянные окна более технологически сложно, так как их надо подготавливать к сборке и клеить	рама окна из ПВХ профиля сваривается на станках-автоматах за считанные минуты, монтаж значительно легче
4. Финансовые	в зависимости от типа дерева, стоимость такого окна может быть достаточно высокой. Стоимость деревянных окон 6м×1,05м «эконом сосна» с услугами по их установке составит 22500 руб., «эталон сосна» 25300 руб., «эксперт» 29900 руб.	окно размером 6м×1,05м (одно поворотное откидное, одно глухое) фирмы «REHAU» будет стоить 19600 руб, «REHAU-фаворит» - около 24600 руб, «BRUSBOX» 21000 руб. «Стандарт» и «элит» имеют цены значительно выше, так как используется самое качественное стекло, по желанию увеличивается количество камер, тепло- и звукоизоляция окон на порядок выше
5. Эстетические	дерево - красивый и престижный материал. Окна из натуральной древесины прекрасно сочетаются с мебелью, дверьми, паркетом, несут в себе классическую изысканность и современную функциональность	окна можно покрасить в любой цвет, а так же ламинировать под любую породу дерева, но пластик будет видно невооруженным глазом

Наилучшим вариантом для жилой комнаты в гостиничном комплексе являются вариант 1. Хотя срок службы у них меньше чем у деревянных, по цене они более доступны потребителю. Пластиковые окна не рассохнутся после нескольких лет от дождя и таящего снега, а если на раме появляются царапины, то они легко устраняются.
1.3 Расчет искусственного освещения
Искусственное освещение может быть двух систем - общее освещение и комбинированное освещение. Рабочее освещение следует предусматривать для всех помещений зданий, а также участков открытых пространств, предназначенных для работы, прохода людей и движения транспорта. Для помещений, имеющих зоны с разными условиями естественного освещения и различными режимами работы, необходимо раздельное управление освещением таких зон. В качестве дополнительного вида искусственного освещения помещения можно выделить декоративное освещение. Если первые три типа освещения строго нормированы и регулируются СНиП 23-05-95, ПУЭ «Правила устройства электроустановок» и других документах, то декоративное освещение должно соответствовать техническим возможностям помещения и требованиям к безопасности, поскольку носят исключительно эстетическую функцию, а первоначальное назначение искусственного освещения помещения для него

вторично. Имеет место при освещении жилых помещений, нередко встречается в системах освещения офисов. Дежурное искусственное освещение помещения функционирует в нерабочее время и выполняет охранную функцию. Кроме того, искусственное освещение помещение подразделяется на общее и местное. Общее освещение связано с распределением света по всему помещению, а местное является дополнительным и служит для поддержания показателей освещенности и яркости на рабочем месте. При необходимости часть светильников рабочего или аварийного освещения может использоваться для дежурного освещения. Нормируемые характеристики освещения в помещениях и снаружи зданий могут обеспечиваться как светильниками рабочего освещения, так и совместным действием с ними светильников освещения безопасности или эвакуационного освещения (СНиП 23-05-95).

Освещенность жилой комнаты для обеспечения зрительного и психоэмоционального комфорта должна быть не менее 100 лк.

Для расчета числа светильников будем использовать расчет по удельной мощности.

- для освещенности 100 лк W_у= 25 вт/м²;

- общая установленная мощность W = 25·27,2=680 вт.

В таблице 3 представлен расчет искусственного освещения жилой комнаты S=40,4 м²

Таблица 3 - Расчет искусственного освещения

	Вариант 1	Вариант 2
Тип светильников	подвесной двухламповый светильник с люминесцентными лампами и матовым диффузором	двухламповый светильник прямого света с люминесцентными лампами и матовым диффузором
Лампы	ЛПН 16	ЛД-80
Мощность ламп	65 Вт	80 Вт
Количество ламп	n=680/65=10,5	n=680/80=8,5
Размеры светильников	1000×240	1500×200

Так как мы используем двухламповые светильники, то n_вар1=12 шт., а n_вар2=10 шт.

Схема расположения ламп по поверхности потолка рассматриваемой жилой комнаты гостиницы, обеспечивающая равномерную освещенность всего пространства приведена на рисунке 2.


Вариант 1 Вариант 2

Рисунок 2 - Схема расположения ламп (размеры указаны в метрах)

1.3
Анализ решений по искусственному освещению с учетом ограничений
На предлагаемое решение накладываются следующие ограничения:

1. Конструктивные:

- размер светильника не должен превышать 2,0 м, так как в противном случае будет невозможно расположить светильники в два ряда;

- предполагается использовать двухламповые светильники.

2. Материальные:

- механическая прочность материала диффузора: значение предельной энергии удара не менее 0,2 Дж;

- напряжение сети: 220 В.

3. Технологические:

- в цепях электроламп должны быть предусмотрены предохранители;

- предусмотреть возможность единовременного включения: каждого светильника отдельно, пар светильников, всего освещения.

4. Финансовые: стоимость проекта с учетом закупки необходимого оборудования, материалов и монтажно-строительных работ не должна превышать 25 000 руб.

5. Эстетические:

- светильники рекомендуется выбирать приятной обтекаемой формы;

- рекомендуется выбирать светильники с матовым диффузором, создающие равномерное освещение всего пространства комнаты.

Из двух предложенных вариантов светильников предпочтительным будет вариант 1, так как значительно выигрывает по дизайну и энергобезопасности, что очень важно для жилой комнаты в гостиничном комплексе. Соответствие технологическим ограничениям обеспечивает схема включения. Расчет стоимости с учетом закупки необходимого оборудования и материалов и монтажно-строительных работ представлен в таблице 4.
Таблица 4

Параметр	Количество	Стоимость, руб.	ИТОГО
двухламповый светильник прямого света с люминесцентными лампами и матовым диффузором	10	1900	19000
Дополнительное оборудование	1	900	900
Монтаж	1	1500	1500
ИТОГО			21400

Таким образом, соблюдается финансовое ограничение.
Задание 2. Оптимизация геометрических параметров детали по затратам на ее изготовление

y


Исходные данные:

=30

=0

F=100 kH

₁=110 МПа

₂=60 МПа

Решение:

Пр_ХF=0

Пр_YF=0

Пр_ХF=-Fcos 30-R₁+R₂=0

Пр_YF=-Fcos 30-R₂=0

-Fcos 30-R₁+R₂=0

-Fcos 30-R₂ =0

R₂=-Fcos 30

R₁=-Fcos 30+R₂

R₁=173,2 кН

R₂=86,6 кН
Расчет площади сечения стержня выполненного из материала 1(углеродистая конструктивная сталь):





Расчет площади сечения стержня выполненного из материала 2 (латунь):




Исследуем: выбор какого материала даст возможность для изготовления наиболее экономичной конструкции кронштейна.

Стоимость металла:

материала 1: Ст_Ст = 16,5 р/кг

материала 2: Ст_л = 37,4 р/кг

Как видно из произведенного расчета, стержни имеют разные сечение. При этом нагрузка, на стержень из материала 1 больше чем на стержень из материала 2. Таким образом, можно сделать вывод, что стержень из материала 1 при такой же нагрузке как на стержень из материала 2 будет тоньше. Учитывая стоимость (материал 2 дороже, чем материал 1) делаем вывод, что более экономичным будет кронштейн из материала 1.