Министерствопутей сообщения Российской Федерации
Дальневосточныйгосударственный университет путей сообщения
Кафедра «Вагоны»
КурсовойпроектТема: «Автоматизациятранспортировки колесных пар в демонтажное отделение»Выполнил:Студент 155 группы
Проверил:
Жатченко Я.В.
Хабаровск
2005
Содержание
Введение
1. Краткое описаниемеханической части и технологии работы неавтоматизированного устройства
2. Расчёт силовогоэлектропривода конвейера
3. Выбор системыуправления и составление структурной схемы автоматического управления
4. Составление и описание принципиальной электрической схемыавтоматического управления
5. Подбор типовыхэлементов и приборов автоматики
6. Охрана труда приэксплуатации разработанного устройства
Список литературы
Введение
Механизация производства представляет собой процессзамены мускульной силы человека работой машины или системы машин при выполненииосновных и вспомогательных производственных операций.
На начальном этапе механизируют обычно отдельныенаиболее тяжёлые и трудоёмкие операции производственного процесса; такаястепень механизации называется частичной. Характерен переход от частичноймеханизации к механизации комплексной, под которой понимают механизацию всехопераций, составляющих производственный процесс данной работы.
Автоматизация производства — это применение машин, механизмов,приборов, позволяющих осуществить управление производственными процессами позаданной программе или заданным критериям без непосредственного участия человека.
Автоматизация производства представляет собойкачественно более высокую степень развития техники производства, но онабазируется на механизации и является её органическим развитием. Сложностьсовременного производства, ускоренные темпы производственных процессов требуютсоздания и внедрения специальных, автоматически работающих аппаратов и машин, высвобождающихчеловека от управления и контроля производственными процессами.
Автоматизация производства способствует снижениюсебестоимости ремонта, снижению времени простоя, улучшению качества.
Целью данной работы являлась автоматизация процессаподачи корпусов автосцепок по позициям ремонта. При этом необходимо былоавтоматизировать подачу колесных пар на демонтаж.
1. Краткое описаниемеханической части и технологии работы неавтоматизированного устройства
Руководствуясьлитературой, знакомимся с технологическим процессом, который предстоит автоматизировать.При подаче колесной пары на демонтаж, происходит ее выкатка в зону расположениятележки подъемника-опускателя. Далее оператор подачей сжатого воздуха впневмоцилиндр приводит в движение кронштейн механизма подъема-опускания.Кронштейн входит в зацепление с осью колесной пары и колесная пара начинаетподниматься на уровень чуть выше уровня эстакады. После этого. Подачей сжатоговоздуха в пневмоцилиндр толкателя подъемника-опускателя оператор сообщает движениетележке с поднятой колесной парой в зону установления колесной пары на эстакаду.Шток пенвмоцилиндра механизма подъема-опускания приводится в исходное положениепри подаче оператором сжатого воздуха в штоковую область цилиндра и колеснаяпара устанавливается на эстакаде. В зоне установки колесной пары на эстакадеможно устанавливать съемные башмаки с уклоном, которые будут способствоватьдвижению колесной пары к первому дозирующему устройству или оператор должен вручную перевести колесную пару после ее установки на эстакаде в позицию дозирующегоустройства. Упоры и толкатели первого и второго дозирующих устройств в данныймомент находятся в таком положении, когда колесная пара, проходя над первойпарой упоров и колесная пара прокатывается до выдвинутой пары упоров второгодозирующего устройства, где останавливается.
Меняя положение упороввторого дозирующего устройства, можно продвинуть колесную пару в накопитель,или не меняя положение упоров, приступить к операции сборки на этой позицииэстакады, положив под колесную пару башмак, препятствующий смещению ее с этойпозиции.
2. Расчет пневматическогопривода
Конструктивно ход поршняпневмоцилиндра подъема колесной пары S=500мм. Произведем расчет параметров пневмопривода подъема, которыйсостоит из одного пневмоцилиндра одностороннего действия без возвратной пружины.Обратный ход поршня будет осуществляться под действием одъемной балки. Дляцилиндра одностороннего действия без возвратной пружины условие равновесияпоршня в цилиндре выражается уравнением
/> (1)
Где Рн – номинальноетяговое усилие поршня, Н. Ро –суммарные силы сопротивления перемещения перемещения поршня в прямом направлении,Н
/> (2)
Где РП –полезная нагрузка прямого хода, Н
РТ – силатрения в уплотнении поршня, Н
РИ – силаинерции массы частей
Расчетная конструкция
/>
Рисунок 1.2: 1—кронштейн; 2—пневмоцилиндр подъема;3—электромагнитный вентиль;
Определим полезнуюнагрузку прямого хода пневмоцилиндра где Рп—полезная нагрузка прямого хода, Н;
/> (3)
Где 1—коэффициент,учитывающий количество пневмоцилиндров;
mКП—масса колесной пары, mКП=1500кг;
n—количество колесных пар накронштейне, n=1
mк—массу кронштейна принимаем 60 кг
mн—массу подвижных частей принимаем mн=30кг
Полезная нагрузка прямогохода составит
/>
Тяговое усилие поршняопределяется
/> (4)
Где 100—первородныйкоэффициент;
р—первородное давление вполости цилиндра, примем равным 0,33МПа
F—поршня, см2
Сила трения манжеты остенку цилиндра определяется
/> (5)
Где f-коэффициент трения манжеты о стенкуцилиндра принимаем равным 0,15
D—диаметр цилиндра, см
в – высота манжеты, см
р—давление плотности цилиндра,МПа
Площадь трения /> в манжетах по ГОСТ 6969-54составляет от 0,33F до F. Для предварительных расчетов можнопринять среднюю величину />=0,66F. Тогда потери на трение в уплотнениипоршня
/>
При прямом ходе />
При расчете сил инерцииможно принять, что разгон перемещаемых частей происходит с постоянным ускорением,м/с2
/>, (6)
где S- ход пневмодвигателя, см
t- время перемещения пневмодвигателя, порасчету 5с
Сила инерции при прямомходе, Н
/>, (7)
Где m- масса частей, перемещаемых припрямом ходе
/>
Подставив в уравнениеусловия равновесия поршня цилиндра значения отдельных составляющих, получим
/> (8)
Заменив F на /> ирешив это уравнение относительно D,получим
/>см
По ГОСТ 6969-54 выбираемманжету с наружным диаметром/>D=26см, с вымотой b=2 см
Номинальное значениеноминального тягового усилия составит
/>
Уточенное значение силытрения в уплотнении поршня определится
/>
Уточенное значение силыинерции при прямом ходе
/>
Уточненное значениесуммарных сил составит
/>
Условие равновесия поршняв рабочем цилиндре /> Следовательно,пневмопривод одностороннего действия с рассчитанными параметрамиработоспособен.
Далее определяем диаметр штока
/>
Проверяем шток напродольную устойчивость (Ркр>Рн)
/>
Где Е- модуль упругостиматериала штока, />
lшт-длина штока (/>)
/>
Так как 19347>16526следовательно условие на продольную прочность выполняется.
3. Выбор системыуправления и составление структурной схему автоматического управления
Чтобы автоматизироватьтехнологий процесс подачи колесной пары на демонтаж, необходимо решить вопросвыбора управления отдельными операциями процесса такими как: поперечнымдвижением тележки, подъемом и опусканием колесной пары установленной на тележке,а также управление отсекателем колесных пар.
Согласно задания,необходимо определить смешанную систему автоматического управления. В этихсистемах применяются конечные электрические выключатели и электромагнитныевентили.
Для выбранной путевойсистемы управления на механической схеме 3.1 производим расстановку условнообозначенных электрических выключателей.
Схема 3.1 Для подачиколесной пары на демонтаж
/>
Для составленияструктурной схемы автоматического управления рассмотрим детальнуюпоследовательность выполнения технологического процесса.
В начале осуществляетсяпуск системы, при этом срабатывает электромагнитный вентиль YV1. Шток поршня 1 поднимает отсекатель2. Колесная пара движется вдоль пути 3, и в конце движения нажимает на конечныйвыключатель SQ1. Который отключает электрическийвентиль YV1 и включает электрический вентиль YV2. Колесная пара поднимается штокомцилиндра 4, в верхнее положение, при этом замкнув конечный выключатель SQ2. Срабатывает электрический вентиль YV3. Телжка 5 под дествием штока поршня6 начинает двигаться вместе с колесной парой. Дойдя до упора тележка включитконечный выключатель SQ3.Он отключит электрический вентиль YV2. Шток поршня 3 опустится в нижнее положение, а колесная пара опустившись,нажмет на конечный выключатель SQ4,который отключит электрический вентиль YV3, и тележка 5 под действием возвратной силы пружины поршня 6вернется в обратное положение. После того как закнчивается демонтаж букс,колесная пара двинется дальше нажав на конечный выключатель SQ5, который включает электрическийвентиль YV1, и процесс повторяется вновь.
На основе детальнойпоследовательности строим структурную схему процесса, которая в значительнойстепени облегчает построение принципиальной электрической схемы управления.
Прямоугольники наструктурной схеме обозначают элементы автоматики. Сплошные стрелки показываютконтактное воздействие одного элемента автоматики на другой. Стрелки, направленныена вход элемента, обозначают замыкающие контакты, а на выходэлемента—замыкающие контакты. Пунктирные стрелки обозначают условную передачууправления от одного элемента автоматики к другому.
Структурная схемауправления механизма подачи колесных пар на демонтаж.
/>
Рис.2 S- кнопка пуск; YV1+YV3—электрические вентили; SQ1+SQ5—конечныевыключатели;
4. Составление и описаниепринципиальной электрической схемы автоматического управления
Руководствуясь правиламипостроения электросхем, условными графическими изображениями элементов иструктурной схемой, разрабатываем принципиальную схему автоматическогоуправления.
Приступим к составлениюцепи управления. Руководствуясь структуронй схемой 3.1 составим цепь управления
Принципиальная схемаавтоматического управления электромагнитным вентилем YV1, Так как электромагнитный вентиль не имеет контактов, топараллельно с катушкой вентиля подключаем катушку промежуточного реле К1. Замыкающимиконтактами в цепи управления электромагнитным вентилем YV1 являются кнопка пуск S2, контакт реле времени К1.1 и конечный электрическийвыключатель SQ5. Их располагаем параллельно.Размыкающим контактом в этой цепи служит нормально замкнутый контакт конечногоэлектрического выключателя SQ1(наструктурной схеме конечный выключатель воздействует выключает YV1 и включает YV2). Цепь управления вентилем считается законченной послепостановки блокировочного контакта К1.1 промежуточного реле К1 параллельнозамыкающим контактам. Аналогично составили остальные цепи управления.
/>
По составленнойэлектрической схеме и механической конструкции подачи коленных пар на демонтаж производимтехнологическое описание автоматизированного процесса.
Первоначальный пусксистемы производит рабочий, работающий на этом участке. Для пуска нажимается кнопкаS2. При этом замыкается цепь иполучает питание катушка промежуточного реле К1 и катушка электромагнитноговентиля YV1. Замыкание в контактах К1.1 обеспечиваетсамопитание К1 и YV1.Электромагнитный вентиль срабатывает и сообщает пневмоцилиндр подъема отсекателя.После подъема отсекателя колесная пара покатится и в конце упрется в стенкунажав конечный выключатель SQ1 которыйразомкнет цепь с электромагнитным вентилем YV1, и замкнет цепь питания электромагнитным вентилем YV2 и получает питание катушка К2. YV2 срабатывает и сообщает цилиндрподъема колесных пар с нагнетательной магистралью. Шток вместе колесной паройподнявшись в верхнее положение, где сработает конечный выключатель SQ2, который включит катушку К3 иэлектромагнитный вентиль YV3,который сработав соединит пневмоцилиндр горизонтального перемещения тележки снагнетательной магистралью. Колесная пара перемещается вместе с тележкой, вконце движения тележка своим бортом нажмет на конечный выключатель SQ3, который отключит питаниеэлектромагнитного вентиля YV2 икатушки К2, колесная пара опускается на путь нажав на конечный выключатель SQ4, в результате отключив питаниеэлектромагнитного вентиля YV3 икатушки К3, тележка по действием возвратной пружины в поршне вернется в обратноеположение. После демонтажа колесная пара двинется дальше нажав на конечныйвыключатель SQ5, который включит цепь с катушкойпромежуточного реле К1 и катушку электромагнитного вентиля YV1 процесс повторится в новь.
5. Подбор типовыхэлементов и приборов автоматики
транспортировкаэлектропривод конвейер автоматический управление
На основаниипринципиальной электрической схемы, справочной литературы и приложенияпроизводим подбор типовых элементов и приборов автоматики.
Электромагнитные вентилипринимаем типа 23К4 802РЗ с напряжением питания катушки вентиля 220Впеременного тока. Диаметр условного прохода 15мм. Потребляемая мощность 45ВА.
Промежуточные релепринимаем в зависимости от напряжения питания катушки реле, требуемойконтактной системы, длительно допустимого тока через контакты, временисрабатывания и отпускания реле. Длительно допустимый ток через контакты релезависит от мощности коммутируемой нагрузки.
По приложению 9 выбираем3 электромагнитных промежуточных реле и их технические характеристики сводим втаблицу 5.1
Таблица 5.1 – Техническаяхарактеристика электромагнитных промежуточных реле переменного токаТип реле Номинальное напряжение Потребляемая мощность Контактная система Время срабатывания Время возврата Допустимый ток через контакты ПЭ-5 220, В 8, Вт 4р, 2з 0,04, с 0,04, с 5, А
Определим максимальныйток проходящий через контакты промежуточного реле. Контакты реле коммутируюткатушки реле и электромагнитного вентиля, суммарная потребляемая мощностькоторых равна 45+6=51ВА.
Отсюда ток определится
/>
Следовательно, релевыбрано правильно .
Конечные электрическиевыключатели выбираем по приложению 8 в зависимости от переключаемых контактов,длительно допустимого тока через контакты, быстродействия, рабочего хода иконструктивного исполнения. Характеристики выбранных конечных выключателейсводим в табл 5.2
Таблица 5.2 –Характеристики путевыхэлектрических выключателейТип выключателя Характеристика действия Нормальный ток, А при напряжении 220В Рабочий Ход штифта, град. Время срабатывания. с Точность срабатывания, мм
Усиление
Переключателя кг Количество /> /> Включ откл
ВК-200 Мгновенное 1,6 0,32 7-12° 0,01-0,04 ±0,02 8 5
6. Охрана труда приэксплуатации разработанного устройства
Техническая эксплуатациядействующих электроустановок промышленных предприятий осуществляетсяэлектротехническим персоналом. К числу этого персонала относятся:
1. лицаадминистративно-технического персонала (инженеры, техники, мастера), работающиев качестве дежурных инженеров электрических сетей, станции и подстанций,начальников, инженеров и мастеров служб эксплуатации, начальников элетроцехов промышленныхпредприятий, руководителей электро лабораторий, специальных служб и т.д.,постоянно обслуживающих данную электроустановку;
2. лица оперативного(дежурного) или оперативно-ремонтного персонала — мастера, старшиеэлектромонтеры, бригадиры электромонтажных бригад, ответственные дежурные щитауправления станций и подстанций, начальники дежурных смен электрических сетей, электромонтерыпомощники электромонтеров, мотористы электродвигателей, агенты-контролерыэнергосбыта, такелажники, электрослесари, практиканты институтов, техникумов:технических и ремесленных училищ и ар
Оперативное обслуживание можетосуществляться электриками, знающими электрические схемы и особенностиобслуживаемой электроустановки, эксплуатационные инструкции, прошедшимипроверку знаний с присвоением соответствующей квалификационной группы.Обслуживание может осуществляться единолично или несколькими лицами в однойсмене, что устанавливается распоряжением главного инженера предприятия.
В отношении допуска кразличным видам работ и оперативного обслуживания для электротехническогоперсонала промышленных предприятий установлено пять квалификационных групп потехнике безопасности.
Помощникиэлектромонтеров, мотористы должны иметь вторую квалификационную группу.Электромонтеры, дежурные электромонтеры у щитов электрических станций иподстанций по обслуживанию и ремонту цехового электрооборудования,производители работ, руководящие ремонтно-монтажными бригадами в установкахнапряжением до 1000 В — не ниже Ш группы. Ответственные руководители при производстверабот в установках до 1000 В (мастера, техники) — не ниже IV группы. Начальникиэлетроцехов и главные энергетики и энергетики цехов промышленных предприятий,начальники служб эксплуатации, дежурные инженеры и техники у щитов управленияэлектрических станций и сетей, мастера по ремонту и эксплуатацииэлектроустановок — V квалификационную группу.
Эксплуатация действующегоэлектрооборудования является делом ответственным и небезопасным, тем более чтов условиях производства возможны случаи, не предусмотренные типовыми правилами,когда персонал должен принимать самостоятельные решения.
В процессе эксплуатациицехового электрооборудования дежурный электро монтер должен производитьпериодические осмотры действующего оборудования, выполнять необходимыеоперативные переключения в электросетях, вести контроль за нормальным режимомработы электроустановок, устранять дефекты и неполадки и ликвидировать авариина своем участке, поддерживать в чистоте поверхности кожухов оборудования иограждений, производить пуск ответственных производственных агрегатов. Дежурныйэлектрик должен уметь оказывать доврачебную помощь пострадавшим от действияэлектрического тока.
Обслуживание цеховых электроустановок напряжение до1000 В разрешается оперативному персоналу с квалификацией не ниже 3 группы. Вовремя осмотра запрещается выполнять какие-либо работы, за исключением работсвязанных с ликвидацией аварии, запрещается снимать ограждения и проникать заних, касаться токоведущих частей и приближаться к ним на опасное расстояние.Дежурному электрику, обслуживающему производственное электрооборудование,разрешается при необходимости открывать для осмотра дверцы щитов, пусковыхустройств и т.п., но при этом следует соблюдать осторожность и не касатьсятоковедущих частей,
Смена сгоревших плавкихвставок предохранителей выполняется при снятом напряжении.
В практике эксплуатациивозможны случаи автоматического отключения защитой линий, питающихэлектроприборы. Правилами разрешается немедленное одно кратное повторное ихвключение без проверки причины отключения только аппаратом закрытого исполненияили дистанционным управлением, так как в случае включения линии открытымрубильником при наличии в ней короткого замыкания возможно образование опаснойэлектрической дуги и ожоги ею.
Список литературы
1. Селин Ю.Д.Системы автоматизации производства и ремонта вагонов; Методические указания навыполнение курсового проекта. – Хабаровск, 2000 – 43 с.;
2. Скиба И.Ф.,Ежиков В.А. Комплексно – механизированные поточные линии в вагоноремонтномпроизводстве. – М.: Транспорт, 1982 – 136 с.;
3. ЛисичкинЭ.А.Разон В.Ф. Проектирование приводов средств механизации и автоматизациипроизводственных процессов.—учебно-методическое пособие курсового и дипломногопроектирования для специальности «вагонное хозяйство» БелИИЖТ
4. Майзель Н.М.Автоматика, телемеханика и системы управления производственными процессами. –М.: Высшая школа, 1972. – 463 с.;
5. Кузнецов М.М.Автоматизация производственных процессов. – М.: Высшая школа, 1978. – 431с.