--PAGE_BREAK--
2.3. Анализ существующих методов и средств стабилизации
большегрузных пневмоколесных платформ
Автомобильные перевозки тяжелых и сверхтяжелых негабаритных грузов характеризуются большой сложностью в отношении как их организации, так и технического обеспечения особыми транспортными средствами. Преимущественное распространение в этих перевозках получили автомобильные поезда специализированного производства, обеспечивающие буксирование прицепов общей массой в несколько сотен тонн. Удовлетворить возрастающие требования к таким автопоездам, учитывая их недостатки, все труднее. Этим, видимо, можно объяснить появление нового типа транспортных средств для перевозки сверхтяжелых грузов — многоопорных пневмоколесных платформ (ПКП). Общий вид ПКП представлен на рисунке 2.1.
Рис. 2.1. Общий вид ПКП
Возможное число опор ПКП ограничено стандартами, которые заставляют увеличивать нагрузку на опору вплоть до максимальной по несущей способности дороги. В этом случае в качестве подвески приходится использовать гидравлические цилиндры. Известно, что при движении в несвязанных опорах возникает существенный разброс по нагрузкам. Стремление уменьшить разброс нагрузок по опорам (и, следовательно, по дороге) привел к организации балансирных гидравлических связей между гидроцилиндрами опор, делая их как можно обширнее. Поэтому все транспортные средства имеют три или четыре (не более) гидробалансира. Главное назначение балансирных гидравлических связей подвесок в группах и групп по трех- или четырехточечной опорной схеме — обеспечение равномерного распределения вертикальных нагрузок по опорам. При трехточечной структуре подвески (три гидравлических группы) ПКП может двигаться по наиболее неровной дороге благодаря отсутствию изгибных деформаций. При четырехточечной опорной схеме (четыре гидравлических группы) обеспечивается устойчивость, которой обладает обычный двухосный автомобиль нормальной компоновки.
Рассмотрим известные электронные системы стабилизации ПКП. Среди них можно выделить две различные по назначению системы: равномерного подъема и опускания платформы для проведения бескрановых погрузочно-разгрузочных работ и систему стабилизации ПКП, которая обеспечивает горизонтальное положение платформы при движении по дороге.
Наиболее широко используется электронные системы для обеспечения погрузочно-разгрузочных работ. Основным их достоинством является отсутствие необходимости делать поправки на утечки рабочей жидкости.
Система электронного регулирования подъема платформы фирмы Камаг представлена на рисунке 2.2. она рассчитана на транспортные средства с четырьмя гидробалансирами. В каждый гидробалансир включены гидроцилиндры трех опор и специальный гидроцилиндр, который одной полостью соединен с гидрогруппой, а другой полостью через гидравлический распределитель — с гидронасосом. Камера каждого специального гидроцилиндра рассчитана на полный объем гидроцилиндра опор гидробалансирной группы.
Электронная система включает в себя четыре датчика высоты платформы, четыре гидрораспределителя, управляющее электронное устройство и переключатель.
Рис. 2.2. Электронная система автоматического подъема и опускания ПКП фирмы Камаг
Датчики высоты представляют по существу датчики углов потенциометрического типа, которые устанавливаются на одну из опор в группе на рычаг подвески. Угол складывания рычага пропорционален вертикальному положению грузонесущей платформы и, таким образом, потенциометрические датчики углов дают высоту платформы около соответствующей опоры. Переключатель, установленный в кабине водителя, приводит систему в рабочее состояние и отключает ее. Кроме указанных приборов система включает четыре показывающих прибора, отражающих измеренное фактическое значение высоты платформы в четырех точках, также установленных в кабине водителя. Они служат для визуального контроля за подъемом или опусканием платформы. Предусмотрено управление положением платформы в ручном режиме.
При установке переключателя в рабочее положение электронное устройство снимает данные с потенциометрических датчиков углов, сравнивает их между собой и с некоторым заданным значением и выдает сигнал управления на гидрораспределители. Гидрораспределители подают в каждый специальный цилиндр объем рабочий жидкости, пропорциональный входному напряжению, и через них подают масло в гидробалансирные группы.
Недостатками рассмотренной системы управления является невозможность выдержать горизонтальность платформы на негоризонтальной поверхности и несовместимость ее с системой стабилизации ПКП в движении. Однако довольно часто при использовании ПКП в заводских условиях равномерность подъема платформы достаточна для применения такой системы.
Другой основной способ управления подвесками многоопорной ПКП заключается в стабилизации платформы ПКП в горизонтальном положении (горизонтирование). Для примера опишем его использование в автоматизированной системе горизонтирования фирмы «Шаурле», где управление осуществляется под непосредственным контролем оператора. Подобными системами оснащены все многоопорные ПКП.
Функциональная схема гидравлической системы подрессоривания и управляющих ею аппаратов приведена на рисунке 2.3. Система горизонтирования приводится в действие насосным агрегатом, который состоит из двигателя внутреннего сгорания, гидронасоса высокого давления, масляного фильтра, предохранительного клапана и манометра, и через блок трехпозиционных гидрораспределителей связана с гидроцилиндрами опор.
На пульте управления в блоке гидрораспределителей установлены четыре рукоятки управления подъемом и опусканием идеальной точки («гидравлической точки»), отражающей центр силового воздействия группы.
Рис. 2.3. Система горизонтирования фирмы Шаурле
1 — масляный бак; 2 — блок гидрораспределителей с механическим управлением; 3 — масляный фильтр; 4 — насос; 5 — манометр; 6 — ДВС; 7 — управление поворотом ПКП.
Каждая рукоятка управляется одним из четырех возможных гидравлических контуров и в зависимости от положения рукоятки может осуществлять подъем или опускание гидравлической точки. Клапаны гидрораспределителей работают бесступенчато, то есть расход масла через них пропорционален углу поворота рукоятки управления и не зависит от давления и вязкости жидкости. Действуя одновременно всеми четырьмя рукоятками (при трехточечном опирании — тремя), можно обеспечить подъем платформы без существенного перекоса. Если одна из гидравлических точек выдвигается быстрее других, то можно соответственно уменьшить угол поворота нужной рукоятки и корректировать таким образом работу любой гидравлической точки. Опускание и горизонтирование происходят аналогично. При этом для нормальной работы на систему управления наложено жесткое условие — центр тяжести груза должен находиться в геометрическом центре платформы ПКП.
Автоматическое горизонтирующее устройство использует фирма «Трабоза» (рис. 2.4.). Применение его позволяет исключить нарушение горизонтальности платформы при движении по дороге с поперечным уклоном.
Устройство включает в себя гидравлический уравнительный цилиндр двойного действия, корпус которого связан с гайкой ходового винта, причем привод последнего осуществляется гидромотором, системой клапанов, а также датчиком положения платформы. При нарушении горизонтального положения платформы в поперечном направлении срабатывает датчик положения, при этом начинается вращение гидромотора и ходового винта в направлении, при котором перемещение корпуса гидроуравнительного цилиндра обеспечивает подачу дополнительного количества рабочей жидкости в тот бортовой контур, в сторону которого произошло опускание платформы. При этом одновременно забирается равное количество рабочей жидкости из противоположного бортового контура. Это продолжается до тех пор, пока платформа вновь не займет горизонтальное положение.
Применение автоматического горизонтирующего устройства позволяет:
— наиболее быстро произвести подъем одного борта ПКП при одновременном_опускании_другого;
— снизить величину мощности, необходимой для горизонтирования;
— сохранить неизменной первоначально установленную высоту и горизонтальность платформы при различных условиях эксплуатации.
Рис. 2.4. Автоматическое горизонтирующее устройство фирмы Трабоса
1 — насос; 2 — датчик положения; 3 — гидрораспределитель; 4 — гидродвигатель; 5 — ходовой винт; 6 — гидравлический уравнительный цилиндр.
При продольном уклоне, при перераспределении нагрузок, вызываемом силами инерции и центробежными силами необходимо вводить поправки на максимальную величину перевозимого груза.
Еще одной отличительной особенностью ПКП фирмы «Трабоза» является наличие специальной электронной контролирующей системы подвесок, одна из функций которой — расчет веса транспортируемого груза и положения проекции центра тяжести на плоскость несущей платформы. Эта информация затем выводится на дисплей в кабине водителя.
Приведенные системы управления подвесками многоопорных ПКП не обеспечивают полностью равномерного распределения нагрузок по гидравлическим группам в автоматическом режиме. Поэтому они требуют дополнительного внимания со стороны водителя — оператора и ограничены его возможностями. Чем сложнее груз, больше его масса, тем труднее оператору стабилизировать платформу в горизонтальном положении, особенно при движении по дороге. Важным недостатком приведенных систем управления является сложность их интегрирования на одном транспортном средстве, сформированном из нескольких модулей ПКП.
Применение микропроцессорных систем для управления подвесками позволяет обеспечить стабилизацию платформы большегрузного автотранспортного средства с высокой точностью (до 0,1°). Однако подробных сведений о таких зарубежных системах нет, хотя потребность в них увеличивается, особенно в связи с созданием многомодульных автотранспортных средств.
Среди известных систем стабилизации подрессоренных масс других транспортных средств выделим две: систему управления подвесками многоосного транспортного средства, как наиболее близкую по конструкции транспортного средства, и устройство для поддержания горизонтального положения кузова автомобиля, как наиболее близкую по характеру решаемых задач.
Система управления активными подвесками многоосного автотранспортного средства (рис. 2.5.) включает в себя датчики 1 и 3 продольного aи поперечного jкрена маятникового типа, датчик 2 изменения DGстатического веса подрессоренного корпуса автотранспортного средства тензометрического типа, датчик 4 скорости V движения автотранспортного средства тахеометрического типа, измеряющий скорость по числу оборотов вращающихся деталей двигателя или силовой передачи, датчик 5 угла Wповорота рулевого колеса потенциометрического типа.
Рис. 2.5. Электронная система управления активными подвесками многоосного автомобиля
Выходы датчиков 1-5 через низкочастотные фильтры 6 соединены с входами блока 7 аналого-цифровых преобразователей.
Для получения сигналов, пропорциональных продольным ускорениям транспортного средства и угловой скорости вращения рулевого колеса, система снабжена дифференцирующими звеньями 8 и 9, входы которых через низкочастотные фильтры соединены с выходами датчиков скорости ТС и угла поворота рулевого колеса, а выходы — с блоком 7 АЦП. Каждый из АЦП в блоке 7 совместно с низкочастотными фильтрами 6 и датчиками 1-5, а также дифференцирующими звеньями 8 и 9, образуют каналы измерения перечисленных величин.
В блоке 7 непрерывные сигналы датчиков 1-5 и сигналы, поступающие с выхода дифференцирующих звеньев 8 и 9, преобразуются в дискретный цифровой код, что повышает точность системы и ее быстродействие.
Выходы АЦП соединены соответственно с блоками 10 и 11 определения продольной и поперечной устойчивости. Эти блоки предназначены для вычисления составляющих усилий, действующих на подрессоренный корпус АТС в функции изменения измеряемых параметров по определенным зависимостям, заложенным в их память, и для последующего суммирования величин указанных составляющих усилий. Кроме того, эти блоки предназначены для формирования управляющих сигналов в системе управления при превышении измеряемыми параметрами заданных допустимых значений. Для этого оно снабжены соответствующими логическими устройствами или встроенными в память таблицами ситуаций. Так достигается продольная и поперечная устойчивость АТС.
При движении АТС по неровной дороге в случаях, когда измеряемые датчиками 1-5 параметры не превышают заданных допустимых значений, записанных в память блоков 10 и 11, последние выдают управляющие сигналы, пропорциональные рассчитанным поверхностным силам. Эти управляющие сигналы поступают в блоки 14-22, где сравниваются с сигналами реальных поверхностных сил, поступающими из датчиков 28. Поэтому на выходе из блоков сравнения сил формируются управляющие сигналы Uiли Uiп, пропорциональные лишь динамической нагрузке, зависящей только от микропрофиля дороги, и поступающие затем в силовой привод активных подвесок. Этим обеспечивается плавность хода АТС.
По функциональному составу описанная система управления способна выполнить практически любую задачу управления подрессоренной массы, так как обеспечивает получение всей информации о положении кузова. Однако заложенный в нее алгоритм не позволяет стабилизировать кузов в горизонтальном положении. Кроме того, вполне вероятно, что система управления подвесками многоосного автомобиля будет избыточна при переложении ее на ПКП и при изменении целей ее работы.
Устройство для поддержания горизонтального положения кузова автомобиля имеет функциональную схему, которая представлена на рис. 2.6.
Рис. 2.6. Устройство для поддержания горизонтального положения кузова.
1, 2, 3, 4 — датчики уровня кузова автомобиля; 5 — датчик поперечного крена; 6 — датчик продольного крена; 7 — датчик углов поворота рулевых колес; 8 — датчик скорости автомобиля; 9 — задатчик уровня кузова; 10 — компьютер; 11, 12, 13, 14 — исполнительные органы горизонтирующего механизма
Автомобиль оборудован центральным вычислительным устройством 10, которое по заданной программе обрабатывает сигналы с датчиков 1-4 уровня кузова автомобиля, датчика 5 поперечного наклона, датчика 6 продольного наклона, датчика 7 угла поворота рулевого колеса, датчика 8 скорости автомобиля, задающего устройства 9, устанавливающего желаемый уровень кузова автомобиля, и определяет, необходимо или нет управление положением кузова. Если необходимо, то по предписанной программе центральное вычислительное устройство выдает управляющие сигналы на исполнительные органы 14-17 горизонтирующего устройства в соответствии с входными сигналами от датчиков 1-9.
Основными недостатками этого устройства являются измерение хода подвесок и эвристический, а поэтому достаточно сложный алгоритм управления.
Таким образом, ни одна из систем стабилизации подрессоренных масс автотранспортных средств, включая и ПКП, не способна обеспечить стабилизацию ПКП в горизонтальном положении при движении по дороге и при проведении бескрановых погрузочно-разгрузочных работ. Необходимо разрабатывать новую систему.
Анализ технологических функций, выполняемых грузонесущей платформой большегрузного автотранспортного средства, показал, что система автоматической стабилизации пневмоколесной платформы должна выполнять три операции: сохранять горизонтальное положение платформы в движении, горизонтировать платформу при погрузочно-разгрузочных операциях и контролировать загрузку платформы. Последняя операция не относится к управлению платформой и поэтому рассматриваться не будет.
Из физических соображений ясно, что для стабилизации платформы в горизонтальном положении достаточно управлять подачей рабочей жидкости в две гидравлические группы, например в группы 1 и 2. Тогда ограничений на подачу жидкости в третью группу нет. Система автоматической поперечной стабилизации пневмоколесной платформы фирмы Шаурле обеспечивает уменьшение затрат мощности за счет одновременной подачи жидкости в одну группу и слива рабочей жидкости из другой. Давление нагнетания в гидросистеме подвесок ПКП поддерживается постоянным.
Отметим, что понятие стабилизации клиренса вполне совпадает с основным принципом, по которому осуществляет управление оператор: «на сколько поднял один борт, на столько же опустил другой». Этот же принцип по существу лежит в основе работы системы автоматической стабилизации в поперечном направлении пневмоколесной платформы фирмы Шаурле, крутосклонных тракторов и сельскохозяйственной техники, в основе стабилизации колесных машин. Но во всех этих системах стабилизации он решался конструктивно, поскольку рассматривалась стабилизация только одной угловой координаты, и поэтому в законах управления не фигурировал.
При отсутствии ограничений в гидроприводе системы подрессоривания неровность, которую пневмоколесная платформа может преодолеть без потери платформой горизонтального положения, будет максимальна, если объем рабочей жидкости в гидрогруппах при преодолении этой неровности будет минимален.
Рассмотренные системы стабилизации ПКП и подрессоренной массы автомобиля, а также общие принципы создания систем управления, показывают, что основой для разработки системы стабилизации ПКП является алгоритм управления системой подвесок ПКП. После получения алгоритма появляется возможность определить функциональную и структурную схемы системы управления и осуществить выбор технических устройств, реализующих систему стабилизации.
Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. Опыт эксплуатации ПКП показывает, что система стабилизации ПКП является неотъемлемой частью ТС.
2. Применение систем автоматической стабилизации ПКП в горизонтальном положении позволит повысить безопасность ее движения, равномерно распределить нагрузки по опорам, упростить управление ПКП при движении и при проведении погрузочно-разгрузочных работ, упростить комплектацию многомодульных транспортных средств и, в конечном итоге, повысить эффективность использования ПКП.
3. Существующие САС ПКП обеспечивают стабилизацию поперечно-угловых колебаний в движении и равномерный подъем и опускание платформы при проведении погрузочно-разгрузочных работ. Информация о более сложных САС ПКП пока отсутствует. Использование САС подрессоренной массы других типов автомобилей неприемлемо по ряду конструктивных отличий ПКП и недостаточному алгоритмическому обеспечению САС. Задача создания САС ПКП является актуальной.
4. Невысокие технологические скорости движения ПКП при транспортировке грузов, близких по массе к максимально допустимой для ПКП, позволяет рассматривать задачу стабилизации ПКП в горизонтальном положении только при прямолинейном равномерном движении и при проведении погрузочно-разгрузочных работ.
2.4. Разработка функциональной схемы
Известные законы управления позволяют в общих чертах выяснить как надо реализовывать обратную связь между входными и выходными координатами ПКП как объекта управления. Для замыкания системы автоматической стабилизации необходимо снять информацию об угловом положении ПКП и о ее вертикальном положении и, обработав эту информацию по соответствующим законам, изменить расход жидкости в гидрогруппы, то есть законы управления определяют обратную связь как показано на рисунке 2.7. продолжение
--PAGE_BREAK--
Рис. 2.7. Структура САС, реализующая законы управления
УУ — управляющее устройство; ПКП — пневмоколесная платформа; h0 — заданная высота подъема платформы; Q — объемный расход жидкости; S — площадь силового гидроцилиндра; V — объем жидкости в гидрогруппах; a— поперечный крен платформы; j— продольный крен платформы; x— дорожное возмущение.
Обратную связь такого вида реализовать техническими устройствами невозможно. Во-первых, необходимо выяснить, как можно получить или измерить клиренс ПКП. Во-вторых, управление подачей жидкости в гидрогруппы осуществляется не непосредственно управляющим устройством, а через гидрораспределители. Последние являются сложным техническим объектом и включают в себя электронный усилитель, электромеханический преобразователь и гидроусилитель. Входная координата гидрораспределителя — напряжение в обмотке катушки электромеханического преобразователя, выходная координата — смещение золотника гидрораспределителя.
В качестве структуры гидропривода системы подвесок может быть выбрана схема регулирования объемно-дроссельного регулирования или дроссельного регулирования с постоянным давлением нагнетания. Регулирование второй схемы осуществляется более просто, к.п.д. у нее достаточно высок.
В системах стабилизации ПКП обычно используется один регулируемый насосный агрегат и блок гидрораспределителей. Регулируемым насосом и блоком гидрораспределителей можно управлять так, чтобы давление и расход насоса и расход жидкости в гидрораспределителях соответствовал необходимому расходу жидкости в гидросистемах подвесок. Такое управление гидроприводом достаточно сложное по сравнению со схемой гидропривода, часто используемой при работе насоса с несколькими гидрораспределителями. В последнем случае используется гидропривод с источником питания постоянного давления. Такой привод просто управляется и имеет достаточно высокий к.п.д. будем ориентироваться именно на такую структуру гидропривода.
Непосредственное измерение клиренса невозможно. Для его вычисления необходимо измерять либо ход каждой подвески с помощью поворотного потенциометрического датчика на рычаге подвески или датчика линейных перемещений, либо измерять уровень жидкости в гидробаке.
Таким образом, САС ПКП должна включать в себя датчики продольного и поперечного крена ПКП, датчик уровня жидкости в гидробаке или датчики хода всех подвесок, блок электрогидравлических распределителей, задатчик высоты подъема платформы и управляющее устройство. Взаимосвязь между ними дается законами управления. На основании этого можно составить блок-схему САС ПКП и описать принцип ее работы.
САС работает следующим образом. Перед движением ПКП оператор устанавливает задатчик высоты платформ, вмонтированный в пульте оператора, на заданной величине. Одновременно управляющее устройство приводит в действие соответствующий закон управления. Гидрораспределители подают в каждый цилиндр объем масла, пропорциональный входному напряжению. После выставки платформы в горизонтальном положении на заданном уровне ее высоты оператор приводит в движение платформу. При этом, однако, надо иметь в виду, что в движении может не хватить запасов мощности для одновременного подъема платформы и ее стабилизации. Поэтому такой режим работы нежелателен.
2.5. Элементы системы и принципы их функционирования
Для работы микропроцессорной системы управления требуется информация о текущих продольном и поперечном кренах платформы, а также о текущей и требуемой высоте платформы.
Выбирая датчик положения (табл. 2.2.), прежде всего, необходимо правильно определить приоритеты по следующим критериям:
· разрешение и точность;
· линейность;
· скорость измеряемого процесса;
· условия применения и класс защиты;
· надёжность;
· габаритные размеры;
· стоимость.
Расставив приоритеты, необходимо учесть, что датчик может определять абсолютное или относительное положение контролируемого объекта. Исходя из этого, существуют два основных метода определения положения и измерения перемещений. В первом методе датчик вырабатывает сигнал, являющийся функцией положения одной из его частей, связанных с подвижным объектом, а изменения этого сигнала отражают перемещение. Такие датчики положения называются абсолютными. К ним относятся:
· резистивные (потенциометрические) датчики;
· индуктивные датчики с подвижным сердечником;
· ёмкостные датчики с подвижными обкладками;
· цифровые кодовые датчики абсолютных значений.
Во втором методе датчик генерирует единичный импульс на каждом элементарном перемещении, а положение определяется подсчётом суммы импульсов в зависимости от направления перемещения. Такие датчики положения называются относительными. Достоинством таких датчиков, по сравнению с абсолютными, является простота и низкая стоимость, а недостатком — необходимость периодической калибровки и дальнейшей микропроцессорной обработки.
Табл. 2.2. Сравнительная характеристика различных видов датчиков
* Возможность работы в режиме измерения частых, повторяющихся движений
малой амплитуды.
Потенциометрический датчик — переменный резистор, включенный по схеме потенциометра. Служат для преобразования угловых или линейных механических перемещений в соответствующее изменение сопротивления. С помощью этих датчиков осуществляется контроль за положением задвижек, клапанов и т. д. Основой такого датчика вполне может быть переменный резистор промышленного производства, обычно подключенный к некоторому механическому преобразователю перемещения. Слабое место таких датчиков — наличие подвижного контакта. У проволочных резисторов существует зона нечувствительности, обусловленная дискретным изменением сопротивления при перемещении щетки с витка на виток.
Потенциометр — чаще проволочный (но может быть и угольный) резистор (реостат) с движком, который скользит вдоль резистора. Таким образом, по существу п. является резистором с переменным сопротивлением. Потенциометры бывают линейными и круговыми (в зависимости от характера перемещения его регулирующего органа). Потенциометры часто выполняют роль преобразователей перемещения в электрическую величину — напряжение (для линейных перемещений -линейные потенциометры, для угловых перемещений — круговые). Вообще говоря, потенциометрический преобразователь по определению является параметрическим, т.е. его выходной величиной является сопротивление. Однако простыми средствами с него можно получить и напряжение, пропорциональное перемещению движка, если к концам резистора подвести напряжение питания, а выходное напряжение снимать с движка.
Переменные резисторы могут иметь различный характер зависимости сопротивления от изменения угла поворота подвижного контакта (рис.2.8.).
Рис. 1.8. Характеристики потенциометрических датчиков
Вид характеристики указывает маркирующая буква на корпусе резистора.
· А — с линейной зависимостью
· Б — с логарифмическим законом изменения сопротивления
· В — c обратной логарифмической зависимостью
Основное достоинство — простота конструкции и дешевизна, легко сопрягаются с электронной схемой. Иногда применяют реохордные датчики, у которых контакт скользит вдоль оси натянутой проволоки, что позволяет получить непрерывную характеристику, без зон нечувствительности. Встречаются конструкции с жидким резистом, менее распространенные из — за явлений электролиза. Надежность контактных систем резко падает, если напряжение, приложенное к контакту меньше определенной величины (зависящей от конструкции контакта).
В проектируемой системе для получения текущего значения высоты платформы используется поплавковый датчик уровня рабочей жидкости в гидробаке. Уровень определяется путем регистрации положения поплавка, плавающего на поверхности рабочей жидкости. Поплавок с помощью тросика связан с отсчетным механизмом, преобразующим вертикальное перемещение поплавка в электрический сигнал.
Перемещение поплавка производится по направляющим тросикам, натянутым между корпусом датчика и якорем на дне емкости. Корпус поплавка изготовлен из нержавеющей стали.
Потенциометрический датчик модели ПЛЦ 001 (рис 2.9.), разработанный в Научно-исследовательском Институте Физических Исследований (НИИФИ), предназначен для измерения линейных перемещений объектов. Датчик характеризуется высокой надежностью в условиях воздействия вибраций и температур.
Рис. 2.9. Датчик линейных перемещений ПЛЦ 001
Основные технические характеристики датчика приведены в табл. 2.3.
Табл. 2.3. Технические характеристики датчика ППЦ 001
Информацию о текущих углах крена платформы в продольной и поперечной плоскостях вырабатывают датчики угла наклона КЛИН-1 (рис. 2.10.)
Рис. 2.10. Датчик угловых перемещений КЛИН-1
Основные технические характеристики датчика приведены в табл. 2.4.
Табл. 2.4. Технические характеристики датчика КЛИН-1
В проектируемой системе исполнительными устройствами, получающими информацию от микропроцессора, являются электрически управляемые гидрораспределители. Это определяется соображениями лёгкости и точности управления для оператора и, также, возможностью размещения гидрораспределителя в возможно более удобном для этого месте, независимо от месторасположения оператора.
Основными задачами, стоящими перед изготовителями гидрораспределителей являются: обеспечение минимально возможных гидравлических потерь (снижение энергетических затрат, вызывающих повышенный расход топлива, нагрева рабочей жидкости) при минимально возможных габаритах, точность выполнения перемещений основных золотников, обеспечивающих выполнение рабочих движений, оптимальный характер автоматических процессов загрузки гидросистемы в зависимости от нагрузки на рабочие органы.
Гидросистема с пропорциональным электрическим управлением требует повышенного внимания к чистоте рабочей жидкости (рекомендуемая тонкость фильтрации 10 мкм). В случае обеспечения требований по чистоте рабочей жидкости, гидросистема обеспечивает долговечную и надёжную эксплуатацию.
продолжение
--PAGE_BREAK--
Рис. 2.11. Характеристики гидрораспределителей
Гидрораспределители подают в специальные гидроцилиндры объем рабочей жидкости, пропорциональный входному напряжению и через них подают жидкость в гидробалансирные группы.
Графики зависимости изменения проходных сечений золотниковых пар от величины хода золотников приведены на рис. 2.11. Анализ формы кривых показывает, что она близка к параболической, т. е. с постоянной «чувствительностью», что подразумевает постоянную величину отношения прироста расхода к самой величине расхода в каждой точке графика при равном значении величины изменения управляющего сигнала. Например, если при изменении управляющего сигнала расход изменяется с 10 л/мин. до 12 л/мин., то при таком же изменении управляющего сигнала в диапазоне расхода, равном, например, 80 л/мин. он изменится до 96 л/мин. (Видно, что относительное изменение расхода постоянно и равно 20%). Такая характеристика зависимости и форма графика называются «прогрессивными».
Для применения в системе управления в качестве задатчика аналогового сигнала предназначен командоаппарат. Оператор ПКП вводит требуемое значение высоты подъема платформы посредством командоаппарата с потенциометрическим датчиком.
Рис. 2.12. Командоаппарат потенциометрический КПМ11ФУ
Командоаппарат потенциометрический КПМ11ФУ (рис. 2.12), маховичковый с асимметричной шкалой, однооборотный, встроен в панель пульта (утопленный). Маховичок может поворачиваться на угол от 0 до 350 градусов и фиксироваться в любом положении. В командоаппарате установлен потенциометр сопротивлением 2 кОм (рис.2.13.), предельная мощность рассеивания 1Вт, Uпит= 24В постоянного тока, Uвых=0...10В, Iвых=0...12мА. Для соединения с внешними цепями в командоаппарате предусмотрен клемм
ник.
Рис.2.13. Схема электрическая командоаппарата КПМ11ФУ
На листе 8 изображен общий вид командоаппарата, посредством которого оператор задает требуемую высоту платформы.
Командоаппарат установлен на пульте управления в кабине водителя. Для того, чтобы закрепить командоаппарат на монтажной панели в последней выполняются два отверстия диаметром 7 и 28 мм. Меньшее отверстие предназначено для фиксации командоаппарата относительно монтажной панели. В это отверстие входит стопорный штифт. Толщина монтажной панели может колебаться в диапазоне от 2 д 4 мм.
Над монтажной панелью выступает лишь маховичок командоаппарата и диск с нанесенной на него шкалой, которая проградуирована в сантиметрах поднятия платформы над дорожным полотном. Диск-шкала неподвижен, а стрелка-указатель закреплена на вращающемся относительно диска валу маховичка.
Под монтажной панелью скрыт сам механизм потенциометра и клеммник. Потенциометр заключен в цилиндр. Угловое положение маховичка передается к нему посредством зубчатых колес, закрепленных между двумя неподвижными пластинами. Эти пластины стянуты четырьмя болтами по периметру. К нижней пластине посредством винтового соединения прикреплен клеммник с расположенными на нем клеммами, к которым подводится питающее и снимается выходное напряжение.
Электронный блок управления системой стабилизации ПКП включает в себя:
- Однокристальную микроЭВМ КМ1816ВЕ51;
- БИС программируемого параллельного интерфейса КР580ВВ55;
- БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;
- Аналогово-цифровой преобразователь К1113ПВ1;
- Буферный регистр 588ИР2;
- Микросхемы памяти:
- ОЗУ — КР537РУ8;
- ПЗУ — КР556РТ15;
- Соединительные элементы.
МикроЭВМ КМ1816ВЕ51 является основным элементом электронного блока управления системой автоматической стабилизации. Она имеет в своем составе следующие аппаратурные средства:
- процессор, в состав которого входят однобайтное арифметико-логическое устройство и схемы реализации команд умножения и деления;
- ППЗУ программ емкостью 4 Кбайт;
- ОЗУ данных емкостью 128 байт;
- Два шестнадцатибитных таймера/счетчика;
- Программируемые схемы ввода/вывода (32 линии);
- Блок двухуровневого векторного прерывания от пяти источников и др.
МикроЭВМ выполнена на основе высокоуровневой n-МОП технологии и выпускается в корпусе БИС, имеющем 40 внешних выводов. Для работы микроконтроллеру требуется один источник питания +5 В. Через четыре программируемых порта ввода/вывода микроЭВМ взаимодействует со средой в стандарте ТТЛ с тремя состояниями выхода.
Корпус КМ1816ВЕ51 имеет два вывода для подключения кварцевого резонатора, четыре вывода для сигналов, управляющих режимом работы микроконтроллера и два вывода для подключения питания.
Микроконтроллер может работать в диапазоне частот от 1,2 до 12 МГц, при этом минимальный цикл выполнения команды равен 1 мкс, а быстродействие равно одному миллиону операций простой пересылки в секунду.
МикроЭВМ организует работу всей системы. В соответствии с введенной в него программой, микроконтроллер путем периодического опроса сигналов состояния объекта, сформированных датчиками объекта управления, генерирует выходные сигналы управления исполнительными механизмами.
Учитывая тот факт, что в данной системе будет использована внешняя память данных, линии портов 0 и 2 микропроцессора организуют общую разделяемую память адреса/данных, работающую в режиме временного мультиплексирования. При этом через порт 0 сначала выводится младший байт адреса внешней памяти, а затем выдается или принимается байт данных (мультиплексированная шина). Через порт 2 выводится старший байт адреса в тех случаях, когда разрядность адреса равна 16 бит (как и в данной системе).
Структура микроконтроллера КМ1816ВЕ51 и система его команд таковы, что в случае необходимости его функциональные возможности могут быть расширены. С использованием внешних дополнительных БИС постоянной и оперативной памяти расширяется адресное пространство микроконтроллера, а путем подключения интерфейсной БИС увеличивается также и число линий связи с объектом управления (в случае необходимости — практически без ограничения).
Микроконтроллер КМ1816ВЕ51 через порт 1 осуществляет функции управления электронными блоками гидрораспределителей, выдавая «1» или «0» на соответствующий выход.
Для расширения системы ввода/вывода используется схема параллельного интерфейса КР580ВВ55. Порты схемы адресуются как ячейки внешней памяти данных, то есть схема параллельного интерфейса связана с микроконтроллером шиной адрес/данные порта 0.
Схема КР580ВВ55 имеет четыре двунаправленных порта (один 8 бит — связь с микроконтроллером и три по 8 бит).
Линии схемы запрограммированы следующим образом:
- 5 линий канала А (порт 0) — вывод сигналов управления БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;
- 8 линий канала В (порт 1) — ввод данных с БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4;
- 8 линий канала С (порт 2) — ввод данных с аналогово-цифрового преобразователя К1113ПВ1.
Выходные сигналы с аналоговых датчиков положения, в силу их физической природы, требуют промежуточного преобразования перед вводом информации от них в микропроцессор.
Для этой цели в системе используется БИС аналогово-цифровой системы сбора данных К572ПВ4. Микросхема К572ПВ4 аналого-цифровой системы (АЦС) сбора данных предназначена для преобразования аналоговых сигналов, поступающих по восьми параллельным каналам в цифровой код с последующим его сохранением в ОЗУ и считыванием во внешнем МП в режиме прямого доступа к памяти. Микросхема АЦС К572ПВ4 изготовлена по КМОП технологии. В основе ее лежит восьмиразрядный аналогово-цифровой преобразователь последовательного приближения. Кроме того, в состав микросхемы входят: восьмиканальный мультиплексор, ОЗУ на 64 бит с произвольной выборкой, буферные схемы с тремя устойчивыми состояниями, а также схема управления.
Система сбора данных обеспечивает непосредственное сопряжение с МП, имеющими как раздельные, так и общие шины адреса и данных. Управление К572ПВ4 осуществляется от МП логическими сигналами ТТЛ и КМОП уровней. Режим прямого доступа к памяти реализуется в соответствии с алгоритмом последовательной обработки аналоговых сигналов по восьми независимым входам.
Данная схема в составе проектируемой микропроцессорной системы задействует всего три входа из восьми по количеству датчиков положения объекта управления.
Полупроводниковая БИС функционально завершенного АЦП типа К111ЗПВ1 предназначена для применения в электронной аппаратуре в составе блоков аналогового ввода. Микросхема выполняет функцию аналого-цифрового преобразования однополярного или биполярного входного сигнала с представлением результатов преобразования в параллельном двоичном коде. Она содержит все функциональные узлы АЦП ПП. Выходные каскады позволяют считывать результат преобразования непосредственно на шину данных МП. Несколько АЦП могут обслуживать один МП и наоборот. По уровням входных и выходных сигналов АЦП сопрягается с цифровыми ТТЛ ИС.
Между микроЭВМ и подсистемой внешней памяти данных (ОЗУ и ПЗУ) имеется микросхема буферного регистра 588ИР2. Его назначение — запись и хранение кода адреса при работе микроконтроллера с внешней памятью данных. Буферный регистр 588ИР2 относится к регистрам хранения. Совместимый с микропроцессорами, он имеет 12 разрядов с тремя устойчивыми состояниями на выходе.
В подсистеме памяти используются две микросхемы:
Микросхема ОЗУ — КР537РУ8. Данная серия микросхем наиболее развита. Она включает в себя более 20 типономиналов микросхем, отличающихся друг от друга информационной емкостью (от 1024 до 65536 бит), организацией (одноразрядная и словарная), быстродействием (более чем в пять раз), потребляемой мощностью. Общими свойствами микросхем являются: единое напряжение питания 5 В, уровни ТТЛ входных и выходных сигналов, схема выхода с тремя состояниями и др. Таким образом, при необходимости увеличения ОЗУ достаточно взять микросхему большей емкости той же серии.
Микросхема КР537РУ8 имеет емкость 2К х 8 байт и работает в режиме записи, считывания и хранения информации, в зависимости от сигналов управления, приходящих с микроконтроллера.
Микросхема ПЗУ КР556РТ15 также имеет емкость 2К х 8 байт и тип входа — с тремя состояниями ТТЛ.
При необходимости увеличения ПЗУ данная микросхема может быть заменена на микросхему КР556РТ16 емкостью 8К х 8 байт или другую, большей емкости.
Необходимо отметить также и то, что при увеличении ОЗУ и/или ПЗУ потребуется заменить 12-разрядный буферный регистр 588ИР2 (так как 212 = 4096 бит = 4 Кбайт) на регистр с большим количеством разрядов или подключить оставшиеся 4 линии порта 2 микроконтроллера непосредственно к микросхемам памяти. В этом случае объем адресуемого пространства составит 216 = 65536 бит = 65 Кбайт.
Описание работы структурной схемы.
Уровень напряжения с датчиков положения платформы поступает в БИС цифровой системы сбора данных, преобразуется в цифровой код и подается на вход БИС ППИ. Задатчик высоты платформы также вырабатывает аналоговый сигнал и поэтому нуждается в преобразовании перед входом в МПС.
БИС ППИ передает информацию микропроцессору. Микропроцессор сообщается с подсистемой внешней памяти посредством двусторонней шины адреса/данных. Обмен данными производится через буферный регистр.
Микропроцессор вырабатывает код управляющего воздействия и записывает его в регистры, откуда сигнал поступает к электрически управляемым гидрораспределителям.
2.6. Алгоритм функционирования системы
В алгоритме работы системы можно выделить три основные части: выравнивание платформы в поперечной плоскости, выравнивание платформы в продольной плоскости и стабилизация платформы на заданной высоте. Три входных параметра системы, один из которых задаваемый, контролируются обратной связью.
Система управления последовательно опрашивает датчики положения платформы и последовательно отслеживает горизонтальность платформы и дорожный просвет (высоту платформы). Следует отметить, что проектируемая система не способна одновременно выравнивать платформу в двух плоскостях и контролировать ее высоту.
Непосредственно после инициализации системы производится ввод информации о текущем поперечном крене платформы aс соответствующего датчика. Горизонтальность платформы в поперечной плоскости отслеживается следующим образом. Если крен платформы в заданной плоскости отличен от нуля, определяется знак этого отклонения, иначе говоря, на какой борт — на левый или на правый, наблюдается крен. Если угол поперечного крена отрицателен (крен на левый борт), микропроцессор вырабатывает управляющие сигналы на соответствующие блоки гидрораспределителей с целью приподнять левый борт платформы и одновременно на ту же величину опустить ее правый борт, после чего вновь вводится информация о достигнутом поперечном крене. Если горизонтальность платформы в заданной плоскости обеспечить не удалось, система стабилизации снова вырабатывает управляющее воздействие на исполнительные механизмы в зависимости от величины и знака контролируемой на данном этапе величины. И так до тех пор, пока не будет достигнуто горизонтальное положение платформы в поперечной плоскости, о чем будет сигнализировать код нулевого крена опрашиваемого датчика. Получив этот сигнал, система переходит к следующему этапу работы.
На следующем этапе система автоматической стабилизации аналогичным образом осуществляет горизонтирование платформы в продольной плоскости. С датчика продольного крена jвводится информация о текущем продольном крене. Если крен отличен от нуля, определяется знак этого отклонения. Если угол продольного крена отрицателен (крен на нос), микропроцессор вырабатывает управляющие сигналы на соответствующие блоки гидрораспределителей с целью приподнять носовую часть платформы и одновременно на ту же величину опустить корму, после чего вновь вводится информация о достигнутом продольном крене. Если горизонтальность платформы в заданной плоскости обеспечить не удалось, система стабилизации снова вырабатывает управляющее воздействие на исполнительные механизмы в зависимости от величины и знака контролируемой на данном этапе величины. И так до тех пор, пока не будет достигнуто горизонтальное положение платформы в продольной плоскости, о чем будет сигнализировать код нулевого крена опрашиваемого датчика. Получив этот сигнал, система переходит к следующему этапу работы.
На третьем этапе работы контролируется дорожный просвет (высота) платформы. В систему вводится величина требуемой высоты поднятия платформы, которую устанавливает оператор посредством командоаппарата на пульте управления. Затем, следуя сложным, заранее записанным в память зависимостям, микропроцессор вычисляет текущий дорожный просвет, основываясь на информации с датчика уровня жидкости в гидробаке и массе сопутствующих факторов гидравлической природы. Полученное значение текущей высоты платформы сравнивается с заданным. Если они отличны, определяется знак отклонения. Текущая высота меньшая заданной свидетельствует о необходимости поднятия платформы, текущая высота большая заданной — о необходимости опускания платформы. На следующем шаге микропроцессор вырабатывает управляющие сигналы на все блоки гидрораспределителей с целью приподнять платформу или ее опустить, после чего вновь определяется текущая высота платформы и сравнивается с заданной. Если они стали равны, система возвращается к первому этапу своего функционирования для отслеживания горизонтального положения платформы. После чего алгоритм повторяется снова.
--PAGE_BREAK--
Принимаю среднюю ставку равной Счас. = 40руб/час.
Таким образом Сз.осн = 1020 * 40= 40 800руб.
Дополнительная заработная плата и премии из фонда заработной платы составляет 35…45% Сз.осн.
Сз.доп = 0,35 * 40 800= 14 280руб.
Фонд заработной платы разработчиков равен:
ФЗПраз. = Сз.осн + Сз.доп = 40 800+ 14 280= 55 080руб.
3.1.2. ЕСН
ЕСН составляет 39,4% от ФЗПраз. и распределяется по статьям в соответствии с таблицей 3.1.2.
Таблица 3.1.2. ЕСН.
№ п\п
Отчисления
% от ФЗП
Сумма, руб
1.
В пенсионный фонд
28
15 422
2.
На социальное страхование
4
2 974
3.
На обязательное медицинское страхование
3,6
2 203
4.
На мероприятия по борьбе с травматизмом
2
1 102
ИТОГО:
37,6
21 702
Табл. 3.1.3. Затраты на приобретение комплектующих и эксплуатационных материалов.
№ п/п
Комплектующие и эксплуатационные материалы.
Цена, руб.
1.
Микросхемы
4 200
2.
Датчики
1 50
3.
Провода, канифоль, припой и пр.
500
4.
Электрические элементы
1 000
5.
Гидравлическая жидкость
3 000
ИТОГО:
10 200
loli? У
3.1.3. Материальные затраты.
К этой статье относятся затраты на приобретение материалов, комплектующих, оборудования, запасных частей (табл. 3.1.3.)
Табл. 3.1.4. Затраты на приобретение и содержание оборудования.
№ п/п
Наименование оборудования
Кол-во, шт.
Цена, руб.
1.
Компьютеры
3
100 000
Д ОО о'Э О
2.
Компьютерная периферия и расходные материалы
65 000
3.
Стенд испытательный
1
150 000
-
4.
Паяльник
4
1 600
5.
Дрель
1
3 000
6.
Комплект электромонтажного инструмента
2
1 200
7.
Инвентарь
1
3 200
8.
Комплект ключей
2
2 000
ИТОГО:
326 000
S^C,°=>0
3.1.4. Затраты на содержание оборудования.
Затраты на содержание оборудования примем в размере 7% от стоимости оборудования:
Зоб = 0,07 * 326 000 = 22 820 руб.
3.1.5. Транспортные расходы.
Транспортные расходы принимаются в размере 8% от стоимости комплектующих и эксплуатационных материалов.
Зтр = 0,08 * 336 200 = 26 896 руб.
3.1.6. Аренда помещения.
Годовая арендная плата за нежилое помещение определяется в соответствии с формулой
Зар = S * Аб * Кз * Ки * Ко,
гдеS— арендуемая площадь помещений в здании;
Аб — базовая ставка годовой арендной платы за 1 кв. м;
Кз — коэффициент территориальной зоны;
Ки — коэффициент цели использования арендуемых помещений;
Ко — коэффициент типа организации.
Зар = 80 * 320 * 1,6 * 1,5 * 1,25 = 76 800 руб.
3.1.7. Затраты на энергетические ресурсы.
5 Затраты на осветительную электроэнергию рассчитывается по формуле
Сэл = 0,16 * F * Др * Ч * Ц, где
F — площадь помещения;
Др — дни работы в году;
Ч — часы работы в день;
Ц — цена за киловатт.
Сэл = 0,16 * 80 * 255 * 8 * 2,45 = 63 975 руб.
5 Затраты на силовую электроэнергию рассчитываются по формуле
Ссил = Ас * Ц, где
Ас — кол-во кВт/ч;
N — цена за киловатт;
Ас = Nc * Тс * Кс, где
Nc — мощность оборудования;
Тс — кол-во часов работы в год;
Кс — поправочный коэффициент;
Ас = 20 * 400 * 0,45 = 3600 Вт/ч.
Ссил = 3600 * 8 = 28 800 руб.
5 Затраты на отопление рассчитываются по формуле:
Сотоп = 0,1 *Ц* V, где
Ц — цена за киловатт;
V — объем комнаты (при высоте потолков З м объем комнаты составит 240 куб.м).
Сотоп = 0,1 * 171 * 240 = 4104 руб.
5 Затраты на воду:
1. Хозяйственно-питьевые нужды составляют 20л на человека в день.
2. Затраты воды на уборку помещения.
Суб = (F *У*Х)/1000,где
F — площадь помещения;
У — норма расхода воды;
X — цена 1 литра воды.
Свод = (13 * 255 * 20 * 7) /1000 + (80 * 1,5 * 7)/1000 = 1 939 руб.
5 Суммарные энергетические затраты составят:
Эн.затр = 92 775 + 4 104 + 1 939 = 98 818 руб.
3.1.8. Амортизация оборудования.
Амортизация оборудования определяется линейным способом по формуле:
А = Стоимость оборудования / срок службы;
А = 326 000 / 7 = 65 200 руб.
3.1.9. Прочие затраты.
К этой статье относятся расходы на приобретение канцелярских товаров, оплата услуг связи, банка и пр.
Прочие затраты составляют около 5% от материальных затрат:
Зпр. = 0,05 * 336 200 = 16 810 руб.
3.1.11. Общие затраты на этапе разработки.
Таблица 3.1.5.
№ п\п
Статьи затрат
Сумма, руб.
1.
Затраты на оплату труда
55 080
2.
ЕСН
21 702
3.
Материальные затраты
32 600
4.
Затраты на содержание оборудования
22 820
5.
Транспортные расходы
26 896
6.
Аренда помещения
76 800
7.
Энергетические затраты:
силовая электроэнергия
28 800
бытовая электроэнергия
63 975
8.
Амортизация оборудования
65 200
9.
Прочие затраты
16 810
ИТОГО:
71 123
3.2. Затраты на этапе производства, приведенные к одному
году.
В данном разделе производится расчет затрат на оплату труда, ЕСН, материальных затрат, затрат на содержание оборудования, транспортных расходов, аренду помещения, затрат на энергетические ресурсы, амортизационные отчисления и прочие затраты.
3.2.1.Заработная плата.
ФЗПраб = Сз.осн + Сз.доп, где
Сз.осн — основная заработная плата;
Сз.доп — дополнительная заработная плата.
Сз.осн = Т* Счас, где
Т — общая годовая трудоемкость работ, чел-час;
Счас — средняя часовая тарифная ставка.
Число работников:
Npa6 = Т / ФРВгод * Кв, где
ФРВгод — годовой фонд рабочего времени одного рабочего, час.
Хорошо распространенная элементная база проектируемой системы и перспективы внедрения разработки в другие отрасли народного хозяйства позволяют прогнозировать годовой объем производства на уровне 2000 шт/год. Для одной системы трудоемкость составит 2 чел-час, общая трудоемкость составит 4000 чел-час.
Npa6 = 4000/ 1900 * 1= 2чел.
Сз.осн = 4000 * 40 = 160 000 руб.
Дополнительная заработная плата и премии из фонда заработной платы составляет 0,35…0,45% Сз.осн.
Сз.доп = 0,35 * 160 000 = 53 200 руб.
Фонд заработной платы разработчиков равен
ФЗПраб. = Сз.осн + Сз.доп = 160 000 + 53 200 = 213 200 руб.
3.2.2. ЕСН
ЕСН составляет 39,4% от ФЗПраз. и распределяется по статьям в соответствие с таблицей 3.2.1.
Таблица 3.2.1. ЕСН.
№ п\п
Отчисления
% от ФЗП
Сумма, руб
1.
В пенсионный фонд
28
57 456
2.
На социальное страхование
4
11 081
3.
На обязательное медицинское страхование
3,6
7387
4.
На мероприятия по борьбе с травматизмом
2
4104
ИТОГО:
37,6
80 028
продолжение
--PAGE_BREAK--
3.2.3. Материальные затраты.
Основную часть данной статьи расходов составят затраты на покупку комплектующих.
В таблице 3.2.2. приведены средние рыночные цены составных узлов системы.
При годовом объеме производства в 2000 штук и стоимости комплектующих на одну систему 7300 руб., материальные затраты на их приобретение составят 14 600 000 руб.
3.2.4. Затраты на содержание оборудования.
Состав оборудования, необходимый для сборки микропроцессорной системы управления, показан в табл. 3.2.3.
Затраты на содержание оборудования примем в размере 7% от стоимости оборудования
Зоб = 0,07 * 700 000 = 49 000 руб.
Таблица 3.2.2. Затраты на покупку комплектующих
№ п\п
Наименование
Цена руб/ед.
Кол-во в системе, шт.
Цена, руб
1. ЭЛЕКТРОННАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ
1.
Микропроцессор
60
1
60
2.
Микросхема ОЗУ
35
1
35
3.
Микросхема ПЗУ
40
1
700
4.
БИС ППИ
40
1
40
5.
Аналогово-цифровой мультиплексор
450
1
450
6.
Аналогово-цифровой преобразователь
375
1
375
7.
Буферный регистр
500
1
470
8.
Соединительные и прочие элементы
300
300
2.ДАТЧИКИ
9.
Поперечного крена
500
1
500
10.
Продольного крена
500
1
500
11.
Уровня жидкости
500
1
500
12.
Задатчик высоты
4000
1
4000
ИТОГО:
7300
Табл. 3.2.3. Оборудование для сборки системы
№ п\п
Наименование
Стоимость, руб
1.
Комплект инструментов для сборки электронных компонентов
5 000
2.
Комплект инструментов для монтажа механических элементов
45 000
3.
Испытательный стенд
650 000
ИТОГО:
700 000
3.2.5. Транспортные расходы.
Транспортные расходы принимаются в размере 4% от стоимости комплектующих и эксплуатационных материалов
Зтр = 0,08 * 14 600 000 = 584 000 руб.
3.2.6. Аренда помещения.
Годовая арендная плата за нежилое помещение определяется в соответствии с формулой
Зар = S * Аб * Кз * Ки * Ко,
гдеS— арендуемая площадь помещений в здании;
Аб — базовая ставка годовой арендной платы за 1 кв. м;
Кз — коэффициент территориальной зоны;
Ки — коэффициент цели использования арендуемых помещений;
Ко — коэффициент типа организации.
Зар = 200* 250 * 1,6 * 1,5 * 1,25 = 192 000руб.
3.2.7. Затраты на энергетические ресурсы.
5 Затраты на осветительную электроэнергию рассчитывается по формуле
Сэл = 0,16 * F * Др * Ч * Ц, где
F — площадь помещения;
Др — дни работы в году;
Ч — часы работы в день;
Ц — цена за киловатт.
Сэл = 0,16 * 200* 255 * 8 * 2,45 = 159 936 руб.
5 Затраты на силовую электроэнергию рассчитываются по формуле
Ссил = Ас * Ц, где
Ас — кол-во кВт/ч;
N — цена за киловатт;
Ас = Nc * Тс * Кс, где
Nc — мощность оборудования;
Тс — кол-во часов работы в год;
Кс — поправочный коэффициент;
Ас = 20 * 400 * 0,45 = 3600 Вт/ч.
Ссил = 3600 * 8 = 28 800 руб.
5 Затраты на отопление рассчитываются по формуле:
Сотоп = 0,1 *Ц* V, где
Ц — цена за киловатт;
V — объем комнаты (при высоте потолков З м объем комнаты составит 600 куб.м).
Сотоп = 0,1 * 171 * 600= 10 260руб.
5 Затраты на воду:
1. Хозяйственно-питьевые нужды составляют 20л на человека в день.
2. Затраты воды на уборку помещения.
Суб = (F *У*Х)/1000,где
F — площадь помещения;
У — норма расхода воды;
X — цена 1 литра воды.
Свод = (2* 255 * 20 * 7) /1000 + (200 * 1,5 * 7)/1000 = 1 740 руб.
5 Суммарные энергетические затраты составят:
Эн.затр = 188 736 + 10 260 +1 740 = 200 736 руб.
3.2.8. Амортизационные отчисления.
5 Амортизация оборудования определяется линейным способом по формуле:
А = Стоимость оборудования / срок службы;
А = 700 000 / 7 = 140 000 руб.
5 Лицензия.
Стоимость лицензии составляет 12 минимальных размеров оплаты труда.При условии, что минимальная заработная плата равна 132 руб,
Л =12 * 132 = 1 584 руб.
5 Регистрационный сбор.
Размер регистрационного сбора составляет 100 долларов США или 3012 руб.
Р = 3012 руб.
А = 140 000 + 1584 + 3012 = 144 596 руб.
3.2.9. Прочие затраты.
К этой статье относятся платежи в дорожные фонды, затраты на рекламу, затраты на покупку хозяйственных и канцелярских товаров, оплата услуг связи и др. Прочие затраты составляют 4% от материальных затрат:
Зпр = 0,04 * 14 600 000 = 584 000 руб.
3.2.10. Общие затраты на 1 год производства.
Таблица 3.2.4.
№ п\п
Статьи затрат
Сумма, руб
1.
Затраты на оплату труда
213 200
2.
ЕСН
80 028
3.
Материальные затраты
14 600 000
4.
Затраты на содержание оборудования
49 000
5.
Транспортные расходы
584 000
6.
Аренда помещения
192 000
7.
Затраты на энергетические ресурсы
200 736
8.
Амортизационные отчисления
140 000
10.
Прочие затраты
584 000
ИТОГО:
16 634 964
--PAGE_BREAK--
3.4. Расчет чистой реальной ценности проекта.
Ставка дисконтирования R берется в размере 20% с целью расширения деятельности фирмы.
Единовременные затраты — это сумма затрат на разработку системы и стоимости оборудования, которое используется на этапе производства.
Текущие затраты — это затраты нетто, то есть затраты за вычетом НДС, с учетом предполагаемой инфляции (20% во второй год, 17% — в третий).
Результат — это доход нетто, то есть доход за вычетом НДС, с учетом предполагаемой инфляции (20% во второй год, 17% — в третий).
Чистый доход — это разность между доходом нетто и затратами нетто.
Дисконтируемый чистый доход — это чистый доход, умноженный на соответствующий дисконтируемый множитель.
Реальная ценность проекта на конкретный год — это сумма чистых доходов за год плюс сумма чистых доходов за предыдущие годы за вычетом единовременных затрат.
Таблица чистой реальной ценности проекта.
Показатели
Годы
О год
1 год
2 год
3 год
Единовременные затраты
1 410 126
---
---
---
Текущие затраты
---
13 932 801
16 719 361
19 561 653
Результат
---
16 666 000
19 999 200
23 399 064
Чистый доход
---
2 733 199
3 279 839
3 837 412
Дисконтируемый множитель
1
0,833
0,694
0,578
Дисконтируемый чистый доход
---
2 276 755
2 276 208
2 218 024
Реальная ценность проекта
---
866 629
3 142 837
5 360 861
3.4.1. Расчет точки безубыточности.
Т без. = З.пост / (Ц.изд — З.пер. на 1 изд.);
где З.пост — это сумма расходов на заработную плату, отчисления во внебюджетные фонды, амортизацию, энергетические расходы.
З.пер — это сумма затрат на покупку комплектующих, транспортные расходы, прочие расходы.
Ц.изд — стоимость изделия, равная 10 000 руб.
Т без. = 625 964 / (10 000 — 7 884) = 296 изд.
Вывод: После выпуска 296 изделий предприятие начнет работать безубыточно.
Рис 3.3. График безубыточности
Вывод
Анализ внедрения системы автоматической стабилизации показывает, что производство данной системы рентабельно (R= 12,4%), а ее окупаемость наступает на первом же году производства.
Разработка системы автоматической стабилизации пневмоколесной платформы является актуальной и эффективной. Актуальность разработки заключается в том, что при современном уровне развития вычислительной техники существует возможность перейти от постоянного ручного контроля положения платформы оператором к автоматическому отслеживанию заданных параметров при помощи микропроцессорной системы управления.
Эффективность разработки системы автоматической стабилизации пневмоколесной платформы состоит в том, что она позволяет исключить ошибочные действия оператора, вызванные его утомлением, и повысить скорость восстановления безопасного горизонтального положения платформы при быстро меняющихся внешних условиях.
Таким образом, электронная система управления платформой позволит повысить технико-экономические показатели ТС для перевозки крупногабаритных и неделимых грузов.
4. Безопасность жизнедеятельности
Разработка алгоритма функционирования системы автоматической стабилизации при возникновении аварийных ситуаций
4.1. Введение
Цель и содержание БЖД — это обеспечение комфортных условий деятельности человека на всех стадиях его жизненного цикла и нормативно допустимых уровней воздействия отрицательных факторов на человека и природную среду.
Научные задачи БЖД сводятся к теоретическому анализу и разработке методов идентификации опасных и вредных факторов, генерируемых элементами среды обитания.
Практические задачи БЖД обусловлены выбором принципов защиты, разработкой и рациональным использованием средств защиты человека и природной среды от отрицательного влияния техногенных источников и стихийных явления, а также средств, обеспечивающих комфортное состояние среды жизнедеятельности.
Объект изучения БЖД — это комплекс явлений и процессов в системе «человек — среда обитания», отрицательно воздействующих на человека и природную среду.
Предметом изучения БЖД являются объективные закономерности возникновения опасных и вредных факторов в биосфере и техносфере.
В системе БЖД существует аксиома о потенциальной опасности. Это основополагающий постулат БЖД, который гласит: «Потенциальная опасность является универсальным свойством процесса взаимодействия человека со средой обитания на всех этапах его жизненного цикла».
Аксиома о потенциальной опасности предопределяет, что все действия человека и компоненты среды обитания, прежде всего технические средства, кроме многих положительных свойств обладают способностью генерировать опасные и вредные факторы. При этом любое новое позитивное действие или результат неизбежно сопровождаются возникновением новой потенциальной опасности или группы опасностей.
4.2. Конструктивные и эксплуатационные свойства,
обеспечивающие безопасность ТС
Безопасность транспортного средства включает в себя комплекс конструктивных и эксплуатационных свойств, снижающих вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий, тяжесть их последствий и отрицательное влияние на окружающую среду. Различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства (рис. 4.1.).
Рис. 4.1. Безопасность транспортных средств
Под активной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие вероятность возникновения дорожно-транспортного происшествия. Активная безопасность обеспечивается несколькими эксплуатационными свойствами, позволяющими водителю уверенно управлять автомобилем, разгоняться и тормозить с необходимой интенсивностью, совершать маневры, которые требует дорожная обстановка, без значительных затрат физических сил. Основные из этих свойств: тяговые, тормозные, устойчивость, управляемость, проходимость, информативность, обитаемость.
Под пассивной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства, снижающие тяжесть последствий дорожно-транспортного происшествия. Различают внешнюю и внутреннюю пассивную безопасность автомобиля.
Основным требованием внешней пассивной безопасности является обеспечение такого конструктивного выполнения наружных поверхностей и элементов автомобиля, при котором вероятность повреждения человека этими элементами в случае дорожно-транспортного происшествия была бы минимальной.
Как известно, значительное количество происшествий связано со столкновениями и наездами на неподвижное препятствие. В связи с этим одним из требований к внешней пассивной безопасности автомобилей является предохранение водителей и пассажиров от ранений, а также самого автомобиля от повреждений с помощью внешних элементов конструкции.
К внутренней пассивной безопасности автомобиля предъявляются два основных требования:
- создание условий, при которых человек мог бы безопасно выдержать значительные перегрузки;
- исключение травмоопасных элементов внутри кузова (кабины).
Водитель и пассажиры при столкновении после мгновенной остановки автомобиля еще продолжают двигаться, сохраняя скорость движения, которую автомобиль имел перед столкновением. Именно в это время происходит большая часть травм в результате удара головой о ветровое стекло, грудью о рулевое колесо и рулевую колонку, коленями о нижнюю кромку щитка приборов.
Под послеаварийной безопасностью транспортного средства понимаются его свойства в случае аварии не препятствовать эвакуации людей, не наносить травм при эвакуации и после нее. Основными мерами послеаварийной безопасности являются противопожарные мероприятия, мероприятия по эвакуации людей, аварийная сигнализация.
Наиболее тяжелым последствием дорожно-транспортного происшествия является возгорание автомобиля. Чаще всего возгорание происходит при тяжелых происшествиях, таких как столкновение автомобилей, наезды на неподвижные препятствия, а также опрокидывание. Несмотря на небольшую вероятность возгорания (0,03… 1,2% от общего количества происшествий), их последствия тяжелейшие. Они вызывают почти полное разрушение автомобиля и при невозможности эвакуации — гибель людей.
Под экологической безопасностью транспортного средства понимается его свойство снижать степень отрицательного влияния на окружающую среду. Экологическая безопасность охватывает все стороны использования автомобиля. Ниже перечислены основные аспекты экологии, связанные с эксплуатацией автомобиля.
Потеря полезной площади земли. Земля, необходимая для движения и стоянки автомобилей, исключается из пользования других отраслей народного хозяйства. Общая протяженность мировой сети автомобильных дорог с твердым покрытием превышает 10 млн км, что означает потерю площади свыше 30 млн га. Расширение улиц и площадей приводит к увеличению территорий городов и удлинению всех коммуникаций.
Загрязнение атмосферы. Основная масса вредных примесей, рассеянных в атмосфере, является результатом эксплуатации автомобилей. Двигатель средней мощности выбрасывает в атмосферу за один день эксплуатации около 10 м3 отработавших газов, в состав которых входят окись углерода, углеводороды, окислы азота и многие другие токсичные вещества.
Использование природных ресурсов. На производство и эксплуатацию автомобилей расходуются миллионы тонн высококачественных материалов, что приводит к истощению их природных запасов. При экспоненциальном росте потребления энергии на душу населения, характерном для промышленно развитых стран, скоро наступит такой момент, когда существующие источники энергии не смогут удовлетворить потребности человека. Значительная доля потребляемой энергии расходуется автомобилями, к.п.д. двигателей которых составляет 0,3… 0,35. Следовательно, 65…70% энергетического потенциала не используется.
Шум и вибрации. Уровень шума, длительно переносимый человеком без вредных последствий, составляет 80…90 дБ. На улицах крупных городов и промышленных центров уровень шума достигает 120…130 дБ. Колебания почвы, вызываемые движением автомобилей, пагубно сказываются на зданиях и сооружениях.
Для защиты человека от пагубного влияния шума транспортных средств применяют различные приемы: совершенствование конструкции автомобилей, шумозащитные сооружения и зеленые насаждения вдоль оживленных городских магистралей, организация такого режима движения, когда уровень шума наименьший.
Уничтожение флоры и фауны. Автомобили, работающие вне дорог, уплотняют верхний слой почвы, разрушая растительный покров. Бензин и масла, пролитые на землю, приводят к гибели растений. Окислы свинца, содержащиеся в отработавших газах автомобилей, заражают деревья и кустарники. Плоды фруктовых деревьев, растущих вблизи дорог с интенсивным движением, нельзя употреблять в пищу. Ядовиты и цветы, растущие на разделительных полосах. Под колесами автомобилей ежегодно погибают тысячи животных, миллионы птиц, бесчисленное множество насекомых.
Радиопомехи. При работе системы зажигания автомобильного двигателя создаются радиопомехи. Для их подавления в системах зажигания предусмотрены специальные устройства. Правила дорожного движения запрещают эксплуатацию транспортного средства с неисправной системой подавления радиопомех.
Проектируемая система автоматической стабилизации предназначена, в частности, для установки на большегрузные транспортные средства, перевозящие крупногабаритные и опасные грузы. Масса, габариты и номенклатура перевозимых грузов очень разнообразны и достигают внушительных величин. В случае возникновения аварийных ситуаций при транспортировке тяжелых и опасных грузов риск нанести существенный ущерб людям, оборудованию и окружающей среде очень велик. продолжение
--PAGE_BREAK--