Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > автоматизация
Название:
Автоматизация загрузки-разгрузки шлифовального станка

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: автоматизация

Цена:
0 руб



Подробное описание:

Аннотация

 

__________________ Автоматизация загрузки-разгрузки шлифовального станка. –: ЮУрГУ; 2010, ___с. ___ил., библиогр. список – ___ наим., ___ листов чертежей ф. А1.

 

 

 

 

В выпускном квалификационном проекте предложен способ автоматизации загрузки-разгрузки бесцентрового шлифовального станка с ЧПУ изделиями типа «Ось» с помощью дискового бункерного загрузочного устройства.

В ходе выполнения выпускного квалификационного проекта были разработаны: дисковое бункерное загрузочное устройство и его привод, трубчатый магазин, толкатель, выбраны конвейер, прибор активного контроля, датчик присутствия заготовок и управляющие устройства – ПЛК и частотный преобразователь, а также рассмотрено их сопряжение с системой ЧПУ станка. 

Проведенный экономический анализ показал увеличение производительности труда на 50% и годовой экономический эффект составил 97017 руб.

В проекте рассмотрены вопросы безопасности жизнедеятельности и охраны труда.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ…………...……………………………………
1.1 Основное оборудование..........................................................................
1.2 Вспомогательное оборудование.............................................................
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ «ОСЬ» 608.11.04.001…………………………………………………………………....
3 ПРОЕКТНЫЙ РАЗДЕЛ...................................................................................
3.1 Компоновка основного и вспомогательного оборудования…………
3.2 Выбор основного оборудования……………………………………….
3.3 Проектирование вспомогательного оборудования...............................
3.3.1 Расчет бункерного дискового загрузочного устройства...................
3.3.2 Расчет клиноременной передачи привода бункера...........................
3.3.3 Выбор электродвигателя для привода бункера..................................
3.3.4 Выбор частотного преобразователя для электродвигателя..............
3.3.5 Расчет магазина.....................................................................................
3.3.6 Расчет толкателя……………………………………………………...
3.3.7 Выбор ПЛК для управления компрессором толкателя.....................
3.3.8 Выбор датчика присутствия заготовок...............................................
3.3.9 Выбор прибора активного контроля ………………………………..
3.3.10 Выбор подающего конвейера …………………………………...…
3.4 Составление циклограммы работы основного и вспомогательного оборудования……………………………………………………………………
3.5 Система управления оборудованием…………………………...……..
4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ……………………
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ………………………...……
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………..…..
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………............

ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Технические данные преобразователя частоты и пульта управления…………………………………………………………………...

 

 

 

 


ВВЕДЕНИЕ

Бесцентровое наружное шлифование отличается тем, что обрабатываемые за-готовки получают вращение и шлифуются без крепления в центрах, причем базой при шлифовании является обрабатываемая поверхность. Бесцентровое шлифова-ние - наиболее механизированный и производительный процесс, который легко может быть автоматизирован.
При бесцентровом наружном шлифовании оба круга вращаются в одну сторо-ну с разными скоростями: рабочий круг - со скоростью 30-35 м/с, ведущий - со скоростью, в 60-100 раз меньшей. Опорой для шлифуемой заготовки является нож со скошенным краем, находящийся между рабочим и ведущим кругами. Нож ус-танавливается так, чтобы центр заготовки находился выше или ниже линии цен-тров кругов. Заготовки, расположенные на одной оси с кругами, будут получаться некруглой формы. Большинство заготовок шлифуется при их установке выше ли-нии центров, за исключением длинных тонких деталей типа прутков, центр кото-рых располагается ниже линии центров. В этом случае заготовки силами резания прижимаются к поверхности ножа, и процесс шлифования протекает более спо-койно, без выбрасывания заготовок из зоны шлифования.
Положение ведущего круга по отношению к рабочему кругу можно изменять, устанавливая ведущий круг под разными углами (0-6о). Это дает возможность ве-дущему кругу при сквозном шлифовании (угол поворота ведущего круга при предварительном шлифовании 2,5-6о, при окончательном 1-2о) выполнять роль подающего механизма, а при врезном шлифовании (угол поворота ведущего круга не более 0,5о) обеспечивать плотный прижим заготовки к упору.
Обрабатываемая заготовка, расположенная между кругами и опирающаяся на поверхность ножа, вращается со скоростью ведущего круга. Вращение заготовки происходит благодаря силам трения между ней и ведущим кругом в направлении, обратном вращению ведущего круга. Разность скоростей рабочего круга и обра-батываемой заготовки обеспечивает процесс шлифования.
При бесцентровом наружном шлифовании обработка производится с продоль-ной подачей заготовки врезным шлифованием, а также шлифованием с продоль-ной подачей до упора.
Для шлифования наружных поверхностей заготовок в качестве рабочих кругов применяются круги типа ПП наружным диаметром 250-750, высотой 40-250 мм и более на керамической связке, а в качестве ведущих - круги типа ПП наружным диаметром 200-350 мм, высотой 40-200 мм на вулканитовой или бакелитовой связках. В редких случаях, когда необходимо, чтобы один из крепежных фланцев был спрятан в выточке, применяются круги типа ПВ наружным диаметром 500-600 мм.
Для небольших бесцентрово-шлифовальных станков в качестве рабочих кру-гов применяются круги типа ПВД наружным диаметром 250-300, высотой 75-100 мм, в качестве ведущих - круги этого типа на вулканитовой и бакелитовой связках диаметром 300-350, высотой 100-275 мм. Наличие выточки с двух сторон круга позволяет применять более короткий шпиндель для его крепления и почти полно-стью спрятать фланцы в выточке.
В настоящее время при шлифовании заготовок диаметром до 15 мм вместо ве-дущих кругов на вулканитовой связке успешно применяются чугунные и дура-люминиевые ролики. Металлические ведущие ролики имеют высокую стойкость между правками: не меньшую, а в ряде случаев даже большую, чем круги на вул-канитовой связке. Их применение обеспечивает высокую производительность труда и способствует сокращению расхода алмазных инструментов (металличе-ские ролики правятся на требуемый профиль твердосплавными резцами, в то вре-мя как для правки вулканитовых кругов применяются только алмазные инстру-менты).
Жесткость технологической системы (станок - шлифовальный круг - заготовка - ведущий круг) при бесцентровом шлифовании в 1,5-2 раза выше, чем при круг-лом шлифовании заготовок, установленных в центрах, и тем более в патроне. По-этому при бесцентровом шлифовании режимы резания соответственно повыша-ются в 1,5-2 раза, значительно облегчается обработка нежестких заготовок (тонких валов, сверл и т. п.), обеспечивается высокая стабильность размеров партии обработанных заготовок, уменьшаются припуски на шлифование из-за базирова-ния заготовок по обрабатываемой поверхности и их самоцентрирования при об-работке. При бесцентровом шлифовании значительно уменьшается вспомогатель-ное время, связанное с установкой, выверкой на станке и снятием заготовки; при шлифовании с продольной подачей вспомогательное время практически сводится к нулю, так как процесс обработки заготовок осуществляется непрерывным пото-ком. Все это делает бесцентровое шлифование одним из самых производительных и эффективных видов наружного шлифования заготовок.
В настоящее время бесцентровое шлифование получает еще большее развитие и применение благодаря увеличению рабочей скорости круга до 60 м/с. Так, уве-личение рабочей скорости кругa с 30 до 60 м/с при врезном шлифовании умень-шает шероховатость обработанных поверхностей примерно на один класс, позво-ляет увеличить до 2 раз скорость поперечной подачи ведущего круга и соответст-венно увеличить глубину резания, повышает за счет уменьшения износа круга ко-эффициент шлифования в 1,5-3 раза. С повышением рабочей скорости кругов на-блюдается снижение погрешностей геометрической формы обрабатываемых по-верхностей за счет уменьшения сил резания и увеличения устойчивости процесса шлифования. Повышение рабочей скорости круга позволяет сократить цикл бес-центрового шлифования до 2-4 раз по сравнению с обычно применяемым процес-сом шлифования при рабочей скорости круга ~30 м/с.
Преимущества бесцентровых шлифовальных станков:
– с помощью линейного способа поддержки заготовки можно шлифовать мягкие или ломкие заготовки (низкая скручивающая нагрузка);
– нет необходимости готовить заготовку к фиксации в шлифовальном станке (причины ошибок фиксации устранены);
– загрузка/выгрузка заготовки проста и легко автоматизируется;
– при выполнении транзитной шлифовки не теряется время на смену загото-вок;
– длинные заготовки могут обрабатываться станками небольших размеров;
– может быть достигнута очень высокая периферическая скорость шлифо-вальных кругов.
В данном выпускном квалификационном проекте ставится задача автоматизи-ровать процесс загрузки-разгрузки бесцентрового шлифовального станка с ЧПУ изделиями типа «Ось».
Цели, преследуемые данным выпускным квалификационным проектом сле-дующие:
– замена обычного бесцентрового шлифовального станка на станок с ЧПУ;
– разработка бункерного загрузочного устройства с поворотными элементами, а также его привода;
– разработка трубчатого магазина и толкателя;
– выбор подающего конвейера и прибора активного контроля;
– выбор управляющих устройств;
– экономическое обоснование применения средств автоматизации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ

1.1 Основное оборудование

Для определения вида оборудования, которое будет использовано в процессе автоматизации, проведём сравнение отечественных и зарубежных моделей стан-ков [1].
Выберем вид шлифованного оборудования – безцентрово-шлифовальный ста-нок.
Произведём сравнение двух моделей с ЧПУ и без него.

1.1.1 Бесцентрово-шлифовальный станок 3М184

Модель безцентрово-шлифовального станка 3М184 – станка, на котором изго-тавливается деталь типа «Ось» 608.11.04.001 (рисунок 1.1).
Универсальный бесцентровый станок предназначен для шлифования гладких, ступенчатых, конических, а также разнообразных фасонных поверхностей, пред-ставляющих тела вращения, методом сквозного и врезного шлифования. Шлифо-ванию могут подвергаться изделия из чугуна, стали, цветных металлов и их спла-вов, изделия из различных неметаллических материалов (текстолит, пластмассы, стекло), при соответствующем подборе абразивного инструмента и материала опорного ножа.


а) б)

Рисунок 1.1 - Бесцентрово-шлифовальный станок мод. 3М184

Бесцентрово-шлифовальный станок мод. 3М184: а — общий вид (1 — шлифо-вальная бабка; 2 — неподвижная опора с ножом; 3 — бабка ведущего круга; 4 — станина; 5 — шкаф с электрооборудованием; 6 — панель управления); б — кине-матическая схема (1, 5, 6, 10— электродвигатели; 2— клиноременная передача; 3 — шлифовальная бабка; 4 — червячный редуктор; 7,9— устройства для правки; 8 — бабка ведущего крута; 11 — шариковая гайка; 12 — маховик; 13— механизм врезной подачи; 14, 16— гидроцилиндры; 15— копир).
Основными узлами бесцентрового кругло-шлифовального станка являются: станина 4, на которой размещены шлифовальная бабка 1, неподвижная опора с ножом 2 и бабка 3. По командам от органов управления, находящихся на панели 6, осуществляется перемещение бабки 1 и бабки 3 по соответствующим направ-ляющим.
Вращение шлифовального круга осуществляется от электродвигателя V (рису-нок 1.1, б) через клиноременную передачу 2. Шлифовальная бабка 3 перемешается по роликовым направляющим относительно станины. Шпиндель шлифовального круга установлен па гидродинамических подшипниках скольжения. Элек-тродвигатель 6 через червячный редуктор 4 приводит во вращение шпиндель ве-дущего круга. Бабка 8 ведущего круга установлена на направляющих скольжения. Ускорение наладочных перемещений бабки 3 осуществляют от электродвигателя 10 через винтовую передачу с шариковой гайкой 11. Ручное перемещение бабки 3 выполняют от маховика 12 через передачу. Механизм 13 врезной подачи выпол-няет форсированную подачу от гидроцилиндра 14 и рабочие подачи от гидроци-линдра 16 и копира 15. Устройства 9 и 7 служат для правки шлифовального и ве-дущего кругов. Каретки устройств получают продольные перемещения от элек-тродвигателей 5 через зубчатые передачи и передачу винт—гайка. Поперечные каретки устройств 9 и 7 перемещаются по копирам.
Подготовка станка к работе во многом зависит от применяемого метода шли-фования: на проход или врезного. При шлифовании на проход продольная подача достигается путем поворота оси ведущего круга на некоторый угол. Окружная скорость ведущего круга разделяется на две составляющие: скорость вращения детали (круговую) и продольную — подачи. Чтобы обеспечить линейный контакт ведущего круга с цилиндрической поверхностью детали, ему в процессе правки придают форму гиперболоида. При врезанном методе шлифования ведущий круг сообщает детали только вращательное движение.
Техническая характеристика станка:
Диаметр устанавливаемых изделий:
- наибольший ……………………………….…….….80 мм
- наименьший …………………………………….…. 3 мм
Длина обрабатываемых изделий:
- при сквозном шлифовании до ………………….…250 мм
- при врезном шлифовании до……………………... 145 мм
Высота от основания станка до оси кругов …….... 1060 мм
Наружный диаметр шлифовального круга:
- наибольший ………………………………………. 500 мм
- наименьший …………………………………......... 400 мм
Число оборотов в минуту ……………………...…...1380


1.1.2 Бесцентрово-шлифовальный станок 3М182

Бесцентрово-шлифовальный станок 3М182 предназначен для обработки мето-дами продольного или врезного шлифования гладких, ступенчатых, конических и фасонных поверхностей тел вращения.
Кинематическая схема станка показана на рисунке 1.2. Привод главного дви-жения. Вращение шлифовального круга осуществляется от асинхронного элек-тродвигателя Ml через ременную передачу. Электродвигатель установлен на от-дельной плите с индивидуальным фундаментом.

 

Рисунок 1.2 – Кинематическая схема бесцентрово-шлифовального станка

Вращение ведущего круга осуществляется от электродвигателя постоянного тока М2 типа ПБСТ-22 через червячную передачу/
Ручное перемещение шлифовальной бабки осуществляется от маховика через червячную передачу на ходовой винт VII с шагом р = 4 мм. Быстрое перемещение шлифовальной бабки осуществляется от электродвигателя М4 через цилиндриче-скую передачу и червячную передачу -щ- на ходовой винт VII с шагом р = 4 мм.
Перемещение салазок механизмов правки шлифовального и ведущего кругов осуществляется по цепи с шагом р = 2 мм.
Толчковую подачу шлифовальной бабки производят рычагом 3 через храпо-вую собачку и храповое колесо 2 = 80 и далее по кинематической цепи перемеще-ния шлифовальной бабки.
Движение врезания шлифовальная бабка получает от гидроцилиндров ГЦ1 и ГЦ2. Поперечная подача осуществляется от гидроцилиндра ГЦ1, который пере-мещает клин 1, контактирующий со штоком гидроцилиндра ГЦ2, являющегося продолжением винта VII. Ускоренный привод осуществляется штоком гидроци-линдра ГЦ2. Выхаживание происходит на упоре 2 в конце поперечной подачи, ко-гда прерывается контакт между клином и штоком гидроцилиндра ГЦ2.
Внутришлифовальные станки предназначены для шлифования отверстий ме-тодами продольной и поперечной подачи. Наибольшее распространение получили станки, у которых главным движением является вращение шлифовального круга, круговая подача обеспечивается вращением заготовки, а продольная и поперечная подачи обеспечиваются перемещением шлифовального шпинделя или бабки из-делия. Станки этой группы могут быть патронными или бесцентровыми. В первом случае деталь базируется в патронах различных конструкций, во втором - на роликах или башмаках.
Существуют также станки планетарного типа, на которых обрабатывают крупные детали, установленные неподвижно, а шлифовальный шпиндель совер-шает вращательное движение вокруг оси обрабатываемого отверстия и вращается вокруг своей оси.
Техническая характеристика станка:
Диаметр шлифования, мм.................................................................... 0,8-25
Наибольшая длина шлифуемой детали, мм....................................... 170
Размер (диаметр X ширина) круга, мм:
шлифовального......................................................................................200X40
ведущего.................................................................................................150X40
Частота вращения ведущего круга, об/мин.........................................11-150
Мощность электродвигателя привода шлифовального круга, кВт.. 7,5
Габаритные размеры, мм:
длина...................................................................................................... 2230
высота.................................................................................................... 1455
ширина................................................................................................... 2120
Отклонение от округлости после шлифования, мкм..........................0,6

1.1.3 Бесцентрово-шлифовальный станок модели SuperTec STC 12S NC

Модель SuperTec STC (рисунок 1.3) используется в промышленностях, кото-рые требует идеально чистую поверхность: автомобильная, авиационная и кораб-лестроительная промышленности.
Оборудование компании находится в эксплуатации у таких производителей как: Boeing, Airbus industry, Toyota, Mercedes, BMW, Fiat, Renault, Deutz и у мно-гих других. Модели STP имеют гидравлический продольный привод, поперечный АС электропривод с инвертором на ШВП, обеспечивающий перекрестную обра-ботку с высокой точностью и шаговый привод по оси Z – конструкция машин по-зволяет выполнить задачи с различными требованиями, обеспечивая высокое ка-чество обработки.
Шпиндель машины выполнен в виде картриджа – такая конструкция обеспе-чивает достаточную жесткость при различных режимах обработки при соблюде-ниях всех параметров точности.
Четыре подшипника класса 7 (Р4) позволяют проводить черновую обработку с режимами больших подач, а также высокоточную чистовую обработку.
Направляющие выполнены с учётом всех современных требований – проч-ность, высококачественная обработка, геометрия расположения, система смазки позволяют эксплуатировать машину в различных режимах без отклонения от пас-портных технических характеристик. «Плавающая» конструкция на масляной по-душке обеспечивает равномерную нагрузку на станину – износ направляющих системы минимален.
Автоматическая система смазки поддерживает направляющие в «подвешен-ном» состоянии, минимизируя износ и повышая эксплуатационные характеристики машины. В случае неисправностей системы мазки предусмотрена система сиг-нализации ошибок.
Система подач выполнена комбинацией электро- и гидропривода – обеспечи-вается надежность и точность подач при различных режимах.
Пульт управления прост и удобен в эксплуатации, блок индикации позволяет отслеживать все перемещения рабочего шлифовального круга, позволяя своевре-менно вносить коррективы в процессе обработки сложной детали.
Гидросистема и система охлаждения отделены от машины – таким образом существенно занижен уровень вибраций и, как следствие, повышена практическая точность машины.
Техническая характеристика станка:
Обрабатываемый диаметр (мм)…………………………… ……….…….1-50
Скорость вращения шлифовального круга (об/мин.)… … ……………..1900
Подача на деление шлифовального круга (мм).…………………………0,02
Подача на оборот шлифовального круга (мм)………………….………..2
Скорость вращения поддерживающего круга (мм)……………………..15-310
Подача на деление поддерживающего круга (мм)……………………....0,04
Подача на оборот поддерживающего круга (мм)……………….…….…4
Угол поворота (град.) ……………………………………………………..5
Угол наклона (град.) ………………………………………………..…….5-3
Шпиндель (л.с.) ……………………………………………………….…..7,5
Двигатель подачи (кВт)………………………………………………..….1

1.1.4 Бесцентрово-шлифовальный станок модели «Estarta» 305MV

Бесцентрово-шлифовальные станки компании «Estarta» («Grupo DANOBAT», Испания) (рисунок 1.4) предназначены для шлифования гладких, ступенчатых, конических, а также фасонных поверхностей тел вращения методом врезного шлифования и шлифования «напроход».
Станки могут быть оснащены механизмами загрузки-выгрузки заготовок.

Рисунок 1.3 – Бесцентрово – шлифовальный станок SuperTec STC 12S NC

Техническая характеристика станка:
Размер детали, мм………………………………………..1,5-50
Размеры шлифовального круга, мм…………….………400х160х203
Скорость шлифовального круга, м/с……………..……..35/50
Размеры ведущего круга, мм…………………………....250х160х127
Частота вращения ведущего круга, об/мин…………… 7-450
Мощность привода шлифовального круга, кВт…...…..11
Мощность привода ведущего круга, кВт……..………..3
Вес станка, кг………………………………………..…...2 800

 

Рисунок 1.4 - Бесцентрово – шлифовальный станок «Estarta» 305MV

Подводя итоги сравнения, можно сказать, что станки с ЧПУ являются высоко-производительными и универсальными и легко поддаются автоматизации. Для более продуктивного производства детали «Ось» 608.11.04.001. предлагаем пе-рейти на станок STC 12S NC, наиболее подходящий к параметрам детали «Ось».
1.2 Вспомогательное оборудование

1.2.1 Дисковые устройства с поворотными механизмами

Загрузочные устройства этой группы применяют для подачи цилиндрических и фигурных заготовок, у которых центр тяжести смещен с оси симметрии. Загру-зочные устройства с карманами и зубчатые делают многопозиционными, поэтому они являются высокопроизводительными.
Карманное загрузочное устройство, применяемое для подачи цилиндрических заготовок, со смещенным с оси симметрии центром тяжести, как показано на ри-сунке 1.5.

 

Рисунок 1.5 – Загрузочное устройство с карманами

Область применения - для подачи цилиндрических заготовок с центром тяже-сти, смещенным с оси симметрии (по длине).
Техническая характеристика:
Средняя производительность ……180-250 шт/мин;
Число ориентирующих гнезд ..…..20-32;
Частота вращения диска …………8-12 об/мин.


1.2.2 БЗУ элеваторного типа

Бункерно-ориентирующее устройство этого типа (рисунок 1.6) часто применя-ется на практике.

 

Рисунок 1.6 – БЗУ элеваторного типа

Конструкция лопастей зависит от формы подаваемых заготовок. Например, для гладких валиков лопасти устанавливают так, чтобы исключить размещение двух валиков друг над другом; для заготовок типа дисков устанавливают козырек, способствующий повороту заготовки на ребро и т. д. Элеваторные бункерно-ориентирующие устройства предназначены для подачи заготовок диаметром 10—30 мм и длиной до 220 мм. В элеваторных устройствах бункер расположен на не-большой высоте, имеет большую емкость и удобен для загрузки — в этом их пре-имущество. Элеваторные устройства имеют простую конструкцию, большую производительность, работают надежно и могут быть использованы для подъема тяжелых заготовок.

 


1.2.3 Карманчиковые бункерно-ориентирующие устройства с профильными вырезами

Карманчиковые устройства служат для подачи колпачков со сферической на-ружной поверхностью донышка и длиной l<<d применяют загрузочное устройство с расположением карманчиков на кольце (рисунок 1.7).
Число карманчиков в диске зависит от производительности и диаметра пода-ваемых колпачков, обычно оно равно 24—36. Данное загрузочное устройство на-дежно в работе и всегда обеспечивает подачу заготовок в правильно ориентиро-ванном положении. Средняя производительность такого устройства 100—200 шт./мин, частота вращения рабочего диска 20—25 об/мин, число ориентирующих гнезд 20—40, диаметр диска по ориентирующим гнездам 350— 400 мм.

 

Рисунок 1.7 – Загрузочное устройство с карманами

Вывод: исходя из требуемой производительности, необходимости ориентиро-вания, массы и габаритных размеров заготовки, целесообразно применить диско-вые устройства с поворотными механизмами. А именно загрузочные устройства для подачи цилиндрических и фигурных заготовок, у которых центр тяжести смещен с оси симметрии (по длине).

 

 

1.2.4 Вибрационные бункерные питатели

Работа вибробункера основана на движении заготовок по лотку под действием вибрации, т. е. колебании ма¬лой амплитуды и большой частоты. В вибробункерах: а) заготовки движутся под действием только сил инер¬ции; б) равномерная и по-стоянная скорость движения заготовок создает благоприятные условия для их ориентации, что особенно важно для заготовок сложной формы; в) движение за-готовок по лотку не зависит от массы заготовок. Таким образом, как круп¬ные, так и мелкие заготовки перемещаются с одинаковой ско¬ростью. На лотке 1, накло-ненном под углом а (рисунок 1.8), лежит заготовка 2. Лоток 1 подвешен на пло-ских пружинах 3, распо¬ложенных под углом у. Один конец пружины закреплен на лот¬ке, а другой на основании 4. Лоток получает возвратно-поступа¬тельное пере-мещение с небольшой амплитудой и значительной частотой в на¬правлении под углом b к лотку. Таким образом, направление траектории любой точки лотка со-ставляет с горизонтальной пло¬скостью угол y = а + b. Заготовка будет непрерывно двигаться по лотку, если последнему сообщить колебательное движение с разны-ми ускорениями в прямом и обратном направлении. В зависимости от принятого закона движения заготовки либо проскальзывают, либо, отрываясь от лотка, со-вершают полет, а затем снова падают на поверхность лотка и т. д. Таким обра¬зом, часть каждого цикла заготовка перемещается, не касаясь поверхности лотка. Так как амплитуда колебаний мала, а число колебаний велико, все отдельные микро-движения заготовок, на¬ходящихся на лотке, сливаются в одно, создающее впечат-ление равномерного движения. По колеблющемуся лотку заготовки транспорти-руются при несимметричном и симметричном гармо¬нических законах колеба-тельного движения. При несимметрич¬ном колебании лотка заготовка, как правило, по лотку проскаль¬зывает, т. е. перемещается без отрыва от лотка. При симметрич-ном законе колебательного движения заготовка по лотку может проскальзывать с безотрывным режимом или совершать микро¬полет, т. е. часть цикла перемещения в направлении лотка, не касаясь поверхности лотка, затем снова падать на последний. В вибробункерах, как правило, используют гармонический закон колебательного движения, так как его получают возбуждением колебаний в упру-гой системе. Этот способ позволяет работать при резонансной и околорезонансной настройках системы.
Заготовки, засыпанные в чашу (емкость), перемещаются в результате одно-временных крутильных и возвратно-поступа¬тельных колебаний в вертикальном направлении. Вибробункер получает привод от вибратора, ко¬торый является од-ной из основных его частей и служит для воз¬буждения колебаний в его упругой системе. Различают вибро¬бункеры с электромагнитным, пневматическим порш-невым, гид¬равлическим, эксцентриковым дебалансным (инерционным), де-балансным направленного действия и другими приводами. В ма¬шиностроении для загрузки заготовок чаще применяют вибро¬бункеры с электромагнитным приводом.

Рисунок 1.8 – Схема движения заготовки на лотке вибробункера

 

Рисунок 1.9 – Вибробункер с вертикальным электромагнитным вибратором

Вибробункер с вертикальным электромагнитным вибратором показан на ри-сунке 1.9. Чаша 1 вибробункера представляет собой цилиндрический резервуар, на внутренней поверхности которого имеется спиральный лоток, а на наружной поверхности смонти¬рован выходной лоток. Дно 2 чаши укреплено на трех наклон-ных цилиндрических стержнях (пружинах) 3 или на трех рессо¬рах. Стержни расположены таким образом, что проекция их на горизонтальную плоскость пер-пендикулярна радиусу в точках крепления к дну 2 чаши. В центре дна укреплен якорь 4 элек¬тромагнита 5, установленного на массивном основании 6 .
Зазор между яко¬рем и электромагнитом регулируют подъемом или опусканием последнего с помощью винтов 7. Величина зазора влияет на ско¬рость переме-щения заготовок по лотку. Колебания от вибропри¬вода к обслуживаемому техно-логическому оборудованию пере¬даваться не должны. Амортизаторы вибробунке-ра обеспечивают более низкую частоту собственных колебаний по сравнению с ча-стотой возмущающих сил. В качестве амортизаторов обычно используют рези-новые столбики (ножки) 8 небольшой жестко¬сти или амортизаторы, состоящие из нескольких винтовых пру¬жин. Привод вибробункера закрыт кожухом 9. Скорость пере¬мещения заготовок, а значит, и производительность регулируют с помощью автотрансформатора или реостата изменением вели¬чин возмущающего усилия, действующего на продвижение части вибробункера, т. е. амплитуды напряжения питания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ «ОСЬ» 608.11.04.001

«Ось» 608.11.04.001 (рисунок 2.1) входит в состав сборочных кареток (пра-вых и левых) трамвайного вагона. Каретки, перемещаясь роликом и подшипником по направляющим, передвигают дверь влево и вправо (рисунок 2.2). На 12js6 с шероховатостью Ra 1.25 запрессовывается внутреннее кольцо с радиальным под-шипником 80201 ГОСТ 7242-81. Отверстие 3Н12 служит для стопорения оси шплинтом.
В таблице 2.1 представлен маршрут обработки детали «Ось» шлифованием на бесцентрово-шлифовальном станке 3М184.

 

Рисунок 2.1 – Ось

 

Рисунок 2.2 – Схема установки детали ось

 

 

 

Таблица 2.1 - Маршрут обработки детали «Ось»
Операция Рабочий инструмент Режим резания
Установить деталь на нож станка и подать на проход Нож (при станке) Тв=0,07 мин
Шлифовать деталь, вы-держивая размер Ø12,3b12 Круг ПП 300х150х127 24А 24Н – 40Н С1 6К 50 м/с 2 кл. ГОСТ 2424-83 D=12,5 мм; l=18 мм; t1=0,125 мм; t3=0,07 мм; i=3; S=2,26 м/мин; n=400 шт; v=15 м/мин; T0=0,06 мин; Tв=0,05 мин; Тшт=0,2 мин
Контроль Ø12,3b12 Калибр-скоба Js6 ГОСТ 18362-73 -
Уложить деталь в тару Тара ТП-16 -
Контроль мастером и ОТК - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ПРОЕКТНЫЙ РАЗДЕЛ

3.1 Компоновка основного и вспомогательного оборудования

Для автоматизации процесса загрузки-разгрузки шлифовального станка дета-лями «Ось» 608.11.04.001 используем следующие элементы автоматизации: бун-кер, конвейер, система датчиков, являющиеся вспомогательным оборудованием.
Данная система автоматизации ориентирована на бесцентрово-шлифовальный станок SuperTec STC 12S NC.
Компоновка средств автоматизации и основного оборудования показана на ри-сунках 3.1 и 3.2.

Рисунок 3.1 – Станок с автоматизированной системой загрузки-разгрузки (вид спереди)

Рисунок 3.2 – Станок с автоматизированной системой загрузки-разгрузки (вид справа)

3.2 Выбор основного оборудования

Бесцентровые круглошлифовальные станки эффективно применяют при обра-ботке деталей малого и большого диаметров без ограничения длины, либо тонко-стенных деталей, а также деталей, имеющих сложные наружные профили (пор-шень, кулак и т.д.). В условиях массового производства эти станки характеризу-ются высокой производительностью и точностью обработки. В мелкосерийном и индивидуальном производстве применение таких станков ограничено из-за тру-доемкости переналадки. Расширение областей применения бесцентровых круг-лошлифовальных станков сдерживают два фактора: большие затраты времени на правку кругов и сложность наладки станка, что требует значительных затрат вре-мени и высокой квалификации персонала. Это объясняется тем, что в конструкции этих станков существуют шлифовальный и ведущий круги; устройства правки, обеспечивающие придание соответствующей формы поверхностям шлифо-вального и ведущего кругов; возможность установки положения опорного ножа; механизмы компенсационных подач шлифовального круга на обрабатываемую деталь и на правку, а также ведущего круга на деталь и правку; установка поло-жения загрузочного и разгрузочного устройств.
Применение систем ЧПУ позволило управлять многокоординатным функцио-нированием бесцентровых круглошлифовальных станков. В системе управления станком используют программные модули, которые рассчитывают траектории инструмента (круга, алмаза), его коррекцию и взаимодействие с человеком. Для обработки деталей с различными геометрическими формами (конус, шар и др.) создается программное обеспечение: диспетчер режимов, интерполятор и модуль управления приводами.
При обработке и правке число сочетаемых управляемых координат может до-ходить до 19, в том числе по две-три координаты отдельно для правки шлифо-вального и ведущего кругов.
В условиях серийного производства применение систем ЧПУ обеспечивает гибкое построение цикла шлифования и правки, что позволяет быстро перенала-живать станки на обработку других изделий.
Наличие многокоординатной системы ЧПУ обеспечивает большую универ-сальность станка, малые величины подачи кругов, что позволяет эффективно управлять процессами шлифования и правки.
Системы ЧПУ бесцентровых круглошлифовальных станков строится по агре-гатному принципу (например, на станках японских фирм). На станке возможна установка любого из четырех вариантов управления станком от системы ЧПУ:
– одна управляемая координата - поперечная подача шлифовального круга;
– две управляемые координаты - поперечная подача шлифовального круга и правящего алмаза в целях их синхронизации;
– три управляемые координаты - поперечная подача шлифовального круга, а также поперечная и продольная подача алмаза при его правке;
– пять управляемых координат - поперечная подача шлифовального круга, а также поперечная и продольная подача алмазов при правке шлифовального и ве-дущего кругов.
Компания SUPERTEC MACHINERY INC. (Тайвань) была основана в 1954 году как производитель различного рода шлифовальных машин.
Оборудование используется в промышленностях, которые требует идеально чистую поверхность: автомобильная, авиационная и кораблестроительная про-мышленности (рисунок 3.3).
Оборудование компании находится в эксплуатации у таких производителей как: Boeing, Airbus industry, Toyota, Mersedes, BMW, Fiat, Renault, Deutz и у мно-гих других. Модели STP имеют гидравлический продольный привод, поперечный АС электропривод с инвертором на ШВП, обеспечивающий перекрестную обра-ботку с высокой точностью и шаговый привод по оси Z – конструкция машин по-зволяет выполнить задачи с различными требованиями, обеспечивая высокое ка-чество обработки.

Рисунок 3.3 – Бесцентровый шлифовальный станок SuperTec STC 12S NC

Шпиндель машины (рисунок 3.4) выполнен в виде картриджа – такая конст-рукция обеспечивает достаточную жесткость при различных режимах обработки при соблюдениях всех параметров точности.

 

Рисунок 3.4 – Шпиндель

Четыре подшипника класса 7 (Р4) позволяют проводить черновую обработку с режимами больших подач, а также высокоточную чистовую обработку.
Направляющие выполнены с учётом всех современных требований – проч-ность, высококачественная обработка, геометрия расположения, система смазки позволяют эксплуатировать машину в различных режимах без отклонения от пас-портных технических характеристик. «Плавающая» конструкция на масляной по-душке обеспечивает равномерную нагрузку на станину – износ направляющих системы минимален.
Автоматическая система смазки (рисунок 3.5) поддерживает направляющие в «подвешенном» состоянии, минимизируя износ и повышая эксплуатационные ха-рактеристики машины. В случае неисправностей системы мазки предусмотрена система сигнализации ошибок.
Система подач выполнена комбинацией электро- и гидропривода – обеспечи-вается надежность и точность подач при различных режимах

Рисунок 3.5 – Система смазки

Пульт управления прост и удобен в эксплуатации, блок индикации позволяет отслеживать все перемещения рабочего шлифовального круга, позволяя своевре-менно вносить коррективы в процессе обработки сложной детали (рисунок 3.6).

 

Рисунок 3.6 – Пульт управления

Гидросистема и система охлаждения отделены от машины – таким образом, существенно занижен уровень вибраций и, как следствие, повышена практическая точность машины.
Техническая характеристика станка приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Техническая характеристика STC 12S NC
Характеристика Параметр Величина
Обработка
Обрабатываемый диаметр (базовый) Ø 1-50 мм
Обрабатываемый диаметр (опция) Ø 30-50 мм
Величина автоподачи 0,001 – 9.99 мм
Шлифовальный круг Скорость вращения 1900 об/мин
Подача на деление 0,02 мм
Подача на оборот 2 мм
Поддерживающий круг
Скорости вращения 15-310 об/мин
Подача на деление 0,04 мм
Подача на оборот 4 мм
Точная подача на деление 0,001 мм
Точная подача на оборот 0,02 мм
Скорости вращения круга 3420/2850 об/мин
Угол поворота ± 5º
Угол наклона + 5º – 3º
Окончание таблицы 3.1
Характеристика Параметр Величина
Приводы Шпиндель 7,5 л.с.
Двигатель подачи (NC модели) 1 кВт
Гидросистема 2 л.с
Общие
характеристики Масса 1800 кг
Длина 2250 мм
Ширина 1670 мм
Высота 1850 мм

3.3 Проектирование вспомогательного оборудования

3.3.1 Расчет бункерного дискового загрузочного устройства

Расчёт выполним по методике, представленной в [1].
Принцип работы БЗУ и функциональные действия.
К бункерным загрузочным устрой¬ствам предъявляют следующие требо¬вания: производительность их должна быть на 25—30 % больше производи¬тельности технологического оборудова¬ния; заготовки не должны менять в БЗУ своих свойств; БЗУ должны обладать свойством самовосстановления работо¬способности в случае возникновения отклонений в работе; колебания про¬изводительности их должны быть ми¬нимальными во избежание увеличения емкости лотка-магазина и др.
Принцип действия БЗУ рассмотрим на нескольких примерах.
Дисковое БЗУ (рисунок 3.7) с захватными органами типа карманов представ-ляет собой емкость-бункер 2, в которой раз¬мещены все необходимые рабочие ор-га¬ны и накоплен определенный запас заготовок.
Захват заготовок, т. е. отделение одного или порции заготовок от общей массы, про¬изводится карманом 11, причем заготовки может быть захвачены в двух положе¬ниях, показанных на рисунке штрихо¬выми линиями. Так как в общем слу-чает вероятность захвата заготовок карма¬ном мала, то в конструкции преду-смотрен ряд мер, обеспечивающих бла¬гоприятное для захвата положение загото-вок в бункере. БЗУ установлено так, что и диск 3 с захватными органами, и боко-вая стенка бункера имеют наклон к горизонту 45°. Благодаря этому заготовки, двигаясь к захватным органам, зани¬мают определенные положения. Кроме того, в БЗУ предусмотрен второй диск-ворошитель 4, вращающийся в про¬тивоположном направлении, нежели диск с захватными органами. Благо¬даря этим двум враще-ниям заготовки зани¬мают положение, параллельное за¬хватному органу — благо-приятное для захвата. Все эти действия для обеспечения определенного, благо-приятного для захвата положения заготовок получили наименование подготовки к захвату.
Захваченные заготовки должны быть пере¬ведены из двух положений в од но требуемое. Процесс перевода заготовок из нескольких положений в одно опре-деленное называют ориентированием. В рассматриваемом устройстве это бу¬дет происходить в специальном ориентаторе, расположенном в захватном органе и представляющем собой приз¬му/и два радиальных кармана 8, в один из которых в зависимости от расположения центра масс и попадет ориентируемые заготовки. Однако прежде чем приступить к ориентированию, не¬обходимо выполнить целе-вое дейст¬вие — подготовку к ориентированию, т. е. создание необходимых для ориен¬тирования условий. С этой целью, во-первых, из захватного органа удаляют все лишние заготовки с помощью пружин 12, установленных на стенке бункера, а, во-вторых, опускают заготовки, скользя¬щие по торцовому кулачку / перемен¬ной высоты опорного диска 5 на ориентирующую призму, располо¬женную в другой плоскости.
Для ускорения процесса ориентиро¬вания в опорном диске установлена под-пружиненная кнопка 10, уменьша¬ющая силы трения между заготовками и опор-ным диском 5. В обечайке бункера пре¬дусмотрен специальный вырез, бла¬годаря чему не создается препятствий заготовкам при его повороте. Если тем не менее процесс ориентирования затя¬нулся, то он будет ускорен пружи¬ной 9, установлен-ной на бункере. Если же процесс ориентирования по какой-либо причине не про-изошел, то та же пружина 9 развернет заготовку в захватном органе таким обра-зом, что он останется в нем до следующего цикла ориентирования.
Следующим функциональным дей¬ствием в БЗУ является выдача сориентиро-ванных заготовок в лоток-магазин. Од¬нако предварительно необходимо вы-полнить подготовку к выдаче, т. е. обеспечить доставку к устройству вы¬дачи только одного (порции) сориен¬тированных заготовок. В рассматриваемом устрой-стве с помощью торцового ку¬лачка на другом его участке проис¬ходит закрывание радиальных кар¬манов, в которых находятся ориенти¬рованные заготовки.
Выдача в БЗУ происходит под дей¬ствием сил тяжести в окно 13, соеди¬ненное с лотком-магазином 15.
Оба диска (захватный и ворошильный) приводятся в движение от одного при-вода через червячные передачи 6, Диск с захватными органами получает вращение от привода через амортиза¬тор-вибратор, состоящий из звездоч¬ки 17, зубчатых рычагов 16 и пру¬жин 18. В нормальных условиях звез¬дочка воздействует на рычаг и дней с захватными органами вращается. Если же по каким-либо причинам диен остановился (например, заготовки заклини¬ло под пружиной 12) и на диске с за-хватными органами возрос крутящий момент, диск останавливается, рычаги по-ворачиваются вращающейся звез¬дочкой и пружина растягивается. Ког¬да же вер-шины зубьев звездочки пройдут вершины зубьев рычагов, пружина, воздействуя на рычаги, повернет диск с захватными органами в обратном направлении и тем самым будут соз¬даны предпосылки для самовосстанов¬ления работоспособности БЗУ. Иногда амортизатор-вибратор срабатывает не¬сколько раз, прежде чем БЗУ начнет работать в нормальном режиме.
Так как производительность БЗУ больше производительности техноло-гического оборудования, то периоди¬чески лоток-магазин будет полностью запол-няться заготовками. И тогда поступающие заготовки не могут быть приняты в ло-ток. Но он не может быть и остав¬лен в захватном органе, так как при дальнейшем движении диска в за¬хватный орган может поступить новая заготовка. Захваченную заготовку необходимо обя¬зательно удалить из захватного органа. Для этого предназначен специальный отводный лоток 14, который выполняет функцию предохранителя от перепол¬нения заготовками.

Рисунок 3.7 – Дисковое БЗУ

Бункер, как конструктивный элемент БЗУ, выполняет три основных функ¬ции: первая — обеспечение запаса заготовок в количестве, необходимом для непре-рывной работы БЗУ в течение задан¬ного промежутка времени без попол¬нения (обычно для мелких заготовок это время задается от 10 мин до 1 ч), вторая — обеспечение движения заготовок в направлении к захватным органам в количестве, обеспечивающем задан¬ную производительность и третья — обеспечение под-готовки заготовок к захвату.
Рациональным рабочим объемом бун¬кера следует считать тот объем, в кото-ром осуществляется заданное дви¬жение заготовок из бункера к захватным орга-нам, их нормальный захват, от¬сутствуют своды и мертвые зоны.
Диаметр диска:

,

где l – длина детали.

.

Ширина кармана диска для деталей, расположенных перпендикулярно плоско-сти диска:

,

где d – диаметр детали, мм.

.

Толщина диска:
;
.

Шаг карманов диска:

,
.

Чем длиннее детали или чем сложнее их форма, тем меньше будет коэффи-циент заполнения. Например, для ци¬линдрических заготовок длиной L = 10… 25 мм и диаметром d = 8…12 мм при различных соотношениях длины к диаметру экспериментально было получено:

.

Выбираем значение заполняемости .
Если необходимо увеличить объем бункера, то его конструкцию можно изме-нить несколькими способами. Пер¬вый способ — увеличить радиус за¬хватных ор-ганов, в связи с чем уве¬личится и основание подковы, а зна¬чит, и объем бункера. Но этот способ не всегда удобен, тан как с увеличе¬нием радиуса захватных орга-нов уве¬личиваются все размеры БЗУ и расход мощности. Второй способ — изме-нить форму бункера за счет удлинения его передней части. Угол наклона стенки удлиненной части yо можно брать меньше угла наклона основной части, так как удлиненная часть выполняет функции хранилища заготовок и в меньшей степени функции БЗУ. Угол наклона стенки удлиненной ча¬сти достаточно взять равным или на несколько градусов больше угла тре¬ния. Третий способ — надстроить к основному бункеру дополнительный бункер, так называемый предбункер.
Частота вращения диска:

об/мин.,
об/мин.

где V – окружная скорость деталей, перемещаемых в бункере вращающимся дис-ком (по хорде диска), м/мин. V= 4 м/мин.
Производительность:

, шт./мин.,
шт./мин.

Максимальная мощность (кВт) электродвигателя для привода дисковых кар-манчиковых бункеров:

,
кВт.

3.3.2 Расчет клиноременной передачи привода бункера

Расчёт клиноременной передачи выполним по методике, представленной в [3].
Вращающий момент на валу ведущего шкива находят по формуле:

,

где P – мощность, Вт;
- в об/мин.

Н∙м.

Диаметр ведущего шкива (мм) вычисляют по эмпирической зависимости

,
мм.

По найденному значению подбираем диаметр шкива из стандартного ряда по ГОСТ 17383-73. Выбираем d=40.

.

Для передач, с регулируемым натяжением ремня, = 0,01

мм.

Выбираем по ГОСТ 17383-73 = 100
Межосевое расстояние, мм.

,

где - высота сечения ремня

,
,
мм.

Уточнение межосевого расстояния:

,
где:
,
,


Lp - расчётная длина ремня, выбирается из стандартного ряда длин Lp по ГОСТ 1284.1-80.

,
мм.

Рассчитаем угол обхвата:

,
.

3.3.3 Выбор электродвигателя для привода бункера

Электродвигатели АДМ100 имеют привязку рядов мощностей и установочных размеров по Российским стандартам – ГОСТ Р51689–2000 и полностью взаимоза-меняемы с двигателями серий 4АМ, АИР, 5А, А.
Краткое описание конструкции электродвигателей серии АДМ100:
Станины и подшипниковые щиты электродвигателей АДМ100 выполнены из алюминия, АДМ100…ПР из чугуна. Коробка выводов расположена сверху и по-зволяет подключать электродвигатель с любой стороны. Кожух вентилятора стальной. Вентилятор литой из пластмассы (рисунок 3.8).
Конструкция электродвигателей АДМ отличается:
– пониженным уровнем шума, (конструкция ротора и специальный подшип-никовый узел);
– предусмотренным с любой стороны цанговым кабельным выводом, обеспе-чивающим повышенную степень защиты коробки выводов и фиксирования кабеля;
– зеркальной обработкой соприкасаемых поверхностей вала;
– термической обработка магнитопровода;
– вакуумной монолитной пропиткой обмотки статора;
– гарантированными механическими соединениями, исключающими самоот-винчивание и вибрацию;
– полимерным покрытием внешних деталей порошковыми красками;
– использованием при производстве материалов от поставщиков, сертифици-рованных по системе качества;
Электродвигатели применяются:
– машиностроение – насосы, компрессоры, вентиляторы, мотор-редукторы, транспортёры и конвейеры, кран-балки а также для других подъёмно-транспортных и вспомогательных механизмов.
– станкостроение – металлорежущие и деревообрабатывающие станки и ав-томаты.
– пищевая и перерабатывающая промышленность – агрегаты по переработке и приготовлению кормов, тестомесильное, маслобойное, мельничное оборудование, агрегаты по переработке молока, мяса и пр.
– судостроение – оборудование на судах морского и речного флотов, рабо-тающее в условиях соляного тумана и повышенной влажности.
– строительство и средства малой механизации – бетоносмесители, растворо-мешалки, строительно-отделочные машины, виброинструмент.
– нефтяная промышленность – станки качалки, станции управления насосами, буровое оборудование.
– сельское хозяйство – кормоизмельчители, зернодробилки, вентиляционное оборудование животноводческого комплекса.
Исходя из требуемой мощности, выбираем асинхронный, трёхфазный двигатель модели АДМ100S4, мощностью 3 кВт, удовлетворяющий требуемым 2,6 кВт (таблицы 3.1 и 3.2).

 

Рисунок 3.8 – Габаритные и установочно-присоединительные размеры электро-двигателей АДМ100
Таблица 3.1 - Основные технические характеристики электродвигателя
Тип электродви-гателя Номиналь-ная мощ-ность
кВт Частота враще-ния
об/мин КПД
% Крат-ность
Мп/Мн Крат-ность
Ммакс/Мн Масса,
Кг.
АДМ100S4 3,0 1500 82 7,0 2,2 26,6

Таблица 3.2 - Габаритные и установочно-присоединительные размеры электро-двигателя
Размеры в миллиметрах
Тип двига-теля Контрол. испол.









АДМ100S4 IM2081
IM2082 360 424 246,5 226 60 112 12 63 8 160 16 100

Окончание таблицы 3.2
Тип двига-теля Контрол. испол.









АДМ100S4 IM2081
IM2082 7 31 12 28 0 4.0 14 147 215 15 250 180

3.3.4 Выбор частотного преобразователя для электродвигателя

Преобразователи частоты серии СFW-09, компании WEG, вобрали в себя все са-мые передовые технологии мира, используемые для преобразователей частоты трехфазных асинхронных моторов (рисунок 3.9).
Представленная продвинутая технология векторного управления Vectrue Тесnоlogу позволила новому поколению преобразователей частоты WEG заклю-чить воедино в каждый ПЧ несколько функций управления -программируемый скалярный v/f или векторный контроль, векторный бессенсорный или с шифрато-ром, существенно облегчив задачи оператора в программировании рабочих пара-метров. Кроме того, в этой серии были применены нововведения, направленные на упрощение задач с тормозным моментом. Это новое функциональное свойство, названное Optimal Braking, позволило отказаться от необходимости установки ре-зисторов динамического торможения и сделало ряд функциональных решений более простыми, компактными и экономичными (рисунок 3.10, таблица 3.3).
Технология, разработанная НЕС для преобразователей частоты, регулирующих скорость трехфазных асинхронных моторов, особо выделяется следующими преимуществами:
- программируемый скалярный V/F или векторный контроль;
- векторный безсенсорный контроль или с шифратором;
- обеспечение бессенсорным управлением высокого крутящего момента и бы-строй реакции даже на сверхнизких скоростях и при пуске мотора;
- самонастройка авторегулирования векторного контроля мотора, которая ав-томатически определяет характеристики двигателя в процессе работы.
Для эксплуатации мотора в условиях, требующих сокращения времени тормо-жения или остановки с высоким моментом инерции, в обычных преобразователях частоты используются схемы динамического торможения, где чрезмерная кине-тическая энергия регенерируется посредством DC Link, преобразуясь в рассеянное тепло, нагревая резистор динамического тормоза подключенный к приводу.

 

Рисунок 3.9 – Преобразователи частоты серии СFW-09

Режим векторного контроля ПЧ СFW-09 включает функцию Орtimal Braking, которая позволяет регулировать тормозные характеристики для всех применяемых условий необходимого динамического торможения. Эта новейшая технология обеспечивает в 5 раз лучшие показатели динамических характеристик системы привода по сравнению с обычной схемой DС торможения. На графике пред-ставлены преимущества этого метода торможения Optimal Braking, демонстри-рующие идеальность решения, его оптимальность и значительные выгоды в сни-жении затрат при торможении.
Дополнительные преимущества:
- 32-х битный микропроцессор высокого разрешения RISC;
- скалярный и векторный контроль с отображением параметров;
- пульт управления SMART с двойным дисплеем (ж/к и с/д);
- широкий диапазон напряжений: от 1,1 кВт до 1100 кВт;
- постоянный или переменный вращающий момент;
- степень защиты согласно NЕМА 1/IP 20 до 132 кВт, IР 20 до 330 кВт и NЕМА 4Х/IР 56 в закрытом металлическом исполнении до 7,5 кВт;
- удобно-облегченные установка и программирование;
- пуско-наладка;
- фланцевый монтаж с установкой радиаторного теплообменника позади мон-тажной панели;
- возможность Оn / off - Лайн программирования с подключенного компьюте-ра посредством программного обеспечения superdrive;
- возможность подключения DС BUSS
- FieldBUS связь: ProfiBUS DР или DeviceNET (доп.). Доступен встроенный модуль -ModBUS RTU;
- продукт сертифицирован UL и cUL, СЕ, С-Тiск, IRАМ.
В CFW-09 использован гибкий подход к системе монтажа. Помимо традици-онного способа фундаментной установки включена возможность навесного флан-цевого монтажа, при котором пластина цинкового теплообменника монтируется позади крепежной панели, как показано на рисунке. В результате, теплый воздух, образовывающийся греющимися энергоэлементами внутри панели, выходит на-ружу, минимально нагревая остальные внутренние компоненты.
Пульт с высоким уровнем способностей, с двойным дисплеем - 7-сегментным светодиодным и 2-строчным жидкокристаллическим на 16 знаков, производит диктантный обзор, включая подробное описание всех параметров и сообщений (рисунок 3.11).
Преобразователь частоты CFW 09 может использовать сетевое подключение в сети быстрой передачи данных «FieldBus» посредством самых используемых во всем мире систем связи (рисунок 3.12).
В основном разработанная для интеграции в автоматизированные линии круп-ных индустриальных производств, быстрая сетевая связь превосходно служит для частного он-лайн и общего полного наблюдения, мониторинга и контроля приво-дов, давая в результате высокие операционные свойства и прекрасную оперативная гибкость. Это характеристики, которые крайне необходимы для применения в комплексных и/или интегрированных системах.
Для подключения к сети FieldBus через Profibus или DeviceNet, в CFW-09 допущена возможность внутренней установки сетевой карты с соответствующим протоколом связи. Подключение к сети FieldBus через Modbus RTU может быть осуществлено через серийный интерфейс RS-232 (доп.) или RS-485 (на картах EBA или ЕВВ) (рисунки 3.12, 3.13).
Технические данные преобразователя представлены в приложении А.
Выбираем преобразователь, основываясь по мощности двигателя (3 кВт) мо-дели 0016 T 2223 E S, имеющий следующие характеристики:
- встроенный динамический тормоз;
- номинальный ток: 16 А;
- мощность (при постоянном М): 3,7 кВт;
- мощность (при переменном М): 3,7 кВт;
- типоразмер: 2.

 

 


Таблица 3.3 - Применение преобразователей частоты серии СFW-09
Отрасль применения Оборудование, в котором используется прибор
Химическая и
нефтехимическая
промышленность Вентиляторы, вытяжки, центробежные насосы, тех. насо-сы, дозаторы, центрифуги, миксеры, компрессоры, экс-трудеры.
Бумаго-деревоперерабаты-вающая промыш-ленность Дозаторы, технологические насосы, вентиляторы, вытяж-ки мешалки, миксеры, вращающиеся фильтры, вращаю-щиеся печи (сушки), податчики сырья, бум, машины, ба-рабаны, намотки бумаги, лощильные прессы (каландры).
Производство пла-стиков и резины Штамповочные прессы, машинные инжекторы, миксеры, лощильные прессы (каландры), мотательные машины, об-вязочные машины, грануляторы.
Горная и цементная промышленность Вентиляторы, вытяжки, насосы, грохотки (просеиватели), виброподатчики, дробилки, динамические сепараторы, конвейеры, цементные печи.
Производство сахара Сахарные центрифуги, технологические насосы, конвейе-ры, дозаторы.
Текстильная про-мышленность Мешалки, миксеры, промыватели, сушилки, ткацкие станки, прядильные машины, чесальные машины, сно-вальные машины, мотальные машины.
Металлургическая промышленность Вентилятор, вытяжки, поворотные столы, мотательные машины, краны, прессы, токарн. станки, сверлильные и точильн. станки, ламинаторы,
обрезные линии, трубопрокатные машины, машины для отливки чушек, прокатные станы, насосы.
Производство кера-мики Вентиляторы, вытяжки, печи обжига, сушилки, шаровые мельницы, поворотные столы, эмалировочные машины, конвейеры.
Пищевая промыш-ленность Дозаторные, техн. насосы, вентиляторы, вытяжки, упа-ковщики, печи, сушильные шкафы, миксеры, монорельсо-вые тельферы, конвейеры.
Лесопилоразделка Фанероделательные машины, строгальные станки, обре-зающие станки, разделочные машины.
Производство напит-ков Дозаторные, техн. насосы, бутилировочные линии, мик-серы, поворотные столы, конвейеры.
Производство стекла Вентиляторы, вытяжки, стеклотарные машины, поворот-ные столы, конвейеры
Холодильное произ-водство Технологические насосы, вентиляторы, вытяжки системы кондиционирования воздуха.
Водо-канализация Центробежные насосы, системы перекачивания воды, сис-темы водоснабжения.
Элеваторы Транспортеры коммерческие, элеваторы, подвесные кра-ны, лебедки.

Рисунок 3.10 – Устройство преобразователя частоты серии СFW-09

 

 

Рисунок 3.11 – Пульт

 

Рисунок 3.12 – Схема сетевой связи



Рисунок 3.13 - Блок-схема

3.3.5 Расчет магазина

Расчёт выполним по методике, представленной в [2].
В зависимости от способа перемещения заготовок магазины разделяют на са-мотечные, принудительные, или магазины-транспортеры, и полусамотечные. В самотечных магазинах (гравитационных) заготовки перемещаются под действием сил тяжести; эти магазины используют для подачи заготовок вплот¬ную, а загото-вок специальной формы — вразрядку, т. е. с интер¬валом, для чего каждая заго-товка помещается в отдельное гнездо или между захватами транспортирующего элемента.
В самотечных магазинах заготовки перемещаются качением или скольжением, а в магазинах-транспортерах — под действи¬ем приложенной силы или сил тяжести и приложенной силы. Заготовки в магазинах-транспортерах транспортируются вплот¬ную и вразрядку, поштучно или порциями. В полусамотечных магазинах за-готовки скользят по плоскости, расположенной под углом, значительно меньшим угла трения. Заготовки переме¬щаются вследствие искусственного уменьшения силы трения между поверхностями скольжения при поперечном колебании или равномерном движении несущей поверхности или в резуль¬тате образования между поверхностями скольжения воздушной подушки.
Трубчатые самотечные магазины изготовляют прямыми и изогнутыми, а также жесткими и гибкими (из про¬волоки или резинового шланга). Трубчатые магазины исполь¬зуют для шариков и цилиндрических заготовок, относящихся к группе тел вращения, перемещаемых вдоль оси вращения, а также небольших плоских заго-товок.
Прямые изогнутые и трубчатые магазины могут быть ис¬пользованы при сле-дующем отношении длины заготовки l к ее диаметру d:

,
, следовательно, мы можем использовать трубчатые магазины.
Если l d, то ориентация заготовок может изменяться в процессе транспорти-рования, и они заклиниваются на участ¬ках изгиба трубки. Заклинивание происхо-дит и в тех случаях, когда заготовка занимает положение под углом меньшим или равным углу трения.
Диаметр отверстия трубки d1 должен быть таким, чтобы исключалось одно-временное попадание двух заготовок и заго¬товки не поворачивались в положение, при котором возможно их заклинивание; обычно принимают

,
мм.

Если трубчатый магазин имеет изогнутые участки, то минимально допустимый радиус закругления наружной стенки

,

где S — зазор между заготовкой и стенкой трубки.

23.

Диаметр отверстия в изогнутом участке:

,

где с — зазор между заготовкой и стенкой трубки, он соответ¬ствует допуску Х4 — Х7 при максимальном значении d в мм.

мм.

На трубчатом магазине закрепляют наконечник для питателя; формы нако-нечников разнообразны и опреде¬ляются в каждом конкретном случае (рисунок 3.14).

 

Рисунок 3.14 – Трубчатые самотечные магазины

Для подачи заготовок на обработку используем трубчатый самотёчный мага-зин, удовлетворяющий параметрам, рассчитанным выше.

3.3.6 Расчет толкателя

Приводом для толкателя является пневмоцилиндр.
Пневмоцилиндры в зависимости от характера применения условно разделяют на две группы:
- зажимные цилиндры (подпружинивающие, фиксирующие, прижимные и др.), которые обеспечивают передачу заданного усилия после завершения хода или при весьма малых перемещения поршня с "ползучей" скоростью;
- транспортирующие цилиндры, развивающие требуемое усилие на всем пути перемещения поршня.
Силу трения учитывают посредством коэффициентов, как это показано ниже, при расчете транспортирующих пневмоцилиндров.
Диаметр транспортирующего пневмоцилиндра определим по следующей фор-муле:

,
м.

где χ - безразмерный параметр нагрузки;
- коэффициент, учитывающий потери на трение в пневмоцилиндре.
Большие значения принимают для меньших диаметров пневмоцилиндров. Принимаем = 0.15. Для транспортирующих пневмоцилиндров оптимальное значение χ =0,4÷0,5, при χ > 0,5 время срабатывания пневмоцилиндра значительно возрастет, малые значения χ -(0,1-0,2) свидетельствуют о неэффективном исполь-зовании пневмоцилиндра, но могут быть необходимы для получения максималь-ной скорости срабатывания.
Исходя из полученного диаметра 0,0321 м., выбираем модель, диаметром 32 мм.
Диаметр штока Dш определяется условиями его прочности в наиболее опасном сечении и возможным выходом его из устойчивого положения:

,
м,

где Р - усилие на штоке;
[σр] - допускаемое напряжение материала штока на разрыв.
Так как предельные скорости движения поршня на практике встречаются сравнительно редко, нет необходимости во всех случаях устанавливать трубопро-воды и соединения номинального размера. В некоторых случаях этот размер можно уменьшить, что даст экономию металла.
В качестве пневмоцилиндра используем модель серии AF (рисунок 3.9), по га-баритным и присоединительным размерам соответствующую стандарту ISO 6431 (VDMA 24562, CNOMO/AFNOR 49003).

 

Рисунок 3.9 – Пневмоцилиндр серии AF

Данные пневматические цилиндры взаимозаменяемы с продукцией "FESTO", "SMC", "Camozzi", "Parker" и других производителей, что позволяет использовать их на самом разном оборудовании. Все пневмоцилиндры оснащены передним и задним демпфером и магнитным кольцом в поршне. По желанию заказчика пнев-моцилиндр изготавливается с любым вылетом штока и с любой длиной резьбы, так -же возможно исполнение внутренней резьбы на штоке. Шток изготовлен из стали С43 с последующим хромированием. По заказу возможно изготовление пневмоцилиндров без демпфера, магнитного кольца и со штоком из нержавеющей стали.
Пневмоцилиндры изготавливаются с обычной трубой (серия AF), и пневмоци-линдры (серии BF, CF) с трубой из алюминиевого профиля сложного сечения, что придает пневмоцилиндру значительно большую механическую прочность.
Гильза изготавливается методом экструзии, вследствие чего она имеет высо-кую точность поверхности и направленную шероховатость, что уменьшает износ поршня. Внутренняя поверхность анодированная, для обеспечения низкого трения применяется специальная смазка с добавкой фторопласта (рисунок 3.10).

 

Рисунок 3.10 – Устройство пневмоцилиндра

Цифрами на рисунке 3.10 отмечены следующие позиции:
1 - гайка шпильки;
2 - манжета штока (полиуретан);
3 - передняя крышка (упрочненный алюминиевый сплав);
4 - винт регулировки демпфера;
5 - уплотнительное кольцо (пербунан);
6 - манжета демпфера (пербунан);
7 - гильза (анодированный алюминий);
8 - шток (сталь с покрытием хромом);
9 - передний поршень демпфера (алюминий);
10 - уплотнительное кольцо (пербунан);
11 - поршень;
12 - задний поршень демпфера (алюминий);
13 - задняя крышка (упрочненный алюминиевый сплав);
14 - шпилька;
15 - магнитное кольцо;
16 - направляющее кольцо.

3.3.7 Выбор ПЛК для управления компрессором толкателя

ПЛК - это устройство на базе микроконтроллера, предназначенное для реали-зации алгоритмов логического управления. ПЛК были созданы для замены релей-но-контактных схем, собранных на дискретных компонентах, тех самых реле, счетчиках и таймерах. Принципиальное отличие ПЛК от таких схем заключается в том, что все его функции реализованы программно. На одном контроллере можно реализовать схему, эквивалентную тысячам логических элементов. При этом надежность работы не зависит от ее сложности.
Рассмотрим особенности использования ПЛК.
ПЛК имеет набор входных и выходных сигналов, при этом, когда изменяется состояние входных сигналов, то предварительно запрограммированный алгоритм производит управление выходными сигналами. К входам ПЛК, как правило, под-ключаются датчики, кнопочные переключатели и всё то, что может быть инфор-мацией о состоянии. К выходам ПЛК обычно подключаются управляющие реле, исполнительные и управляющие механизмы, и все то, что является объектом управления.
Программирование современных ПЛК реализуется с использованием стандарта IEC-1131-3, который предусматривает, пять различных языков, наиболее попу-лярный из которых – язык функциональных блоков (Functional Block Diagramm) или сокращенно FBD. Это графический язык, в котором вместо реле используются функциональные блоки, по внешнему виду – логические элементы. Алгоритм работы некоторого устройства на этом языке выглядит как функциональна схема электронного устройства: элементы типа "логическое И", "логическое ИЛИ" и т.п., соединенные линиями. Корни языка выяснить непросто, однако большинство специалистов сходятся во мнении, что это не что иное, как перенос идей языка релейно-контактных схем на другую элементную базу.
Кроме прямых выгод от применения ПЛК, из-за низкой цены и высокой на-дёжности, есть и косвенные. Так, например, появляется возможность реализовать дополнительные функции, не усложняя и не увеличивая стоимость готовой про-дукции, которые помогут полнее реализовать возможности оборудования. Бы-строе развитие микроэлектроники позволяет ожидать дальнейшего снижения цен и улучшения характеристик ПЛК, что является дополнительным стимулом к их применению.
Сегодня на рынке немало предложений от производителей и разработчиков этих устройств. Однако, как известно цели автоматизации всегда должны оправ-дывать средства, иначе деньги попросту потрачены неэффективно. ПЛК контрол-лер для простых задач не должен быть дорогим, но обязан быть надёжным. Одним из таких простых и эффективных решений являются ПЛК (или программируемые реле) от компании ARRAY Electronic Co (рисунок 3.11). Это молодая тайванская компания, разрабатывает и производит целую линейку ПЛК для задач ав-томатизации.
FAB – это компактный программируемый модуль (программируемое реле), предназначенный для создания гибких и экономичных систем управления. FAB заменяет большое количество обычных коммутационных устройств по чрезвы-чайно низкой цене. Среди ближайших аналогов этих устройств можно привести контроллеры Logo от фирмы Siemens, или например Alpha от Mitsubishi Electric, а так же контроллеры Zelio от компании Schneider Electric. Однако все выше приве-денные ПЛК ощутимо выше в цене, при условии сходной аппаратной начинки и функциональности этих устройств.

 

Рисунок 3.11 - Программируемый логический контроллер серии FAB

Устройство очень легкое и компактное, невзирая на свою функциональную мощность и возможность дистанционного программирования/мониторинга. Также в устройстве реализована возможность управления по телефону, подачи управляющих сигналов голосом (речевой модуль AF-MUL). В настоящий момент контроллеры FAB широко используются в различных отраслях промышленности, а также домашнем хозяйстве (умный дом) и могут применяться практически где угодно.
С контроллерами FAB бесплатно поставляется среда программирования (Quick II) с использованием функциональных блоков (FBD), и бесплатный OPC сервер. При помощи OPC сервера контроллеры могут быть легко интегрированы в любую современную SCADA систему, например Trace Mode, Master SCADA, Genesis-32, InTouch и т.п.
Серия FAB оснащена съемной ЖК панелью, которая отображает текущее со-стояние входов/выходов, и может использоваться для редактирования программы при помощи кнопок, расположенных на ЖК панели. Панель можно приобрести отдельно от контроллера, или она может быть снята в целях безопасности и заме-нена защитной крышкой (CAP). Размеры контролеров этой серии всего лишь 90x71x58 мм для модулей AF-10, и 90x126x58 мм для модулей AF-20 (рисунок 3.12).
Программирование FAB проводится с использованием функциональных бло-ков (логические, временные, аналоговые и пр. всего около 20 функций). Объеди-нение простых функций позволяет создавать довольно сложные управляющие программы. FAB позволяет запоминать до 127 функциональных блоков. Загру-женная в энергонезависимую память программа сохраняется там после отключе-ния питания модуля и не требует резервного питания.
QuickII - это программное обеспечение (ПО), с помощью которого программа может редактироваться и отлаживаться непосредственно на компьютере, с после-дующей загрузкой в контроллер через СОМ порт (RS-232 интерфейс). QuickII имеет простой интуитивно понятный интерфейс и позволяет не только создавать, редактировать и загружать на FAB программы, но и отображать текущее состоя-ние входов и выходов контроллера.

 

Рисунок 3.12 – Устройство программируемого реле:
1 - подключение напряжения питания (24V DC; 110-240V AC);
2 - входные клеммы; 3 - разъем подключения кабеля программирования
(или речевого модуля); 4 - кнопки управления; 5 - выходные клеммы
(релейные или транзисторные выходы); 6 - съемный ЖК дисплей

FAB является интеллектуальным устройством, оснащенным часами и может выполнять различные временные функции. Например, можно устанавливать до 127 различных временных интервалов, которые могут быть применены в задачах с реальным временем. В добавление к дискретным (двухуровневым) входам, FAB позволяет обрабатывать аналоговые (многоуровневые) сигналы. Это позволяет наблюдать и контролировать температуру, влажность, давление, уровень, ско-рость потока и т.п. Полученные данные могут передаваться на удаленный компь-ютер для дополнительного мониторинга.
Для удаленного программирования, а также записи и изменения программ удалённо, достаточно подключить FAB через модем к телефонной линии. Кроме того, это позволит выполнять считывание данных и управление в реальном вре-мени. Контроллер имеет встроенную функцию задания пароля. Например, перед началом написания программы Вы можете установить собственный пароль. После установления пароля изменение программы будет возможно только после введе-ния правильного пароля.
FAB позволяет вводить в программы функции, требующие телефонного набора и голосового управления. Например, можно устанавливать соединение с FAB непосредственно по обычной телефонной линии. FAB может автоматически на-бирать линию для посылки уведомления или сигнала тревоги. Более того, FAB может принимать сигналы управления из удаленных источников по телефонной линии или мобильного телефона.
Дополнительные возможности предоставляет речевой модуль AF-MUL. Если речевой модуль включен, то FAB может транслировать сигналы тревоги или уве-домления, как через дополнительные динамики, так и через телефонную сеть. Эта уникальная особенность предоставляет множество дополнительных функций для управления процессами.
Если возникает необходимость в построении распределенной сети FAB уст-ройств на шине RS-485, то эти контроллеры могут быть легко объединены в одну общую сеть. При этом на одну шину можно подключить до 255 устройств, кото-рое могут работать совместно для решения различных задач и управляться при этом с одного компьютера.
Применение этих простых устройств достаточно разнообразно. Удобство и на-глядность программирования позволяют использовать серию FAB для очень мно-гих задач:
– построение систем интеллектуального дома;
– управление автоматическим открыванием дверей, ворот и шлагбаумов;
– управление жалюзи и навесами;
– управление наружным и внутренним освещением в соответствии с различ-ными заданными алгоритмами (по движению, по времени и т.п.);
– регулирование температуры и вентиляции в жилых помещениях и на пред-приятиях, в теплицах и оранжереях;
– управление внешним и внутренним водоснабжением дома, фонтанами, ак-вариумами, насосными станциями;
– управление компрессорами и холодильными установками;
– управление транспортерами и смесителями;
– управление аппаратурой на подвижной технике, на кранах, погрузчиках, и т.п.;
– обеспечение сигнализации и оповещения по различным событиям;
– охранные и аварийные системы;
– системы управления движением (для транспорта);
– наблюдение за багажом;
– управление станками, и производственными линиями.
Исходя из требуемых условий работы, выбираем ПЛК модели AF-10MR-A, имеющую 6 дискретных входов AC, и 4 выхода реле. Напряжение питания – 100…240 В.

3.3.8 Выбор датчика присутствия заготовок

В качестве датчика присутствия заготовок у толкателя используем индуктив-ный датчик (рисунок 3.13).
Индуктивный датчик (индуктивный бесконтактный выключатель) — бескон-тактный датчик, предназначенный для контроля положения объектов из металла.

 

Рисунок 3.13 – Датчики присутствия

Индуктивные датчики широко используются для решения задач АСУ ТП. Вы-полняются с нормально разомкнутым или нормально замкнутым контактом.
Принцип действия датчика основан на изменении амплитуды колебаний гене-ратора при внесении в чувствительную зону датчика металлического, магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определенных размеров. При подаче питания, в области чувствительной поверхности датчика образуется изменяющее-ся магнитное поле, наводящее во внесенном в зону материале вихревые токи, ко-торые приводят к изменению амплитуды колебаний генератора. В результате вы-рабатывается аналоговый выходной сигнал, величина которого изменяется от рас-стояния между датчиком и контролируемым предметом. Триггер преобразует аналоговый сигнал в логический, устанавливая уровень переключения и величину гистерезиса.
Индуктивные бесконтактные выключатели состоят из следующих основных узлов (рисунок 3.14):
– генератор создает электромагнитное поле взаимодействия с объектом;
– триггер обеспечивает гистерезис при переключении и необходимую дли-тельность фронтов сигнала управления;
– усилитель увеличивает амплитуду сигнала до необходимого значения;
– светодиодный индикатор показывает состояние выключателя, обеспечивает контроль работоспособности, оперативность настройки;
– компаунд обеспечивает необходимую степень защиты от проникновения твердых частиц и воды;
– корпус обеспечивает монтаж выключателя, защищает от механических воз-действий. Выполняется из латуни или полиамида.

Рисунок 3.14 – Устройство датчика

Выбираем индуктивный датчик Balluff BES M08MI-PSC40B-S49G в цилинд-рическом корпусе M8.
Схемы подключения датчиков с тремя выводами показаны на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 – Варианты коммутационных функций и схем подключений

Размещение датчика на магазине показано на рисунке 3.16.

 

Рисунок 3.16 – План размещения датчика

Техническая характеристика датчика BES M08MI-PSC40B-S49G:
Расстояние срабатывания: 1,5…6,0 мм.
Тип монтажа: заподлицо, незаподлицо.
Температура эксплуатации: -25…70 °C.
Функция на выходе: PNP (NPN) NO/NC.
Частота переключений: 500- 5000 Гц.
Питание: DC.
Материал корпуса: никелированная латунь, нержавеющая сталь.

3.3.9 Выбор прибора активного контроля

В качестве прибора активного контроля для бесцентрово-шлифовального станка выбираем модель ПКП7М. Прибор устанавливается на выходном лотке.
Прибор модели ПКП7М предназначен для подналадки станка по результатам контроля диаметра деталей типа поршневых пальцев и роликов подшипников не-посредственно после выхода из зоны обработки (рисунок 3.17).
Детали перемещаются под собственным весом по наклонной призме измери-тельной позиции. Схема измерения диаметра – дифференциальная, посредством двух герметичных индуктивных датчиков с твердосплавными сферическими на-конечниками.
Команда на подналадку формируется на основе статистических методов обра-ботки результатов контроля, например, как среднеарифметическое значение из результатов измерения «N» последовательно проконтролированных деталей.
Характеристики модели ПКП7М:
Диапазон измеряемых диаметров, мм: 15…50
Принцип измерения: индуктивный
Дискретность отсчета, мм: 0,0001
Диапазон показаний, мм: ±0,2
Контактное усилие на измерительных наконечниках, H: 0,2
Время прохождения контролируемой поверхности детали под измерительными наконечниками, с, не менее:
0,05
Количество управляющих команд: 3
Предел допускаемой погрешности срабатывания команд, мм: 0,0002

Рисунок 3.17 - Прибора активного контроля для бесцентрово-шлифовального станка

3.3.10 Выбор подающего конвейера

Для транспортировки обрабатываемых деталей в бункер, используем ленточно-цепной горизонтально-наклонный конвейер (рисунок 3.18).
Назначение конвейера следующее.
Транспортировка малосыпучих, кусковых и штучных грузов с плотностью до 1,2 т/м³ в горизонтально-наклонной плоскости до 30˚ к горизонту. Возможна транспортировка с одновременной термообработкой (сушкой) материала.
Эксплуатационные характеристики следующие.
Высокая стабильность движения ленты. Отсутствие осевого смещения ленты и ее проскальзывания на тяговом органе. Лента выполняет только функцию грузо-несущего органа, что освобождает ее от деформации и значительно продлевает срок службы. Тяговым элементом является пластинчатая цепь, выдерживающая значительные нагрузки. Во избежание соскальзывания груза лента снабжена пере-городками высотой 50 мм.
Техническая характеристика:
Длина горизонтальной ветви, м …………………….6,5…11,5
Длина наклонной ветви, м…………………………...10…16
Ширина конвейера, мм………………………………300…500
Шаг цепи, мм…………………………………………100
Мощность привода, кВт……………………………...5,5
Крутящий момент, н м ………………………………1023
Скорость движения ленты, м/с………………………0,56

 

Рисунок 3.18 – Z-образный ленточно-цепной конвейер

3.4 Составление циклограммы работы основного и вспомогательного оборудо-вания

Строим циклограмму на основании следующих расчетов.
Определяем время цикла по формуле:

ТЦ = ТБЗУ + ТМАГ + ТШТОК-ТОЛК. + ТШЛИФ.КРУГА + ТШЛИФ., с,

где ТБЗУ = 4 с – время подачи и ориентирования заготовки на БЗУ;
ТМАГ = 2 с – время прохождения заготовки через магазин под действием си-лы тяжести;
ТШТОК-ТОЛК. =3 с – время подачи заготовки на шлифование при помощи што-ка-толкателя;
ТШЛИФ.КРУГА =0,3 с – время подачи шлифовального круга;
ТШЛИФ. =4,2 с – время шлифования одной заготовки.

ТЦ = 4 + 2 + 3 + 0,3 + 4,2 = 13,5 с.

Исходя из времени цикла ТЦ =13,5 с, производительность комплекса равняется:

QЦ = 1 ∙ 60/ТЦ = 60/13,5 = 4 шт./мин.

Коэффициент загрузки оборудования (шлифовального станка) равняется:

КЗ = ТОСН / ТЦ,

где ТОСН = 4,2 с – время шлифования одной заготовки.

КЗ = 4,2/13,5 = 0,3.

Исходя из полученных данных, изобразим циклограмму работы основного и вспомогательного оборудования (рисунок 3.19).

3.5 Система управления оборудованием

Данная автоматизированная система загрузки-разгрузки бесцентрово-шлифовального станка состоит из основного и вспомогательного оборудования. К основному оборудованию относят сам станок, а к вспомогательному – средства автоматизации, т.е. подающий конвейер, дисковое БЗУ, магазин, толкатель, лотки и тару для деталей.
Рассмотрим элементную базу основного и вспомогательного оборудования. Прежде всего, необходимо разделить элементную базу на силовую, к которой от-носим приводы (электрические и гидравлические), информационную, к которой отнесем датчики и управляющую – компоненты стойки системы управления.
Для бесцентрово-шлифовального станка силовой элементной базой являются электроприводы вращения кругов и их подачи; информационной элементной ба-зой – датчики скорости и положения рабочих органов, размещенные на приводах; управляющей элементной базой – стойка управления станка с системой ЧПУ.
Вспомогательное оборудование:
- для подающего конвейера силовой элементной базой является электропривод перемещения пластин; управляющей элементной базой – стойка управления с ПЛК FAB;
- для дискового БЗУ силовой элементной базой является электропривод вра-щения дисков с клиноременной передачей и редуктором; информационной эле-ментной базой – датчики тока и напряжения, размещенные в частотном преобра-зователе; управляющей элементной базой – частотный преобразователь CFW;
- для толкателя силовой элементной базой являются пневмопривод, состоящий из винтового компрессора и пневмоцилиндра; информационной элементной базой – датчик наличия заготовок (бесконтактный индуктивный датчик), размещенный на подающем лотке; управляющей элементной базой – стойка управления с ПЛК FAB;
- для отводящего лотка информационной элементной базой является прибор активного контроля деталей; управляющей элементной базой – стойка управления со встраиваемым одноплатным промышленным компьютером.

 

Рисунок 3.19 - Циклограмма работы бесцентрово-шлифовального станка с автоматизированной системой загрузки-разгрузки
Элементная база всего оборудования связана со стойкой управления станка через соответствующие аналоговые и цифровые интерфейсы управляющих мик-ропроцессорных устройств (ПЛК, промышленный компьютер и частотный преоб-разователь).
Подача заготовок на бесцентрово-шлифовальный станок производиться сле-дующим образом (рисунок 3.20).

 

Рисунок 3.20 - Последовательность работы системы автоматизации загрузки-разгрузки

Т.к. общим управляющим элементом в данной системе является одноплатный встраиваемый промышленный компьютер, то все операции (вспомогательные и основные) будут выполняться циклически, т.е. для каждой операции в управляю-щей программе заложено определенное время выполнения. Остальные управ-ляющие устройства – два ПЛК и частотный преобразователь связаны с этим про-мышленным компьютером посредством резервированного интерфейса каналами RS232, т.е. обеспечивается возможность обмена информацией между всеми управляющими устройствами и согласованное выполнение запрограммированных команд.
Заготовки с предшествующей токарной операции загружаются в конвейер с учетом производительности всего комплекса автоматизированной линии. Из него заготовки попадают в БЗУ, где происходит их дальнейшее ориентирование. Управление приводом БЗУ осуществляется от частотного преобразователя CFW, установленного в стойке управления. С помощью этого преобразователя подбира-ется оптимальная частота вращения дисков БЗУ, при которой не происходило бы заклинивания заготовок и обеспечивалась бы поштучная их выдача. Оптимальная частота вращения, как правило, подбирается опытным путем, с оглядкой на датчик тока, установленный в преобразователе, т.е., к примеру, при заклинивании за-готовки, и соответственно, дисков, наблюдается увеличение нагрузки на двигатель и увеличение тока. Как только оптимальную частоту вращения подобрали, сохраняют ее величину в памяти частотного преобразователя, после чего необхо-димость в настройки отпадает (для данной номенклатуры деталей) и преобразова-тель всегда будет обеспечивать эту сохраненную величину частоты вращения. Сориентированная заготовка, под действием силы тяжести подается через питатель в магазин, где она меняет свою ориентацию по длине из вертикального положения в горизонтальное и упирается в упор. После заготовка падает под действием силы тяжести в лоток, на котором установлен датчик наличия заготовок (индуктивный бесконтактный). Датчик реагирует на присутствие заготовки и подает сигнал на ПЛК, управляющий компрессором, который, в свою очередь, включает компрессор. Компрессор, посредством электромагнитного клапана подает сжатый воздух в необходимую полость пневмоцилиндра толкателя, который перемещени-ем штока подает заготовку на обработку по направляющей лотка на бесцентрово-шлифовальный станок, где заготовка, опираясь на нож, обрабатывается шлифо-вальным кругом. Затем при подаче следующей заготовки, обработанная заготовка проталкивается вновь поступившей заготовкой и выпадает в лоток с установлен-ным прибором активного контроля. Далее деталь попадает в тару для готовых де-талей. Прибор активного контроля контролирует диаметр детали и связан со встраиваемым промышленным компьютером посредством резервированного ин-терфейса. Вследствие работы шлифовальные круги изнашиваются, что влечет из-менение диаметра детали, в этом случае прибор активного контроля подает сигнал на систему ЧПУ (промышленный компьютер), которая в свою очередь, про-изводит подналадку шлифовальных кругов, т.е. регулирует их подачу, тем самым, восстанавливая первоначально заданную величину диаметра детали.
Структура системы управления основным и вспомогательным оборудованием приведена на рисунке 3.21.

 


Рисунок 3.21 - Структурная схема системы управления автоматизированной системой загрузки-разгрузки бесцентрово-шлифовального станка
4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Эффективность автоматизированного комплекса

Экономическая эффективность комплекса определяется повышением уровня автоматизации и организации производственных процессов, осуществляющих на них, гибкостью этих модулей при смене объектов производства. Эти и другие факторы определяют источники экономии и затрат, учитываемых при расчёте го-дового экономического эффекта.
Основными источниками эффективности автоматизированного комплекса яв-ляются:
- повышение производительности оборудования за счёт более полного исполь-зования его технических возможностей;
- сокращение времени обслуживания оборудования и, как следствие, времени изготовления детали;
- повышения производительности за счёт снижения процента брака в изделиях;
- повышение качества и точности изготовления изделий;
- сокращение времени контроля изделий;
- повышение производительности труда как следствие замены ручного и ма-шинно-ручного труда автоматизированным (на основных и вспомогательных опе-рациях), сокращение потерь рабочего времени и высвобождение рабочих.
Применение автоматизированного комплекса позволяет решить ряд социаль-ных задач:
- изменение характера и повышение качества условий труда;
- сокращение травматизма и т. д.
Определение экономической эффективности внедрения автоматизированного комплекса.
Определение годового экономического эффекта основывается на сопоставле-нии приведённых затрат по базовой и новой конструкции.
Приведённые затраты представляют собой сумму себестоимости и норматив-ной прибыли:

, руб.,

где С - себестоимость механической обработки годовой продукции по данному варианту, руб.;
Ен - отраслевой нормативный коэффициент эффективности капитальных вло-жений (Е =0,15);
К - капитальные вложения по тому же варианту, руб.
Годовой экономический эффект определяется по разности приведённых затрат двух вариантов [5]:

, руб.

Условная годовая экономия:

, руб.

Годовой экономический эффект:

руб.,

где К2 – К1 = К - дополнительные капитальные вложения, требуемые для внедре-ния автоматизированного комплекса.
Расчёт вспомогательных показателей.
Для расчёта капитальных и текущих затрат необходимо предварительно опре-делить:
- коэффициенты использования оборудования при выполнении операции с ус-ловным годовым выпуском N = 779000 шт.
Расчётное число станков:

,

где Т - норма штучно-калькуляционного времени.
Для базового и проектируемого вариантов она будет соответственно равна:
Т =0,56 мин;
Т =0,28 мин.
Fдо - номинальный годовой фонд времени (потери номинального фонда 5%).

F = 4140 – 4140 ∙ 0,05 = 3935 час.

Количество производственных рабочих в базовом и проектируемом вариантах:

R =(Т N)/(F 60 S ), чел,

где F - действительный фонд времени работы производственного рабочего (F =1820 час.);
S - коэффициент многостаночности (S =1).
Число высвобождаемых рабочих:

.

Результаты расчётов сводим в таблицу 4.1.


Таблица 4.1 - Расчёт вспомогательных показателей
Наименование
показателя Расчётная
формула 1 вариант
(базовый) 2 вариант
(проектируемый)
1 Расчётное число
станков, ед Sр =(Тшк N)/Fдо 60
Sр1 =(0,56 779000)/
/(3935 60)=1,84
Sр2 =(0,28 779000)/
/(3935 60)=0,924

2 Количество
станочников Rп=(Тшк N)/
/(Fдр 60 Sм )
Rп1 =(0,56 779000)/
/(1820 60 1)=3,99 Rп2 =(0,28 779000)/
/(1820 60 1)=1,99
3 Количество
высвобождаемых
рабочих ЧВР =Rп1 –Rп2 ЧВР =3,99-1,99=1,96 =2

Расчёт суммы капитальных вложений по сравниваемым вариантам
Капитальные вложения, учитываемые при определении эффективности скла-дываются из следующих затрат:
- балансовая стоимость оборудования

, руб.,

где Цоб - стоимость единицы оборудования;
Sпр - принятое число станков на анализируемой операции;
1,1 - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку и монтаж.
Для базового варианта стоимость единицы оборудования Цоб равна стоимости станка.
Для проектируемого варианта расчёт стоимости единицы оборудования при-ведён в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Расчёт стоимости автоматизированного комплекса
Наименование оборудования Количество Стоимость, руб.
1 Станок бесцентрово-шлифовальный 1 1000000
2 Толкатель 1 1000
3 БЗУ 1 20000
4 Тара 1 200
5 Система активного контроля 1 5000
6 Датчик положения 1 200
7 Конвейер 1 20000
8 Магазин 1 700
9 Частотный преобразователь 1 20000
10 ПЛК 2 35000 x 2
Итого 1137100
Расходы на модернизацию оборудования составляют 3% от стоимости основ-ного оборудования:

0,03 1000000=30000 руб.

Монтаж и отладка комплекса (3% от стоимости всего оборудования):

0,03 1047100=31413 руб.

Проектные работы (2% от стоимости всего оборудования):

0,02 1137100=22742 руб.

Итого стоимость комплекса:

Цоб =1221255 руб.

Капитальные вложения для базового варианта:

Коб1 =400000 2 1,1=880000 руб.

Капитальные вложения для проектируемого варианта

Коб2 =1221255 1 1,1=1343380 руб.

Стоимость производственной, вспомогательной и служебно-бытовой площади:

Кпл =1,1 Цпл Fоб Sпр +Цпл.быт Fбыт Rп руб.,

где 1,1 - коэффициент, учитывающий вспомогательную площадь;
Цпл - стоимость одного квадратного метра площади (Ц =886 руб.);
Fоб - площадь, занимаемая оборудованием в м ;
- коэффициент, учитывающий дополнительную площадь;
Sпр - принятое число станков, шт.;
Цпл.быт. - стоимость одного квадратного метра служебно-бытовых помещений (Ц =400 руб.);
Fбыт - площадь служебно-бытовых помещений, приходящаяся на одного
рабочего (F =7 м);
Rп - количество производствннных рабочих, чел.
Капитальные вложения для базового варианта:

Кпл1 =1,1 886 6 5 2+400 7 4=69676 руб.

Капитальные вложения в площади для проектируемого варианта:

Кпл2 =1,1 886 6 12,6 1+400 7 2= 73822 руб.

Капитальные вложения по сравниваемым вариантам:

К1 =Коб1 +Кпл1 =880000+69676=949676 руб.;
К2 =Коб2 +Кпл2 =1221255+73822=1295077 руб.

Затраты на основную и дополнительную заработную плату производственных рабочих с отчислениями:

З=РСД N КПР КРК КДОП КСОЦ руб.,

где РСД - сдельная расценка за операцию

РСД =ТСТ ТШК /60 руб.,

ТСТ - часовая тарифная ставка соответствующего разряда работ, руб.;
ТШК - норма штучно-калькуляционного времени, мин;
N - годовой выпуск деталей, шт.;
КПР - коэффициент, учитывающий приработок рабочего (КПР =1,4);
КРК - районный коэффициент (КРК =1,15);
КДОП - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату (КДОП =1,18);
КСОЦ - Коэффициент, учитывающий отчисления на социальные нужды (КСОЦ =1,262).
Затраты на амортизацию технологического оборудования:

А=КОБ а/100 руб.,

где а - норма амортизационных отчислений, которая устанавливается исходя
из срока полезного использования Т=10 лет (а=10%).
Затраты на ремонт и содержание площадей:

Зпл =Нпл (Fоб i Sпр 1,1+Fбыт Rп ), руб.,

где Нпл - норматив затрат на ремонт и содержание одного квадратного метра
производственной площади и площади служебно-бытовых помещений (Н =180 руб).
В таблице 4.3 представлен расчет технологической себестоимости.

 

Таблица 4.3 - Расчёт технологической себестоимости
Статьи
затрат Расчётная
формула 1 вариант
(базовый) 2 вариант
(проектируемый)
Затраты на
заработную
плату
производственных
рабочих, руб. З=РСД N КПР КРК КДОП КСОЦ
З1 =(17,34 0,56/60)
779000 1,4 1,15
1,18 1,262=
=302266 З2 = (17,34 0,28/60)
779000 1,4 1,15
1,18 1,262=
=151133
Затраты на
амортизацию
технологического
оборудования, руб. А=КОБ а/100
А1 =910000 2
10/100=
=80000 А2 = 910000 10/100=
=100000
Затраты на ремонт
и содержание
площадей, руб. Зпл =Нпл (Fоб i
Sпр 1,1+Fбыт Rп ) Зпл1 =180 (6 5 2
1,1+7 2)=14400
Зпл2 =180 (6 5 1
1,1+7 1)=7200

С1 =396666 руб С2 =258333 руб

4.2 Обоснование экономической эффективности внедрения автоматизирован-ного комплекса

Таблица 4.4 - Расчёт показателей экономической эффективности внедрения авто-матизированного комплекса
Наименование
показателя Единица
измерения Расчётная
формула Расчёт
Условная годовая
экономия Руб. Эуг =С1 –С2 Э =396666-258333=
=138333
Дополнительные
капитальные
затраты Руб. Кд=К2 –К1
К =1294820-1019380=
=275440
Годовой
экономический
эффект Руб.
Эгод = Эуг –Ен Кд
Э =138333-0,15 275440=
=97017
Снижение
себестоимости
операции % Ссеб =[(С1 –С2 )/С1 ]
100
С =[334866-167433)/
/334866] 100=35

Высвобождение
рабочих % Счисл =[(Rп1 –Rп2 )/
/Rп1] 100
С =[(4-2)/4] 100=50


В результате расчётов установлена экономическая целесообразность внедрения разработанного автоматизированного комплекса, а именно:
- увеличение производительности труда и высвобождение численности рабо-чих на 50%;
- снижение себестоимости на 50%;
- годовой экономический эффект составляет 97017 руб.
Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений

Ток =(К2 –К1 )/(С1 –С2 ) Тн ,

где Ток - расчётный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений;
К1 и К2 - сумма капитальных вложений по сравниваемым вариантам;
С1 и С2 - себестоимость механической обработки годового объёма выпус-каемой продукции, производимой с помощью базовой и новой техники;
Тн - нормативный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений; Т =1/Е =1/0,15=6,67 лет.

Т =(1294820-1019380)/(334866-167433)=1,99 6,67 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

5.1 Обеспечение безопасных условий труда на автоматизированном участке

Комплексные мероприятия по созданию безопасных условий труда.
Организационно – технические:
На участке работа выполняется сидя (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – План организации рабочего места

В результате производственной деятельности в воздушную среду поступает пыль. На участке шлифовального производства, исходя из объёма поступающих вредных веществ, применяется местная принудительная вентиляция.
Для поддержания в закрытых помещения определённых параметров воздушной среды по температуре, применяются современные кондиционерные установки. В случае с бесцентрово-шлифовальным производством применяется местная система кондиционирования.
На участке используется естественное и искусственное освещение. Естествен-ное освещение обеспечивается проникновением солнечного света через окна и специализированные проёмы. На рабочем участке используется общее искусст-венное освещение. В зоне обработки и в зоне загрузки используется местное лю-минесцентное освещение с помощью местных закрытых светильников.
Для уменьшения зрительной нагрузки цветовая гамма станка, элементов авто-матизации, пола, выбрана из «мягких» для человеческого глаза цветов. Для станка – зелёный, для пола – красно-бурый, для пульта управления – чёрно – белая гам-ма.
В целях экономии времени оператора станка и возможности обслуживания им нескольких станков с ЧПУ, установлены средства дистанционного управления и наблюдения, размещённые на пульте управления (рисунок 5.2). Рабочий, во время работы станка находится в безопасной зоне за ограждением. Пульт дистанцион-ного управления позволяет ему с безопасного расстояния проводить управление, а так же контролировать превышение рабочей температуры оборудования и пре-вышение рабочих скоростей вращающихся элементов, что уменьшает риск травматизма.
На рабочем месте, так же, применяются оградительные средства защиты (ри-сунок 5.2).
Для напоминания оператору об наличие опасных мест на участке на рабочем месте размещены предупреждающие знаки и таблички. Требования предохрани-тельных защитных средств выполнены в соответствии с ГОСТ 12.4.125-83.
Система пожарной безопасности включают в себя два основных элемента: систему пожарной сигнализации, средства тушения очага возгорания.
Класс пожарной опасности участка соответствует классу Е – пожары, связан-ные с горением электроустановок. Исходя из этих данных участок оснащён руч-ными порошковыми огнетушителями. Использование автоматических средств обнаружения пожаров является одним из основных условий обеспечения пожар-ной безопасности на участке, так как позволяет оповестить дежурный персонал о пожаре и месте его возникновения. Такими средствами являются извещатели комбинированного типа, реагирующие на тепло и дым.
Для электробезопасности применяется защитное заземление.
Индивидуальные средства защиты.
В целях защиты оператора станка от травм, на автоматизированном участке используются следующие средства индивидуальной защиты:
- резиновый коврик;
-очки защитные;
- спецодежда;
- защитные наушники.

Рисунок 5.2 - Организация рабочего места на шлифовальном участке

5.2 Расчёт защитного заземления

Исходные данные: Напряжение 380В, мощность 20 кВт, режим нейтрали при любом режиме, вид грунта - глина.
Искусственный заземлитесь: вертикальная труба d=30мм., l=1м., lмз= 1м., t0=0.5м.
В зависимости от характеристики установки, выбирается допустимое сопро-тивление заземляющего устройства Rзд [4]:

.

Определяется по формуле и для вертикальных и для горизонтальных заземли-телей расчётное удельное сопротивление грунта, Ом

,
Ом.

Определяется сопротивление одного искусственного заземлителя Rзо, Ом

,
Ом.

Определяется методом подбора число n в вертикальных искусственных зазем-лителей:

.

Подставляем в формулу =1

Ом.

Из таблицы для n1 выбираем =0,85, и заново производим расчёт:

Ом.

По найденному значению n1 выбираем число искусственных заземлителей:

n=2.

Определяем длину соединяющей полосы:

,
м.

Определяем сопротивление соединительной полосы, Rпо, Ом:

,
Ом.

Определим расчётное сопротивление искусственного заземлителя, Rизр, Ом:

,
Ом.

 

Рисунок 5.3 – План заземления

5.3 Организация эвакуации работающих и оборудования при чрезвычайных ситуациях

Эвакуация оборудования, рабочих и служащих организаций при угрозе и воз-никновении чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера произ-водится по следующим нормативам.
В соответствии с требованиями Федерального закона «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» на органы исполнительной власти субъектов РФ и органы местного самоуправления возложены задачи планирования, организации, обеспечение и проведения эвакуа-ции населения, размещения эвакуированного населения и возвращения его после ликвидации чрезвычайных ситуаций в места постоянного проживания.
Эвакуация населения в мирное время проводится согласно «Плану ГО и защи-ты населения». Этот вид эвакуации представляет комплекс мероприятий по орга-низованному вывозу (выводу) населения из зон ЧС или возможной ЧС природного и техногенного характера и его кратковременному размещению в заблаговременно подготовленных безопасных районах, т. е. районах вне зон действия пораженных факторов источников чрезвычайных ситуаций. Эвакуация считается завершенной, когда все подлежащие эвакуации населения вывезено (выведено) за границы зоны поражающих факторов источника ЧС в безопасные районы.
Классификация вариантов эвакуации населения по разным признакам.
По времени и срочности выполнения:
- заблаговременная (упреждающая);
- экстренная (безотлагательная).
По принципу проведения:
- производственно-территориальная;
- территориальная.
По количеству эвакуируемых:
- общая;
- частичная.
По масштабу и численности эвакуируемого населения:
- локальная;
- местная;
- региональная.
По способу осуществления:
- транспортом;
- пешим порядком;
- комбинированным способом.
По источнику ЧС:
- радиоактивное загрязнение местности;
- химическое заражение местности;
- возникновение очага природной инфекции;
- землетрясение;
- снежная лавина;
- сель, оползень;
- наводнение;
- крупные лесные (степные) пожары и т. д.
Заблаговременная эвакуация осуществляется до возникновения ЧС на основе краткосрочных прогнозов при получении достоверных данных о высокой вероят-ности ЧС в ближайшее время - проводится по производственно – территориально-му принципу.
Экстренная эвакуация из опасного района осуществляется в условиях возник-шей ЧС (по возможности до воздействия поражающих факторов) и, как правило, проводится по территориальному принципу.
Производственно-территориальный принцип означает эвакуацию работающих вместе с членами семей по месту работы.
Территориальный принцип эвакуации означает эвакуацию неработающего насе-ления по месту жительства через жилищно-эксплуатационные органы.
Общая эвакуация предполагает вывоз (вывод) всех категорий населения из зо-ны ЧС.
Частичная эвакуация осуществляется при необходимости удалении из опасной зоны отдельных категорий населения, наиболее чувствительных к воздействию поражающих факторов: детей дошкольных учреждений, учащихся, инвалидов, пенсионеров, больных, беременных.
В зависимости от масштаба ЧС (ожидаемого или действительного охвата тер-ритории, количества людей и размера причиненного ущерба), эвакуация может быть:
- локальной – зона ЧС не выходит за пределы объекта, городского микрорай-она или сельского населенного пункта. Число эвакуируемых составляет от десят-ков до нескольких тысяч человек с размещением на прилегающих к опасной зоне улицах района города или в примыкающих к опасной зоне населенных пунктах;
местной – в зону ЧС попадают средние города, отдельные районы крупных го-родов, сельские районы. Число эвакуируемых от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч с размещением в безопасных местах пострадавших или прилегающих (соседних) районах города, населенных пунктах;
региональной – зона ЧС охватывает территорию одного или несколько субъек-тов федерации с высокой плотностью населения. Размещение эвакуируемых про-водится с удалением от опасной зоны до нескольких сотен километров.
В случае военной опасности, и опасности крупномасштабных ЧС решение на эвакуацию принимается Правительством Российской Федерации. В остальных случаях право принятия решения на проведение эвакуации принадлежит руково-дителям органов исполнительной власти субъектов РФ, органов местного само-управления, на территориях которых возникли или прогнозируются ЧС. В случа-ях, требующих принятия безотлагательного решения, экстренная эвакуация, но-сящая локальный характер, может осуществляться по указанию начальника де-журной (диспетчерской) смены потенциально опасного объекта.
Непосредственное планирование, организация и проведение эвакомероприятий возложены на эвакуационные органы соответствующих административно-территориальных образований и объектов экономики (ОЭ), а также на соответст-вующие органы управления по делам ГОЧС, которые при решении этих вопросов руководствуются принципом необходимой достаточности и максимально воз-можного использования всех, в отличие от военного времени, имеющихся сил и средств. При недостаточности собственных сил и средств по обеспечению прове-дения эвакуации населения предусматривается привлечения в установленном по-рядке сил и средств вышестоящих органов исполнительной власти и военной тех-ники при согласовании этого вопроса с соответствующими органами военного ко-мандования.
Оповещения населения, проживающего или работающего в зонах ЧС, об эва-куации производится по локальным и автоматизированным системам централизо-ванного оповещения, а также по местным теле-, радио-, и телефонным каналам, громкоговорителям, установленным на улицах и на автомашинах службы охраны общественного порядка.
Эвакуация оборудования осуществляется транспортным способом, при радио-активном загрязнение местности, при наводнениях.
Эвакуация оборудования осуществляется путем устранения последствий и предотвращения возникновения новых ЧС на территории производственного объ-екта:
- дезактивации и дегазации оборудования;
- обесточивания узлов электропитания;
- локализации и ликвидации очагов возгорания;
- локализации и ликвидации утечек радиоактивных и ядовитых веществ;
- откачка воды из зон затопления и предотвращение ее дальнейшего проник-новения и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выпускном квалификационном проекте предложена автоматизация загрузки-разгрузки бесцентрового шлифовального станка с ЧПУ изделиями с помощью дискового бункерного загрузочного устройства.
В ходе выполнения выпускного квалификационного проекта были разработаны: дисковое бункерное загрузочное устройство и его привод, трубчатый магазин, толкатель, выбраны конвейер, прибор активного контроля, датчик присутствия заготовок и управляющие устройства – ПЛК и частотный преобразователь, а также рассмотрено их сопряжение с системой ЧПУ станка.
Проведенный экономический анализ показал увеличение производительности труда на 50% и годовой экономический эффект составил 97017руб.
Разработанная система загрузки-разгрузки бесцентрового шлифовального станка изделиями может быть применена на шлифовальных участках цехов ФГУП УКВЗ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1 Малов, А.Н. Загрузочные устройства для металлорежущих станков: учебное пособие / А.Н. Малов. – М.: Машиностроение, 1972. – 210 с.
2 Автоматическая загрузка технологических машин: справочник / под ред. И.А. Клусова, - 2 – е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. – 130 с.
3 Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: учебное пособие / К. Н. Боков, И.М. Чернин. – М.: Альянс, 2005. – 416 с.
4 Корякин, Р.Н. Заземляющие устройства промышленных установок: справоч-ник электромонтажника / Р.Н. Корякин, В.И. Солнцев, А.Д. Смирнов. – М.: Энер-гоатомиздат, 1989. – 260 с.
5 Трусова, Л.И. Экономика машиностроительного производства. Задачи и си-туации: учебное пособие / Л.И. Трусова. – Ульяновск: УлГТУ, 2005. – 70 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А
Технические данные преобразователя частоты и пульта управления

Таблица А.1 – Технические данные преобразователя частоты
Электропита-ние Напряжение 3х фаз-ное:
220-230В:220/230В (+10%, -15%)
380-480В:380/400/415……..480В(+10%, -15%)
660-690В;660/690 (+10%, -15%)
Частота 50/60 Гц +/- 2 Гц (48…..62 Гц)
Дисбаланс частоты Не более3 %
С08 ф Не менее 0,98
Степень защиты NЕМА 1/ 1Р20 (типоразмеры 1…..8), 1Р20 (типоразмеры 9-10)
NЕМА 4Х/ 1Р56 (модули до 10л.с.)
Управление Окрас Пластиковый корпус Светло-серый РАNТХNЕ 413 С (т/р 1 и 2)
Микропроцессор 32-битный микропроцессор К18С
Способ контроля 8УМ синусоидальный Р"\УМ (Пространственный векторный кон-троль)
Программное управление регулировкой тока, скорости
Тип управления У/Р
Бессенсорное
Векторное с шифратором
Переключение частоты 1,25/2,5/5,0/10 Кгц
Диапазон частот 0 1020Гц для У/Р управления
0….408Гц для Векторного контроля
Допустимая перегрузка 150% на 60 сек. в течение 10 минут
180% на 1 сек. в течение 10 минут
КПД Не менее 97%
Контроль скорости У/Р кон-троль Регулировка (С компенсацией скольжения) 1% Ном. Скорости мотора
характеристики Разрешение: 1 об/мин (ПУ)

Диапазон 1:20
Контроль момента Бессен-сорный контроль Регулировка 0,5% Номинальной скорости мотора
Разрешение: 1 об/мин (ПУ)
Диапазон: 1:100
Контроль с шифра-тором Регулировка:

+/- 0,1% номинальной скорости мотора с 10 бит. аналог. входа

+/- 0,01% номинальной скорости мотора с 14 бит. аналог. Входа 1


+/- 0,01% номинальной скорости мотора с цифровой обработкой, например с серийного порта или порта ПУ
Диапазон: до 0
Контроль момента Вектор-ный кон-троль Регулировка: +/- 10% номинальной скорости мотора
Диапазон: 0…..150% Мном
Контрольные входы Аналоговые 2 дифференцируемых программных входа (10 бит): 0….10В, 0…20тА или 4…20 тА

1 биполярный программируемый вход (14 бит): -10….+10В, 0…20тАили4…20 тА 1

1 изолированный программируемый вход (10 бит): 0….10В, 0…20тА или 4…20 тА 1
Цифровые 6 изолированных программируемых входов: -24В
1 изолированный программируемый вход: -24В

1 изолированный программируемый вход: -24В (для термистора двигателя) 1
Шифратора 1 дифференцируемый вход, с изолированным внутренним -24В питанием (14 бит разрешение)
Контрольные выходы Аналоговые 2 программируемых выхода (11 бит): 0…10В
2 программируемых биполярных выхода (14 бит): -10… +10В 1
2 программируемых изолированных выхода (11 бит)
Релейные 2 программируемых выхода, доступны контакты формы С (NО/NС): ~240В, 1А

1 программируемый выход, доступен контакт формы А (N0): ~240В, 1А
Транзистора 2 программируемых изолированных выхода (Открытый коллектор): -24В 50шА
Шифратора 1 изолированный дифференцируемый выход сигналов шифратора: Внешнее питание -5В…-15В
Системы связи Последовательный порт К8-232 в комплекте КС8-СР\У-09
Изолированный К8-485, с ЕВА или ЕВВ платой
ИеЫЬиз БР, ОеуюеN1: в комплекте с КРВ КТ11 81:аш1агс1 1
Безопасность Виды защиты Перенапряжение цепи по-стоянного тока Выходная цепь короткого замыкания
Недонапряжение цепи по-стоянного тока Ошибка выходного заземления
Перегрев ПЧ Внешняя ошибка
Перегрев мотора 1 Ошибка самопроверки
Перегрузка мотора (1x1:) Ошибка последовательной связи

Перегрузка Резистора динамического торможения Ошибка соединения мотора или шифратора
Ошибка СРЦ/ЕРКОМ Потеря фазы (Для моделей более 30А)
Ошибка шифратора Ошибка связи с ПУ
Условия окр. среды Температура 0.. .400С, или до 500С с понижением мощности 2% на каждый градус.
Влажность 5…90% неконденсируемой
Высота над у.м. 1000 м, или до 4000 метров с понижением мощности на 10% каждые 1000 метров
Соответствия Директиве 89/366 ЕЕС ЕN 61800-3 Электромагнитная совместимость Промышленная окру-жающая среда Противодействие излучению - ЕМС
1ЛТ) 73/23/ЕЕС Директива по Низковольтному оборудованию
МЭК 146 Полупроводниковые Преобразователи
\]Ъ 508 С Оборудование для Преобразования мощности
ЕN 50178 Электронное оборудование для энергетических установок
ЕN 61010 Требования к безопасности электрооборудования: измерения, контроля и лабораторного.
Сертификация ХДЬ (США) ап<1 сХДЬ (Канада) Сертификационные органы США и Канады
СЕ (Европа) Сертификационный орган: Феникс ТЕСТ-Лаб Гмбх - Германия
ИРАМ Аргентинский Институт Стандартизации
С-Тгск (Австралия) 2250/1132383 Авст ралийский СвязьНадзор

Таблица А.2 – Технические данные пульта управления
Пульт Управ-ления (ПУ) Программирова-ние Основные функции программирования ПЧ

Команды Старт/Стоп, Увеличить/Уменьшить скорость, ТОО, Вперед/Назад, Управление: Местн./Удал.
Мониторинг Скоростная ссылка, об/мин Выходной ток, А
Скорость двигателя, об/мин Выходное напряжение, ~В

Пропорциональные значения скорости (напр.: й/тт) Состояние ПЧ
Частота, Гц Состояние цифровых выходов
Напряжение в цепи -В Состояние транзист. выход.
Вращающий момент, % Состояние релейных выходов
Выходная Мощность, кВт Значения аналоговых входов
Счетчик часов включенного состояния, ч. Четыре последних ошибки
Счетчик часов наработки, ч. Сообщения об ошибках
Свойства контроля Основные Пульт Управления с ж/к и с/д дисплеями (НМI-СР^У09-ЬСВ)
Основные и до-полнит. Использование пароля в целях защиты программирования

Мультиязычная поддержка отображения данных на ж/к дисплее: Англ., Исп., Порт.

Выбор типа контроля: У/Р, бессенсорный векторный или векторный с шифратором
Автодиагностика и автоперезапуск при ошибке
Переустановка параметров при перезапуске на фабричные или пользователя
Автоматическая настройка ПЧ и мотора в режиме векторного контроля
Индикация специфических знаков на экране дисплея: I/Ь, 1/Ь, %, е1с.
Компенсация скольжения мотора (У/Р контроль)
Удержание вращающего момента вручную или автоматически
Регулировка Кривых Р/У (В режиме Р/У контроля)
Нижний и верхний пределы скорости
Ограничения выходного тока
Регулировка защиты мотора от перегрузки
Цифровое усиление и дополнительная регулировка аналоговых входов
Цифровое усиление регулировки аналоговых входов
Функция ГОО
Функция выставления значения

Функция копирования (ПЧ®ПУ или ПУ®ПЧ)
Функция Цифровых Сравнений для цифровых выходов:
N*>Nх: N>Nх: N<Nх: N = 0: N = N*: Ь = Iх: Ь > Iх: Ь<Iх: Т>ТхиТ<Тх

Где: N скорость мотора; N* - скоростная ссылка; Iк выходной ток; Т крутящий момент Линейное или 8-образное двухкомпонентное незавивисимое ускорение/замедление
Торможение постоянным током
Торможение Опйта1 Вгакта (Режим векторного управления)
Встроенный резистор динамического торможения, в моделях до 45А/220-230В и 30А/ 380-480В
Функция многоскоростного режима (до 8 установленных скоростей)
Функции Автоцикла
Таймер и Ваттметр
Параллельный ПИД регулятор
Выбор направления: Вперед/Назад
Выбор местного или удаленного метода управления
Пуск уже вращающегося мотора (Р1ушк 81аг1)
Функция обхода критических скоростей
Функция продолжения выполнения хода операции при возникновении мгновенных потерь в электроснабжении
Система связи: Встроенный блок КТИ
Дополнительные Упрощенный ПУ (только со с/д дисплеем) ДОПОЛНИ-ТЕЛЬНО

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Н1УГО-СР\У09-ЬЕВ
Дистанционный ПУ (Только с/д дисплей) IР55 НМI-СР\У09-ЬЕВ-N4
Дистанционный ПУ (ж/к и с/д дисплеи) IР55 НМI-СР\У09-ЬСВ-N4
Кабель ДПУ (1,2,3,5,7,10 метров) САВ-НМI09-Х
Заглушка гнезда ПУ для установки на ПЧ ТСЬ-СР\У09
Заглушка гнезда ПУ для удаленной установки ТСК-СР\У09
Корпус гнезда Дистанционного ПУ КМК-СР\У09
I / О Расширительные платы ЕВА.0Х-СР\У09
ЕВВ.0Х-СР\У09
Сетевой комплект (Встроенный внутри ПЧ) БР ЕВС.0Х-СР\У09
КРВ-РБ

ПО 811РЕКтЖIУЕ


Кабеля и коннекторы К8В-СР\У09
К С 8 С Р \У -09

Встроенный резистор динамиче-ского торможения Модели: 54…130А/220-230В и 38…142А/380-480В БВ

Внешний модуль динамиче-ского торможения Модели: 180…600А/380-480В РК

К-т упрощенного фланцевого монтажа (для типо-размеров 3…8) КМР-СР\У09

Сменно-монтажный к-т (для типоразмеров 9…10) КМЕ-СР\У09

Комплект индуктор для цепи пост. тока (для типо-размеров (2….8) КIЬ-СР\У09

 




Комментарий:

Дипломная работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы