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:
Проектирование РТК для автоматизированного склада кабельной продукции с разработкой механизма передвижения по вертикали

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

Цена:
0 руб



Подробное описание:

Анотація

Дипломний проект присвячений проектуванню автоматизованого складу кабельної продукції, з розробкою механізму переміщення по вертикалі.

Проведено: вибір мостового крана-штабелера та найбільш раціональну компоновку складу, розрахунок позиціювання по вертикалі, розрахунок механізму підйому , механізму обертання колони, розрахунок пластинчатого конвеєра, проведена технологічна розробка спроектованого комплексу, розглянуті заходи щодо охорони праці й екологічної безпеки, виконано економічний розрахунок ефективності застосування спроектованого комплексу.

Дипломна робота складається:

 

Графічна частина ― 10 креслень формату А1;
Пояснювальна записка ― 126 сторінок формату А4, 317 форм., 18 табл., 71 мал., Список літ.: назв.

 

Зміст.
Вступ.
1. Технологічній розділ…….……………………………………………………….
1.1.Технологія провадження робіт…………………………………………
1.2. Розрахунок позиціювання по вертикалі……………………………….
1.3. Задачі проектування…………………………………………………....
2. Аналітичній розділ………………..……………………………………………...
2.1. Вибір транспортно-складських систем для автоматизованого виробництва………………………………………………………………….
2.2. Вібір компановки АТСС………………………………………………..
2.3. Складання таблиці переходів РТК та діаграми переміщень………....
3. Розрахунково-конструкторський розділ………………………..……………...
3.1. Розрахунок механізму підйому………………………………………..
3.1.1.Вибір поліспаста, каната, діаметра барабана і блоків……………....
3.1.2. Розрахунок кріплення каната до барабана…………………………..
3.1.3. Розрахунок потужності двигуна і вибір редуктора…………………
3.1.4. Перевірка двигуна на нагрів………………………………………….
3.1.5. Вибір гальма…………………………………………………………..
3.1.6. Вибір муфт…………………………………………………………….
3.2. Вибір двигуна і визначення передавального числа
механізму повороту…………………………………………………………
3.2.1.Режим роботи електроустаткування…………………………………
3.2.2. Вибір двигуна і визначення передавального числа
механізму………………………....................................................................
3.2.3. Передавальне число редуктора……………………………………...
3.2.4. Визначення розмірів третьої передачі………………………………
3.2.5. Розрахунок фрикціона………………………………………………..
3.2.7. Гальмо механізму повороту…………………………………………
3.3. Розрахунок пластинчастого конвеєра…………………………………
3.3.1. Вибір типа настилу і визначення його ширини……………………………….
3.3.2. Наближений тяговий розрахунок……………………………………
3.3.3. Детальний тяговий розрахунок……………………………………...

 

 


3.3.4.Визначення розрахункового натягнення тягового елементу……….
3.3.5. Визначення потужності та вибір двигуна…………………………..
3.3.6. Розрахунок і вибір редуктора………………………………………..
3.3.7. Вибір гальма…………………………………………………………..
3.3.8. Вибір муфт…………………………………………………………....
3.3.9. Розрахунок приводного вала………………………………………...
3.3.10. Розрахунок осі натяжної станції…………………………………...
3.3.11. Розрахунок натягача та пружини…………………………………..
3.3.12. Розрахунок натяжних гвинтів…………………………………........
4. Розробка системи керування……………..……………………………………..
4.1. Етапи процесу розробки системи керування………………………….
4.2. Розробка алгоритму керування автоматизованим складом………….
4.3. Обґрунтування вибору системи керування……………………………
4.4. Опис системи керування……………………………………………….
4.5. Упорядкування програми……………………………………………....
5. Економiчний роздiл…………………………..…………………………………..
5.1. Економічне обґрунтування об,єкта впровадження……………………
5.2. Вихідні дані……………………………………………………………..
5.3. Техніко-економічне обґрунтування…………………………………...
5.4. Розрахунок трудомісткості конструкторської підготовки виробництва………………………………...................................................
5.5. Визначення ціни науково-технічної продукції………………………
5.6. Розрахунок собівартості та ціни проектованого виробу…………….
6. Охорона праці…………………………..………………………………………... 6.1. Аналіз можливих небезпечних і шкідливих виробничих
факторів, утворених спроектованим об'єктом……………………….
6.2. Ідентифікація ОВПФ……………………………………………………
6.3. Можливі небезпечні і шкідливі виробничі фактори, створювані проектованим об'єктом…………………………………..
6.4. Розробка заходів для ліквідації та зниження виявлених небезпечних і шкідливих факторів……………………………………
6.5. Індивідуальне завдання: розрахунок гідравлічного буфера………

Висновок………………………………………………………………………………
Література…………………………………………………………………………....
Додаток……………………………………………………………………………….

Вступ

Автоматизовані склади широко застосовуються в різних галузях промисловості: від автомобілебудування до фармацевтики, в оптовій і роздрібній торгівлі, на митних терміналах і тому подібне.

В даний час, час великих темпів будівництва і високого рівня модернізації виробництва, часто і гостро перед інвесторами і власниками проектів встає питання економії і оптимізації витрат. Інвестор, вкладаючи капітал в будівництво логістичного комплексу, думає про розміщення більшого об'єму зберігання на меншій площі. Керівник, зайнятий вирішенням питань модернізації виробництва в цілях поліпшення якості товарів і послуг, замислюється, як правильно розпорядитися бюджетом, аби в майбутньому отримати бажаний результат.

Зростання цін на земельні ресурси і квадратні метри заставляє шукати рішення, яке дозволить скоротити витрати на використання корисної площі і в той же час збільшити об'єм розміщуваного матеріалу. Більшою мірою це відноситься до питання зберігання і складування вантажів дрібного і середнього розміру, штучного і коштовного товару. Саме при зберіганні подібних матеріалів виникає потреба знайти таке універсальне устаткування, завдяки якому можна зберігати великий об'єм товару на мінімальній складській площі.

Система управління складом забезпечує не лише надійну і високопродуктивну роботу всіх механізмів, але і дозволяє отримувати в реальному масштабі часу всі необхідні документи про стан і рух матеріальних ресурсів.

Склади є складним господарством, оснащеним високопродуктивним спеціальним устаткуванням.

 

 

 

До недавнього часу основними засобами механізації робіт на складах тарно-штучних і довгомірних вантажів служили мостові крани, підлогові навантажувачі і штабелери. Проте у міру зростання потреби в складських приміщеннях усе більш очевидними стали недоліки підлогових навантажувально-розвантажувальних машин, необхідність в пристрої широких проходів для руху навантажувачів і штабелерів, і обмежена висота підйому вантажу.

Пошуки устаткування, що забезпечує максимальне використання складських приміщень, зручність доступу до вантажів і високу продуктивність, привели до створення різних систем складування вантажів. Найбільшого поширення набули системи з кранами-штабелерами, що укладають вантажі в стелаж за допомогою вантажозахватних пристроїв.

Перевагою крану-штабелера перед мостовим краном є можливість безпосереднього узяття вантажів захватом без вживання яких-небудь строповочних пристроїв, тим більше без участі стропальників.

Вживання для розвантаження вантажних автомобілів підлогових електро або автонавантажувачів також менш продуктивно, чим використання крану-штабелера. Крани-штабелери дозволяють раціоналізувати складське господарство, економити площі, вивільнити значну кількість допоміжних робітників і відкривають широкі можливості для автоматизації складування.

 

Технологічній розділ.

1 Технологія провадження робіт

Організація чіткої системи обліку вантажів, що приходять на склад, їх зберігання на полицях стелажів, а також можливість швидкого знаходження, витягання і видачі їх споживачам з мінімальними витратами фізичної праці і часу вимагає створення складу, оснащеного спеціальним стелажним і підйомно-транспортним устаткуванням.

Справжній склад є фрагментом автоматизованих складів з різними компоновками і вмістом устаткування, і призначений для прийому і зберігання кабельних котушок, діаметром 630 мм і шириною 350 мм, і видачі їх споживачам.

Даний склад складається з двостороннього багатоярусного каркасного стелажу, кран - штабелера в/п 0.5 т і двох пластинчастих конвеєрів.

Для підвищення коефіцієнта використання виробничої площі склад може бути встановлений в міжколонному просторі або інших важкодоступних для обслуговування підйомно-транспортним устаткуванням місцях.

Технічна характеристика складу

Тип – автоматизований

Спосіб зберігання – в тарі

Маса котушок, кг (брутто) –50

Габаритні розміри котушок, мм :

діаметр – 630

довжина – 350

Місце зберігання котушок – в осередках стелажу

Кількість стелажів, шт. – 4

Кількість робочих осередків у стелажі, шт. – 50

 

 

 

Підйомно-транспортне устаткування

обслуговуюче стелаж – мостовий кран-штабелер

Вантажопідйомність крану-штабелера, кг – 500

Місце установки котушки на кран-штабелер – захват з двома цапфами

Швидкості:

- пересування кран-штабелера, м/с – 0,63

- пересування візка, м/с – 0,3

- підйому вантажопідйомника, м/с – 0,125

- обертання колони, об/хв – 2

Спосіб управління кран-штабелером – підвісна кнопкова станція або пульт управління

Висота складу, м – 4,6

Довжина складу, м – 10

 

Конвеєр пластинчастий призначений для переміщення готової кабельної продукції із складу і передачу її на наступних технологічніх процесів.

Швидкість руху—0,6 м/с.

Режим роботи преривчастий.

Довжина — 35 м.

 

Крани-штабелери призначені для обслуговування механизированних складів, обладнаних багатоярусними стеллажами висотою до 25 м і більше.

Крани-штабелери можуть бути виконані керованими з підлоги, з кабіни, дистанційно і автоматично.

Крани-штабелери розділяють на мостові і стелажні. Мостовий кран-штабелер має вертикальну колону 5, підвішену до вантажного візка 4, що переміщається по мосту 3, який пересувається по рейках кранів 1 (мал. 1. ). По колоні вантажозахватний пристрій у вигляді вил, а незрідка і кабина кранівника. Під'йом (і опускання) кабіни може здійснюватися тим же механізмом, що і підйом вантажу. Знаходять вживання роздільні механізми підйому кабіни і вантажу. Один такий кран-штабелер може обслуговувати групу стелажів і навіть весь склад.

 

За способом того, що спирається на рейкову дорогу крани-штабелери бувають опорними або підвісними . Це ділення є умовним. Підвісний кран-штабелер підвішений до ходових візків.

Вантажопідйомність кранів-штабелерів зазвичай не перевищує 5 т, але знаходять вживання крани-штабелери вантажопідйомністю більше 10 т.

Висота підйому вітчизняних кранів складає 10 м. Швидкість підйому 8—12 м/хв. Швидкість пересування моста 50 м/хв (при управлінні з підлоги лише 36 м/хв), швидкість пересування візка 12—20 м/хв. Частота обертання колони 1-4 об/хв. Одній з особливостей кранів-штабелерів в порівнянні із звичайними крюковыми кранами є точна зупинка всіх механізмів. Тому при досить високих робочих швидкістях передбачається можливість руху із зниженими (довідними) швидкостями. У вітчизняних кранах довідні швидкості: підйому 4 м/хв, пересування моста 10 м/хв, пересування візка 5 м/хв.

У кранах-штабелерах колони можуть бути виконані цілісними, телескопічними і такими, що складаються з двох частин. Механізми повороту є лише на мостових кранах-штабелерах з поворотною колоною. Ці механізми не відрізняються від механізмів повороту інших кранів, що мають поворотну верхню частину візка.Якщо крани-штабелери виконані з неповоротною колоною, то їх забезпечують висувними вилковими захватами. При цьому на кінці колони закріплена горизонтальна балка, яка може обертатися довкола вертикальної осі. По цій балці переміщається в горизонтальному напрямі каретка із захватом, який має механізм повороту і висунення.

Механізми пересування кранів-штабелерів принципово не відрізняються від відповідних механізмів інших кранів. Конструкція вантажозахватного устройства залежить від умов роботи і вигляду вантажу, що переробляється. Крани-штабелери забезпечують виносними захватами, якщо вони призначені для вантажів, укладених на піддони, в контейнери або спеціальній тарі, а також при перевантаженні довгомірних вантажів.

Для перевантаження рулонів використовують штирьові захвати.

Мал.1.1 Захват з двома цапфами

 

Для циліндрових вантажів може бути застосований двох штирьовий захват або захват з двома цапфами (мал. 1.1), які за допомогою спеціального приводу вводяться в торці рулону з двох сторін. Можливо також виконання захвату у вигляді спеціальної малої стріли із звичайним крюком.

Вилкові захвати важких кранів-штабелерів можуть бути обладнані механізмом, що змінює нахил вил в горизонтальній площині.

У кранах-штабелерах мають бути передбачені блокувальні пристрої, можливість одночасного включення механізмів пересування моста і візка, що виключають; інколи передбачаються блокувальні пристрої, які не допускають включення механізмів пересування моста і візка, поки при обертанні колони захват не зайняв положення, при якому він може увійти до проходу між стелажами.

Крани-штабелери (особливо важкі) обладнали пристроями, що захищають їх конструкції від перевантажень, що виникають при наїздах колони на нерухомі предмети. У простому вигляді ці пристрої є пружним елементом у вигляді пружинного буфера (мал 1.2). Колона 4, підвішена на осі, та звязана із візком 2 пружинною ланкою 3. При наїзді нижнім кінцем колони на перешкоду вона обертається відносно осі 1, стискуючи або розтягуючи пружинну ланку, завдяки чому удар лагідніє.

мал.1.2

До приладів безпеки відносяться обмежувачі вантажопідйомності. При роботі кранів-щтабелерів нерідкі такі випадки, коли при установці вантажу в стелажах вила або вантаж зачіпляються за конструкції стелажу і виникає значне перевантаження механизма підйому. В цьому випадку обмежувач вантажопідйомності захищає кран-штабелер від перевантажень. Крани-штабелери повинні мати також обмежувачі пересування моста та візка, а також обмежувачі підйому.

Даний мостовий кран-штабелер має чотири міри рухливості: рух по горизонталі, рух по вертикалі, поворот довкола власної осі на 180 градусів, і

захват продукції. З цих рухів два є цикловими і два — позиційними, це рухи по вертикалі і по горизонталі. Для відробітку циклових рухів є кінцеві вимикачі, а для відробітку позиційних — один датчик на кожен рух і система точного позиціювання.

Обідва позиційні рухи кран-штабелер відпрацьовує по трапецевидній тахограмі (виробляється розгін з постійним прискоренням до максимальної швидкості). Після чого виробляється перехід на малу «повзучу» швидкість, на якій вже здійснюється точне позиціювання.

Опишемо роботу штабелера.

При здобутті системою управління команди про піднімання або опускання котушки вона видає сигнали про початок руху по всіх можливих координатах одночасно, чим досягається підвищена продуктивність. Кран-штабелер починає розганятися в потрібному напрямі. При цьому система управління аналізує відстань до кінцевої крапки для того, щоб відстежити момент початку гальмування. Цей момент закладений в програму на основі даних про час і відстань, необхідні для здійснення повного гальмування і позиціювання. При цьому кран-штабелер може не встигнути розганятися до максимальної швидкості, і тоді цикл здійсниться по трапецевидній тахограмі, що також закладене в програму управління. Дані про положення крану і його швидкості система отримує від датчиків вертикальної і горизонтальної позиції.

При підході штабелера на достатню відстань від мети починається процес гальмування, який також здійснюється з постійним прискоренням до моменту включення «повзучої» швидкості. Тут вже свідчення кодерів виявляються дуже грубими, і включається система точного позиціювання.

Системою точного позиціювання по верткалі є фотоімпульсний датчик позиціонування, який розташованих на колоні крана-штабелера в спеціальній його частині.

 

 

2 Розрахунок позиціювання по вертикалі.
Розглянемо два способи позиціювання крана-штабалера.

Перший спосіб:

Для того, щоб розрахувати точне позиціювання по вертикалі необхідно визначитися з висотою стелажу.

Розраховуємо параметри складу при використанні у середині нього стелажного крану штабелера (мал.1.3).

Висота ярусів в стелажі:

hг – висота вантажу, мм;

hп – глибина провалення вантажу, мм;

l – зазор між полицею і вантажем, мм;

 

Число ярусів в стелажах:

Приймаємо Z= 5 ярусів.

Нп – висота підйому грузозахвата КШ над підлогою, мм;

hн – відстань по висоті від підлоги
складу до рівня першого ярусу, мм;

Мал.1.З.

Задаємо початок відліку датчика позиціювання (як показано на малюнку 1.4.) в самому верхньому положенні захвату крану-штабелера.

Мал.1.4.

Знаючи діаметр котушки dк =630 мм. визначаємо її радіус rк=315 мм.

Тепер можемо визначити початковий захват по формулі:

A1зах.= 880- rк + hп =615 мм.

де hп =50 мм.– глибина провалення вантажу;

Тепер визначаємо висоту підйома котушки, для подальшого

вільного виймання її з осередка, потрібно також враховувати запас у верхній і нижній частині ячійки, оскільки при вийманні, вантаж можна зачепити за металевий куточок.

А1под.= A1зах - hп –hуг.-bн.ч.=615-50-40-100=425 мм.

де bн.ч=100 мм. –запас запобігає зачепленню котушки за нижню частину ячійки.

Звідси можна визначити bв.ч запас у верхній частині ячійки:

bв.ч = А1под.- rк =110 мм.

A2зах.= 1760- rк + hп =1760-315+50=1495 мм.

А2под.= A1зах - hп –hуг.-bн.ч.=1495-50-40-100=1305 мм.

A3зах.= 2640- rк + hп =2640-315+50=2375 мм.

А3под.= A1зах - hп –hуг.-bн.ч.=2375-50-40-100=2185 мм.

A4зах.= 3520- rк + hп =3520-315+50=3255 мм.

А4под.= A1зах - hп –hуг.-bн.ч.=3255-50-40-100=3065 мм.

A5зах.= 4400- rк + hп =4400-315+50=4135 мм.

А5под.= A1зах - hп –hуг.-bн.ч.=4135-50-40-100=3945 мм.

Для того щоб кран-штабелер міг точно зупинятися в установлених точках для виймання чи встановлення котушки на блок поліспаста механізму підйому приварюємо зваркою по кругу пластинки, які по товщині і відстані друг від друга одинакові (мал.1.5). Напроти цього блоку встановлюємо датчик точного позиціювання.

Мал.1.5. Блок механізму підйому з датчиком.

При обертанні блоку датчик прочитуватиме кількість пластин що приходять через нього і передавати імпульс системі управління. Система аналізуючи дані визначає відстань до заданого вічка.

Другий спосіб декілька відрізняється від першого тим, що тіж пластинки або зубчатий ремень закріплені на колоні штабелера, датчик встановлений на вантажозахватному пристрої (мал.1.6). Так само як і в першому способі датчик починає відлік в самому верхньому положенні захвату, при повторному попаданні в початкове датчик скидає дані і починає новий відлік.

Мал. 1.6. Встановлення датчика на колону штабелера

У звязку з тим що в першому випадку можливе пробуксовування каната на блоці поліспасту, вибираємо другий спосіб з пластинами на колоні штабелера.

 

3. Задачі проектування.
Проміслові роботи вже знайшли широке впровадження в різних галузях промисловості. Вони співпрацюють з різноманітним технологічним обладнанням завдяки можливості підбору раціональної кінематики, компактній системі керування, усуненню ручної праці, яка характеризується підвищеною небезпекою, високою імовірністю помилок при здійсненні монтажних циклічних операції через втомленість. Проміслові роботи не

потребують при виконанні роботи в автоматичному режимі будь – яких особливих вимог до розумів праці (освітлення, вентиляція худе). З іншого боку впровадження промислових роботів пов’язано з більш жорсткими вимогами до організації технологічного процесу і до культури виробництва. Перший наголос стосується необхідності забезпечення чіткого режиму запланованої і програмою наведеної послідовності і терміну виконання робочих операції. Другий наголос визначає необхідність використання стандартної тари, чітко значених уніфікованих поверхонь або площин захоплення вантажу роботом.

Означена мета проекту та аналіз стану справ у системі складування звичайних підприємств і утворення автоматизованих транспортно-складських систем (АТСС) в гнучких виробничих системах (ГВС) дозволяють визначити наступні завдання розробки автоматизованого технологічного складського комплексу (АТСК):

розробити конструкцію механізму підйому та виконати відповідні розрахунки;
розробити конструкцію механізму обертання колони і виконати відповідні розрахунки;
спроектувати пластинчатий конвеєр;
виконати обґрунтування доцільності проектування і впровадження у виробництво запроектованого крана-штабелера на підставі техніко-економічних розрахунків.
Аналітичній розділ.
1. Вибір транспортно-складських систем для автоматизованого виробництва.
При створенні автоматизованих транспортно-складських систем (АТСС) вирішують завдання не лише зберігання заготовок, деталей, інструменту, оснащення, але і вибору найбільш ефективних, раціональних компоновок устаткування і маршрутів.

Існує два основні конструктивні варіанти побудови АТСС: з поєднаними і роздільними транспортною і складською підсистемами.

 

Мал.2.

 

На мал. 2 показана ГПС з поєднаною транспортно-накопичувальною системою. Верстати 1 розташовані паралельно стелажу-накопичувачу 2. Кран-штабелер 4 переміщається уздовж фронту верстатів і обслуговує як стелаж-накопичувач, так і верстати. По команді від системи управління кран-штабелер забирає з певного вічка стелажу-накопичувача необхідну заготівку і переміщає її на перевантажувальний стіл 3 відповідні верстати. Готові деталі кран-штабелер забирає з перевантажувального столу і переносить у вільні вічка стелажу-накопичувача. В даному випадку не вимагається спеціальної транспортної системи для обслуговування верстатів, оскільки ці функції виконує кран-штабелер.

Схема ГПС з роздільною транспортно-накопичувальною системою з чотирма

 

 

 

 

стелажними накопичувачами 7 і двома кранами-штабелерами 6 показана на мал. 2.1.

 

 

 

мал. 2.1

 

У даній системі автоматичний транспортний візок 4, переміщаючись по прямолінійній транспортній рейковій дорозі 5, обслуговує декілька одиниць технологічного устаткування. Із стелажного складу 7 кран-штабелер 6 подає заготовки в тарі на перевантажувальний стіл 1. Далі транспортний візок в міру необхідності забирає з перевантажувального столу тару із заготовками і транспортує її до накопичувачів 3 верстатів 2. Встановивши тару із заготовками на накопичувач, перевантажувальний пристрій транспортного візка забирає тару з готовими деталями і транспортує її на перевантажувальний стіл стелажного складу. Потім кран-штабелер по команді від системи управління забирає тару з готовими деталями і встановлює її у вільне вічко стелажу.


У приведених компоновках використані автоматизовані стелажні склади-накопичувачі, які призначені для прийому, зберігання, видачі у виробництво і обліку заготовок, основного і допоміжного матеріалів, тари, інструментів, пристосувань, роботів, маніпуляторів, готових виробів, бракованих деталей, відходів виробництва з метою забезпечення ефективного виробничого процесу переналагоджуваної автоматизованої системи.

Залежно від конструктивних особливостей і технічної оснащеності виділяють основних типів автоматизованих складів:

– клітинні стелажні з автоматичним краном-штабелером або мостовим краном-штабелером;

– гравітаційні стелажні з краном-штабелером;

- елеваторні стелажні;

– підвісні у поєднанні з штовхаючим конвеєром, що має автоматичну адресацію вантажів.

Найбільш поширені склади із стелажними роботами-штабелерами, оскільки вони вельми продуктивні, займають мало місця і їх легко автоматизувати.

 

Робот-штабелер – підлогова рейкова машина, що дозволяє нагромаджувати заготовки і матеріали у вічках складу і здійснювати видачу заготовок і матеріалів в стандартній тарі або піддонах на приймально-видаючі пристрої складів.

У одиничному і дрібносерійному виробництві доцільно застосовувати стелажні склади з автоматичними мостовими кранами-штабелерами.

При невеликій номенклатурі вантажів і порівняно великих запасах матеріалів і деталей використовують автоматизовані склади з гравітаційними стелажами. Склади з автоматизованими елеваторними стелажами доцільно застосовувати при малих вантажопотоках, недовгих термінах і запасах зберігання вантажів і малих розмірах самих деталей і виробів.

 

До технологічного устаткування автоматизованих складів відносять: складську тару, стелажі, крани-роботи-штабелери, перевантажувальні пристрої.

Вибір типа устаткування складу здійснюють з врахуванням вантажопотоків ділянки або цеху, конструктивно-технологічних особливостей виробів і заготовок, термінів зберігання, вживаного на ділянці технологічного устаткування. Компоновка складів залежить від типа і характеру виробництва, виробничої програми, внутрішньоцехового і внутрісистемного транспорту, характеристик виробничої будівлі, де розміщується проектована ділянка або цех, а також від типа і устаткування самих складів, їх основних параметрів.

Найбільш раціональна компоновка складів в АПС, коли вони максимально наближені до технологічного устаткування. При цьому кран-штабелер виконує не лише функції складування, але і розподіляє по робочих місцях матеріали, заготовки, вироби, тобто стикує склад з технологічним комплексом.

Один або декілька стелажів складу розміщують уздовж виробничої ділянки поряд з устаткуванням.
При лінійних компоновках АПС склади розташовують в торцях виробничої ділянки і оснащують стелажними або мостовими автоматичними кранами-штабелерами (мал. 2.2).

 

 

Мал.2.2. Лінійна компоновка склада ГПС:

1-виробнича ділянка; 2-перегрузочні пристрої та нокоплювачі; 3-ділянка вхідного контролю; 4-вступ матеріалів, заготівок, инструмента, тари; 5-склад матеріалів, заготівок, инструмента, тари, готової продукції; 6-мостовий складський робот; 7-вихід готової продукції та браку; 8-ділянка ОТК; 9-вихід відходів виробництва;

 

При невеликих вантажопотоках роботи-штабелери використовують як транспортно-складські роботи і для подачі заготовок на перевантажувальні пристрої. Мостові крани-штабелери використовують при менших вантажопотоках і великих об'ємах зберігання матеріалів, заготовок, готових виробів.

При великій потрібній місткості складу і невеликій номенклатурі матеріалів, що зберігаються, заготовок, виробів доцільна компонувальна схема з блоковим гравітаційним складом, яка дозволяє ефективно використовувати площу і об'єм виробничої будівлі (мал. 2.3).

 

Мал.2.3. Бокова компоновка склада ГПС:

1- ділянка вхідного контролю; 2- вступ матеріалів, заготівок, инструмента, тари; 3- перегрузочні пристрої та нокоплювачі; 4-гравітіційний склад заготовок, інструмента, готових виробів; 5- виробнича ділянка; 6-транспортно-складський робот; 7- ділянка ОТК; 8-вихід готових та бракованих виробів;

 

Для подібних складів можлива компоновка з перпендикулярним в плані розташуванням стелажів по відношенню до рядів верстатів або лінійна компоновка, при якій стелажі орієнтовані в тому ж напрямі, що і ряди верстатів виробничої ділянки. Останні ТНС широко використовують в дрібносерійному виробництві на наочно-замкнутих ділянках.

Перевагу вживання того або іншого варіанту компоновок і технічного оснащення визначають розрахунком.

При проектуванні автоматичних складів визначають:

– функції складу;

– потрібну місткість;

– параметри складу;

– вибирають або проектують нестандартне устаткування;

– вибирають системи автоматичного управління;

– техніко-економічні показники.

Потрібну місткість складу встановлюють відповідно до нормативних запасів вантажів, що зберігаються на складі.

 

 

2 Вібір компановки АТСС.
Автоматізована транопортно-складська система (АТСС) включає в собі основне й допоміжне обладнання для складування, транспортування й міжопераційного накопичування заготівок, деталей, инструментів і технологічної оснащення в ГВС.

До основного обладнання АТСС належать:

- автоматизовані склади стелажного або конвеєрного типа;

- крани-штабелери;

- транспортні візки (рейкові й безрейкові);

- конвеєри (роликові, ланцюгові, пластинчасті, вібраційні, гвинтові й ін.);

- перевантажувальні й транспортні промислові роботи (підлогові або портальні);

- автоматичні маніпулятори (автооператори) і маніпулятори з ручним керуванням (конвеєрні, перевантажувальні).

До допоміжного устаткування АТСС відносяться: приймально-передатні; адресуючі й адресосчитуючі; столи-супутники, складська тара й технологічне оснащення до них. Важливу роль в організаційній побудові ГПС мають автоматизовані склади, в які надходять і з яких формуються всі матеріальні вантажопотоки заготівель, оброблених виробів інструментів і технологічного оснащення, необхідні для автономного функціонування ГПС.

Обрані схеми реконструкції полягають в зміні структури РТК ( способу транспортування, зміни системи керування, зміни швидкості виконання технологічних операцій і т.д.) пропонуються три схеми компонування РТК з використанням крану штабелера 1, стелажу 2,траєкторії по якій може рухатися штабелер 3, та конвеєра 4.

В РТК використовується тупиковий вид складу, мостовий кран-штабелер керування якого здійснює оператор та два конвеєри на виході зі складу(мал.2.4).
Мал. 2.4. Перший варіант компонування РТК:

1-кран- штабелер , 2-стелаж, 3-траєкторія по якій може рухатися штабелер, 4-конвеєр.

Обслуговуючий персонал – один оператор.

Достоїнства – Більш низька вартість устаткування в порівнянні з іншими компонуваннями.

Недоліки – використання одного оператора, незручність використання тупикового складу.

 

2. В РТК використається два склади тупикового типу, два крани штабелери керування яких здійснюється двома операторами та два конвеєра навпроти(мал.2.5).

 

Мал. 2.5. Другий варіант компонування РТК:

1-кран- штабелер , 2-стелаж, 3-траєкторія по якій може рухатися штабелер, 4-конвеєр.

Обслуговуючий персонал - два оператори.

Достоїнства – зручне розташування складів та конвеєрів навпроти них.

Недоліки – використання двох операторів та більша вартість устаткування.

 

3. В РТК використається два пластинчастих конвеєра для транспортування котушок, один склад тунельного типу та один кран-штабелер керуванням яким здійснюється на основі промислових контролерів SIEMENS сімейства SIMATIC S7-300(мал.2.6).

 

 

Мал. 2.6. Третій варіант компонування РТК:

1-кран- штабелер , 2-стелаж, 3-траєкторія по якій може рухатися штабелер, 4-конвеєр.

Обслуговуючий персонал - автоматичне.

Достоїнства - використання автоматичної система керування SIEMENS, зручне розташування складу та конвеєрів .

Недоліки – збільшення матеріальних витрат.

 

Проаналізувавши пропоновані схеми компонування РТК вибираємо, як більше раціональний, третій варіант . Цей варіант найбільше відповідає вимогам по продуктивності.

По вибраної компановці графічно зобразимо місцеві траєкторії маніпулювання крану-штабелера при обслуговуванні автоматизованого складу(мал. 2.7).

 

Мал.2.7. Місцеві траєкторії маніпулювання

 

Порядок роботи РТК.

Мостовий кран-штабелер отримавши команду починає рухатися включаючи двигуни всіх переміщень і з максимальною швидкістю починає рухатися до заданого вічка, будучи схожим до неї спрацьовує датчик переходу на малу швидкість для точного позиціювання, висуваючи захват штабелем захоплює котушку, потім припідіймаючи її виймає з вічка починає рухатися у бік конвеєра, підходячи до нього опускає схват і кладе котушку на конвеєр. Потім піднімає схват і переміщається у вихідну точку для приймання нової команди.

 

3 Складання таблиці переходів РТК та діаграми переміщень.

При складанні таблиці переходів (переміщень) і станів РТК необхідно чітко визначити послідовність рухів робота, стан його схвату, стан устаткування, довжини траєкторій, остаточно уточнити компоновку, знайти час кожного переходу.

На основі отриманих даних, складаємо таблицю переходів, для третього варіанту компоновки (див. таблиці. 1).

 

 

 

Таблиця переходів.

 

Вміст алгоритму переходу

 

Позначення

 

Стан системи

 

Стан схвата

 

Стан устаткування

 

Протяжність траєкторії

 

Трив.переходу

 

 

 

Pj0

 

 

Gjm

 

C1

 

C2

 

C3

 

Ljv

 

tjv

 

1

Чекання штабелера команди

 

Pj1

 

 

Gj1

 

J1

 

0

0

-

tj1

 

2

Підхід до зони стелажу

 

Pj2

 

 

Gj2

 

J2

 

0

0

Lj1

 

tj2

 

3

Вхід в зону стелажу

 

Pj3

 

 

Gj3

 

J3

 

0

0

Lj2

 

tj3

 

4

Висунення схвата штабелера

 

Pj4

 

 

Gj4

 

J3

 

0

0

Lj3

 

tj4

 

5

Захоплення котушки штабелером

 

Pj5

 

 

Gj5

 

J4

 

2

0

-

tj5

 

6

Підйом захвату з котушкою

 

Pj6

 

 

Gj6

 

J5

 

2

0

Lj4

 

tj6

 

7

Вихід із зони стелажу

 

Pj7

 

 

Gj7

 

J6

 

2

0

Lj5

 

tj7

 

8

Підхід до зони конвеєра

 

Pj8

 

 

Gj8

 

J7

 

2

0

Lj6

 

tj8

 

9

Вхід в зону з конвеєром

 

Pj9

 

 

Gj9

 

J8

 

2

0

Lj7

 

tj9

 

10

Висунення схвата штабелера

 

Pj10

 

 

Gj10

 

J8

 

2

0

Lj8

 

tj10

 

11

Розтиснення схвата

 

Pj11

 

 

Gj11

 

J9

 

0

0

-

tj11

 

12

Підйом схвата

 

Pj12

 

 

Gj12

 

J10

 

0

0

Lj9

 

tj12

 

13

Вихід із зони конвеєра

 

Pj13

 

 

Gj13

 

J11

 

0

0

Lj10

 

tj13

 

 

Мал.2.8. Діаграма переміщень

 

Таблиця станів і переходів є відправним документом для утворення алгоритму керування краном-штабелером, оскільки дані щодо відстані й години рухів на кожному з переходів мають оброблятись мікро ЕОМ системою керування для забезпечення маніпулювання штабелера в будь - якій точці робочої зони складу.

 

Отримана діаграма переміщень дозволяє зробити аналіз рухів ланок крану-штабелера, моделювання його роботи й оцінити вплив окремих рухів на цикл завантаження - розвантаження стелажів складу.

Аналізуючи стан переходів і діаграму переміщень остаточно зупиняємося на компоновкі №3.

 

Розрахунково-конструкторський розділ
1 Розрахунок механізму підйому
Розрахунок механізмів пересування візка і моста, а також механізму обертання колони мостових кранів-штабелерів розчитується так само, як і для інших мостових кранів. Особливість представляють лише механізми підйому.

Вихідні данні: висота підйому Н = 5,5 м, швидкість підйому груза v = 0,25 м/с, вага вантажопідйомника з кареткою Gв=490 Н, вага вантажу Q=2450 Н.

Навантаження від маси вантажопідйомного механізму з вантажем викликає реакції на направляючих катках колони (мал. 3):

R=(Q·l+G·l1) /h

де Gв =490 — вага вантажопідйомника, каретки, Н; Q г=2450 — вага вантажу, Н; l і h = 0,45 і 0,6-відстань від центра вантажу до осі, та відстань між катками каретки, мм;


R=(490·0.45+2450·0.60) /0.6=2327,5 H

Мал.3 Схема расчета механизма подйома крана-штабелера

 

 

Опір при пересуванні вантажопідйомника

W=2R·(μ+f)·2/D=4R(μ+f)1/D

де μ — коефіцієнт тертя в цапфах катків; f — коефіцієнт тертя кочення; D и — відповідно діаметри катків і їх осей,мм.

W=4·2327.5 (0.03·+0.015)1/0.02=7017 H

 

Зусилля в канаті вантажопідйомника з врахуванням сили інерції

P=(G+Q+W)1/k·η

де k — кратність поліспасту; η — ККД поліспасту.

P=(490+2450+7017) ·=4978,5 H

 

1.1 Вибір поліспаста, каната, діаметра барабана і блоків.

Для проектованого крану приймаємо механізм підйому, схема якого приведена на мал.3.1.

Мал.3.1. Схема механізму підйома.

 

В механізмах підйому з безпосередньою навивкою каната на барабан звичайно використовують здвоєний поліспаст, при використанні якого забезпечується вертикальне переміщення вантажу, однакове навантаження на підшипники барабана і на ходові колеса візка незалежно від висоти вантажу. Для крану-штабелера вантажопідйомністю 0,5т приймаємо здвоєний поліспаст (а = 2) кратністю u = 2 .

 

Вибір каната

 

,

 

де G – вага вантажу, G =2450 Н;

Zк.б. – число гілок каната, що навиваються на барабан, Zк.б.=2;

uп – передавальне число (кратність) поліспасту, uп =2;

hп – ККД поліспасту =0,98;

hн.бл. – ККД зрівняльного блоку =0,97.

 

Н.

 

Типоразмір каната вибираємо з умови

 

,

 

де Fразр – розривна сила каната ;

zp – коефіцієнт запасу міцності, zp=5,5

 

,

 

З додатка П1 [1] вибираємо канат типоразміру ЛК-Р. Діаметр каната dк=6,9 мм, розривна сила Fразр=2450 Н з обмеженням міцності Н/мм2. Сталевий канат подвійного звивання, конструкції 6х19(1+6+6/6)+1 о.с.

(ДСТУ 2688-89)

Фактичний запас міцності

.

 

Визначення основних розмірів блоків і барабана

 

При виборі канатів, беремо до уваги той факт, що канати з пасмами ЛК, працюють на блоках і барабанах з напівкруглою канавкою, довговічніше в 1,5...2 рази, чим канати з пасмами інших типів.

Діаметр блоку і барабана по центру намотуваного каната

Dбл ≥ edk = 25 . 6,9 = 172,5 мм

Діаметр блоку і барабана по дну канавки

D ≥ (е — 1) dk = (25 — 1) × 6,9 = 165,6 мм,

 

де е – коефіцієнт, залежний від режиму роботи і типа грузопідіймальної машини. Для середнього режиму е = 25. Діаметр блоку вантажопідйомника ( по центру намотуваного каната ) приймаємо Dбл = 250 мм ( мал.3.2).

Мал.3.2. Профіль канавок барабана.

 

Діаметр зрівняльного блоку Dу = (0,6 ... 0,8)D. Приймаємо Dy = 0.8D = 0,8 · 250 = 200 мм.

Визначаємо глибину струмка блоку h=(1,4…1,9) 6,9=9,66…13,11 мм, приймаємо h=10 мм; розчин струмка b=(2…2,5) 6,9=13,8…17,25 мм, приймаємо b=14 мм; радіус дна струмка R=(0,53...0,56) 6,9=3,5...3,8 мм, приймаемо R=3,5 мм.

 

Довжину барабана розраховуємо по формулі

 

,

 

де lн – довжина нарізки між осями крайніх витків каната 1/2 барабана;

l1 – довжина барабана використовувана для кріплення каната;

l0 – відстань від осі крайнього витка каната до краю барабана;

b – довжина, не нарізаної середньої частини, барабана.

 

,

 

де t – крок навивки каната = мм, приймаемо t =7 мм;

Zк – число витків каната, що навиваються на барабан при підйомі вантажу на розрахункову висоту підйому;

Z1(1,5 витка – недоторканні витки, по правилах Держміськтехнагляду не звиваються з барабана), приймаємо Z1 =2.

,

 

де Lк – довжина каната, що навивається на 1/2 барабана.

 

,

 

де Н – висота підйому вантажу;

uп – кратність поліспасту.

 

м. . =350 мм.

 

мм. мм.

 

,

 

де В3 – відстань між осями зовнішніх блоків підвіски крюка, В3=50 мм;

hmin – мінімальна відстань між віссю барабана і віссю блоків обойми крюка, hmin=600 мм;

a – максимальний допустимий кут відхилення каната від нормалі до осі барабана a£6°, приймаемо a=1°.

 

мм.

 

мм.

 

Приймаючи як матеріал барабана сталь 35Л, по наступній формулі розраховуємо мінімальне значення товщини стінки з умов технології виготовлення литих барабанів:

 

.

мм.

 

Для визначення необхідної товщини стінки барабана скористаємося формулою

 

 

де Fmax – максимальна сила натягнення вантажного каната;

 

t – крок навивки каната;

– напруга, що допускається, для сталі 35Л =140 МПа.

 

м.

Вибираємо з ряду лінійних розмірів (по ДСТУ6636-86) d=9 мм. Умова d>dmin дотримується.

 

Прочносний розрахунок осі барабана і вибір підшипників

 

Складаємо розрахункову схему вантаження осі барабана силами канатів Fmax, що вигинають (мал. 3).

Визначаємо наступні конструктивні розміри (мал. 3.4).

 

350+14+21=385 мм;

 

прийнявши l3=l4=50 мм

 

758+50+50=858 мм.

Мал. 3.3 – Розрахункова схема осі барабана

 

 

Мал. 3.4 – Розрахункова схема приводного барабана

 

Реакції в опорах знаходимо по формулах

 

;

.

Н;

Н.

 

Моменти, що вигинають, в розрахункових перетинах (мал.3.3)(під ступицями дисків барабана) отримаємо по формулах

 

;

.

Н(м;

Н(м.

 

Приймаємо як матеріал осі сталь 45 (межа витривалості
(σ=257 МПа). Напруга, що допускається

 

,

 

де k0 – коефіцієнт, що враховує конструкцію деталі (для валів і осей k0=2,0...2,8); приймаємо k0=2,5;

[S] – коефіцієнт запасу міцності, що допускається (для груп режимів роботи М1.М5 [S]=1,4; для М6 [S]=1,6; для М7 і М8 [S]=1,7).

 

МП.

 

Діаметр осі в найбільш небезпечному перетині знайдемо з вираження:

 

,

мм.

 

З врахуванням ослабіння перетину пазом шпонки приймаємо d=45 мм і конструюємо вісь барабана.

 

Виходячи з діаметру осі під ступицею барабана d=45 мм, призначаємо діаметр під підшипником dп=40 мм.

 

Враховуючи невисоку точність монтажу осі барабана, вибираємо кулькові радіальні сферичні дворядні підшипники середньої серії №1308 по ДСТУ28428-90. Для прийнятого типоразміра підшипника виконується умова

 

RB=1411,8 Н<c0=8800 Н

 

де RB – радіальне навантаження на підшипник;

C0 – статична вантажопідйомність підшипника №1308.

Таким чином, статична міцність забезпечена.

Крім стиску стінка барабана випробовує деформацію вигину і кручення (мал.3.5).

мал.3.5. Схема до розрахунку барабана.

 

Момент, що крутить, переданий барабаном

 

Момент, що вигинає, знаходимо для випадку, коли підвіска крюка знаходиться в самому верхньому положенні (відстань між навиваними канатами мм). Після конструктивного опрацювання відстань від точки додатка зусилля до середини торцевого диска мм.

 

Складна напруга від вигину і кручення:

МПа

де- екваторіальний момент опору поперечного перетину барабана

мм3;

- коефіцієнт приведення напруги .

Напруга від вигину і кручення в стінці барабана незначна.

 

1.2 Розрахунок кріплення каната до барабана.

Приймемо конструкцію кріплення каната до барабана притискною планкою, що має трапецієподібні канавки (мал.3.6).

 

 

 

Мал.3.6. Схема кріплення каната до барабана.

 

Канат утримується від переміщення силою кріплення виникаючої від затиснення його між планкою і барабаном болтами (шпильками). Починаючи від планки передбачають додаткові витки (1,5...2), що сприяють зменшенню зусилля в крапці закріплення каната.

Натягнення каната перед притискною планкою:

 

де е = 2,72 — підстава натурального логарифма;

f — коефіцієнт тертя між канатом і барабаном (f = 0,10 ... 0,16);

a — кут обхвату канатом барабана, приймаємо a= 4π.

Сумарне зусилля розтягування болтів

 

де f – приведений коефіцієнт тертя між планкою і барабаном; при вуглі заклинювання каната 2β = 80°

a1 — кут обхвату барабана канатом при переході від однієї канавки планки до іншої.

Сумарна напруга в болті при затягуванні кріплення з врахуванням розтягуючих і вигинаючих зусиль;

 

де n - коефіцієнт запасу надійності кріплення каната до барабана

приймаємо ;

- кількість болтів;

- зусилля, що вигинають болти

- внутрішній діаметр болта М22, виготовленого із сталі Ст3

 

Напруга, що допускається, для болта

 

 

1.3 Розрахунок потужності двигуна і вибір редуктора.

При підйомі номінального вантажу потужність двигуна механізму підйому:

кВт

де ηм – КПД механізму, ηм = 0,85 (дод. ХХХІІІ).

 

Для підвищення точності позиціонування використовують двигуни з регульованою швидкістю. Це дає можливість забезпечити швидке пересування до точки грубого позиціонування, а потім на малої швидкості здійснити точне позиціонування. Одним з простіших засобів керування швидкістю двигуна є використання двигунів з багатьма полюсами, де швидкість регулюється за рахунок переключення кількості полюсів. Деякі з таких двошвидкісних двигунів наведені у табл. 2. У таблицы показані тип двигуна, з позначенням кількості полюсів, потужності та кількості обертань.

Таблиця 2

КРАНОВІ ЕЛЕКТРОДВИГУНИ (двошвидкісні)

Тип

Р, кВт

N, об/мин

1

MTKH 311-6/16

3,5; 1,1

920; 290

2

MTKH 312-6/16

5,0; 1,8

925; 300

3

MTKH 411-6/16

7,5; 2,4

930; 300

4

MTKH 412-6/16

11; 3,5

940; 295

5

MTKH 412-4/24

30; 1,5

1375; 170

6

MTKF(H) 411-4/24

6,3; 0,8

1370; 200

7

MTKF(H) 411-4/24

10; 1,2

1360, 185

8

MTKF(H) 412-4/24

15; 1,5

1365; 175

9

MTKF(H) 511-4/24

22; 2

1395; 180

 

 

Попередньо до перевірки двигуна на нагрівання приймаємо найближчий по каталозі двигун меншої потужності. З таблиці 2 вибираємо електродвигун перемінного струму з фазовим ротором типові MTКН – 311 – 6 потужністю N = 3,5 кВт (при ПВ-60%) частотою обертання n = 920 об/хв, максимальним моментом Мп.мах = 57 Нм, моментом інерції ротора Jр = 0,0293 Нּмּс2. Номінальній момент на валу двигуна Мн = Н.м. Відношення максимального моменту до номінальному .

.

Частота обертання барабана:

 

Розрахункове передавальне число редуктора:

По каталогу приймаємо редуктор типа Ц2-250

З передавальним числом редуктора і середньому режимі роботи.

 

 

Середній момент електродвигуна в період пуску:

 

Оскільки < ,

то редуктор задовольняє умовам перевантаження двигуна в період пуску.

Фактична швидкість підйому вантажу:

м/с

 

Статичний момент на валу двигуна при підйомі вантажів, різних по вазі, визначають по формулі:

,

де

- зусилля в навиваному на барабан канаті при підйомі вантажу, Н;

- число гілок, що навиваються на барабан;

- к.п.д. механізму підйому, що приймається залежно від вантажу, що піднімається, по експериментальному графіку.

При підйомі номінального вантажу визначуваний статичний момент на валу двигуна:

 

Зусилля в канаті, що звивається з барабана, при опусканні вантажу Q:

Н

Статичний момент на валу двигуна при опусканні номінального вантажу:

 

Час, с, пуску приводу при підйомі і опусканні вантажу:

,

де

- момент інерції рухомих мас, приведений до валу двигуна, при підйомі або опусканні вантажу;

- статичний момент на валу двигуна при підйомі або опусканні вантажу;

або

Момент інерції, рухомих мас механізму, приведений до валу двигуна, при підйомі вантажу:

,

де- момент інерції ротора двигуна і муфт;

,

де - момент інерції ротора двигуна;

- момент інерції зубчастої муфти з гальмівним шківом

вибраною заздалегідь по .

 

- коефіцієнт, що враховує моменти інерції мас деталей, що обертаються повільніше, ніж вал двигуна, приймаємо ;

,кг – маса вантажу, що піднімається;

кг; кг; кг;

- загальне передавальне число механізму

- к.п.д. механізму підйому;

м – радіус барабана по центру намотуваного каната.

При підйомі номінального вантажу:

.

Час пуску при підйомі і опусканні вантажу відповідно рівний:

с;

с.

Прискорення при пуску номінального вантажу, що піднімається:

 

Розрахунки при різній масі вантажу приведені в таблиці 2.1.

 

Таблиця 2.1.

Показники розрахунку

 

Вантаж, що піднімається

 

Вантажопідйомність, Н

 

125

250

500

Зусилля в канаті, що навивається на барабан, при підйомі вантажу, Н

 

330

 

660,5

 

 

1321

 

 

Зусилля в канаті, що звивається з барабана, при опусканні вантажу, Н

 

30,7

61,5

123,09

Статичний момент

при підйомі вантажу

при опусканні вантажу

 

 

4

0,02625

 

7,8

0,0525

 

15,7

0,105

К.п.д. механізму підйому

 

0,67

0,8

0,85

Приведений момент інерції при підйомі і опусканні вантажу

,

0,03175

0,0635

0,127

Час пуску

при підйомі, з

при опусканні, з

 

 

0,20475

0,106

 

0,4095

0,212

 

0,819

0,425

Прискорення при пуску

вантажу, що піднімається,,м/с2

вантажу, що опускається,, м/с2

 

0,073

0,14

0,295

 

1.4 Перевірка двигуна на нагрів.

Середньоквадратичний момент, еквівалентний по нагріву дійсному змінному моменту, що виникає від заданого завантаження електродвигуна механізму підйому в перебігу циклу:

,

де- загальний час сталого руху, с;

- сумарний час пуску протягом одного циклу, с;

- загальний час пауз, с;

- коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолоджування при пуску і гальмуванні;

;

- коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолоджування під час пауз (для закритих двигунів).

Для мостового крану, що працює на відкритому майданчику, середня висота підйому 8 м.

Час сталого руху:

с.

Сумарний час за цикл роботи:

сталого руху

з;

несталого руху

с.

Робочий час:

с.

Час пауз за цикл роботи при ПВ=25%

с.

Час циклу:

с.

Число включень в годину:

=12,053 Н

Еквівалентна потужність по нагріву:

кВт.

кВт < кВт,

отже, вибраний двигун задовольняє умові нагріву.

 

1.5 Вибір гальма.

Гальмо встановлюємо на швидкохідному валу редуктора.

Розрахунковий гальмівний момент:

 

де

- коефіцієнт запасу гальмування, для середнього режиму ;

- статичний момент на валу двигуна при гальмуванні:

 

Вибираємо гальмо двохколодки типа ТКТ-100 з максимальним гальмівним моментом 110 ..

 

Час гальмування механізму підйому:

при опусканні вантажу

с

 

при гальмуванні вантажу

с

 

Момент інерції рухомих мас механізму, приведений до валу гальма при гальмуванні:

.

 

1.6 Вибір муфт

Між двигуном і редуктором встановлюємо зубчасту муфту з гальмівним шківом = 110мм.

Момент, що крутить, передаваний муфтою в період пуску двигуна, при опусканні номінального вантажу

де - сумарний момент ротора електродвигуна і напівмуфти, насадженої на вал електродвигуна

Момент інерції напівмуфти, насадженої на вал електродвигуна

Момент, що крутить, передаваний муфтою в період гальмування двигуна при підйомі номінального вантажу

Максимальний момент, що крутить, при пуску двигуна

Момент, що крутить, від сил інерції, передаваний муфтою

де – момент інерції машини (за винятком моменту інерції ротора і напівмуфти, насадженої на вал двигуна)

Момент, що крутить, передаваний муфтою, в період пуску

З обчислених значень моментів вибираємо момент

Визначуваний розрахунковий момент, що крутить, для муфти

де – коефіцієнт, що враховує міру відповідальності муфти.

Вибрана муфта задовольняє умові передачі максимального моменту, що крутить. При розрахунку по номінальному моменту розрахунковий момент

де – коефіцієнт, що враховує умови роботи муфти.

Необхідно, аби максимальний короткочасний момент не перевищував двократного моменту, що допускається муфтою (приведеного по ДСТУ 5006-91).

Між барабаном і редуктором встановлена зубчаста муфта. Момент, що крутить, передаваний муфтою

де - к.п.д. барабана.

Розрахунковий момент для вибору муфти

де (збільшений на 20% в порівнянні з рекомендаціями в прил. LIV).

З каталогу вибираємо стандартну зубчату муфту №2 з модулем m=2,5мм, числом зубів z=38, шириною зуба b=15 мм, найбільшим моментом, що передається муфтою 3150 Н м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Вибір двигуна і визначення передавального числа механізму повороту
На візку крана-штабелера розташовано приводи візка та повороту колони, а також поворотний круг, колона, вантажопідйомник. Привід вантажопідйомника.

Вихідні данні: вага поворотної колони крану G = 9 316 H, швидкість обертання колонни Vк= 2 об/хв., вага вантажопідйомника з кареткою Gв=490 Н, вага вантажу Q=2450 Н, відстань від осі обертання до центру тягаря l = 1.2 м.

2.1Режим роботи електроустаткування.

Тривалість включення механізму

де t3 + t9 — тривалість роботи механізму протягом циклу;

Т - загальна тривалість циклу (див. таблицю 2.2).

 

Таблица 2.2

Виходячи з умов роботи крану (див. таблицю 2.2), маємо число включень механізму за один цикл Z'bk =2; з врахуванням додаткових (регулювальних) включень прийнято Z'ВK = 3.

Розрахункове число включень в годину при числі циклів ац = 12

Zbk = ац ·Z'bk = 12·3 = 36.

 

 

Згідно примітці до таблиці. 4 (3, стр.231), при прийнятих вище коефіцієнтах використання крану kгр = 1 kc = 0,59 и kг = 0,85 і знайденій тривалості включення приймаємо важкий режим роботи електроустаткування. Виходячи з цього режиму, в даному випадку виробляється вибір електроапаратури крана.

2.2 Вибір двигуна і визначення передавального числа механізму.
Згідно стор. 30 (6), необхідну потужність двигуна визначаємо, виходячи із заданого часу пуску.

Найбільший допустимий час пуску при загальному часі несталого руху t12 =5 сек и двух включеннях за цикл (див. табл. 55 стор.57, [4].)

tп=5/(2·2)=1,25 сек.

мал.3.7. Схема до розрахунку навантажень на опори крану-штабелера.

Для подальшого розрахунку (мал.3.7)заздалегідь задаємося вагою поворотної колони крану G = 9 316 H, і вантажопідйомністю Q=5000 H. Горизонтальну реакцію Рг визначаємо з рівності нулю суми моментів всіх сил, що діють, відносно крапки В1:

∑М В1=0

Горизонтальні навантаження на опори крану за схемою, приведеною на мал. 73

Рг=

де l-відстань від осі обертання до центру тягаря, h - відстань між серединами верхньої і нижньої опор крану, оскільки колона штабелера закріплена лише у верхній опорі цю відстань ми не враховуємо.

Вертикальне навантаження на нижню опору

Pв = Q + G = 5000 + 9316= 14316 H.

При розрахункових навантаженнях по параметрах (таблиці.VI.4.1.стр.349.[11]) вибираємо дворядний кульковий опорно-поворотный круг із зубами внутрішнього зачеплення (ДСТУ 22-1401-79) (див. мал. 3.8.).

 

Мал.3.8. Опорно-поворотний круг: а) загальний вигляд, б) переріз по кульковому кругу із зубчастим зачепленням; 1,2 - роз'ємні кільця; 3 - внутрішнє нерухоме кільце; 4 - зубчастий вінець; 5 - кулька; 6 - сепараторна втулка;

Найбільша сила тиску на одну кульку, якщо реакція не вийшла за опорний контур:

кН

де =560 мм – середній діаметр опорного круга по центрах кульок, що приймається орієнтування (по таблиці.VI.4.1.стор.112[3]), β – кут між реакцією кульки і вертикаллю, зазвичай β = 45…50°.

Перевіряємо кульку і бігові доріжки на контактну міцність:

σмах= 0,388·

де - контактна напруга, що допускається, приймаються для сталі 45 з загартовуванням поверхні 300 000…350 000 Н/см2; для дорожки без ззагартовування 200 000…120 000 Н/см2;

Е = 20 600 000 Н/см2 – модуль пружності сталі;

ρ – приведений радіус кривизни; ρ = ;

=d/2=1.826/2=0.913 cm – радіус кульки;

де d – діаметр кульки.

=(0,51…0,62)d=0,55·1,826=1,01 cm – радіус кривизні бігової доріжки;

 

ρ = =9,506 см;

N=421 H – максимальна реакція на кульку.

 

σмах= 0,388·

Отже, можна приймати термічно не оброблені поверхні.

 

Робочий момент, необхідний для повороту крану, при сталому русі

 

де μ= 0,05 — коефіцієнт тертя кочення кульок (2 в чисельнику введено тому, що кульки котяться по двум поверхням).

 

Потужність, необхідна для повороту крану, при сталому русі:

Ny = ·n/975·η0 = кВт;

де n — число обертів крана;

η0 — коефіцієнт корисної дії механізму, прийнятий по таблиці. 16. стор.303[7]

Орієнтування величини махового моменту крану визначаємо з умови

GDкp2 = 4(QL2 + Gl2) = 4(5000·1,22 + 9316·0,22) = 30290,56 Н·м2.

 

Момент сил інерції при заданому часі пуску tn = 1,25 сек при GD2 = GDкр та n0 = n

 

Mu = Н·м

 

Необхідний пусковий момент двигуна

 

Мп = Му + (1,1…1,3) Ми = 682,3 + 1,2 ·129,2 = 837,4 Н·м.

 

Коефіцієнт 1,2 враховує додаткові навантаження від сил інерції деталей механізму (ротор двигуна, гальмівна муфта, передачі).

Пускова потужність двигуна при М = Мп

кВт;

 

Згідно стор. 31 [7], приймаємо середній коефіцієнт пускового перевантаження двигуна φcp = 1,5.

Необхідна потужність двигуна при цьому коефіцієнті

кВт;

Потужність двигуна при тривалості включення 25% ПВ, вказаною в каталозі і найближчою до потрібної (16% ПВ)

кВт;

 

По таблиці. XXX [7] вибираємо двигун типа МТ012-6 потужністю Nд = 2,2 кВт при 25% ПВ с числом обортів nд = 885 об/хв. Маховий момент ротора двигуна GD2p = 1.176 H·м2, кратність граничного моменту φnред = 2,3. Вибраний двигун перевіряємо за умовами пуску.

 

Прийнятий діаметр гальмівної муфти DT = 200 мм, її маховий момент по таблиці. XXIV [7]GD2M = 2,941 Н·м2.

 

Маховий момент крану з вантажем, приведений до валу двигуна, при n0 = n та n = nд

GD2np = GD2kp·n2/n2д = 30290,56·22/8852=1,56 Н·м2

 

Загальний маховий момент механізму, приведений до валу двигуна

GD20 = (GD2P + GD2M) 1,2 + GD2np = (1,176 + 2,941) 1,2 + 1,56=6,5 Н·м2;

 

Згідно стор. 34 [7], приймаємо найбільший і найменший коефіцієнти пускового перевантаження двигуна φмах = 2 и φмiн = 1,2. Середній коефіцієнт пускового перевантаження

φср = φмах+ φмiн/2 = 2+1.2/2 = 1.6

 

Номінальний момент вибраного двигуна при 25% ПВ

Мном = 975 ;

Середній пусковий момент

Мср = Мном · φср =25,4·1,6=40,6 Н·м;

 

Робочий момент, приведений до валу двигуна

Мрб = 975 ;

Надлишковий момент (момент сил інерції)

Ми = Мср — Мрб = 40,6 — 22,7 = 18,04 Н·м.

Фактичний час пуску при вибраному двигуні

 

 


Найбільший допустимий час пуску, підрахований вище, tn = 1,25 сек.

 

3.2.3 Передавальне число редуктора.
Необхідне передавальне число механізму при заданій швидкості обертання крану n = 2 об/хв.

i0 =nд/n=885/2=443

У механізмі, що розраховується, це передавальне число розбите на три рівні: перша - черв'ячна передача з передавальним числом і1 = 26 і дві подальші - циліндрові зубчасті колеса з передавальними числами і2 = 2,3 та і3 = 6,8.

Визначення розрахункових навантажень і розрахункового числа вантажень деталей механізму повороту

Виходячи із знайдених вище (стор. 228 [7]) коефіцієнтів використання крану кг = 0,85, кс = 0,59 и кгр = 1, по таблиці. 1[7] за розрахунковий приймаємо важкий режим роботи механізму. Розрахунок вироблюваний по двох випадках навантаження: робочою (перший розрахунковий випадок) і граничною (другий розрахунковий випадок, стор. 15[7]).

При розрахунку деталей на втомну міцність при вигині (вали, зубчасті колеса) по першому випадку виходимо з середнього пускового моменту двигуна.

Величина цього моменту на першому валу редуктора М = Мх

М1=Мрб+Ми

де Мрб — робочий момент;

Ми — момент сил інерції, приведений до валу редуктора;

та — махові моменти крану з вантажем і всього механізму, підраховані вище.

Момент на другому валу редуктора

М2 = М1· і1·η1= 27,03·26·0,80 = 562,2 Нм.

Тут і1 та η1 — передавальне число і коефіцієнт корисної дії редуктора .

Аналогічно підраховуються і моменти на третьому і четвертому валах

М3 = М2· і2·η1= 562,2·2,3·0,80 = 1030,4 Нм.

М4 = М3· і3·η1= 1030,4·6,8·0,80 = 5627,4 Нм.

Розрахунок деталей на втомну міцність при крученні (вали) і перевірку на статичну міцність на вигин і кручення при розрахунку по першому випадку вироблюваний по найбільшому пусковому моменту двигуна

Ммах = Мном· φмах=25,4·2=50,8 Нм;

де Мном та φмах — номінальний момент двигуна і найбільший коефіцієнт пускового перевантаження .

Надлишковий момент

М'и = Ммах — Мрб = 50,8 — 22,7 = 28,1 Нм.

Сумарний момент на першому валу редуктора

М1'' = Мрб + М'и =22.7+28.1=29.4Hм;

Розрахунковий момент

М1'= М1''kд= 29,4·1,3=38,2 Нм,

де кд = 1,3 — динамічний коефіцієнт.

Визначення Моментів на подальших валах аналогічно приведеному вище для середнього пускового моменту двигуна .

М'2 = М1'· і1·η1= 38,2·26·0,80 = 794,5 Нм.

М'3 = М'2· і2·η1= 794,5·2,3·0,80 = 1462,1 Нм.

М'4 = М'3· і3·η1= 1462,1·6,8·0,80 = 7953,2 Нм.

Зважаючи на можливість заїдання фрикциона, що має місце при експлуатації, розрахунок механізму по другому розрахунковому випадку (по граничних навантаженнях) вироблюваний по граничному моменту двигуна

Мпред1 = Мномφпред = 25,4·2,3 = 58,42 Н·м.

Цей момент і прийнятий за розрахунковий для першого валу редуктора. Моменти на подальших валах для цього випадку приведені нижче Мпред2 = Мпред1· і1·η1= 58,42·26·0,80 = 1215,1 Нм.

Мпред3 = Мпред2· і2·η1= 1215,1·2,3·0,80 = 2236,5 Нм.

Мпред4 = Мпред3· і3·η1= 2236,5·6,8·0,80 = 12153Нм.

При підрахунку числа вантажень LCNE 1643-81приймаємо розрахункові терміни служби шестерень і валів-шестерень А = 10 років, останніх деталей А = 15 років.

Розрахункове число вантажень першого валу редуктора при вигині і терміні служби 10 років при n = nд

— середня тривалість включення( прийнята згідно стор. 231 і таблиця. 55 [4]);

Т — число годин роботи.

Розрахункове число вантажень другого валу

тут i1 — передавальне число черв'ячної передачі.

Аналогічно підраховано і число вантажень останніх валів

Розрахункове число вантажень валів на кручення при терміні служби А = 10 років Zрасч = ТZвк = 44 000·36 = 1.61·106.

Розрахунок зубчастих передач механізму повороту

Далі приведені розрахунки першої (черв'ячною) і третьої (циліндровою) передач. Розрахунки другої і третьої передач аналогічні.

Розрахунок черв'ячної передачі. Згідно стор. 46, [7] розрахунок цієї передачі на втомну міцність розроблений по середньому пусковому моменту на черв'ячному колесі

М2 = Мк = 5842 H·см (табл. 56 [7]).

Заздалегідь приймаємо число заходів черв'яка zч = 2 (стор. 48[7]). Необхідне число зубів колеса при заданому передавальному числі передачі i1 = 26

zк = zчi1 = 2·26 = 52.

Як матеріал черв'яка приймаємо по ДСТУ8752 -89.конструкційну вуглецеву сталь 45 з поліпшенням до твердості НВ 300-350. Обід черв'ячного колеса одночасно є кільцем фрикційного пристрою (див. рис 74 [4]) і виконаний з бронзи марки БрАЖ9-4Л з межею міцності на розрив σв = 39226 H/см2 (див. табл. 24[8]).

Напруга, що допускається, для матеріалу обода

σиз=0,16

 

Згідно стор. 49[4], в даному випадку (<1·106) прийнято =1·106.

 

Найменший допустимий модуль зачеплення з умови втомної міцності

 

 

 

ms=

де у — коефіцієнт форми зуба;

φ0 — відношення ширини зуба до модуля .

Величина швидкісного коефіцієнта k1 заздалегідь прийнята рівною 0,8.

З конструктивних міркувань (можливості розміщення конусів фрикціона) в передачі, що розраховується, прийнятий модуль ms = 7 (табл. 57 [12]). Величина співвідношення між діаметром ділильного кола черв'яка і модулем прийнята по таблиці. 57 [12] q = 9.

Необхідна міжцентрова відстань при прийнятих q та zК

A= (q + Zк)m$/2= ((9+52)7)/2213 мм.

Приймаємо А = 210 мм. Виходячи з цього відстані, остаточно вибираємо число зубів колеса Zк = 51.

Діаметр ділильного кола колеса при цьому числі зубів

Dк = msZк = 7·51 = 357 мм.

Діаметр ділильного кола

d=ms·q=7·9=63 мм.

Найменша допустима ширина зуба колеса

b = φ0 ms = 8·7 = 56 мм.

Прийнято b = 55 мм.

Кут обхвату черв'яка, відповідний цій ширині (мал. 3.9)

γ=(b/пd)360=(55/3.14·63)360=100°

 

Величина кута г зазвичай приймається в межах 60-120°. Лінійна швидкість на колі колеса

 

υ=

 

Дійсне значення коефіцієнта до при цій швидкості

k1=

що близько до раніше прийнятому.

Вибрані розміри колеса перевіряємо на статичну міцність при найбільшому пусковому моменті М'2 = 121510 Hсм .

Напруга від вигину в зубах колеса

Межа текучості матеріалу колеса орієнтування визначувана по формулі

σТ = 0,5σв= 0,5·39226= 19613 Н/см2.

Мал.3.9. Схематичне креслення зубчастого обода черв'ячного колеса.

 

 

Запас міцності відносно межі текучості

nT=σT/σиз=19613/2152=9,1

Напруги в зубах колеса при дії граничного моменту двигуна (другий розрахунковий випадок)

Мпред2 = 12151 Н· см (див. табл. 56[12])

σиз`=σиз

Запас міцності відносно межі текучості

n`T=σT/σ`из=19613/3191=6.2

Допустимі запаси міцності по таблиці. 12[12]: для першого розрахункового випадку [nт] = 1,9, для другого nT = 1.4.

Вибрані розміри передачі додатково перевіряємо на контактну міцність по середньому пусковому моменту Мк = М2.

Найменша міжцентрова відстань, допустима з умови контактної міцності

Контактна напруга, що допускається

[σк]= 0,2 σв· Н/см2;

В даному випадку прийнято = .

2.4 Визначення розмірів третьої передачі.
Розміри цієї передачі з розрахунку на контактну міцність визначуваний по середньому пусковому моменту М3 = Мш = 103040 Нсм .

Прийняте передавальне число передачі і3 = 6,84;

Число nш= Число обортів колеса пк = 2 об/мин. Передача — прямозуба.

 

 

Як матеріал шестерні приймаємо конструкційну вуглецеву сталь 45,ДСТУ6512-89 матеріал колеса - сталеве литво марки 55Л.

Напруга, що допускається, при розрахунку на контактну міцність : для шестерні [σк ] = 90220 Н/см2, для колеса [σк ] = 78453 Н/см2. Подальший розрахунок ведемо по найменших з цієї напруги, тобто по [σк ] = 78453 Н/см2.

Необхідний діаметр шестерні з умови контактної міцності

де φ1- відношення ширини шестерні до її діаметру.

Ширина шестерні

b = φ1 = 0,8·10.7≈85 мм.

Прийнято b = 100 мм.

Число зубів шестерні і модуль визначаємо з розрахунку на вигин. Межа витривалості матеріалу шестерні по таблиці. II[6] σ-1`= 24500 H/см2.

Розрахункове число вантажень шестерні за прийнятий термін служби А = 10 років (див. таблиці. 56[7]) Zрасч = 1.187·105. Унаслідок малого числа цих вантажень, напругу, що допускається, доцільно визначати виходячи безпосередньо з обмеженої межі витривалості

σ-1= σ-1`εMεnφc=24500·1·1·1.78=43610 H/см2,

де φс = 1,78 — коефіцієнт терміну служби, прийнятий по таблиці. 9[5]. Напруга, що допускається, при цій межі витривалості

Запас міцності [n] і поправочний коефіцієнт k' прийняті по таблиці. 12 і10[5].

Необхідна величина mу при Мш = М3 = 103040 H·м та d=dм.

my =

 

 

Коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження к = 1,5 заздалегідь прийнятий згідно стор. 41[5].

По діаграмі мал. 7[8], а знайденій величині mó відповідає найменший модуль m≈7.

Виходячи із стандартного 1-го ряд
модулів, прийняте m = 8 . Число зубів шестерні при цьому модулі

 

Zш=dm/m=107/8≈14

З конструктивних міркувань (можливість посадки шестерні на вал) приймаємо Zш = 16.

Число зубів колеса

Zk = Zш ·i3= 16·6,8 = 110.

Діаметр ділильного кола шестерні dш = Zшm = 16·8 = 128 мм.

колеса

Dk = 110·8 = 880 мм.

Перевірочний розрахунок третьої передачі.

Згідно стор. 46, приймаємо по таблиці. 56[5] розрахунковий момент на валу шестерні при розрахунку на втомну міцність Мш = М3 = 103040 Hсм.

Окружна швидкість шестерні

υ=

Поправочний коефіцієнт, відповідний цій швидкості k1 = 1,1.

Коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження по ширині зуба при прийнятому відношенні b/dш= 0,8

k2=1,2.

Коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантаження по ширині зуба і динамічні дії

 

 

k = k1k2 = 1,1·1,2 = 1,32.

Коефіцієнт форми зуба при числі зубів шестерні Zш = 16, у = 0,36.

Напруги в зубах шестерні при M=Mш

Приймаємо , що ця напруга змінюватиметься по симетричному циклу.

Середня напруга і амплітуда циклу при σmax = -σmin = σиз

σср = 0; σа = 7859 H/см2,

Запас міцності по втомному руйнуванню при коефіцієнті концентрації напруги kиз = k' = 1,5

Напруги в зубах шестерні при дії найбільшого пускового моменту двигуна

М`з = 146210 Hсм

Запас міцності відносно межі текучості σт = 43610 H/см2 при дії цього моменту

nT=/=43610/11152=3.9

Запас міцності, що допускається, для першого розрахункового випадку [nт] = 1,6.

При розрахунку по граничних навантаженнях (другий розрахунковий випадок) маємо напруги в зубах шестерні при дії граничного моменту Мпредз = 223650 Hсм

 

Запас міцності відносно межі текучості

 

nT=σT/=43610/17060=2.5

Допустимий запас міцності для цього випадку навантаження (nT)= 1,2.

Оскільки розрахункове число циклів для колеса Zрасч3 =1.187·104 < 1·105, розрахунок міцності його зубів по першому розрахунковому випадку вироблюваний з умови статичної міцності по найбільшому пусковому моменту M4` = М'к = 562200 Hсм.

Коефіцієнт форми зуба у = 0,51.

Напруга в зубах колеса

Межа текучості матеріалу колеса по σТ = 43610 H/см2.

Запас міцності

nT=/=43610/4403=8.2

Напруги в зубах колеса при дії граничного моменту

Мпред4 =1215300 Нсм

Запас міцності відносно межі текучості

nT=/=43610/9518=6,8

Допустимі запаси міцності [nг] = 1,9 та [nт] = 1,4.

Згідно стор. 44[8], виробляємо додаткову перевірку зубів на контактну міцність при дії граничного моменту.

Величина контактної напруги при Мш = Мпредз і консольному розташуванні шестерні Напруга, що допускається

 

 

[σк] = 3,1σT = 3,1 ·43610 = 135191 H/см2,

де σт — межа текучості найбільш слабкого матеріалу контактної пари (в даному випадку колеса).

2.5 Розрахунок фрикціона
Фрикціон (мал. 3.10), що розраховується, складається з двох конусів 4, розташованих на другому валу редуктора 3, між якими затиснутий бронзовий вінець 5 коліс черв'ячної передачі. Зусилля стискування конусів створюється пружиною 2 і регулюється гайкою 1 залежно від величини моменту, який повинен передаватися фрикціоном. Конуси виготовлені із сталевого лиття. Для оберігання від витікання мастила нижня половина корпусу редуктора має прилив 6, верхня кромка якого розташована вищим за робочий рівень масла в редукторі.

При розрахунку фрикціона, виходячи з можливості розміщення його конусів в ободі черв'ячного колеса, призначаємо середній діаметр конуса Dср = 300 мм та довжину створюючою (ширину робочої поверхні) b = 50 мм.

Щоб уникнути заїдання поверхонь, що труться, кут при вершині конуса (β повинен відповідати умовам (β > 2ς (ς — кут тертя). Величина цього кута зазвичай приймається в межах 16—25°. У даному випадку прийнято Р = 16°.

Величину розрахункового моменту визначаємо виходячи з найбільшого пускового моменту двигуна.

Момент на першому валу редуктора при цьому моменті

М``1= 28.1Hм.

Момент на другому валу (вал фрикціона)

М``2 = М``1i1η1= 28.1·26·0.8= 584.48 Hм,

де і1 та η1 — передавальне число редуктора і його коефіцієнт корисної дії.

 

 

Мал.3.10. Черв'ячний редуктор механізму повороту

 

Величина розрахункового моменту фрикциона

Мф = k1 М``2 = 58448·1.2=70137,6 H·см.

Тут k1 = 1,2…1,3 — коефіцієнт запасу.

Необхідне зусилля стискування пружини (мал. 3.10)

 

 


де μ= 0,06 — коефіцієнт тертя, прийнятий для бронзового обода, що працює по сталевому конусу за наявності мастила. Граничне зусилля стискування пружини (до зіткнення витків)

Pпред=(1,3 … 1,5) Р = 1,3·3850 = 5005 Н.

Мал.3.11. Розрахункова схема конуса фрикціона.

Коефіцієнт 1,3.1,5 враховує можливість додаткового підтискання пружини, що може бути необхідне при регулюванні фрикціона.

Найбільший і найменший діаметри конуса, згідно мал. 3.11,

Питомий тиск на робочій поверхні конуса

Величина цього тиску, що допускається, при роботі сталі по бронзі або чавуну може бути прийнята в межах [р] = 8…12 Н/см2; для гальмівних матеріалів (пресованих або у вигляді стрічки) [р] = 3…4 Н/см2.

Пружина має бути розрахована на статичну міцність по найбільшому зусиллю Рпред .

Як матеріал направляючої шпонки прийнята сталь 45 з межею текучості

σт = 35300 Н/см2. Розміри шпонки вибираємо по ДСТУ 8788-88, виходячи з прийнятого діаметру валу d= 65 мм (мал. 3.12): ширина шпонки b = 18 мм, висота h = 11 мм.

 

Мал.3.12. Установка шпонки на валу фрикціона.

Вибрані розміри перевіряємо на зріз і зминання по найбільшому пусковому (перший розрахунковий випадок) і граничному (другий розрахунковий випадок) моментам двигуна.

Для першого розрахункового випадку маємо розрахунковий момент

М`2 = 79450 H·см.

Момент, передаваний кожним конусом

Мкон = М`2 /2= 79450/2 = 39725 H· см.

Розрахункова довжина шпонки:

у верхній ступиці

 

l'расч =l`-b/2= 95 -18/2=86 мм;

в нижній ступиці

 

lрасч =l-b/2=50 -18/2=41 мм;

де l та l' — повна довжина кожної ступиці.

Напруга на зминання:

 

на нижній ступиці (мал. 3.12)

 

 

на верхній ступиці

 

 

σ'см = Н/см2.

Напруга, що допускається:

для нижньої ступиці

[σсм] = 0,3σТ = 0,3·35300 = 10590 Н/см2;

для верхньої ступиці, маючи на увазі можливість її переміщення під навантаженням

[σсм] = 0,15σТ = 0,15·35300 = 5295 Н/см2;

У обох формулах σт — межа текучості найбільш слабкого матеріалу (в даному випадку шпонки).

Напруга зрушення для найбільш навантаженої нижньої частини шпонки

τ =

Напруга, що допускається

[τ] = 0,2σТ = 0,2·43610 = 8722 Н/см2.

Для другого розрахункового випадку (дія граничних навантажень) маємо розрахунковий момент

Мпред2 = 121510 Нсм . Напруга на зминання в найбільш навантаженій нижній ступиці

Напруга, що допускається, для цього випадку [σсм] = 0,8σТ = 0,8·7647=Н/см2.Напруга зрушення

Напруга, що допускається, при межі текучості матеріалу шпонки τт = 22500 Н/см2

[τ] = 0,8 τт = 0,8·22500 = 18000 Н/см2. Таким чином, вибрана шпонка відповідає умовам міцності.

 

 

2.7 Гальмо механізму повороту
У механізмі повороту крану, що розраховується, встановлено гальмо двох-колодкове з довгоходовим електромагнітом. Необхідний момент цього гальма визначуваний виходячи з допустимого середнього уповільнення аср при гальмуванні; прийнято аср = 0,4 м/сек2.

Необхідний час гальмування при равнозамедленном русі вантажу

TT=υ/60· аср=П·Ln/30· аср= П·1.2·2/30· 0.4=0.72 cек.

де υ — лінійна швидкість на кінці захвату. Необхідний надлишковий момент (момент сил інерції) при tH= tт та n0 = nд

Момент, необхідний для повороту крану при сталому русі, приведений до гальмівного валу (перший вал редуктора) Мрб = 2.27 Hм.

У даному випадку цей момент допомагає гальмуванню. Відповідно необхідний гальмівний момент

Мт = Ми— Мрб = 25.6—2.27 = 23.3 Hм.

Вибираємо гальмо двохколодки ТКТ-200 (додаток.LI[9]), яке забезпечує гальмування крану за коротший час, як було прийнято спочатку.

Щоб уникнути прослизання фрикциона при гальмуванні цей момент, приведений до валу фрикциона, не має бути більш за момент Мф = 70137.6 Hсм .

У даному випадку гальмівний момент, приведений до валу фрикциона

М`т = MTi1η1= 23.3·26·0.8=485.2 Hм,

де i1 та η1 — коефіцієнт корисної дії і передавальне число черв'ячної передачі.

Запас по відношенню до розрахункового моменту фрикциона

β= Мф/ М`т=701.3/485.2=2.1

що сповна допустимо.

 

 

3 Розрахунок пластинчастого конвеєра

Вихідні дані для розрахунку пластинчатого конвеєра :

продуктивність: Z = 300 шт/г

довжина конвеєра: L = 35 м вантаж, що транспортується: кабельна котушка

матеріал: пластмас

вага котушки: m = 50 кг

розміри деталі: 350x630мм

коефіцієнт нерівномірності подачі деталей на конвеєр: Кн= 1,8

коефіцієнт готовності конвеєра: Кг= 0,98

настил конвеєра: плоский розімкнений

 

3.1 Вибір типа настилу і визначення його ширини.

Виходячи з розмірів деталі, забезпечимо зазори з боків настилу до100 мм

приймаємо ширину настила:

Вб=350+125+125=600 мм.

 

 

Мал.3.13.Настил.

 

Плоский настил виготовляють з дерев'яних планок (див. мал. 3.13. а) або сталевих пластин (див. мал. 3.13 в).

 

Знаходимо масу однієї сталевої пластини:

mпл=ρ·V=7,7·103·0,00015=1,2 кг.

Маса ланцюга 1 м =1.26 кг

Маса 1 м погонного =1.2·8+1.26=10.86кг.

Розрахункова продуктивність конвеєра:

Zmax=Кн·Z/Кг=1,8·300/0,98=552 шт/г;

Масова продуктивність:

Q= mг· Zmax/1000=50·552/1000=28 т/г.

Заздалегідь приймаємо відстань між деталями на конвеєрі:

а0=0,3+0,2=0,5 м

Швидкість руху пластинчастого конвеєра вибирають в межах 0,1…1,0 м/с. Для проектованого конвеєра приймаємо υ = 0,6 м/с.

3.3.2 Наближений тяговий розрахунок.

 

- початкове натягнення ланцюга, Н;

- горизонтальна проекція повної довжини завантаженої гілки конвеєра, м;

- теж для незавантаженої гілки конвеєра, м;

- лінійне навантаження від ходової частини конвеєра, Н/м;

- для металевого настила .

А – емпіричний коефіцієнт.

- лінійне навантаження від насипного вантажу, Н;

- коефіцієнт опору руху ходової частини на прямолінійних ділянках.

- для катків на підшипниках кочення;

S0=1000 H

 

 

Визначимо розривне зусилля

По знайденому зусиллю вибираємо ланцюг по ДСТУ 588-86 М20 з максимальним руйнівним навантаженням 20 кН, кроком .

 

3.3 Детальний тяговий розрахунок

Для забезпечення надійної і економічної роботи конвеєра його тяговий елемент повинен володіти гнучкістю, що забезпечує вільне обгинання барабанів, зірочок і блоків малого діаметру; високою міцністю у поєднанні з малою власною масою, простотою і технологічністю масового виготовлення, низькою вартістю, високою довговічністю при роботі в тяжких умовах довкілля, мати мале подовження при робочому навантаженні; забезпечувати зручність кріплення деталей, що несуть і ходових; мати високу ефективність і надійність.

Тяговий елемент є основною частиною конвеєра. Від надійності його роботи залежить загальна працездатність конвеєра, оскільки будь-яке порушення роботи тягового елементу викликає зупинку всього конвеєра.

Перевагами тягових ланцюгів є можливість обгинання зірочок і блоків малого діаметру, гнучкість у вертикальній і горизонтальній площинах, висока міцність при малому подовженні, зручність і підвищена міцність кріплення грузонесущих і опорних елементів, надійність передачі тягового зусилля зачепленням на зірочці при малому первинному натягненні (5 – 20% від тягового зусилля), можливість роботи при високій температурі.

До недоліків тягових ланцюгів відносяться порівняно велика маса і висока вартість, наявність багаточисельних шарнірів, що вимагають регулярного спостереження і мастила при експлуатації, легко засмічуються при роботі в середовищі абразивного пилу; обмеження швидкості руху (до 1 – 1.5 м/с).

 

Визначаємо натягнення в характерних крапках траси. Найменше натягнення тягового елементу буде в нижній крапці 2 (мал. 3.14).

 

 

Мал.3.14. Траса конвеєра

 

Приймаємо натягнення в крапці 2 . При обході траси від крапки 2 по напряму руху полотна визначаєм:

Натягнення ланцюгів в крапці 2

S min = S2= 1000 Н

Натягнення ланцюгів в крапці 3

Натягнення ланцюгів в крапці 4

S4= S3+(g0+gг)·L· =1080+(843+980) ·35·0.02=2357 Н

K1 = 1,08 - коефіцієнт збільшення натягнення ланцюга при обгинанні зірочки.

Натягнення ланцюгів в крапці 1

Після того, як розраховані значення натягнення ланцюга у всіх точках контура пластинчастого конвеєра, по ним необхідно побудувати діаграму (мал.3.15) натягнення в ланцюзі.

 

 

Мал.3.15 Діаграма натягнень

 

Так як номер ланцюга М20, то маса 1 м ланцюга для кроку ланцюга tц=80 мм буде рівна 1,28кг.

qц= 2·1,26·9,8= 25 Н/м

qн= 11· 9,8 =107,8 Н/м

q0 = qц + qн =25+107,8=132,8 Н/м

Розрахункове натягнення ланцюга для двохланцюгового конвеєра:

Smax= S4= 2357 Н

3.3.4 Визначення розрахункового натягнення тягового елементу.

 

По аналогії з вживаними конструкціями приймаємо тяговий елемент, що складається з двох паралельно розташованих пластинчастих ланцюгів з кроком ; приводну зірочку з числом зубів

При заданій схемі траси конвеєра максимальне натягнення тягового елементу

Визначаємо динамічне зусилля по формулі :

де - коефіцієнт, що враховує інтерференцію пружних хвиль;

- коефіцієнт участі в коливальному процесі маси переміщуваного вантажу ;

- коефіцієнт участі в коливальному процесі ходової частини конвеєра при загальній довжині горизонтальних проекцій гілок конвеєра

- маса вантажу, що знаходиться на конвеєрі, кг;

- маса ходової частини конвеєра, кг;

- число зубів приводной зірочки;

- крок тягового ланцюга, м.

Н

 

Визначення розрахункового натягнення тягового елементу.

Оскільки розривне навантаження менше, ніж у вибраного ланцюга, то остаточно зупиняємося на М20.

 

 

 

3.5 Визначення потужності та вибір двигуна.

Тягове зусилля на приводних зірочках

При коефіцієнті запасу і ККД приводу, потужність двигуна:

По набутому значенні потужності вибираємо двигун серії MTF 111-6:

,

Визначуваний момент, що крутить, на приводном валу

3.3.6 Розрахунок і вибір редуктора

 

Визначаємо частоту обертання приводного валу

Діаметр зірочки

Dзір.= м

Визначаємо передавальне число приводу

При безперервній роботі приводу протягом 24 годин на добу і навантаженні з помірними поштовхами коефіцієнт умов роботи kр = 0,65.

Розрахункова потужність редуктора

Nред = Nр/ k'р = 1,8/0,65 = 2,7 кВт.

Оскільки передавальне число задовільне, отже вибираємо редуктор Ц2-250 іряд=41,34.

 

3.7 Вибір гальма.

Гальмо встановлюємо на приводному валу, що значною мірою зменшує величину гальмівного моменту.

Визначуваний гальмівний момент.

,

де - момент на приводному валу

Визначимо момент зірочки

 

,

- ділильний діаметр зірочки

Оскільки момент зірочки має позитивне значення, отже встановлюємо гальмо колодочне з клапанними електромагнітами змінного тока типа ТКТ-200.

3.3.8 Вибір муфт

Між електродвигуном і редуктором встановлюємо пружну втулочно–пальцеву муфту. Номінальний момент муфти дорівнює моменту, що крутить, на приводному валу електродвигуна.

Розрахунковий момент муфти

Вибираємо МПВП 16

 

 

 

3.9 Розрахунок приводного вала.


Мал.3.16 Розрахункова схема приводного вала

 

Визначаємо реакції опор (3.16.):

Дія сили

Дія сили

Визначаємо діаметри перетинів валу

Матеріал валу - сталь 40 ХН:

опора А:

З врахуванням ослабіння перетину пазами шпонок збільшуємо діаметр валу на 20%

зірочка 1:

З врахуванням ослабіння перетину пазами шпонок збільшуємо діаметр валу на 20%

зірочка 2:

З врахуванням розрахованих даних конструюємо вал, призначаючи діаметри по нормальному ряду розмірів. В цілях уніфікації приймаємо диметры валу в опорах однаковими і рівними більшому: 40 мм. Діаметри валу під зірочками також приймаємо однаковими і рівними 65 мм.

3.10 Розрахунок осі натяжної станції.

 

 

 

 

 

 

 

 

Мал.3.17 Розрахункова схема осі натяжної станції

 

Матеріал валу - сталь 40:

Визначуваний діаметр перетину валу під зірочками

З врахуванням ослабіння перетину пазом шпони збільшуємо діаметр валу на 10%

Приймаємо діаметр валу під зірочками рівний 50мм.

 

3.11 Розрахунок натягача та пружини.
Вибираємо пружинно-гвинтовий натягач, оскільки довжина конвеєра більш 20метров.

Визначення зусилля натяжки і ходу натягача.

Зусилля натяжки рівне

Хід натягача позначаємо відповідно до рекомендацій 1,5 кроку ланцюга

Розрахунок пружини

Мал.3.18 Схема натягача.

 

Розрахункове зусилля в одній пружині з врахуванням рівномірного розподілу навантаження:

,

де - коефіцієнт запасу.

Матеріал пружини сталь 65Г(ДСТУ 1050-86).

Діаметр прутка знаходимо з умови міцності пружини стискування

де - коэф., залежний від індексу пружини ;

- початковий середній діаметр, м;

- допустима напруга кручення для матеріалу дроту. Па;

,

де - межа витривалості при крученні;

- коэф. безпеки;

- коэф. концентрації дотичної напруги.

Визначуваний середній діаметр пружини

;

Визначаємо число витків по заданому осіданню

витків.

де - модуль зрушення

- робочий хід пружини.

Визначаємо загальне число витків з врахуванням шліфовки торців пружини при утворенні опорних поверхонь:

витків.

Довжина пружини до того, що стикається витків

Довжина пружини в ненавантаженому стані

Наружній діаметр пружини

Внутрішній діаметр пружини

 

 

Крок витків

 

3.3.12 Розрахунок натяжних гвинтів

 

Визначуваний діаметр гвинта з умови, що напруга, що виникає в матеріалі гвинта менше гранично допустимих для даного матеріалу гвинта.

Матеріал гвинта сталь 40Х.

Гвинт навантажений осьовим стискуючим зусиллям, отже

,

де - напруга, що виникає в матеріалі гвинта, Па;

- гранично допустима напруга стискування, Па

;

- площа поперечного перетину гвинта по внутрішньому

діаметру різьблення, Н.

Приймаємо внутрішній діаметр різьблення гвинта рівний 25мм.

 

4. Розробка системи керування

 

4.1 Етапи процесу розробки системи керування

 

Увесь цикл розробки систем керування на основі програмованих логічних контролерів (ПЛК) у загальному вигляді можна розглянути як послідовність таких етапів проектування:

постановка та аналіз задачі і розробка алгоритму роботи пристрою у вигляді послідовності операцій;
вибір або розробка апаратних засобів контролера;
розробка програми керування;
налагодження програми на програмних та апаратурних моделях, або на самому контролері;
діагностика та обслуговування пристрою під час експлуатації.
На першому етапі треба зробити докладний опис і аналіз задачі, на підставі опису технологічного процесу розробити алгоритм роботи пристрою у вигляді послідовності операцій. Описати детальну обробку вхідних та вихідних сигналів контролера, скласти таблиці усіх датчиків і виконавчих пристроїв, яки використовує система керування та засобів зв'язку з іншими пристроями. Скласти загальну блок-схему алгоритму роботи контролера та деталізовані блок-схеми алгоритму окремих процедур, виділених на основі модульного принципу упорядкування програм. Потім на підставі алгоритму керування й опису технологічного процесу складається таблиця усіх датчиків і виконавчих пристроїв, яки використовує система керування.

На другому етапі виходячи з таблиці використовуваних датчиків і виконавчих пристроїв, визначається їхня загальна кількість і відповідно до цього з урахуванням складності операцій керування будується принципова схема системи керування. Розробка апаратних засобів системи керування на основі ПЛК полягає у виборі модулів, які потрібні для вирішення поставленого завдання. Після цього розробляється схема підключення системи керування до пристрою із зазначенням адрес входів та виходів ПЛК.

Для розробленого алгоритму й обраної системи керування складається програма. Структура програми залежить від складності алгоритму та системи керування. Чим складніший алгоритм керування, тім складніша структура програми. Програма має складатися з незалежних модулів (блоків), що дозволяє значно спростити процес налагодження програми.

Налагодження програми здійснюється за допомогою програмних симуляторів із використанням функцій тестування, перегляду та керуванням змінних (входів, виходів, пам'яті).

ПЛК мають широкій набір функцій діагностики, але їхня реалізація є

 

 

 

складовою частиною програми керування. Наприклад, організаційні блоки помилок треба створити таким чином, щоб вони давали інформацію про помилки на визначені засоби індикації та переводили систему у безпечний режим роботи.

 

4.2 Розробка алгоритму керування автоматизованим складом

 

Розглянемо комплекс автоматизованого складу з мостовим краном-штабелером.

На мал. 4 наведена компоновка автоматизованого складу, який складається з багатоярусних стелажів та мостового крана-штабелера. На колоні штабелера встановлений захоплювальний пристрій для котушок з кабельною продукцією.

Кран-штабелер здійснює такі переміщення:

переміщення моста;
переміщення візка по мосту;
переміщення захоплювального пристрою вгору та вниз;
поворот захоплювального пристрою на 180°.

При пересуванні по вертикалі (підйом та опускання захоплювального пристрою) треба забезпечити велику кількість точок та високу точність позиціонування, зокрема для зняття котушки із комірки захоплювальний пристрій треба встановити точно проти отворів котушки. Тому для позиціонування по вертикалі використовується фото імпульсний датчик, наведений на мал. 4.1. Для забезпечення високої точності позиціонування використовуються двигун з двома швидкостями, який переміщує захоплювальний пристрій спочатку з великою (робочою) швидкістю до точки грубого позиціонування, а поті з повільною швидкістю до точки точного позиціонування.

 

Мал. 4. Компоновка автоматизованого складу з мостовим краном-штабелером

 

 

 

 

Мал. 4.1. Фотоімпульсний датчик позиціонування

 

На мал. 4.2 показана послідовність встановлення котушки у комірку стелажу. Зняття котушки виконується у протилежній послідовності. Для забезпечення цієї операції треба провести переміщення як по вертикалі, так і по горизонталі, а саме переміщення візка по мосту. Переміщення візка потребує невелику кількість точок позиціонування, тому для визначення позиції тут використовуються оптичні вилочні датчики. Для забезпечення потрібної точності позиціонування тут також використовуються двигун з двома швидкостями, а переключення з робочої швидкості на повільну проводиться згідно з мал. 4.3

 

 

Мал. 4.2 Послідовність встановлення котушки у комірку стелажу

 

 

Грубе позиціонування здійснюється при спрацюванні першого з датчиків, який доходить до вирізу у пластині. Коли до вирізу доходять обидва датчика, це означає, що досягнута точка точного позиціонування і двигун треба зупинити.

 

Мал. 4.3 Позиціонування з переключенням швидкості за допомогою оптичних датчиків.

 

Аналогічно здійснюється позиціонування при переміщенні моста, яке забезпечує перехід між комірками стелажу.

 

Для підвищення точності позиціонування використовують двигуни з регульованою швидкістю. Це дає можливість забезпечити швидке пересування до точки грубого позиціонування, а потім на малої швидкості здійснити точне позиціонування. Одним з простіших засобів керування швидкістю двигуна є використання двигунів з багатьма полюсами, де швидкість регулюється за рахунок переключення кількості полюсів. Деякі з таких двошвидкісних двигунів наведені у табл. 1. У таблицы показані тип двигуна, з позначенням кількості полюсів, потужності та кількості обертань.

 

 

 

 

 

Таблиця 1

 

КРАНОВІ ЕЛЕКТРОДВИГУНИ (двошвидкісні)

Тип

Р, кВт

N, об/мин

1

MTKH 311-6/16

3,5; 1,1

920; 290

2

MTKH 312-6/16

5,0; 1,8

925; 300

3

MTKH 411-6/16

7,5; 2,4

930; 300

4

MTKH 412-6/16

11; 3,5

940; 295

5

MTKH 412-4/24

30; 1,5

1375; 170

6

MTKF(H) 411-4/24

6,3; 0,8

1370; 200

7

MTKF(H) 411-4/24

10; 1,2

1360, 185

8

MTKF(H) 412-4/24

15; 1,5

1365; 175

9

MTKF(H) 511-4/24

22; 2

1395; 180

На мал. 4.4 наведена схема для переключення швидкості та напрямку руху за допомогою контакторів.

Контактор К1 включає рух у прямому напрямку, контактор К2 включає рух у зворотному напрямку, контактор К3 включає робочу швидкість, контактор К4 включає повільну швидкість. Для переключення швидкості та напрямку руху спочатку треба виключити той контактор, який був включеним, а потім включити другий. Переключення напрямку руху можна здійснити тільки після затримки на час погашення інерції.

 

 

Мал. 4.4. Схема переключення швидкості та напрямку руху за допомогою контакторів

 

На підставі опису роботи наведених прикладів розробляється алгоритм керування, що подає собою послідовність операцій для реалізації процесу керування, яка складається із послідовності переміщень робочого органу та допоміжних операцій. а саме:

при вмиканні системи керування перевірка вихідного стана та установка вихідного стану системи;

опитати кнопку "ПУСК" (нормально відкритий контакт НВК), якщо кнопка натиснута, включити систему (увімкнути індикатор "РОБОТА");

опитати кнопку "СТОП" (нормально закритий контакт НЗК), якщо кнопка натиснута, виключити систему (виключити індикатор "РОБОТА");

якщо система включена приступити до виконання першої операції.

опитати умову початку першої операції та якщо вона виконується виконати першу операцію (визначити направлення та позицію переміщення, увімкнути двигун переміщення);

опитати умову закінчення першої операції (досягнення встановленої позиції), якщо умова виконана, завершити першу операцію;

приступити до виконання другої операції

і т.д.

 

На підставі опису технологічного процесу (див. розд. 1) розробляється алгоритм керування, що представляє собою послідовність операцій, виконуваних у ході реалізації необхідного технологічного процесу:

 

Основна програма.

 

1. Зробити перевірку вихідного стану і при необхідності установити вихідний стан системи (перейти у позицію 0, 0).

2. Опитати кнопку "ПУСК" (нормально відкритий контакт НВК), якщо кнопка натиснута, включити систему (увімкнути індикатор "РОБОТА").

Опитати кнопку "СТОП" (нормально закритий контакт НЗК), якщо кнопка натиснута, виключити систему (виключити індикатор "РОБОТА").
4. Визначити операцію, яку треба виконати.

5. Виконати операцію.

6. Перейти на початок циклу.

 

Блок переміщення по вертикалі.

 

1. Підрахувати позицію грубого позиціонування.

2. Підрахувати позицію точного позиціонування.

3. Визначити напрямок руху.

4. Включити робочу швидкість переміщення по вертикалі.

5. Перевірити, чи досягнута позиція грубого позиціонування.

6. Якщо позиція досягнута, переключити на повільну швидкість, якщо ні, перейти до наступної операції.

7. Перевірити, чи досягнута позиція точного позиціонування.

8. Якщо позиція досягнута, виключити двигун, якщо ні, перейти до наступної операції..

9. Кінець блоку.

 

Блок переміщення візка.

 

1. Визначити позицію переміщення.

2. Визначити напрямок руху.

3. Включити робочу швидкість переміщення.

5. Перевірити, чи досягнута позиція грубого позиціонування, якщо ні, перейти до операції кінець блоку.

6. Якщо спрацював перший датчик (позиція досягнута), переключити на повільну швидкість, якщо ні, перейти до наступної операції.

7. Перевірити, чи спрацювали обидві датчика (досягнута позиція точного позиціонування).

8. Якщо позиція досягнута, виключити двигун, якщо ні, перейти до наступної операції..

9. Кінець блоку.

 

Блок переміщення моста.

 

1. Визначити позицію переміщення.

2. Визначити напрямок руху.

3. Включити робочу швидкість переміщення.

5. Перевірити, чи досягнута позиція грубого позиціонування, якщо ні, перейти до операції кінець блоку.

6. Якщо спрацював перший датчик (позиція досягнута), переключити на повільну швидкість, якщо ні, перейти до наступної операції.

7. Перевірити, чи спрацювали обидві датчика (досягнута позиція точного позиціонування).

8. Якщо позиція досягнута, виключити двигун, якщо ні, перейти до наступної операції..

9. Кінець блоку.

 

Блок висування та всування захоплювального пристрою.

 

Визначити напрямок руху.
Включити двигун.
Перевірити, чи спрацював відповідний кінцевий вимикач.
Якщо спрацював, виключити двигун, якщо ні, перейти до наступної операції.
Кінець блоку.

Алгоритм зняття вантажу з захоплювального пристрою (N2 – кількість імпульсів між позиціями встановлення та зняття вантажу з комірки стелажу).

Висунути захоплювальний пристрій.
Підняти захоплювальний пристрій на N2 позицій імпульсного датчика.
Засунути захоплювальний пристрій.

Алгоритм встановлення вантажу з захоплювального пристрою (N2 – кількість імпульсів між позиціями встановлення та зняття вантажу з комірки стелажу).

 

Висунути захоплювальний пристрій.
Опустити захоплювальний пристрій на N2 позицій імпульсного датчика.
Засунути захоплювальний пристрій.

Алгоритм переміщення на задану позицію навантаження (N1 – кількість імпульсів між двома позиціями при переміщенні по вертикалі, N2 – кількість імпульсів між позиціями встановлення та зняття вантажу з комірки стелажу, N3 - кількість імпульсів між двома позиціями грубого та точного позиціонування).

 

Визначити позицію по горизонталі та завантажити її у пам'ять переміщення по горизонталі.
Підрахувати позицію грубого позиціонування по вертикалі (m * N1 + N2 – N3) та завантажити її у пам'ять переміщення по вертикалі.
Підрахувати позицію точного позиціонування по вертикалі (m * N1 + N2) та завантажити її у пам'ять.
Включити привод переміщення вправо.
Включити привод переміщення уверх.
Опитати лічильник переміщення по горизонталі. Якщо це значення дорівнює значенню у пам'яті переміщення по горизонталі, переключити привод переміщення по горизонталі на повільну швидкість.
6. Опитати лічильник переміщення по вертикалі. Якщо це значення дорівнює значенню у пам'яті переміщення по вертикалі, виключити привод переміщення по вертикалі.

 

Алгоритм переміщення на задану позицію розвантаження (N1 – кількість імпульсів між двома позиціями при переміщенні по вертикалі, N2 – кількість імпульсів між позиціями встановлення та зняття вантажу з комірки стелажу, N3 - кількість імпульсів між двома позиціями грубого та точного позиціонування).

 

Визначити позицію по горизонталі та завантажити її у пам'ять переміщення по горизонталі.
Підрахувати позицію грубого позиціонування по вертикалі (m * N1 – N3) та завантажити її у пам'ять переміщення по вертикалі.
Підрахувати позицію точного позиціонування по вертикалі (m * N1) та завантажити її у пам'ять.
Включити привод переміщення вправо.
Включити привод переміщення уверх.
Опитати лічильник переміщення по горизонталі. Якщо це значення дорівнює значенню у пам'яті переміщення по горизонталі, переключити привод переміщення по горизонталі на повільну швидкість.
6. Опитати лічильник переміщення по вертикалі. Якщо це значення дорівнює значенню у пам'яті переміщення по вертикалі, виключити привод переміщення по вертикалі.

 

Алгоритм переміщення на позицію навантаження з позиції розвантаження.

 

Завантажити її у пам'ять переміщення по горизонталі значення позиції навантаження.
Завантажити її у пам'ять переміщення по вертикалі значення позиції навантаження.
Включити привод переміщення вправо.
Опитати лічильник переміщення по горизонталі. Якщо це значення дорівнює або більше значення у пам'яті переміщення по горизонталі, виключити привод переміщення по горизонталі.

На мал. 4.5 та мал. 4.6 наведений приклади блок-схеми програми, яка реалізує описаний алгоритм роботи. Програма складається з основної програми (мал. 4.5), яка завдає послідовність виконання окремих операцій (переміщень), та блоків, які здійснюють ці операції (мал. 4.6).

Сюди відносяться блоки переміщень по окремим напрямкам, встановлення та зняття вантажу у скриньку стелажу та інші.


Мал. 4.5. Блок-схеми основної програми

 

 

 

 

 

 

Мал. 4.6. Блок-схеми блоків, які здійснюють окремі операції

Мал. 4.6. Блок-схеми блоків, які здійснюють окремі операції (продовження)

 

4.3 Обґрунтування вибору системи керування

 

На підставі алгоритму керування й опису технологічного процесу складаємо таблицю використовуваних датчиків і виконавчих пристроїв для механізмів переміщення по вертикалі та горизонталі (візка) (табл. 2).

 

 

 

Таблиця 2

 

Найменування

Позначення

Тип сигналу

Датчики

Кнопка "ПУСК"

SA1

Дискретний НВК

Кнопка "СТОП"

SA2

Дискретний НЗК

Кінцевий вимикач начального положення по вертикалі

SQ1

Дискретний НЗК

Кінцевий вимикач кінцевого положення по вертикалі

SQ2

Дискретний НЗК

Кінцевий вимикач начального положення по горизонталі

SQ3

Дискретний НЗК

Кінцевий вимикач кінцевого положення по горизонталі

SQ4

Дискретний НЗК

Датчик горизонтального положення 1

SQ5

Індуктивний НЗК

Датчик горизонтального положення 2

SQ6

Індуктивний НЗК

Датчик вертикального положення

BL1

Фотоімпульсний АВ

 

 

Виконавчі пристрої

Рух по вертикалі швидко

К1

Дискретний

Рух по вертикалі повільно

K2

Дискретний

Рух по вертикалі прямий

K3

Дискретний

Рух по вертикалі реверс

K4

Дискретний

Рух по горизонталі швидко

К5

Дискретний

Рух по горизонталі повільно

K6

Дискретний

Рух по горизонталі прямий

K7

Дискретний

Рух по горизонталі реверс

K8

Дискретний

Індикатор "РОБОТА"

HL1

Дискретний

 

 

 

 

Виходячи з таблиці використовуваних датчиків і виконавчих пристроїв, визначається їхня загальна кількість і відповідно до цього вибирається система керування і вхідні в її склад модулі введення і виводу сигналів. Наявність імпульсного датчика потребує використання швидких лічильників, тому для автоматизації промислового штабелера пропонується промисловий контролер сімейства SIMATIC S7-300C – CPU 313C-2DP від фірми SIEMENS.

Промислові контролери SIMATIC S7-300C випускаються у виді моноблоків, що поєднують у своєму складі центральний процесор і убудовані входи-виходи для підключення датчиків і виконавчих механізмів, швидкісні лічильники та інші функціональні елементи.

Програмувальні контролери SIMATIC S7-300C призначені для застосування в машинобудівному виробництві, автомобільній промисловості, верстатобудуванні і т.д.

Конструктивні особливості:

Компактні пластикові корпуси, монтаж на профільні шини S7-300;
Збільшені обсяги робочої пам'яті, висока швидкість виконання команд;
Застосування нової концепції завантаження і збереження даних під час роботи центрального процесора з використанням нових мікрокарт пам'яті;
Убудований MPI інтерфейс. Наявність моделей з додатковим убудованим інтерфейсом Pt (Point-to-Point) чи PROFIBUS-DP (ведучий/відомий пристрій);
Набір убудованих входів і виходів. Усі дискретні входи можуть використовуватися для введення дискретних чи сигналів виконання спеціальних функцій;
Набір убудованих функцій, що забезпечують підтримку роботи входів переривань, швидкісних лічильників, імпульсних виходів, ПІД-регуляторів, вимірників частоти;
Можливість застосування широкої гами сигнальних, функціональних, інтерфейсних і комунікаційних модулів програмувальних контролерів SIMATIC S7-300.

У нашому випадку керуємо обладнання складу розподілено на досить великій площі. Можна виділити таки механізми:

приводи механізмів підйому та переміщення візку;

приводи переміщення моста;

приводи переміщення конвеєрів.

Для спрощення системи доцільно використовувати так звану децентралізовану периферію, яка дозволяє підключати віддалені модулі входів, виходів, лічильники та інші за допомогою локальної мережі, наприклад, PROFIBUS DP та встановлювати їх безпосередньо біля об’єктів керування. Для програми ПЛК треба задати тільки адреси входів та виходів.

Установка конфігурації та програмування контролерів SIMATIC S7-300 здійснюється засобами пакетів STEP 7.

 

В обрану систему керування входить блок живлення PS 307 та центральний процесор CPU 313C-2DP.

Структура системи керування наведена на мал. 4.7

 

 

Мал. 4.7. Структура системи керування

 

 

Параметри системи керування з використанням центрального процесора CPU 313C-DP можна представити у вигляді таблиці 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 3. Параметри системи керування з використанням центрального

процесора CPU 313C-DP

 

Найменування

Значення

Обсяг робочої пам'яті, Кбайт

64

Завантажувальна пам'ять

ММС Макс. 8 Мбайт

Кількість блоків, FC/FB/DB

1024/1024/511

Виконання програми

Циклічне (ОВ1), у реальному масштабі часу (ОВ10), обробка сигналів тривоги (ОВ20), по перериваннях за часом (ОВ35), по апаратних перериваннях (ОВ40), рестарт (ОВ100), обробка асинхронних помилок (ОВ80... 82, 85, 87), обробка синхронних помилок (ОВ121, 122), відмовлення станції/відновлення (ОВ86)

Час виконання:

логічної команди

команди обробки

 

0,1…0,2

0,5

Пам'ять/ таймери/ лічильники

256/256/256

Модулів вводу/ виводу на систему

базових стійок/ стійок розширення

 

31

1/3

Адресний простір уведення-виведення:

Загальне

Відображення вх. /вих. сигналів

 

1024/1024 байт

128/128 байт

Загальне

каналів вводу/виводу:

дискретних сигналів

аналогових сигналів

 

До 1024

До 256/128

Убудовані функції:

швидкісні лічильники

імпульсні виходи

вимірники частоти

 

3 канала

3 канала ШІМ

3 канала

Убудовані входи-виходи:

дискретні входи

дискретні виходи

 

16x =24В

16x =24В/ 0,5А

Інтерфейс

PROFIBUS-DP

 

Є

Габарити, мм

120x125x130

 

4.4 Опис системи керування

 

Состав системи керування можна уявити у виді таблиці:

 

Таблиця составу системи керування

Поз

Найменування

Адреси входів

Адреси виходів

Примітка

1

Блок живлення

 

 

 

2

Центральний процесорний пристрій CPU 313С-DP

 

І124.0…І124.7

І125.0…І125.7

І124.0…І124.1

 

Q0…124.7
Q0…125.7
Умонтовані входи/виходи

Швидкий лічильник 0

 

3

ДП1

І10.0..І.10.7

Q10.0…Q10.7

входи/виходи

4

ДП2

І20.0...І20.7

Q20.0…Q20.7

входи/виходи

 

 

 

 

 

Конфігурація системи наведена на мал. 4.8

 

 

 

 

Мал. 4.8. Конфігурація системи

 

Складаємо таблицю підключення датчиків і виконавчих пристроїв до пристрою керування.

 

Найменування

Позначення

Адреса

Датчики

Кнопка "ПУСК"

SA1

I 125.0

Кнопка "СТОП"

SA2

I 125.6

Кінцевий вимикач начального положення по вертикалі

SQ1

I 124.2

Кінцевий вимикач кінцевого положення по вертикалі

SQ2

I 124.3

Кінцевий вимикач начального положення по горизонталі

SQ3

I 124.4

Кінцевий вимикач кінцевого положення по горизонталі

SQ4

I 124.5

Датчик горизонтального положення 1

SQ5

I 124.6

Датчик горизонтального положення 2

SQ6

I 124.7

Датчик вертикального положення A

BL1A

I 124.0

Датчик вертикального положення B

BL1B

I 124.1

 

 

Виконавчі пристрої

Рух по вертикалі швидко

К1

Q 124.0

Рух по вертикалі повільно

K2

Q 124.1

Рух по вертикалі прямий

K3

Q 124.2

Рух по вертикалі реверс

K4

Q 124.3

Рух по горизонталі швидко

К5

Q 124.4

Рух по горизонталі повільно

K6

Q 124.5

Рух по горизонталі прямий

K7

Q 124.6

Рух по горизонталі реверс

K8

Q 124.7

Індикатор "РОБОТА"

HL1

Q 125.0

 

 

 

 

 

4.5 Упорядкування програми

 

Розробка програми та апаратурних засобів системи керування супроводжується розробкою технічної документації, яка дає можливість обслуговувати розроблену систему керування.

Налагодження програм є завершальним етапом розробки та здійснюється за допомогою програмних та апаратурних засобів налагодження.

5. Економiчний роздiл.

5.1. Економічне обґрунтування об,єкта впровадження.

Автоматизація виробництва на підприємстві є самостійною комплексною проблемою, вона створює можливості для поліпшення умов і підйому продуктивності праці, зростання якості продукції, скорочення потреби в робочій силі і в систематичному підвищенні прибутку, що дозволяє змінити тенденцію розвитку, зберегти старі і завоювати нові ринки. Впровадження автоматизації виробництва виявляється надійним засобом, що наводить не лише до адаптації підприємств до нових соціально-економічних умов, але і значному числу чисто технологічних переваг, які у результаті забезпечують значне збільшення додаткової вартості продукції.
Кран-штабелер, що розробляється в дипломному проекті, вантажопідйомністю 500 кг, призначений для автоматизованого укладання тарно-штучних вантажів в стелажі, а також для вантаження і розвантаження конвеєрів, залізничних платформ і автомобільного транспорту, вживаний на складі кран-штабелер, дозволяє:
- понизити капітальні витрати на будівництво складів в результаті кращого використання площ і місткості складу, збільшення висоти складування;
- збільшити продуктивність праці обслуговуючого персоналу, понизити собівартість переробки вантажів унаслідок збільшення продуктивності устаткування, міри механізації і автоматизації виробничого процесу складування вантажів;
- поліпшити організацію і технологію переробки вантажу на складах в результаті забезпечення однаково зручного доступу до всіх вантажів, що зберігаються на складі, скорочення часу укладання вантажів на зберігання і видачі їх споживачам.
5.2. Вихідні дані

Розрахункові дані для виконання основних розрахунків економічної частини дипломного проекту представлені в табл. 5.

 

 

Таблиця 5. Розрахункові дані

5.3 Техніко-економічне обґрунтування

Проектована ділянка РТК застосовується для переміщення готових кабельних котушок на склад в стелажі, а потім на конвеєр. Склад устаткування і здатність виконувати численні технологічні операції і їхнього транспортування, проектованого РТК, дозволяють його успішно використовувати в багатьох галузях машинобудування в народному господарстві.
Відмінність проектованої ділянки РТК від базового полягає в тому, що через нелегку роботу обслуговуючого персоналу, малих площ ділянки неможливості перемонтажу основного технологічного устаткування, застосовується промисловий кран-штабелер і конвеєр.
Включене до складу ділянки РТК устаткування дозволяє підвищити продуктивність виробництва, а також розвантажити обслуговуючий персонал від монотонної багатогодинної роботи.
За базу порівняння при економічних розрахунках приймається вже існуючий РТК який обслуговується одним оператором і тупиковим видом стелажу, а також двох конвеєрів на виході зі складу.
Технічна характеристика проектованої ділянки РТК відрізняється від базового зменшенням часу на роботу штабелера і транспортування вантажу на наступну ділянку, а також збільшенням продуктивності, про що говорилося раніше. Але істотна особливість розроблювальної ділянки РТК – це створення і забезпечення гнучкого виробництва, що є в наш час, однією з головних напрямків у розвитку машинобудування.

Розрахунок трудомісткості конструкторської підготовки виробництва.

У технологічній структурі ДКР сполучаються роботи з розробки необхідного комплекту конструкторської документації й роботи з виготовлення, налагодження й випробуванням дослідного зразка.
Для визначення трудомісткості розробки комплекту КД використовуємо перелік документів, розроблювальних у дипломному проекті й типові норми часу на розробку конструкторської документації. Крім цього, ураховуємо витрати часу на участь у випробуванні й налагодженню дослідного зразка й коректування технічної документації після випробування дослідного зразка. Типові норми часу наведено в додатку 2. Номенклатура й обсяг конструкторських документів, що підлягають розробці, зазначені в технічному завданні на проведення техніко-економічних розрахунків.
Трудомісткість розробки конструкторських документів розраховуємо по формулах:
= • • • • •
=0.7• • • •
=0.2• • • •
=0.15(0.2)• • •
де , , , - відповідно норми часу на розробку, конструкторський контроль, технологічний контроль і нормоконтроль КД і-го найменування;
, 0.7, 0.2, 0.15(0.2) - типові норми часу на розробку, конструкторський і технологічний контролі, нормоконтроль одиниці об'єму КД і-го найменування;
- поправочний коефіцієнт до норми часу залежно від фактичного формату КД і-го найменування (див. ТЗ і табл.1 додаток 2);
- поправочний коефіцієнт до норми часу залежно від типа виробництва (див. ТЗ і табл.2 додаток 2);
- поправочний коефіцієнт до норми часу залежно від масштабу виконання КД і-го найменування (див. ТЗ і табл.3 додаток 2);
- поправочний коефіцієнт до норми часу на розробку КД, що не має аналога. Наявність або відсутність аналога вказана в ТЗ.
Розрахунок трудомісткості розробки конструкторської документації виконується формою, приведеною в таблиці 6.
Розрахунок трудомісткості
Табл. 6
Найменування конструкторської документації tнрі Ni Kфі Kс Кмі Каі Розрахунок
Креслення загального виду крана-штабелера 36,2 1 6,4 1 1,05 0,5 tp1 = 36.2∙1∙6.4∙1∙1.05∙0.5 = 121.63
tkk1=0.7∙1∙6.4∙1.05∙1 = 4.7
tmk1=0.2∙1∙6.4∙1.05∙1 = 1.3
tнk1=0.15(0,2)∙1∙6.4∙1.05∙1 = 1
∑ t1=128,6

Креслення загального виду конвеєра 31,5 1 3,2 1 1,1 1 tp2 = 31,5∙1∙3,2∙1∙1.1∙1 = 110,8
tkk2=0.7∙1∙3,2∙1.1∙1 = 2,46
tmk2=0.2∙1∙3,2∙1.1∙1 = 0,7
tнk2=0.15(0,2)∙1∙3,2∙1.1∙1 = 0,52
∑ t2=114,4

Складальне креслення вантажопідйомника 27,4 1 1,6 1 1,1 1 tp3 = 27,4∙1∙1,6∙1∙1.1∙1 = 48,1
tkk3=0.7∙1∙1,6∙1.1∙1 = 1,2
tmk3=0.2∙1∙1,6∙1.1∙1 = 0,35
tнk3=0.15(0,2)∙1∙1,6∙1.1∙1 = 0,26
∑ t3=84,5

Креслення загального виду компоновки РТК 48,7 1 1,6 1 1,1 1 tp4 = 48,7∙1∙1,6∙1∙1.1∙1 = 85,71
tkk4=0.7∙1∙1,6∙1.1∙1 = 1,2
tmk4=0.2∙1∙1,6∙1.1∙1 = 0,35
tнk4=0.15(0,2)∙1∙1,6∙1.1∙1 = 0,26
∑ t4=87

Складальне креслення привода конвеєра 41,7 1 1 1 1,05 0,5 tp5 = 41,7∙1∙1∙1∙1.05∙0,5 = 21,8
tkk5=0.7∙1∙1∙1.05∙1 = 0,73
tmk5=0.2∙1∙1∙1.05∙1 = 0,21
tнk5=0.15(0,2)∙1∙1∙1.05∙1 = 0,15
∑ t5=22,8

Складальне креслення механізму обертання 36,2 1 1,6 1 1 1 tp6 = 36,2∙1∙1,6∙1∙1∙1 = 57,9
tkk6=0.7∙1∙1,6∙1∙1 = 1,12
tmk6=0.2∙1∙1,6∙1∙1 = 0,32
tнk6=0.15(0,2)∙1∙1,6∙1∙1 = 0,24
∑ t6=59,5

Креслення загального виду схеми алгоритму 27,9 1 3,2 1 1,05 1 tp7 = 27,9∙1∙3,2∙1∙1.05∙1 = 93,7
tkk7=0.7∙1∙3,2∙1.05∙1 = 2,3
tmk7=0.2∙1∙3,2∙1.05∙1 = 0,6
tнk7=0.15(0,2)∙1∙3,2∙1.05∙1 = 0,5
∑ t7=97,1

Креслення загального виду схеми підключення
системи управління 24,2 1 1,6 1 1 1 tp8 = 24,2∙1∙1,6∙1∙1∙1 = 38,7
tkk8=0.7∙1∙1,6∙1∙1 = 1,12
tmk8=0.2∙1∙1,6∙1∙1 = 0,32
tнk8=0.15(0,2)∙1∙1,6∙1∙1 = 0,24
∑ t8=40,3

Складальне креслення механізму підйому 31,5 1 1 1 1,15 1 tp9 = 31,5∙1∙1∙1∙1.15∙1 = 36,2
tkk9=0.7∙1∙1∙1.15∙1 = 0,8
tmk9=0.2∙1∙1∙1.15∙1 = 0,23
tнk9=0.15(0,2)∙1∙1∙1.15∙1 = 0,17
∑ t9=37,4

Складальне креслення стелажу 31,5 1 1 1 1,1 1 tp10 = 31,5∙1∙1∙1∙1.1∙1 = 34,6
tkk10=0.7∙1∙1∙1.1∙1 = 0,77
tmk10=0.2∙1∙1∙1.1∙1 = 0,22
tнk10=0.15(0,2)∙1∙1∙1.1∙1 = 0,16
∑ t10=35,6

Розрахунково-пояснювальна записка технічного проекту 4,1 100 1 1 1,1 1 tp11 = 4,1∙100∙1∙1∙1.1∙1 = 451
tkk11=0.7∙100∙1∙1.1∙1 = 77
tmk11=0.2∙100∙1∙1.1∙1 = 22
tнk11=0.15(0,2)∙100∙1∙1.1∙1 = 16,5
∑ t11=566,5

Технологічний розділ 3 10 1 1 1,1 1 tp12 = 3∙10∙1∙1∙1.1∙1 = 33
tkk12=0.7∙10∙1∙1.1∙1 = 7,7
tmk12=0.2∙10∙1∙1.1∙1 = 2,2
tнk12=0.15(0,2)∙10∙1∙1.1∙1 = 1,65
∑ t12=44,5

Аналітичний розділ 3 6 1 1 1,1 1 tp13 = 3∙6∙1∙1∙1.1∙1 = 19,8
tkk13=0.7∙6∙1∙1.1∙1 = 4,6
tmk13=0.2∙6∙1∙1.1∙1 = 1,32
tнk13=0.15(0,2)∙6∙1∙1.1∙1 = 1
∑ t13=26,7

Розрахунковий розділ 3 60 1 1 1,1 1 tp14 = 3∙60∙1∙1∙1.1∙1 = 198
tkk14=0.7∙60∙1∙1.1∙1 = 46,2
tmk14=0.2∙60∙1∙1.1∙1 = 13,2
tнk14=0.15(0,2)∙60∙1∙1.1∙1 = 9,9
∑ t14=267,3

Техніко-єкономічний розділ 4,1 14 1 1 1,1 1 tp15 = 4,1∙14∙1∙1∙1.1∙1 = 63
tkk15=0.7∙14∙1∙1.1∙1 = 10,7
tmk15=0.2∙14∙1∙1.1∙1 = 3
tнk15=0.15(0,2)∙14∙1∙1.1∙1 = 2,3
∑ t15=79

 


Охорона праці


4,1


10


1


1


1,1


1

tp16 = 4,1∙10∙1∙1∙1.1∙1 = 45,1
tkk16=0.7∙10∙1∙1.1∙1 = 7,7
tmk16=0.2∙10∙1∙1.1∙1 = 2,2
tнk16=0.15(0,2)∙10∙1∙1.1∙1 = 1,6
∑ t16=56,6

 

По кожному виду конструкторської документації визначається кваліфікаційний рівень виконавців. При розрахунку завантаження виконавців необхідно враховувати витрати часу на участь у випробуванні і відладці дослідного зразка і коректування технічної документації після випробування дослідного зразка (див. таблиці. 8 додаток 2). В умовах автоматизації проектно-конструкторських робіт скорочуються терміни розробки і об'єм трудових витрат. Трудомісткість розробки комплекту конструкторської документації на новий виріб при автоматизації проектування розраховується по формулі:
Трудомісткість в умовах автоматизації проектно-конструкторських робіт (при ступені автоматизації 90%):
де - трудомісткість розробки конструкторської документації і-го найменування;
- коефіцієнт зниження трудомісткості робочого проектування виробів при автоматизації (див. додаток 3).
Креслення загального виду штабелера:

Креслення загального виду конвеєра:

Складальне креслення вантажопідйомника:

Креслення загального виду компоновки РТК:

Складальне креслення привода конвеєра:

Складальне креслення механізму обертання:

Креслення загального виду схеми алгоритму:

Креслення загального виду схеми підключення:


Складальне креслення механізму підйому:

Складальне креслення стелажу:

Розрахунково-пояснювальна записка технічного проекту:

Технологічний розділ:

Аналітичний розділ:

Розрахунковий розділ:

Техніко-єкономічний розділ:

Охорона праці:

Розподіл робіт і розрахунок завантаження виконавців визначається формою, приведеною в таблиці 7.
Розрахунок завантаження виконавців
Табл. 7
Наймену-вання КД
і видів робіт Обєм
роботи
у форм. Трудомі-стк.,
год.(∑t)
Виконавці
Розробник Керівник ДП Консуль-тант з економіч-ної частини ДП Консуль-тант з охорони праці Нормо-контроль
Об'єм Год Об'єм Год Об'єм Год Об'єм Год Обєм Год
Креслення загального виду штабелера
1А1 128,6 1А1 121,6
1 1А1 4,7
0,3 _ _ _ _ 1А1
1
Креслення загального виду конвеєра 1А1 114,4 1А1 110,8
0,5 1А1 2,4
0,2 _ _ _ _ 1А1
0,52
Складальне креслення вантажопідйомника 1А1 84,5 1А1 48,1
0,2 1А1 1,2
0,15 _ _ _ _ 1А1
0,26
Креслення загального виду компоновки 1А1 87 1А1 85,71
0,2 1А1 1,23
0,15 _
_ _ _ 1А1
0,26
Складальне креслення привода конвеєра 1А1 22,8 1А1 28,1
0,2 1А1 0,73
0,01 _ _ _ _ 1А1
0,15
Складальне креслення механізму обертання 1А1 59,5 1А1 57,9
0,2 1А1 1,12
0,12 _ _ _ _ 1А1
0,24
Креслення загального виду схеми алгоритму 1А1 97,1 1А1 93,7
0,2 1А1 2,3
0,4 _ _ _ _ 1А1
0,5
Креслення загального виду схеми підключення 1А1 40,3 1А1 38,7
0,1 1А1 1,12
0,12 _ _ _ _ 1А1
0,24
Складальне креслення механізму підйому 1А1 37,4 1А1 36,2
0,2 1А1 0,8
0,03 _ _ _ _ 1А1
0,17
Складальне креслення стелажу 1А1 35,6 1А1 34,6
0,12 1А1 0,77
0,1 _ _ _ _ 1А1
0,16
Розрахунково-пояснювальна записка 100А4 566,5 100А4 451
18 100А4 77
4 _ _ _ _ 100А4
16,5
Технологічний розділ 10А4 44,5 10А4 33
1,2 10А4 7,7
1 _ _ _ _ 10А4 1,6
Аналітичний розділ 6А4 26,7 6А4 19,8
1 6А4 4,6
0,32 _ _ _ _ 6А4
1
Розрахунковий розділ 60А4 267,3 60А4 198
8 60А4 46,2
5,2 _ _ _ _ 60А4
9,9
Техніко-єкономічний розділ 14А4 79 14А4 63
1,5 _ _ 14А4 10,7
1,5 _ _ 14А4
2,3
Охорона праці 10А4 56,6 10А4 45,1
1,2 _ _ _ _ 10А4 7,7
1 10А4 1,6
Всього Годин 1370,1 157,8 12,2 8,7 36,4
Робочіх днів 171,2 19,7 1,5 1 4,5

Трудомісткість розробки комплекту КД і завантаження виконавців в робочих днях визначається по формулі:
= /8,
де - сумарна трудомісткість в годинах.
Трудомісткість розробки комплекту КД і завантаження виконавців у робочих днях визначається по формулі:






5.5. Визначення ціни науково-технічної продукції

Ціна науково-технічної продукції (виконання ДКР) визначається по формулі:
= + +ПДВ,

де - планова собівартість виконання ДКР;
- плановий прибуток:
=0.25 ,
де 0.3 - норматив, що враховує граничний рівень рентабельності, який встановлений чинним законодавством для науково-технічної продукції.
ПДВ=0.2( + ).
Визначимо собівартості ДКР, використовуючи метод питомих вагів. Для цього необхідно визначити суму основної заробітної плати по всіх виконавцях, що беруть участь в даній ДКР.
Розмір заробітної плати за виконаний обсяг роботи з кожного виконавця визначається по формулі:

де - трудомісткість виконання ОКР кожним виконавцем
- заробітна плата за один день роботи виконавця,
де
Розробник: ЗПміс.1 = 1500 грн.
Керівник диплома: ЗПміс.2 = 1900 грн.
Консультант з ЕЧ: ЗПміс.3 = 1700 грн.
Консультант з ОП: ЗПміс.4 = 1700 грн.
Норма-контроль: ЗПміс.5 = 1700 грн.




 

Розрахунок основної заробітної плати
Табл. 8
Виконавці Трудомісткість, роб. днів Місячний посадовий оклад, грн. Денна ставка,
грн. Сума основної заробітної плати, грн.
Розробник 171,2 1500 59 10100,8
Керівник ДП 19,7 1900 79,8 1473,56
Консультант з економ.частини ДП 1,5 1700 66,9 100,3
Консультант з охорони праці 1 1700 66,9 66,9
Нормо-контроль 4,5 1700 66,9 301,05
Всього 197,9 8500 334,5 12042,61

Для визначення сумарних витрат на ДКР складається калькуляція планової собівартості , яка використовується для планування й обліку витрат на ДКР.

Табл.9
Найменування Одиниця виміру Кількість Ціна за одиницю, грн. Сума, грн.
Папір А4
з рамкою _ 100 0,30 30
Папір формату А1 _ 10 10 100

Використовуване спецобладнення: персональний комп'ютер із установленим додатком для автоматизованого проектування - AutoCAD 2007 і SolidWorks 2009.

Вартість 1 години використання ПК - 8грн. Тому що ПК використався для виготовлення всіх креслень і специфікацій, а також для набору розрахунково-пояснювальних записок, то кількість часу використання комп'ютера приблизно дорівнює 0,8 від усього витраченого часу.

 


Калькуляція планової собівартості
Табл. 10
Стаття витрат Сума, грн Розрахунок
1. Матеріали 130 Зм див. табл.9
2. Спецобладнання 7477,12 Зспец.обл.
3. Основна заробітна плата 12042,61 Зо, див. табл. 8
4. Додаткова зарплатня 1204,26 Зд=0.1∙Зо
5. Відрахування в державний (обов'язковий)фонд соціального страхування 384,1 Зс-с=0.029∙(Зо+Зд)

6. Відрахування в державний (обов'язковий)пенсійний фонд 4239,1 Зпенс=0.32∙(Зо+Зд)

7. Відрахування в державний (обов'язковий) фонд безробіття 172,2 Збез=0.013∙(Зо+Зд)

8. Відрахування на випадок професійних захворювань та нещасних випадків 159,1 Зс-с=0.012∙(Зо+Зд)

9. Комунальний податок 216,4 Зком=(Зо+Зд)/12•17•3•0.1

10. Послуги сторонніх організацій 0 Зпос= 0

11. Інші прямі витрати 1204,26 Зпв= 0,1 ∙ Зо

12. Накладні витрати 7225,5 Знв= 0,6 ∙ Зо

Планова собівартість 28172,7 Спл= Зі

Плановий прибуток 7043,2 =0.25

ПДВ 7043,2 ПДВ=0.2( + )

Науково-технічної продукції 42259 = + +ПДВ


Витрати по статтях: матеріали, спецобладнання, додаткова заробітна плата, відрядні витрати, послуги сторонніх організацій, інші прямі витрати й накладні витрати визначаються з використанням методу питомих ваг.
У формулах розрахунку витрат використані наступні умовні позначки:
αм, αоб, αо, αк, αпос, αпв, αнв – відповідно питома вага, спец обладнання, основну заробітну плату, відрядні витрати, послуги сторонніх операцій, інші прямі витрати й накладні витрати в собівартості КПП аналогічних виробів(див. додаток 4);

5.6. Розрахунок собівартості та ціни проектованого виробу

Визначимо укрупненими методами первісну собівартість проектованого виробу. На основі КД складаємо перелік покупних напівфабрикатів, комплектуючих елементів і виробів, і розраховуємо їх вартість за формою, наведеною в таблиці 11.
Розрахунок вартості покупних напівфабрикатів, комплектуючих елементів і виробів
Табл. 11
Найменування, тип, модель Кількість Ціна за одиницю, грн Сума, грн
Кран-штабелер 1 260300 260300
Стелаж 4 117520 470080
Конвеєр 2 180600 361200
Транспортно-заготівельні витрати - 6000 6000
Всього 7 564420 1097580

Калькуляція планової собівартості проектованого виробу складається з використанням методу питомої ваги за формою, наведеною у таблиці 12.

Калькуляція планової собівартості проектованого виробу
Табл. 12
Стаття витрат Сума, грн Розрахунок
1. Сировина і матеріали 636596 Зм =(αм / αо)•Зпі
2. Покупні напівфабрикати і комплектуючі вироби 1097580 Зпі, див. табл. 6
3. Основна заробітна плата 208540,2 Зо=(αо / αпі)•Зпі
4. Додаткова зарплатня 20854 Зд=0.1∙Зо
5. Відрахування в державний (обов'язковий)фонд соціального страхування 6652,4 Зс-с=0.029∙(Зо+Зд)

6. Відрахування в державний (обов'язковий)пенсійний фонд 73406,1 Зпенс=0.32∙(Зо+Зд)

7. Відрахування в державний (обов'язковий) фонд безробіття 2982,1 Збез=0.013∙(Зо+Зд)

8. Відрахування на випадок професійних захворювань та нещасних випадків 2752 Зс-с=0.012∙(Зо+Зд)

9. Комунальний податок 3748,2 Зком=(Зо+Зд)/12•17•3•0.1

10. Загальновиробничі витрати 271102 Звироб= αвироб ∙ Зо=(0.3/2.5)∙Зо
11. Загальногосподарські витрати 156405,1 Ззаг= αзаг ∙ Зо=(0.75/0.8) ∙Зо
12. Виробнича собівартість 2419553 Свир= Зі

13. Комерційні витрати 483910 Зком= 0.2 ∙ Свироб
Повна собівартість 2903463 Сповна= Свироб+Зком

У наведених розрахунках використані наступні умовні позначення:
αм, αпі, αо, αк, αпос, αпв, αнв – відповідно питома вага витрат на матеріали, покупні напівфабрикати, основну зарплату, послуги сторонніх організацій, інші прямі витрати і накладні витрати в собівартості аналогічних виробів (див. додаток 5).

Ціна проектованого виробу визначається за формулою:
Ц=Сповна+Пн+ПДВ,
де Сповна – повна собівартість вироба;
Пн - нормативний прибуток;
ПДВ - податок на додаткову вартість.
Пн= Сповна•(ρ/100),
де ρ - норматив рентабельності продукції по відношенню до повної собівартості (25%).
ПДВ=0.2•(Сповна+Пн).
Нормативний прибуток:
;
де ρ - норматив рентабельності продукції стосовно повної собівартості (25%)
Податок на додану вартість:
грн.
грн.
Висновок: даний проект являється доцільний, оскільки в порівнянні з базовим має ряд переваг:
збільшення продуктивності;
зменшення виробничої площі;
зменшення кількості людей, що обслуговують технологічне обладнання.
Істотна особливість розроблювальної ділянки РТК – це створення і забезпечення гнучкого виробництва, що є в наш час, однією з головних напрямків у розвитку машинобудування.


6. Охорона праці
6.1. Аналіз можливих небезпечних і шкідливих виробничих факторів, утворених спроектованим об'єктом.
Організація охорони праці на вантажно-розвантажувальному комплексі є однієї з найважливіших задач і обов'язків адміністрації, що повинна забезпечувати належний технічний стан устаткування всіх робочих місць і створювати умови роботи, що відповідають вимогам охорони праці обговорених у ДНАОП 0.00-1.03-02. Трудове законодавство встановлює повну відповідальність керівника вантажно-розвантажувального комплексу ( директора чи головного інженера) за організацію праці в цілому по об'єкті. Тому, встановлений у складському приміщені кран-штабилер загального призначення, необхідно віднести до механізму підвищеної небезпеки.
6.2 Ідентифікація ОВПФ
Досліджувані об'єкти, якими є кран-штабелер і пластинчатий конвеєр, можемо створювати наступні потенційні ОВПФ:
Рухомі механізми, рухомі частини устаткування;
Падіння вантажу;
Підвищений шум мех-в;
Підвищена запиленість;
Електро- та пожеженебезпека;

6.3 Можливі небезпечні і шкідливі виробничі фактори, створювані проектованим об'єктом.
Рушійні механізми, рухливі частини устаткування, що пересуваються деталі :
не передбачені рухи штабелера під час навчання й виконання керуючої програми, а також погрішність позиціювання;
помилкові дії оператора під час налагодження й ремонту;
доступ людини в робочий простір промислового робота при його роботі




в автоматичному режимі;
незручне й тісне розміщення технологічного устаткування на ділянці;
розміщення пультів керування усередині робітника простору робочого робота й відсутність спеціального огородження.
Падіння деталі :
порушення номінальної вантажопідйомності штабелера й стрічкового конвеєра;
недостатнє закріплення його у захваті штабелера;
Підвищена напруга живильної мережі :
- випадковий дотик або наближення на небезпечну відстань до струмоведучих частин, що перебуває під напругою;
- поява напруги дотику на металевих конструктивних частинах електроустаткування (корпусах, кожухах) у результаті ушкодження ізоляції;
- поява напруги на відключених струмоведучих частинах, на яких працюють люди, у наслідку помилкового включення установки.
Підвищена запиленість :
плавлення ізоляції і її горіння з виділенням у повітря шкідливих речовин;
нагрівання й горіння мастильних матеріалів у рухливих з'єднаннях у випадку недотримання періодичності змазування деталей;
важкість і запиленість повітря через роботу в закритих приміщеннях.
Підвищений рівень шуму на робочому місці :
джерелом механічного шуму в слідстві роботи крана в закритому приміщені складського комплексу, а також робота електродвигунів, рух крана і кранової талі, робота генератора.
Підвищений рівень вібрації:
причинами підвищеного рівня вібрації є робота крана з динамічно неврівноваженими вузлами (електродвигуни, не отбаланссовані вали, гальмові шківи і т.п.), а також динамічні навантаження, що діють на кран при роботі і при проходженні нерівностей шляху (зварні шви і т.д.).
Пожежонебезпека:
- причинами виникнення пожежі може бути ушкоджене електрообладнання, а також порушення правил по пожежній безпеці.


6.4. Розробка заходів для ліквідації та зниження виявлених небезпечних і шкідливих факторів.

Для локалізації такого небезпечного виробничого фактора як, що рухаються механізми, рухливі частини устаткування, що пересуваються заготівлі, варто провести наступні заходи:

Кран-штабелер оснащений засобами захисту (огороджувальні, запобіжні, що блокують, що сигналізують та ін.), що виключають можливість впливу на обслуговуючий персонал небезпечних виробничих факторів при роботі в режимах навчання й виконання програми.
У конструкції передбачено зупинка виконавчих пристроїв при влученні людини в запрограмовану область робочого простору.
Перед початком роботи повинен бути зроблений пробний цикл роботи комплексу на неодруженому ходу. Оператор або наладчик повинен переконатися в справному стані встаткування,основного й допоміжного устаткування й засобів захисту й забезпечити усунення всіх виявлених неполадок.
Вхід у зону огородження зблокований з системою керування. Блокувальні пристрої забезпечує припинення руху ПР при вході людини в цю зону.
Розміщення технологічного встаткування ПР на роботизированої ділянці забезпечує вільний, зручний і безпечний доступ до нього обслуговуючого персоналу при програмуванні, навчанні, налагодженні й ремонті.
Пульт керування роботизованим технологічним комплексом або ділянкою розміщений за межами зони огородження. При цьому операторові забезпечена можливість огляду елементів робочого місця, робітника простору ПР і простору за його межами за ДСТ 22269-76.
Також потрібно зробити на поверсі сигналізуючи таблички біля тролеїв, які попереджають обслуговуючий персонал про небезпеку поразки струмом. При бажанні заказника можливо встановити датчик „упорний” при наїзді на барйер – розташовується він наприкінці віл та позаду, цей датчик вимикає усе живлення крану. Але можливий варіант коли встановлюється інфро-червоний датчик – „дальномір”. Відсутність його в тому, що він може спрацювати при загрузці.

Для локалізації такого небезпечного виробничого фактора як падіння заготівлі варто провести наступні заходи:
Маса об'єкта маніпулювання не повинна перевищувати 500 кг;
Для локалізації такого небезпечного виробничого фактора як підвищена напруга живильної мережі варто провести наступні заходи:
Забезпечення неприступності струмоведучих частин находящихся під напругою для випадкового дотику;
Контроль і профілактика ушкоджень ізоляції;
Організація безпечної експлуатації електроустановок;
Усунення небезпеки поразки при виникненні напруги кроку на поверхні землі шляхом детального попереднього огляду устаткування перед початком роботи.
Для запобігання можливості поразки електричним струмом підвищену увагу варто приділяти якості ізоляції і контролю її стану, а також мірам захисту від поразки струмом у випадку переходу напруги на не струмоведучі частини корпусу, насамперед внаслідок ушкодження ізоляції. Відповідно до Правил пристрою електроустановок для захисту від поразки електричним струмом на кранах-штабилерах у випадку ушкодження ізоляції повинна бути встановлена: заземлення, зануління, захисне відключення, розділовий трансформатор, мала напруга, подвійна ізоляція.
Для виконання робіт з апаратами, що знаходяться під напругою до 1000В, повинні бути передбачені діелектричні рукавички, галоши, ізолюючий гумовий коврик і підставка, спеціальний інструмент і прилади з ізольованими (безпечними) ручками. На крані повинні бути встановлені попереджуючі знаки.
Для локалізації такого шкідливого виробничого фактора як підвищений шум варто провести наступні заходи:
Змазування маслом зубчастих і хвильових передач перед зміною;
Установка в місцях упорів пристроїв, що демпфірують.
Джерелами механічного шуму є виробниче й енергетичне обладнання. Тому зниження шуму на робочих місцях досягається, насамперед, за рахунок акустичного удосконалювання машин, тобто поліпшення їхніх шумових характеристик. На крані встановлені звукоізоляційні, звуковбирні глушителі шуму. Також може бути використане включення музичного супроводу протягом робочої зміни. Припустимий рівень шуму на робочому місці крановика дорівнює 60 Дцб.
Для локалізації такого шкідливого виробничого фактора як підвищена запиленість варто провести наступні заходи:
Застосування вогнестійкої ізоляції для проводів;
Забезпечення періодичності змазування деталей;
Установка систем вентиляції й кондиціонування повітря.
Для усунення пожежонебезпеки передбачено:
Пожежна безпека крана забезпечується системою запобігання пожежі, системою протипожежного захисту й організаційно – технічними заходами. При роботі вантажопідйомних кранів основними джерелами виникнення пожежі можуть бути несправності власне кранового обладнання (переважно електрообладнання) і порушення правил підйому і переміщення вантажів . Найчастіше перегріваються і здатні зайняти обмотки гальмових електромагнітів перемінного струму типу МО – Б кранових механізмів. Очевидно, що причиною загоряння може бути коротке замикання в ланцюзі кранового електропривода.
Усі сучасні вантажопідйомні крани мають у схемах спеціальні захисні пристрої, що запобігають негативні наслідки короткого замикання. При виявленні на крані вогнища загоряння необхідно, насамперед, відключити вступний пристрій, якщо до того часу не спрацював захист кранової захисної панелі. Застосування відкритого вогню, сірників неприпустимо на крані, для цього передбачені спеціальні приміщення для паління.
Крани даного типу у відповідності з будівельними нормами України по вибуховий, вибуховопожежної і пожежної небезпеки Сніп II відносять до категорії Д – неспалені речовини і матеріали в холодному стані. Однак фактична пожежонебезпека конкретного крана й убудованих кранових ваг буде відповідати категорії того виробництва, у якому кран експлуатується.
При гасінні пожежі на крані, де дуже багато електроустановок, неприпустимо застосовувати пінні вогнегасники марок ОП – 3, ОП – 4, ОП – 5, тому що струмінь, що випускається вогнегасником, электропровідний, і може викликати поразку працюючиї з вогнегасником людини електричним струмом.
Для усунення підвищеного рівня вібрації на крані необхідно :
Робити динамічне зрівноважування й анти фазну синхронізацію рухливих частин механізмів, балансування гальмових шківів і інших обертових елементів. Зменшення вібрації можна домогтися зміною конструктивних параметрів елементів джерела порушення, а також зміною частоти їхніх коливань.

6.5. Індивідуальне завдання: розрахунок гідравлічного буфера
Розрахунок гідравлічного буфера
В даному випадку буфер являється застереглевим пристроєм для змягчіння удару.
Розглянута конструкція (мал. 6) складається з робочого циліндра 4, в якому Мал. 6
просвердлені ряд конусоподібних отворів 5, поршня 3 зі штоком 1,

зовнішнього циліндра 6, поворотної пружини 2 і резервуару 8. Внутрішні
порожнини робочого 4 і зовнішнього 6 циліндрів і частково резервуара 8 заповнені рідиною 7.
При наїзді крана-штабелера на кінцевий упор, взаємодіючий з останнім, шток 1 переміщує поршень 3 уздовж циліндра 4. При цьому робоча рідина 7 перетікає з порожнини робочого циліндра 4через отвори 5 у порожнину зовнішнього циліндра 6, і далі - в резервуар 8, поглинаючи кінетичну енергію крана-штабелера.Після відкоту крана-штабелера, здійснюваного реверсом його механізму пересування, поворотна пружина 2 повертає поршень 3 в початкове положення.
Завданням розрахунку є визначення необхідної кількості отворів, їх діаметра і координат по довжині циліндра, що забезпечують постійне задане значення середнього уповільнення 4,0 м/с2 в процесі гальмування при амплітуді пульсацій гальмівного зусилля не більше 20%.
Розглядається найбільш несприятливий випадок: кран-штабелер з номінальним вантажем рухається на повній швидкості, двигун приводу пересування при наїзді крана-штабелера на кінцевий упор продовжує працювати.
Розрахункова кількість отворів уздовж твірної циліндра (n) обчислюється за формулою
n= (7) .
n=
з урахуванням позначень
(8)


де υ - розрахункова швидкість руху крана-штабелера, м / с; m - маса крана-штабелера номінальна з вантажем номінальним, кг; ω - розрахункове уповільнення, що приймається рівним 4 м/с2;
P - зусилля приводу пересування, Н; приймається як найменше значення зусилля пробуксовки приводних коліс і зусилля на тих же колесах від максимального моменту електродвигуна; при визначенні зусилля пробуксовки коефіцієнт зчеплення приймається рівним 0,2, а вертикальний тиск на приводні колеса береться як для нерухомого крана -штабелера;
R - опір пересуванню крана-штабелера, Н;
с - жорсткість поворотної пружини, Н / м;
λ - попереднє підтискання пружини, м;
ρ - щільність робочої рідини, кг/м3;
μ - коефіцієнт витрати; для конусообразного дифузора з кутом при вершині 90 ° приймається рівним 0,6;
D - діаметр поршня, м;
d - діаметр отвору, м;
d1=d , (9)
d1= 0.004∙√3 = 0.006 м.
яке розташовується поблизу днища циліндра.
Координату центру i-го отвору, що відраховується від торця поршня в його початковому положенні (Si), м, обчислюють за формулою
Si= , (10)
S1= м.
S2= м.
S3= м.
де i - порядковий номер отвори.
Швидкість поршня (υi) при проходженні i-го отвори обчислюють за формулою
νi= , (11)


υ2=0.167
υ3=0.162
де υi-1 - швидкість поршня при проходженні попереднього отвори;
Si - координата центру i-гo отвору; Si-1 - координата центру попереднього отвору (S0 = 0); li = Si - Si-1 - відстань між сусідніми отворами;
. (12)

Зусилля на штоку ( ) безпосередньо перед i-м отвором обчислюють за формулою
. (13)
Зусилля на штоку (Ti) відразу ж після проходження i-гo отвори обчислюють за формулою
. (14)
.
.
.
.
.
.
Середнє значення зусилля на штоку (Tср) обчислюють за формулою
Тср=(mω + P - R)/z. (15)
.
Коефіцієнт пульсації зусилля (Ki) на i-му отворі обчислюють за формулою
Ki=Ti/Tср. (16)



Для отворів, що віддалені від днища циліндра більш ніж на значення діаметра поршня, цей коефіцієнт повинен бути не більше 1,2. В іншому випадку слід зменшити діаметр отворів.
Допустиме зусилля на штоку (Тдоп) з умови міцності циліндра обчислюють за формулою
Тдоп= , (17)
Тдоп= .
де D1 - зовнішній діаметр циліндра, м;
ψ - коефіцієнт, що враховує концентрацію напруг у отворів; рекомендований значення дорівнює 0,8;
σт - межа текучості матеріалу циліндра, Па;

φ - коефіцієнт запасу міцності, дорівнює 1,5.

Розрахунок поворотної пружини, яка повертає шток в начальне положення.
Задаємося вихідними даними:
Р = 27 Н - максимальна сила стиску діюча на пружину Н;
n = 10 - кількість робочих витків;
3 - дотичні напруга, що допускається
[]k = 784.80 Мпа ;
D = 10 мм - діаметр пружини;
d =1 мм - діаметр заготівлі;
Сила пружини при максимальній деформації:
Рз =
Рз = H
Сила пружини при робочій деформації, Н:
Р2 =
Р2 = H
Крок пружини, мм:
t = 0,000392
t = 0,000392 мм
Максимальна деформація пружини, мм:
F3 = 0,000392
F3 = 0,000392 мм
Робоча деформація пружини, мм:
F2 = 0,000294
F2 = 0,000294 мм
Зазор між кінцем опорного і робочим витком, мм:

 = 0,000098
 =0,000098 мм
Висота пружини, мм:
H0 = (n+1) d + F3;
H0=(10+1) 1+43.5=54.5 мм;
Довжина заготівлі для пружини, мм:
L = 3,2 (D-d) (n+1,5)
L=3,2 (10-1) (10+1,5) = 351,2 мм;
Виходячи з конструктивних розумінь і з урахуванням інтервалу сил (за ДСТ14959-89) вибираємо пружину класу 1, № 102 з наступними параметрами витка: Р = 32.96 Н; D = 10 мм; d = 1 мм; крок пружини t = 3.45 мм; число робочих витків – 10; робоча деформація пружини f = 22 мм; висота пружини H = 55 мм.

Висновок

У процесі виконання дипломного проекту була проаналізована схема компонування складського комплексу у складі автоматизованого складу і вибраний найбільш раціональний варіант. Цей варіант найбільше відповідає вимогам по продуктивності і автоматизації виробництва.
Спроектовано комплекс так, щоб кран мав вільну зону для своїх дій. Він складається з поворотної колони, закріпленої на візку мостового крана-штабелера , і захоплюючого пристрою, змонтованого на прикінці колони.
Механізм підйому й повороту розташований на поворотному крузі візка.
В процесі виконання дипломної роботи були виконані перевірочні розрахунки та спроектовані наступні механізми та вузли мостового крану-штабелера: розрахунок позиціювання по вертикалі, розрахунок механізму підйому, механізму обертання колони. А також виконані розрахунки повязані з підтвердженням правильності вибору та працеспроможності елементів пластинчастого конвеєру.
Для автоматизації промислової дії комплексу було використано модернізований пристрій який керується контролером сімейства SIMATIC S7-300C – CPU 314 від фірми SIEMENS, який програмується локальним персональним комп’ютером по локальної мережі або мобільним леп топом.
Електронною обчислювальною машиною зроблено весь проект, в тому числі графічна частина проекту виконана в системі AutoCAD 2007 та SolidWorks 2009. Таким чином, необхідність знань і володінь новими технологіями реалізована мною при розробці проекту.
У дипломному проекті також представлене техніко-економічне обґрунтування наведених конструктивних рішень.
У розділі «Охорона праці й екологічна безпека» надано аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів, методи й способи їхнього усунення, оцінений ступінь пожежної небезпеки. Також виконане індивідуальне завдання відповідно до завдання по даному розділі.
Дипломна робота підтвердила можливість застосування автоматизованого складу кабельної продукції, з розробкою механізму переміщення по вертикалі.

Література.
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3-х т. Т.1. - Изд. 5-е, перераб. и доп. - М: Машиностроение,1978.
2. Александров М.П. Подъемно - транспортные машины : Учеб. Для машиностр. спец. вузов.-6-е изд.,-М.:Высшая школа,1985.
3. Иванченко Ф.К. Расчеты грузоподъёмных и транспортирующих машин. – К.: Вища школа, 1978.
4. Спиваковский А.О. и др. Транспортирующие машины. Атлас конструкций. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебное пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 1969.
5. Специальные краны: Петухов П.З., Ксюнин П.З, Машиностроение 1985 г.- 96 с.
6. 3ерцалов А.И., Цеврир Б.И., Бененсон И.И. Краны -штабелеры. Изд. 3-е, перераб. и доп.-М.: Машиностроение, 1986.-319 с.
7. Строительные нормы и правила СНиП 211.01-85.Складские здания. - М.: 1986.
8. ДСТУ 16553-88 Краны-штабелеры
9. ДСТУ 21425-85 Соединения зубчатые (шлицевые) прямобочные. Методы расчета нагрузочной способности.
10. Гохбер М.М .Справочник по кранам.- Л..Машиностроение, 1988.-560с..
11. Вайтон А.А. Подъемно-транспортные машины.-М.: Машинострой, 1986. - 535с.
12. Сивко В. Й. Розрахунки з охорони праці: Навч. посібник для студ. інж.-техн. спец. вищих навч. закл. / Житомирський інженерно-технологічний ін-т. - Житомир : ЖІТІ, 2001. - 152с.
13. Павлов Н.Г. Примеры расчетов кранов.:Машиностроение, 1967.-231с.
14. Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин - Машиностроение, 1987.-96с.
15. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин Машиностроение, 1969.-138с.

 

 




Комментарий:

Дипломная работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы