Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера "TOYOPUC-L"


	Загрузить архив:
	Файл: 023-0044.zip (308kb [zip], Скачиваний: 41) скачать

1. ВВЕДЕНИЕ.

Потребность в значительном росте производства продукции машиностроения, товаров широкого потребления, повышении качества продукции, сокращение материально-энергетических и трудовых ресурсов при изготовлении промышленных изделий диктует необходимость в соответствующем увеличении объемов тех производств, которые обеспечивают надёжную защиту изделий от коррозии, снижение их металлоёмкости и улучшения товарного вида.

В решении этих вопросов существенная роль отводится гальванотехнике. Нет ни одной отрасли промышленности, где бы электрохимические, химические и анодно-оксидные покрытия не находили самого широкого применения. Автоматизация и механизация процессов их нанесения позволяют не только повысить производительность труда и улучшить качество покрытий, но и устранить мало квалифицированный ручной труд, особенно в тяжёлых и вредных для человека производственных условиях.

Оборудование для нанесения электрохимических , химических и анодно-оксидных покрытий отличается большим многообразием, что вызвано очень широким диапазоном технических требований, которые не могут быть обеспечены в оборудовании какого-то одного типа.

Конструкция оборудования зависит от характера технологического процесса, его стабильности, числа видов покрытий, номенклатуры обрабатываемых изделий и ряда специальных требований . На него оказывают влияние и условия размещения – отводимая площадь, высота помещения, встраиваемость в поточную линию и другие факторы.

Оборудование для нанесения электрохимических, химических и анодно-оксидных покрытий классифицируется по ряду признаков. Основными из них являются: степень автоматизации и механизации, возможность перепрограммирования, конструкция основного транспортирующего органа и его расположение, система управления, конструкция и форма переносного устройства для размещения обрабатываемых изделий.

По форме переносного устройства для размещения обрабатываемых изделий различают линии: подвесочные, барабанные, барабанно-подвесочные, колокольные, для обработки изделий в корзинах.

Специальные линии применяют при особых условиях производства, к которым относятся: необходимость изменение пространственного положения изделий в процессе обработки, применение технологических спутников особой формы, непригодность традиционного метода нанесения покрытий (нагружением в электролит ) для некоторых изделий.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ.

Техническое задание выдано АООТ «Павловский инструментальный завод ».

Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера «TOYOPUC-L», линия предназначена для обработки стальных деталей по заданной программе, обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии требований к обработке .

Разработка алгоритма системы управления автоматической линией гальванирсвания согласно техпроцесса.

2.1. АНАЛИЗ И ПРОРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ.

3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ

3.1 Расчёт червячного редуктора для горизонтального перемещения автооператорА

3.1.1 Подбор основных параметров передачи

Число витков червяка :r₁ = 1

Число зубьев колеса :

z₂ = z₁ U_ред

z₂ = 1 40 = 40

где

z₁ – число витков червяка;

U_ред – передаточное число червячного редуктора.

Предварительные значения :

модуля передачи :

m = ( 1,5 ... 1,7 )

где

- межосевое расстояние,мм;

z₂ – число зубьев колеса.

m = 3,0 ... 3,4 мм

Принимаем ближайшее стандартное значение (см. таблицу 2.11) ( 2 , ст. 29 ).

m = 3,15 мм

Коэффициент диаметра червяка :

q = – z₂

где

- межосевое расстояние, мм;

m – модуль передачи;

z₂ – число зубьев колеса.

q = 10,79

Минимальное значение :

q_min = 0,212 z₂

где

z₂ – число зубьев колеса.

q_min = 0,212 40 = 8,48

Принимаем по таблице 2.11( 2 , ст. 29 )

q = 10

Коэффициент смещения инструмента

х =

где

q – коэффициент диаметра червяка;

- межосевое расстояние, мм;

m – модуль передачи;

z₂ – число зубьев колеса.

х = ( ) – 0,5 (40 + 10 ) = 0,4

Фактическое передаточное отношение :

U_ф =

где

z₁ – число витков червяка;

z₂ – число зубьев колеса.

U_ф = = 40

Окончательно имеем следующие параметры передачи :

= 80 мм ;

z₁ = 1 ;

z₂ = 40 ;

m= 3,15 мм ;

q = 10 ;

х = +0,4

Отклонение передаточного числа от заданного :

= 4 %

где

U_ф – фактическое передаточное число;

U – передаточное число .

= 0 %

3.1.2 Выбор материала червяка и колеса

Определяем предварительно ожидаемую скорость скольжения :

U_s4,3 U

где

-угловая скорость вала^-1

= = = 1,13 с^-1

где

Р_вых – потребляемая мощность на выходе ,Вт;

Т_вых – вращающий момент , Н;

тогда

U_s == 1,3

3.1.3 Допускаемые напряжения

= К_Н_LC_v ( 2 , ст. 26 )

где

К_Н_L – коэффициент долговечности ;

C_v– коэффициент , учитывающий интенсивность износа зуба ;

- допускаемое напряжение при числе циклов перемены

напряжений , Па .

Принимаем материал для колеса :

Безоловянистые бронзы и латуни .

Способ отливки – центробежное литьё .

Бр АЖ 9-4

= 500 Мпа ( 2 , табл. 2.10 )

= 200 Мпа ( 2 , табл. 2.10 )

Коэффициент долговечности :

К_HL = ( 2 , ст. 32 )

где

N- общее число циклов перемены напряжений

N = ( 2 , ст. 32 )

где

L_h – общее время работы передачи;

- угловая скорость вала , с^-1 .

N = 573 1,13 1,72 10⁵ = 111,4 10⁶

K_HL = = 0,74

С_v – коэффициент учитывающий интенсивность износа зубьев ,

подбираем по таблице 2.11( 2 , ст. 27 ).

C_v = 0,97

= 0,9 10⁶

= 0,9 500 10⁶ = 450 10⁶Па

Допускаемое контактное напряжение :

= 0,74 0,97 450 10⁶ = 323 10⁶Па

Допускаемое напряжение изгиба :

= К_FL ( 2 . ст. 32 )

где

К_FL – коэффициент долговечности;

– исходное допускаемое напряжение изгиба ,Па .

К_FL =

К_FL = = 0,6

= ( 0,25 + 0,08 ) 10⁶

= ( 0,25 200 + 0,08 500 ) 10⁶ = 90 10⁶Па

Допускаемое напряжение изгиба :

= 0,6 90 10⁶ = 54 10⁶Па

3.1.4 Межосевое расстояние

где

– допускаемое контактное напряжение , Па ;

Т₂ – момент на тихоходном валу ,Н м.

= 0,079 мм

= 80 мм ( 7 , ст. 18 )

3.1.5 Геометрические размеры колеса и червяка

Делительный диаметр червяка :

d₁ = qm = 10 3,15 = 31,5 мм ( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи;

q – коэффициент диаметра червяка .

Диаметр вершин витков червяка :

d_а1 = d₁ + 2 m ( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи;

d₁ – делительный диаметр червяка,мм.

d_а1 = 31,5 + 2 3,15 = 37,8 мм

Диаметр впадин червяка :

d_f₁ = d₁ – 2,4 m

где

m – модуль передачи;

d₁ – делительный диаметр червяка,мм.

d_f₁ = 31,5 – 2,4 3,15 = 23,99 мм

Диаметр нарезанной части червяка при числе витков r₁ =1

b₁ ( 11 + 0,06 z₂ ) m

где

m – модуль передачи;

z₂ – число зубьев колеса.

b₁( 11 + 0,06 40 ) 3,15 = 42,21 мм

Так как витки шлифуют , то окончательно :

b₁ 42,21 + 3,8 46 мм

Диаметр делительной окружности колеса :

d₂ = z₂ m ( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи;

z₂ – число зубьев колеса.

d₂ = 40 3,15 = 126 мм

Диаметр окружности вершин зубьев колеса :

d_а2 = d₂ + 2 ( 1 + x ) m ; ( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи;

х – коэффициент смещения инструмента;

d₂ – диаметр делительной окружности колеса,мм .

d_а2 = 126 + 2 ( 1 + 0,4 ) 3,15 = 134,82 мм

Диаметр колеса наибольший :

d_аМ2 d_а2 + ( 2 , ст. 33 )

где

m – модуль передачи;

z₁ – число витков червяка;

d_а2 – диаметр окружности вершин зубьев колеса,мм.

d_аМ2134,82 + = 141,12 мм

Диаметр впадин колеса :

d_f₂ = d₂ – 2 m( 1,2 – х )

где

m – модуль передачи;

х – коэффициент смещения инструмента;

d₂ – диаметр делительной окружности колеса,мм .

d_f₂ =126 – 2 3,15 ( 1,2 – 0,4 ) = 120,96 мм

Ширина венца :

b₂ 0,75 d_а1

где

d_а1 – диаметр вершин витков червяка,мм .

b₂0,75 37,8 = 28,35 мм

3.1.6 Проверочный расчет передачи на прочность

Определяем скорость скольжения :

V_s = ( 2 , ст. 33 )

где

V₁ – окружная скорость на червяке, .

Угловая скорость червяка :

= U

где

U – передаточное число .

= 40 1,13 = 45,2 с^-1

= 5⁰ 43^/

cos = 0,9951

Окружная скорость на червяке :

V₁ = 0,5 d₁

где

d₁ – делительный диаметр червяка , мм;

- угловая скорость червяка, с^-1 .

V₁ = 0,5 45,2 0,0315 = 0,71

V_s = = 0,71

Коэффициент С_v = 0,98

Допускаемое контактное напряжение :

= 0,74 0,98 450 10⁶= 326,4 ⁶ Па

Окружная скорость на колесе :

V₂ = 0,5 d₂

где

- угловая скорость на колесе, с^-1 ;

d₂ – диаметр делительной окружности колеса , мм .

V₂ = 0,5 1,13 0,126 = 0,071

Тогда коэффициент :

К = 1,0

Расчетное напряжение :

( 2 , ст. 33 )

где

d₂ – диаметр делительной окружности колеса , мм;

К – коэффициент;

d₁ – делительный диаметр червяка , мм ;

Т₂ – момент на тихоходном валу , Н м .

= 238,7 10⁶Па

что меньше допускаемого .

3.1.7 К.П.Д. передачи

= 3⁰10^/ по таблице 2.13 ( 2 , ст. 30 )

где

- приведённый угол трения , определяемый экспериментально

Силы в зацеплении . Окружная сила на колесе и осевая сила на червяке :

F_t₂ = F_а1 =

где

d₂– диаметр делительной окружности колеса , мм ;

Т₂ – момент на тихоходном валу , Н м .

F_t₂ = F_а1 = = 4712,7 Н

Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе :

F_t₂ = F_a₂ =

где

- КПД передачи ;

F_t₂ – окружная сила на колесе , Н;

q – коэффициент диаметра червяка .

F_t₂ = F_a₂ = 623,9 Н

Радиальная сила :

Р_r = 0,364 F_t₂ ( 2 , ст. 33 )

где

F_t₂ – окружная сила на колесе , Н;

Р_r = 0,364 4712,7 = 1715,4 Н

3.1.8 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба

Эквивалентное число зубьев

z_v₂ = ( 2 , ст. 33 )

где

z₂ – число зубьев колеса .

z_v₂ = = 40,6

Y_F = 1,56

Y_F– коэффициент выбирается по таблице 2.15 ( 2 , ст. 31 )

Окружная скорость на колесе :

V₂ =

где

d₂– диаметр делительной окружности колеса,мм;

,с^-1.

V₂ = 0,5 1,13 0,126 = 0,071

Коэффициент нагрузки:

К = 1 ( 2 , ст. 30 )

Расчётное напряжение изгиба :

где

Y_F – коэффициент;

F_t₂ – окружная сила на колесе, Н;

m – модуль передачи;

b₂– ширина венца,мм .

Па

что меньше _F = 54 10⁶ Па

3.1.9 Тепловой расчет

Мощность на червяке :

Р₁ =

где

- угловая скорость на колесе, с^-1;

- КПД передачи .

Р₁ = 296,9 1,13 = 479,3 Вт

Поверхность охлаждения корпуса ( см. таблицу 2.14 ) (2 , ст. 30)

А = 0,19 м²

Коэффициент

К_т = 9 ... 17

Тогда температура масла без искусственного охлаждения

t раб = ( 7 , ст. 54 )

где

- КПД передачи .

t раб = ⁰С

что является допустимым , т. к.

t_раб < [ t ]_раб

[ t ]_раб – допустимая температура равная105⁰С .

После определения межосевых расстояний , диаметров и ширины колёс , размеров червяка приступают к разработке конструкции редуктора .

Расстояние между деталями передач

Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса , между ними оставляют зазор , который определяют по формуле :

а = + 3 ( 2 , ст. 35 )

где

L – наибольшее расстояние между внешними поверхностями .

деталей ,мм .

L = d_а1 + d_аМ2

где

d_а1 – диаметр вершин витков червяка,мм;

d_аМ2 – диаметр колеса наибольший,мм .

L = 37,8 + 141,12 = 178,92мм

Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние поверхности между ними оставляют зазор а:

a = = 8,63 мм

Расстояние между дном корпуса и поверхностью колёс или червяка для всех типов редукторов :

b₀4 a

где

а – зазор , между поверхностями вращающихся колёс , мм .

b₀8,63 4 = 35 мм

Диаметры валов :

для быстроходного вала :

d = 5 ( 2 , ст. 35 )

где

Т_вых – моменты на приводном валу , Нм .

d = 5 =72 мм

d_n = d + 2 t

где

t – выбирают по таблице 3.1 ( 2 , ст. 37 )

t = 3,5 мм

d_n = 72 + 2 3,5 = 79 мм

d_б_n = d_n + 3,2 r ( 2 , ст.35 )

где

r – выбирается по таблице 3,1 ( 2 , ст. 37 )

r = 3,5 мм

d_б_n = d_n + 3,2 r

d_б_n = 79 + 3,2 3,5 = 80,2 мм

Для тихоходного вала :

d = 4,8

где

Т₂ – момент на тихоходном валу , Н м .

d = 4,8 = 32мм

d_n = d + 2 t

где

t = 2,5

d_n = 32 + 2 2,5 = 37 мм

d_б_n = d_n + 3,2 r

где

r = 2,5

d_б_n = 37 + 3,2 2,5 = 45 мм

d_kd_б_n

Находим длину ступицы :

= 1,2 d_k ( 2 , ст. 36 )

= 1,2 45 = 54 мм

Острые кромки на торцах венца притупляются фасками

f = 0,5 m ( 2 , ст. 52 )

где

m – модуль передачи .

f = 0,5 3,15 = 1,6 мм

Диаметр ступицы:

d_ст =1,7 d_k

d_ст = 1,7 45 = 76,5 мм

3.1.10 Расчёт ременной передачи

Мощность , передаваемая передачей :

N = N₀ k₁ k₂ z ( 5 , ст. 283 )

где

N₀ – мощность передаваемая одним ремнём

( при угле обхвата = 180) , Вт;

k₁ – коэффициент , зависящий от угла обхвата ;

k₂ – коэффициент, учитывающий характер работы и режим

нагрузки ;

z – число ремней .

Принимаем :

N₀ – по таблице 66 ( 5 , ст. 284 )

N₀ = 0,37 кВт

k₁ – по таблице 67 ( 5 , ст. 285 )

k₁ = 1

k₂ – по таблице 68 ( 5 , ст. 286 )

k₂ = 1

отсюда

zпринимаем равным 3 .

N = 0,37 1 1 3 = 0,88 кВт

Межосевое расстояние при двух шкивах:

= kD_б

где

D_б – расчётный диаметр большого шкива,мм.

D_б = 315 мм

k – по таблице 70 ( 5 , ст. 287 )

k = 1

= 1 315 = 315 мм

Наименьшее допустимое межосевое расстояние:

_min = 0,55 ( D_б + D_м ) + h

где

D_б – расчётный диаметр большого шкива,мм;

D_м – расчётный диаметр меньшего шкива,мм .

D_м = 90 мм ,

h – высота ремня , по таблице 58 ( 5 , ст. 278 )

h = 8 мм

_min = 0,55 ( 315 + 90 ) + 8 = 230,75 мм

Наибольшее межосевое расстояние:

_max = 2 ( D_б + D_м ) ( 5 , ст. 283 )

где

D_б – расчётный диаметр большого шкива,мм;

D_м – расчётный диаметр меньшего шкива,мм .

_max = 2 ( 315 + 90 ) = 810 мм

По выбранному ориентировочному межосевому расстоянию определяем расчётную длину ремня :

L = 2 + W + ( 5 , ст.283 )

где

- межосевое расстояние при двух шкивах .

W = ( 5 , ст. 283 )

где

D_б – расчётный диаметр большого шкива,мм;

D_м – расчётный диаметр меньшего шкива,мм .

У = ( 5 , ст. 283 )

где

D_б – расчётный диаметр большого шкива,мм;

D_м – расчётный диаметр меньшего шкива,мм .

W = = 635,85 мм

У = = 12656,25 мм

Отсюда

L = 2 315 + 635,85 + = 1306 мм

Вычисленную расчётную длину округляем до ближайшего значения по таблице 59 ( 5 , ст. 279 )

После чего определяем окончательное межосевое расстояние :

( 5 , ст. 283 )

– принимаем равным1250 мм .

= 326,5 мм

Для компенсации возможных отклонений длины ремня от номинала , вытяжки его в процессе эксплуатации , а так же для свободного надевания новых ремней при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межцентрового расстояния шкивов в сторону уменьшения на 2 % от длины ремня L и в сторону увеличения на 5,5 % от длины ремня L .

3.2 ВЫБОР Электродвигателя

По таблице 1.1 ( 2 , ст. 5) принимаем : К.П.Д. червячной передачи ₁=0,8 ; коэффициент , учитывающий потери пары подшипников качения ₂=0,99 ; К.П.Д. ременной передачи ₃=0,95; К.П.Д. соединительной муфты ₄=0,98.

Общий К.П.Д. привода :

_общ =₁ ²₂ ₃ ⁴₄

_общ =0,8 0,99² 0,95 0,98⁴ = 0,69

ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Р_{э пот.} = ( 2 , ст. 4 )

где

Р_вых – потребляемая мощность на выходе , Вт .

Р_вых = F_tV ( 2 , ст. 4 )

где

F_t – окружная сила на барабане привода , ( 6 , ст. 2 )

V – скорость движения ; ( 6 , ст. 2 )

Р_вых= 9800 0,34 = 3332 Вт

Р_э
пот=

Р_{э пот}= = 4,8 кВт

Подбираем двигатель по мощности :

АОЛ2-42-6/4/2 ( Р = 5,5 кВт , n = 1440 об/мин )и

АОЛ2-31-6/4/2 ( Р = 5,5 кВт , n = 955 об/мин ) .

Двигатели с большой частотой вращения не рекомендуются из-за относительно большой массы . Из двух двигателей названных марок предпочтение следует отдать второму , т. к. габариты привода и передаточного отношения будут меньше .

Определяем общее передаточное число привода :

U_общ= ( 2 , ст.7 )

где

n_э – частота вращения электро двигателя , ;

n_вых – частота вращения приводного вала ( на выходе ) ,

U_общ = = 88,4

n_вых = ( 2 , ст. 6)

где

D_б – диаметр барабана , мм;

V – сокрость движения ленты , .

n_вых = = 10,8

Принимаем передаточное число ременной передачи :

U_р = 2,5

Тогда передаточное число червячного редуктора :

U_ред =

где

U_общ – передаточное число ременной передачи .

U_ред = =35,4

по стандартному ряду принимаем

U_ред = 40 ( 7 , ст. 18 )

Определяем моменты на валах :

приводном валу

Т_вых = F_tD / 2

где

F_t – тяговая сила на барабане , Н .

Т_вых= 9800 0,6 / 2 = 2940 Н

тихоходном валу :

Т₂ = ( 2 , ст. 9 )

где

- КПД ременной передачи;

U_р – передаточное число ременной передачи .

Т₂ = = 296,9 Н

4.Электроавтоматика

4.1 Работа системы управления автоматической линии гальванирования ( СУАЛГ )

Автоматическая линия гальванирования предназначена для покрытия никель – хром на различные виды слесарно – монтажного инструмента по заданной программе , обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии с требованиями к обработке . Цикл обработки включает в себя процесс : обежиривания , горячей и холодной промывки , активации ,покрытие никелем и хромом .

Линия представляет собой прямолинейный ряд ванн состоящий из 12 , установленных на металло-конструкции в определённом порядке по технологическому процессу. Крепление путей , для перемещения автооператора портального типа кронштейнами , монтируемым непосредственно к корпусам ванн .

Данный автооператор производит подъем , опускание , перемещение из ванны в ванну кассету , с подвешенной на неё корзиной, в которой находятся обрабатываемые детали .

Остановка автооператора на технологических позициях обеспечивается герконовыми реле установленными на рельсовом пути .

Для обеспечения автоматического режима работы линии предполагается использовать японский программируемый контроллер « TOYOPUC – L » .

4.2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СУ НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА « TOYOPUC – L »

Система управления автооперированного участка представляет собой комплект блоков управления японского программируемого контроллера « TOYOPUC – L » .

В дипломе приведена принципиальная схема СУ АГЛ на программируемом контроллере « TOYOPUC – L » .

В неё входят : сам контроллер с блоками управления и электроаппратура автоматической линии гальванирования и автооператора , которая помогает управлять ими контроллеру ( ПК ) .

На автоматической линии гальванирования и автооператоре размещены датчики положения нахождения их рабочих органов ( РО ) , электромагниты пневмораспределителей , при помощи которых осуществляется перемещение отдельног рабочего органа из позиции в позицию по программе работы автооператора или автоматической линии гальванирования .

При работе программируемого контроллера принимаем входные сигналы , поступающие с датчиков положения и сравнивая эту информацию с программой работы автооператора и выдаёт управляющий сигнал на электромагниты рабочего органа автооператора .

Постоянно сканируя входные сигналы с датчиков системы управления знает где находится тот или иной рабочий орган в данный момент и удовлетворяет ли это положение рабочего органа программе управления автоматической линии гальванирования . При нахождении неисправности система управления выдаёт сигнал ошибки .

Для перемещения автооператора на некоторое расстояние разработан привод с асинхронным двигателем ( АД ) . Работой асинхронного двигателя управляет система управления тиристорного преобразователя частоты ( ТПЧ ) , в которую входит управляющая ОМ ЭВМ . Управляемые сигналы для перемещения автооператора поступают в систему управления тиристорного преобразователя частоты из контроллера от блока управления приводом . Входные и выходные блоки контроллера представляют собой платы управления с максимальным напряжением на входе и выходе в 24 В .

4.2.1 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ ПРИВОДА

ТРЕБОВАНИЯ , ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЮ ЧАСТОТЫ , ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭП ПЕРЕМЕННОГО ТОКА .

К преобразователю частоты предъявляются следующие основные требования :

- простота обслуживания ;

- возможность независимого регулирования напряжения в широких пределах ;

- минимальное внутреннее сопротивление для сохранения естественных регулировочных характеристик электрической машины;

- исключение возможности возбуждения двигателя за счёт конденсаторов инвертора ;

- обеспечение удовлетворительного гармонического состава выходного напряжения ;

- обеспечение возможности перевода двигателя в генераторный режим или обеспечение возможности динамического торможения ;

- малая инерционность по каналам регулирования ;

- обеспечение согласованного регулирования напряжения и частоты по принятому закону в системе преобразователь –двигатель ;

- универсальность , т. е. схема и параметры преобразователя должны предусматривать работу с любым из выпускаемых серийно двигателем заданной мощности независимо от схемы соединения его обмоток , количество выводов статорнойобмотки и других технических характеристик двигателя .

ВЫБОР ТИПА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ .

Исходя из обзора статических ПЧ и большого их выбора, наиболее преемственным для частоты регулирования привода переменного тока является ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока и непосредственные ПЧ.

Проведем сравнительную характеристику данных типов ПЧ .

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА.

ПЧ С ПРОМЕЖУТОЧН.

ЗВЕНОМ ПТ.

НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ ПЧ.

КПД

Диапазон регулирования напряжения.

Коэффициент мощности.

Гармонический состав

выходное напряжение.

Габариты и масса.

Универсальность.

Таким образом, ПЧ с непосредственной связью имеет два основных достоинства : более высокий КПД и меньшие габариты и массу. Однако улучшение гормонального состава выходного напряжения и повышения коэффициента мощности требует дополнительной установки фильтров и компенсирующих устройств, что значительно увеличивает массу и габариты. Так же непосредственный ПЧ позволяет регулировать частоту выходного напряжения только вниз от номинальной частоты питающего напряжения.

В ПЧ с промежуточным звеном ПТ функцию регулирования частоты выходного напряжения осуществляет инвертор, а напряжение – выпрямитель. Системы управления инвертора ( СУИ ) и выпрямителя ( СУВ ) позволяет регулировать выходную частоту и напряжение в широких пределах, что является главным достоинством данного типа преобразователя.

Таким образом,с промежуточным звеном постоянного тока имеет более лучшие технико – экономические показатели по сравнению с другими типами статических ПЧ.

Выбор основных элементов преобразователя

Основными элементами ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока (рисунок 1.1) является выпрямитель и инвертор, выбор которых и определяет силовую схему преобразователя .

Рисунок 1.1. Структурная схема преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

Наиболее высокие технико – экономические показатели имеет трехфазная мостовая схема выпрямителя ( В ). Так как выпрямитель должен обеспечивать регулирование величины напряжения, необходимо в мостовой схеме устанавливать управляемые тиристоры, либо после неуправляемого выпрямителя ставить широтно – импульсный регулятор ( ШИР ). Второй вариант более целесообразен, т. к. в этом случае повышается КПД и коэффициент мощности выпрямителя, уменьшаются его габариты и стоимость. Для сглаживания пульсаций выпрямленных токов и напряжений необходима установка фильтра ( Ф ). Схема выпрямителя с широтно – импульсным регулятором и Г – образным LG – фильтром представлена на рисунке 1.3.

Важнейшей составной частью тиристорного преобразователя частоты с промежуточным звеном ПТ является инвертор. Автономные инверторы ( АИ ) – это устройства, преобразующие постоянный ток ( ПТ ) в переменный с постоянной или регулируемой частотой, работающие на автономную нагрузку.

В последние годы налажен выпусктиристорного модуля серии МТЗ – 3 ( модуль тиристорный запираемый ) рисунок 1.2, который значительно превосходит по характеристикам выпускаемые ранее двухоперационные тиристоры. Таким образом появилась возможность выполнить инвертор, имеющий более простую силовую схему, меньшие габариты и массу, по сравнению с инвертором, выполненном на базе обычных тиристоров с применением узлов принудительной коммутации.

Рисунок 1.2. Тиристорный модуль серии МТЗ – 3 .

В зависимости от особенностей протекания электро – магнитных процессов автономные инверторы могут быть разделены на два типа : автономные инверторы тока ( АИТ ) и автономные инверторы напряжения ( АИН ).

Для автономных инверторов тока характерно то, что в результате переключения тиристоров в нагрузке формируется ток определённой формы, а форма выходного напряжения зависит от параметров нагрузки. В режиме холостого хода автономный инвертор тока не работоспособен в следствии роста амплитуды обратных и прямых напряжений на тиристорах. При перегрузках его работа затруднена из-за не достаточного времени для восстановления запирающих свойств тиристоров.

Автономный инвертор напряжения может работать в режиме холостого хода. Его работоспособность в режиме близкому к короткому замыканию определяется коммутационнами свойствами коммутирующих элементов. Автономный инвертор напряжения характеризуется стабильностью выходного напряжения при изменении выходной частоты в широких пределах. Коммутационная мощность элементов небольшая , коммутационные процесы в них мало влияют на выходное напряжение.

Таким образом, АИМ имеет лучшие технические характеристики для питания ЭП переменного тока в сравнении с автономным инвертором тока. Существует большое количество трёхфазных схем автономного инвертора напряжения, но распространение получили инверторы, выполненные по мостовой схеме ( схема Ларионова ).

Нагрузка инвертора, собранного по схеме Ларионова ( рисунок 1.3 ) , может быть соединена как треугольником так и звездой.

Рисунок 3.3. Силовая схема ПЧ.

Проектируемый преобразователь выполняется без входного трансформатора, что позволяет при некотором снижении универсальности ( питающая сеть обязательно должна быть трёхфазной с V_ном=380 В ) значительно снизит габариты и массу.

4.2.2. ОПИСАНИЕ БЛОК – СХЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ

Дадим описание блок – схемы всего тиристорного преобразователя частоты ( лист 45 ). Питающее напряжение 380 В выпрямляется трёхфазным мостом ( В ), фильтруется ( Ф ) и поступает на широтно – импульсном регуляторе ( ШИР ). Необходимость в широтно – импульсный регулятор вызвана тем, что наряду с регулировкой частоты требуется и регулировка напряжения, так как, например, с уменьшением частоты уменьшается и индуктивное сопротивление асинхронного двигателя ( АД ), и если величина питающего напряжения будет неизменна, то пропорционально возрастёт ток. Поэтому напряжение тиристорного преобразователя частоты должно изменяться вместе с частотой примерно одинаково. Такой способ регулировки напряжения выбран потому, что он обладает существенными преимуществами перед непрерывным: малые потери, большой КПД, небольшие габариты. Инвектор ( И ) осуществляет преобразование постоянного напряжения в переменное с заданной частотой.

Автоматические воздушные выключатели QF 1 – QF 2 защишают соответственно широтно – импульсный регулятор, инвертор и асинхронный двигатель. Трансформатор напряжения ( ТН ) контролирует наличие напряжения на асинхронном двигателе ( по фазам ). Блок датчиков ( БД ) включает собственно трансформатор напряжения и магнитный датчик тока ( МДТ ). Особенностью датчиков является то, что они выполнены с зазором для обеспечения линейности при снижении частоты.

С пульта управления ( ПУ ) задают требуемые условия работы асинхронного двигателя: скорость, темп её нарастания / спадания, величину тока ограничения и другие, которые отражаются на блоке индикации (БИ ) и заносятся в оперативно – запоминающее устройство ( ОЗУ ) системы управления ( СУ ). Источник питания ( ИП ) обеспечивает требуемое напряжение для блоков тиристорного преобразователя частоты. Тахогенератор ( ТГ ) контролирует скорость вращения асинхронного двигателя и явлается одним из элементов цепи обратной связи тиристорного преобразователя частоты.

После реактора ( Р ), ограничивающего скорость тока d_i / d_t , включен заградительный фильтр ( ЗФ ). Реактор и заградительный фильтр образуют резонансный контур, настроенный на частоту 250 Гц.

Согласующее устройство ( Согл. У ), состоящее из преобразователей напряжения – частота и частота напряжения, контролирует величину напряжения инвертора и обеспечивает гальваническую развязку системы управления от цепей высокого напряжения.

4.3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СУАЛГ.

Выбор и расчёт элементов схемы.

В промышленном автооператоре портального типа , осуществляем работу линии для перемещения деталей применяются асинхронные электродвигатели переменного тока напряжением 380 В. Технические характеристики двигателей , применяемых в автооператоре для горизонтального перемещения и вертикального :

горизонтального перемещения : вертикального перемещения :

Тип двигателя - АОЛ 2 – 31 – 6 / 4 / 2 ТЭ 0,5 В 3 – С

Мощность - 0,6 кВт 0,5 кВт

Число оборотов -955 об /мин

Для подключения асинхронных двигателей к сети трёхфазного переменного тока используют магнитный пускатель. Определим максимальный ток потребляемый каждой из электродвигателей во время работы.

При соединении обмоток двигателя звездой , ток потребляемый двигателем:

I_л^* = I_ф^*=

где

S – полная мощность симметричной трёхфазной системы, В

S₁= 0,6В;

S₂ = 0,5В

U_ф – фазное напряжение.

В случае соединения обмоток двигателя звездой :

U_ф1^* = U_ф2^* = 220 В

Следовательно токи , потребляемые двигателями в каждой из фаз при соединении обмоток звездой :

I_n1^* =

I_n1^* = = 2,7 А

I_n1^* = = 0,9 А = 1 А

I_n2^* =

I_n2^* = = 2,3 А

I_Ф1^* = = 0,8 А

В случае соединения обмоток двигателя треугольником :

где

– линейное напряжение при соединении треугольником В .

= 380 В

Следовательно токи потребляемые каждым из двигателей при соединении его обмоток треугольником :

= 0,8 А

Приведённые расчёты показали , что максимальный ток потребляемый каждым из двигателей возникает в сети при соединении обмоток двигателя звездой.

Учитывая , что в момент запуска пусковой ток увеличивается в 5 – 6 раз возникает необходимость выбора магнитного пускателя с контактной группой расчитанной на максимально допустимый ток 5 – 6 А. Этим требованиям вполне удовлетворяет магнитный пускатель ПМА – 0100.

Техническая характеристика магнитного пускателя ПМА – 0100 :

U_раб = 380 В;

I_конт = 6,3 А;

S_вкл = 40 В

4.4 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИЕЙ ГАЛЬВАНИРОВАНИЯ

РАСЧЁТ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ +5 В.

В качестве источника питания выбираем стандартную схему ( трансформаторную ) с мостовой схемой выпрямления , с конденсатором в качестве сглаживающего фильтра и с компенсационным транзисторным стабилизатором на выходе.

Расчёт выпрямителя

Исходные данные :

Номинальное выпрямленное напряжение :

U₀ = 9 В

Номинальный ток нагрузки:

I₀= 3 А

Выходная мощность:

P₀ = U₀ I₀

P₀ = 3 9 = 27 Вт

Сопротивление нагрузки:

R_н = = 6 Ом

Номинальное напряжение сети:

U₁ = 220 В

Относительное отклонение в сторону повышения:

a_max =

a_max = = 0,091

Относительное отклонение сети в сторону понижения

a_min =

a_min = = 0,091

Частота тока сети:

f_с = 50 Гц

Определяем параметры диодов.

Амплитуда обратного напряжения :

U_обр_{. max} = 1,57 U₀ ( 1 + a_max) ( 1 , ст. 323 )

U_обр._max = 1,57 9 (1 + 0,091 ) = 15,4 В

Среднее значение прямого тока :

I_пр_._ср_. = 0,5 I₀ ( 1 , ст. 323 )

I_пр.ср. = 0,5 3 = 1,5 А

Действующее значение тока :

I_пр_. = 0,707 I₀ ( 1 , ст. 323 )

I_пр. = 0,707 3 = 2,2 А

По результатам расчётов выбираем по справочнику диоды с учётом того , что обратное напряжение U_обр._max , приложенное к диоду , должно быть меньше максимального обратного напряжения для выбранного типа диода , а ток I_пр.ср должен быть меньше предельно допустимого среднего значения тока , указанного в справочнике.

Исходя из выше перечисленных условий выбираем для выпрямителя диоды КД 202 Г с параметрами :

I_пр.ср._max = 4 А ( 3 , ст. 36 )

U_обр._max = 200 В

U_пр.ср. = 1,5 В

I_пр.имп. = 3 А

I_обр. = 0,05 А

Определяем сопротивление трансформатора R_тр. , диода R_пр. и по их значениям находим сопротивление фазы выпрямителя R_ф.

R_тр. = ( 1 , ст. 36 )

где

В – магнитная индукция , Тл;

j – средняя плотность тока в обмотке трансформатора , .

Принимаем :

В = 1,3 Тл ( 1 , cт. 325 , табл. 9.5 )

j = 3 ( 1 , ст. 325 , табл. 9.6 )

R_тр. = = 0,44Ом

Определяем сопротивление фазы выпрямителя.

R_ф = R_тр. + 2 R_пр.

где

R_пр. – сопротивление диода.

R_пр. = _. ( 1 , ст. 322 )

R_пр. = = 0,38 Ом

Тогда

R_ф = 0,44 + 2 0,38 = 1,2 Ом

ОПРЕДЕЛЯЕМ НАПРЯЖЕНИЕ ХОЛОСТОГО ХОДА.

U₀_хх = U₀ + I₀ R_тр_.+ U_пр. N

где
N – число диодов , работающих одновременно.

Для мостовой схемы , которая принимается

N = 2 ( 1 , ст. 324 )

U_0
хх = 9 + 3 0,44 + 1,5 2 = 13,2 В

Определяем параметры трансформатора , которые будут использоваться далее для его расчёта

Напряжение вторичной обмотки :

U₂= 1,11 U_0
хх ( 1 , ст. 323 )

U₂= 1,11 13,2 = 14,7 В

Ток во вторичной обмотке трансформатора :

I₂ = 1,2 I₀ ( 1 , ст. 323 )

I₂ = 1,2 3 = 3,6 А

Ток в первичной обмотке трансформатора :

I₁ = I₂ ( 1 , ст. 323 )

I₁ = 3,6 = 0,24 А

Расчёт трансформатора.

Исходные данные для расчёта приведены выше :

напряжение питающей сети:

U₁= 220 В ;

напряжение вторичной обмотки :

U₂= 9 В;

ток во вторичной обмотке:

I₂ = 3,6 А ;

ток в первичной обмотке:

I₁ = 0,24 А

Определяем габаритную мощность трансформатора :

S_г = ( 1 , ст. 325 )

где

- коэффициент полезного действия.

= 0,8 ( 1 , ст. 325 )

S_г = Вт

Определяем произведение площадей поперечного сечения стержня и площадь окна.

S_ст. S_ок. = ( 1 , ст. 325 )

где

S_кт – площадь поперечного сечения стержня магнитопровода,см²

S_ок – площадь окна ,см²;

f_c – частота питающей сети ,Гц

f_c = 50 Гц

В – магнитная индукция ,Тл

Принимаем

В = 1,2 Тл ( 1 , ст. 326 )

j – плотность тока в проводах обмоток трансформатора ,

Принимаем

j = 2,5 ( 1 , ст. 326 )

k_м- коэффициент заполнения медью окна сердечника;

Принимаем

k_м = 0,37 ( 1 , ст. 326 )

k_с – коэффициент заполнения сталью площади поперечного

сечения стержня магнитопровода;

Принимаем

k_с = 0,91 ( 1 , ст. 326 )

- коэффициент полезного действия.

S_ст. S_ок. = 60 см⁴ ( 1 , ст. 325 )

По найденному произведению S_ст. S_ок выбираем из справочных таблиц магнитопровод у которого данное произведение больше или равно расчётному. Для нашего случая ближе всего по характеристикам находится магнитопровод ПЛ 16 ( 1 , ст. 132 ).

Данные магнитопровода ПЛ 16

S_ст. S_ок. = 64 см⁴

S_ст. = 5,12 см²

S_ок. = 12,5 см²

Определяем число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора.

W₁ = ( 1 , ст. 326 )

W₂= ( 1 , ст. 326 )

где

– относительное падение напряжения в обмотках , В .

Принимаем :

₁ = 5 % ( 1 , ст. 327 )

₂ = 4 % ( 1 , ст. 327 )

В – магнитная индукция ,Тл ;

S_ст. – площадь стержня магнитопровода,см² .

W₁ = = 1532 ( витков )

W₂= = 68 ( витков )

Определяем диаметр проводов обмоток ( без учёта изоляции ( толщины )), мм²

d_n = ( 1 , ст. 326 )

диаметр проводов первичной обмотки , мм²

d₁ = = 0,14 мм²

диаметр проводов вторичной обмотки ,мм²

d₂ = = 1,2 мм²

Для вторичной обмотки выбираем наиболее близкое значение диаметра проводов из стандартного ряда :

d₂ = 1,3 мм²

Расчёт стабилизатора напряжения блока питания + 5 В .

Исходные данные :

входное напряжение :

U_вх = 9 В;

изменение входного напряжения :

U_вх = 2 В;

максимальный ток нагрузки :

I_н_max = 3,6 A ;

выходное напряжение :

U_вых. = 5 В

Плавная регулировка напряжения ( выходного ) в пределах от 4 В до 6 В.

В качестве стабилизатора выбираем схему компенсационного транзисторного стабилизатора напряжения последовательного типа.

Стабилизатор состоит из регулирующего элемента( транзисторы ),усилителя постоянного тока , источника опорного напряжения , делителя напряжения и резисторов . Предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения - для этого в цепь делителя включён переменный резистор.

Регулирующий элемент состоит из трёх транзисторов . Данное количество выбрано исходя из того, что ток нагрузки превышает 2А( 1 , ст. 328 ).

Стабилизатор выполнен на транзисторах структуры n = p = n.

Определяем параметры и выбираем транзисторы.

Транзистор VT1

Определяем максимальный ток коллектора:

I_к_max = 1,2 I_н_max ( 1 , ст. 329 )

I_к_max = 1,2 3,6 = 4,3 А

Определяем максимальное напряжение коллектор – эмиттер :

U_к
э_max = U_вх. + U_вх. – U_вых.( 1 , ст. 329 )

U_к
э_max = 9 + 2 – 5 = 6 В

Определяем предельную рассеиваемую мощность коллектора:

Р_к = U_к
э_maxI_к_max ( 1 , ст. 329 )

Р_к = 6 4,3 = 25,8 Вт

По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор VT1 , удовлетворяющий условиям :

U_{к
э ,1}_maxU_{к э}_max

I_к_{1 max} I_к_max

P_к
1P_к

Приведённым условиям удовлетворяет транзистор КТ 805 Б с параметрами :

Р_к= 30 Вт

U_{к э}_max = 135 В

I_к_max = 5 А

h_{2 1 э} = 15

I_{к б 0}= 70 м А

Транзистор VT 2

Максимальный ток коллектора :

I_к_max = ( 1 , ст. 329 )

I_к_max = = 0,3 А

Максимальное напряжение коллектор – эмиттер :

U_{к э}_max = U_вх.+U_вх. – U_вых.( 1 , ст.329 )

U_к
э_max = 9 + 2 – 5 = 6 В

Предельная рассеиваемая мощность коллектора:

P_к = U_{к э}_maxI_к_max

P_к = 6 0,3 = 1,8 Вт

По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор удовлетворяющий условиям , которые указаны в расчётах транзистора VT1.

Приведённым условиям удовлетворяет транзистор КТ 603 А с параметрами:

P_к = 2 Вт

U_{к э}_max = 30 В

I_к_max = 0,3 А

h_{2 1 э} = 15

I_{к б 0}= 10 мА

Транзистор VT 3

Максимальный ток коллектора:

I_к_max = ( 1 , ст. 329 )

I_к_max = = 0,02 А

Максимальное напряжение коллектор – эмиттер:

U_{к
э 3}_max = U_{к э 2}_max ( 1 , ст. 329 )

U_{к
э 3}_max = 6 В

Предельная рассеиваемая мощность коллектора:

Р_к = U_{к э}_maxI_к_max

Р_к = 6 0,02 = 0,12 Вт

По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор VT3. Расчётным параметрам удовлетворяет транзистор КТ 315 А с параметрами :

Р_к_max = 0,15 Вт

U_{к э}_max = 25 В

I_к_max = 0,1 А

h_{2 1 э} = 20

I_{к б 0}= 10 м к А

Транзистор VT 4

Максимальный ток коллектора:

I_к_max = 5 10^-3 А ( 1 , ст. 329 )

Максимальное напряжение коллектор – эмиттер:

U_к
э_max = U_вых. + U_вых. – U_V_D₁ ( 1 , ст. 329 )

U_к
э_max = 5 + 1 – 3 = 3 В

Предельная рассеиваемая мощность коллектора:

Р_к_max = I_к_maxU_{к э}_max

Р_к_max = 5 10^-3 3 = 1,5 10^-2 Вт

По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор VT 2. Расчётным параметрам удовлетворяет транзистор КТ 315 Ж с параметрами :

Р_к_max = 100 мВт

U_{к э}_max = 15 В

I_к_max = 5 10^-2 А

h_{2 1 э} = 30

Выбираем стабилитрон VD 1.

Определяем напряжение стабилизации стабилитрона:

U_ст. = U_вых. - U_вых. – 2 ( 1 , ст. 329 )

U_ст. = 5 – 1 – 2 = 3 В

По расчитанному напряжению стабилизации выбираем в справочнике стабилитрон наиболее подходящий по параметрам

КС 133 А с параметрами :

U_{ст. ном.} = 3,3 В

I_{ст. ном.} = 0,03 А

Рассчитываем номиналы сопротивлений :

R₁ = кОм ( 1 , ст. 329 )

R₁ = = 0,0225 кОм = 22,5 Ом

Выбираем значение R₁ ближайшее из стандартного ряда R₁ =24 Ом

R₂ = ( 1 , ст. 329 )

R₂ = = 175 Ом

Выбираем ближайшее значение из стандартного ряда и принимаем R₂ = 180 Ом.

R₃ + R₄+ R₅=_дел. ( 1 , ст. 329 )

_дел. = ( 1 , ст. 329 )

_дел. = = 833 Ом

R₄= ( 1 , ст. 329 )

R₄= 146 Ом

Выбираем номинал сопротивления из стандартного ряда :

R₄= 150 Ом

R₅ = ( 1 , ст. 329 )

R₅ = = 458 Ом

Принимаем для R₅ ближайшее значение из стандартного ряда

R₅ = 470 Ом

R₃ =R_дел. - R₄ - R₅ ( 1 , ст. 329 )

R₃ = 833 – 150 – 470 = 213 Ом

Принимаем значение R₃ ближайшее из стандартного ряда

R₃ = 200 Ом

R₆ = ( 1 , ст. 329 )

R₆ = = 71 Ом

Из стандартного ряда принимаем :

R₆ = 73 Ом

R₇ = ( 1 , ст. 329 )

Выбираем значение R₇ ближайшее из стандартного ряда :

R₇ = 510 Ом

Определяем рассеиваемую мощность на сопротивлениях :

P =

P₁ =

P₁ = = 1,4Вт

P₂ =

P₂ = = 0,166Вт

Р₃ = I_дел_.²R₃

I_дел. =

I_дел. = = 0,009 А

Р₃ = 0,009² 200 = 0,087 Вт

Р₄ = I_дел.² R₄

Р₄ = 0,009² 150 = 0,073 Вт

Р₅ = I_дел.² R₅

Р₅ = 0,009² 470 = 0,1 Вт

Р₆ =

Р₆ = = 0,34 Вт

Р₇ = I_{к б 0 2}R₇

Р₇ = 0,01² 510 = 0,051 Вт

Мощность сопротивлений выбираем из стандартного ряда с номиналом большим , чем расчитанная рассеиваемая мощность.

R₁= 2 Вт

R₆ = 0,5 Вт

R₂ = 0,125Вт

R₃ = 0,125Вт

R₄ = 0,125Вт

R₅ = 0,125Вт

R₇ = 0,125Вт

По результатам вышеприведённых расчётов записываем параметры схемы стабилизатора.

VT 1 – КТ 805 Б

VT 2 – КТ 603 А

VT 3 – КТ 315 А

VT 4– КТ 315 Ж

VD 1 – КС 133 А

VD 2 – КД 202 Г

VD 3 – КД 202 Г

VD 4 – КД 202 Г

VD 5 – КД 202 Г

С 1 – 1000 мкФ; 25 В

R 1 – 24 Ом; 2Вт

R 2 – 180 Ом; 0,125 Вт

R 3 – 200 Ом; 0,125 Вт

R 4 – 150 Ом; 0,125 Вт – переменный резистор.

R 5 – 470 Ом; 0,125 Вт

R 6 – 73 Ом; 0,5 Вт

R 7 – 510 Ом; 0,125 Вт

Описание работы стабилизированного источника питания 5 В.

Источник питания функционально состоит из понижающего трансформатора , выпрямителя и стабилизатора.

Переменное напряжение и вторичной обмотки трансформатора Тр 1 поступает на выпрямитель VD2 VD5. Выпрямитель выполнен на мостовой схеме , данная схема выпрямления из всех вариантов двухполупериодных выпрямителей обладает наилучшими технико – экономическими показателями. После выпрямления напряжения сглаживается конденсатор С1. Далее напряжение порядка 7 9 В поступает на стабилизатор , который автоматически поддерживает постоянство напряжения на нагрузке с заданной степенью точности. В нашем случае применён транзисторный стабилизатор напряжения компенсационного типа.

Стабилизатор состоит из регулирующего элемента ( VT 1 VT 3 ). Схемы сравнения ( VT 4 ) , источника опорного напряжения ( VD 1 , R 2 ) , делителя напряжения ( R 3 R 5 ) и резисторов ( R 6 , R 7 ) , обеспечивающих режим транзисторов ( VT 2 , VT 3 ). Предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения , для этого в цепь делителя включён переменный резистор R 4.

Работа стабилизатора : схема свравнения выполнена на транзисторе VT 4. Стабилитрон VD 1 фиксирует потенциал эмиттера VT 4. Потенциал базы зависит оттока с протекающего через R3, R4,R 5. С помощью переменного резистора R 4 выставляем точно , нужное напряжение +5 В. Если напряжение на нагрузке , например увеличилось , то это будет означать то , что ток через R 3 , R 4 , R 5 тоже увеличивается.

Следовательно , потенциал базы транзистора VT 4 станет более положительным по отношению к эмиттеру , чем был раньше. Поэтому транзистор VT 4 приоткроется , потенциал базы транзистора VT 3 уменьшится. Следовательно , транзистор VT 3 прикроется и соответственно прикроются транзисторы VT 2 и VT 1. В результате напряжение на эмиттере транзистора VT 1 уменьшится , а напряжение на нагрузке останится неизменным. Аналогично стабилизатор будет работать и при уменьшении напряжения на нагрузке.

4.5 АЛГОРИТМ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИЕЙ ГАЛЬВАНИРОВАНИЯ

Алгоритм программы работы системы управления автоматической линии гальванирования построен на основе требования опроса датчиков положения , расположенных на пути следования автооператора и в зависимости от их состояния выдачи соответствующей команды.

Алгоритм работы системы управления автоматической линии гальванирования приведён на чертеже.

Данный алгоритм в режиме отработки цикла осуществляет опрос состояния датчиков положения автооператора.

При срабатывании соответствующего датчика алгоритм осуществляет подачу соответствующей команды на выполнение соответствующей технологической операции , после окончания которой продолжается отработка цикла , пока не закончится время работы линии или не закончится технологический процесс предварительной обработки деталей. В этом случае алгоритм осуществляет переход к началу технологического процесса.

5.9. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ.

Системы управления автоматической гальванической линией с применениемуправляющих вычислительных машин.

Системы управления автоматической гальванической линией с применением управляющих вычислительных машин являются последним достижением в области систем управления автоматической гальванической линией.

Такие системы предназначены как для решения всех задач управления , выполняемых обычными средствами управления , так и для решения оптимизационных задач , а также задач , связанных с выполнением расчётов и логических операций.

Применение управляющих вычислительных машин позволяет решить вопрос об автоматизации гальванических цехов с мелкосерийным характером производства при большой номенклатуре партий деталей.

Особенно большое развитие эти системы должны получить при создании гибкого автоматизированного производства гальванопокрытий ( ГАП – Г ).

Требования к системе управления гальванопокрытий , разработанные комиссией по автоматизации гальванического производства , в рамках общих требований к оборудованию единой государственной системы гибкого автоматизированного производства гальванопокрытий ЕГС ГАП – Г предусматриваются все контролирующие и управляющие функции в ГАП – Г выполнять пятью подсистемами управления : подготовкой производства ; транспортно – складским комплексом ; нанесением покрытий ; очистными сооружениями ; оперативного управления цехом.

Цепочка технологических операций , разбивка их по подсистемам управления и связи между подсистемами показаны на рисунке 1. Система управления выполняется по принципу децентрализованной распределённой системы и имеет три уровня управления.

Рисунок 1. Система управления гибким автоматизированным

производством гальванических покрытий :

1– участок поступления деталей в цех ;

2– транспортные средства ;

3– склад деталей ;

4– накопитель подвесок ;

5– перегрузчик подвесок ;

6– накопитель штанг ;

7- гальваническая линия;

8– усреднитель стоков ;

9– очистные устройства ;

10 – отстойник ;

11 – участок выдачи деталей ;

12 – участок подготовки деталей под покрытие ;

13 – участок приготовления и раздачи электролитов ;

14 – склад химикатов ;

15 – участок финишной обработки.

Независимо от подчинённости элементной базы внутри гальванической линии на механических узлах , все уровни гальванической линии передают информацию через крейты контроллера « TOYОPUC - L » , и так же получают от него сигналы на управление исполнительными элементами , в том числе управления транспортно – складским комплексом , гальваническими линиями и очистными сооружениями.

Подсистема управления транспортно – складским комплексом обслуживает технологическую цепочку от входа деталей в цех до гальванических линий. Подсистема в общем виде содержит две самостоятельные части : управление транспортно – накопительными устройствами и управление складом.

Подсистема управления транспортно – накопительными устройствами выполняет следующие функции :

входной контроль деталей , поступающих в цех ;

управление синхронной подачей подвесок , деталей штанг и дополнительной оснасткой на монтажные моста ;

управление подачей подвесок с деталями на линию в соответствии с темпом загрузки линии ;

обеспечение монтажников и операторов необходимой для эксплуатации системы информацией ;

выходной контроль деталей.

Подсистема управления складом выполняет следующие функции :

создание и эксплуатация банка данных по деталям и оснастке ;

формирование входных и выходных документов ;

управление кранами – штабелерами автоматизированного склада ;

диагностирование системы управления и технологического оборудования.

Подсистема управления подготовкой производства решает задачи подготовки технологического оборудования , поверхности деталей , технологической документации и выполняет следующие функции :

управление подготовкой поверхности деталей под покрытие ;

управление централизованным приготовлением и раздачей электролитов и корректирующих растворов ;

формирование сменно – суточного задания ( для каждой гальванической линии ).

Подсистема оперативного управления цехом выполняет следующие функции :

учёт хода производственного процесса за смену , сутки , месяц ;

выдачу справочной информации по запросу ;

выдачу учётно – отчётных документов ;

учёт баланса деталей по цеху ;

учёт отклонений от плановых заданий ;

связь с системами высшего уровня ( АСУ ).

Подсистема управления очистными сооружениями выполняет следующие функции :

контроль за составом сбрасываемых вод ;

изменения уставок на локальных системах управления ;

учёт прихода и расхода материалов и химикатов ;

выдачу по запросу нормативных материалов ;

составление ведомости дефицита материалов и химикатов ;

прогнозирование возможности обеспечения принятия стоков при формировании сменно – суточных планов ;

диагностирование состояния системы управления и оборудования.

Подсистема управления гальваническими линиями обеспечивает управление автоматическими линиями нанесения покрытий и выполняет следующие функции :

управление транспортированием деталей по линии ;

управление током в электролитических ваннах ;

контроль и управление коррекцией электролитов ;

контроль и регулирование температуры , уровня, расхода воды;

оптимизацию параметров процесса ;

диагностирование технической неисправности работы системы управления и оборудования.

Экономическая эффективность внедрения гибких автоматизированных гальванических линий определяется на основании “ Методики ( основные положения ) определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники , изобретений и рационализаторских предложений ”.

Согласно методике экономическая эффективность автоматизированной гальванической линии определяется для экономического обоснования выбора наилучшего варианта создания и внедрения автоматизированной гальванической линии и расчёта фактической экономической эффективности внедрения автоматизированной гальванической линии.

Решение о целесообразности создания и внедрения автоматизированных гальванических линий должно приниматься на основе экономического эффекта , определяемого исходя из годового объёма гальванического производства линий в расчётном году ( годового экономического эффекта ).

Определение годового экономического эффекта основывается на сопоставлении приведённых затрат базового и нового вариантов новой техники.

Сопоставимость вариантов. При определении годового экономического эффекта должна быть обеспечена сопоставимость сравниваемых вариантов по следующим параметрам : объёму продукции ; качественным параметрам ; фактору времени ( лаг времени ) ; социальным факторам производства и использования продукции ; методам исчисления показателей.

Для сопоставимости вариантов по объёму производимой продукции расчёты экономической эффективности проводятся на одинаковую программу по покрываемой поверхности .

Так как на автоматизированной линии качество покрываемой поверхности значительно выше , чем при ручной обработке или на механизированной линии , для сопоставимости вариантов по качественным параметрам базовый вариант следует дополнить операциями ,применение которых устранит эти различия.Кроме того , привести сопоставимые варианты к тождественному качеству можно в сфере эксплуатации с помощью коэффициентов , получаемых путём сравнения долговечности покрытия.

Для сопоставимости вариантов по социальным условиям ( охрана труда , техника безопасности и т. д . ) следует в базовом варианте учесть дополнительные капитальные и текущие затраты , которые могут обеспечить те же социальные условия , что и применение автоматизированной линии.

При расчёте годового экономического эффекта от внедрения автоматизированной гальванической линии необходимо учитывать фактор времени в том случае , когда капитальные вложения осуществляются в течение ряда лет , а также когда текущие издержки и результаты производства вследствии изменения режима работы автоматизированной гальванической линии существенно меняются по годам эксплуатации.

При проектировании гибких автоматизированных гальванических линий необходимо выполнить оценку трудоёмкости вариантов автоматизированного производства с учётом мероприятий по защите окружающей среды. При этом базовый вариант следует привести в сопоставимый вид по показателям производительности и качества выпускаемой продукции. Другими словами , при экономических расчётах необходимо также учитывать полноту выполнения технологических процессов в сравниваемых вариантах.

Особое внимание следует обратить на расчёт затрат водоиспользования. В условиях возрастающих требований к охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов следует ожидать ужесточения норм расхода воды и резкого повышения цен на сверхнормативный расход ресурсов.

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБРАННОГО ВАРИАНТА

Потребность в значительном росте производства продукции машиностроения , повышении качества выпускаемой продукции , сокращения материально – энергетических ресурсов при изготовлении изделий диктует необходимость обеспечить надёжную работу линии гальванирования.

Предлагаемый вариант имеет возможность перепрограммироваться , что даёт возможность изменять режимы работы линии для улучшения качества продукции под покрытие.

Производится автоматический контроль температуры в ваннах , тем самым экономя пар для технологических целей.

Контроль всех технологических условий и технологического процесса осуществляет программируемый японский контроллер « TOYОPUC – L » , а в случае неисправности передаёт информацию оператору и тем самым облегчая работу , улучшая условия труда и снижение себестоимости продукции.

5.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ТАБЛИЦА 1.

НАИМЕНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ	ОБОЗ- НАЧЕ-НИЕ.	РАЗ- МЕР- НОСТЬ	ВЕЛИЧИНА ПО ВАРИАНТАМ
1	2
- 1 -	- 2 -	- 3 -	- 4 -	- 5 -
1.Тип или модель оборудования. 2.Затраты на проектирование. 3.Балансовая стоимость единицы оборудования. 4.Стоимость программируемого контроллера « TOYOPUC –L ». 5.Количество контроллеров. 6.Площадь занимаемая линией. 7.Покупные изделия (диоды , резисторы и т.д.). 8.Коэффициент учитывающий дополнительную площадь. 9.Стоимость 1 м² производственной площади. - 1 - 10.Стоимость 1 м² служебно – бытовых помещений. 11.Количество занятых операторов. 12.Амортизационные отчисленияоборудования. 13.Амортизационные отчисления производственных и служебно – бытовых помещений. 14.Площадь служебно – бытовых помещений , приходящаяся на 1 работника. 15.Установленная мощность электро-двигателя. 16.Категория ремонтной сложности основной части оборудования механическая часть электрическая часть 17.Затраты на все виды ППР и межремонтный цикл основной части оборудования : механическая часть электрическая часть. - 1 - 18.Стоимость содержания 1 м² площади производственного помещения. 19.Годовая программа. 20. Стоимость содержания 1 м²площади служебно – бытовых помещений. 21.Стоимость 1кВт – ч электроэнергии. 22.Коэффициент , учитывающий транспортно – заготовительные расходы и пуско – наладочные работы. 23.Коэффициент загрузки оборудования. 24.Коэффициент , учитывающий использование электро-двигателя: по мощности по времени. 25.Эффективный годовой фонд времени работы оборудования. - 1 - 26.Коэффициент , учитывающий потери в сети. 27.Коэффициент полезного действия линии. 28.Норма штучного времени на изделие. 29.Часовая тарифная ставка операторов. 30.Коэффициенты , учитывающие величину : - доплат к тарифному фонду ; - дополнительной зарплаты ; - отчислений на социальное страхование ; - выполнение норм. 31.Цена пара. 32.Часовой расход пара. - 1 - 33.Норма народно – хозяйственной эффективности дополнительных капитальных вложений. 34.Число часов между двумя смежными капитальными ремонтами оборудования. 35.Коэффициенты учитывающие : - тип производства ; - материал детали ; - условия эксплуатации оборудования ; - массу оборудования; - затраты на ремонт электрической части оборудования.	- С_кп Ц_об Ц Р_п S Ц_пок. Ц_пл. - 2 - Ц_пл.б. Р_о N_а1 N_а2 S_б N Н_м Н_э R_м R_э - 2 - Н_пл.^/ Q_г Н_пл. Ц_э k_м k_вр Ф_об - 2 - У t_шт С_rm k_дт k_дз k_сс k_в Ц_п q_п - 2 - Е А_рц ₁ ₂ ₃ ₄ k_э	- руб. руб. руб. шт. м² руб. - руб. - 3 - руб. чел. % % кВт ед. ед. руб. руб. - 3 - шт - - - - час - 3 - - - - - - - - 3 - - - - - -	Гальваническая - 240000 - - 51 1,5 1000 - 4 - 1400 6 10 9,1 7 5,5 10 15 750 500 - 4 - 100 51000000 200 0,24 1,1 0,85 0,8 0,7 5465 - 4 - 1,05 0,95 0,0001071 2,23 1,30 1,09 1,39 1,1 8,25 273 - 4 - 0,15 24000 1 0,85 1 1 1,3	линия. расчёт 2214,32 расчёт 361879,49 6000 1 51 2000 1,5 1000 - 5 - 1400 6 10 9,1 7 5,5 10 15 750 500 - 5 - 100 51000000 200 0,24 1,1 0,85 0,8 0,7 5465 - 5 - 1,05 0,95 0,0001070 2,23 1,30 1,09 1,39 1,1 8,25 расчёт - 5 - 0,15 24000 1 0,85 1 1 1,3

5.3. РАСЧЁТ ЗАТРАТ НА КОНСТРУИРОВАНИЕ

С_кп = К_нТ_кп С_чк руб ( 10 ст. 39 )

где

С_чк – средняя часовая заработная плата инженерно технических работников , ;

К_н – коэффициент , учитывающий величину накладных расходов в отделе

К_н = 1,4 1,5

Т_кп – суммарные затраты времени на конструкторскую подготовку ,

Т_кп= Н₁ + Н₂ + Н₃ + Н₄ + Н₅ + Н₆

где

Н₁ – норма времени на разработку технического задания ;

Н₂ - норма времени на разработку технического проекта ;

Н₃ - норма времени на разработку чертежей общего вида на стадии эскизного проекта;

Н₄ - норма времени на разработку чертежей общего вида на стадии технического проекта;

Н₅ - норма времени на разработку схем изделий;

Н₆ - норма времени на разработку чертежей деталей на стадии рабочего проекта.

Т_кп= 43,0 + 164 + 30,6 + 26,6 + 76,5 + 24,7 = 365,4

С_кп = 365,4 1,5 4,04 = 2214,32 руб.

5.4. РАСЧЁТ ЦЕН НА НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

5.4.1. ЗАТРАТЫ НА МАТЕРИАЛЫ

В затраты на материалы взята стоимость программируемого контроллера « TOYOPUC – L ».

С_м = Ц

С_м = 6000

5.4.2. ЗАТРАТЫ НА ПОКУПНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

С_пок = Ц_об1 + Ц_пок

где

Ц_об1 – базовая балансовая стоимость единицы оборудования,руб;

Ц_пок – покупные изделия ( диоды , резисторы и т.д. ) , руб.

С_пок = 240000 + 2000 =242000руб

5.4.3. ЗАТРАТЫ НА ЗАРАБОТНУЮ ПЛАТУ

Затраты на заработную плату по оборудованию укрупнённо можно определить из соотношения удельных весов оборудования и заработной платы в себестоимости аналогичных видов продукции на основании заводских и справочных данных о структуреоборудования ,

С_з = ( 10 , ст. 42 )

где

С_м – затраты на материалы ;

У_м – удельный вес затрат на оборудование в себестоимости аналогичной продукции ;

У_з -удельный вес затрат на заработную плату в себестоимости аналогичной продукции .

С_з = = 3937,5

5.4.4. КОСВЕННЫЕ РАСХОДЫ

Включают сумму цеховых , общезаводских расходов ,

С_кр = ( 10 , ст. 42 )

где

С_з – затраты на заработную плату , ;

У_цр – процент цеховых косвенных расходов на предприятии ;

У_оз – процент общезаводских косвенных расходов на предприятии .

С_кр = = 12600

5.4.5. ВНЕПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ РАСХОДЫ

Принимаются в размере 3 – 6 % от производственной себестоимости ,

С_вн = 0,03 0,06 ( С_м + С_пок + С_з+ С_кр ) ( 10 , ст. 42 )

где

С_м – затраты на оборудование , ;

С_пок – затраты на покупные изделия , ;

С_з – затраты на заработную плату, ;

С_кр – косвенные расходы ,

С_вн = 0,03 ( 6000 + 242000 + 3937,5 + 12600 ) = 7936,12

5.4.6. СЕБЕСТОИМОСТЬ ПРОДУКЦИИ НОВОГО ИЗДЕЛИЯ

С_полн = С_м + С_пок + С_з+ С_кр + С_вн ( 10 , ст. 42 )

С_м – затраты на оборудование ,

С_пок – затраты на покупные изделия ,

С_з – затраты на заработную плату ,

С_кр – косвенные расходы , ;

С_вн – внепроизводственные расходы ,

С_полн = 6000 + 242000 + 3937,5 + 12600 + 7936,12 = 272473,62 руб

5.4.7. ЦЕНА НА НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Ц_об2 = С_полн + П + НДС + С_кп ( 10 , ст. 42 )

где

С_полн – величина затрат на производство ( себестоимость ) продукции , ;

П – нормативная прибыль.

Нормативная прибыль определяется на основе утверждённых по соответствующим группам продукции нормативов рентабельности к себестоимости за вычетом стоимости использованных сырья , топлива , энергии , материалов , полуфабрикатов и комплектующих изделий ;

НДС – налог на добавленную стоимость ;

С_кп – величина затрат на конструкторскую подготовку.

Ц = 272473,62 + 27247,36 + 59944,19 + 2214,32 = 361879,49 руб.

5.5. РАСЧЁТ ЕДИНОВРЕМЕННЫХ ВЛОЖЕНИЙ

5.5.1. ЗАТРАТЫ НА ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В качестве базового принимается оборудование действующего предприятия , при расчёте К_об1принимается балансовая стоимость конкретной модели базового оборудования.

По базовому варианту :

К_об1 = 240000 руб

В качестве предлагаемого принимается цена на новое оборудование.

По предлагаемому варианту :

К_об2 = 361879,49 руб

5.5.2. СТОИМОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПЛОЩАДИ

К_зд = _пл ( S_i + S_у_i ) P_ni ( 9 , ст. 18 )

где

Ц_пл – стоимость 1 м² площади цеха , руб. ;

S_i – площадь занимаемая оборудованием i – ой модели , м² ;

S_у_i - площадь занимаемая выносными вспомогательными устройствами к i – ой модели , м² ;

P_ni – принятое количество основного оборудования i – оймодели , шт. ;

- коэффициент , учитывающий дополнительную площадь ;

n – количество моделей оборудования.

По базовому варианту :

К_зд1 = 51 1,5 1000 = 76500 руб

По предлагаемому варианту :

К_зд2 = 51 1,5 1000 = 76500 руб

5.5.3. СТОИМОСТЬ СЛУЖЕБНО – БЫТОВЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

К_сл = Ц_{пл. б} S_бР ( 9 , ст. 18 )

где

Ц_{пл. б} – стоимость 1 м² служебно – бытовых помещений , руб ;

S_б – площадь служебно – бытовых помещений , приходящихся на одного работника , ;

Р – численность занятых , чел.

По базовому варианту :

К_сл1 = 1400 6 7 = 58800 руб

По предлагаемому варианту :

К_сл2 = 1400 6 7 = 58800 руб

5.5.4. ЕДИНОВРЕМЕННЫЕ ВЛОЖЕНИЯ

К = К_об + К_зд + К_сл

где

К_об – затраты на основное оборудование, руб;

К_зд – стоимость производственной площади , руб ;

К_сл – стоимость служебно – бытовых помещений , руб .

По базовому варианту :

К₁ = 240000 + 76500 + 58800 = 375300 руб

По предлагаемому варианту :

К₂ = 361879,49 + 76500 + 58800 = 497179,49 руб

5.5.5. Удельные капитальные вложения

К_уд =

где

К – единовременные капитальные вложения руб;

Q_г – годовая программа ,

По базовому варианту:

К_уд1 = = 0,0073588 руб/ед/г

По предлагаемому варианту:

К_уд2 = = 0,0097486 руб/ед/г

5.6. РАСЧЁТ СЕБЕСТОИМОСТИ ПО ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ СТАТЬЯМ ЗАТРАТ ( ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ )

5.6.1. ЗАРАБОТНАЯ ПЛАТА ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ С ОТЧИСЛЕНИЯМИ НА СОЦИАЛЬНОЕ СТРАХОВАНИЕ.

С_зо = _rmk_дт k_дз k_сс t_шт_i ( 10 , ст.19 )

где

С_rm– часовая тарифная ставка основных рабочих , ;

k_дт – коэффициент , учитывающий величину : доплата к тарифному фонду;

k_дз – коэффициент , учитывающий величину : дополнительнойзарплаты;

k_сс – коэффициент , учитывающий величину : отчислений на социальное страхование ;

t_шт_i – норма штучного времени на изделие, .

По базовому варианту :

С_зо1 =2,23 1,3 1,09 1,39 0,0001071 = 0,0004704

По предлагаемому варианту :

С_зо2 = 2,23 1,3 1,09 1,39 0,0001070 = 0,0004699

5.6.2. РАСЧЁТ АМОРТИЗАЦИОННЫХ ОТЧИСЛЕНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ И ПЛОЩАДЕЙ

С_а = ( 10 , ст. 19 )

где

Ц_i – стоимость i – го вида оборудования или площадей , имеющих различные нормативы амортизационных отчислений , руб ;

N_а_i – норматив амортизационных отчислений по i – му виду оборудования или площадей , % ;

q – число видов оборудования или площадей , имеющих различные нормы амортизационных отчислений;

Q – годовая программа ,

По базовому варианту :

С_а1 = = 0,0006770

По предлагаемому варианту :

С_а2 = = 0,0009509

5.6.3. РАСЧЁТ ЗАТРАТ НА ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

С_р = ( 10 , ст. 19 )

где

Н_м_i – годовой норматив затрат на единицу ремонтной сложности механической части i – го оборудования , ;

R_м_i – количество единиц ремонтной сложности механической части оборудования , ед;

H_э_i - годовой норматив затрат на единицу ремонтной сложности электрической части i – го оборудования , ;

R_э_i - количество единиц ремонтной сложности электрической частиоборудования , ед;

k_э_i – затраты на ремонт электрической части оборудования;

t_шт – норма штучного времени на изделие , ;

А_рц – число часов между двумя смежными капитальными ремонтами оборудования ;

₁ – коэффициент учитывающий тип производства ;

₂ – коэффициент учитывающий материал детали ;

₃ – коэффициент учитывающий условия эксплуатации оборудования ;

₄ – коэффициент учитывающий массу оборудования ;

r – количество основного и вспомогательного оборудования .

По базовому варианту :

С_р1 =

По предлагаемому варианту :

С_р2 =

5.6.4. РАСЧЁТ ЗАТРАТ НА СОДЕРЖАНИЕ ПОМЕЩЕНИЙ , ЗАНЯТЫХ ОБОРУДОВАНИЕМ И СЛУЖЕБНО – БЫТОВЫМИ ПОМЕЩЕНИЯМИ

С_п = ( 9 , ст. 22 )

где

Н_пл – стоимость содержания 1 м² площади цеха , руб ;

S – площадь , занимаемая оборудованием по габаритам , м² ;

S_у - площадь , занимаемая выносными вспомогательными устройствами , м² ;

- коэффициент , учитывающий дополнительную площадь ;

Р_n – количество основного и вспомогательного оборудования ;

Н^/_пл – стоимость содержания 1 м² служебно – бытовых помещений , руб ;

S_б – площадь служебно – бытовых помещений , приходящаяся на 1 работника , ;

Р – численность работников , чел;

Q_г – годовая программа,

По базовому варианту :

С_п1=

По предлагаемому варианту :

С_п2 =

5.6.5. РАСЧЁТ ЗАТРАТ НА СИЛОВУЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

С_э = ( 10 , ст. 19 )

где

Ц_э – стоимость 1 кВт – ч электроэнергии , ;

N – установленная мощность электродвигателя , кВт ;

k_м – коэффициент , учитывающий использование электро – двигателей по мощности ;

k_вр – коэффициент , учитывающий использование электро – двигателей по времени ;

;

У – коэффициент , учитывающий потери в сети;

- коэффициент полезного действия двигателей;

k_в – коэффициент , учитывающий выполнения норм.

По базовому варианту :

С_э1 =

По предлагаемому варианту :

С_э2 =

5.6.6. Прочие цеховые расходы

С_пр = ( 0,5 0,6 ) С_зо

где

С_зо – заработная плата рабочих с отчислениями на социальное страхование ,

По базовому варианту :

С_пр1 = 0,5 0,0001071 = 0,0002352

По предлагаемому варианту:

С_пр2 = 0,5 0,0001070 = 0,0002349

5.6.7. РАСЧЁТ ЗАТРАТ НА ПАР ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕЛЕЙ

По базовому варианту :

273 кг в час ,

Затраты пара по базовому варианту в год :

С_пар1 = q_nФ_об Ц_п

где

q_n – часовой расход пара ,;

Ф_об – эффективный годовой фонд времени работы оборудования , час

Ц_п – цена пара , .

С_{г пар1} = 273 5465 8,25 = 56808675

Тогда затраты пара по базовому варианту на единицу детали:

С_пар1 =

где

С_{г пар1} – цена затрат пара в год , руб;

Q_г – годовая программа ,

С_пар1 =

По предлагаемому варианту :

расход пара на разогрев изделий :

Д = ( 8 , ст. 109 )

где

r – теплота парообразования, ;

x – принятая степень сухости пара .

количество теплоты :

Q = c( t₂ – t₁ )

где

с – удельная теплоёмкость материала изделий , ;

- производительность по массе, ;

t₁ – начальная температура , К;

t₂ – конечная температура , К .

тогда

Д = = k_n

где

с – удельная теплоёмкость материала изделий , ;

– производительность по массе , ;

t₁ – начальная температура , К;

t₂ – конечная температура , К;

r – теплота парообразования

r= 2171 10³

х – принятая степень сухости пара

х = 0,95

где

k_n = 0,0108 ( 8 , ст. 114 )

= 1350

Д = 0,0108 1350 = 14,58

Для промывочных ванн :

Д^//_р = Д_р + Д_в

где

Д_р – рабочий режим ,

Д_в = ( 8 , ст. 114 )

где

Q_в – расход теплоты на нагрев вновь поступающей воды;

r – теплота парообразования ;

х – принятая степень сухости пара .

Расход теплоты на нагрев вновь поступающей воды:

Q_в =

где

– расход воды на промывку , ;

с – теплоёмкость воды, ;

плотность воды , ;

- разность между начальной и конечной температурой .

Д_в =

где

– расход воды на промывку , ;

с – теплоёмкость воды, ;

плотность воды , ;

- разность между начальной и конечной температурой;

r – теплота парообразования ;

х – принятая степень сухости пара .

= 0,19

Коэффициент

n =

выбирается в зависимости от рабочей температуры в ванне.

n = 132

Средний расход пара () , обусловленный перемешиванием раствора сжатым воздухом

Д_р^/ = 5,0

Расход пара в каждой ванне по режимам выбираем по таблице 1.22( 8 , ст. 111 ).

Разогрев происходит за 2 часа.

Таблица 2.

ВАННЫ	РЕЖИМ РАБОТЫ ( КГ/Ч )
РАЗОГРЕВ	РАБОТА
Обезжиривание Горячая промывка Активация 1 Активация 2 Активация 3 Хромирование Никелирование 1 Никелирование 2 Никелирование 3	49 55 40 40 40 22 49 49 49	6,7 10,0 8,3 8,3 8,3 3,2 6,7 6,7 6,7
ИТОГО	393	64,9

Общий расход пара при режимах :

Рабочий режим:

Д_р = Д_р^/ + Д + Д_р^{/ /} ( 8 , ст. 117 )

где

Д_р^/ - средний расход пара ,;

Д - расход пара на разогрев изделий , ;

Д_р^{/ /}- расход пара для промывочных ванн , .

где

Д_р^// - выбирают по таблице1.26 ( 8 , ст. 115 )

Д_р = 64,9 + 14,58 + 5,0 = 84,5

Режим разогрева:

Д_р = 393 + 14,58 + 5,0 = 412,6

Затраты пара по предлагаемому варианту в год:

С_{г пар2} = ( 2 412,6 + 84,5 14 ) 8,25 342 = 56651363

Отсюда затраты пара по предлагаемому варианту на единицу детали :

С_пар2 =

где

С_{г пар2} – затраты пара по предлагаемому варианту в год , ;

Q_г – годовая программа ,

С_пар2 =

Сведём полученные данные по статьям затрат в таблицу.

Таблица 3.

СТАТЬИ ЗАТРАТ

РАЗМЕР- НОСТЬ

ВЕЛИЧИНА ПО ВАРИАНТАМ

ИЗМЕ-ИЕ

«+»-УВЕЛ.

«-»-УМЕН.

Заработная плата основная и допол.

С_з

Амортизационные отчисления оборудован. и площ.

С_а

Текущий ремонт и обслуживание обор.

С_р

Содержание производственных помещений и служебно-бытовых помещений

С_п

Силовая электро-энергия

С_э

Прочие цеховые расходы

С_пр

Пар для технологич. целей

С_пар

0,0004704

0,0006770

0,0001023

0,0003147

0,6313263

0,0002352

1,1138955

0,0004699

0,0009509

0,0001022

0,0003147

0,6313263

0,0002349

1,1110071

« - »

« + »

« - »

« – »

5.6.8. технологическая себестоимость

С = С_зо + С_а + С_р + С_п + С_э + С_пр + С_пар ( 9 , ст. 19 )

где

С_з – заработная плата основных рабочих с отчислениями на социальное страхование, ;

С_а – годовые амортизационные отчисления на полное восстановление и капитальный ремонт основного оборудования , ;

С_р – годовые затраты на текущий ремонт и техническое обслуживание оборудования , ;

С_п – годовые затраты на содержание помещений , занятых оборудованием и служебно – бытовых помещений , ;

С_э – затраты на электроэнергию ,

С_пр – прочие цеховые расходы , ;

С_пар – затраты на пар для технологических целей ,

По базовому варианту :

С₁ = 0,0004704 + 0,0006770 + 0,0001023 +0,0003147 +0,6313263+ + 0,0002352 + 1,1138955 = 1,7470214

По предлагаемому варианту :

С₂ = 0,0004699 + 0,0009509 +0,0001022 +0,0003147 +0,6313263 + 0,0002349 + 1,1110071 = 1,744406

5.7. РАСЧЁТ ОБЩИХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

5.7.1. ПРИВЕДЁННЫЕ ЗАТРАТЫ

З_пр = С + Е_н К_уд ( 10 , ст. 20 )

где

С – технологическая себестоимость ,

К_уд – удельные капитальные вложения , руб/ед/г;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности дополнительных капитальных вложений.

По базовому варианту:

З_пр1 = 1,7470214 + 0,15 0,0073588 = 1,7481252

По предлагаемому варианту:

З_пр2 = 1,744406+ 0,15 0,0080019 = 1,7456062

5.7.2. ГОДОВОЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ВАРИАНТА

Э_г = ( З_пр1 - З_пр2 ) Q_г

где

З_пр1 – приведённые затраты по базовому варианту , ;

З_пр2 – приведённые затраты по предлагаемому варианту , ;

Q_г – годовая программа,

Э_г = ( 1,7481252 – 1,7456062 ) 51000000 = 128469

5.8. ТАБЛИЦА ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

НАИМЕНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.

РАЗ-МЕР-НОСТЬ

ВЕЛИЧИНА ПО ВАРИАНТАМ.

Годовая программа.

Часовая производительность.

Трудоёмкость конструкторской подготовки.

Затраты на конструкторскую подготовку.

Цена оборудования.

Затраты на пар для технологических целей.

Годовой экономический эффект.

руб

51000000

9332

240000

56808675

51000000

9345

365,4

2214,32

361879,49

56651363

128469

5.9. ВЫВОД

Согласно производственных расчётов технико – экономических показателей видно , что предлагаемый вариант более экономичен. А так же позволяет на операции предварительной очистки под покрытие улучшить качество изделий и возможность переналадки линии для изменения её режимов работы , исходя из условий качества выпускаемой продукции.

Предлагаемый вариант : увеличивает производственную программу ; повышает уровень автоматизации ; а так жеэкономит расход дорогостоящего пара для технологических целей , что позволяет получить экономию от внедрения.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА.

6.1.АНАЛИЗ ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ФАКТОРОВ.

При эксплуатации автоматической линии гальванирования возникают следующие опасные и вредные факторы согласно ССБТ 12.0.003.-74 « Опасные и вредные производственные факторы » :

- наличие вращающихся и подвижных частей оборудования , передвигающихся заготовок ;

- повышенное значение напряжения в электрической сети ;

- повышенный уровень шума на рабочем месте ;

- повышенная запылённость воздуха рабочей зоны ;

- повышенный уровень вибрации ;

- повышенная влажность воздуха ;

- недостаточная освещённость рабочей зоны ;

- повышенная или пониженная температура ;

- повышенная или пониженная подвижность воздуха в рабочей зоне.

6.2. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Для обеспечения безопасности при работе на линии гальванирования должны быть выполнены следующие требования ССБТ ГОСТ 12.2.003-91 « Оборудование производственное . Общие требования безопасности » и ССБТ ГОСТ 12.2.072-82 « Роботы промышленные. Роботизированные технологические комплексы и участки. Общие требования безопасности » :

- при работе на линии гальванирования рабочие обязаны выполнять инструкцию по технике безопасности для работающих , занятых при защитных покрытиях металла гальваническим и химическим методом ;

- к работе на линии допускаются лица обученные правилам эксплуатации. Посторонние лица к управлению линией не допускаются ;

- перед началом работы на линии необходимо включить вытяжную вентиляцию ;

- установка и снятие корзин с кассет разрешается : или при остановившемся автооператоре , или при движении его в сторону от оператора производящего установку или съём корзин ;

- перед передачей кассеты на демонтажную стойку нахождение оператора в зонах загрузки и разгрузки не допускается ;

- не разрешается ремонт на ваннах , поправка корзин на кассетах при движущемся автооператоре. Не разрешается перегибаться через рельсовый путь при движении автооператора ;

- не разрешается перемещение обслуживающего персонала на автооператоре при ремонтных работах ;

- корзины для изделий должны быть прочными ;без разрушений сварных швов и болтовых соединений ;

- при ручном режиме не допускается опускание кассеты на занятую позицию ;

- запрещается загромождать рабочие места пустой тарой , заготовками и готовыми изделиями ;

- не допускается переполнение ванн активации , никелирование , хромирование и обезжиривания выше допускаемого уровня ;

- клино – ременная передача ограждена защитным кожухом ;

- автооператор окрашен чередующимися полосами чёрного и жёлтого цвета согласно ССБТ ГОСТ 12.4.029-76 ;

- автооператор можно запустить вперёд или назад только в крайних : верхнем или нижнем положении грузозахватов ;

- невозможно адресовать автооператор с грузом , ( т. е. в верхнем положении ) на занятую позицию ;

- при ошибочном запуске автооператора в противоположную сторону он достигает конечных выключателей , тем самым осуществляя аварийный останов автооператора ;

- защита электродвигателей от токов коротких замыканий и перегрузок предусмотрен автоматический выключатель ;

- между ваннами установлены бортовые отсосы для удаления вредных газовых примесей с зеркала электролитов ;

- площадки обслуживания расположены вдоль линии ;

- предусмотрены сливные трубопроводы для периодических и непрерывных сбросов воды иэлектролитов подведённых к заводским очистным сооружениям ;

- сопротивление изоляции электропроводки должно быть не менее 10000 Ом на 1 Вольт рабочего напряжения ;

- коммуникации линии расположены под площадкой обслуживания с боку линии ванн ;

- невозможно опустить или поднять грузозахват во время движения автооператора.

6.3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ.

Поддержание определённой температуры , относительной влажности воздуха и скорости движения в рабочей зоне необходимо для создания высокопроизводительных , безопасных и здоровых условий труда.

Согласно ССБТ ГОСТ 12.1.005-88 « Санитарно – гигиенические требования к воздуху рабочей зоны » работа на линии относится к физической работе средней тяжести ( категория 2а ). Помещение , где расположена автоматическая линия относится к категории цехов электро – химических покрытий.

Метеорологические условия рабочей зоны должны быть следующими :

Таблица 1.

Пери-од года

КАТЕГОРИЯ РАБОТ.

ТЕМПЕРАТУРА

⁰С

ОТНОСИТЕЛЬН. ВЛАЖНОСТЬ %,

НЕ БОЛЕЕ.

СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХАм/с

Допуст.

Оптим.

Допуст.

Оптим.

Допуст.

Оптим.

Холод-ный

Лёгкая.

Средней тяжести.

Тяжёлая.

1а

1б

2а

2б

21 – 25

20 – 24

17 – 23

15 – 21

13 - 19

22 – 24

21 – 23

18 – 20

17 – 19

16 - 18

40 – 60

40 - 60

Не более

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Не более

0,1

0,2

0,3

Тёп-лый.

Лёгкая.

Средней тяжести.

Тяжёлая.

1а

1б

2а

2б

22 – 28

21 – 28

18 – 27

16 – 27

15 - 26

23 – 25

22 – 24

21 – 23

20 – 22

18 - 20

55при28⁰

60при27⁰

65при26⁰

70при25⁰

75при24⁰

и ниже

40 – 60

40 - 60

Не более

0,1 - 0,2

0,1 – 0,3

0,2 – 0,4

0,2 – 0,5

0,2 – 0,6

Не более

0,1

0,2

0,3

0,4

Эти параметры обеспечиваются системой водяного отопления , естественной и искусственной вентиляцией цеха , спроектированной в соответствии с СН и П -04-05-86 « Отопление , вентиляция и кондиционирование воздуха ».

6.4. ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ.

Помещение , в котором установлена линиягальванирования относится к классу особой опасности , так как в нём есть : токоведущие полы , токопроводящая пыль , существует возможность одновременного прикосновения к имеющим соединение с землёй металлическим элементам технологического оборудования и металлическим корпусом электрооборудования. Электрооборудование подключается к трёхфазной сети переменного тока с изолированной нейтралью напряжения 380 В и частотой 50 Гц.

Основные меры защиты от поражения электрическим током согласно требованиям « Правил устройства электроустановок » включают в себя :

- все токоведущие части оборудования и приборов имеют надёжную и прочную изоляцию , сопротивление которой не менее 1 Мом ;

- для защиты изоляции от механических и других повреждений предусмотрена укладка проводов в металлических трубах ;

- автоматическая линия и системы управления подсоединены к системам защитного заземления по ССБТ ГОСТ12.1.030-81 « Электробезопасность ,защитное заземление,зануление »;

- металлические части электрооборудования имеют защитное зануление ;

- для электрической сети управления применяется малое напряжение 5 В и 24 В ;

- аппаратура управления монтируется на панелях силового шкафа , доступ к которой закрыт дверцами со специальными замками ;

- на боковой стороне электрошкафа установлен автоматический выключатель для подключения и отключения линии от питающей сети и имеется сигнальная лампа с линзой белого цвета , показывающая включенное состояние вводного выключателя ;

- имеется блокировка , осуществляющая отключение вводного автомата при открывании дверей электрошкафа ;

- на наружной поверхности электрошкафа имеется знак « Электрическая безопасность » по ССБТ ГОСТ 12.4.026-76 ; указывающий на опасность поражения электрическим током.

Расчёт защитного заземления.

Согласно ПУЭ допустимое сопротивление заземляющего устройства R_доп = 40 Ом.

Выбираем вертикальный заземлитель из стальной трубы :

диаметр трубы :

d = 40 мм

длина трубы:

L = 2,5 м

глубина заложения трубы :

H = 0,7 м

Соединительная полоса:

5 х 20 мм

Н = 0,7 м

а = 3 м

Удельное сопротивление грунта по таблице 8.1

= 150 Ом м

Сопротивление одиночного заземлителя :

R = Ом

R = = 23,6Ом

R > R_доп ,

поэтому определяем число заземлителей :

n^/ =

n^/ = = 6шт

Определяем коэффициент использования вертикальных заземлителейпо таблице 8.2 при размещении заземлителейпо контуру:

Уточняем число заземлителей :

n =

n = = 8шт

Сопротивление соединительной полосы :

R_пол =

где

L_пол = 1,05 а n

L_пол = 1,05 3 8 = 25,2м

R_пол = = 10,8Ом

Коэффициент использования соединительной полосы по таблице 8.7

= 0,79

Сопротивление заземляющего устройства :

R_общ = Ом

R_общ = = 3,05 Ом

R_общ < R_доп ,

следовательно рассчитанное заземляющее устройство удовлетворяет требованиям ПУЭ.

6.5. МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ВИБРАЦИИ И ШУМА.

Источниками вибрации и шума являются работающие электродвигатели , вращающиеся детали узлов и механизмов , автооператор.

Вид вибрации – общая , технологическая. Допустимые значения вибрации на рабочем месте в соответствии с требованиями ССБТ ГОСТ 112.1.012 – 90 « Вибрация . Общие требования безопасности ».

Таблица 2.

Вид вибра-ции	Направле-ние , по которому нормирует. вибрация.	Среднеквадратичное значение вибро скорости м/с 10^-2
Логарифмические уровни виброскорости дБ,в октавных полосах со среднегеометрическими частотами , Гц
1	2	4	8	16	31,5	63	125
Технологичес-кая.	Вертикаль-ное по оси Z.	-						-

Предельно допустимые уровни звука на рабочем месте в соответствии с требованиями ССБТ ГОСТ 12.1.003-83 « Шум. Общие требования безопасности » не должны превышать :

Таблица 3.

Для произв.поме-щений	Уровни звукового давления Дц , в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Эквивал.уровни звука ДБА
31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	80
98	95	87	82	78	75	73	71	69

Мероприятия по снижению шума и вибрации , предусмотренные в проекте :

- все вращающиеся и трущиеся поверхности постоянно смазываются ;

- автоматическая линия установлена с заделкой в фундамент.

6.6. ОСВЕЩЕНИЕ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ.

Вид освещения – совмещённый : комбинированное искусственное ( общее и местное ) и комбинированное естественное ( боковое и верхнее ).

На автоматической линии выполняется работа средней точности согласно СН и П– 4 - 79 « Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение ». Наименьший размер объекта различение от 0,1 до 0,5 мм . Разряд зрительной работы 4 , контраст объекта различения с фоном – средний , освещённость при комбинированном освещении – 600 лк , при общем освещении – 400 лк. Для освещения применяются газоразрядные лампы ЛБ 80-4.

6.7. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОПОДЪЁМНЫХ СРЕДСТВ.

К работе с грузоподъёмными средствами допускаются только специально обученный и прошедший специальный инструктаж персонал. В проектируемом объекте для монтажа и демонтажа предусмотрены специальные устройства , для строповки – крюки.

6.8. ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.

Помещение , в котором установлена автоматическая линия гальванирования , по пожарной безопасности относится к категории Д по ОНТП – 24 – 86 « Общесоюзные нормы технологического проектирования ». В помещении цеха , где расположена линия , предусмотрена система пожарной защиты и организованы мероприятия по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с ССБТ ГОСТ 12.1.004-76 « Пожарная безопасность. Общие требования. ».

Необходимые мероприятия по противопожарной безопасности :

- в электрической схеме предусмотрены автоматические выключатели , которые предохраняют электрооборудование от токов короткого замыкания ;

- обтирочный материал хранится в специальных металлических ящиках ;

- в цехе имеются пожарные щиты с набором лопат , ломов , багров , вёдер и огнетушителей ОХП-10 , ОУ-8 , ящики с песком ;

- в цехе имеются пожарные рукава для тушения водой.

6.9. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

В цехе , где эксплуатируется линия , внедрены следующие мероприятия по исключению загрязнения окружающей среды вредными отходами :

- удаление вредных газовых смесей с зеркала электролитов используют вытяжную вентиляцию со специальными фильтрами ;

- сливные трубопроводы подключены к заводским очистным сооружениям ;

- для линии гальванирования используется техническая вода ;

- все применяемые электролиты хранятся в специальных герметично закрытых ёмкостях специально для этого предназначенных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте разработана новая система управления автоматической линией гальванирования на базе программируемого японского контроллера « TOYOPUC - L ».

Разработана схема электрическая принципиальная системы управления автоматической линией гальванирования блока опроса датчиков положения.

Разработан алгоритм системы управления автоматической линией гальванирования.

Были выполнены расчёты : червячного редуктора горизонтального перемещения автооператора , клино-ременной передачи , выбор электродвигателя передвижения автооператора , расхода пара для технологических целей.

В организационно – экономической части произведён расчёт затрат на внедрение и конструирование автоматической линией гальванирования , определена цена новой конструкции , рассчитаны технико – экономические показатели и доказана экономическая эффективность применения предлагаемого варианта автоматической линии гальванирования.

В разделе безопасность и экологичность проекта отражены вопросы охраны труда , техники безопасности и экологичности применительно к эксплуатации данной автоматической линии гальванирования.

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. « Микропроцессоры. Справочное пособие для разработчиков судовой РЭА ». Под редакцией Овечкина Ю. А. – Ленинград « Судостроение » 1987 г.

2.Дунаев П. Ф. , Леликов О. П. « Детали машин . Курсовое проектирование ». Учебное пособие для машиностроительных специальностей. – Москва « Высшая школа » 1984 г.

3.Вернер В. Д. , Воробьёв Н. В. и др. « Микропроцессоры ». В 3-х книгах. Учебное пособие для вузов. – Москва « Высшая школа » 1986 г.

4.Руденко Н. Ф. , Александров М. П. , Лысяков А. Г. « Курсовое проектирование грузоподъёмных машин » - Москва « Машиностроение » 1971 г.

5.Анурьев В. И. , « Справочник конструктора – машиностроителя ». Книга – 2. – Москва « Машиностроение » 1973 г.

6.« Автооператор ». Паспорт 1981 г.

7.Левитан Ю. В. , Обморнов В. П. , Васильев В. И. , « Червячные редукторы. Справочник. » - Ленинград « Машиностроение »1985 г.

8.« Оборудование цехов электрохимических покрытий ». Справочник. Под редакцией Вячеславова П. М. – Ленинград« Машиностроение » 1987 г.

9.«Методы определения экономического эффекта ГПС ». Ленинград 1987 г.

10. Методические указания. « Организационно – экономические расчёты в машиностроении ». Горький. 1986 г.

11. « Нормативы и справочные материалы ». Горький. 1986 г.

12. « Стандарт предприятия ». « Проекты ( работы ) дипломные. Общие требования к оформлению ». Горький. 1990 г.

ПРИЛОЖЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЕ.

лист

Аннотация 2

Ведомость дипломного проекта 3

Задание 4

1.Введение 8

2.Техническое задание 11

2.1 Анализ и проработка технического решения 12

3.Конструкторские разработки 16

3.1 Расчет червячного редуктора для горизонтального

перемещения автооператора 17

3.1.1 Подбор основных параметров передачи 17

3.1.2 Выбор материала червяка и колеса 20

3.1.3 Допустимые напряжения 20

3.1.4 Межосевое расстояние 22

3.1.5 Геометрические размеры колеса и червяка 23

3.1.6 Проверочный расчёт передачи на прочность 25

3.1.7 КПД передачи 27

3.1.8 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба28

3.1.9 Тепловой расчёт 29

лист

3.1.10 Расчёт ременной передачи 34

3.2 Выбор электродвигателя 38

4. Электроавтоматика 41

4.1 Работа системы управления автоматической линией гальванирования 42

4.2 Разработка структурной схемы СУ на базе

контроллера « TOYOPUC – L » 43

4.2.1 Разработка электроавтоматики привода 44

4.2.2 Описание блок – схемы ТПЧ 49

4.3 Разработка принципиальной схемы СУ АЛГ 52

4.4 Система управления автоматической линией гальванирования 55

4.5 Алгоритм системы управления автоматической линией гальванирования 74

5. Экономическая часть 75

5.1 Обоснование выбранного варианта 76

5.2 Исходные данные 77

5.3 Расчёт затрат на конструирование 82

5.4 Расчёт цен на новое оборудование 83

5.5 Расчёт единовременных вложений86

лист

5.6 Расчёт себестоимости по изменяющимся статьям затрат ( технологическая себестоимость ) 89

5.7 Расчёт общих экон-их показателей эффективности 102

5.8 Таблица технико – экономических показателей103

5.9 Вывод 104

5.10 Организационная часть 105

6. Безопасность и экологичность проекта111

6.1 Анализ опасных и вредных произ-х факторов 112

6.2 Безопасность производственного оборудования 113

6.3 Метеорологические условия 114

6.4 Электробезопасность 116

6.5 Мероприятия по снижению вибрации и шума 120

6.6 Освещение на рабочем месте 121

6.7 Безопасность труда при эксплуатации

грузоподъёмных средств 121

6.8 Пожарная безопасность 121

6.9 Охрана окружающей среды 122

Заключение 123

Список используемой литературы 124

Приложения 125

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Техническое задание выдано АООТ « Павловский инструментальный завод ».

Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера

« TOYOPUC - L » , линия предназначена для обработки стальных деталей по заданной программе , обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии требований к обработке .

Разработка алгоритма системы управления автоматической линией гальванирсвания согласно техпроцесса .

2.1 АНАЛИЗ И ПРОРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ

Разрабатываемая система управления должна максимально приближаться к высокой степени надёжности , удобства в работе и обслуживании . Качественным показателем системы , является ее возможность в дальнейшем совершенствоваться без больших материальных затрат.

При выборе варианта рассматриваем варианты системы управления , каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Релейно - контактная схема имеет ряд достоинств некритичности к питающей сети и различным помехам , наглядность при обслуживании и ремонте. Недостатки релейно - контактной схемы : громоздкость , большое удельное потребление энергии на единицу логического элемента , недолгий срок службы. Совокупность большого знергопотребления и недолгого срока службы , не позволяет использовать ее в качестве устройств управления отвечающего сегоднешним требованиям производства.

Электронные логические элементы более близки к оптимальному , так как лишены многих недостатков релейно - контактной схемы.

Система управления на злектронных элементах будет компактна, надежна , имеет отличные энергетические показатели. Однако схемы на этой базе , как правило , закрыты от диалога человек - машина , не могут производить обработку данных , связанную с вычислениями. Сложны и дороги модернизационные работы , связанные с изменением всей схемы контроллера. Низкая гибкость системы управления на электронных логических элементах и её закрытость , не позволяет выбрать этот вариант , как не отвечающий современному уровню развития производства , не предлагая удобства в работе оператора и обслуживающего персонала , а также модернизации и преобретении линией новых возможностей.

Система управления на базе программируемого контроллера , является самой подходящей для автоматизированной линии. На базе контроллера легко и дешево можно построить систему диалога , проводитьдиагностику и самоконтроль , служить поставщиком информации для машин высшего ранга. В случае предъявления новых требований к системе управления , можно быстро и дешево модернизировать программу , расширить средства приёма информации. Изменить количество управляющих органов , не меняя внутренней структуры системы управления. Это говорит о высокой гибкости.

Для автоматизированной системы управления линией можно применить несколько марок программируемых контроллеров , вот их основные характеристики :

1. Микропроцессорный контроллер КАМАКОН МК 8.32

- назначение : программно - логическое управление агрегатными и специальными станками , кузнечно - прессовым и литейным оборудованием , автоматическими линиями ;

- количество входов / выходов : до224

- тип центрального процессора : Z 80

- память программ : 24 кБ(3000 команд )

- метод программирования : язык высокого уровня ФОКОН

2. Микропроцессорный контроллер КОМАКОН МК 8.11.

- тип центрального процессора : КР 580 ВМ 80 А

- объём памяти : 16 кБ

- тип памяти : знергозащищённая

- набор инструкций :

логические операции , операции счёта времени , импульсов , операции с данными , с вводом / выводом , операции условных и безусловных переходов , операции с метками ( относительная адресация ) ;

- максимальное количество входных / выходных модулей :32

- цифровые входы / выходы : 24 в DС , 110 в АС

3. Программируемый контроллер УПУ - ТП - 2

Контроллер можно применять для управления автоматическими линиями , агрегатными станками , сложными технологическими установками с дискретным и непрерывным характером технологических процессов с большим количеством управляемых и контролируемых параметров.

- Время выполнения программы

на 1к логических инструкций , мс : не более 2,5

- объём памяти программ и данных , кБ : 32

- максимальное количество дискретных

вводов / выводов : 1024

- число внутренних выводов для

промежуточных функций , таймеров

и счётчиков : 1016

- максимальное число таймеров / счетчиков 508 /338

- диапазон выдержки времени таймера , с 0-25,5

- диапазон счёта счётчика : 0-225

- время хранения информации

при отключенном питании , час : не менне 1000

- количество размещаемых модулей

входных / выходных :

для 12 - ти местного блока : 8

для 8 - ми местного блока : 4

- температура окружающего воздуха , С⁰ : +1...+50

- степень защиты : IP20

4. Программируемый контроллер МикроДАТ МБ57.03

Контроллер предназначен для управления оборудованием массового производства : металлорежущим , кузнечно - прессовым, литейным , автоматическими манипуляторами , а так же для использования в качестве систем децентрализованного управления гибких автоматизированных производств.

- Объем памяти : 4К инструкции

- время выполнения логических операций : 7 мс/К инструкций

- максимальное количество дискретных

каналов входных / выходных : 256

- диапазон счёта таймеров - счётчиков : 0 - 4095

- количество размещаемых модулей

ввода / вывода : 16

- температура окружающего воздуха , С⁰ : +5...+50

- степень защиты : IP30

- устойчивость к механическим

воздействиям : виброустойчивый гр. LI

Все выше программируемые контроллеры имеют примерно одни и те же характеристики. Для автоматизации системы управления линией, применяем программируемый контроллер "TOYOPUC - L" характеристики которого рассмотрены в разделе "Электроавтоматика". Это вызвано экономическими сображениями:

- на предприятии уже имеются контроллеры данной марки, а так же есть опыт их эксплуатации и программирования;

- производить закупку других контроллеров в данной экономической ситуации предприятие не имеет возможности.

БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКА

ВВЕДЕНИЕ

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ

Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера "TOYOPUC-L"

1. ВВЕДЕНИЕ.

b1 ( 11 + 0,06 z2 ) m

где

b1( 11 + 0,06 40 ) 3,15 = 42,21 мм

где

где

где

где

Коэффициент

Рвых= 9800 0,34 = 3332 Вт

Рэ пот=

Uред = 40 ( 7 , ст. 18 )

Ц

S

Не более

b₁ ( 11 + 0,06 z₂ ) m

b₁( 11 + 0,06 40 ) 3,15 = 42,21 мм

Р_вых= 9800 0,34 = 3332 Вт

Р_э
пот=

U_ред = 40 ( 7 , ст. 18 )