1

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(МИИТ)

Кафедра «ВАГОНЫ И ВАГОННОЕ ХОЗЯЙСТВО»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Системы автоматизации производства и ремонта вагонов» (САПРВ)

Выполнил: ст.гр. ТВГ-413

Пугачев М.А

Проверил: преподаватель

Козлов М.В

Москва 2011

СОДЕРЖАНИЕ:

САПРВ 1

1. Структура расчетно-пояснительной записки курсового проекта

2. Тема № 1. Типовые модули машин и оценка их звенности

3. Тема № 2. Анализ машин вагоноремонтного производства

4. Тема № 3. Разработка конструктивных схем машин

САПРВ 2

1. Структура расчетно-пояснительной записки курсового проекта

2. Тема №4. Формирование звеньев (механизмов) машины:

3. Тема № 5. Расчет технических характеристик машин

4. Тема № 7. Системы автоматического управления машинами

5. Тема №8. Схемы систем автоматического управления

СТРУКТУРА РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА:

Введение

1. Анализ технологической операции, намеченной к автоматизации

1.1 Исследование условий выполнения операции

1.1.1 Разработка перечня типовых модулей машин, оценка их звенности, построение конструктивных схем и их описание

1.1.2 Условия выполнения заданной операции, анализ опасностей и вредностей производства. Технические требования на автоматизацию операции

1.1.3 Разработка перечня технологических машин, применяемых на заданном производственном участке (цехе), их силовых головок. Построение схем силовых головок, описание их свойств и технических характеристик, оценка их звенности

1.2 Разработка условий и обоснование необходимости автоматизации операции

1.2.1 Критерии выбора объектов автоматизации. Обоснование необходимости автоматизации заданной операции

1.2.2 Формирование параметров производственного процесса и машины, необходимых для расчета технических характеристик машины, ее силовых головок и приводов

1.3 Разработка вариантов конструктивных схем машины

1.3.1 Структурная схема автомата и характеристика ее функциональных блоков

1.3.2 Разработка таблиц вариантов набора механизмов машины, их приводов и видов управления (звенности)

1.3.3 Методы расчета и оценка средней звенности и уровня автоматизации всех вариантов машины

1.3.4 Расчет примерных параметров механизмов машины (продолжительности работы, мощности, стоимости)

1.3.5 Расчет примерных параметров силовых головок машины (продолжительности работы, мощности, стоимости)

1.3.6 Методика поиска и формирование таблицы данных для расчета оптимального значения уровня автоматизации машины.

1.3.7 Определение оптимального значения уровня автоматизации машины и соответствующих ему параметров с использованием программ Excel и MathCAD

1.3.8 Построение конструктивных схем машины

1.4 Описание последовательности выполнения заданной операции

1.4.1 Описание выбранного варианта конструктивной схемы машины и ее параметров. Критерии выбора

1.4.2 Описание выполнения операции с помощью разработанного варианта машины

2. Формирование звеньев (механизмов) машины

2.1 Расчет и выбор рабочих органов (силовых головок). Формирование исходных данных, алгоритмы расчета, результаты расчета

2.2 Расчет и выбор приводов. Формирование исходных данных, алгоритмы расчета, результаты расчета и принятые параметры

2.3 Расчет и выбор передаточных механизмов

3. Расчет технических характеристик машины

3.1 Расчет цикловой производительности машины. Методика расчета, формирование исходных данных, результаты расчета

3.2 Расчет надежности и фактической производительности машины. Методики расчета, формирование исходных данных, результаты расчета

3.3 Оценка уровня автоматизации производства на заданном участке. Методика расчета, формирование исходных данных, результаты расчета

3.4 Математическая модель машины. Классификация математических моделей машин. Вид выбранной модели, формирование исходных данных, результаты расчета параметров модели. Построение графика функции и выводы

3.5 Выбор оптимального (рационального) варианта машины. Методы оценки экономической эффективности вариантов автоматизации. Выбор метода, формирование исходных данных, результаты расчета, выводы

4. Выбор (обоснование) принципа, САУ и средств управления

4.1 Функциональная блок-схема САУ

4.2 Анализ устойчивости САУ

* Математические модели САУ

* Типовые динамические звенья

* Технология построения характеристического уравнения САУ

* Критерии устойчивости

* Оценка устойчивости заданной САУ

4.3 Алгоритм управления (циклограмма работы машины) машиной

5. Разработка системы автоматизации

5.1 Разработка принципиальной схемы САУ

5.2 Расчет надежности схемы САУ

5.3 Выбор аппаратов управления

5.4 Описание автоматизированного процесса

1. Анализ технологической операции, намеченной к автоматизации

1.1 Исследование условий выполнения операции

1.1.1 Разработка перечня типовых модулей машин, оценка их звенности, построение конструктивных схем и их описание

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

28 - пневмопривод 30 - конвейер звенность 4 вертикально- замкнутый; звенность 4

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

блок с электроприводом; звенность 3

Пневмоприводы широко применяются для автоматизации операций поворота, толкания, подъема, перемещения и зажима. Достоинство пневмопривода заключается в его надежности, взрывобезопасности, простоте конструкции и управления, сравнительной быстроте действия, низкой стоимости, невысокой требовательности к герметичности и точности изготовления. Основным недостатком пневмоприводов является производственный шум, возникающий при выхлопе отработанного воздуха и динамическом взаимодействии перемещающихся масс.

Конвейеры. Конвейеры предназначены для горизонтального и наклонного перемещения изделий и материалов и подразделяются на ленточные, пластинчатые, роликовые, скребковые и др.

Пластинчатые конвейеры перемещают грузы в горизонтальном и наклонном положениях на настиле, образованном из отдельных пластин, как правило, прикрепленных к тяговому элементу (ГОСТ 22281-76). Угол наклона пластинчатых конвейеров не должен превышать 45о. Конвейер представляет собой транспортирующее устройство непрерывного действия, смонтированное на опорной металлической конструкции с ходовой частью, тяговым органом, которым являются обычно две пластинчатые цепи, опирающиеся своими катками по всей длине конвейера на рельсы, имеющиеся на опорной конструкции и огибающие на концах его приводные и натяжные звездочки. Пластинчатые конвейеры бывают вертикально-замкнутые и горизонтально-замкнутые.

Основные параметры пластинчатых конвейеров:

ширина настила В - 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600 мм;

высота борта - 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 355; 400 и 450 мм;

шаг тяговой цепи t - 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630 и 800 мм;

число зубьев звездочек z - 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12 и 13;

скорость движения ходовой части - 0,08; 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8 и 1 м/с.

Длину конвейера приближенно можно определить по формуле:

, (9)

где число одновременно перемещаемых изделий;

размер изделия вдоль конвейера, м;

расстояние между изделиями (0,5-2 м);

диаметр начальной окружности звездочки, м.

Продолжительность перемещения изделия конвейером в с можно определить по формуле:

, (10)

где скорость перемещения, м/с.

Роликовые конвейеры. Роликовые конвейеры - транспортирующие устройства для разнообразных штучных грузов (прокат, детали вагонов). Грузы перемещаются по стационарным приводным или неприводным роликам. У не приводных конвейеров груз движется самоходом при небольшом уклоне роликового настила под действием силы тяжести. У приводных конвейеров груз перемещается под действием сил сцепления с вращающимися опорными роликами от группового или индивидуального приводного устройства. Чаще применяют цилиндрические ролики, которые имеют цилиндрические обечайки из стальных бесшовных сварных труб с нормированными по ГОСТ 8324-82 параметрами.

Основные параметры роликовых конвейеров:

Длину цилиндрических роликов В и шаг их расстановки lp выбирают из следующих рядов чисел:

В= 160, 200, 250, 320,400,500,650,800,100,1200 мм;

50, 60, 80, 100, 125, 200, 250, 315, 400, 500, 630 мм.

Диаметр dp и вес Gp роликов:

dp, мм 40 57 73 105 155

Gp, Н 11…35 21…53 32…110 80…300 192…460

Скорость движения деталей , м/с: 0,08; 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8 и 1 м/с.

Шагающие (шаговые) конвейеры. Шагающим конвейер называют потому, что подвижная рама перемещает грузы на всех рабочих позициях на один шаг вперед через равные промежутки времени, соответствующие циклу его работы. Весь цикл движения шагающего конвейера протекает в автоматическом, полуавтоматическом и наладочном режимах работы за четыре последовательных хода рабочего органа конвейера - подъем, рабочий ход, опускание и холостой ход.

Шагающий конвейер состоит станины, неподвижной рамы, подвижной рамы, установленной на опорных роликах, подъемников с пневматическим, гидравлическим или электромеханическим приводами, механизма передвижения подъемной рамы с пневматическим, гидравлическим или электромеханическим приводами, конечных выключателей.

Достоинства шагающих конвейеров: большая надежность, низкая стоимость, простота конструкции и плавность хода, возможность работы при больших скоростях движения (до 0,5 м/с), простая синхронизация движения, относительно большая грузоподъемность и др.

Тележечные конвейеры (технологические тележки). Тележечными называют грузонесущие конвейеры, перемещающие грузы на тележках, движущихся по направляющим путям (замкнутым или не замкнутым). Тележечные конвейеры изготавливают с тележками, имеющими широкий диапазон грузоподъемности (10…10000 кг). В широких пределах колеблется и ширина платформ (настила) тележек - 200…1600 мм. Длину платформ тележек обычно принимают в 1,5…2 раза больше их ширины. Скорость движения 0,02…0,125 м/с.

Тележечные конвейеры пульсирующего действия применяют в машинах для обмывки рам, соединительных балок тележек, контейнеров и др. Тележечные конвейеры пульсирующего действия включают одну самоходную технологическую тележку и связанную с ней жесткой связью опорную тележку (или несколько тележек), а также механизмы подъема изделий, которые могут устанавливаться на тележках или отдельно от них (сбоку от конвейера). Цикл работы пульсирующего конвейера: установка изделия на самоходную (загрузочную) тележку, перемещение самоходной и опорной тележек с грузами, снятие изделия с опорной тележки, подъем изделия над самоходной тележкой, возврат тележек в исходную позицию, опускание изделия на опорную тележку.

Преимущества: возможность транспортирования разнообразных штучных грузов, включая горячие, тяжелые и крупногабаритные, совмещение процесса перемещения с технологическими операциями (нагрев, охлаждение, сушка, обмывка, сборка и др.). Недостатки: сложность конструкции, высокая стоимость. Высокая стоимость обусловлена тем, что тележечные конвейеры являются машинами индивидуального назначения, изготовляемыми мелкими сериями.

Блоки применяются в основном для изменения направления каната или цепи, а иногда и для передачи крутящего момента от вала. Блоки отливаются из чугуна (ГОСТ 1412-70), стали (ГОСТ 977-65), а также изготавливаются штамповкой или сваркой из стали (ГОСТ 380-60).

Для ориентировочных расчетов диаметр каната (троса) можно определять по формуле

, (1)

где 0,0016, мм/Н - среднее допустимое соотношение между диаметром каната и разрывным усилием;

разрывное усилие, Н;

максимальное натяжение каната.

Правилами Госгортехнадзора устанавливаются минимальные соотношения между диаметром блока (барабана) и каната:

, (2)

где 16…35 - коэффициент, зависящий от типа грузоподъемной машины и режима ее работы.

Вес блока (Н) можно определить по формуле (диаметр блока подставляется в мм):

. (3)

1.1.2 Условия выполнения заданной операции, анализ опасностей и вредностей производства. Технические требования на автоматизацию операции

Условия выполнения заданных операций.

При автоматизации объектов вагоноремонтного производства чаще всего автоматизируют операции очистки, обмывки, сварки, наплавки, механической обработки, транспортировки, окраски и др. Поэтому при анализе таких операций необходимо учитывать наличие вредностей и опасностей, требующих исключения человека при их выполнении.

Операции очистки и обмывки. Выполнение этих операций сопряжено:

· с применением растворов каустической соды в опасных для человека концентрациях (1,5..2%), горячей воды и содового раствора (температура 80…90 о С), высоких давлений жидкости (10…40МПа);

· с наличием паров жидкостей, содержащих вредные вещества, повышенной влажности, грязи, пыли;

· с использованием электроборудования насосов, пневмо- и электроприводов механизмов подъема дверей (кожухов), электрооборудования конвейеров;

· с возможностью травмирования рабочих при их падении, столкновении с поднимающимися дверями (кожухами), при взаимодействии с растворами вредных и горячих жидкостей.

Пневмоприводы механизмов характеризуются производственным шумом, возникающим при выхлопе отработанного воздуха и ударном взаимодействии деталей.

1.1.3 Разработка перечня технологических машин, применяемых на заданном производственном участке (цехе), их силовых головок. Построение схем силовых головок, описание их свойств и технических характеристик, оценка их звенности

1. Перечень технологических машин (силовых головок) определяется темой задания на курсовое проектирование. Поэтому по объекту автоматизации легко определить производственный участок депо или цех ВРЗ, а, следовательно, и перечень оборудования.

Объект автоматизации (моечная машина, конвейер)определяет производственный участок депо.

Как правило, , колесно-роликовый участок.

Описание силовых головок машин.

Силовые головки машин включают механизм главного движения (перемещает деталь относительно инструмента или наоборот), привод подачи инструмента (электрический, гидравлический, пневмогидравлический), механизм крепления или ориентации инструмента.

Силовые головки моечных машин [1] (см. поз. 32, рис. 3).

Элементы вагонов могут обмываться в собранном или разобранном виде. Это отражается на конструкции загрузочного устройства. Так тележки могут подаваться в машину на собственном ходу или без колесных пар. Вагоны подаются в моечные машины локомотивом или тяговым конвейером. Колесные пары, как правило, подаются в моечные машины под действием собственной силы тяжести с наклонных накопителей.

Гидросистема моечных машин приведена на рис. 3 (поз. 31, с. 19).

К приводу подачи гидросистем машин относится насос с электродвигателем и трубопроводом. В качестве инструмента используется моющая жидкость. Для направления жидкости применяются сопла.

Для получения мощных струй, несущих большую кинетическую энергию, применяют сопла в виде конических насадок. Кроме того, предусматривают вращение или качание коллекторов с соплами или кассет с деталями.

Обычно раствор и вода под температурой 70-90 градусов Цельсия подаются под давлением 10-20.10^5 Па. Подогрев жидкости осуществляется через паросмеситель и обогревательные батареи с помощью сухого пара или электронагревателями.

Важную роль в моечных установках играет система очистки жидкости от грязи, ее сбор и удаление. Обычно это замкнутые системы. Надежность и качество работы таких систем во многом определяют надежность и производительность машин, условия труда рабочих.

Размывание загрязнения на поверхности изделий происходит тем быстрее, чем больше секундная кинетическая энергия в месте ее удара о поверхность. Эта мощность зависит от мощности струи при вылете из насадки

, Вт (13)

где скорость струи, м/с;

напор жидкости, м;

давление жидкости перед насадкой (соплом), Н/м2;

плотность жидкости, кг/м3;

секундная масса жидкости, кг/с;

подача жидкости, м3/с;

коэффициент расхода жидкости через насадку.

Увеличение мощности струи жидкости позволяет сократить время обмывки изделий, но требует увеличения давления, подачи жидкости и мощности электродвигателя насоса. Для определения длительности обмывки изделий при увеличении мощности струи жидкости и сохранении всех остальных параметров (температуры, концентрации раствора и др.) можно применить приближенное соотношение:

, (14)

где продолжительность обмывки в действующей машине при мощности .

предлагаемая мощность струи, Вт.

Применительно к основным узлам и деталям вагона в табл. 4 приведены приближенные эмпирические формулы для расчета продолжительности обмывки при повышении мощности струи жидкости.

Таблица 4

Наименование узла вагона	Время обмывки, мин	Условие
Корпус буксы		, Вт

Мощность струи жидкости также значительно зависит от расстояния между коллектором и поверхностью изделия. Оптимальным считается расстояние от коллектора до объектов обмывки 150-300 мм.

При ополаскивании объектов после обмывки их содовым раствором расходуется 25-30 л воды на 1 м^2 очищаемой поверхности.

Ширина и высота кожуха машины или камеры определяются конструктивно исходя из габаритов объектов обмывки, размеров труб коллекторов и других элементов оборудования.

Например, установка для обмывки локомотивов имеет размеры: 21170х4470х5995 мм; максимальная площадь, занимаемая установкой, 300 м^2; установленная мощность 243,5 кВт, время обмывки и очистки одной секции 2ч.

Машина для обмывки пассажирских вагонов предусматривает цикл обмывки 40 мин, скорость перемещения вагона тяговым конвейером при обмывке 6 м/мин, а при холостом ходе - 18 м/мин.

При обмывке тележек и колесных пар вагонов предварительную обмывку горячей водой производят в течение 1-2 мин, очистку раствором каустической соды в течение 5-6 мин и окончательную обмывку горячей водой 1-2 мин.

При обмывке колесных пар предусматривают их вращение с частотой 2,4 - 2,6 об/мин.

Продолжительность обмывки роликового подшипника составляет 2-3 мин. При этом скорость вращения роликового подшипника составляет 310-370 об/мин. Для вращения применяется электродвигатель мощностью 1 кВт, имеющий скорость вращения 1410 об/мин. Для подачи эмульсии применяется вихревой насос типа ЛК-5-15 с подачей 5-7 м^3/ч и напором 50-60 м. вод. ст. Электродвигатель насоса имеет мощность 4,5 кВт и скорость вращения 1440 об/мин.

Примерная продолжительность обмывки :

вагона грузового 15 мин, цистерны 30 мин, пассажирского вагона 40мин;

тележки 15 мин;

колесной пары 10 мин;

роликового подшипника 3 мин;

корпуса буксы 5 мин;

соединительной балки 5 мин;

крышки люка 3 мин;

деталей вагона (кассета) 30 мин;

контейнера 15 мин.

Сверлильные силовые головки [1].

Основные параметры сверлильных головок приведены в табл. 5.

Таблица 5

Параметры
Диаметр сверла, мм (d)	5	9	12	23	32	50
Технологическая подача, мм/об (so)	0,05	0,1	0,12	0,2	0,3	0,5
Скорость резания, м/мин (v)	50	40	35	25	22	18

Схема сверлильной силовой головки с пневмогидравлическим приводом подачи и электрическим приводом главного движения показана на рис. 3, поз. 34.

32 - силовая головка моечной машины: 1- электропривод вращения коллектора; 2 - кожух; 3 - коллектор с соплами; 4 - нагнетательный трубопровод; 5 - электродвигатель насоса; 6 - насос; 7 - всасывающий трубопровод; 8 - бак; 9 - фильтр; 34 - сверлильная силовая головка с пневмогидравлическим приводом подачи: 1 - электродвигатель главного движения; 2 - зубчатая передача; 3 - телескопическая передача; 4 - гибкая диафрагма; 5 - дроссель; 6 - пиноль; 7 - воздухораспределитель; 8 - патрон (механизм крепления инструмента);

1.2 Разработка условий и обоснование необходимости автоматизации операции

1.2.1 Критерии выбора объектов автоматизации. Обоснование необходимости автоматизации заданной операции

Предварительный выбор объектов автоматизации осуществляют по критическим условиям, основанным на первом и втором принципах автоматизации. Критические условия учитывают необходимость увеличения производительности путем сравнения потребной производительности с фактической, умноженной на коэффициент прогрессивности 1,25, а также условия выполнения операций.

Для отбора объектов автоматизации применяют четыре вида критических условий:

1. автоматизация нецелесообразна;

2. автоматизация допустима для вредного производства;

3. автоматизация допустима если ;

4. автоматизация целесообразна и необходима.

1.2.2Формирование параметров производственного процесса и машины, необходимых для расчета технических характеристик машины, ее силовых головок и приводов

Руководствуясь объектом автоматизации и предметом манипулирования (колесная пара, тележка, кожух и др.), а также информацией представленной ниже, определите программу и режим работы участка, вес предмета манипулирования, скорости перемещения, продолжительность обмывки и другие параметры, необходимые для расчетов технических характеристик машин; расчетов силовых головок и приводов машин.

Параметры узлов и деталей вагонов и контейнеров приведены в табл. 2; характеристики приводов машин приведены выше; характеристики силовых головок приведены ниже.

Необходимо задаться:

реальной программой ремонта; годовым фондом рабочего времени машины (участка); сменным заданием и ли потребной производительностью;

характеристиками предмета манипулирования;

характеристиками приводов, блоков, канатов, конвейеров;

характеристиками силовых головок

Основные параметры сверлильных головок приведены в табл. 5.

Таблица 5

Параметры
Диаметр сверла, мм (d)	5	9	12	23	32	50
Технологическая подача, мм/об (so)	0,05	0,1	0,12	0,2	0,3	0,5
Скорость резания, м/мин (v)	50	40	35	25	22	18

Таблица 4

Наименование узла вагона	Время обмывки, мин	Условие
Корпус буксы		, Вт

Техническая характеристика предметов манипулирования вагонов и контейнеров

Таблица 2

Наименование узла или детали	Вес, Н	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Наружный диаметр, мм	Диаметр прутка, мм
Корпус буксы тележки грузового вагона	580	382	382	266	-	-

1.3 Разработка вариантов конструктивных схем машины

1.3.1 Структурная схема автомата и характеристика ее функциональных блоков

Структурная схема любой автоматической машины должна включать: загрузочное устройство, технологическую машину, разгрузочное устройство и устройство управления, которое обеспечивает взаимодействие всех выше перечисленных механизмов машины.

Загрузочное устройство включает накопитель, питатель и отсекатель. Питатель подает детали по одной из накопителя в рабочую зону машины. Отсекатель отделяет одну деталь от всего потока. Накопители бывают магазинного (детали хранятся в один ряд в строго ориентированном положении), штабельного или бункерного типа. Накопители бывают вертикального, горизонтального и наклонного вида.

Технологические машины предназначены для обработки объектов. Они включают: зажимное устройство (фиксирует и зажимает деталь), силовую головку (обрабатывает деталь), защитные приспособления (кожухи, двери и т.п.), устройства удаления отходов, механизм изменения положения детали в процессе обработки.

Разгрузочные устройства состоят из механизмов, удаляющих детали из рабочей зоны машины.

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.3.2 Разработка таблиц вариантов набора механизмов машины, их приводов и видов управления (звенности)

Для построения конструктивной схемы машины необходимо знать параметры заданного узла, составить структурную схему машины и заменить каждый ее функциональный блок конкретным механизмом (типовым модулем), учитывающим характер выполняемой работы и тип заданного привода. Предварительно необходимо составить таблицу вариантов машины (см. табл. 3).

Таблица 3

№ п/п	Наименование механизма машины	Тип силового привода	Звенность механизма по варианту	Количество включений механизма
			В1	В2	В3
1.	Механизм установки корпуса буксы на конвейер	Пневмопривод силовой	4	4	4	1
2.	Механизм передачи корпуса буксы на 2позицию	Конвейер с электроприводом	4	4	4	1
3.	Механизм выпрессовки подшипников	Пневмопривод силовой	3	4	4	1
4.	Механизм передачи корпуса буксы на 3позицию	Конвейер с электроприводом	4	4	4	1
5.	Механизм очистки корпуса буксы	Силовая головка с пневмогидравлическим приводом(диафрагменный)	3	3	4	1
6.	Механизм передачи корпуса буксы на 4позицию	Конвейер с электроприводом	4	4	4	1
7.	Механизм обмывки корпуса буксы	Моечная установка	3	3	4	1
8.	Механизм передачи корпуса буксы с конвейера в накопитель	Пневмопривод силовой	3	3	4	1

1.3.3 Методы расчета и оценка средней звенности и уровня автоматизации всех вариантов машины

Руководствуясь рекомендациями электронного пособия, изложите методы расчета средней звенности машины и ее уровня автоматизации. Определите эти характеристики для разработанных вариантов машины.

Определение средней звенности машины по данным табл. 3 осуществляется по формуле:

, (11)

где - звенность го механизма машины ();

n-количество механизмов в машине;

Уровень автоматизации машины определяется по формуле

, (12)

где количество включений го механизма машины в цикле ее работы;

звенность го механизма машины, имеющего полуавтоматическое или автоматическое управление ().

%

%

%

Расчет средней звенности машины и уровня автоматизации осуществляется по данным табл. 3.

1.3.4 Расчет примерных параметров механизмов машины (продолжительности работы, мощности, стоимости)

Формирование параметров машин можно осуществлять с помощью данных, приведенных в табл. 6 (с. 26) и табл. 7 (с. 28). В указанных таблицах приведены основные типовые модули машин и их параметры. Стоимость механизмов условная (применяется лишь для сравнительных расчетов).

1. Расчет примерных параметров механизмов машин (приводов машин)

В соответствии с разработанными вариантами машины, представленными в виде табл. 3, выбранными параметрами процессов и машин и данными табл. 6 рассчитайте все параметры, относящиеся ко всем механизмам машины, и представьте их в форме табл. 6.

Таблица 6

Приближенные формулы для расчета параметров механизмов машин на стадии предварительных исследований (получены на основе работ [1,3])

Привод механизма	Сила сопротивления , Н; * Мощность привода , кВт	Длительность цикла работы механизма, с при управлении	Стоимость механизма при ручном управлении, т. руб.
		ручном	полуавтоматическом	автоматическом
Пневмопривод силовой	кВт; D=0,3м; S=0,3м; p=4.105Па;	23/3,33=6,9	19,8/3,33=5,946	18,3\3,33=5,5	3,5
Электропривод пластинчатых конвейеров	; W=1,15(5*580+130*0,5*7,557)0,3= 1169,9657H L=5(0,382+1)+0,647=7,557м DЗ=0,2/0,309=0,647м 130…210, Н/м2 -условный вес настила; B - ширина настила, м; L - длина конвейера, м ; - коэффициент сопротивления движению: 0,3-0,4 при скольжении тяговой цепи по направляющим; 0,12-0,16 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками скольжения; 0,05-0,08 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками качения; ; P=0,001*0,25*1169,9657=0,29кВт скорость движения, м/с; время движения (см. формулу (10, с.9-10), с. ;tд=(0,382+1)/0,25= 5,528	3,24+=8,768	1,74+=7,268	0,24+=5,768	1,5*P=0,435
Пневмопривод силовой	кВт; D=0,3м; S=0,3м; p=4.105Па;	23/3,33=6,9	19,8/3,33=5,946	18,3/3,33=5,5	3,5
Электропривод пластинчатых конвейеров	; W=1,15(5*580+130*0,5*7,557)0,3= 1169,9657H L=5(0,382+1)+0,647=7,557м DЗ=0,2/0,309=0,647м 130…210, Н/м2 -условный вес настила; B - ширина настила, м; L - длина конвейера, м ; - коэффициент сопротивления движению: 0,3-0,4 при скольжении тяговой цепи по направляющим; 0,12-0,16 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками скольжения; 0,05-0,08 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками качения; ; P=0,001*0,25*1169,9657=0,29кВт скорость движения, м/с; время движения (см. формулу (10, с.9-10), с. ;tд=(0,382+1)/0,25= 5,528	3,24+=8,768	1,74+=7,268	0,24+=5,768	1,5*P=0,435
Электропривод пластинчатых конвейеров	; W=1,15(5*580+130*0,5*7,557)0,3= 1169,9657H=1116,36 L=5(0,382+1)+0,647=7,557м DЗ=0,2/0,309=0,647м 130…210, Н/м2 -условный вес настила; B - ширина настила, м; L - длина конвейера, м ; - коэффициент сопротивления движению: 0,3-0,4 при скольжении тяговой цепи по направляющим; 0,12-0,16 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками скольжения; 0,05-0,08 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками качения; ; P=0,001*0,25*1169,9657=0,29кВт скорость движения, м/с; время движения (см. формулу (10, с.9-10), с. ;tд=(0,382+1)/0,25= 5,528	3,24+=8,768	1,74+=7,268	0,24+=5,768	1,5*P=0,435
Пневмопривод силовой для снятия корпуса с конвейера	кВт; D=0,3м; S=0,3м; p=4.105Па;	23/3,33=6,9	19,8/3,33=5,946	18,3/3,33=5,5	3,5

V,.м/c	?, шт	Gu , Н	f , м	q ,Н/ м2	B ,м
0,25	5	580	0,2	130	0,5
l , м	Lu , м	w	зn	z
1	0,382	0,3	0,94	10

Стоимость машин при полуавтоматическом или автоматическом управлении можно приближенно определять из соотношения:

, (15)

где стоимость машины при ручном управлении, т. руб.;

средняя звенность машины при ручном управлении или более низком уровне автоматизации;

средняя звенность машины при более высоком уровне автоматизации ().

При более высокой звенности машин () этот параметр можно определять по другой формуле:

. (16)

1.3.5 Расчет примерных параметров силовых головок машины (продолжительности работы, мощности, стоимости)

В соответствии с разработанными вариантами машины, представленными в виде табл. 3, выбранными параметрами процессов и машин и данными табл. 7 рассчитайте все параметры, относящиеся ко всем силовым головкам машины, и представьте их в форме табл. 7.

Таблица 7

Примерные формулы для расчета параметров силовых головок машин на стадии предварительных исследований (получены на основе работ [1 и3])

Силовая головка машины	Мощность привода , кВт	Длительность цикла работы силовой головки, с при управлении	Стоимость силовой головки при ручном управлении, т. руб.
		ручном	полуавтоматическом	автоматическом
Гидросистема моечной машины	;P=0,001*1600=1,6кВт Па-давление жидкости перед насадкой; =2*105 подача жидкости; =0,008 время обмывки изделия (см. формулу 14, табл. 4 и с. 22), с; tоб=4,86*60=291,6с	3,24+=294,84	1,74+= 293,34	0,24+=291,84	1,3P=26
Пневмогидравлический диафрагменный привод очистной головки	кВт; S- ход поршня, м;S=0,5	3,2+ 11,24 S=8,82	1,7+ 11,24 S=7,32	0,2+ 11,24 S=5,82	4,2

Наименование узла вагона	Время обмывки, мин	Условие
Корпус буксы	=4,86	, Вт=1600

Таблица 2

Техническая характеристика предметов манипулирования вагонов и контейнеров

Наименование узла или детали	Вес, Н	Длина, мм	Ширина, мм	Высота, мм	Наружный диаметр, мм	Диаметр прутка, мм
Корпус буксы тележки грузового вагона	580	382	382	266	-	-

1.3.6 Методика поиска и формирование таблицы данных для расчета оптимального значения уровня автоматизации машины

Для отыскания оптимального значения уровня автоматизации машины применим следующую целевую функцию приведенных затрат [1, 3]:

,=0,58 (17)

где годовой выпуск продукции; 2*3000 = 6000 штук

= 0.0028*2000 = 5,6+12=17,6

;

= 2827

годовой фонд рабочего времени машины, ч; = 2000 часов

мощность электрооборудования машины, КВт;=18,47

численность рабочих, обслуживающих машину; - 1 рабочий

стоимость машины

Вариант конструктивной схемы машины	Продолжительность операции, с	Уровень автоматизации машины, , %	Мощность электрооборудования, , кВт	Численность рабочих, обслуживающих машину, чел	Примерная стоимость машины, ,т. руб.
Вариант 1	340,264	40	18,47	1	50,52
Вариант 2	338,864	50	18,47	1	56,746
Вариант 3	331,464	80	18,47	1	115,4646

1.3.7 Определение оптимального значения уровня автоматизации машины и соответствующих ему параметров с использованием программ Excel и MathCAD

Для выполнения расчетов выбираем одну действующую программу оптимизации, приведенную ниже (программа оптимизации в Excel )

Для работы с программой необходимо дважды щелкнуть на ее поле левой кнопкой мыши, ввести исходные данные в соответствии материалами табл. 8 (для проектируемой машины) и выполнить расчеты.

Если результаты расчетов не соответствуют разумным значениям уровня автоматизации, то действуйте согласно рекомендациям, приведенным ниже программ.

Программа оптимизации в EXCEL:

Ка опт = 35,677

1.3.8 Построение конструктивных схем машины

Руководствуясь структурной схемой автомата, таблицами вида 3, «Автофигурами» и (или) схемами рис. 1-3, постройте конструктивные схемы машины.

Основной вариант конструктивной схемы машины должен отвечать требованиям задания на курсовое проектирование.



1.4 Описание последовательности выполнения заданной операции

1.4.1 Описание выбранного варианта конструктивной схемы машины и ее параметров. Критерии выбора

Выберите критерий отбора вариантов машин (технические требования к объекту автоматизации (вариант задания),продолжительность операции, уровень автоматизации и его соответствие оптимальному значению, стоимость машины и др.

Обоснуйте по выбранному критерию лучший вариант машины. Дайте обоснование, почему лучший вариант машины не соответствует основному варианту (если это так получилось).

Первый вариант конструктивной схемы машины по уровню автоматизации (40%) более близок к оптимальному значению уровня автоматизации машины (35,677).Основной вариант не соответствует оптимальному, так как примерная стоимость машины приблизительно в 3 раза больше первого варианта, но я останавлюсь на основном варианте, так как меньше продолжительность операции и больше уровень автоматизации.

1.4.2 Описание выполнения операции с помощью разработанного варианта машины

Дается краткое описание последовательности включения и выключения механизмов машины в соответствии с табл. 3 для основного варианта машины.

Корпус буксы устанавливается на конвейер, затем передается на вторую позицию для выпрессовки подшипников, после передается на третью позицию для очистки корпуса буксы, после очистки передается на четвертую позицию для обмывки корпуса буксы, после идет передача корпуса буксы с конвейера в накопитель.

2. Формирование звеньев (механизмов) машины

2.1 Расчет и выбор рабочих органов (силовых головок). Формирование исходных данных, методика расчета, результаты расчета, описание силовой головки

вагон деталь узел конвейер

Расчет сверлильных силовых головок:

При расчете параметров сверлильных (очистных) силовых головок с пневмогидравлическим приводом подачи задаются следующими характеристиками, приведенными в табл. 12.

Таблица 12

d, мм	Po, Н	sо,мм/об	V, м/мин	, мм	p, Па	, кг/м3	l, мм	, мм
5	500	0,05	50	20	400000	900	15	20	0,5

В табл. 12 прияты следующие обозначения:

диаметр сверла (5…50), мм;

допустимое осевое усилие по прочности сверла (500…7500),Н;

технологическая подача (0,05…0,5), мм/об;

скорость резания (50…18), м/мин;

диаметр штока (20…80), мм;

давление сжатого воздуха (3…4).105, Па;

плотность масла (800…900), кг/м3;

глубина сверления (, мм;

расстояние от детали до сверла в начальном положении (20..40), мм;

коэффициент расхода жидкости через отверстие.

Алгоритм расчета:

Определяем:

1. Диаметр пиноли из условий прочности сверла, м

==0,0447м

2. Частоту вращения сверла, об/мин

==3184,7

3. Секундную подачу, м/с

==0,0027

4. Площадь сечения дросселя, м2

==0,2*10-6м2

5. Крутящий момент, Н.м

=0,5*5*0,05=0,125

6.Мощность электродвигателя главного движения, кВт

==0,046

где кпд передачи (значения см. в предыдущем алгоритме);

6. Длительность обработки, с

==27

Расчет гидросистем:

При расчете параметров гидросистем моечных машин задаются данными, приведенными в табл. 11.

n, шт.	d, м	p, Па	,м/с	, м/с	H, м	, м	, м
50	0,005	200000	7	2	3	3,5	2
nКН, шт	nКВ, шт	х, м^2\с	с, кг\м^3	м	о Ф	о К	tОБ, мин
1	1	0,000025	1000	0,7	6	0,5	10

В табл. 11 применены следующие обозначения:

n - число насадок (сопел);

d - диаметр сопла (1-10 мм);

p - давление жидкости перед соплом (2-40).10^5 Па;

скорость течения жидкости в нагнетательном (3-7 м/с) и - во всасывающем (1-2 м/с) трубопроводах;

H- расстояние между поверхностью жидкости в баке и коллектором (2-4 м);

- длина нагнетательного (2,5 - 4,5 м) и - всасывающего трубопроводов (1,5-2,5 м);

количество колен в нагнетательном и всасывающем трубопроводах;

кинематическая вязкость жидкости (16-30).10^(-6) м^2/с.

плотность жидкости (1000 кг/м^3);

коэффициент расхода жидкости через отверстие (0,4 - 0,9);

- коэффициент сопротивления фильтра;

ок - коэффициент сопротивления колена;

- продолжительность обмывки.

Алгоритм расчета гидросистем моечных машин:

Определяем:

1. Площадь проходных сечений насадок, м2

=50=0.001 м2

2. Расчетную подачу, м3/с

=1,2*0,001*0,7=0,0168

3. Расчетный диаметр нагнетательного трубопровода, м2

==0,055

4. Расчетный диаметр всасывающего трубопровода, м2

==0,103

5. Число Рейнольдса для нагнетательного трубопровода

==15400

6. Число Рейнольдса для всасывающего трубопровода

==8240

7. Принимаем значение коэффициента , характеризующего режим течения жидкости, для нагнетательного и всасывающего трубопроводов:

Если , то ; Если , то .

8. Коэффициент потерь давления для нагнетательного трубопровода

==1,59

9. Коэффициент потерь для всасывающего трубопровода

==0,485

10. Потери давления для нагнетательного трубопровода, Па

=1000(1*0,5+1,59)=51205

11. Потери давления для всасывающего трубопровода, Па

=1000(1*6+0,485)=12970

12. Давление, которое должен развивать насос (для нижнего размещения бака), Па

=2*105+1000*9,8*3+51205+12970=293575

13. Подачу насоса, м3/с

==0,017

14. Мощность электродвигателя насоса, кВт

=1,2=8,3

где коэффициент запаса на случай перегрузки двигателя;

полный кпд насосной установки (для поршневых насосов 0,6-0,9; центробежных насосов 0,75-0,92; шестеренчатых и пластинчатых 0,8);

кпд передачи (см. табл. 1, тема №1);

15. Объем бака, м3

=1,2*0,017=0,00165

16. По результатам расчетов подбираем тип насоса и электродвигателя, используя данные приложений 4 и 5 [1].

Выбираю электродвигатель типа 4А 1324у3, а насос типа

ВКС - 2\26

2.2 Расчет и выбор приводов. Формирование исходных данных, методика расчета, результаты расчета и принятые параметры

Приводы машин

Электрический привод. Это часть машинного устройства, состоящая из электродвигателя, аппаратуры управления и передаточного механизма (преобразователя).

Передаточные механизмы служат для передачи движения и усилия от двигателя к рабочему органу, преобразования одного вида движения в другой, изменения скорости и направления движения.

Очень часто электродвигатели работают в сочетании с муфтами, блоками, звездочками, барабанами, вариаторами, редукторами, цепными или ременными передачами.

Электрический привод прост и надежен в эксплуатации. Наиболее компактным, дешевым, надежным и экономичным в эксплуатации является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Этот двигатель обеспечивает примерно постоянную частоту вращения при изменении нагрузки в широких пределах. Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А применяют в приводах конвейеров, кантователей, механизмов вращения колесных пар, насосов, вентиляторов, компрессоров др. механизмов.

Для определения ориентировочной стоимости таких двигателей можно применять следующие соотношения, руб.:

, (23)

где удельная стоимость электродвигателя (для двигателей с частотой вращения 3000об/мин - 34; с частотой вращения 1500 об/мин - 40 и с частотой вращения до 1000 об/мин - 57), руб./кВт;

Р - мощность электродвигателя, кВт.

Электродвигатели постоянного тока применяют в приводах механизмов, требующих больших пусковых моментов и широкого регулирования частоты вращения, в системах автоматического регулирования машин.

Электродвигатели выбирают в зависимости от потребной мощности, режимов работы и особенностей функционирования технологических машин.

Расчет мощности электродвигателей, кВт, всех конвейеров, транспортных и технологических тележек, подъемных механизмов осуществляют по формуле

, (24)

где суммарное сопротивление движению, Н;

скорость перемещения, м/с.

Расчет мощности двигателей пластинчатых конвейеров:

Исходные данные указаны в табл. 14.

Таблица 14

V,.м/c	?, шт	Gu , Н	f , м	q ,Н/ м2	B ,м
0,25	5	580	0,2	130	0,5
l , м	Lu , м	w	зn	z
1	,382	0,3	0,94	10

Основные параметры пластинчатых конвейеров (см. схему 30 рис. 2):

ширина настила В - 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600 мм;

высота борта - 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 355; 400 и 450 мм;

шаг тяговой цепи t - 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630 и 800 мм;

число зубьев звездочек z - 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12 и 13;

скорость движения ходовой части - 0,08; 0,1; 0,125; 0,16; 0,2; 0,25; 0,315; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8 и 1 м/с.

В табл. 14 приняты следующие обозначения:

V - скорость движения; м/с;

? - количество одновременно перемещаемых изделий, шт.;

Gu - вес изделия (см. табл. 4);

t - шаг тяговой цепи, м;

- условный вес настила для пластинчатого конвейера (130; 160; 210)), Н/м2;

B - ширина настила пластинчатого конвейера, м;

l - расстояние между изделиями на конвейере (0,5…2), м;

- длина изделия (см. табл. 4), м;

- коэффициент сопротивления движению: 0,3-0,4 при скольжении тяговой цепи по направляющим; 0,12-0,16 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками скольжения; 0,05-0,08 при перемещении тягового органа по роликам с подшипниками качения;

кпд передачи или полиспаста (см. табл. 1);

z- число зубьев звездочек.

Алгоритм расчета:

Определяем:

1. Диаметр начальной окружности звездочки , м

=0,2/0,309=0,647м

2. Длину конвейера по формуле (9), м

=5(0,382+1)+0,647=7,557м

3. Силу сопротивления движению при огибании тяговым органом звездочек, Н

=180*0,5+1,2*7,557=99

4. Суммарное сопротивление движению, Н

=(5*580+130*0,5*7,557)0,3+99=1116,36

5. Мощность электродвигателя, кВт

=1116,36*0,25\1000*0,94=0,29

6. Выбираем по данным приложения 5 [2] тип двигателя из условия превышения его номинальной мощности над расчетной

.

7. Продолжительность перемещения объекта по формуле (10), с:

=(0,382+1)/0,25= 5,528

Пневматический и гидравлический приводы

Исходные данные для расчета параметров приводов приведены в табл. 19.

Таблица 19

, м	, м	, Н/м2	, Н/м2			, кг/м3
0,105	0,032	4.105	1,5.105	0,8	1,1	7850
, м		,Н/м2		, кг/м3	, Н
0,5	1,1	1100*105	0,5	800	12000

Основные стандартные параметры цилиндров:

, м: 0,045; 0,050; 0,065; 0,075; 0,090; 0,105; 0,120; 0,150; 0,165; 0,175; 0,200; 0,225; 0,250; 0,300; 0,350; 0,400; 0,500;

,м (: 0,004; 0,005; 0,006; 0,008; 0,01; 0,012; 0,016; 0,020; 0,025; 0,032; 0,040; 0,050; 0,063; 0,080; 0,1; 0,125; 0,160; 0,200; 0,320.

Ход поршня принимается конструктивно в зависимости от характера выполняемой работы (для поворотных устройств , где угол поворота).

В табл. 19 приняты следующие обозначения:

- внутренний диаметр цилиндра (главный параметр), м;

- диаметр штока, м;

- рабочее давление сжатого воздуха или жидкости (для пневмоприводов , Н/м2; для гидроприводов Н/м2);

- противодавление в выхлопной или сливной камере (для пневмоприводов =0,3 ; для гидроприводов =0,1 );

- коэффициент, учитывающий трение в уплотнительных устройствах (0,8…0,9);

- коэффициент, учитывающий инерционные силы (1,1…1,3);

- плотность стали, кг/м3;

- ход поршня, м;

- коэффициент запаса прочности (1,1…1,3);

- допускаемые напряжения (для углеродистых сталей (1000…1200).105, Н/м2; для легированных сталей (1100…4000).105Н/м2);

- коэффициент расхода через отверстие (0,4…0,9);

- плотность масла (800…950) кг/м3;

- технологическое усилие (усилие полезной работы), Н.

Алгоритм расчета:

1. Подбираем внутренний диаметр цилиндра и диаметр штока методом итераций из условия равновесия поршня, задаваясь их стандартными значениями:

;D=0,3; dшт=0,125

Определяем:

2. Толщину стенки днища (крышки) цилиндра, м

==0,008

3. Наружный диаметр цилиндра, м

=1,1*0,3=0,33

4. Длину корпуса цилиндра (принимаем высоту поршня , м=0,225

=2*0,0078+0,75*0,5+0,3=0,54

5. Вес корпуса цилиндра, Н

=7850*9,8(0,54*=700,22

6. Вес плунжерной пары (шток и поршень; длину штока принимаем =1,5*0,5=0,75 ), Н

=(0,75*0,3^3+1,5*0,5*0,125^2)=1930,591

Подпрограмма расчета особых параметров пневмопривода:

Определяем:

1. Безразмерную нагрузку на привод

==0,42

2. Безразмерный конструктивный параметр

==0,403

где вес корпуса или плунжерной пары (принимается в зависимости от конструкции привода (подвижен корпус, то вместо подставляют, подвижна плунжерная пара, то вместо подставляют );

диаметр отверстий, м;=0,1*0,3=0,03

3. Относительное время перемещения поршня

; ф==7,556

, ;

4. Длительность перемещения поршня, с

==0,99

Подпрограмма расчета особых параметров гидропривода:

Определяем:

1. Длительность перемещения поршня, с

==3,16

2. Расчетную подачу, м3/с

==0,011

7. Продолжительность движения поршня, с

=1,9*3,16=6

3. Расчет технических характеристик машины

3.1 Расчет цикловой производительности машины. Методика расчета, формирование исходных данных, результаты расчета

3.2 Расчет надежности и фактической производительности машины. Методики расчета, формирование исходных данных, результаты расчета

Расчет производительности и надежности машин:

Производительностью машины называется количество продукции, выдаваемой в единицу времени.

Для количественной оценки производительности автоматического оборудования необходимо выпущенную продукцию отнести к отрезку времени, за который она была произведена.

При создании машин определят цикловую () и фактическую () производительности.

Циклом работы машины называется совокупность действий по обработке изделия, при которых оно подвергается изменению в определенной последовательности до окончания обработки.

Длительность рабочего цикла () определяет цикловую производительность

=; 1=1\ 0,0945=10,58 ч.; 2=1\0,0941=10,63 ч.;

3=1\0,092=10,87ч.; (26)

где 1- одно изделие;

- длительность цикла, с (мин, ч.).

Так как в процессе эксплуатации машин периоды бесперебойной работы чередуются с простоями, вызванными сменой и регулировкой инструмента, подналадкой механизмов, устранением отказов оборудования и систем управления, то фактическая производительность машин получается ниже цикловой.

Все перечисленные потери времени принято называть внецикловыми. Поэтому фактическую производительность определяют по формуле

, 1= =10,053; 2==10,096; 3==10,326 (27)

где внецикловые потери времени, приходящиеся на одно изделие.

При известной вероятности безотказной работы машины внецикловые потери времени можно определить из соотношения:

; tвнц1 ==0,00497; tвнц2==0,00495; tвнц3==0,00484 ; (28)

При расчетах надежности машин полагают, что все элементы машины работают последовательно, т. е. отказ одного элемента приводит к отказу всей машины. Поэтому вероятность безотказной работы машины определяют по формуле:

,

где вероятность безотказной работы го элемента машины.

При этом вероятность безотказной работы любого элемента машины определяют, полагая интенсивность отказов постоянной, по формуле:

где интенсивность отказа элемента машины,1/ч;

продолжительность работы машины, ч (t=2000 ч, 4000 ч, 10000 ч).

Расчет вероятности безотказной работы машины осуществляют для основной конструктивной схемы в форме табл. 21 (условный пример).

Таблица 21

Наименование элемента машины	Количество элементов	Интенсивность отказа элемента, , 1/ч
Конвейеры	1	2	2
Пневмоцилиндры	1	0,13	0,13
Силовые головки	2	12	24
Подшипники	5	0,02	0,1
			26,23

Тогда вероятность безотказной работы машины определяют по формуле:

. (29)

Расчет цикловой и фактической производительности машины также осуществляют в форме табл. 22 (данные о длительности цикла взяты из табл. 8, вероятности безотказной работы приняты условно по данным табл. 21).

Таблица 22

Вариант конструктивной схемы машины	Продолжительность цикла работы последовательно включаемых механизмов машины, с	Цикловая производительность, шт./ч	Вероятность безотказной работы машины	Фактическая производительность машины, шт./ч	Уровень автоматизации машины, , %
Вариант 1	340,264	10,58	26,23	10,053	40
Вариант 2	338,864	10,63	26,23	10,096	50
Вариант 3	331,464	10,87	26,23	10,326	80

3.3 Оценка уровня автоматизации производства на заданном участке. Методика расчета, формирование исходных данных

Расчет уровня автоматизации производства:

Уровень автоматизации производства - мера замещения машинами функций управления в процессе преобразования и перемещения предметов труда. Уровень автоматизации производства определяется по формуле:

;

(30)

где - количество используемых машин;

количество установленных машин;

коэффициент загрузки машины.

Состав оборудования основных производственных участков депо приведен в табл.26. Используя данные табл.26, необходимо определить с использованием программы Excel уровень автоматизации производства для заданного участка.

Таблица 26

Характеристика оборудования колесно-роликового участка

Наименование машины				Мощность, кВт	Стоимость, т.руб.
Колесотокарный станок	4,0	0,85	1	80	810
Колесотокарный станок	3,5	0,8	1	75	450
Колесотокарный станок	3,0	0,7	1	60	400
Моечная машина для колесных пар	3,5	0,8	1	48	70
Установка очистки колесных пар	3	0,7	1	10	25
Установка дефектоскопии колесной пары	3	0,7	2	5,6	40
Установка измерения колесной пары	2,5	0,6	1	8	52
Стенд демонтажа букс	3	0,7	1	7,5	30
Стенд монтажа букс	3	0,7	1	7,5	30
Машина обмывки подшипников	3,5	0,8	1	5,5	52
Машина обмывки корпусов	4	0,85	1	15	17
Подъемно-поворотное устройство	3,25	0,72	2	1	3,4
Кран-балка	3	0,7	1	10,5	20
Толкатель	3	0,7	1	1	2,8
Дефектоскоп для колец	2	0,5	1	0,1	2
Электропечь	3	0,7	1	36	5
Индукционный нагреватель	2,5	0,6	1	5,5	1,5

3.4 Математическая модель машины. Классификация математических моделей машин. Вид выбранной модели, формирование исходных данных, результаты расчета параметров модели. Построение графика функции и выводы

Математические модели машин:

Математические модели автоматов и автоматических линий представляют собой уравнения, связывающие производительность машины или производительность труда с конструктивными, структурными, стоимостными и другими показателями машин или технологических процессов.

Для установления формы связей между производительностью и другими параметрами процессов и машин применяют многофакторные или однофакторные уравнения регрессии или корреляционного анализа.

Многофакторное уравнение моечной машины с позиций теории производительности можно записать в таком виде

, (31)

где оценки коэффициентов регрессии;

исследуемые параметры машины (например, уровень автоматизации машины, %; подача насоса, м3/с; давление, развиваемое насосом, МПа; температура жидкости, оС).

Для установления связи между производительностью и каким-либо одним фактором (например, уровнем автоматизации) применяют однофакторные линейные и нелинейные уравнения регрессионного анализа:

; (32)

, (33)

где уровень автоматизации машины или производства, %.

Поиск параметров математических моделей (оценок коэффициентов регрессии) осуществляют, как правило, методом наименьших квадратов в матричной форме:

;

,

где матрица коэффициентов системы линейных уравнений;

;

.

Поиск параметров моделей наиболее удобно осуществлять, используя программу MathCAD, которая позволяет одновременно получать график функции. Приведенная ниже программа позволяет находить параметры линейных, нелинейных однофакторных моделей и параметры многофакторной модели моечной машины.

Для применения программы необходимо дважды щелкнуть по ее полю левой кнопкой мыши. Изменяя информацию в исходных матрицах, автоматически получают результаты поиска параметров моделей.

Для установления формы связей между производительностью и другими параметрами процессов и машин я применю однофакторные уравнения регрессии или корреляционного анализа

; (32)

, (33)



3.5 Выбор оптимального (рационального) варианта машины. Методы оценки экономической эффективности вариантов автоматизации. Выбор метода, формирование исходных данных, результаты расчета, выводы

Расчет экономической эффективности

применения автоматических машин:

Экономическая эффективность машин складывается из энергетического, трудового, структурного и технологического эффектов (полезных результатов).

Энергетический эффект определяется сокращением расхода топлива или энергии, увеличением надежности работы энергетического оборудования, повышением КПД силовых установок.