Технологический процесс балансировки
Анализ технологического процесса балансировки, обзор применяемого оборудования и выявление недостатков в работе. Разработка технологического процесса и устройства набора грузиков. Построение структурной и силовой схемы системы управления, выбор датчиков.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.06.2011 |
| Размер файла | 200,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В конструкции большинства пневматических цилиндров предусмотрены специальные устройства демпферы, предотвращающие удар в конце хода поршня по крышке. В самом простейшем случае демпферы представляют собой резиновые шайбы, закрепленные на поршне или на крышке внутри цилиндра. Такие демпферы используются в цилиндрах небольших диаметров, а также в короткоходовых цилиндрах, где сила удара невелика. В более крупных цилиндрах для торможения, а, следовательно, и для исключения удара, используется дросселирование (создание сопротивления) воздуха, сбрасываемого из полости цилиндра. Это дросселирование происходит только в конце хода штока, включается автоматически, а интенсивность торможения определяется степенью открытия дросселя и регулируется винтом.
Также пневмоцилиндры можно разделить на магнитные и немагнитные. Магнитные цилиндры имеют закрепленный на штоке магнит, с помощью которого можно определять местоположение поршня цилиндра. Для этого на корпус пневмоцилиндра устанавливается чувствительный элемент, реагирующий на приближение магнита поршня, который при попадании в магнитное поле замыкает электрическую цепь. Также существуют датчики, непрерывно по всей длине хода поршня определяющие его координату. Такие датчики используются для пневмоприводов с обратной связью (следящие приводы) и имеют относительно высокую стоимость.
При выборе пневмоцилиндра помимо его типа необходимо определить его размер. Для этого можно воспользоваться расчетным методом, специализированными компьютерными программами, графическими методами и таблицами, изложенными в специальной литературе.
Воспользуемся для определения нужного размера пневмоцилиндра расчетным методом:
При расчетном методе, оценив необходимое усилие на штоке и зная давление в пневмосистеме, определяем площадь поршняS, которая равна отношению усилияF к давлению сжатого воздухаР:
(1)
Зная площадь поршня, получаем диаметр поршня:
(2)
Далее из ряда стандартных значений диаметров выбираем ближайший больший. Для обеспечения более равномерного хода штока, особенно при переменной нагрузке, усилие выбранного цилиндра должно превышать потребное на ~30%. Следует учитывать, что усилие на обратном ходе (втягивание штока) несколько ниже, чем на прямом ходе (шток выдвигается) из за разницы в эффективной площади поршня (при обратном ходе давление воздуха действует на площадь поршня за вычетом площади поперечного сечения поршня). В этом случае площадь поршня определяется как:
(3)
где d - диаметр штока.
Расчет и выбор пневмоцилиндра фиксатора балансировочных грузов
Пневмоцилиндр фиксатора балансировочных грузов передвигает фиксирующий электромагнит с переходной пластиной внутрь тормозного барабана. Вес электромагнита и пластины в сумме составляет 800 грамм. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 0.02 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 50 см. Выбираем пневмоцилиндр 24N2A16A500 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 24 (с магнитным кольцом на поршне) диаметра 16мм ход 500мм
Расчет и выбор пневмоцилиндра толкателя маленьких грузиков
Пневмоцилиндр толкателя маленьких грузиков передвигает толкателя маленьких грузиков вперед, по роликам, доходя до конечной точки грузик выходит за пределы тары и следующий по порядку грузик падает с тары на его место, тем самым не давая грузику вернуться в тару при движении толкателя в обратном направлении и грузик падает в каретку. Вес маленького грузика и толкателя в сумме составляет 360 грамм. При расчете усилия пневмопривода необходимо учесть силу трения при выдвижения грузика из тары, т.к. сверху на него давят находящиеся в таре грузики. Максимальный вес грузов в таре составляет 80шт*60гр= 4800 грамм. Значит сила трения равна7.2Н= 0.15 (коэффициент трения сталь-сталь) * 4.8*9.8(число g).Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 1.74 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 40 мм. Выбираем пневмоцилиндр 16N2A8A40 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 16 диаметра 8мм ход 40мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра толкателя больших грузиков .
Пневмоцилиндр толкателя маленьких грузиков передвигает толкатель маленьких грузиков вперед, по роликам, доходя до конечной точки грузик выходит за пределы тары и следующий по порядку грузик падает с тары на его место, тем самым не давая грузику вернуться в тару при движении толкателя в обратном направлении и грузик падает в каретку. Вес маленького грузика и толкателя в сумме составляет 390 грамм. При расчете усилия пневмопривода необходимо учесть силу трения при выдвижения грузика из тары, т.к. сверху на него давят находящиеся в таре грузики. Максимальный вес грузов в таре составляет 80шт*90гр= 7200 грамм. Значит сила трения равна 10.8Н= 0.15 (коэффициент трения сталь-сталь) * 4.8*9.8(число g).Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 2.12мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 40 мм. Выбираем пневмоцилиндр 16N2A8A40 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 16 диаметра 8мм ход 40мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра 2 контейнера.
Пневмоцилиндр 2 контейнера передвигает контейнер с крайне левого положение в среднее, либо со среднего положения в крайнее правое в зависимости от положения пневмоцилиндра 1 контейнера Вес контейнера и максимального набора грузиков в сумме составляет 1300 грамм. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 0.72 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 40 мм. Выбираем пневмоцилиндр 16N2A8A40 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 16 диаметра 8мм ход 40мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра 1 контейнера.
Пневмоцилиндр 1 контейнера передвигает контейнер с крайне левого положение в среднее, либо со среднего положения в крайнее правое в зависимости от положения пневмоцилиндра 2 контейнера Вес контейнера, пневмоцилиндра 2 контейнера и максимального набора грузиков в сумме составляет 2000 грамм. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 0.89 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 40 мм. Выбираем пневмоцилиндр 16N2A8A40 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 16 диаметра 8мм ход 40мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра каретки .
Пневмоцилиндр каретки передвигает каретку с положения закладки грузиков в контейнер в положение забора грузиков манипулятором. Вес каретки, контейнера, пневмоцилиндра 1 контейнера, пневмоцилиндра 2 контейнера и максимального набора грузиков в сумме составляет 4000 грамм. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 1.26 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 40 мм. Выбираем пневмоцилиндр 16N2A8A40 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 16 диаметра 8мм ход 40мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра манипулятора.
Пневмоцилиндр манипулятора передвигает манипулятор с положения забора грузиков с каретки в положение установки грузиков на тормозной барабан. Вес захватного устройства манипулятора и максимального набора грузиков в сумме составляет 1410 грамм. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 0.75 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 500 мм. Выбираем пневмоцилиндр 24N2A16A500 фирмы CAMOZZI
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 24 (с магнитным кольцом на поршне) диаметра 16мм ход 500мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра передней колонны подъемного устройства.
Пневмоцилиндр передней колонны подъемного устройства поднимает тормозной барабан над транспортом так, чтобы при подъеме и повороте тормозного барабана задней колонной транспорт не создавал помех. Вес тормозного барабана в сборе со ступицей составляет 82 килограмма. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 5.73 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 120 мм. Выбираем пневмоцилиндр 24N2A16A125 фирмы CAMOZZI.
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 24 (с магнитным кольцом на поршне) диаметра 16мм ход 125мм.
Расчет и выбор пневмоцилиндра задней колонны подъемного устройства.
Пневмоцилиндр задней колонны подъемного устройства поднимает и поворачивает тормозной барабан в вертикальное положение. Вес тормозного барабана в сборе со ступицей составляет 82 килограмма. Давление воздуха в пневмосети Автомобильного завода составляет 10 атмосфер. Значит по формуле (1):
По формуле (2):
Диаметр поршня пневмоцилиндра по подсчетам получился 5.73 мм, это обусловлено тем, что требуемое усилие поршня пневмопривода очень низкое. Настолько малых пневмоцилиндров не существует, поэтому выбираем пневмоцилиндр с минимально возможным диаметром поршня, но при этом ход пневмоцилиндра должен соответствовать нашим нуждам. Т.е. ход пневмоцилиндра не менее 645 мм. Выбираем пневмоцилиндр 25N2A25A700 фирмы CAMOZZI.
Это пневмоцилиндр фирмы CAMOZZI серии 25 (с магнитным кольцом на поршне, с демпфированием) диаметра 25мм ход 700мм.
Расчет электромагнитов.
Захватное устройство манипулятора представляет собой электромагнит [9]. Для выбора электромагнита захватного устройства нужно узнать вес, который оно должно поднимать. Для устранения максимально возможного дисбаланса нужно 8 больших и один маленький грузик. Вес маленького грузика составляет 60 грамм. Вес большого грузика составляет 90 грамм. Вес переходной пластины составляет 400 грамм.
Исходя из веса груза, учитывая, что между переходной пластиной и грузиками будет некоторый зазор, выбираем электромагнит УМ 4027 с запасом по усилию.
Удерживающее механизм фиксирующего устройства представляет собой электромагнит. Выбираем электромагнит УМ 7040 с запасом по усилию.
Таблица 11 Технические характеристики электромагнитов
|
Модель |
Размер и вес |
Технические параметры |
|||||||
|
a |
b |
c |
d |
e |
Вес |
Мощность |
Сила удержания |
||
|
Мм |
Г |
Вт |
Кг |
||||||
|
УМ 4027 |
40 |
27 |
26 |
6 |
M5 |
230 |
6 |
20 |
|
|
УМ7040 |
70 |
40 |
56 |
8 |
M4 |
800 |
19 |
150 |
4.2 Расчет элементов схемы электрической принципиальной силовой
Выбор автоматических выключателей:
Автоматические выключатели применяют для защиты от короткого замыкания и выбирают по максимально допустимым токам, т.е. по пусковым токам. Автоматический выключатель выбирается по номинальному напряжению и номинальному току, с соблюдением следующих условий:
(5)
где Uн.а.- номинальное напряжение автомата;
Uн.c. - номинальное напряжение сети;
Iн.а. - номинальный ток автомата;
Iдлит.- длительный расчетный ток сети.
Выбор вводного автоматического выключателя.
Определение токов:
Определим номинальный ток, потребляемый установкой по формуле:
(6)
где Р - мощность установки, Вт;
U - напряжение питания, В.
Учитывая, что пусковой ток превышает номинальный в 3-4 раза, получим:
, (7)
Используя формулы (6) и (7), найдем токи:
Выбираем автоматический выключатель серии АЕ20.
АЕ2046М-20РУХЛ4, с ближайшим большим значением номинального тока расцепителя :
Iном.рас = 40А.
Ток отсечки:
Iотс.рас = 12 Iном=480.
(8)
где Iном.уст.- номинальный ток установки, А;
Iмакс.уст.- максимальный ток установки, А.
По формуле (8):
40>38.9A,
180>155.6A.
Отсюда следует, что автоматический выключатель выбран верно.
Выбор автоматического выключателя сварочного полуавтомата.
Определение токов:
Определим номинальный ток, потребляемый сварочным полуавтоматом по формуле:
, (9)
где Р - мощность сварочного полуавтомата, Вт;
U - напряжение питания, В.
Используя формулы (9) и (7) найдем токи:
Выбираем автоматический выключатель серии АЕ20.
АЕ2046М-20РУХЛ4, с ближайшим большим значением номинального тока расцепителя :
Iном.рас = 20А.
Ток отсечки:
Iотс.рас = 12 Iном=240.
(10)
где Iном.уст.- номинальный ток полуавтомата, А;
Iмакс.уст.- максимальный ток полуавтомата, А.
По формуле (10):
20>15.2A,
240>60.8A.
Отсюда следует, что автоматический выключатель выбран верно.
Выбор автоматического выключателя сварочного робота.
Определение токов:
Определим номинальный ток, потребляемый сварочным роботом по формуле:
, (11)
где Р - мощность сварочного робота, Вт;
U - напряжение питания, В.
Используя формулы (11) и (7) найдем токи:
Выбираем автоматический выключатель серии ВА47.
ВА47-293Р, с ближайшим большим значением номинального тока расцепителя :
Iном.рас = 3А.
Ток отсечки:
Iотс.рас = 12 Iном=36.
(12)
где Iном.робота- номинальный ток робота, А;
Iмакс.робота- максимальный ток робота, А.
По формуле (12):
3>0.6A,
36>6.8A.
Отсюда следует, что автоматический выключатель выбран верно.
Расчёт блока питания постоянного тока 24В
Так как блок питания питает модули ввода/ вывода контроллера(24 В), реле и датчики, то необходимо определить суммарную потребляемую мощность этих электромагнитов, реле, датчиков.
Потребляемая мощность электромагнита = 17 Bm.
Потребляемая мощность реле = 1.2 Bm.
Общая потребляемая мощность всех электромагнитов и реле (Вт):
К модулям ввода контроллера подключены контактные элементы и датчики (работающие на разрыв регенерации). Потребляемая мощность контактных элементов подключенных к модулю ввода контроллера (Вт):
, (13)
где Iкэ - сила тока через контактный элемент, А;
Uпит - напряжение питания блока ввода контроллера, В.
По формуле (13):
Общая потребляемая мощность всех контактных элементов (Вт):
Потребляемая мощность бесконтактных датчиков подключенных к модулю ввода контроллера (Вт):
, (14)
где Pд - потребляемая мощность датчика, Вт;
Iвх - ток канала ввода контроллера, А.
По формуле (14):
Общая потребляемая мощность всех датчиков (Вт):
Определим суммарную мощность нагрузок блока питания :
(15)
По формуле (15):
В связи с полученными данными выбираем блок питания ближайший по номиналу [10]. Импульсный блок питания 24В 40А, 3-фазы QUINT-PS/ 3AC/24DC/40 Phoenix Contact (Германия). Технические характеристики блока питания Phoenix Contact приведены в таблице 12.
Таблица 12 Технические характеристики блока питания Phoenix
|
Параметр |
Значение |
|
|
Входные данные |
||
|
Номинальное напряжение на входе, В |
3x 400... 500 |
|
|
Продолжение таблицы 12 |
||
|
Параметр |
Значение |
|
|
Диапазон входных напряжений переменного тока, В AC |
3x 320... 575 |
|
|
Диапазон входных напряжений постоянного тока, В DC |
450... 800 |
|
|
Диапазон частот AC, Гц |
45 Гц ... 65 |
|
|
Диапазон частот DC , Гц |
0 |
|
|
Потребляемый ток, А |
3 x 2,1 (400 В AC); 3 x 1,7 (500 В перемен. тока) |
|
|
Импульс пускового тока, мс |
25 (400 В AC); > 35 (500 В перемен. тока) |
|
|
Выходные данные: |
||
|
Номинальное напряжение на выходе, В DC |
24 ±1 % |
|
|
Диапазон настройки выходного напряжения, В DC |
18... 29,5 (> 24 мощность постоянна) |
|
|
Выходной ток, А |
40 (-25 °C ... 60 °C, UOUT = 24 В DC; 45 (с резервом мощности POWER BOOST, -25 ... 40 °C, в непрерывном режиме, UOUT = 24 В DC; 215 (Технология SFB, 12 мс); |
|
|
Остаточная пульсация, % |
94 (при 400 В перемен. тока и номинальных значениях) |
|
|
Напряжения изоляции на входе / выходе, кВ AC |
4 (Типовое исп.); 2 (Выборочное исп.) |
|
|
Степень защиты |
IP20 |
|
|
Температура окружающей среды (при эксплуатации), °C |
-25... 70 (> 60 - ухудшение характеристик) |
|
|
Температура окружающей среды (хранение/транспорт), °C |
-40 ... 85 |
|
|
Макс. допустимая относительная влажность воздуха (при эксплуатации), % |
? 95 (При 25 °C, без выпадения конденсата) |
5. Математическое описание системы управления и разработка алгоритма управления
5.1 Определение входных и выходных переменных
Входными переменными для системы управления являются сигналы с датчиков.
Для удобства все датчики свожу в таблицу 13.
Сигналы, информирующие о состоянии установки для балансировки и робота, сведены в таблице 14.
Выходными переменными для системы управления являются управляющие сигналы для исполнительных устройств. Назначения управляющих сигналов приведены в таблице 15.
Таблица 13 Описание назначения датчиков
|
Датчик |
Описание назначения |
|
|
Х1 |
Наличие барабана в зоне загрузки конвейера - загрузки |
|
|
Х2 |
Наличие барабана в зоне разгрузки конвейера - загрузки |
|
|
Х3 |
Наличие маленьких грузиков |
|
|
Х4 |
Наличие больших грузиков |
|
|
Х5 |
Толкатель маленьких грузов втянут |
|
|
Х6 |
Толкатель маленьких грузов выдвинут |
|
|
Х7 |
Толкатель больших грузов втянут |
|
|
Х8 |
Толкатель больших грузов выдвинут |
|
|
Х9 |
Пневмоцилиндр1 Контейнера втянут |
|
|
Х10 |
Пневмоцилиндр1 Контейнера выдвинут |
|
|
Х11 |
Пневмоцилиндр2 Контейнера втянут |
|
|
Х24 |
Пневмоцилиндр2 Контейнера выдвинут |
|
|
Х12 |
Каретка втянута |
|
|
Датчик |
Описание назначения |
|
|
Х13 |
Каретка выдвинута |
|
|
Х14 |
Манипулятор вверху |
|
|
Х15 |
Манипулятор внизу |
|
|
Х16 |
Электромагнит в исходном положении |
|
|
Х17 |
Электромагнит в барабане |
|
|
Х18 |
Передняя колонна опущена |
|
|
Х19 |
Передняя колонна поднята |
|
|
Х20 |
Задняя колонна опущена |
|
|
Х21 |
Задняя колонна поднята |
|
|
Х22 |
Наличие барабана в зоне загрузки конвейера - разгрузки |
|
|
Х23 |
Наличие барабана в зоне разгрузки конвейера - разгрузки |
Таблица 15 Назначение управляющих сигналов
|
Управляющий сигнал |
Описание назначения |
|
|
У1 |
Фиксатор балансировочных грузов вперед |
|
|
У2 |
Фиксатор балансировочных грузов назад |
|
|
У3 |
Включение захватного устройства фиксатора |
|
|
У5 |
Толкатель маленьких грузиков вперед |
|
|
У6 |
Толкатель маленьких грузиков назад |
|
|
У7 |
Толкатель больших грузиков вперед |
|
|
У8 |
Толкатель больших грузиков назад |
|
|
У9 |
Пневмоцилиндр 1 контейнера влево |
|
|
У10 |
Пневмоцилиндр 1 контейнера вправо |
|
|
У11 |
Пневмоцилиндр 2 контейнера влево |
|
|
Управляющий сигнал |
Описание назначения |
|
|
У12 |
Пневмоцилиндр 2 контейнера вправо |
|
|
У13 |
Каретка вперед |
|
|
У14 |
Каретка назад |
|
|
У15 |
Манипулятор вверх |
|
|
У16 |
Манипулятор вниз |
|
|
У17 |
Включение захватного устройства манипулятора |
|
|
У19 |
Включение конвейера загрузки |
|
|
У21 |
Включение конвейера разгрузки |
|
|
У23 |
Поднятие передней колонны подъемного устройства |
|
|
У24 |
Опускание передней колонны подъемного устройства |
|
|
У25 |
Поднятие задней колонны подъемного устройства |
|
|
У26 |
Опускание задней колонны подъемного устройства |
Таблица 14 Описание назначения сигналов системы
|
Сигнал |
Описание назначения |
|
|
S1 |
Индикатор 1 малый груз |
|
|
S2 |
Индикатор 2 малых груза |
|
|
S3 |
Индикатор 1 большой груз |
|
|
S4 |
Индикатор 2 больших грузов |
|
|
S5 |
Индикатор 4 больших груза |
|
|
S6 |
Индикатор 8 больших грузов |
|
|
S7 |
Индикатор допуск |
|
|
S8 |
Приварка грузов окончена |
5.2 Разработка математической модели
Математическая модель системы состоит из системы логических уравнений, описывающих поведение различных исполнительных устройств в зависимости от значений сигналов поступающих с датчиков.
Математическая модель составляется по циклограмме работы системы.
Здесь приняты следующие обозначения:
- входные сигналы, поступающие с датчиков;
- входные сигналы, поступающие от ЧПУ станков;
- управляющие сигналы для исполнительных устройств;
- управляющие сигналы для ЧПУ станков.
Управляющие сигналы для исполнительных устройств:
Фиксатор балансировочных грузов вперед:
Фиксатор балансировочных грузов назад:
Включение захватного устройства фиксатора:
Толкатель маленьких
грузиков вперед:
Толкатель маленьких грузиков назад:
Толкатель больших грузиков вперед:
Толкатель больших грузиков назад:
Каретка вперед:
Каретка назад:
Вкл./Выкл. робота:
Манипулятор вверх:
Манипулятор вниз:
Включение захватного устройства манипулятора:
Включение конвейера загрузки:
Включение конвейера разгрузки:
Поднятие передней колонны подъемного устройства:
Опускание передней колонны подъемного устройства:
Поднятие задней колонны подъемного устройства:
Опускание задней колонны подъемного устройства:
5.3 Разработка алгоритма управления
Перед разработкой самой программы необходима разработка алгоритмов, которые описывают последовательность действий для решения задач или достижения поставленных целей в создаваемой программе.
Алгоритм работы системы управления показан на чертеже ДП 1.22030165.17.11.29.00.00 Д3.
Алгоритм работы системы управления:
После того, как кнопка пуск нажата провяряется наличие тормозного барабана в зоне датчика х1, затем включается двигатель М1 и конвейер переносит барабан в зону датчика х2, происходит остановка двигателя М1. Затем проверяется нужно ли производить приварку грузов, нет ли сигнала S7 (допуск) если приварку грузиков производить не нужно, проверяется есть ли барабан в зоне х22 включается двигатель М2 и конвейер разгрузки переносит барабан в зону действия датчика х23 производится остановка двигателя М2 и цикл заканчивается.
Если же приварку грузиков нужно производить, то сигналы S1 и S2 складываются, тем самым высчитывается необходимое количество маленьких грузов. Затем сигналы S3-S6 складываются, тем самым высчитывается необходимое количество больших грузов.
После расчетов грузов поднимается передняя колонна подъемного устройства до срабатывания датчика х19, затем поднимается задняя колонна подъемного устройства до срабатывания датчика х21. После поднятия барабана в положение удобное для сварки проверяется есть ли сигнал Контейнер в среднем положении (Х9, Х24), есть ли в таре малые грузы, Пневмоцилиндр толкателя малых грузов выдвигается вперед до срабатывания датчика Х6. Пневмоцилиндр толкателя малых грузов задвигается назад до срабатывания датчика Х5, захватывая следующий грузик. Затем проверяется есть ли в таре большие грузы, пневмоцилиндр толкателя больших грузов выдвигается вперед до срабатывания датчика Х8. Пневмоцилиндр толкателя больших грузов задвигается назад, захватывая следующий грузик. Затем пневмоцилиндр каретки выдвигается вперед до срабатывания датчика Х13. Включается электромагнит манипулятора, затем пневмоцилиндр каретки задвигается назад до срабатывания датчика Х12. Пневмоцилиндр манипулятора опускается вниз, опуская грузики на тормозной барабан для приварки до срабатывания датчика Х15. Пневмоцилиндр фиксирующего устройства выдвигается вперед до срабатывания датчика Х17, затем включается электромагнит фиксирующего устройства после чего выключается электромагнит захватного устройства манипулятора затем Пневмоцилиндр манипулятора поднимается вверх до срабатывания датчика Х14. После установки грузиков на тормозной барабан и фиксации их в заданном положении робот производит приварку грузов. Затем выключается электромагнит фиксирующего устройства. Пневмоцилиндр фиксирующего устройства задвигается назад до срабатывания датчика Х16. Затем пневмоцилиндр задней колонны подъемного устройства опускается вниз до срабатывания датчика Х20. Пневмоцилиндр передней колонны подъемного устройства опускается вниз до срабатывания датчика Х18 Затем включается конвейер разгрузки посредством двигателя М2 тормозной барабан перемещается по конвейеру разгрузки до срабатывания датчика Х23, происходит выключение двигателя М2. Конец цикла.
5.4 Разработка программы работы установки
Для программирования контроллера OMRON cj1m используется программа CX Programmer. Контроллер программируется на языках LD (Lead Diagramm) и FBD (Functional Block Diagramm).
6. Расчет экономической эффективности
Целью дипломного проектирования является повышение технико-экономических показателей балансировки тормозного барабана со ступицей в сборе за счет автоматизации процесса устранения дисбаланса.
Основная цель проекта - автоматизировать существующий технологический процесс путем внедрения автоматического оборудования (устройство набора грузов и сварочный робот). При этом основное оборудование не меняется. В результате происходит сокращение рабочего персонала, т. к. производство происходит без участия человека. Еще одной важной характеристикой такой автоматизации является увеличение производительности труда, а также снижение брака с 10 % до 8 %.
Основное оборудование остается таким же:
Установка для балансировки ступиц с тормозным барабаном в сборе.
Установка предназначена для измерения параметров дисбаланса ступиц с тормозным барабаном в сборе колеса автомобиля «КАМАЗ».
Область применения - балансировка ступиц с тормозным барабаном 6520-3103010.
Одним из путей улучшения тех. процесса является автоматизация производственного участка: предлагается автоматизировать приварку грузиков, их набор и установку. Для целей сварки может послужить робот-манипулятор, для набора и установки грузиков использовать устройство для набора грузиков с манипулятором для установки.
Вспомогательное оборудование необходимо для выполнения работ не связанных с обработкой детали. К таким работам относятся перемещение заготовки от одного станка к другому, к конвейеру, межоперационного накопления заготовок, транспортировка заготовок и готовых деталей.
К вспомогательному оборудованию данного автоматизированного производственного комплекса относятся:
- Промышленный робот ABB IRB 140;
- Установка для набора грузиков УНБ
Экономическая эффективность определяется на основе создания и анализа бизнес плана за 5 лет. Сравнение ведется с вариантом, принятым в качестве базового. Базовым вариантом сравнения принимается исходная система. [14]
Годовой фонд рабочего времени составляет 3962 час. Годовой выпуск деталей составляет - 100000 шт./год. Режим работы - двусменный.
При базовом варианте бракованная продукция составляла 10. Браковка деталей происходит из-за неточной приварки, человеческого фактора. В новом варианте производится точная приварка, сокращается брак до 8 .
Таблица 16 Данные по участкам
|
Наименование |
Марка |
Кол-во |
Цена единицы, руб. |
Сумма, руб. |
Потребляемая мощность кВт. |
|
|
Установленное оборудование (базовый вариант) |
||||||
|
Установка для измерения дисбаланса |
УБС |
1 |
1000000 |
1000000 |
60 |
|
|
Полуавтомат сварочный |
ПДГ-502 |
1 |
40000 |
40000 |
30 |
|
|
Итого: |
1040000 |
90 |
||||
|
Проектируемый участок |
||||||
|
Установка для измерения дисбаланса |
УБС |
1 |
1000000 |
1000000 |
60 |
|
|
Наименование |
Марка |
Кол-во |
Цена единицы, руб. |
Сумма, руб. |
Потребляемая мощность кВт. |
|
|
Промышленный робот |
ABB IRB-140 |
1 |
1400000 |
1400000 |
4,5 |
|
|
Сварочный полуавтомат |
Super synergic 600 pulse R.A. |
1 |
200000 |
150000 |
25 |
|
|
Устройство набора грузиков |
УНБ |
1 |
50 000 |
200 000 |
5 |
|
|
Монтаж оборудования |
150 000 |
|||||
|
Пусконаладочные работы |
50 000 |
|||||
|
Итого |
3000000 |
94,5 |
Таблица 17 Исходные данные для расчета затрат
|
Наименование данных |
Характеристика |
||
|
Вариант 1 |
Вариант 2 |
||
|
Годовая программа производства деталей: ВГ, шт./год |
100000 |
100000 |
|
|
Наименование данных |
Характеристика |
||
|
Штучное время выполнения операции: t, мин |
2,5 |
2 |
|
|
Часовая тарифная ставка основных рабочих: СЗЧС, руб./час. |
45,70 |
45,70 |
|
|
Коэффициент, учитывающий приработок рабочих: |
1,4 |
1,4 |
|
|
Коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату: КД.З |
1,1 |
1,1 |
|
|
Коэффициент, учитывающий Страховые выплаты: КС |
1,35 |
1,35 |
|
|
Коэффициент, учитывающий численность бригады: о |
1 |
0 |
|
|
Первоначальная (восстановительная) стоимость оборудования: КОТ, руб./ед. |
1040000 |
3000000 |
|
|
Количество технологического оборудования: О |
1 |
1 |
|
|
Коэффициент занятости технологического оборудования: о |
1 |
1 |
|
|
Норма годовых амортизационных отчислений по оборудованию: а, % |
10 |
10 |
|
|
Затраты на ремонт оборудования: СР, % |
16 |
16 |
|
|
Годовой расход силовой электроэнергии: ЭС, кВтч/год |
237 620 |
275 359 |
|
|
Годовой расход технологической электроэнергии: ЭТ, кВтч/год |
118860 |
99050 |
|
|
Стоимость 1 кВтч электроэнергии: ЦЭ, руб./кВтч |
2.05 |
2.05 |
|
|
Наименование данных |
Характеристика |
||
|
Суммарная установленная мощность оборудования: Nуi, кВт |
90 |
94,5 |
|
|
Коэффициент спроса электроэнергии: Кспр |
0,5 |
0,5 |
|
|
Процент брака: КБ, % |
0,15 |
0,08 |
|
|
Затраты на смазочно-обтирочные материалы: СВ, руб./годшт. |
12000 |
12000 |
|
|
Затраты на приспособление: СП, руб/год |
5000 |
5000 |
|
|
Площадь, занимаемая оборудованием: SО, м2 |
140 |
140 |
|
|
Коэффициент занятости площади: S |
0,7 |
0,7 |
|
|
Годовые расходы на содержание помещения: СКГ, руб./(м2год) |
2000 |
2000 |
|
|
Коэффициент, учитывающий прочие цеховые расходы: КПРЦ |
0,25 |
0,25 |
6.1 Расчет себестоимости операции
Технологическая себестоимость операции по изготовлению изделия определяется по формуле:
, (16)
где СОМi - затраты на основной материал приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;
СЗПi- заработная плата основных и вспомогательных рабочих (с отчислениями), приходящаяся на изделие при выполнении i-й операции;
СОi, Cоснi - затраты по эксплуатации оборудования, оснастки, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;
CКi - затраты по использованию производственного здания, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;
С Пi - прочие цеховые расходы, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции.
Заработная плата (с отчислениями), приходящаяся на изделие по операции определяется по формуле:
, (17)
где СЗОi, СЗ.Вi - заработная плата основных и вспомогательных рабочих (с отчислениями), приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции соответственно;
СЗИi - заработная плата инженерно-технических работников, связанных с выполнением i-й операции.
Данное оборудование обслуживает 1 наладчик. Он является основным рабочим. Поэтому необходимо рассчитать заработную плату только основных рабочих, т.е. по формуле (17):
СЗi = СЗОi
Заработная плата основных рабочих по операции определяется по формуле:
(18)
По формуле (18):
руб./шт.
руб./шт.
Затраты на эксплуатацию оборудования определяются по формуле:
, (19)
где САi - затраты на амортизацию оборудования, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;
СРi, СЭi, СВi - затраты на ремонт оборудования, энергию, смазочно-обтирочные (вспомогательные) материалы.
Затраты на ремонт оборудования охватывают затраты на все виды ремонтов, на осмотры и все виды межремонтного обслуживания. Данные затраты составляют 1,6 % от первоначальной стоимости оборудования и определяются по формуле:
(20)
По формуле (20):
руб./шт.;
руб./шт.
Амортизационные отчисления определяются по формуле:
(21)
По формуле (21):
руб/шт;
руб/шт.
Затраты на электроэнергию определяются по формуле:
, (22)
где СЭСi - затраты на силовую электроэнергию, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;
СЭТi - затраты на технологическую электроэнергию, приходящиеся на изделие при выполнении i-й операции;
Затраты на силовую электроэнергию определяются по формуле:
(23)
руб./шт.;
руб./шт.
Затраты на технологическую электроэнергию определяются по формуле:
, (24)
(руб./шт.)
(руб./шт.)
Итого затраты на электроэнергию по формуле (22):
Затраты на смазочно-обтирочные материалы включают затраты на охлаждающие жидкости, производственную воду и другие вспомогательные материалы определяются по формуле:
, (25)
руб./шт.;
руб./шт.
В итоге рассчитаем затраты на эксплуатацию оборудования по формуле (19):
руб./шт.;
руб./шт.
Затраты по оснастке включают затраты на приспособления определяются по формуле:
(26)
руб./шт.;
руб./шт.
Затраты на содержание помещения охватывают ее амортизацию, ремонт, отопление, освещение определяются по формуле:
(27)
руб./шт.;
руб./шт.
Прочие цеховые затраты включают расходы по охране труда и технике безопасности, канцелярские расходы и др. Они устанавливаются пропорционально сумме затрат по зарплате и оборудованию определяются по формуле:
(28)
руб./шт.;
руб./шт.
Затраты на основные материалы определяются по формуле:
, (29)
где СОМ - затраты на основные материалы, руб./шт;
МЗ - масса заготовки, в кг. МЗ=75;
Мотх - масса отходов, в кг. Мотх=0;
СМ - стоимость 1 кг материалов, в руб. СМ=12;
СОТХ - стоимость 1 кг отходов, в руб. СМ=1,8;
КБ - коэффициент брака
По формуле (29):
руб/шт
руб/шт
Определим полную технологическую себестоимость операции по изготовлению изделия по базовому и проектируемому вариантам по формуле (16):
руб./шт.;
руб./шт.
Таблица 18 Величина текущих затрат на годовую программу
|
Наименование затрат |
Сумма, руб./год |
|||
|
По базовому варианту |
По новому варианту |
Результат Экономия (-) Перерасход (+) |
||
|
Зарплата основных рабочих СЗП |
396 000 |
0 |
- 396 000 |
|
|
Затраты на ремонт оборудования СР |
166 400 |
480 000 |
+ 313 600 |
|
|
Наименование затрат |
Сумма, руб./год |
|||
|
По базовому варианту |
По новому варианту |
Результат Экономия (-) Перерасход (+) |
||
|
Затраты на электроэнергию СЭ |
730 000 |
767 000 |
+ 37 000 |
|
|
Затраты на смазочно-обтирочные материалы СВ |
12 000 |
12 000 |
0 |
|
|
Амортизационные отчисления СА |
104 000 |
300 000 |
+ 196 000 |
|
|
Затраты по оснастке СОСН |
5 000 |
5 000 |
0 |
|
|
Затраты за использование производственного здания СК |
196 000 |
196 000 |
0 |
|
|
Прочие цеховые расходы СП |
263 000 |
281 700 |
+ 18 700 |
|
|
Затраты на основные материалы СОМ |
99 000 000 |
97200 000 |
- 1 800 000 |
|
|
Итого |
100872 400 |
99241 700 |
-1630 700 |
6.2 Расчет инвестиций
Инвестиционные затраты связаны с приобретением необходимого для реализации проекта оборудования, осуществлением НИОКР, проектных работ, пусконаладочных работ и т.п. Состав инвестиционных затрат на реализацию проекта приведен в таблице 19.
Таблица 19 - Состав инвестиционных затрат на реализацию проекта
|
Статьи затрат |
Сумма, руб. |
|
|
Промышленный робот модели ABB IRB-140 |
1 400 000 |
|
|
Устройство набора грузиков УНБ |
200000 |
|
|
Статьи затрат |
Сумма, руб. |
|
|
Полуавтомат сварочный Super synergic 600 pulse R.A. |
200000 |
|
|
Монтаж оборудования |
150000 |
|
|
Пусконаладочные работы |
50000 |
|
|
ИТОГО инвестиционных затрат |
2000000 |
6.3 Расчет показателей экономической эффективности
Чистый поток платежей (ЧПП) рассчитываем по формуле:
ЧПП = (Зб - Зпр) - DН (30)
где Зб - затраты по базовому варианту, руб./год;
Зпр - затраты по проектному варианту, руб./год;
DН - размер налога на прибыль, руб/год.
DН = (Зб - Зпр) * 0,20 руб./год
Тогда формула (30) примет вид:
ЧПП = 0,8 * (Зб - Зпр) (31)
Подставив значения в формулу (31), получим:
ЧПП = 0,80 * (100 872400 - 99 241 700) = 1304 560 (руб./год)
Чистая текущая стоимость определяется как:
, (32)
где R - ставка сравнения;
KV- первоначальные капиталовложения в проект;
T - жизненный цикл проекта (T = 5 лет).
За численное значение ставки сравнения примем R = 15%. 15% - это норма прибыли от предыдущих проектов, реализованных на предприятии. Поэтому данное значение принимается в качестве ставки сравнения как нижний порог рентабельности.
. При данном значении ставки сравнения R=0,15 получаем положительную чистую текущую стоимость, т.е. проект выгоден. Найдем ЧТС при R=0,9 , т.е. увеличим норму дисконта для определения внутреннего коэффициента окупаемости (ВКО).
Примем ставку сравнения R- = 0,9.
.
Для обеспечения эффективности капиталовложений в проект достаточно, чтобы выполнялись условия:
ЧТС > 0;
ВКО > R.
Внутренний коэффициент окупаемости (ВКО) определяется:
, (33)
где ЧТС+, ЧТС- - положительные и отрицательные чистые текущие стоимости проекта, полученные при определенных значениях ставки дисконтирования;
R+, R- - ставки дисконтирования (сравнения), соответствующие положительным и отрицательным чистым потокам соответственно.
Тогда внутренний коэффициент окупаемости будет по формуле (33) равен:
Срок окупаемости (дисконтированный или простой) данной разработки рассчитывается по формуле:
, (34)
где m - текущий номер периода при котором Sm<KV<Sm+1;
KV - первоначальные капиталовложения в проект, (руб);
Sm, Sm+1 - сумма чистого потока платежей за m и за m+1 период соответственно, «очищенная» от величин капиталовложений за эти периоды, руб;
Пm+1 - величина чистого потока платежей за m+1 период («очищенная» от капиталовложений в этот период), руб.
Для данного проекта S1<KV<S2.
Дисконтированный срок окупаемости проекта по формуле (34):
(года)
6.3 Вывод
Целью дипломного проектирования является повышение технико-экономических показателей производства детали кронштейна за счет совершенствования тех. процесса и разработки транспортной системы.
Применение разработанной системы позволило снизить процент брака с 10 до 8, сократить себестоимость выпуска продукции. Чистая текущая стоимость реализации данного проекта составила
рублей. Внутренний коэффициент окупаемости -81 %. Дисконтированный срок окупаемости проекта - 1,61 года.
Таблица 20 Планирование денежных потоков
|
Период планирования |
|||||||
|
Статьи поступлений и отчислений |
0,00 |
1,00 |
2,00 |
3,00 |
4,00 |
5,00 |
|
|
I.Инвестиция |
-2 000 000 |
||||||
|
II. Доходы и расходы |
|||||||
|
Экономия (+) |
- |
1 630 700 |
1 630 700 |
1 630 700 |
1 630 700 |
1 630 700 |
|
|
в том числе амортизация |
- |
196 000 |
196 000 |
196 000 |
196 000 |
196 000 |
|
|
налогооблагаемая прибыль |
- |
1 630 700 |
1 630 700 |
1 630 700 |
1 630 700 |
1 630 700 |
|
|
налог на прибыль 20% (-) |
- |
326 140 |
326 140 |
326 140 |
326 140 |
326 140 |
|
|
чистая прибыль (+) |
- |
1 304 560 |
1 304 560 |
1 304 560 |
1 304 560 |
1 304 560 |
|
|
III. Коррекция денежных потоков |
- |
||||||
|
амортизация (+) |
- |
196 000 |
196 000 |
196 000 |
196 000 |
196 000 |
|
|
ЧДП (чистая прибыль+амортизация) |
-2 000 000 |
1 500 560 |
1 500 560 |
1 500 560 |
1 500 560 |
1 500 560 |
|
|
коэффициент дисконтирования (r=0,15) |
1 |
0,8696 |
0,7561 |
0,6575 |
0,5718 |
0,4972 |
|
|
ДДП (ЧДП*К) |
-2 000 000 |
1 304 834,78 |
1 134 638,94 |
986 642,56 |
857 950,05 |
746 043,52 |
|
|
ДДП нарастающим итогом |
-2 000 000 |
-695 165,22 |
439 473,72 |
1 426 116,28 |
2 284 066,33 |
3 030 109,85 |
|
|
ЧТС+ |
3 030 109,85 |
||||||
|
коэффициент дисконтирования (r=0,90) |
1 |
0,5263 |
0,2770 |
0,1458 |
0,0767 |
0,0404 |
|
|
ДДП нарастающим итогом |
-2 000 000 |
789 768,42 |
415 667,59 |
218 772,42 |
115 143,38 |
60 601,78 |
|
|
ДДП (ЧДП*К) |
-2 000 000 |
-1 210 231,58 |
-794 563,99 |
-575 791,57 |
-460 648,20 |
-400 046,42 |
|
|
ЧТС- |
-400 046,42 |
7. Разработка мероприятий по БЖД
7.1 Микроклимат на рабочем месте
Спроектированная автоматизированная установка балансировки ступиц с тормозным барабаном в сборе входит в состав автоматической линии по обработке передних осей автомобиля КамАЗ. Она будет располагаться в цехе передних осей 202 Автомобильного завода среди другого технологического оборудования, поэтому к ней должны применяться требования как к остальному промышленному оборудованию. В цеху производить запуск и работу могут только специально обученные и проинструктированные рабочие, за технику безопасности несет ответственность инженер по технике безопасности.
Помещение, в котором находиться оборудование представляет собой крытый корпус и имеет следующие характеристики:
-высота помещения 10м (максимум ограничивают защитные решётки навесного оборудования;
- искусственная вентиляция
-освещение: естественное (через окна) и общее искусственное.
В ГОСТ 12.0.003-74 "ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" приводится классификация элементов условий труда, выступающих в роли опасных и вредных производственных факторов. Они подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические, психофизиологические. [11]
Во время работы автоматической линии люди находящиеся в помещении сталкиваются, в основном, с физическими, психофизиологическими, опасными и вредными производственными факторами. Биологически опасные факторы при этой работе не встречаются.
При работе автоматической линии на людей могут воздействовать следующие вредные и опасные производственные факторы:
- шум;
- вибрации;
- недостаточное освещение;
- электромагнитное излучение;
- выделение избытков теплоты;
- вентиляция;
- запылённость.
Проектируемая в ходе дипломного проекта автоматизированная установка позволяет заменить в опасным виде деятельности человека. Что приведет к уменьшению заболеваний, связанных с данной работой. Это оборудование несет и опасность. Повышается опасность поражения электрическим током. Основными причинами травм могут явиться: ошибочные действия наладчика во время наладки, беспечность наладчика, регулировки и ремонта оборудования, попадание человека в рабочее пространство установки при его работе.
Для уменьшения опасности все установки окружены защитными ограждениями. Имеется наличие автоматических предохранительных устройств, которые выключают оборудование при попадании в зону его работы человека.
Таблица 21 Оптимальные параметры микроклимата
|
Сезон |
Температура воздуха, t, єС |
Относительная влажность, % |
Скорость движения воздуха, м/с |
|
|
Холодный (средне суточная температура меньше 10 єС) |
22-24 |
60-40 |
0.1 |
|
|
Переходный |
21-23 |
60-40 |
0.1 |
|
|
Теплый (среднесуточная температура воздуха 10 єС и выше) |
23-24 |
60-40 |
0.2 |
Запылённость воздуха не должна превышать 0.75 мг/м3. На одного человека должен приходиться объём помещения 15м3 при площади 4.5 м2 (без учёта проходов и оборудования). В течение трудового дня необходимо обеспечить воздухообмен помещения объёмом 25-50 м3, отвод влаги 350-500 г и тепла 50 кДж на каждый килограмм массы тела работающего.
Зоной комфорта для человека принято считать температуру в летний период (при температуре наружного воздуха +10 C и выше) в пределах от +18 C до +25 C, в зимний период (при температуре наружного воздуха ниже +10 С) в пределах +16 С - +22 С. Для человека, находящегося в состоянии покоя, желательной является температура в пределах от +21 C до +26 C при скорости движения воздуха от 0,1 до 0,9 м/с. [12]
Относительная влажность воздуха (отношение содержания водяных паров в 1 м3 воздуха к их максимально возможному содержанию) характеризует влажность воздуха при определенной температуре. Средний уровень относительной влажности от 40 до 60 % соответствует условиям метеорологического комфорта при покое или при очень легкой физической работе. Для создания в рабочем помещении нормального микроклимата, а также удаления из него вредных газов, паров и пыли необходимо применять вентиляцию.
Шумовое воздействие является фактором, отрицательно влияющим на производительность. Шум возникает во время работы оборудования, источником его также могут быть разговоры в помещении, звуки, доносящиеся с улицы и др. Диапазон слышимых звуков укладывается в пределах от 0 до 140 дБ. Предельно допустимый уровень звукового давления составляет 55 дБ.
Источниками шума на участке являются:
- шум различных узлов автоматической линии (станок, робот, конвейер - в основном кратковременные).
Борьба с источниками шума затруднена, так как источниками шума является узлы автоматической линии. Балансировка тормозных барабанов ведётся методом сварки, что не производит шума выходящего за пределы норм. В работе спроектированной установки отсутствуют резкие удары тормозным диском или об неё вспомогательного инструмента, поэтому вспомогательная система тоже не является источником сильного шума. Наиболее сильный источник шума - это гидросистема, обеспечивающая основное оборудование, но она находиться на расстоянии 15м от рабочего места оператора и имеет защиту в виде стенки из звукопоглощающего материала.
Требования к освещенности, согласно СНиП 23-05-95 “Естественное и искусственное освещение” данный вид деятельности относится к работе со средней степенью точности. И к освещенности предъявляются следующие требования:
- уровень освещенности должен равняться 500лк, что соответствует характеру выполняемых работ, переносится без утомления и напряжения для глаз;
- достаточно равномерное распределение яркости на рабочих поверхностях; отсутствие резких теней, прямой и отраженной блесткости;
- постоянство освещения во времени; оптимальная направленность излучаемого светового потока; долговечность, экономичность, электробезопасности, эстетичность, удобство и простота эксплуатации;
- естественное освещение при верхнем или комбинированном освещении КЕО еН = 4 %;
- совмещенное освещение КЕО еН = 2,4 %;
- искусственное освещение: показатель ослепленности Р = 40, коэффициент пульсации К = 20 %.
Нормы электромагнитного излучения регулируются следующими документами:
Электромагнитное поле, создаваемое видеотерминалом основного технологического оборудования, оказывает негативное влияние не здоровье наладчика. В целях ограничения влияния на здоровье электромагнитного поля и других неблагоприятных факторов, создаваемых видеодисплеями, в России введены в действие "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ" СанПиН 2.2.2.542-96. Эти санитарные правила устанавливают предельно-допустимый уровень электромагнитного поля и ограничивают время непрерывной и общей работы с компьютером для разных категорий пользователей. [13]
Нормируемые параметры и предельно допустимые уровни:
Нормируемыми параметрами электромагнитного поля (ЭМП) является:
- в диапазоне частот 30 кГц <= f< 300 МГц -величина напряженности электрической составляющей ЭМП (Е) в В/м;
- в диапазоне частот 300 МГц <= f< 300 ГГц - величина плотности потока энергии (ППЭ) в мкВт/см 52 0;
В случае импульсно-модулированного излучения оценка производится по средней за период следования импульсов интенсивности ЭМП.
Таблица 22 Нормы ЭМП
|
Вид помещения |
Предельно-допустимые значения в диапазонах частот |
||||
|
Объект |
30кГц <= ЗМГц Е.В/м |
ЗМГц <= f < 30 МГц Е,В/м |
30 МГц <= f< 300 МГц Е,В/м |
300 MГц <= f< 300 ГГц ппэ мкВт/см2 |
|
|
Селитебная территория |
15,0 |
10,0 |
3,0 |
3,0 |
|
|
Помещения общественных (кроме приведенных в п.З), административных, производственных зданий |
15,0 |
10,0 |
3,0 |
3,0 |
|
|
Помещения жилых зданий, гостиниц, дошкольных и образовательных учреждений. |
10,0 |
7,0 |
2,0 |
2,0 |
7.2 Расчет вентиляции
Определение потребного воздухообмена.
Влага выделяется в результате испарения со свободной поверхности воды и влажных поверхностей материалов и кожи, в результате дыхания людей и т.д. Количество влаги, выделяемое людьми, г/ч, определяется по формуле:
W = n*w, (35)
где n - число людей, равное 1(за работой автоматизированного комплекса следит 1 наладчик);
w - количество влаги, выделяемое одним человеком, г/ч, w = 84 г/ч при t = 22 °С /23/.
Подставляя значение в формулу (35) получим:
W=1*84 = 84 г/ч.
Теперь можно определить потребный воздухообмен, который определяется по формуле:
G=W/(p*(D-d)), (36)
где W - количество водяного пара, выд-ся в помещении, г/ч, равное 84 г/ч;
D, d - влагосодержание вытяжного и приточного воздуха, г/кг, определяется по температуре и относительной влажности воздуха;
р - плотность приточного воздуха, р = 1,2 кг/м;
d =10 г/кг при температуре рабочей зоны 22°С ;
D = 16 г/кг- принимается равным предельно допустимому, т.е. при tp.3.= 26 °С = 75 %.
Таким образом, расход воздуха по формуле (36) равен:
G=W/(p*(D-d))
G=84/(1.2*(16-10))=11.6 л/ч
Теперь проведем расчет выделений тепла.
Тепловыделения от людей зависят от тяжести работы, температуры и скорости движения окружающего воздуха. В расчетах используется явное тепло, т. е. тепло, воздействующее на изменение температуры воздуха в помещении. Тепловыделения от людей:
Qл = n*q, (37)
где n - количество людей в помещении, 1 человек;
q - удельная теплота, выделяемая человеком (явное тепло при t = 22 С), Вт; q = 68 Вт /23/; По формуле (37) получаем:
Qл = 1 * 68 = 57,8 Вт.
Расчет тепла, поступающего в помещение от солнечной радиации Qoct производится по формуле:
QОCT = F0CT * q0CT *Аосг , (38)
где Foct - площадь поверхности остекления, м , Foct= 6,87 м;
q0CT - тепловыделения от солнечной радиации, Вт/м, через 1 м поверхности остекления (с учетом ориентации по сторонам света), qocr = 150 Вт/м, т.е. окна с двойным остеклением с металлическими переплетами;
Аост - коэффициент учета характера остекления, Аост=1,15 (двойное остекление в одной раме). Подставив все полученные значения в формулу (38), получим:
QОСТ = 6,87 *150*1,15 = 1185 Вт.
Расчет тепловыделений от источников искусственного освещения Q0CB, Вт, производится по формуле:
QОСВ = N*KTCП*1000, (39)
где N - суммарная мощность источников освещения, кВт,
N = 4 * 0,1+0,05 = 0,45 кВт,
где 0,08 кВт - мощность одной лампы, а всего в помещении 3 лампы;
0,05 кВт - мощность освещения основного технологического оборудования (по паспорту)
КТСН- коэффициент тепловых потерь, Ктсп = 0,55 для люминесцентных ламп. По формуле (39) имеем:
Q0CB = 0,4*0,55*1000= 220 Вт.
Для расчета тепловыделений от технологических устройств можно использовать паспортные данные основного технологического оборудования -балансировочной установки.
Тогда:
QТУ= 300 Вт.
Таким образом, в помещении выделяется всего избыточного тепла:
QИЗБ = QЛ+ QОСТ+ QОСВ+ QТУ =57,8 + 1185+220+300=1762,8 Вт.
При открытии дверей и окон естественный расход тепла:
Qрасх= 0.1*QИЗБ= 176,28 (Вт). (40)
Посчитаем объем вентилируемого воздуха для теплого времени года:
GТ=3600*Qизб/(Cр*p*(tуд-tпр)), (41)
где Qизб - теплоизбытки, Qизб= 1762,8 Вт;
Ср - массовая удельная теплоемкость воздуха,
Ср=1000 Дж/(кг°С);
р - плотность приточного воздуха, р = 1,2 кг/м ;
tуд, tnp - температуры удаляемого и приточного воздуха, °С ;
Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:
tуд=tрз+а*(Н-2), (42)
где tpз = 22 С;
а - нарастание температуры воздуха на каждый 1 м высоты, °С /м, 0,5°С /м;
Н - высота помещения, Н = 10 м.
Следовательно по формуле (42):
tуд= 22 + 0,5*(10 - 2) = 26 °С.
Температура приточного воздуха tnp при наличии избытков тепла должна быть на 5 °С ниже температуры воздуха в рабочей зоне, поэтому tПР = 17 °С. Подставляя значения в формулу (41), получим значение объема вентилируемого воздуха для теплого времени года:
GТ=3600*1762,8/(1000*1,2*(26-17))= 587,6 м/ч
При одновременном выделении тепла и влаги сравниваются соответствующие воздухообмены, потребные для их удаления, и выбирается наибольший. Поскольку GT= 587,6 м /ч, a G = 11,6 л/ч или G = 70 м/ч, то систему вентиляции должна обеспечивать воздухообмен GBCHT = 600 м /ч.
7.3 Организация техники безопасности на рабочем месте
На оператора воздействует ряд опасных и вредных производственных факторов, наиболее значимые из которых вибрация; шум; пониженный или повышенный уровень освещенности.
Производственное освещение.
Правильное устроенное освещение обеспечивает хорошую видимость и создает благоприятные условия труда. Недостаточное освещение вызывает преждевременное утомление, притупляет внимание работающего, снижает производительность труда, ухудшает качественные показатели и может оказаться причиной несчастного случая. Требования к освещенности на производстве изложены в ГОСТ 17677-88; ГОСТ 21910-91; СНиП 23-05-95.
Подобные документы
Анализ технологического процесса производства фанеры, выбор основного и вспомогательного оборудования. Выбор захватного устройства для промышленного робота. Разработка структурной схемы автоматизированной системы управления, выбор датчиков и контроллеров.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 09.01.2017Обоснование ассортимента и способа производства сыра. Разработка схемы технологического процесса переработки сырья. Подбор и расчет технологического оборудования. Компоновочное решение производственного корпуса. Нормализация и пастеризация молока.
курсовая работа [198,8 K], добавлен 19.11.2014Анализ конструкции детали. Выбор метода получения заготовки. Разработка схемы автоматической линии. Выбор и компоновка технологического оборудования и транспортных средств. Построение системы управления электроприводом металлообрабатывающего станка.
курсовая работа [233,9 K], добавлен 15.09.2010Составление технологического процесса сборки. Выбор технологического метода сборки на основе расчёта размерной цепи. Разработка технологического процесса изготовления детали. Вид заготовки и способ ее получения. Нормирование технологического процесса.
курсовая работа [221,4 K], добавлен 20.08.2010Обоснование автоматизации роботизированного технологического комплекса штамповки. Анализ путей автоматизации. Разработка системы и структурной схемы управления РТК. Выбор технических средств. Электромагниты, автоматические выключатели и источники питания.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.01.2014Анализ процессов и устройств для сборки и монтажа, технологичности конструкции изделия. Разработка технологической схемы сборки, вариантов маршрутной технологии, выбор технологического оборудования и оснастки. Проектирование технологического процесса.
курсовая работа [340,2 K], добавлен 01.12.2009Принципы определения требуемых типов производств. Методология составления структурной схемы технологического процесса. Анализ оценки технологичности изделия по конструктивным показателям. Характеристика маршрута изготовления радиоэлектронного устройства.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 28.04.2015Требования ГОСТ к заданному изделию. Выбор схемы технологического процесса производства, типа оборудования и его основных параметров. Ориентировочный расчет деформационного и скоростного режимов прокатки. Технологический процесс производства.
курсовая работа [19,5 K], добавлен 14.02.2007Становление понятия качества и определение технологических методов управления качеством. Технологический процесс изготовления детали "ось". Расчет показателей качества технологического процесса изготовления оси и точности производственного оборудования.
курсовая работа [976,7 K], добавлен 08.01.2011Анализ технологических схем переработки плодов косточковых культур. Обзор технологического оборудования, применяемого при переработке плодов: протирочных, косточковыбивных, косточковырезных машин. Описание модернизируемого устройства, его силовой расчет.
курсовая работа [119,3 K], добавлен 25.11.2012
