Автоматизация установки для мойки и зачистки букс

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ВВЕДЕНИЕ

Анализ затрат штучного времени при ремонте (изготовлении) деталей и узлов подвижного состава показывает, что значительная доля затрат в общем балансе штучного времени приходится на вспомогательные операции, представляющие собой: транспортно-загрузочные операции по установке деталей и узлов в положения, необходимые для очистки, разборки, мойки, ремонта, обработки, сборки, испытания, окраски; операции контроля качества работ, связанные с различными измерениями текущих и предельных значений физических величин, а так же меры по обеспечению безопасных условий труда; операции с ручным управлением механизмами (технологическими агрегатами, станками, установками).

В связи с этим главной задачей автоматизации ремонта подвижного состава является всемерное сокращение непроизводительных затрат вспомогательного времени; при этом решение конкретных задач автоматизации существующих ручных и механизированных процессов требует предварительной механизации основных (рабочих) и вспомогательных операций.

В данной курсовой работе выполнена автоматизация установки для мойки и зачистки букс. Рассчитан пневматический привод. Составлена схема автоматизации установки для мойки и зачистки букс.

1. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Корпусы букс и детали буксового комплекта обмывают в машинах различных типов. Машина, позволяющая выпрессовывать роликовые подшипники и в процессе мойки зачищать внутренние поверхности букс от коррозии, показана на рисунке 1.

Рисунок 1- Машина для мойки и зачистки корпусов букс

Букса вместе с подшипниками попадает на позицию I в опорное гнездо рамы 7. Рама опирается на ролики 1, которые через систему тяг и рычагов связаны с штоком пневматического подъемного цилиндра 9. Кронштейном 8 рама соединена с пневмоцилиндром 10 продольного перемещения.

После установки буксы на позицию I включаются оба пневмоцилиндра. Рама поднимается, перемещается вперед к позиции II и опускается. Здесь букса устанавливается на стойки 12, а рама возвращается в первоначальное положение. Пневмоцилиндр 14, соединенный рычажной передачей со стойками, поднимает буксу до упора в верхнюю плиту 6. Затем включается гидроцилиндр 11, и его шток 13 выпрессовывает подшипники, которые проходят через отверстия в верхней плите и поднимают откидные планки 5. Далее планки опускаются под собственным весом в исходное положение, и подшипники сталкиваются по ним штоком пневмоцилиндра 4 в сторону. После этого букса опускается на прежнее место и перемещается на позицию III, где устанавливается на опоры, центрируется и закрепляется кулачками. Затем включаются привод вращения шпинделя 2 с чугунным зачистным приспособлением 3 и водяной насос. Букса обмывается и одновременно зачищается ее внутренняя поверхность.

Машина работает, автоматически. Все ее механизмы смонтированы на баке с моющим раствором. Внутри бака расположена спираль из полосовой стали размером 20 х 5 мм для нагрева эмульсии до температуры . Нагрев осуществляется через трансформатор СТЭ - 32 напряжением 30 В и силой тока 600 А.

Величина горизонтального перемещения рамы (ход штока цилиндра 10) соответствует расстоянию между осью пресса для выпрессовки подшипников и осью механизма для зачистки букс. На позиции зачистки расположены четыре стойки , прикрепленные к станине. Между стойками находятся четыре подвижных в радиальном направлении кулачка , служащих для центровки и закрепления буксы при ее зачистке и обмывке. Кулачки кинематически связаны с пневматическим цилиндром.

Механизм очистки букс представляет собой вертикальный шпиндель 2 с эластично прикрепленными к нему подвижными в радиальном направлении чугунными планками - притирками 3. В нерабочем состоянии притиры прижаты к шпинделю пружинами. Шпиндель снабжен приводами вращения и вертикального перемещения и в нерабочем состоянии расположен в верхнем положении, не препятствуя горизонтальному перемещению буксы.

2.РАСЧЕТ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА

2.1 Определение исходных данных

В данном агрегате для перемещения подвижной рамы конвейера применяется пневматический привод.

Для расчета пневматического привода в ЭВМ необходимо ввести следующие исходные данные [3]:

Тип пневматического цилиндра;

Полезное усилие, развиваемое пневмоцилиндром в прямом и обратном направлениях перемещения поршня, Н;

Ход поршня пневмоцилиндра, мм;

Продолжительность перемещения поршня в пневмоцилиндре, с;

Масса частей, перемещаемых пневмоцилиндром в прямом и обратном направлениях, кг;

Давление сжатого воздуха, подаваемого в рабочую полость цилиндра, и воздуха, вытесняемого из противоположной полости в атмосферу, Мпа;

Коэффициенты трения в уплотнениях поршня и штока пневмоцилиндра;

Длина штока пневмоцилиндра, мм.

Величины исходных данных выбираются следующим образом:

Тип пневмоцилиндра задается исходя из принципа действия агрегата. Подающий конвейер перемещается в вертикальном направлении , поэтому целесообразно принять пневмоцилиндр одностороннего действия [4].

Полезное усилие определяется по формуле:

-для вертикального перемещения

(1)

(2)

где - масса перемещаемых частей в прямом направлении, ;

- масса перемещаемых частей в обратном направлении, ;

g - ускорение свободного падения, g=10м/с2;

Тогда

Ход поршня пневмоцилиндра принимаем равной вертикальному ходу подвижной рамы конвейера .

Продолжительность перемещения поршня принимаем равной

Давление воздуха в рабочей полости принимаем по рекомендации [3] . Давление воздуха вытесняемого из пневмоцилиндра .

Коэффициенты трения в уплотнениях поршня и штока пневмоцилиндра .

Длина штока пневмоцилиндра принимается на 50…250мм больше хода поршня, т.е.

2.2 Расчет привода с применением ЭВМ

Произведем расчет пневмоцилиндра на ЭВМ с помощью программы GWBASIC. Результаты расчета представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Результаты расчета пневматического привода одностороннего действия с механическим возвратом обратного хода

1 Диаметр цилиндра, миллиметров:
- внутренний по расчету	94.23
- внутренний по ГОСТ	100
- наружный по расчету	130.59
- наружный по ГОСТ	140
2 Манжета для уплотнения поршня:
- 1 - 100 - 1 ГОСТ 6678 - 72
- ширина, миллиметров	6.5
3 Диаметр штока, миллиметров	25
4 Манжета для уплотнения штока:
- 2 - 25 - 1 ГОСТ 6678 - 72
- ширина, миллиметров	6
5 Указатель оптимизации	0

3. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ МОЙКИ И ЗАЧИСТКИ КОРПУСОВ БУКС

автоматизация мойка букса привод

Построение релейной схемы автоматического управления установки для мойки и зачистки корпусов букс можно разбить на 7 этапов.

Этап 1. Построение конструктивной схемы автоматизируемого устройства.

На рисунке 2 изображена конструкционная схема установки для мойки и зачистки корпусов букс.

Рисунок 2 - Конструктивная схема машины для мойки и зачистки букс

1-механизм выпрессовки подшипников; 2 - механизм горизонтального перемещения подвижной рамы; 3 - подъемник; 4 - подвижная рама; 5 - букса; 6 - механизм подъема буксы; 7 - механизм сталкивания подшипников; 8 - механизм вращения шпинделя; 9 - механизм мойки; 10 - шпиндель; 11 - неподвижная рама; 12 - механизм опускания шпинделя.

Этап 2. Размещение на конструкционной схеме силовых приводов.

Подъем и опускание подвижной рамы осуществляется с помощью пневмоцилиндров 3. Для горизонтального перемещения подвижной рамы используется пневмоцилиндр 2. Для подъема буксы до упора в вернюю плиту используется пневмоцилиндр 6. Выпрессовывает подшипники гидроцилиндр 1, приводимый в действие от двигателя М2. Сталкивание подшипников осуществляется с помощью пневмоцилиндра 7. Для опускания шпинделя используется пневмоцилиндр 12. Шпиндель 10 приводится во вращения двигателем 8. Насос, предназначенный для подачи воды при обмывке буксы, приводится в действие двигателем М3.

Этап 3. Определение перечня устройств автоматики непосредственно управляющих силовыми приводами.

Пневмоцилиндр 3 управляется золотником распределителя УА1: катушка УА1.1 обеспечивает подъем подвижной рамы, а УА1.2 опускание подвижной рамы. Пневмоцилиндром 2 управляет золотник распределителя УА2: катушка УА2.1 обеспечивает перемещение подвижной рамы влево, а УА2.2 движение подвижной рамы вправо. Золотник распределителя УА3 управляет пневмоцилиндром 6, причем катушка УА3.1 обеспечивает его опускание, а катушка УА3.2 - подъем. Электродвигатель М2 управляется электромагнитным контактором КМ2. Гидроцилиндр 1 управляется золотником распределителя УА4: катушка УА4.1 обеспечивает подъем гидроцилиндра, а УА4.2 опускание гидроцилиндра. Пневмоцилиндром 7 управляет золотник распределителя УА5: катушка УА5.1 обеспечивает выход штока, а УА5.2 возврат его в исходное положение. Опускание пневмоцилиндра 12 обеспечивает катушка УА6.1 золотника УА6, а катушка УА6.2 его подъем. Электродвигатель М3 управляется электромагнитным контактором КМ3. Двигатель насоса обмывочной установки управляется контактором КМ5.

Этап 4. Определение перечня автоматизированных операций.

По порядку операции располагаются следующим образом:

1 - поднятие подвижной рамы;

2 - перемещение подвижной рамы влево;

3 - опускание подвижной рамы;

4 - перемещение подвижной рамы вправо ;

5 - подъем буксы с подшипниками;

6 - выпрессовывание подшипников;

7 - возврат гидроцилиндра;

8 - опускание пневмоцилиндра;

9 - сталкивание подшипников;

10 - возвращение пневмоцилиндра;

11 - включение привода вращения шпинделя;

12 - опускание шпинделя;

13 - включение привода водяного насоса;

14 - подъем шпинделя;

15 - выдержка времени;

16 - отключение привода вращения шпинделя;

17 - отключение моечной машины;

18 - выдержка времени.

Этап 5 Размещение на конструкционной схеме концевых выключателей.

Концевые выключатели размещаются в крайних точках возможных траекторий перемещения элементов автоматизированного устройства, или же в местах, где происходит их перемещение.

Рисунок 3 - Схема размещения концевых выключателей

Этап 6. Составление циклограммы.

Циклограмма автоматизированных операций представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Циклограмма автоматизированного процесса мойки и зачистки корпусов букс

Этап 7 - Построение схемы автоматического управления.

Схема управления установкой подключается к сети переменного тока трехфазного напряжения с помощью разъединителя Q1, при этом загорается лампа красного цвета HL1, сигнализирующая о наличии высокого напряжения в схеме управления. Для включения установки нажимают кнопку пуска SВ1, при этом срабатывает пусковое реле K1, которое замыкает свой контакт К1.1 шунтирующий кнопку SВ1. Кнопку можно отпустить. Одновременно загорается сигнальная лампа зеленого цвета HL2, сигнализирующая о том, что установка находится в рабочем состоянии. Одновременно ток поступает в обмотку катушки золотникового распределителя УА1.1. Золотник УА1.1 переключается и воздух под давлением поступает в пневмоцилиндры таким образом, что подвижная рама начинает подниматься. Когда рама достигнет верхнего уровня, она нажмёт на концевой выключатель SQ1. При этом срабатывает блокировочное реле памяти К2, которое контактом К2.1 шунтирует концевой выключатель SQ1, а контактом К2.2 обесточит катушку золотникового распределитель УА1.1. Одновременно при нажатии на SQ1 ток поступает в обмотку золотникового распределителя УА2.1. В результате сжатый воздух поступает в пневмоцилиндры т. о, что подвижная рама конвейера с корпусом буксы начинает перемещаться влево. В крайней точке перемещения рама нажимает на концевой выключатель SQ2. При этом срабатывает реле памяти К3, которое контактом К3.1 шунтирует SQ2, а К3.2 - отключает обмотку золотникового распределителя УА2.1. Одновременно при нажатии на SQ2 ток поступает в обмотку золотникового распределителя УА1.2. В результате сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр таким образом, что рама начинает перемещаться вниз. В конце хода рама нажимает на концевой выключатель SQ3. При этом получает питание катушка К4, которая своим контактом К4.1 шунтирует SQ3, а К4.2 - отключает обмотку золотникового распределителя УА1.2. Золотник УА2.2 переключается таким образом, что сжатый воздух поступает в пневмоцилиндра и рама начинает перемещаться вправо. В конце хода рама нажимает на концевой выключатель SQ4. В результате получают питание катушки К5 и К12. Катушка К5 своими контактами К5.1 шунтирует SQ4, а К5.2 - отключает обмотку золотникового распределителя УА2.2. ЗолотникУА3.1 переключается и воздух поступает в пневмоцилиндр таким образом, что пневмоцилиндр начинает поднимать буксу с подшипниками. В конце подъема букса нажимает на концевой выключатель SQ5, который подключает катушку К6. В результате контакт К6.1 замыкается, шунтируя SQ5, подключая КМ2 который приводит двигатель М2 во вращение и подключает катушку гидроцилиндра У4.1, а контакт К6.2 размыкается и отключает обмотку УА3.1. Гидроцилиндр начинает выпрессовывать подшипники из буксы. Когда он доходит до верхнего положения происходит нажатие на концевой выключатель SQ6. В результате получает питание катушка К7, которая своими контактами К7.1 шунтирует концевой выключатель, обмотка золотника УА4.2 получает питание, а контактом К7.2 обесточивает УА4.1. Начинается опускание гидроцилиндра. Когда гидроцилиндр опуститься он нажмет SQ7 и получит питание катушка К8. Контактом К8.1 она станет на самоподпитку, а контактами К8.2 и К8.3 обесточит соответственно УА4.2 и КМ2. Одновременно получит питание катушка золотника УА3.2 воздух поступит в пневмоцилиндр таким образом, что начнется опускание буксы. В конце операции сработает концевой выключатель SQ8. При этом получает питание катушка К9, которая своими контактами К9.1 зашунтирует SQ8, а К9.2 - обесточит УА3.2 Катушка золотника УА9.1 получит питание, начнется сталкивание подшипников. В конце пневмоцилиндр нажмет SQ9. Катушка УА3.2 обесточится за счет размыкания контакта К9.2, а катушка УА5.1 получит питание, пневмоцилиндр начнет двигаться в обратном направлении. Далее он нажмет на SQ10, катушка К11 контактом К11.1 станет на самоподпитку, контактом К11.2 обесточит УА5.2, контакт К11.3 - замкнется. Одновременно с замыканием SQ4 получает питание катушка КМ1, которая включает вращение шпинделя и катушка УА6.1 начинается опускание шпинделя. Когда шпиндель опустится, он нажмет на SQ11. В результате этого получит питание К13, которая контактом 13.1 шунтирует SQ11, а контактом К13.2 обесточит УА6.1. Получит питание контактор КМ3 и реле времени КТ3, контакты КМ3.1-3.3 замкнутся и включат двигатель М3. По истечение выдержки времени необходимого для мойки буксы замкнется контакт КТ3.1 при этом получает питание катушка К14, которая своими контактами К14.1 станет на самоподпитку, и катушка золотника УА6.2. Воздух поступит в пневмоцилиндр, который начнет подниматься. В верхнем положении шпиндель нажмет на концевой выключатель SQ12. Получит питание катушка К15 и реле времени КТ1. Контакт 15.1 зашунтирует SQ12, контакт К15.2 обесточит катушку золотника УА6.2, подъем шпинделя прекратиться. Контакт К15.3 обесточит контактор КМ1 и вращение шпинделя прекратиться. По истечению выдержки времени контакт КТ1.1 замкнется и катушка К16 получит питание. Контакт 16.1 разомкнется и обесточит реле КМ3, мойка отключиться, контакт 16.2 замкнется и реле времени КТ2 получит питание, которое без выдержки времени размыкает контакт КТ2.1, в результате цепи управления обесточиваются, все блокировки снимаются, в том числе обесточивается обмотка КТ2. Поэтому контакт КТ2.1 через непродолжительный интервал времени (около 5 секунд) вновь замыкается и цикл автоматического управления повторяется.

Для защиты от коротких замыканий в силовых цепях используются плавкие предохранители FU1-FU3. Аналогичную функцию в цепях управления выполняет предохранитель FU4. Для защиты от перегрузок двигателя используется токовые реле КК1,КК2,КК3. Если происходит перегрузка, то ток двигателя возрастает, реле срабатывает и размыкается контакт КК1.1,КК2.1,КК3.1. Обмотка пускового реле обесточивается, цепи управления, а следовательно и силовой привод отключается.

Для отключения установки необходимо нажать кнопку “Стоп” SB2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Технология вагоностроения и ремонта вагонов. Под редакцией В.С.Герасимова М., «Транспорт», 1988, 105-106 с.

2 Механизация и автоматизация производственных процессов при ремонте пассажирских вагонов. Терешкин Л. В., Зеленин И. Г. М., «Транспорт», 1974, 286 с.

3 Разон В. Ф., Пигунов В. Применение ЭВМ для проектирования приводов средств механизации и автоматизации производственных процессов. Ч. II. Пневматические приводы: Метод. Указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности «Вагоны» / Белорус. ин-т инженеров ж.-д. трансп. - Гомель: БелИИЖТ, 1990.

3 Разон В. Ф., Пигунов В. В. Применение ЭВМ для проектирования приводов средств механизации и автоматизации производственных процессов. Ч. I. Гидравлические приводы: (Метод. Указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности «Вагоны») / Белорус. ин-т инженеров ж.-д. трансп. - Гомель: БелИИЖТ, 1989. - 37 с.

Размещено на Allbest.ru