1 Аналіз виробничого процесу

Зміст

Вступ

1 Аналіз виробничого процесу

2 Вибір обладнання

3 Вибір принципу і системи керування автоматизованим технічним комплексом. Алгоритм роботи комплексу. Тактограма

4 Розрахунок силового пристрою

5 Вибір основних елементів для автоматизованого технічного комплексу

6 Технічний опис автоматизованого комплексу

Вступ

Проблема підвищення якості продукції, праці і ефективності виробництва може бути успішно вирішена лише на основі його автоматизації.

Характерною ознакою сучасного етапу являється автоматизація процесів виробництва і управління. Вона досягається за рахунок створення автоматизованих і автоматичних систем машин, робото технічних комплексів, створення автоматизованих робочих місць спеціалістів і керівників, інформаційних технологій.

Автоматизація підвищує продуктивність і ефективність виробництва і розвивається на основі комплексно-механізованого виробництва, впровадження нових високоефективних технологічних процесів.

Потреба розробки і впровадження засобів автоматизації в вагонобудуванні і в вагонному господарстві обумовлена ростом об’ємів вагонобудівного і вагоноремонтного виробництв, порівняно низьким рівнем механізації і автоматизації виробництва і соціальними факторами.

Підвищення якості очищення котлів цистерн можливе за рахунок засобів механізації і автоматизації цього процесу. Обмивання є однією з найважливіших операцій для виявлення несправностей. Від якості обмивки залежить визначення стану візка, чи придатний він до подальшої експлуатації, чи потребує ремонту.

1 Аналіз виробничого процесу

Очистку цистерн призводять на промивочно - пропарювальних станціях залізничних доріг і на інших підприємствах, які обладнані відповідними пристроями і обладнаннями. Весь комплекс робіт зводиться до видалення залишку вантажу, пропарювання, гарячої промивки, сушки і протирання внутрішніх поверхонь котла і дегазації.

Обмивка проводиться за допомогою пристроїв типу ОК-ЦНИИ, які зі шлангами для подачі мийного розчину опускаються через горловину ковпака всередину цистерни. Під час промивання пристрій обертається навколо вертикальної осі. При цьому його обертання сповільнюється, коли головка з соплами повернута в направленні днищ котла цистерни. Цим забезпечується рівномірність обмивки всіх внутрішніх поверхонь, так як при сповільненому обертанні на видалення від прибору днища і прилегле до них поверхонь поступає приблизно в 2 рази більше кількість мийного розчину, ніж при рівномірному.

Дегазація проводиться для зниження концентрації парів вибухонебезпечних продуктів всередині котла. Здійснюється вона природнім провітрюванням котла при відкритих кришок ковпака і зливного пристрою чи вентиляції зі застосуванням ежекторів.

Після дегазація проводиться перевірка газоповітряного середовища в котлі на вибухонебезпечність за допомогою газоаналізаторів. Концентрація газів чи парів не повинна перевищувати: ацетона – 0,2%; бензина і уайт-спирту – 0,3%; керосину і лігроїну – 0,5%; бензола-0,05%.

При аналізі технологічного процесу обмивання цистерни можна виділити наступні прості операції:

1) механічні:

- відкриття дверей установки;

- робота конвеєра;

- закриття дверей;

- подача монітору;

- забирання монітору;

- відкриття дверей;

- викочування вагона.

2) теплові дифузіонні:

- нагрівання води.

3) пневмогірдравлічні операції:

- опорожнення резервуара з водою;

- поповнення резервуара водою.

2 Вибір обладнання для виробничого процесу

Мийна машинка ММТ-5 (рисунок 2.1) призначена для очищення внутрішньої поверхні котлів ж/д цистерн від залишків різних речовин, включаючи продукти бродіння і харчові відкладення, хімічно активні речовини, нафтопродукти.

Цей виріб є мийною машинкою, в якій редуктор конструктивно відокремлений від проточної частини, що забезпечує високу надійність і довговічність роботи виробу.
Деталі і вузли мийної машинки виготовляються з бронзи, що не утворює іскр при ударі і терті у вибухонебезпечному середовищі.

Мийна машинка для приєднання до технологічного устаткування має внутрішнє приєднувальне трубне різьблення 2 дюйми (G2 - A).

Принцип дії машинки заснований на відмиванні внутрішньої поверхні місткості швидкісним натиском відмивальної рідини, яка виливається з двох сопел, що обертаються. Обертання відбувається в двох взаємно перпендикулярних площинах:

1) обертання сопел відносно осі гідранта;

2) обертання гідранта відносно осі корпусу машинки.

Таким чином, відбувається гарантоване "захоплення" відмивання усього внутрішнього об'єму відмиваної місткості.

Як миюча рідина може використовуватися морська або прісна вода з температурою до 80°З і добавкою, при необхідності, химпрепаратов

Особливості:

1) якість промивання відповідає вимогам ГОСТ 1510-84;

2) простота конструкції;

3) обслуговування зводиться до періодичного контролю мастила в редукторі;

4) висока ремонтопридатність в місцевих умовах;

5) для обслуговування не потрібно висококваліфікований персонал.

Рисунок 2.1 – Мийна машина ММТ- 5

3 Вибір принципу і схеми керування автоматизованим технічним комплексом. Алгоритм роботи комплексу. Циклограма (тавтограма)

Функціональна схема об’єкта – це схема, яка показує порядок здійснення функцій цим об’єктом чи здійснення функцій за допомогою цього об’єкта.

До визначальних ознак автоматичної системи відносять алгоритм управління і функціонування, самопристосування, тип оператора системи і характер її дії. У основу класифікації по характеру алгоритму управління покладені принципи управління:

- з розімкненим ланцюгом дії;

- із замкнутим ланцюгом дії;

- з комбінованим ланцюгом дії.

Для даної системи роботи мийної машини найкраще можна закласти принцип системи з комбінованим ланцюгом дії.

Алгоритм роботи комплексу представлений набором операторів (блоків), з’єднаних між собою. Він зображений на рисунку 3.1

Рисунок 3.1 – Алгоритм роботи комплексу

Часова діаграма та тактограма - це графіки ввімкнення та вимкнення механізмів, в яких одна з координат представлена віссю часу, на яку наносяться певні проміжки часу або такти.

Тактограма роботи комплексу зображена на рисунку 3.2.

Рисунок 3.2 - Тактограма роботи комплексу

На циклограмі зображені цикли роботи датчиків:

процес 1 – подача вагона в миючу машину;

процес 2 – відкривання дверей миючої машини;

процес 3 – процес обмивання вагона;

процес 4 – процес відкачки води в локально очисну станцію;

процес 5 – відкривання дверей миючої машини і викочування вагона.

4 Розрахунок силового пристрою

Для контролю нагріву води використовують тени. Їх обирають виходячи з потрібної потужності.

Потрібна потужність для нагрівання води, яка використовується в мийній машині, N_ж, кВт,

(4.1)

де - розход води на обмивку вагону, = 150кг/с;

- питома теплоємкість води, =4,2 Дж/кгс;

- температура мийного розчину, =60 Сᵒ;

- початкова температура води, = 10Сᵒ.

.

5 Вибір основних елементів для автоматизованого технічного комплексу

Релейна система в управлінні, автоматична система управління, в якій є хоч би одна ланка, що володіє релейною характеристикою. Релейна система є одним з видів нелінійних дискретних автоматичних систем управління.

Розрізняють двопозиційні і наявність у них автоколивань вихідного (регульованого) параметра в сталому режимі (тобто після закінчення перехідних процесів); амплітуда і період автоколивань визначаються релейною характеристикою вживаного релейного елементу, а також динамічними характеристиками об'єкту управління, виконавчих механізмів, вимірювальних і перетворюючих пристроїв, що входять в автоматичну систему управління. Релейні системи відносно прості у виготовленні в експлуатації, мають низьку вартість. Використання безконтактних релейних елементів підвищує надійністьсистеми.

Релейну систему широко застосовують при управлінні різними технологічними процесами.

В якості елементів для автоматизованого технічного комплексу використовуються датчики, пристрої управління та виконуючі пристрої.

В ролі датчиків в автоматизованому технічному комплексі використовуються шляхові вимикачі (рисунок 4.1). На практиці застосовуються різні їх види. Основним призначенням їх є зміна режиму машини при виконанні нею якій-небудь операції. Здійснюється це розмиканням або замиканням електричного ланцюга автоматичного пристрою залежно від положення рухомого вузла механізму або машини. Досягається це тим, що рухома частина машини, натискаючи на важіль вимикача, перемикає контакти, розташовані усередині корпуси і сполучені послідовно в електричному ланцюзі магнітного пускача або електроприводу.

Рисунок 5.1 – Шляховий вимикач

При замиканні контактів вимикача в електричному ланцюзі виникає електричний струм, що приводить в дію силові прилади і машини, при розмиканні контактів ланцюг уривається, машини і прилади припиняють роботу. Шляхові вимикачі підрозділяються на немиттєвої і миттєвої дії. Миттєві шляхові вимикачі мають спеціальний прискорювальний пристрій, що дозволяє миттєво розмикати і замикати електричний ланцюг. Шляхові вимикачі не миттєвої дії застосовують при русі упорів машини з швидкістю не менше 0,4 м/хв, при менших швидкостях руху застосовують шляхові вимикачі миттєвої дії.

Технічні характеристики шляхових вимикачів:

· номінальний робочий струм – 16А;

· максимальна робоча напруга на змінному струмі частотою 50Гц – 660В;

· максимальна робоча напруга на постійному струмі – 440В;

· допустима частота включень - 600 циклів в годину;

· робочий хід приводу - 14°;

· максимальна лінійна швидкість повороту важеля – 100 м/с;

· вид кліматичного виконання і категорія розміщення - У2;

· ступінь захисту – IP67;

· матеріал корпусу – силумін.

Контактори відносяться до апаратів керування низької напруги (до 1000В). Контакторм називається електричний апарат з самоповерненням для багаторазового дистанційного ввімкнення і вимкнення силового електричного навантаження змінного і постійного струму, а також рідке відключення струмів перевантаження. Струм перенавантаження складає 7-10 кратне значення по відношенню до номінального струму.

1-стальна скоба-основа; 2- якір; 3- скоба; 4,8 – рухомий і нерухомий контакти; 5- возвратна пружина; 6 – контактна пружина; 7 – мідний гнучкий зв’язок; 9 – котушка магнітного дуття (МД); 10 – сердечник системи;МД; 11 – стальні полоси МД; 12 – дугогасна камера; 13, 20 – дугогасні рога; 14 – ізоляційна основа; 15 – вставка-призма обертання; 16 – змінна пластина; 17 – планка; 18 – пружина; 19 – вмикаюча котушка; 1 – комутуючий струм.

Рисунок5.2–Конструктивна схема контакторів постійного струму КПВ600

Контактори змінного і постійного струму мають конструктивні відмінності, через це не взаємозамінні.

Контактори, як і інші електромагнітні апарати, мають магнітні систему, на якій розміщена котушка керування.

Рухома частина магнітної системи (якір) механічно зв’язаний з групою рухомих контактів – силових і допоміжних.

На рисунку 5.1 представлена конструкція контакторів постійного струму, а на рисунку 5.2 – контакторів змінного струму.

В контакторах не передбачений захист, який є в автоматах і в магнітних пускачах. Контактори забезпечують велику кількість вмикань і вимикань (циклів) при дистанційному керуванні ним. Число цих циклів для контакторів різної категорії змінюється від 30 до 3600 за годину. Контактори випускаються змінного (типу К і КТ) і постійного (типу КП, КМ, КПД) струмів.

Контактори мають головні (силові) контакти і допоміжні або блок-контакти, призначені для організації кіл керування і блокування. Головні контакти, як правило, доповнюють спеціальними приладами.

1- Вал; 2- металева ізольована рейка; 3- підшипник; 4,5 – рухомий і нерухомий контактори; 6 – контактна пружина; 7 – котушка магнітного дуття (МД); 8 – сердечник системи МД; 9 – дугогасна камера; 10 – полоси системи МД; 11 – гнучкий мідний зв’язок; 12 – вузол допоміжних контактів; 13 – електромагніт; 14 – ізоляційний шар на металевому влу;

1 – коммутуємий струм

Рисунок 5.3 – Конструктивна схема контактора КТ 6000

6 Технічний опис автоматизованого процесу

Використовуємо змішаний принцип керування (рисунок 6.1).

Мийна машина повинна бути обладнана шляховим датчиком. Щоб контролювати верхнє положення дверей 3, установлений датчик (шляховий вимикач) SQ2. Нижнє положення відстежує датчик SQ4. За встановлення деталі в камері мийної машини стежить датчик SQ3.

Для живлення вибране джерело змінної наруги (фаза А-0). Перехід схеми з ручного (Руч.) на автоматичний (Авт.) режим роботи і навпаки здійснюється перемиканням перемикача S1.

Магнітні мускателі КМ1…КМ4, які є виконуючим елементом, вмикають приводні двигуни і дозволяють виконувати різні операції.

Реле часу КТ1…КТ3 відраховують часові інтервали, необхідні для обмивки деталі в мийній камері відповідно з технологією виробництва (реле КТ1) і роботоспособності схеми. Час, на переміщення конвеєром деталі на відстані, дещо більше її довжини L₁, контролює реле КТ2. Воно забезпечує і переміщення конвеєра на цей період. Час на переміщення конвеєром деталі на відстань L₂ від початкового положення на конвеєрі до місця натиснення на шляховий вимикач SQ3 відраховує реле КТ3. Воно дозволя виключити довгу роботу конвеєра при відсутності на ньому деталей, що обмиваються.

Так як схема керування складена на базі типових схем, введена система адрес (цифри від 1 до 17), що дозволяє швидше знаходити її елементи. Адреса- це номер однієї з горизонтальних ліній (ланок), на яких розташовані елементи схеми.

2КМ3(4) – значить, що адреса, яка вказана в дужках, вказує на те, що цей контакт (його графічне зображення) знаходиться на четвертій горизонтальній лінії.

Після постановки перемикача S1(1) в праве положення через замкнутий контакт 7К(17) проміжного реле К(2) отримають живлення елементи звукової НА(17) і світлової НL(16) сигналізації, що виконують попереджувальні функції.

Для початку роботи установки натискають пускову кнопку S_п (13). Попередньо потрібно двері мийної машини поставити в одне з крайніх положень (підняти – натиснути вимикач SQ2 або опустити – натиснути SQ4).

Якщо двері опущені, то вимикач S1 переставляють в положення «руч.». За допомогою кнопки S4(8) через замкнуті розмикаючі контакти ІSQ2 і 3КМ2(9) подається живлення до котушки пускача КМ1(9). Двері піднімаються доти, доки не спрацює вимикач SQ2 и не обірветься розмикаючим контактом І SQ2 кола живлення котушки КМ1.

Вимикач S1 повертається в положення «авт.», і знову натискується кнопка S_п (13). Завдяки замкнутому стану замикаючого контакта 2 SQ2, отримає живлення котушка проміжного реле К5(12). Своїм контактом, що замкнувся ІК5(13) подається живлення до котушок реле часу КТ2(15) і КТ3(16). Крім цього, через замкнутий контакт ІКТ2(13) отримає живлення котушка пускача КМ3 і вимкне конвеєр.

Одночасно, завдяки контакту 3КМ3, що замкнувся (2), возбудиться котушка проміжного реле К. При цьому через контакт 1К (1), що замкнувся, утворюється допоміжне коло живлення котушки К, підготуються до роботи останні кола схеми керування (замкнуться контакти 2К…6К), припиниться дія попереджувальної сигналізації (розімкнеться контакт 7К).

Через деякий час після початка роботи конвеєра розімкнеться контакт 1КТ2(13), але конвеєр не зупинеться, так як котушка КМ3 отримує живлення через замкнутий контакт SQ3(14). Інший контакт 2КТ2(4) того ж реле часу, замкнувшись, підготовлює коло магнітного пускача КМ2, яке при русі конвеєра залишається розімкнутим завдяки контакту 2КМ3. Якщо на вихідній позиції немає деталі, через заданий час спрацьовує реле КТ3 (16) і своїм розімкнувшимся контактом 1КТ3 (2) розриває коло живлення котушки К. Схема керування відключається, зупинивши конвеєр, і сповіщає про це обслуговуючий персонал світловим і звуковим сигналами.

Якщо при вмиканні конвеєра на його вихідній позиції знаходилася деталь, яка вимагає обмивки, то вона, досягнув вимикача SQ3, натискає його раніше, ніж реле КТ3 (16) відрахує задану витримку часу. Конвеєр зупиниться, так як котушка КМ3 (13) втратить живлення.

Контакт 2КМ3 (4), що замкнувся, подасть живлення до котушки пускача КМ2. Двері почнуть опускатися. При цьому контакти ІSQ2 (9) і 2SQ2 (12) вимикача SQ2 повернуться в початкове положення. Розімкнувшийся контакт 2SQ2 розірве коло живлення реле К5. В результаті відключаються реле КТ2 (15) і КТ3 (16) і пускач КМ3 (13). Так як при цьому котушка КМ2 (4) продовжує отримувати живлення через власний замкнутий контакт 2КМ2, двері продовжать рухатися вниз доти, доки не буде натиснутий шляховий вимикач SQ4. Контакт 2SQ4 (6), що замкнувся пусте живлення до котушок КТ1 і КМ4 (8). Почне працювати насос, який подає в камеру мийний розчин, а реле КТ1 буде відліковувати потрібний для миття час.

По збіганню заданого часу двигун насоса зупиниться (розімкнеться 2КТ1), і отримає живлення котушка пускача КМ1 (9) (замкнеться 1КТ1). Почавшийся підйом дверей звільнить вимикач SQ4, контакти якого повернуться в початкове положення. Коло живлення котушки КТ1 (6) розімкнеться, але котушка КМ1 (9) буде отримувати живлення через власний контакт 3КМ1, що замкнувся. Підіймання дверей буде зупинене, коли спрацює шляховий вимикач SQ2, фіксуючий його верхнє положення. Відключення КМ1 і замикання контакту 2КМ1 (4) не приведе до виключення котушки пускача КМ2, коло, яке залишається розімкнутим, завдяки 2КТ2 і 2КМ2 (5).

Далі за зупинкою дверей в верхньому положенні отримує живлення котушка К5 (12), починається рух конвеєра. Так як в даному випадку в камері знаходиться деталь, що обмивається, діюча на шляховий вимикач SQ3 і утримуюча його контакти в розімкнутому стані, котушка пускача КМ3 буде отримувати живлення через замкнутий контакт 1КТ2 (13). Як тільки обмита деталь при переміщенні вивільнить контакт SQ3 (14), він замкнеться і утворить допоміжне коло, паралельно замкнуте контакту 1КТ2 (13). По цьому колу котушка КМ3 буде отримувати живлення після розмикання контакту 1КТ2, яке наступить раніше, ніж деталь, яке потребує обмивання, потрапить в камеру і приведе до розмикання контактів SQ3.

В подальшому процесі буде повторюватися як описано раніше.

Зупинки відбудеться або при відсутності на конвеєрі деталі, вимагаючої обмивки, або за командою оператора, який, натиснув кнопку зупинки S₀ (2), відключе коло керування.

Пуск схеми в автоматичному режимі після її аварійної зупинки можливий тільки після переміщення дверей в одне з крайніх положень (верхнє чи нижнє). Для цього використовуються кнопки S2…S5 ручного керування. Слід зазначити, що при ручному керуванні зберігаються функції шляхових вимикачів і взаїмних блокувань. Конкретні елементи (пускачі, реле, вимикачі і інше) для складеної схеми обираються в залежності напруги кіл живлення, потужності коммутуючих кіл, необхідного числа замикаючих і розмикаючи контактів.

Рисунок 6.1 – Схема автоматичного і ручного керування роботою мийної машини

Список використаної літератури

1 Герасимова, В. С.Технология вагоностроения и ремонту вагонів [Текст]/ В.С.Герасимова, И.Ф.Скиба, Б.М. Кернич.–М.: Транспорт, 1988. – 381 с.

2 Безценный, В.И. Технология вагоностроения и ремонта вагонов [Текст]/ В.И. Безценный. – М.: Транспорт, 1976. – 420с.

3 Болотин, М. М. Системы автоматизации производства и ремонта вагонов [Текст]/ М.М.Болотин, В.Е.Новиков.– М.: Транспорт, 2004.-305с.

4 Болотин, М. М., Осиновский Л. Л. Автоматизация производственных процессов при изготовлении и ремонте вагонов [Текст]: учебник для вузов. ж/д. транс./ М.М.Болотин, Л.Л.Осиновский. – М.: Транспорт, 1989 – 206 с.

Міністерство інфраструктури України

Українська державна академія залізничного транспорту

Кафедра “Вагони”

Пояснювальна записка і розрахунки до курсової роботи

з дисципліни “Автоматика та автоматизація виробничих процесів”

на тему “Автоматизація процесу очищення цистерни”

КРМ. 016.02.00.00. ПЗ

Перевірив ст. викладач

Петухов В. М.

Розробила

ст. гр. 6-V-В

Сміян О.О

Дата добавления: 2015-08-27