курсач 3 курс 1 семестр

Рисунок 8 – Дроссель Одним из устройств логико-вычислительной подсистемы, играющим

важную роль в обеспечении ее функционирования, является пневмодроссель.

Он предназначен для регулирования расхода сжатого воздуха путем дросселирования потока - создания местного сужения канала.

2. Патентный поиск

2.1.Система регулируемого электрического двигателя и устройство с

электрическим приводом, входящее в состав этой системы

Рисунок 9 – Электрический двигатель Изобретение относится к области электротехники. Технический результат

– уменьшение габаритов системы. Система регулируемого электрического двигателя содержит устройство с электрическим приводом и передаточное

устройство планетарной передачи. Один из вала центрального зубчатого колеса,

вала водила планетарной передачи и вала водила зубчатого колеса внутреннего зацепления передаточного устройства планетарной передачи представляет собой выходной вал, другой представляет собой входной вал с постоянной частотой вращения, а последний – входной вал с регулируемой частотой вращения. Устройство с электрическим приводом включает в себя электрический двигатель с постоянной частотой вращения, ротор которого соединен с входным валом с постоянной частотой вращения; и электрический двигатель с регулируемой частотой вращения, ротор которого соединен с входным валом с регулируемой частотой вращения. Ротор с регулируемой частотой вращения имеет цилиндрическое отверстие для введения вала,

образованное в нем в осевом направлении. Ротор с постоянной частотой вращения вводят через указанное отверстие для введения вала.

2.2.Нагревательная печь с шагающими балками для нагрева

заготовок круглого сечения

Изобретение относится к области металлургии, в частности к прокатному производству, и может быть использовано при разогреве круглых заготовок в печах перед горячей прокаткой. Нагревательная печь с шагающими балками для нагрева заготовок 11 круглого сечения диаметром 20-700 мм содержит шагающую подину 3 с подвижными балками 6 и неподвижными балками 5,

которая снабжена рейтером 13, расположенным одновременно в рабочем слое 7

огнеупорной футеровки и на арматурном слое 8 огнеупорной футеровки по ее продольной оси, при этом рейтер 13 выполнен с основанием 14, вертикальной частью 15, поверхностью вертикальной части 16, причем основание 14 рейтера

13 установлено по центру неподвижных балок 5 и подвижных балок 6 и на поверхности 17 арматурного слоя 8 огнеупорной футеровки 17, при этом поверхность вертикальной части 16 рейтера 13 выполнена заподлицо с поверхностью подовых балок 12 и рабочего слоя 7 огнеупорной футеровки, а

вертикальная часть 15 рейтера 13 соответствует высоте рабочего слоя 7

огнеупорной футеровки. Во втором варианте изобретения основание 14 рейтера

13 установлено со смещением в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси балок 18, неподвижных балок 5 и подвижных балок 6 вправо или влево до вертикальной оси 19 рейтера 13 на расстояние l, вычисляемое по формуле: l = L·k, где L - ширина неподвижных балок 5 или подвижных балок 6,

мм; k – постоянный коэффициент, равный не более 0,45. В третьем варианте вертикальная часть 15 рейтера 13 соответствует высоте рабочего слоя 7

огнеупорной футеровки и высоте арматурного слоя 8 огнеупорной футеровки,

вычисляемой по формуле: Н1 = h1 + h2, где Н1 – высота вертикальной части 15

рейтера 13, мм; h1 – высота рабочего слоя 7 огнеупорной футеровки, мм; h2 –

высота арматурного слоя 8 огнеупорной футеровки, мм. В четвертом варианте вертикальная часть 15 рейтера 13 соответствует высоте рабочего слоя 7

огнеупорной футеровки и высоте арматурного слоя 8 огнеупорной футеровки,

вычисляемой по формуле: Н2 = h1 + h2 + h3, где: Н2 – высота вертикальной части 15 рейтера 13, мм; h1 – высота рабочего слоя 7 огнеупорной футеровки,

мм; h2 – высота арматурного слоя 8 огнеупорной футеровки, мм; h3 – высота теплоизоляционного слоя 9 огнеупорной футеровки 5, мм. Технический результат заключается в снижении износа рабочего слоя огнеупорной футеровки нагревательной печи , минимизирует негативное влияние

«коробления» заготовок, снижает аварийные простои нагревательных печей с шагающими балками.

Рисунок 10 – Нагревательная печь

3. Описание работы всех компонентов автоматизированного комплекса в цикле

Манипулятор состоит из пяти исполнительных механизмов, где пневмоцилиндр C и захват D взаимосвязаны, а механизм А осуществляет поворот промышленного робота по часовой стрелке и против часовой стрелки,

а также имеет три положения положения.

Манипулятор способен осуществлять захват объекта с помощью вакуумного захвата в виде пневмоцилиндра двустороннего действия D, а с помощью пневмоцилиндра двухстороннего действия C производить выдвижение руки робота вперед или назад.

Тогда, работа комплекса в цикле должна быть реализована следующим образом:

Манипулятор должен находится в загрузочной позиции 3 (рис. 1),

после чего произойдет захват венца.

Затем манипулятору необходимо совершить поворот к закалочному прессу позиции 2 (рис.1) в его первую рабочую зону, выдвинуть руку в его рабочую зону и положить ранее захваченный лист.

Далее рука робота должна задвинуться обратно, после чего произойдет срабатывание закалочного пресса.

После срабатывания пресса роботу необходимо снова выдвинуться,

взять обработанный венец и осуществить поворот ко второй рабочей

зоны пресса

Затем робот вновь выдвигается и кладёт венец в пресс, после этого робот забирает готовый венец.

Далее робот совершает поворот к позиции 4 (рис.1), чтобы уложить готовое изделие

4. Разработка функциональной схемы автоматизации

Функциональная схема автоматизированного технологического комплекса представлена в приложении А.

На функциональной схеме автоматизации показано технологическое оборудование и технические средства автоматизации датчики и исполнительные механизмы с регулирующими органами. Их обозначения компонентов выполнены в соответствии с ГОСТ 21.208-2013.

Букву «Z» применяют для обозначения размера, положения, перемещения прибора.

Букву «P» применяют для обозначения давления или вакуума.

Букву«Т» применяют для обозначения первичного прибора бесшкального с дистанционной передачей сигнала.

Буква «Y» показывает состояние или событие, которое определяет реакцию устройства или применяют для обозначения вспомогательного устройства, выполняющего функцию вычислительного устройства.

Букву «S» применяют для включения/отключения/переключения прибора.

Букву «H» применяют для обозначения ручного воздействия на прибор.

Букву «A» применяют для сигнализации прибора.

Букву «Е» применяют для обозначения чувствительного элемента,

выполняющего функцию первичного преобразования.

Также в нижней части схемы имеется шкаф управления, пульт управления и приборы по месту, которые регистрируют положение механизмов.

Шкаф управления отвечает за регулирование включения и отключения механизмов, основываясь на зарегистрированных данных.

5. Разработка алгоритма управления

Как было описано выше, система состоит из шести ИМ. У одного ИМ имеется датчики положения, определяющий завершение прямого или обратного

хода привода: с1 и с2, вакуумный захват D имеет датчик давления, а ИМ A

имеет прямой и обратный ход, имеет четыре положения 1, 2, a3 и 4.

Управление возвратно-поступательным перемещением пневмоцилиндров

осуществляется с помощью двухпозиционных четырехканальных

распределителей с двусторонним управлением, на которые подаются выходные сигналы управления. Поворот промышленного робота осуществляется с помощью электродвигателя. Управление гидроцилиндром пресса происходит с

помощью двухпозиционных четырехканальных распределителей с

двусторонним управлением.

В начальном состоянии цилиндры задвинуты, а промышленный робот находится в положении 4 ,A – поворот манипулятора по часовой стрелки,

обратный ход.

Также для облегчения алгоритма сделаем замену, в которой действие выдвижение руки, захват и задвижение руки заменим на I

= → → ̅

Также для облегчения алгоритма сделаем замену, в которой действие выдвижение руки, расжатие захвата и задвижение руки заменим на U

= → ̅ → ̅

Соответственно получим следующий алгоритм для технологического процесса

̅̅ ̅ ̅ ̅

→ → → → → → → → → → → → → → →

Таким образом, при подаче питания в систему произойдет включение конвейера F, что приведет к запуску руки, как только сработает датчик положения «с2» рука остановится, а захват отпустит деталь, после этого рука начнёт движение назад, как только сработает датчик положения «с1» рука остановится и займёт исходное положение. Затем включается поворотный механизм, после включения «а3» механизм окончит движение. После этого рука начнёт захват детали из печи, как только сработает датчик положения «с2» рука вытянется, а захват возьмёт деталь, после этого рука начнёт движение назад, как

только сработает датчик положения «с1» рука остановится и займёт исходное положение. Вновь включится поворотный механизм, после включения «а1»

механизм окончит движение. Рука остановится у первого сегмента закалочного пресса, рука начнёт движение как только сработает датчик положения «с2» рука остановится, а захват отпустит деталь, после этого рука начнёт движение назад,

как только сработает датчик положения «с1» рука остановится и займёт исходное положение. После того как рука займет исходное положение пресс начинает свою работу, где он закаливает деталь. После окончания закалки, рука вновь начинает движение, как только сработает датчик положения «с2» рука остановится, а захват возьмёт деталь, после этого рука начнёт движение назад,

как только сработает датчик положения «с1» рука остановится и займёт исходное положение. После этого включается поворотный механизм, после включения «а2» механизм окончит движение. После этого рука займёт положение у второго сегмента пресса. Рука начинает движение, как только сработает датчик положения «с2» рука остановится, а захват отпустит деталь,

после этого рука начнёт движение назад, как только сработает датчик положения «с1» рука остановится и займёт исходное положение. После этого пресс начинает свою работу. Как только пресс закончит свою работу рука начинает своё движение, как только сработает датчик положения «с2» рука остановится, а захват возьмёт деталь, после этого рука начнёт движение назад,

как только сработает датчик положения «с1» рука остановится и займёт исходное положение. Вновь включается поворотный механизм, после включения «а4» механизм окончит движение. Что приведёт к окончанию алгоритма

Алгоритм представлен вместе с циклограммой в приложении Б.

6. Описание циклограммы работы комплекса

На основе алгоритма работы системы была составлена циклограмма работы комплекса. Циклограмма вычерчена вручную и имеет автоматический режим работы (приложение Д).

Определяем число деталей N, которые должны быть обработаны в системе за плановый период T:

= 20 + 25 + 15 + 15 = 75 шт Определяем общее количество деталеопераций общ по формуле:

Nобщ=∑ =1

– количество деталей i-го наименования,

– число операций при изготовлении детали i-го наименования,

– количество типов разных деталей.

Nобщ=20 ∙ 4 + 25 ∙ 4 + 15 ∙ 3 + 15 ∙ 4 = 285 шт

Определяем общие трудозатраты общ по обработке общ деталеопераций за плановый период T = 24 часа:

общ=∑ =1 ∑ =1 где

– трудоёмкость одной операции (j=1… ) детали .

общ=20 (3 + 6 + 5 + 14) + 25 (5 + 11 + 10 + 12) + 15 (9 + 17 +

20) + 15 (7 + 9 + 9 + 11) = 2740 мин.

Определяем среднюю трудоемкость выполнения одной деталеоперации:

= общ = 2740 = 8.67 мин.

общ 285

Определяем средний интервал a поступления деталей на станок (среднее время между запросами на обслуживание):

= 0.9 , где

общ

T – планируемый период изготовления детали.

= 0.9 60 12=2.27 мин. 285

Определяем общее количество гибких модулей m:

Принимаем 5 модулей.

Определяем коэффициент загрузки U одного ГПМ:

= = 28.27.675=0.76

Определяем необходимое количество накопителей k:

= 2 = 0.762 =2.4 1− 1−0.76

Принимаем 3 накопителя.

Таким образом ГПС включает в себя 5 ГПМ и 3 стола-накопителя. За 12

часа она обрабатывает 285 деталеоперций общей трудоёмкостью 2740 минут при среднем коэффициенте загрузки модуля 0,76, среднем времени обработки одной деталеоперации 8,67 минуты, среднем интервале времени между деталеоперациями в системе 2.27 минуты.

3. Расчет склада и транспортных средств для ГПС:

Расчет вместимости склада проводим для общего объема поступлений R=

общ = 285 деталеопераций. Так как в исходных данных количество поступлений z деталей на склад не задано, самостоятельно задаемся значениями z = 1, 2, 4, 6, 8 и проводим расчеты для каждого z. На основании расчетов выбираем наиболее подходящий вариант.

Допустим количество поступлений на склад z=1, тогда:

Определяем страховой запас 0:

0 = √1 − = 2851 √1 − 0.35=229.77

Округляем о до 230

Общая предварительная ёмкость склада:

= 0 + −1 √1 − ,

Где g – вероятность переполнения склада.

= 230 + 285 1−11 √1 − 0.4=230

Определяем количество этажей:

э = 1.1доп − 1, где

доп – максимально допустимая высота складского помещения.

э = 1.140.6 − 1=5.06

В данном случае можно округлить э до 5.

Определяем количество ячеек по длине склада K: