Портальный автооператор для автоматизации транспортировочных операций при изготовлении и ремонте вагонов, их узлов и деталей

Содержание

стр.

Введение………………………………………………………………………………2

1. Обоснование выбора конструкции автооператора………………………………3

2. Расчет основных параметров рабочих механизмов……………………………...5

3. Разработка и описание алгоритма функционирования автооператора…………8

4. Разработка и описание схем управления……………………………...…………14

5. Выбор основных элементов………………………………………………………15

6. Оценка ожидаемой вероятности безотказной работы

    предложенной схемы управления……………… ……………………………….17

Список использованной литературы……………………………………………….18

Приложения…………………………………………………………………………..19

Введение

      Портальный автооператор предназначен для многократно повторяющегося автоматического перемещения деталей, заготовок и др. предметов производства с одной позиции на другую. Целесообразность автоматизации транспортировочных операций  при  изготовлении и ремонте вагонов, их узлов и деталей обусловлена рядом факторов, вот только некоторые из них:

- увеличение скорости перемещения деталей и сокращение времени перехода от одной операции технологического процесса к другой;

- вредность для человека отдельных видов производства (литейное, покрасочное и др.);

- необходимость многократного выполнения повторяющихся операций, приводящих к быстрому утомлению рабочего и снижению производительности.

     В конструкцию автооператора входят следующие механизмы:

- механизм подъема/опускания рабочего органа (манипулятора);

- механизм захвата объекта перемещения (деталь, заготовка и т.п.);

- механизм перемещения манипулятора с одной позиции на другую.

Как отмечалось выше автооператоры могут успешно работать  в условиях вредных для человека, таких как: низкие или высокие температуры окружающего воздуха, запыленность, повышенный уровень шума, вибрации, загазованность и т.д.

1. Обоснование выбора конструкции автооператора

В качестве прототипа разрабатываемого автооператора взят автооператор описанный в [1, стр.168-171; 187-188].

   Конструктивная схема и схема САУ данного автооператора проста в реализации. Применение электрического привода для механизма перемещения и пневматического привода для механизмов подъема/опускания и зажима/разжима обосновано несколькими причинами:

- на любом предприятии имеются достаточные по мощности источники электроэнергии и сжатого воздуха;

- пневмопривод механизма зажима/разжима и подъема/опускания дешевле и проще гидропривода, не требует применения гидростанции и как следствие необходимости в использовании возвратных трубопроводов, дополнительного расхода электроэнергии, увеличение габаритов, трудностей связанных с монтажом, демонтажем и эксплуатацией гидроустановок;

- возможность работы в широком диапазоне температур, во взрывоопасных и пожароопасных средах;

- пневмопривод в механизме зажима/разжима обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с гидроприводом;

- применение электропривода для перемещения каретки обусловлено значительным расстоянием перемещения, для осуществления которого технически сложно и нецелесообразно  применять гидро- и пневмоприводы.

     Данный прототип обладает рядом существенных недостатков:

- схема САУ не обеспечивает исключение произвольного освобождения детали и ее падения при внезапном снятии напряжения с цепей управления;

- в схеме САУ не предусмотрено ручное управление для ввода установки в работу после аварийного отключения;

- в схеме САУ не предусмотрена визуальная сигнализация, информирующая о состоянии автооператора;

- в схеме САУ не предусмотрена кнопка аварийного отключения автооператора.

- в схеме САУ не предусмотрены защитные концевые выключатели, отключающие автооператор при выходе из строя концевых выключателей перемещения каретки;

- в пневматической схеме силового привода механизма подъема/опускания отсутствуют элементы торможения хода поршня в конце его перемещения. Отсутствие торможения приводит к удару и преждевременному разрушению механизма.

    В разрабатываемых схемах автооператора будут внесены изменения и дополнения, которые позволят избежать данных недостатков.

      Назначение проектируемого портального автооператора – перемещение фрикционных аппаратов в сборе из контрольного пункта автосцепки в сборочный цех.  Выбираем конструкцию механизма зажима/разжима с применением двуплечих рычагов – захватов. Концы рычагов шарнирно соединены со штоком и проушиной пневмоцилиндра. По середине рычаги шарнирно соединены между собой затяжкой. На концах захватов приварены уголки для зацепления за верхнюю тяговую полосу тягового хомута.

нирно  й затяжкой и прикреплееных диненных .иора - перемещение зрушению механизма.т избежать данных недостатков.и нецелесообр

2. Расчет основных параметров рабочих механизмов.

2.1 Расчет пневмопривода механизма зажима/разжима.

    Принимаем давление в воздушной магистрали  p = 0,63 МПа;

Принимаем усилие, развиваемое штоком пневмоцилиндра – Р_шт = 150 кгс, достаточное  для захвата тяговой полосы тягового хомута.

Определяем требуемый диаметр пневмоцилиндра, мм  [3, стр. 92]:

D = 1,13,                                                  (2.1)

   где Р_шт = 150 кгс = 1470 Н;

         p = 0,63 МПа;

         η_мех – механический КПД, для пневмоцилиндров – η_мех  = 0,8.

D = 1,13 = 61 мм;

    Выбираем малогабаритный встроенный пневмоцилиндр, исполнения на проушине, двухстороннего действия, с односторонним штоком, по ГОСТ 15608 – 81, [3, стр. 91].

Данный пневмоцилиндр имеет следующие параметры:

- диаметр D = 63 мм;

- диаметр штока d = 18 мм;

- ход поршня s = 63 мм.

2.2 Расчет пневмопривода механизма подъема/опускания.

Вес фрикционного аппарата в сборе р = 220 кг;

Принимаем требуемое усилие, развиваемое штоком пневмоцилиндра, с учетом веса механизма захвата с запасом Р_шт = 350 кгс;

Принимаем высоту подъема равную 1 м;

Определяем требуемый диаметр пневмоцилиндра, мм :

D = 1,13,

   где Р_шт = 350 кгс = 3433 Н;

D = 1,13 = 93 мм;

   Выбираем стандартный, стационарный, пневмоцилиндр исполнения на проушине, двухстороннего действия, с односторонним штоком, по ГОСТ 15608 – 81, [3, стр. 91].

Данный пневмоцилиндр имеет следующие параметры:

- диаметр D = 100 мм;

- диаметр штока d = 25 мм;

- ход поршня s = 1000 мм.

Рассчитываем усилие, развиваемое штоком пневмоцилиндра при подаче рабочего тела в штоковую зону (подъем), [3, стр. 92]:

Р_шт = 0,785 · (D² – d²) · р · η_мех ;                                      (2.2)