Разработка тензометрических вагонных весов для взвешивания в движении

Содержание

1 Аналитический обзор и постановка задачи. 6

1.1 Техническое задание. 6

1.2 Характеристика аналогов. 13

1.3 Выбор способа измерения. 18

2 Конструкторская часть. 21

2.1 Описание устройства и работы весов. 21

2.1.1 Грузоприемное устройство. 22

2.1.2 Датчик. 23

2.1.3  Измерительный процессор. 31

2.1.4   Весопроцессор. 31

2.1.5  Работа весов. 34

2.2 Функциональная схема. 43

2.3 Схема электрическая принципиальная. 48

2.4 Алгоритмы реализации основных функций. 54

3 Разработка метрологического обеспечения. 60

3.1 Анализ метрологических характеристик динамических весов (разработка метрологической модели) 60

3.2 Методика поверки. 67

4 Исследовательская часть. 77

5 Экономическая часть. 85

6 Безопасность жизнедеятельности. 108

Список использованных источников. 121

Заключение. 123

Приложение А.. 124

Приложение Б.. 125

Приложение В.. 126

Введение

Весовое оборудование в рамках рыночных отношений является важнейшим инструментом для построения рациональной экономики любого предприятия. Весы являются основными средствами количественного учета сырья и готовой продукции, используются в качестве технологического оборудования в промышленности, сельском хозяйстве, в сфере потребления и обслуживания при проведении научных следований. Поэтому понятны повышенные требования заказчиков к техническим характеристикам весов и, в первую очередь, к точности взвешивания, быстродействию, производительности, надежности, уровню автоматизации [4].

Весовые устройства для взвешивания движущихся объектов в движении можно разделить на две основные группы, весы для взвешивания железнодорожных составов в движении и весы для взвешивания в движении автомобилей и автопоездов (сцепленных прицепов и полуприцепов).

Для систем взвешивания железнодорожных составов в движении используют способы взвешивания - повагонный, потележечный, поосный. Тот или иной способ выбирают, исходя из необходимости и точности измерения, скорости движения, парка взвешиваемых вагонов.

Наиболее перспективным по точности представляется повагонный способ взвешивания, поскольку при измерении целиком массы всего вагона неравномерное распределение массы по тележкам и осям не отражается на результате взвешивания. Однако такой способ требует применения грузоприемной платформы больших габаритов, пригодной для взвешивания вагонов определенного типа, недостатком повагонного взвешивания является широкий диапазон нагрузок, действующих на силоизмерительные датчики.

Потележечный способ позволяет уменьшить габаритные размеры платформы, однако диапазон работы силоизмерительных датчиков достаточно высок.

Наиболее универсальным способом взвешивания является поосный, при котором уменьшаются габариты грузоприемной платформы, что при практически одинаковом минимальном расстоянии между осями вагонов различных типов позволяет взвешивать практически весь парк вагонов. Поосное взвешивание требует меньше материальных затрат на установку весов.

Весы и весовые системы для поосного (поколесного) и потележечного взвешивания железнодорожных вагонов в движении без расцепки состава дают возможность реализовать следующие функции:

- определять тип вагона, локомотива, нагрузки на оси вагонов, нагрузки на рельс, температуру дорожного полотна, скорость движения состава;

- регистрировать массу каждого вагона и состава в целом; осуществлять селекцию и статистический анализ транспортного потока;

- фиксировать дату и время взвешивания, передавать информацию в компьютер эксплуатирующего предприятия;

- вести электронный архив грузоперевозок, оформлять отчетные документы.

Весы для поосного, потележечного взвешивания вагонов в движении, как правило, состоят из: встроенной в железнодорожное полотно и установленной на силоизмерительных датчиках грузоприемной  платформы, измерительного блока, ПЭВМ, принтера, выносного цифрового табло.

В некоторых конструкциях весов для поосного, потележечного взвешивания вагонов в движении грузоприемный блок выполнен в виде рельсового участка, при этом тензорезисторы крепятся непосредственно на рельсе, при таком способе взвешивания погрешность измерения значительно возрастает, но такие весы значительно дешевле и их рекомендуется использовать в качестве технологических.

1 Аналитический обзор и постановка задачи

1.1 Техническое задание

Наименование

1.1. Наименование разработки - весы вагонные тензометрические для взвешивания в движении.

1.2. Обозначение разработки -  ВВТ-150Д, где

ВВТ - весы вагонные тензометрические;

150 - наибольший предел взвешивания, т.;

Д - взвешивание в движении.

1.3. Область применения - народное хозяйство.

Основание для разработки

2.1. Разработка проекта выполняется на основании учебного плана по специальности 8.091302 “Метрология и измерительная техника”.

Цель разработки, назначение изделия

3.1. Целью разработки является создание тензометрических вагонных весов для эксплуатации на станционных путях железных дорог, удовлетворяющих следующим требованиям:

- мерный участок весов должен быть выполнен без нарушения целостности ниток рельсового пути;

- установка весов не должна накладывать ограничений на скорость движения составов без взвешивания;

3.2. Весы предназначены для автоматизированного потележечного взвешивания вагонов всех типов в движении без расцепки состава, для счета числа вагонов и регистрации массы каждого вагона и массы состава.

3.3. Условия применения - стационарные, ширина колеи - 1520 и 1435 мм. Вид климатического исполнения по ГОСТ 15150-69:

- для грузоприемного устройства - У1, диапазон рабочих температур при эксплуатации от минус 30 °С до плюс 45°С;

- для электронного блока - УХЛ3.1, диапазон рабочих температур при эксплуатации от плюс 10 °С до плюс 45°С.

Технические требования

4.1. Состав и требования к элементам конструкции.

4.1.1. В состав весов должны входить:

- грузоприемное устройство;

- датчики тензорезисторные;

- измерительный процессор;

- электронный блок с цифровым индикатором (далее - весопроцессор);

- печатающее устройство;

- соединительные кабели.

4.1.2. Весы должны использовать тензометрический метод измерения.

4.1.3. Весопроцессор должен иметь порт связи с ЭВМ.

4.1.4. Весопроцессор должен иметь устройство для опломбирования.

4.1.5. Весопроцессор должен быть снабжен устройством для подсоединения провода заземления.

4.1.6.  Конструкция грузоприемного устройства должна обеспечивать защиту силоизмерительных датчиков и соединительных кабелей от механических повреждений и атмосферных осадков.

4.1.7.  Грузоприемное устройство должно обеспечивать возможность установки на электрифицированных участках железнодорожных путей.

4.1.8.   Грузоприемное устройство должно иметь антикоррозионное покрытие.

4.1.9.  Грузоприемное устройство должно быть снабжено табличкой установленного образца с обозначением весов.

4.2. Показатели назначения.

4.2.1. Весы должны выполнять следующие основные функции:

- при включении питания выполнять программу тестирования и представлять оператору результаты тестирования;