Разработка блока управления механизма поворота КМУ Синегорец-25
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
2 ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ 13
3 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КМУ 17
4 ГИДРООБОРУДОВАНИЕ КМУ 19
5 РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА 21
6 МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА 28
6.1 Построение и расчёт математической модели 28
6.2 Моделирование в Vissim. 30
6.3 Результаты моделирования 31
7 НАСТРОЙКА ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЛЕРА 35
8 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА 36
8.1 Создание проекта в AutoCAD Electrical 36
8.2 Создание схемы пульта управления в AutoCAD Electrical 38
8.3 Проверка типовых ошибок при проектировании в AutoCAD Electrical. 38
8.4 Создание проекта в Autodesk Inventor 40
8.5 Создание 3D модели пульта управления в Autodesk Inventor 41
8.6 Создание файлов электромеханической связи в AutoCAD Electrical 42
8.7 Создание электромеханической связи в Autodesk Inventor 43
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 45
9.1 Концепция 45
9.2 Расчет себестоимости 45
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 54
10.1 Описание рассматриваемого объекта. 54
10.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов. 54
10.3 Выбор нормативных значений факторов рабочей среды и трудового
процесса 56
10.4 Охрана труда. 56
10.5 Производственная санитария 58
10.6 Эргономика и производственная эстетика 58
10.7 Противопожарная и взрывобезопасность 60
10.8 Экологическая безопасность 60
10.9 Обеспечение безопасности при угрозе чрезвычайных ситуаций 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
ВВЕДЕНИЕ 6
1 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 8
2 ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ 13
3 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ КМУ 17
4 ГИДРООБОРУДОВАНИЕ КМУ 19
5 РАСЧЁТ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА 21
6 МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА 28
6.1 Построение и расчёт математической модели 28
6.2 Моделирование в Vissim. 30
6.3 Результаты моделирования 31
7 НАСТРОЙКА ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЛЕРА 35
8 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА 36
8.1 Создание проекта в AutoCAD Electrical 36
8.2 Создание схемы пульта управления в AutoCAD Electrical 38
8.3 Проверка типовых ошибок при проектировании в AutoCAD Electrical. 38
8.4 Создание проекта в Autodesk Inventor 40
8.5 Создание 3D модели пульта управления в Autodesk Inventor 41
8.6 Создание файлов электромеханической связи в AutoCAD Electrical 42
8.7 Создание электромеханической связи в Autodesk Inventor 43
9 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 45
9.1 Концепция 45
9.2 Расчет себестоимости 45
10 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 54
10.1 Описание рассматриваемого объекта. 54
10.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов. 54
10.3 Выбор нормативных значений факторов рабочей среды и трудового
процесса 56
10.4 Охрана труда. 56
10.5 Производственная санитария 58
10.6 Эргономика и производственная эстетика 58
10.7 Противопожарная и взрывобезопасность 60
10.8 Экологическая безопасность 60
10.9 Обеспечение безопасности при угрозе чрезвычайных ситуаций 61
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 65
Крано-манипуляторные установки (КМУ) - уже достаточно широко распространенное и продолжающее набирать популярность оборудование, которое применяется во многих отраслях.
Использование оборудования КМУ не только упрощает выполнение задач, но и довольно выгодно экономически. Этот вид спецтехники довольно универсален. Манипулятор заменяет собой грузовик, кран и бригаду рабочих, что позволяет существенно сэкономить ресурсы при проведении мероприятий по погрузки и разгрузки, а также доставки различных грузов к месту назначения.
Зачастую КМУ приходится работать в непростых условиях, когда оператору с рабочего места затруднительно в полной мере контролировать весь процесс. В этом случае отличным вариантом решения проблемы будет использование крано - манипулятора с выносным пультом дистанционного управления (ПДУ).
Как правило, дистанционное управление КМУ с пульта предлагается производителями оборудования в качестве дополнительной опции. Это вызвано тем, что для обеспечения высокой точности управления при помощи ПДУ необходимо несколько усовершенствовать конструкцию КМУ. Для того чтобы техника четко подчинялась командам, подаваемым с ПДУ, а оператор мог ее чувствовать, необходимо установить специализированные пропорциональные гидрораспределители и программируемый логический контроллер. Движения будут реагировать на степень отклонения тумблера ПДУ и формировать адекватную этому показателю команду [9].
Использование выносного пульта значительно упрощает выполнение работ в сложных условиях. Благодаря ему оператор может контролировать процесс с различных сторон, что позволяет выполнять работы с более высокой точностью. Использование дистанционного управления также положительно сказывается на безопасности эксплуатации техники.
АО «Златмаш» совместно с кафедрой ЭЛИН филиала ЮУрГУ в г. Златоусте приступила к работе по созданию дистанционного управления КМУ Синегорец-25.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение производительности работы КМУ Синегорец-25.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработка структурной схемы;
- выбор оборудования;
- разработка принципиальной схемы;
- создание электромеханического проекта пульта управления в программном комплексе Autodesk Inventor;
- создание математического описания;
- разработка рекомендаций по настройке выбранного оборудования;
- проведение анализа экономической эффективности работы;
- рассмотрение вопросов безопасности жизнедеятельности.
Объектом работы является крано-манипуляторная установка Синегорец-25.
Использование оборудования КМУ не только упрощает выполнение задач, но и довольно выгодно экономически. Этот вид спецтехники довольно универсален. Манипулятор заменяет собой грузовик, кран и бригаду рабочих, что позволяет существенно сэкономить ресурсы при проведении мероприятий по погрузки и разгрузки, а также доставки различных грузов к месту назначения.
Зачастую КМУ приходится работать в непростых условиях, когда оператору с рабочего места затруднительно в полной мере контролировать весь процесс. В этом случае отличным вариантом решения проблемы будет использование крано - манипулятора с выносным пультом дистанционного управления (ПДУ).
Как правило, дистанционное управление КМУ с пульта предлагается производителями оборудования в качестве дополнительной опции. Это вызвано тем, что для обеспечения высокой точности управления при помощи ПДУ необходимо несколько усовершенствовать конструкцию КМУ. Для того чтобы техника четко подчинялась командам, подаваемым с ПДУ, а оператор мог ее чувствовать, необходимо установить специализированные пропорциональные гидрораспределители и программируемый логический контроллер. Движения будут реагировать на степень отклонения тумблера ПДУ и формировать адекватную этому показателю команду [9].
Использование выносного пульта значительно упрощает выполнение работ в сложных условиях. Благодаря ему оператор может контролировать процесс с различных сторон, что позволяет выполнять работы с более высокой точностью. Использование дистанционного управления также положительно сказывается на безопасности эксплуатации техники.
АО «Златмаш» совместно с кафедрой ЭЛИН филиала ЮУрГУ в г. Златоусте приступила к работе по созданию дистанционного управления КМУ Синегорец-25.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение производительности работы КМУ Синегорец-25.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- разработка структурной схемы;
- выбор оборудования;
- разработка принципиальной схемы;
- создание электромеханического проекта пульта управления в программном комплексе Autodesk Inventor;
- создание математического описания;
- разработка рекомендаций по настройке выбранного оборудования;
- проведение анализа экономической эффективности работы;
- рассмотрение вопросов безопасности жизнедеятельности.
Объектом работы является крано-манипуляторная установка Синегорец-25.
В выпускной квалификационной работе выполнено техническое предложение по разработке блока управления крана-манипуляторной установки Синегорец-25.
Была разработана схема электрическая структурная, позволяющая рассмотреть взаимосвязь работы механизма поворота КМУ Синегорец-25 с блоком управления.
При выборе необходимого оборудования для работы КМУ было рассмотрено сравнение отечественных и зарубежных гидрораспределителей, в котором выбран распределитель с электроуправлением PVG16 датской компании Sauer-Danfoss. Преимущества этого распределителя в сравнении с другими аналогами заключаются в том, что у данного ЭГР имеется возможность устанавливаться на такого рода технику как крано-манипуляторная установка. А также у других отечественных и зарубежных распределителей заключается невысокая производительность, что объясняется невозможностью плавности регулирования движения жидкости в гидролинии. Кроме всего выше сказанного из преимуществ можно выделить довольно невысокую цену (89400 руб.) на рассматриваемый электрогидрораспределитель.
Для управления дистанционно электрогидрораспределителем плавно, без рывков необходим программируемый логический котроллер (ПЛК). Для выбранного распределителя выбор пал на ПЛК Danfoss MC050-020, в котором имеется 50 контакторов, из них 24 входных и 14 выходных, как аналоговых, так и цифровых. Настройка ПЛК является важным аспектом в разработке бл ока управления. Поэтому был создан алгоритм настройки контроллера с помощью программного обеспечения PLUS+1 GUIDE. При применении логического контроллера повышается быстродействие и плавность работы.
С помощью схемы электрической структурной и выбранного оборудования разработана схема электрическая принципиальная, включающая подробное описание электрооборудования и ее работы.
При помощи программ Autodesk Inventor и Autocad Electrical был создан электромеханический проект блока управления с разводкой проводов между электрическими элементами. Электромеханический проект был изображен фрагментарно. Разработанный блок управления в последствии будет введен в эксплуатацию КМУ Синегорец-25 на предприятии АО «Златмаш».
После был произведен расчёт механизма поворота КМУ Синегорец-25. В нем рассматривается механика работы, т.е. рассчитаны подшипники как качения, так и скольжения, необходимые для обеспечения движения подвижного узла с наименьшим сопротивлением. Посчитаны момент сопротивления от давления ветра на груз и на поворотную часть КМУ, который получился равным 5,35 кН. А также рассчитан реечно-шестерной механизм, с помощью которого осуществляется поворот КМУ.
В программном комплексе Vissim разработана математическая модель крано-манипулятора. С помощью данной модели были построены графики з а- висимостей нагрузки на шток гидроцилиндра, скорости, расхода РЖ от углаповорота КМУ и график зависимости изменения давления в гидросистеме от времени при различной нагрузке. На графике зависимости нагрузки от угла поворота КМУ показано, что при повороте колонны крано-манипулятора нагрузка вначале увеличивается до 9 кН, а затем резко падает. Это связано с тем, что приведение в движение осуществляется небольшим скачком нагрузки, как с грузом, так и без него. На другом графике показана зависимость изменения расхода жидкости от угла поворота, по которой можно сказать, что при подаче РЖ в гидроцилиндр увеличивается расход, осуществляя поворот в необходимую оператору сторону.
Исходя из вопроса технико-экономической оценки внедрение блока управления в КМУ Синегорец-25 увеличивает его стоимость на комплектующее оборудование на 130 тысяч рублей, но в то же время уменьшает их за счет того, что не привлекает дополнительную рабочую силу (стропальщик), тем самым увеличивается производительность работы и сокращаются затраты на заработную плату. Условный экономический эффект рассматриваемого крано - манипулятора в сравнении с КМУ с аналогичными характеристиками получился равным 284 тысячи рублей, что означает внедрение блока управления выгодным решением.
Целесообразность применения пульта управления на КМУ Синегорец-25 заключается в ее повышенной безопасности. Исходя из этого можно сделать вывод, что разработка блока управления для КМУ позволяет отвести оператора на безопасное расстояние до 12 метров, а также увеличить обзор рабочего места, для того если работа производится в малом пространстве, то оператор может разглядеть куда будет поднимать либо опускать груз.
Кран манипулятор может эффективно использоваться в различных областях, необходимых для погрузки, разгрузки и доставке необходимых грузов. Совмещение крана-манипулятора и грузовика позволяет сэкономить средства за счет уменьшения стоимости услуг. Грузовые перевозки - тут нельзя обойтись без погрузчиков. Для любых работ, связанных с погрузкой тяжелых, крупногабаритных предметов необходим отдельно работающий кран и груз о- вой автомобиль. Манипуляторы являются одним из наиболее передовых технических решений в области грузовых перевозок, погрузочно-разгрузочных работ, ведения складского хозяйства.
Была разработана схема электрическая структурная, позволяющая рассмотреть взаимосвязь работы механизма поворота КМУ Синегорец-25 с блоком управления.
При выборе необходимого оборудования для работы КМУ было рассмотрено сравнение отечественных и зарубежных гидрораспределителей, в котором выбран распределитель с электроуправлением PVG16 датской компании Sauer-Danfoss. Преимущества этого распределителя в сравнении с другими аналогами заключаются в том, что у данного ЭГР имеется возможность устанавливаться на такого рода технику как крано-манипуляторная установка. А также у других отечественных и зарубежных распределителей заключается невысокая производительность, что объясняется невозможностью плавности регулирования движения жидкости в гидролинии. Кроме всего выше сказанного из преимуществ можно выделить довольно невысокую цену (89400 руб.) на рассматриваемый электрогидрораспределитель.
Для управления дистанционно электрогидрораспределителем плавно, без рывков необходим программируемый логический котроллер (ПЛК). Для выбранного распределителя выбор пал на ПЛК Danfoss MC050-020, в котором имеется 50 контакторов, из них 24 входных и 14 выходных, как аналоговых, так и цифровых. Настройка ПЛК является важным аспектом в разработке бл ока управления. Поэтому был создан алгоритм настройки контроллера с помощью программного обеспечения PLUS+1 GUIDE. При применении логического контроллера повышается быстродействие и плавность работы.
С помощью схемы электрической структурной и выбранного оборудования разработана схема электрическая принципиальная, включающая подробное описание электрооборудования и ее работы.
При помощи программ Autodesk Inventor и Autocad Electrical был создан электромеханический проект блока управления с разводкой проводов между электрическими элементами. Электромеханический проект был изображен фрагментарно. Разработанный блок управления в последствии будет введен в эксплуатацию КМУ Синегорец-25 на предприятии АО «Златмаш».
После был произведен расчёт механизма поворота КМУ Синегорец-25. В нем рассматривается механика работы, т.е. рассчитаны подшипники как качения, так и скольжения, необходимые для обеспечения движения подвижного узла с наименьшим сопротивлением. Посчитаны момент сопротивления от давления ветра на груз и на поворотную часть КМУ, который получился равным 5,35 кН. А также рассчитан реечно-шестерной механизм, с помощью которого осуществляется поворот КМУ.
В программном комплексе Vissim разработана математическая модель крано-манипулятора. С помощью данной модели были построены графики з а- висимостей нагрузки на шток гидроцилиндра, скорости, расхода РЖ от углаповорота КМУ и график зависимости изменения давления в гидросистеме от времени при различной нагрузке. На графике зависимости нагрузки от угла поворота КМУ показано, что при повороте колонны крано-манипулятора нагрузка вначале увеличивается до 9 кН, а затем резко падает. Это связано с тем, что приведение в движение осуществляется небольшим скачком нагрузки, как с грузом, так и без него. На другом графике показана зависимость изменения расхода жидкости от угла поворота, по которой можно сказать, что при подаче РЖ в гидроцилиндр увеличивается расход, осуществляя поворот в необходимую оператору сторону.
Исходя из вопроса технико-экономической оценки внедрение блока управления в КМУ Синегорец-25 увеличивает его стоимость на комплектующее оборудование на 130 тысяч рублей, но в то же время уменьшает их за счет того, что не привлекает дополнительную рабочую силу (стропальщик), тем самым увеличивается производительность работы и сокращаются затраты на заработную плату. Условный экономический эффект рассматриваемого крано - манипулятора в сравнении с КМУ с аналогичными характеристиками получился равным 284 тысячи рублей, что означает внедрение блока управления выгодным решением.
Целесообразность применения пульта управления на КМУ Синегорец-25 заключается в ее повышенной безопасности. Исходя из этого можно сделать вывод, что разработка блока управления для КМУ позволяет отвести оператора на безопасное расстояние до 12 метров, а также увеличить обзор рабочего места, для того если работа производится в малом пространстве, то оператор может разглядеть куда будет поднимать либо опускать груз.
Кран манипулятор может эффективно использоваться в различных областях, необходимых для погрузки, разгрузки и доставке необходимых грузов. Совмещение крана-манипулятора и грузовика позволяет сэкономить средства за счет уменьшения стоимости услуг. Грузовые перевозки - тут нельзя обойтись без погрузчиков. Для любых работ, связанных с погрузкой тяжелых, крупногабаритных предметов необходим отдельно работающий кран и груз о- вой автомобиль. Манипуляторы являются одним из наиболее передовых технических решений в области грузовых перевозок, погрузочно-разгрузочных работ, ведения складского хозяйства.
