Разработка мехатронной системы вертикального перемещения подъемного механизма установки для снятия фаски трубы большого диаметра участка отделки цеха «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ»
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы механизма 8
1.2 Характеристика и кинематическая схема проектируемого механизма 15
1.3 Требования к приводу и системе автоматизации 17
1.4 Выбор системы привода 18
1.5 Расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы (диаграммы
перемещения) 21
1.6 Выбор основного силового оборудования 29
1.7 Защиты привода, расчет уставок защитных устройств 45
2 РАЗРАБОТКА САУ 47
2.1 Разработка архитектуры системы автоматизации 47
2.2 Выбор контроллера и датчиков технологических координат 48
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
проектируемого агрегата 52
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 53
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 54
3 ТЕХНИКО - ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 70
3.1 Краткая характеристика подразделения и выпускаемой продукции 70
3.2 Расчет производственной программы цеха (расчет фактического годового
фонда рабочего времени и производительности оборудования) 71
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 73
3.3.1 Расчёт стоимости приобретённого оборудования 73
3.3.2 Расчёт затрат на монтажные работы оборудования 75
3.3.3 Расчет величины транспортных расходов, заготовительно-складских расходов, затрат на запасные части и расходов на комплектацию оборудования . 75
3.4 Расчет РСЭО (затраты на содержание и эксплуатацию оборудования) ... 76
3.4.1. Расчет затрат на электроэнергию 76
3.4.2 Расчет амортизационных отчислений 77
3.4.3 Расчет затрат на ремонты и обслуживание оборудования 77
3.5 Расчет затрат на материалы и на оплату труда со страховыми
отчислениями 78
3.6 Расчет прибыли и показателей рентабельности 83
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 85
3.8 Составление сводной таблицы технико - экономических расчетов 86
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 88
Как известно, наиболее главной задачей в области машиностроения является быстрое развитие научно - технического прогресса. При этом огромную роль играют те отрасли промышленности, которые создают современные гидро - и пневмоприводы.
Гидравлический привод - совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.
Использование гидро - и пневмоприводов дает возможность разрабатывать улучшенные конструкции машин, совершенствовать автоматизацию производства. На сегодняшний день гидро - и пневмоприводы широко применяются в агрегатах, связанных с транспортировкой, в дорожных машин, в промышленных роботах - манипуляторах. Особенно стоит отметить группу оборудования промышленных предприятий, в которую входят подъемно - транспортные механизмы.
Для управления подъемными механизмами и регулирования параметров используется автоматизированная система управления, которая является частью мехатронной системы (совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи).
Автоматизированная система управления - это человеко - машинная система, которая обеспечивает автоматизированный сбор, обработку, хранение информации, необходимой для оптимизации управления. Особое значение при этом приобретает развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), [1]. Внедрение автоматизированных систем управления в различные сферы деятельности способствует ускорению научно - технического прогресса.
В выпускной квалификационной работе была разработана мехатронная система гидропривода вертикального перемещения подъемного механизма установки снятия фаски трубы большого диаметра участка отделки цеха «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ».
В первой части проведен анализ технологического процесса работы гидропривода подъемного механизма, на основе которого гидроприводу были предъявлены основные технические требования. Произведен расчет и построены нагрузочная диаграмма, тахограмма и циклограмма перемещения механизма. Приведен выбор основных элементов гидропривода, рассмотрены системы защиты привода, соответственно, были выбраны основные защитные устройства.
Во второй части была разработана архитектура системы автоматического управления - выбраны датчики технологических координат и контроллер, были составлены функциональная и структурная схемы. На основе структурной схемы была смоделирована математическая модель гидропривода подъемного механизма в среде MatLab Simulink, рассчитан пропорциональный регулятор положения и получены переходные процессы, по которым можно судить о правильности расчета САР положения. В конечном счете, данная система отрабатывает заданное перемещение при учете требований, предъявляемых к мехатронной системе, где перерегулирование составило 0,36 %, время
переходного процесса 10 с.
В третьей части ввелся технико - экономический расчет, в результате которого сумма капитальных вложений составила 2,179 млн.руб., показатель рентабельности равен 18%, следовательно, производство экономически эффективно. Срок окупаемости системы подъемного механизма составил 2,1 года, что позволяет нам говорить об уместности и эффективности системы подъемного механизма в технологическом процессе производства труб в цехе «Высота 239» ПАО «ЧТПЗ».
