ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ИСЛЕДОВАНИЯ 7
1.1 Описание и принцип работы мехатронной системы мостового крана 7
1.2 Цели и задачи к разработке мехатронной системы мостового крана 8
1.3 Обоснование необходимости разработки мехатронной системы 9
1.4 Требования к разработке мехатронной системы мостового крана 10
2 РАЗРАБОТКА МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ 13
2.1 Разработка алгоритма работы мехатронной системы мостового крана 13
2.1.1 Разработка алгоритма работы в ручном режиме 13
2.1.2 Разработка алгоритма работы в полуавтоматическом режиме 14
2.1.3 Циклограмма работы мостового крана 16
2.2 Разработка кинематической и функциональной схем мехатронной
системы мостового крана 17
2.2.1 Разработка кинематической схемы 17
2.2.2 Разработка функциональной схемы 19
2.3 Выбор силового оборудования 23
2.3.1 Расчет тахограммы и нагрузочной диаграммы привода подъема и
опускания крюка 23
2.3.2 Расчет тахограммы и нагрузочной диаграммы привода передвижения
тележки 28
2.3.3 Расчет тахограммы и нагрузочной диаграммы привода передвижения
моста 32
2.3.4 Расчет и подбор элементов привода поднятия и опускания крюка 37
2.3.5 Расчет и подбор элементов привода передвижения тележки 40
2.3.6 Расчет и подбор элементов привода передвижения моста 43
2.3.7 Силовая схема привода 47
2.4 Выбор средств системы управления 48
2.4.1 Выбор чувствительных элементов 48
2.4.2 Выбор программируемого логического контроллера 54
2.4.3 Выбор панели оператора 56
2.4.4 Выбор элементов электрических схем 58
2.5 Разработка функциональной схемы привода 60
2.6 Разработка системы управления мехатронной системой мостового крана . 61
2.7 Разработка интерфейса панели оператора 61
2.7.1 Описание панели оператора 62
2.7.2 Требования к интерфейсу панели оператора 64
2.7.3 Описание экранов панели 65
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРИВОДА
МЕХАТРОННОЙ СИСТЕМЫ 71
3.1 Разработка структурной схемы мехатронной системы передвижения
тележки 71
3.2 Расчет математической модели мехатронной системы передвижения
тележки 72
3.4 Моделирование системы передвижения тележки в Matlab Simulink 74
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 80
ПРИЛОЖЕНИЕ А Технологическая документация 82
Темой выпускной квалификационной работы является разработка мехатронной системы грузоподъёмного мостового крана цеха механической обработки тракторного завода "ДСТ-Урал".
В качестве объекта исследования был выбран мостовой кран грузоподъемностью 3000 кг, предназначенный для подъема и перемещения тяжелых и габаритных деталей в станки с ЧПУ, которые расположены в цехе механической обработки тракторного завода "ДСТ-Урал".
Разработана управляющая система, представляющая собой совокупность чувствительных и исполнительных элементов, призванных облегчить процесс поднятия и переноса больших и тяжелых деталей.
Технологическая документация на управляющую систему разработана с использованием программного продукта EPLAN. EPLAN предлагает неограниченные возможности для разработки эскизного проекта, разработки проектной документации и управления проектами автоматизации. Автоматическое создание документации - это интегрированный подход получения исчерпывающей документации и последующих фаз жизненного цикла проекта, таких как производство, монтаж, запуск и обслуживание. Инженерные данные всех частей проекта могут быть легко переданы посредством интерфейсов с программным обеспечением класса CAE (расчеты, автоматизированный подбор оборудования и т.д.). Этим обеспечивается целостность и интеграция в масштабах всего процесса разработки продукта.
При выполнении выпускной квалификационной работы была разработана мехатронная система грузоподъёмного мостового крана цеха механической обработки тракторного завода "ДСТ-Урал".
В рамках ВКР был проведен анализ уже существующих конструкций и систем управления мостовыми кранами. Были сформированы требования к разрабатываемой системе автоматизации и приводам.
Был разработан алгоритм работы мостового крана в полуавтоматическом режиме. Был произведен расчет и построение нагрузочной диаграммы и тахограммы всех приводов. Были по мощности выбраны двигатели и проверены по эквивалентному моменту. К каждому двигателю были подобранны частотные преобразователи для управления, и они же были проверены по току с учетом перегрузочной способности. Были также подобранны другие элементы системы автоматизации.
Была разработана функциональная схема автоматизации, электрические принципиальные схемы, архитектура системы управления и функциональная схема привода. А также разработан интерфейс панели оператора
Была собрана модель привода передвижения тележки в программе Matlab Simulink, исследование которой показало, что она удовлетворяет всем требованиям, заложенным к приводам и системе автоматизации.
