Разработка пневматического привода мехатронной системы подвижной каретки
стенда для проведения испытаний на механическую стойкость кабелей АО “ГРЦ
им. Макеева
АННОТАЦИЯ 2
1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ВЫБОР ОСНОВНОГО
ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса работы
механизма 8
1.2 Характеристика проектируемого механизма 16
1.3 Требования к приводу 24
1.4 Расчёт и построение диаграммы перемещения 25
1.5 Выбор основного оборудования пневмопривода 30
1.6 Защита привода 31
2. РАЗРАБОТКА САУ 33
2.1 Разработка архитектуры систем автоматизации 33
2.2 Выбор контроллеров и датчиков технологических координат 34
2.3 Выбор и разработка функциональной схемы САР привода
пневматического стенда 39
2.4 Разработка контура регулирования технологических координат 41
2.5 Разработка структурной схемы САУ и моделирование типовых режимов
работы привода 47
3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЁТЫ 53
3.1 Краткая характеристика предприятия и ассортимента выпускаемой
продукции 53
3.2 Расчет производственной программы цеха (расчет фактического годового
фонда рабочего времени и производительности оборудования) 54
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 55
3.4 Расчет РСЭО 57
3.5 Расчёт затрат на материалы и на оплату труда со страховыми
отчислениями 59
3.6 Расчет прибыли и показателей рентабельности 61
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 64
3.8 Составление сводной таблицы технико-экономических показателей 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
Акционерное общество «Государственный ракетный центр имени академика В.П. Макеева» - стратегический холдинг оборонно-промышленного комплекса страны и ракетно-космической отрасли, головной разработчик жидкостных и твёрдотопливных ракетных комплексов стратегического назначения с баллистическими ракетами, один из крупнейших научно-конструкторских центров России по разработке ракетно-космической техники
Отдел № 38 является головным исследовательско-экспериментальным подразделением по обеспечению долговечности разрабатываемых АО «ГРЦ Макеева» изделий при эксплуатации их в условиях агрессивных воздействий окружающей и внутренних сред в соответствии с ТТЗ на разработку изделий.
Головная роль отдела осуществляется путем:
- разработки технических решений в обеспечение долговечности, реализуемых в конструкторской и эксплуатационной документации,
- организации исследовательских и экспериментальных работ по вопросам отработки и подтверждения долговечности.
В основе отдела лежат новейшие автоматизированные системы. Данные системы объединяют в себе комплекс электромеханических, электрогидравлических, электронных элементов и средств вычислительной техники, объединенные общей системой автоматического управления
Необходимым условием разработки таких систем является анализ технологического процесса, позволяющий подобрать необходимое оборудование. Для выстраивания производственного процесса с заданными технологическими параметрами требуется разработать систему автоматического управления Далее целесообразно определить экономическую оценку уместности использования выбранного оборудования на производственной линии.
Главной целью выпускной квалификационной работы является разработка пневматического привода мехатронной системы подвижной каретки стенда для проведения испытаний на механическую стойкость кабелей
Достижение указанной цели осуществлялось путём решения основных задач:
1. Описать технологический процесс отдела №38 АО ”ГРЦ им. Макеева”;
2. Определить требования к пневмоприводу и системе автоматизации;
3. Определить систему привода;
4. Построить расчётную диаграмму перемещений;
5. Разработать архитектуру системы автоматизации, выбрать контроллер и датчики технологических координат;
6. Разработать функциональную схему САР привода мехатронной системы, контур регулирования положения пневмоцилиндра и структурную схему САР, провести моделирование типовых режимов работы привода;
7. Определить производственную программу мехатронной системы пневматического привода мехатронной системы подвижной каретки стенда;
8. Рассчитать смету капитальных затрат, затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, произвести оценку эффективности капитальных вложений.
В результате проведенной работы определены проблемы и особенности при выборе основного оборудования мехатронной системы подвижной каретки стенда для проведения климатических испытаний на механическую стойкость кабелей АО “ГРЦ им. Макеева”, описан технологический процесс отдела № 38 и проведен анализ технологического процесса работы мехатронной пневмосистемы, также была разработана система автоматического управления, определены контроллер и датчики технологических координат и разработана архитектура системы автоматизации.
В рамках данной работы были рассчитаны технико-экономические показатели мехатронной системы, определена производственная программа, рассчитаны смета капитальных затрат, затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, чистый дисконтированный доход, срок окупаемости и показатель индекса доходности. В ходе работы выбран пневмоцилиндр, пневматический пропорциональный распределитель с пилотным пропорциональным управлением.
Определены требования к пневмоприводу и системе автоматизации. Согласно технологическому процессу и предъявляемым к нему требованиям уместно использовать модульный контроллер серии SIMATIC S7-1212O
Функциональная схема САР пневмопривода мехатронной системы представлена на рисунке 2.5 настоящей работы. Согласно ей реализована структурная схема регулирования положения пневмопривода мехатронной системы подвижной каретки.
Результирующая модель была составлена и исследована в специальном программном пакете MATLAB/Simulink.
По полученным результатам были сделаны выводы о соблюдении всех требований. Что говорит о правильности расчета системы автоматизированного управления.
В ходе выпускной квалификационной работы была рассчитана экономическая эффективность разработки пневматического привода подвижной каретки стенда для проведения климатических испытаний на механическую стойкость кабелей- петель. Капитальные затраты на установку оборудования составили 1349118 рублей. Данная сумма включает стоимость основного и вспомогательного оборудования, расходы на транспортировку оборудования, его установку и непредвиденные расходы. Разработка данной мехатронной системы позволит проводить порядка 233 испытаний в год, что приведет к получению прибыли в размере 1443000 руб.
Срок окупаемости оборудования в ходе расчёта составил 1 год и 1,5 месяцев. Получившийся срок 1,13 года, значительно меньше срока установленного инвестором АО “ГРЦ им.Макеева” в пять лет, что говорит об экономической эффективности разработки стенда.
