Тема: Разработка мехатронной системы перемещения однобалочного мостового крана механосборочного цеха АО «Копейский машиностроительный завод»

У экономического и социального развития России, перед машиностроителями, поставлена задача, поднять уровень производства, увеличить объемы проихводства. Для этого нужно обновлять основные фонды, внедрять новейшие технологии и оборудование, улучшать структуру производства. Следует увеличить объемы производства машин и агрегатов, обеспечивающих технологическое перевооружение отраслей тяжелой индустрии, уйти от производства машин по отдельности к созданию технологических приспособленных линий и комплексов с самой высокой степенью автоматизации, тем самым можно существенно увеличить выпуск оборудования.
Для решения поставленных задач, ускорение научно-технологического процесса является неотъемлемой частью прогресса в машиностроении. Также это поможет созданию экономичных высокопроизводительных машин и агрегатов высокой надежности и долговечности. Увеличение средств механизации и автоматизации подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных и складских работ значительно сократит применение ручного труда, малоквалифицированного и тяжелого труда.
Все еще очень велика потребность в грузоподъемном оборудовании. Это можно объяснить тем, что огромную долю механизации разных производственных процессов составляют подъемно-транспортные машины. Мостовые краны, на всех высокотехнологичных производствах, являются основным грузоподъёмным оборудованием.
Необходимость автоматизации управления кранами возникает в том случае, если ввиду напряженности производственного цикла человек попросту не успевает контролировать их работу. Полная автоматизация актуальна для предприятий, выпускающих изделия серийно и массово. В таком случае всеми операциями управляет компьютер. Для отдельных видов грузоподъемного оборудования (грейферных кранов, подвесных конвейеров, штабелеров) задействуют электромеханические выключатели.
Автоматизация управления кранами это способ управления, при котором все операции технологического процесса выполняются с применением технических средств, математических методов и систем автоматического управления, которые помогают освободить машиниста крана от непосредственного участия в процессах перевозки грузов, преобразования, передачи и использования информации.
Мостовые краны с грузовой тележкой бывают двухбалочными (листовой и ферменной конструкции) или однобалочными, а таль у них бывает ручной или электрической - однобалочными (кран-балки).
Краны могут применяться на всех участках прокатных, литейных, сварочных, электросварочных и сборочных цехов.
Мостовые краны работают в 3 режимах работы:
- легком (в машинных залах),
- среднем (при ремонте оборудования),
- тяжелом (на складах и адъюстаже).

Купить

Целью данной выпускной квалификационной работы являлась разработка мехатронной системы перемещения однобалочного мостового крана. В первую очередь был проведен обзор предприятия, выполнен анализ технологического процесса и сформулированы требования к приводам и системе автоматизации. Разработана кинематическая схема привода. По теоретически рассчитанным нагрузочным диаграммам были выбраны асинхронные электродвигатели для частотного регулирования 4MTKF(H)112L6. Двигатели подходят по моменту, а также прошли проверку по нагреву и перегрузочной способностью. Для управления электродвигателями были выбраны частотные преобразователи SIEMENS Sinamics 6SL3210-5BE22-2UV0, их технические характеристики удовлетворяют требованиям к приводам. Далее была разработана упрощенная электрическая схема силовой части системы и выбрано защитное оборудование.
В ходе разработки системы управления приводами была определена архитектура системы автоматизации мехатронной системы перемещения. Выбрано управляющее оборудование - контроллер Siemens Simatic S-7 300, а также датчики технологических координат - энкодеры для контроля по скорости, индуктивный датчик для определения положения крана. Все оборудование совместимо между собой и удовлетворяет требованиям к системе автоматизации.
Была разработана функциональная схема системы передвижения крана, описаны контуры регулирования координат. На основе функциональной схемы была разработана структурная схема и рассчитаны передаточные функции регуляторов и звеньев. Далее была создана модель в среде Matlab Simulink. Модель системы управления содержит два двигателя. Для привода передвижения была разработана трехконтурная система регулирования с внутренним контуром момента, промежуточным контуром скорости и внешним контуром перемещения. Движение крана происходит за счет двух одновременно работающих двигателей, поэтому для реализации их совместной работы и исключения проскальзывания, был разработан блок синхронизации скорости, на который подаются сигналы с датчиков скорости и положения каждого двигателя и передаются через него на регулятор скорости. Результаты моделирования удовлетворяют требованиям.
Наконец, была проведена оценка экономической эффективности проекта. Капитальные затраты, включающие в себя стоимость нового оборудования, затраты на транспортировку и монтаж, составили 390286,68 рублей. Общая сумма годовых издержек, то есть РСЭО, составила до внедрения новой технологии: 3751148,03 рублей, после внедрения новой технологии: 2565390,37 рублей. Внедрение энергосберегающего электропривода обеспечивает экономию 1185757,66 рублей в год на заработной плате и материальных затратах. Срок окупаемости проекта равен 0,4 года. Внедрение энергосберегающего электропривода можно считать экономически эффективным.
Таким образом, цели и задачи выпускной работы были выполнены.

Купить