| |||||
МЕНЮ
| Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-LРазработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-Lсмотреть на рефераты похожие на "Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-L " 1. ВВЕДЕНИЕ. Потребность в значительном росте производства продукции машиностроения, товаров широкого потребления, повышении качества продукции, сокращение материально-энергетических и трудовых ресурсов при изготовлении промышленных изделий диктует необходимость в соответствующем увеличении объемов тех производств, которые обеспечивают надёжную защиту изделий от коррозии, снижение их металлоёмкости и улучшения товарного вида. В решении этих вопросов существенная роль отводится гальванотехнике. Нет ни одной отрасли промышленности, где бы электрохимические, химические и анодно-оксидные покрытия не находили самого широкого применения. Автоматизация и механизация процессов их нанесения позволяют не только повысить производительность труда и улучшить качество покрытий, но и устранить мало квалифицированный ручной труд, особенно в тяжёлых и вредных для человека производственных условиях. Оборудование для нанесения электрохимических , химических и анодно- оксидных покрытий отличается большим многообразием, что вызвано очень широким диапазоном технических требований, которые не могут быть обеспечены в оборудовании какого-то одного типа. Конструкция оборудования зависит от характера технологического процесса, его стабильности, числа видов покрытий, номенклатуры обрабатываемых изделий и ряда специальных требований . На него оказывают влияние и условия размещения – отводимая площадь, высота помещения, встраиваемость в поточную линию и другие факторы. Оборудование для нанесения электрохимических, химических и анодно- оксидных покрытий классифицируется по ряду признаков. Основными из них являются: степень автоматизации и механизации, возможность перепрограммирования, конструкция основного транспортирующего органа и его расположение, система управления, конструкция и форма переносного устройства для размещения обрабатываемых изделий. По форме переносного устройства для размещения обрабатываемых изделий различают линии: подвесочные, барабанные, барабанно-подвесочные, колокольные, для обработки изделий в корзинах. Специальные линии применяют при особых условиях производства, к которым относятся: необходимость изменение пространственного положения изделий в процессе обработки, применение технологических спутников особой формы, непригодность традиционного метода нанесения покрытий (нагружением в электролит ) для некоторых изделий. 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ. Техническое задание выдано АООТ «Павловский инструментальный завод ». Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера «TOYOPUC-L», линия предназначена для обработки стальных деталей по заданной программе, обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии требований к обработке . Разработка алгоритма системы управления автоматической линией гальванирсвания согласно техпроцесса. 2.1. АНАЛИЗ И ПРОРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ. 3. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАЗРАБОТКИ 3.1 Расчёт червячного редуктора для горизонтального перемещения автооператорА 3.1.1 Подбор основных параметров передачи Число витков червяка : r1 = 1 Число зубьев колеса : z2 = z1 [pic] Uред z2 = 1 [pic] 40 = 40 где z1 – число витков червяка ; Uред – передаточное число червячного редуктора. Предварительные значения : модуля передачи : m = ( 1,5 ... 1,7 ) [pic] где [pic] - межосевое расстояние , мм ; z2 – число зубьев колеса. m = 3,0 ... 3,4 мм Принимаем ближайшее стандартное значение (см. таблицу 2.11) ( 2 , ст. 29 ). m = 3,15 мм Коэффициент диаметра червяка : q = [pic] – z2 где [pic] - межосевое расстояние , мм ; m – модуль передачи ; z2 – число зубьев колеса. q = 10,79 Минимальное значение : qmin = 0,212 [pic] z2 где z2 – число зубьев колеса. qmin = 0,212 [pic] 40 = 8,48 Принимаем по таблице 2.11 ( 2 , ст. 29 ) q = 10 Коэффициент смещения инструмента х = [pic] где q – коэффициент диаметра червяка ; [pic] - межосевое расстояние , мм ; m – модуль передачи ; z2 – число зубьев колеса. х = ( [pic] ) – 0,5 [pic] (40 + 10 ) Фактическое передаточное отношение : Uф = [pic] где z1 – число витков червяка ; z2 – число зубьев колеса. Uф = [pic] = 40 Окончательно имеем следующие параметры передачи : [pic]= 80 мм ; z1 = 1 ; z2 = 40 ; m = 3,15 мм ; q = 10 ; х = +0,4 Отклонение передаточного числа от заданного : [pic] = [pic] 4 % где Uф – фактическое передаточное число ; U – передаточное число . [pic] = 0 % 3.1.2 Выбор материала червяка и колеса Определяем предварительно ожидаемую скорость скольжения : Us [pic] 4,3 [pic] [pic] [pic] U [pic] [pic] где [pic] - угловая скорость вала[pic], с-1 [pic] = [pic] = [pic] = 1,13 с-1 где Рвых – потребляемая мощность на выходе , Вт ; Твых – вращающий момент , Н[pic]м ; тогда [pic] Us = [pic] = 1,3 [pic] 3.1.3 Допускаемые напряжения [pic] = КНL [pic] Cv [pic] [pic] ( 2 , ст. 26 ) где КНL – коэффициент долговечности ; Cv – коэффициент , учитывающий интенсивность износа зуба ; [pic] - допускаемое напряжение при числе циклов перемены напряжений , Па . Принимаем материал для колеса : Безоловянистые бронзы и латуни . Способ отливки – центробежное литьё . Бр АЖ 9-4 [pic] = 500 Мпа ( 2 , табл. 2.10 ) [pic] = 200 Мпа ( 2 , табл. 2.10 ) Коэффициент долговечности : КHL = [pic] ( 2 , ст. 32 ) где N- общее число циклов перемены напряжений N = [pic] ( 2 , ст. 32 ) где Lh – общее время работы передачи ; [pic] - угловая скорость вала , с-1 . N = 573 [pic] 1,13 [pic] 1,72 [pic] 105 = 111,4 [pic] 106 KHL = [pic] = 0,74 Сv – коэффициент учитывающий интенсивность износа зубьев , подбираем по таблице 2.11 ( 2 , ст. 27 ). Cv = 0,97 [pic] = 0,9 [pic] [pic] [pic] 106 [pic] = 0,9 [pic] 500 [pic] 106 = 450 [pic] 106 Па Допускаемое контактное напряжение : [pic] = 0,74 [pic] 0,97 [pic] 450 [pic] 106 Допускаемое напряжение изгиба : [pic] = КFL [pic] [pic] ( 2 . ст. 32 ) где КFL – коэффициент долговечности ; [pic] – исходное допускаемое напряжение изгиба , Па . КFL = [pic] КFL = [pic] = 0,6 [pic] = ( 0,25 [pic] [pic]+ 0,08 [pic] [pic] ) [pic] 106 [pic] = ( 0,25 [pic] 200 + 0,08 [pic] 500 ) [pic] 106 = 90 [pic] 106 Па Допускаемое напряжение изгиба : [pic] = 0,6 [pic] 90 [pic] 106 = 54 [pic] 106 3.1.4 Межосевое расстояние [pic] [pic] где [pic] – допускаемое контактное напряжение , Па ; Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м. [pic] = 0,079 мм [pic] = 80 мм ( 7 , ст. 18 ) 3.1.5 Геометрические размеры колеса и червяка Делительный диаметр червяка : d1 = q [pic] m = 10 [pic] 3,15 = 31,5 мм ( 2 , ст. 33 ) где m – модуль передачи ; q – коэффициент диаметра червяка . Диаметр вершин витков червяка : dа1 = d1 + 2 [pic] m ( 2 , ст. 33 ) где m – модуль передачи ; d1 – делительный диаметр червяка , мм . dа1 = 31,5 + 2 [pic] 3,15 = 37,8 мм Диаметр впадин червяка : df1 = d1 – 2,4 [pic] m где m – модуль передачи ; d1 – делительный диаметр червяка , мм . df1 = 31,5 – 2,4 [pic] 3,15 = 23,99 мм Диаметр нарезанной части червяка при числе витков r1 =1 b1 [pic] ( 11 + 0,06 [pic] z2 ) [pic] m где m – модуль передачи ; z2 – число зубьев колеса. b1 [pic] ( 11 + 0,06 [pic] 40 ) [pic] 3,15 = 42,21 мм Так как витки шлифуют , то окончательно : b1 [pic] 42,21 + 3,8 [pic] 46 мм Диаметр делительной окружности колеса : d2 = z2 [pic] m ( 2 , ст. 33 ) где m – модуль передачи ; z2 – число зубьев колеса. d2 = 40 [pic] 3,15 = 126 мм Диаметр окружности вершин зубьев колеса : dа2 = d2 + 2 [pic] ( 1 + x ) [pic] m ; ( 2 , ст. 33 ) где m – модуль передачи ; х – коэффициент смещения инструмента ; d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм . dа2 = 126 + 2 [pic] ( 1 + 0,4 ) [pic] 3,15 = 134,82 мм Диаметр колеса наибольший : dаМ2 [pic] dа2 + [pic] ( 2 , ст. 33 ) где m – модуль передачи ; z1 – число витков червяка ; dа2 – диаметр окружности вершин зубьев колеса , мм . dаМ2 [pic] 134,82 + [pic] = 141,12 мм Диаметр впадин колеса : df2 = d2 – 2 [pic] m [pic] ( 1,2 – х ) где m – модуль передачи ; х – коэффициент смещения инструмента ; d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм . df2 = 126 – 2 [pic] 3,15 [pic] ( 1,2 – 0,4 ) = 120,96 мм Ширина венца : b2 [pic] 0,75 [pic] dа1 где dа1 – диаметр вершин витков червяка , мм . b2 [pic] 0,75 [pic] 37,8 = 28,35 мм 3.1.6 Проверочный расчет передачи на прочность Определяем скорость скольжения : Vs = [pic] ( 2 , ст. 33 ) где V1 – окружная скорость на червяке , [pic] . Угловая скорость червяка : [pic] = U [pic] где U – передаточное число . [pic] = 40 [pic] 1,13 = 45,2 с-1 [pic] = 50 43/ cos [pic] = 0,9951 Окружная скорость на червяке : V1 = 0,5 [pic] [pic] [pic] d1 где d1 – делительный диаметр червяка , мм ; [pic] - угловая скорость червяка , с-1 . V1 = 0,5 [pic] 45,2 [pic] 0,0315 = 0,71 [pic] Vs = [pic] = 0,71 [pic] Коэффициент Сv = 0,98 Допускаемое контактное напряжение : [pic] = 0,74 [pic] 0,98 [pic] 450 [pic] 106 = 326,4 [pic]106 Па Окружная скорость на колесе : V2 = 0,5 [pic] [pic] [pic] d2 где [pic] - угловая скорость на колесе , с-1 ; d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм . V2 = 0,5 [pic] 1,13 [pic] 0,126 = 0,071 [pic] Тогда коэффициент : К = 1,0 Расчетное напряжение : [pic] ( 2 , ст. 33 ) где d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ; К – коэффициент ; d1 – делительный диаметр червяка , мм ; Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м . [pic] = 238,7 [pic] 106 Па что меньше допускаемого . 3.1.7 К.П.Д. передачи [pic] = 3010/ по таблице 2.13 ( 2 , ст. 30 ) [pic] где [pic] - приведённый угол трения , определяемый экспериментально [pic] Силы в зацеплении . Окружная сила на колесе и осевая сила на червяке : Ft2 = Fа1 = [pic] где d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ; Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м . Ft2 = Fа1 = [pic] = 4712,7 Н Окружная сила на червяке и осевая сила на колесе : Ft2 = Fa2 = [pic] где [pic] - КПД передачи ; Ft2 – окружная сила на колесе , Н ; q – коэффициент диаметра червяка . Ft2 = Fa2 = 623,9 Н Радиальная сила : Рr = 0,364 [pic] Ft2 ( 2 , ст. 33 ) где Ft2 – окружная сила на колесе , Н ; Рr = 0,364 [pic] 4712,7 = 1715,4 Н 3.1.8 Проверка зубьев колеса по напряжениям изгиба Эквивалентное число зубьев zv2 = [pic] ( 2 , ст. 33 ) где z2 – число зубьев колеса . zv2 = [pic] = 40,6 YF = 1,56 YF – коэффициент выбирается по таблице 2.15 ( 2 , ст. 31 ) Окружная скорость на колесе : V2 = [pic] где d2 – диаметр делительной окружности колеса , мм ; [pic]- угловая скорость на колесе , с-1 . V2 = 0,5 [pic] 1,13 [pic] 0,126 = 0,071 [pic] Коэффициент нагрузки : К = 1 ( 2 , ст. 30 ) Расчётное напряжение изгиба : [pic] где YF – коэффициент ; Ft2 – окружная сила на колесе , Н ; m – модуль передачи ; b2 – ширина венца , мм . [pic] Па что меньше [pic]F = 54 [pic] 106 Па 3.1.9 Тепловой расчет Мощность на червяке : Р1 = [pic] где [pic] - угловая скорость на колесе , с-1 ; [pic] - КПД передачи . Р1 = 296,9 [pic] 1,13 = 479,3 Вт Поверхность охлаждения корпуса ( см. таблицу 2.14 ) (2 , ст. 30) А = 0,19 м2 Коэффициент Кт = 9 ... 17 Тогда температура масла без искусственного охлаждения t раб = [pic] ( 7 , ст. 54 ) где [pic] - КПД передачи . t раб = [pic] 0С что является допустимым , т. к. tраб < [ t ]раб [ t ]раб – допустимая температура равная 105 0С . После определения межосевых расстояний , диаметров и ширины колёс , размеров червяка приступают к разработке конструкции редуктора . Расстояние между деталями передач Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние поверхности стенок корпуса , между ними оставляют зазор , который определяют по формуле : а = [pic] + 3 ( 2 , ст. 35 ) где L – наибольшее расстояние между внешними поверхностями . деталей , мм . L = dа1 + dаМ2 где dа1 – диаметр вершин витков червяка , мм ; dаМ2 – диаметр колеса наибольший , мм . L = 37,8 + 141,12 = 178,92 мм Чтобы поверхности вращающихся колёс не задевали за внутренние поверхности между ними оставляют зазор а : a = [pic] = 8,63 мм Расстояние между дном корпуса и поверхностью колёс или червяка для всех типов редукторов : b0 [pic]4 [pic] a где а – зазор , между поверхностями вращающихся колёс , мм . b0 [pic] 8,63 [pic] 4 = 35 мм Диаметры валов : для быстроходного вала : d = 5 [pic] ( 2 , ст. 35 ) где Твых – моменты на приводном валу , Н[pic]м . d = 5 [pic] =72 мм dn = d + 2 [pic] t где t – выбирают по таблице 3.1 ( 2 , ст. 37 ) t = 3,5 мм dn = 72 + 2 [pic] 3,5 = 79 мм dбn = dn + 3,2 [pic] r ( 2 , ст.35 ) где r – выбирается по таблице 3,1 ( 2 , ст. 37 ) r = 3,5 мм dбn = dn + 3,2 [pic] r dбn = 79 + 3,2 [pic] 3,5 = 80,2 мм Для тихоходного вала : d = 4,8 [pic] где Т2 – момент на тихоходном валу , Н [pic] м . d = 4,8 [pic] = 32 мм dn = d + 2 [pic] t где t = 2,5 dn = 32 + 2 [pic] 2,5 = 37 мм dбn = dn + 3,2 [pic] r где r = 2,5 dбn = 37 + 3,2 [pic] 2,5 = 45 мм dk [pic] dбn Находим длину ступицы : [pic] = 1,2 [pic] dk ( 2 , ст. 36 ) [pic] = 1,2 [pic] 45 = 54 мм Острые кромки на торцах венца притупляются фасками f = 0,5 [pic] m ( 2 , ст. 52 ) где m – модуль передачи . f = 0,5 [pic] 3,15 = 1,6 мм Диаметр ступицы : d ст = 1,7 [pic] dk dст = 1,7 [pic] 45 = 76,5 мм 3.1.10 Расчёт ременной передачи Мощность , передаваемая передачей : N = N0 [pic] k1 [pic] k2 [pic] z ( 5 , ст. 283 ) где N0 – мощность передаваемая одним ремнём ( при угле обхвата [pic] = 180 ) , Вт ; k1 – коэффициент , зависящий от угла обхвата ; k2 – коэффициент , учитывающий характер работы и режим нагрузки ; z – число ремней . Принимаем : N0 – по таблице 66 ( 5 , ст. 284 ) N0 = 0,37 кВт k1 – по таблице 67 ( 5 , ст. 285 ) k1 = 1 k2 – по таблице 68 ( 5 , ст. 286 ) k2 = 1 отсюда z принимаем равным 3 . N = 0,37 [pic] 1 [pic] 1 [pic] 3 = 0,88 кВт Межосевое расстояние при двух шкивах : [pic] = k [pic] Dб где Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм . Dб = 315 мм k – по таблице 70 ( 5 , ст. 287 ) k = 1 [pic] = 1 [pic] 315 = 315 мм Наименьшее допустимое межосевое расстояние : [pic]min = 0,55 [pic] ( Dб + Dм ) + h где Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ; Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм . Dм = 90 мм , h – высота ремня , по таблице 58 ( 5 , ст. 278 ) h = 8 мм [pic]min = 0,55 [pic] ( 315 + 90 ) + 8 = 230,75 мм Наибольшее межосевое расстояние : [pic]max = 2 [pic] ( Dб + Dм ) ( 5 , ст. 283 ) где Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ; Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм . [pic]max = 2 [pic] ( 315 + 90 ) = 810 мм По выбранному ориентировочному межосевому расстоянию определяем расчётную длину ремня : L = 2 [pic] [pic] + W + [pic] ( 5 , ст.283 ) где [pic] - межосевое расстояние при двух шкивах . W = [pic] ( 5 , ст. 283 ) где Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ; Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм . У = [pic] ( 5 , ст. 283 ) где Dб – расчётный диаметр большого шкива , мм ; Dм – расчётный диаметр меньшего шкива , мм . W = [pic] = 635,85 мм У = [pic] = 12656,25 мм Отсюда L = 2 [pic] 315 + 635,85 + [pic] = 1306 мм Вычисленную расчётную длину округляем до ближайшего значения по таблице 59 ( 5 , ст. 279 ) После чего определяем окончательное межосевое расстояние : [pic] ( 5 , ст. 283 ) [pic] – принимаем равным 1250 мм . [pic] = 326,5 мм Для компенсации возможных отклонений длины ремня от номинала , вытяжки его в процессе эксплуатации , а так же для свободного надевания новых ремней при конструировании передачи должна быть предусмотрена регулировка межцентрового расстояния шкивов в сторону уменьшения на 2 % от длины ремня L и в сторону увеличения на 5,5 % от длины ремня L . 3.2 ВЫБОР Электродвигателя По таблице 1.1 ( 2 , ст. 5) принимаем : К.П.Д. червячной передачи [pic]1=0,8 ; коэффициент , учитывающий потери пары подшипников качения [pic]2=0,99 ; К.П.Д. ременной передачи [pic]3=0,95; К.П.Д. соединительной муфты [pic]4=0,98. Общий К.П.Д. привода : [pic]общ = [pic]1 [pic] [pic]22 [pic] [pic]3 [pic] [pic]44 [pic]общ =0,8 [pic] 0,992 [pic] 0,95 [pic] 0,984 = 0,69 ПОТРЕБЛЯЕМАЯ МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ[pic] Рэ пот. = [pic] ( 2 , ст. 4 ) где Рвых – потребляемая мощность на выходе , Вт . Рвых = Ft [pic] V ( 2 , ст. 4 ) где Ft – окружная сила на барабане привода , ( 6 , ст. 2 ) V – скорость движения ; ( 6 , ст. 2 ) Рвых = 9800 [pic] 0,34 = 3332 Вт Рэ пот = [pic] Рэ пот = [pic] = 4,8 кВт Подбираем двигатель по мощности : АОЛ2-42-6/4/2 ( Р = 5,5 кВт , n = 1440 об/мин ) и АОЛ2-31-6/4/2 ( Р = 5,5 кВт , n = 955 об/мин ) . Двигатели с большой частотой вращения не рекомендуются из-за относительно большой массы . Из двух двигателей названных марок предпочтение следует отдать второму , т. к. габариты привода и передаточного отношения будут меньше . Определяем общее передаточное число привода : Uобщ =[pic] ( 2 , ст.7 ) где nэ – частота вращения электро двигателя , [pic] ; nвых – частота вращения приводного вала ( на выходе ) , [pic]. Uобщ = [pic] = 88,4 nвых = [pic] ( 2 , ст. 6) где Dб – диаметр барабана , мм ; V – сокрость движения ленты , [pic] . nвых = [pic] = 10,8 [pic] Принимаем передаточное число ременной передачи : Uр = 2,5 Тогда передаточное число червячного редуктора : Uред = [pic] где Uобщ – передаточное число ременной передачи . Uред = [pic] =35,4 по стандартному ряду принимаем Uред = 40 ( 7 , ст. 18 ) Определяем моменты на валах : приводном валу Твых = Ft [pic] D / 2 где Ft – тяговая сила на барабане , Н . Твых = 9800 [pic] 0,6 / 2 = 2940 Н[pic]м тихоходном валу : Т2 = [pic] ( 2 , ст. 9 ) где [pic] - КПД ременной передачи ; Uр – передаточное число ременной передачи . Т2 = [pic] = 296,9 Н[pic]м 4. Электроавтоматика 4.1 Работа системы управления автоматической линии гальванирования ( СУАЛГ ) Автоматическая линия гальванирования предназначена для покрытия никель – хром на различные виды слесарно – монтажного инструмента по заданной программе , обеспечивая непрерывный цикл обработки деталей в соответствии с требованиями к обработке . Цикл обработки включает в себя процесс : обежиривания , горячей и холодной промывки , активации , покрытие никелем и хромом . Линия представляет собой прямолинейный ряд ванн состоящий из 12 , установленных на металло-конструкции в определённом порядке по технологическому процессу. Крепление путей , для перемещения автооператора портального типа кронштейнами , монтируемым непосредственно к корпусам ванн . Данный автооператор производит подъем , опускание , перемещение из ванны в ванну кассету , с подвешенной на неё корзиной , в которой находятся обрабатываемые детали . Остановка автооператора на технологических позициях обеспечивается герконовыми реле установленными на рельсовом пути . Для обеспечения автоматического режима работы линии предполагается использовать японский программируемый контроллер « TOYOPUC – L » . 4.2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СУ НА БАЗЕ КОНТРОЛЛЕРА « TOYOPUC – L » Система управления автооперированного участка представляет собой комплект
блоков управления японского программируемого контроллера « TOYOPUC – L » . При работе программируемого контроллера принимаем входные сигналы , поступающие с датчиков положения и сравнивая эту информацию с программой работы автооператора и выдаёт управляющий сигнал на электромагниты рабочего органа автооператора . |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|