Размещено на http://www.allbest.ru

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА II»

(МГУПС (МИИТ))

РОССИЙСКАЯ ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

Кафедра «Нетяговый подвижной состав»

Курсовой проект

по дисциплине:

«Система автоматизации производства и ремонта вагонов»

Тема курсового проекта:

«Кантователь с автоматической фиксацией изделия»

Рецензент: Антоновский А.С.

Студент ссц в.ц.

2018

ВВЕДЕНИЕ

Технология вагоностроения и ремонта вагонов является наукой, которая изучает сущность, взаимосвязь, развитие многочисленных и разнообразных технологических процессов, которые используются при изготовлении и ремонте вагонов.

При ремонте вагонов, отдельных деталей, сборочных единиц широко используются: теория пластических деформаций, резания металлов, сварочного производства и другие теоретические и технические дисциплины.

Основой вагоностроительного и вагоноремонтного производства составляют специализированные предприятия, оснащённые высокопроизводительными станками, автоматическими и механизированными поточными линиями для изготовления и ремонта деталей и узлов вагона. кантователь надрессорный балка механизм

В вагоноремонтном производстве главная задача состоит в значительном повышении качестве ремонта вагонов, повышении их надёжности и долговечности, увеличении послеремонтного ресурса вагонов всех типов и их отдельных частей.

Для повышения качества ремонта, надёжности и долговечности вагонов большое значение имеет уровень техники, организации и технологии вагоноремонтного производства. Поэтому широко внедряются последние достижения науки и техники, новые технологические процессы для восстановления узлов и деталей вагонов и повышение уровня требований к соблюдению технологической и трудовой дисциплины.

В данном курсовом проекте произведена разработка кантователя надрессорной балки, предназначенного для позиционирования и вращения надрессорной балки. Данное устройство применяться в тележечном цехе. Внедрение подобных установок в депо позволит сэкономить значительные средства вследствие:

· сокращения затрат времени на переустановку надрессорной балки;

· сокращения затрат на проведение ремонта;

· сокращения доли ручного труда.



1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И НАЗНАЧЕНИЯ УСТАНОВКИ, ПРЕДЛОЖЕННОЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЗАДАНИЕМ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЕЁ ЧАСТЕЙ И СИЛОВОЙ СХЕМЫ ПРИВОДА

Кантователи и механизмы поворота обеспечивают изменение ориентации изделия в вертикальной (кантователи) или горизонтальной (механизмы поворота) плоскости. Кантователь, показанный на рисунок 3.14, представляет собою подъемно-поворотное устройство, обеспечивающее подъем с помощью винтовых домкратов, рамы тележки на требуемую высоту и поворот ее с помощью специального механизма поворота на требуемый угол. Для фиксации рамы в кантователе предусмотрено специальное зажимное устройство. Кантователи облегчают обнаружение неисправностей и позволяют производить ремонтные работы, помещая изделие в удобное для этого положение. Поворотные механизмы служат для изменения ориентации деталей в процессе их обработки. К таким устройствам относятся: поворотные столы, поворот ные круги, кантователи. Конструкции последних, как правило, совмещают в себе зажимные устройства и устройства поворота. В вагоноремонтном производстве для изменения ориентации колесных пар и тележек применяют поворотные круги, для крышек разгрузочных люков полувагонов, рам и балок тележек - кантователи. Для этих же целей могут быть использованы и манипуляторы.

На стенде-кантователе ремонтируют рамы. Применение стендов позволяет механизировать операции подъема и поворота рам, что облегчает обнаружение неисправной и дает возможность производить сварочные работы в положении, удобном для наложения сварочных швов.

Стенд смонтирован на базе двух электродомкратов . На них размещены подвижная и неподвижная консоли с вращающимися траверсами. Неподвижная консоль оборудована механизмом поворота рамы, который состоит из электродвигателя и червячного редуктора . На подвижной консоли размещен ползун. раму тележки можно устанавливать в траверсы и поворачивать для осмотра и ремонта на 360⁰. Выявленные при осмотре ослабления сварочных швов балок рам вырубают до основного металла и восстанавливают электросваркой. Прогибы балок рам до 10 мм в вертикальной и горизонтальной плоскостях разрешается оставлять без исправления.

Рисунок 1.1 Стенд кантователь для рам тележек

Разрешается ремонтировать трещину, расположенную в одной из плоскостей продольной балки. Трещину необходимо разделить по всей длине, заварить, зачистить сварочный шов заподлицо с основным металлом и установить усиливающую накладку толщиной 8-15 мм, перекрывающую трещину на 100 мм с каждой стороны. Накладка должна быть приварена обратно ступенчатым способом.



2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО МЕХАНИЗМА, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Привод состоит из электродвигателя, одноступенчатого редуктора. При передаче мощности имеют место ее потери на преодоление сил вредного сопротивления. Такие сопротивления имеют место и в нашем приводе: в червячной передаче, в опорах валов и в ремнях. Ввиду этого мощность на приводном валу будет меньше мощности, развиваемой двигателем, на величину потерь.

2.1 Коэффициент полезного действия привода

Коэффициент полезного действия состоит из:

- КПД закрытой червячной передачи 0,57,

- коэффициент, учитывающий потери пары подшипников качения, з_п = 0,99;

- коэффициент, учитывающий потери в ременной передаче з_м = 0,96;

2.2 Выбор электродвигателя

Требуемая мощность электродвигателя:



где М - момент на валу электродвигателя;

- угловая скорость вращения;

Определим пусковую мощность.

N_п=J_пр*щ²/t*з,

Где J_пр - приведенный момент инерции;

J_пр=J₁+J₂+J₃+J₄+J_5* u₁²+J₆*(u₁²*u₂²)

Где u₁=80 -передаточное число редуктора;

u₂=3- передаточное число ременной передачи;

w=0.366 - угловая скорость вращения кантуемого изделия;

t=0.6.

J_пр=2.832+0.0049+0.32+0.0033+0.002*80²+0.04*(80²*3²) =3152 кг*м²

Подсчитаем мощность:



N_п=3152*0.366²/0.6*0.537=1310 Вт

Выбираем электродвигатель по ГОСТ 19523 - 81 - асинхронный серии 4А90L6 с мощностью 1.5 кВт и синхронной частотой вращения 1000 об/мин.

2.3 Выбор редуктора

Для выбора редуктора необходимо определить вращающие моменты на входном валу редуктора и передаточное число.

Передаточное число определим как

Определим частоту вращения

где s - скольжение;

об/мин

Тогда передаточное число

Выберем червячный редуктор с передачей моментов от двигателя через ременную передачу к редуктора.

Разобьем передаточное число:

Определим вращающие моменты:

Выберем червячный редуктор из серийного производства

РЧУ-80-80-51-1-1-2-У3:

- передаточное число - 80;

- межосевое расстояние - 80 мм;

- допускаемая мощность на валу червяка 1,10 кВт.

Рисунок 2.1 Исполнение расположения червячной пары

2.4 Расчет ременной передачи

Выберем ремень нормального сечения А.

Наименование сечения	b	bр	h	y0	Fмм2	L,м	Dmin
А	13	11	8	2.8	81	0.56-4.0	90

Зададимся диаметром меньшего шкива - 90 мм.

Определим диаметр ведомого шкива с учетом скольжения:

мм

Округляем до стандартного значения 280 мм.

Определим скорость ремня:

м/с

Расчетная длина ремня:

где - межосевое расстояние, мм;

Межосевое расстояние выбирают в интервале:

мм

мм

Выберем близко к среднему значению 500 мм.

мм



Вычислим:

мм

Пересчитаем межосевое расстояние:

мм

Угол обхвата меньшего шкива 157,2 град

Скорость

м/с

Величина окружного усилия, передаваемого одним ремнем:

Н

Допускаемое окружное усилие:

где - коэффициент, учитывающий угол обхвата

- учитывает условия эксплуатации, ;

- коэффициент, учитывающий влияние длины ремня, ;

Н

Определяем окружное усилие

Н

Расчетное число ремней

Принимаем 3 ремня.



3. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТАНОВКИ

Работа кантователя должна рассматриваться в порядке выполнения всех операций технологического процесса. При этом нужно подробно изучать характер взаимодействия отдельных узлов, а также состояние всех элементов системы автоматики при различных режимах работы.

Так как кантователь работает в поточной линии ремонта электрических машин, то для рассмотрения выберем пример автоматизации процесса испытания электрической прочности изоляции якоря электрической машины.

После очистки и наружного осмотра снятого с электрической машины якоря, а также после его перемотки (в случае неисправности), требуется проверить электрическую прочность изоляции обмотки переменным напряжением U_н с выдержкой в течение 1 минуты. Для испытаний якорь подается на испытательный участок и подается в испытательную камеру, где его подсоединяют к клеммам высоковольтной обмотки трансформатора. При помощи автотрансформатора плавно повышают напряжение (начальная величина испытательного напряжения не должна превышать 1/3 U_н). Время плавного повышения величины испытательного напряжения до U_н должна быть не менее 10 - 12 с. Величина номинального испытательного напряжения U_н выдерживается в течение 60 с, после чего оно плавно снижается до нуля. Оценку годности якоря устанавливают по величине тока утечки.

Эта технология включает в себя следующие ручные операции:

- установка и снятие якоря с испытательной позиции;

- подключение к стенду;

- управление аппаратами и т.д., которые не могут быть автоматизированы без больших конструктивных изменений испытательного оборудования.

Стенд-кантователь, который снабжен двумя подъемниками 7 рисунок 1.1 с электроприводом. На подъемниках смонтированы подвижная 8 и неподвижная 1 консоли с вращающимися ведущей 4 и ведомой 5 траверсами. Неподвижная консоль снабжена механизмом для поворачивания траверсы (червячный редуктор 3 с электродвигателем 2), подвижная - ползуном 6. Стенд оборудован колонками для подвода тока при выполнении сварочных работ и трубопроводом для подачи сжатого воздуха.

Алгоритм выполнение операций.

1. установить комплект захватов;

2. разблокировать органы управления;

3. кнопками управления установить кантователь в загрузочное положение;

4. установить краном раму тележки одним концом на ложементы захвата опоры подъемной, а вторым - на ложементы захвата опоры подъёмно-поворотной;

5. закрепить тележку на ложементах захватов опоры подъемной и опоры подъемно-поворотной прихватами;

6. произвести подъем захватов с закрепленной на них рамой тележки в верхнее положение, повернуть раму тележки на 180°, опустить раму тележки на предварительно установленные подставки;

7. произвести необходимые работы по осмотру и ремонту рамы тележки;

8. поднять захваты с закрепленной на них рамой тележки в верхнее положение и повернуть раму тележки на 180°;

9. опустить захваты в нижнее положение, откинуть прихваты и снять раму тележки с кантователя.



4. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСТАНОВКИ В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБУЕМЫМ АЛГОРИТМОМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Рисунок 4.1 Схема управления работой поточной линии.



5. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Рисунок 6.1 Стенд кантователь для рам

Наименование аппарата	Обозначение аппарата на схеме	Контакты
		Р	З
Путевые выключатели	SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7	1SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7	2SQ1
Кнопки и переключатели	S0 S1 S2 S3 S4 S5	+ + + + +	+
КЭП



6. ОЦЕНКА ОЖИДАЕМОЙ ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ ПРЕДЛОЖЕННОЙ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Для определения количественных показателей надежности пользуются теорией вероятностей и математической статистикой. Оценку надежности ведут, используя следующие основные критерии : вероятность безотказной работы устройства P(t) в течение заданного отрезка времени; интенсивность отказов л (t); среднюю наработку до первого отказа Т_ср.

Под интенсивностью отказов неремонтируемого устройства понимают отношение количества Дn (t) отказавших устройств в единицу времени к среднему их числу, исправно работающему в рассматриваемый отрезок времени Дt, т.е.

где - среднее число исправно работающих устройств в интервале Дt;

n_i - число исправных образцов в начале рассматриваемого интервала;

n_i+1 - в конце.

Статистические исследования показывают, что для большинства технических устройств интенсивность отказов в процессе нормальной работы остается постоянной л=const. В этих условиях вероятность безотказной работы может быть представлена убывающей экспоненциальной функцией времени

P(t) = e^-лt

где л - средняя постоянная величина интенсивности отказов в долях единиц на час работы;

t - время работы устройства, для которого определяется надежность.

В рассматриваемых условиях (л=const) средняя наработка до первого отказа может быть найдена как:

При оценке надежности сложного устройства, составленного из отдельных элементов, учитывают влияние отказа каждого из элементов на работоспособность всего устройства. Если отказ отдельного элемента (любого) приводит к отказу устройства, то говорят о последовательном (с позиций теории надежности) соединении элементов. В этом случае вероятность безотказной работы устройства определяется как произведение вероятностей безотказной работы его элементов, т.е.

где P_i(t) - вероятность бемтказной работы i-гo элемента устройства.

Это уравнение можно записать как

При анализе надежности сложных устройств приходится принимать в расчет и случаи параллельного соединения элементов, входящих в состав устройства. С позиции теории надежности параллельное соединение элементов имеет место там, где при отказе одного из них его функции продолжает выполнять другой. Таким образом, устройство, состоящее из параллельного соединенных элементов, продолжает работать при отказе одного из них. В таком случае говорят о резервировании. Вероятность безотказной работы устройства, состоящего из параллельного соединения: элементов, определяется как

Из этого получаем:

Тогда за время равное 1000 часов вероятность безотказной работы будет равна

= 0.9966



Список использованной литературы

1. Степин П.А. Сопротивление материалов. Изд. 5-ое, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1973 г, 328 с.

2. Лукин В.В., Шадур Л.А. Конструирование и расчет вагонов. Учебник для вузов ж.-д. транспорта. М.: УМК МПС РФ, 2000 г, 731 с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд. 6-ое перераб. и доп. в 3-х томах. М.: Машиностроение, 1982 г.

4. Чернавский С.А., Ицкович Г.М. Проектирование механических передач. М.: Машгиз, 1959 г, 740 с.

5. Чернавский С.А., Ицкович Г.М. Курсовое проектирование деталей машин. Учебное пособие для техникумов. М.: Машиностроение, 1979 г, 351 с.

Размещено на Allbest.ru

...