Модернизация роботизированного комплекса контроля ходовых колес железнодорожного вагона

3. Сопротивление растеканию одиночного заглубленного трубчатого вертикального заземлителя подсчитываем по формуле (см. табл. 2 [6])

Rв=0.366*p/l*[ln((2*l)/d)+0.5*ln((4*s-l)/(4*s+l))],

где S=t0+0.5*l=0.7+1.5=2.2м;

р=р_грунта*ф=100*1,7=170 Ом*м

(значение р_грунта принято по табл. 3, величина коэффициента сезонности для вертикальных электродов ф=1,7определена по табл. 4 [6] для 2 климатической зоны);

Rв=0,366*(170/3)*[ln((2*3)/0,06)+0,5*ln((4*2,2-3)/(4*2,2+3))]=44,59 Ом.

4. При n1=1 находим исходное число вертикальных труб.

N1=R/R=44,59/4=11 шт

Для N1=11 и a/l = 4,5/3 = 1,5 с учетом интерполяции по табл 5 [6] имеем N1= 0,6.

Уточняем число труб: N2=Rв/(Rз*nв1)=44,59/(4*0,6)=19 шт

Аналогично предыдущему nв1 =0,56;

N3=Rв/(Rз*nв1)=44,59/(4*0,56)=19,9 шт 40,56

Округляем до ближайшего целого, окончательно принимаем:

N= 20; nв= 0,55.

5. Для полосового заземлителя, расположенного в земле сопротивление растеканию (см. табл. 2 [6])

Rг=0,366*p/L*ln[(2*L2)/bп*t0)],

где L= 1,05*a*N= 1,05*4,5*20 = 94,5 м;

р=p_грунта*ф=100*4=400 Ом*м (значение коэффициента сезонности для горизонтальной полосы ф=4 принято по табл. 4 [6] для 2 климатической зоны).

Rг=0,366*(400/94,5)*[ln((2*94,5^2)/0,04*0,7)]=8,99 Ом.

Согласно табл. 6 при N = 20, a/l = 1,5 и расположении труб в заземлителе по контуру nг = 0,295.

6. Вычислим результирующее сопротивление растеканию группового заземлителя по формуле (3) [6]

Rгр=(Rв*Rг)/(Rв*nг+N*Rг*nг)=(44,59*8,99)/[(44,59*0,295)+20*8,99*0,55)]=3,6 Ом

7. Так как вычисленное Rг<Rз, то определенные в ходе расчета число труб N = 20 и длину соединяющей полосы L=94,5 м принимаем окончательно.

Вывод: при заданных условиях силовой установки, для безопасной работы персонала необходимо заземлить участок с помощью 20 труб и соединяющей их полосы длинной 94,5 м.

8.2 Расчет зон химического заражения

Воздействие аварийно-химических опасных веществ (АХОВ) на человека.

На станции «Новороссийск», которая располагается вблизи от завода изготавливающего железнодорожные колеса, обрабатываются различные грузы, в том числе и опасные химические вещества (хлор, аммиак и т.п.).

Согласно ГОСТ Р22.0.05-94 [7] к опасным химическим веществам (ОХВ) относятся те, прямое или опосредованное воздействие которых на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Из всех ОХВ выделяют те, которые могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации, т. е. создать очаг массового поражения. Такие вещества именуют аварийно химически опасными веществами (АХОВ).

АХОВ могут проникать в организм человека и воздействовать на него тремя путями:

- через дыхательную систему (ингаляционный путь);

- через желудочно-кишечный тракт (пероральный путь);

- через кожный покров (кожно-резорбтивный путь)

Поражающее воздействие опасных химических веществ зависит от трех факторов:

- концентрация вещества;

- продолжительность воздействия;

- индивидуальных особенностей организма человека.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) АХОВ в среде - это такая концентрация, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья настоящего и последующих поколений.

Концентрацию принято выражать для газообразных веществ - в мг/м3, для жидких - мл/л, для твердых - мг/кг массы человека.

Различают следующие концентрации АХОВ:

- пороговая (РС), при которой появились начальные признаки, дающие возможность человеку обнаружить вещества;

- выводящая из строя (IС), при которой происходит потеря работоспособности;

- средняя смертельная (LC50), приводящая к гибели 50% пораженных;

- смертельная (LC100), приводящая к гибели 100% (всех) пораженных.

Обобщенным показателем опасности является токсическая доза (токсодоза) - это количество токсического вещества, поглощенного организмом человека за определенное время, вызывающее определенный токсический эффект. На практике находят применение следующие варианты токсодоз:

- пороговая (PD), вызывающая начальные признаки поражения;

– выводящая из строя (ID), вызывающая потерю работоспособности пораженных людей;

- смертельная (летальная) или средняя смертельная токсодоза (LD).

По токсическому действию на организм человека АХОВ подразделяют на группы:

- удушающего действия (хлор, его соединения и др.);

- общеядовитого действия (синильная кислота, оксид углерода и др.);

- нейротропные яды (сероуглерод, фосфор и др.);

- метаболические яды (этиленоксид, метилбромид, метилхлорид и др.);

-комбинированного действия (общеядовитого и удушаещего) - сероводород, оксиды азота и др.);

- Удушающего нейтропного действия (аммиак).

Аварийно-химические опасные вещества (АХОВ) на железнодорожном транспорте перевозятся в емкостях, как правило, в цистернах с коэффициентом заполнения 0,8-0,9. В случае схода с рельсов или столкновения может произойти разрушение корпуса цистерны. При этом может произойти утечка (выброс) вещества и частицы АХОВ могут быстро (в течение 1-3 мин) перейти в атмосферу с образованием первичного облака. Далее разлившееся вещество испаряется, образуя тем самым вторичное облако. В результате чего возникает зона химического заражения (ЗХЗ). В ЗХЗ могут оказаться соседние объекты, жилые кварталы, поселки и т. д. ЗХЗ АХОВ включает участок разлива (утечки), территорию и воздушное пространство над ней, где распространились пары этих веществ с пороговыми концентрациями.

Рассмотрим сценарий аварии, связанной с аварийным разливом аммиака на станции.

Аммиак - бесцветный газ с резким удушливым запахом, легче воздуха. Хорошо растворим в воде, водный раствор - нашатырный спирт. Применяют в производстве азотной кислоты и удобрений (4/5 производимого аммиака), аммониевых солей, синильной кислоты, соды. Жидкий аммиак - хладагент, высококонцентрированное удобрение. Взрывоопасен. Токсичен.

Аммиак обладает высокой летучестью, что способствует образованию в воздухе высоких концентраций паров. Представляет опасность для человека при вдыхании, попадании на кожу, попадании в глаза. Вызывает раздражение слизистых, чихание, удушье, тошноту. При пожаре и взрыве возможны ожоги и травмы.

При аварийном разливе аммиака необходимо вызвать газоспасательную службу района; прекратить движение поездов и маневровую работу в опасной зоне; изолировать место аварии; организовать эвакуацию людей с учетом направления движения облака токсичного газа; оказать первую помощь пострадавшим; в опасную зону входить в защитных средствах; соблюдать меры пожарной безопасности. Для осаждения (рассеивания, изоляции) газов используют распыленную воду.

Исходные данные для расчета зон химического заражения приведены в таблице 2. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра, км/час

Таблица 2.

Разлив АХОВ сопровождается образованием зон разлива АХОВ, образованием зон опасных концентраций АХОВ в атмосферном воздухе.

Первичное облако - облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 минуты) перехода в атмосферу части содержимого емкости с АХОВ при ее разрушении.

Пороговая токсодоза - ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Вторичное облако - облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Сценарий развития аварий, связанных с разливом АХОВ на железнодорожном транспорте.

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения в качестве исходных данных принимается самый неблагоприятный вариант:

величина выброса АХОВ (Q₀) - количественное содержание АХОВ в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и т. д.);

метеорологические условия - инверсия, скорость ветра - 1м/с;

направление ветра от очага ЧС в сторону территории объекта;

температура воздуха + 20С;

время от начала аварии - 1 час.

Сценарий аварии, связанной с аварийным разливом аммиака на железнодорожном транспорте.

Исходные данные:

Расчет зон химического заражения.

Поскольку агрегатное состояние исходного вещества сжиженный газ и T_КИП < T_ВОЗ, зона заражения формируется первичным и вторичным облаком.

Расчет исходной массы вещества, т

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку, т

Продолжительность испарения вещества с площади разлива, час

K6 = 1 (т. к. TИСП > 1)

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку, т

Глубина зоны заражения первичным облаком, км

ГЗ1 = 1,25 (Выбирается из таблиц базы данных)

Глубина зоны заражения вторичным облаком, км

ГЗ2 = 3,16 (Выбирается из таблиц базы данных)

Полная глубина зон возможного заражения, км

ГЗ = MAX (ГЗ1, ГЗ2) + 0,5*MIN (ГЗ1, ГЗ2) = MAX (1,25 , 3,16) +

+ 0,5*MIN (1,25 , 3,16) = 3,785

Скорость переноса переднего фронта зараженного облака, км/час

VПЕР = 5 (Выбирается из таблиц базы данных)

Предельно возможная глубина зоны заражения, км

ГПР = TАВ * VПЕР = 1*5 = 5

Окончательная глубина зоны заражения, км

Г = MIN (ГЗ, ГПР) = MIN (3,785 , 5) = 3,785

Угловые размеры зоны возможного заражения, (угловой) градус

Ugl = 180 (Выбирается из таблиц базы данных)

Площадь зоны возможного заражения при аварии, км кв.

Коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха

K8 = 0,081 (Инверсия)

Площадь зоны фактического заражения при аварии, км кв.

Время подхода зараженного воздуха к объекту, час

Вывод: проектируемый объект находится в зоне возможного химического заражения при авариях с выбросом аммиака на ж/д транспорте.

Заключение

В дипломном проекте были произведены расчеты металлоконструкций необходимых для модернизации промышленного робота М20П.40.01, с целью его дальнейшего применения в качестве робота-контролера ходовых колес. Так же нами был изучен и приспособлен, для определения дефектов поверхности качения, оптоэлектрический преобразователь.

В рамках проведенной работы были получены навыки работы в программном комплексе APM WinMachine и приложениях APM Beam и APM Joint.

Исследование с помощью программы МВТУ функций управления и преобразования канала контроля позволяет с достаточной точностью учитывать большинство факторов влияющих на дефекты формы поверхности.

В дипломном проекте был предложен робототехнический комплекс позволяющий избавить человека от монотонного ручного труда, тем самым повысив точность и скорость измерений формы поверхности колеса. Дальнейшая автоматизация процессов производства цельнокатаных колес уже не представляется чем-то сверхъестественным. Современные технологии вполне способны выполнять поставленные перед ними задачи не только наравне с человеком, но и во многом превосходя его. Автоматизация и роботизация производства позволяет человечеству выходить на новый уровень развития, освобождая человека от тяжелого ручного труда, оберегая его от опасности, связанной с выполнением тех или иных действий и, одновременно с этим, повышая точность, качество и объем выполняемой им работы.

Список использованной литературы

1. Аксенов В.А., Евсеев Д.Г., Фомин В.А. Технологические процессы механообработки и сборки при ремонте подвижного состава. - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2001. - 520 с.

2. Каляев И.А. и др. Интеллектуальные роботы: учебное пособие для вузов / под общей ред. Е.И. Юревича - М.: Машиностроение, 2007. - 360 с.

3. Малышев Г.А. Справочник технолога авторемонтного производства. - М.: «Транспорт», 1977. - 432с.

4. Мотовилов К.В., Лукашук В.С., Криворудченко В.Ф., Петров А.А. Технология производства и ремонта вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Маршрут, 2003. - 382 с.

5. Сибаров Ю.Г., Васин В.К. Расчет и контроль защитного заземления: методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе №13. - М., 1992.

6. Сорокин П.А., Чистяков В.Л. Рефлектометрические методы автоматизированной дефектоскопии поверхности. - Тула: Гриф и К, 2003. - 160 с.

7. Тарасевич О.М. Разработка управляющих программ для токарных станков с устройством числового программного управления. - М.: МИИТа, 2006.

8. Шевандин М.А. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Гражданская оборона. Учебное пособие для ВУЗов ж.д. транспорта. - М.: Маршрут, 2003. - 367с.

9. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB - М.: издательство «Горячая линия - Телеком», 2007. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru