Увеличение производственных мощностей предприятия за счет внедрения АСУ 
основе измерений параметров и физических величин лежат различные физические явления и закономерности. Измерительные схемы с использованием современных достижений микроэлектронной техники: микропроцессорных схем, твердых или полупроводниковых электрохимических элементов и другие. Для того, чтобы повысить производительность ОАО «Комиссаровский завод торгового машиностроения» и тем самым увеличить использование производственных мощностей предлагается данный проект. Целью проекта является внедрение контроля состояния оборудования путем установки датчиков на оборудование. Для примера эти датчики будут установлены на токарно-винторезный станок.Раздел 7.3. Предпосылки для внедрения средств автоматического контроляУстановка датчиков на токарно-винторезный станок является перспективным методом увеличения производства. Этот метод заключается в том, что датчики будут установлены на наиболее изнашиваемые части станка, и, путем создания базы данных, в которую будут вноситься данные с датчиков, будет контролироваться текущее состояние оборудования.Как уже указывалось выше, датчики будут установлены на токарно-винторезный станок. Для этого рассмотрим схему такого станка. Современный универсальный токарно-винторезный станок (рис. 2) состоит из станины /, передней бабки 2, задней бабки 4, суппорта 3, коробки подач 7 и фартука 8.Станина служит для соединения всех узлов станка. На ней устанавливаются передняя бабка и коробка подач, а вдоль станины по специальным направляющим могут перемещаться задняя бабка и суппорт станка с фартуком.Передняя бабка располагается на левом конце станины. Установленный в передней бабке шпиндель предназначен для закрепления обрабатываемой детали и сообщения ей главного вращательного движения.Задняя бабка применяется для поддерживания детали при работе в центрах. Крепится она на правом конце станины и имеет возможность перемещаться по ее направляющим. Кроме того, она может быть использована также для закрепления режущих инструментов.Суппорт служит для закрепления режущего инструмента и сообщения ему движения подачи при обработке детали.Коробка подач передает вращательное движение от шпинделя станка ходовому пинту 5 или ходовому винту. Расположенные в коробке подач механизмы позволяют изменять скорость вращения холеною винта или нала, а следовательно, и величину подачи.Фартук преобразует вращательное движение ходового винта или вала в прямолинейное поступательное движение суппорта. При нарезании резьб используется ходовой винт, а при всех остальных видах токарной обработки применяется только ходовой вал. рис.7.3.1. Токарно-винторезный станок мод. 1К62Рассмотрим более подробно основные изнашивающиеся части токарно-винторезного станка.Станина Станина должна обладать высокой жесткостью, обеспечивать длительное сохранение станком необходимой точности и позволять удобно отводить стружку из зоны резания. Вес и размеры станины должны быть минимальными. Конструкции станин разнообразны и определяются размерами и назначением станка. рис. 7.3.2. Станина Станина токарного станка средних размеров (рис.3) представляет собой полую корпусную деталь, устанавливаемую на полу цеха на тумбы или ножки. Для придания станине большей жесткости продольные ребра ее связаны параллельными (рис. 3, а) или диагональными (рис. 3,6) перегородками. На продольных ребрах станины расположены направляющие для перемещения суппорта и задней бабки. Форма и размеры направляющих разнообразны: в станках средних размеров часто встречаются комбинации плоских и треугольных направляющих -- внешних для суппорта и внутренних -- для задней бабки. Направляющие станины тщательно обрабатываются, так как точность станка зависит от точности изготовления и состояния направляющих. Станины чаще всего выполняются из серого чугуна станины малых и средних станков -- из II СЧ21-4О, а станины средних и тяжелых станков -- из чугуна СЧ32-52. Станины из чугуна легче обрабатываются и снижают себестоимость станка при серийном производстве. Кроме того, станки с чугунной станиной имеют большую виброустойчивость. Однако чугунные направляющие недолговечны -- они быстро изнашиваются, а вес литой чугунной станины велик. Во избежание этих недостатков все шире начинают применять стальные сварные станины, а для тяжелых уникальных токарных станков иногда используют железобетонные станины. Передняя бабка В большинстве станков в передней бабке размещаются механизмы главного движения, в задачу которых входит сообщать шпинделю с деталью вращательное движение, изменять скорость его вращения и в случае необходимости направление вращения При использовании коробок скоростей с подвижными зубчатыми колесами или муфтами переключения на передней стенке корпуса передней бабки размещаются рукоятки управления. Здесь же обычно укрепляется таблица положений рукояток управления для различных вариантов скоростей вращения шпинделя. Шпиндель станка представляет собой пустотелый вал, установленный на двух-трех подшипниках в корпусе передней бабки. Сквозное отверстие в шпинделе допускает изготовление деталей из пруткового материала -- пруток проходит внутри полого шпинделя. На переднем конце шпинделя крепится кулачковый или поводковый патрон. Формы и размеры передних концов шпинделя токарных станков общего назначения стандартизованы (ГОСТ 16868-71). Форма шпинделя, конструкция и состояние его опор определяют точность станка, его виброустойчивость. Конструкция передней и задней опор шпинделя токарно-винторезного станка мод. IK62 показана на рис. 7.3.3. Нагрузка на шпиндель (рис. 7.3.3, а) в основном воспринимается его передней опорой. Передняя конусная шейка шпинделя вращается в регулируемом двухрядном роликовом подшипнике 2. Регулировка подшипника имеет целью устранить излишний зазор (люфт) в опоре. Регулировка подшипника производится гайкой 3, причем предварительно должен быть ослаблен стопорный пинт 4. Подтягивание внутреннего кольца подшипника устраняет зазор. Правильно отрегулированный подшипник должен допускать проворот шпинделя вручную. После окончания регулировки стопорный винт затягивается. Наружный диаметр гайки 3 меньше диаметра отверстия наружного кольца подшипника 2, поэтому при разборке передней бабки можно удалять шпиндель, не нарушая положения переднего подшипника. Смазка переднего подшипника осуществляется с помощью плунжерного насоса. Задней опорой шпинделя (рис. 7.3.3) являются два радиально-упорных шариковых подшипника 5 и 6. Они нагружены значительно меньше передней опоры. Их основная задача -- воспринимать осевые нагрузки на шпиндель. Наружные кольца этих подшипников устанавливаются до упора с помощью гайки 8. Регулируются они гайкой 7. Смазка подшипников фитильная. Аналогичным образом смонтированы шпиндели и других современных токарных станков. рис. 7.3.3 Устройство шпинделя токарно-винторезного станка Путем консультаций с инженерно-техническими работниками и работниками цеха ОАО «Комиссаровский завод торгового машиностроения» были установлены наиболее изнашивающиеся части токарно-винторезного станка. Это шпиндельный подшипник, направляющие на станине и малые направляющие на суппорте. Регулировка подшипника имеет цель устранить излишний зазор (люфт) в опоре, так как это может повлечь за собой нежелательные отклонения при обработке детали (смещение оси). Регулировка подшипника производится гайкой, причем предварительно должен быть ослаблен стопорный винт. Подтягивание внутреннего кольца подшипника устраняет зазор. Правильно отрегулированный подшипник должен допускать проворот шпинделя вручную. После окончания регулировки стопорный винт затягивается. Исходя из этого, можно сделать вывод, что регулировка зазора является важной составляющей при настройке оборудования. Поэтому, установив датчик в этот зазор, можно проследить за тем, соответствует ли зазор требуемым нормам. Направляющие на станине и малые направляющие на суппорте выполняют похожие роли - регулируют точность движения коробки подач и режущего инструмента. Со временем они изнашиваются, что приводит не только к нежелательным отклонениям при обработке детали, но и выходу станка из строя. Поэтому экономически более выгодно проводить планово-предупредительный ремонт. Данные о состоянии направляющих будут получены с датчиков автоматического контроля дефектов поверхности. Раздел 7.4 Создание схемы подключения датчиков к станку7.4.1 Обоснование выбора датчиковВ механизированных средствах неразрушающего контроля автоматизирован процесс сканирования преобразователем контролируемой поверхности, а данные, полученные с этих средств, контролирует обслуживающий персонал. В состав средств представления информации (СПИ) входят устройства, предназначенные для преобразования полученных от входных преобразователей электрических сигналов в динамические, либо статические изображения исследуемых излучений или полей. СПИ количественно характеризуют дефекты типа нарушения сплошности, отклонения размеров, изменения физико-механических свойств, сигнализируют о возможности возникновения аварийной ситуации или достижении выбранных уровней разбраковки изделий.В СПИ используются информации: аналоговая, цифровая, аналогово-цифровая. Информацию можно представить индикационным способом: на динамических экранах, мнемосхемах, сигнальных табло, стрелочных и цифровых указателях. Показания указывающих и цифровых измерительных приборов считают измерительной индикацией, а представление информации на носителях (лентах, листах, круговых диаграммах) - регистрацией или документированием.В СНК применяют средства индикации различной сложности, например сигнальные лампочки или бленкера и электронно-лучевые дисплеи с псевдообъемным представлением объекта наблюдения. Средства индикации должны обеспечивать воспроизведение значительного объема информации в удобном для восприятия виде при высокой скорости записи, стирании или обновления изображений. Широкое применение в составе СПИ получили вычислительные устройства, которые позволяют строить двух- и трехмерные изображения объекта контроля в требуемом масштабе, выявить на изображении точки локализации дефектов и обозначить яркостным или цветным способом участки с наибольшими градиентами полей и излучений, характеризующих наличие дефектов или напряженные состояния.Для проектирования СНК применяют системы автоматизированного проектирования, построенные на основе устройств электронной вычислительной техники.ЭВМ широко используют для расчета топографии двумерных и трехмерных магнитных, электромагнитных, ультразвуковых, тепловых и других полей и ионизирующих излучений. Они позволяют наиболее точно определить и учесть влияние мешающих факторов. С их помощью можно рассчитать условия наилучшей помехоустойчивости аппаратуры и обеспечить максимальную точность измерений.К числу наиболее типичных задач контроля, решаемых с помощью ЭВМ, относят анализ результатов контроля за предшествующий период времени, расчет параметров статистического контроля, в том числе границ рассортировки и объемов контроля, разработку экономических критерием статистического контроля, сбор, обработку и выдачу статистики брака в системы управления технологическими процессами, выявление наиболее опасных и повторяющихся причин возникновения брака.При решении этих задач используют методы технико-экономической оптимизации. На основе зависимостей расчета экономической эффективности разрабатывают экономико-математическую модель СНК. Эта модель отражает изменение суммы приведенных затрат на создание и эксплуатацию контролируемого объекта в зависимости от изменений исследуемых основных параметров.ЭВМ должны выполнять разнообразные функции: вырабатывать непрерывно поступающую информацию по специальным программам, сравнивать ее с данными, полученными в предшествующий период времени, хранить и оперативно выдавать необходимую информацию, решать задачи сопровождения. Как указывалось выше, в нашем случае одним из контролируемых параметров является контроль зазора на шпиндельном подшипнике. Для этого будут применятся фотоимпульсные приборы. Их действие основано на применении развертки изображения для образования светового импульса, длительность которого определяется размером изделия. Преимуществом их является нечувствительность к изменению параметров воздушной среды, что особенно важно в тяжелых производственных условиях. Мы применим для нашего случая датчик фирмы Brown мод. Bovery (Швейцария). Он позволяет со скоростью 3 м/с контролировать диапазон зазора 50 - 650 мм при погрешности измерения 0,2 %. Тип сканатора - волоконно-оптическое кодирующее устройство. Во втором же случае контролируемый параметр - это контроль дефектов поверхности. Применим в данном случае лазерные дефектоскопы SDB-20 японской фирмы Takenaka. Эти дефектоскопы позволяют определить минимальный размер дефекта до 0,05 мм, что в нашем случае является вполне приемлемым. Принцип работы - использование оптического отражения бегущего светового пятна, свет лазера попадает на вибрационное зеркало, благодаря чему осуществляется развертка светового пятна по параболическому отражателю; при наличии поверхностных дефектов свет отражается от контролируемой поверхности и попадает на светопроводящее волокно, через которое проводится до фотоэлектронного умножителя.7.4.2 Схема подключения датчиков к станкуК фотоэлектрическим приборам относятся такие приборы, в схеме которых используются в качестве преобразователей фотоэлементы.В высокоточных приборах автоматического контроля фотоэлементы обычно работают в релейных схемах, крайне редко применяют измерительные системы, где с помощью фотоэлемента измеряется поток излучения, функционально связанный с размером контролируемого параметра. На рис. 7.4.2.1 показана принципиальная схема построения прибора, где измеряется световой поток, несущий информацию о размере детали. Световой поток от источника 1 через оптическую систему 2 и щелевую диаграмму 3 падает на фотоэлемент 4. щелевая диафрагма закрыта контролируемой деталью 6. таким образом, поток излучения, падающий на фотоэлемент, определяется размером детали. Этот поток вызывает определенный ток в микроамперметре 5.рис. 7.4.2.1 Простейшая схема фотоэлектрического прибораНизкая точность приборов, построенных по этой схеме, объясняется тем, что на результаты измерения влияют колебания яркости источника излучения, питающего напряжения, температуры и др. Эта схема также чувствительна и к постороннему излучению, падающему на элемент.Формирование команд фотоэлектрических преобразователей осуществляется с помощью двух видов электрических схем: с непосредственным подключением электромагнитных реле к датчикам или через усилитель.В схемах первого используются электромагнитные реле специального исполнения с определенным сопротивлением катушки. Принципиальная схема такого включения датчика представлена на рис. 7.4.2.2. рис. 7.4.2.2 Принципиальная схема включения датчикаПри срабатывании датчика Д (в самом простом случае фоторезистора) его сопротивление резко уменьшается, электрический ток в цепи возрастает, реле Р1 (Р2) срабатывает. Так как у датчиков чувствительность колеблется в значительных пределах, то для срабатывания всех реле при одинаковой засветке вводят переменное сопротивление R. В противном случае появится погрешность. Запоминание команды осуществляется через замыкающийся контакт К1. Ток на датчик Д подается с помощью контактов измерительного тока КИТ. Время срабатывания реле 60 мс, питание от сети напряжением 200-250 В. В нашем случае схема подключения датчиков соответствует схеме, представленной на рис. 7. При замыкании контакта К1, поступает сигнал (через интерфейс RS 232) на ЭВМ, где он фиксируется в базе данных. рис. 7.4.2.3. Схема подключения датчиковКогда датчик Д1 не работает, напряжение смещения, подаваемое с делителя R2, R3, R4 и сопротивлений R1 и R5 на сетку лампы, запирает ее, - реле Р1 обесточено. При срабатывании датчика потенциал сетки резко изменяется, лампа открывается, возникает анодный ток, реле Р1 срабатывает (возник командный сигнал). Схема реле обеспечивает запоминание команды на определенное время благодаря питанию катушки электромагнитного реле через замыкающий контакт Р1 и контакт самопитания КСП. Таким образом, срабатывание электромагнитного реле используется для образования новой цепи питания этого же реле.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
|
|
