Анализ затрат штучного времени при ремонте (изготовлении) деталей

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Анализ затрат штучного времени при ремонте (изготовлении) деталей и узлов подвижного состава показывает, что значительная доля затрат в общем балансе штучного времени приходится на вспомогательные операции, представляющие собой: транспортно-загрузочные операции по установке деталей и узлов в положение, необходимые для очистки, разборки, мойки, ремонта, обработки и т.д.; операции контроля качества работ, а также меры по обеспечению безопасных условий труда; операций с ручным управлением механизмами (агрегатами, станками).

              В связи с этим главной задачей автоматизации ремонта подвижного состава является всемерное сокращение непроизводительных затрат вспомогательного времени.

              Из указанных положений следует, что создание автоматизированного станка, установки, линии предусматривает автоматизацию следующих операций технологического цикла:

              а) автоматизацию загрузки – комплекса действий, осуществляемых механизмами для пространственной ориентации деталей и узлов в необходимом положении и транспортровки их в рабочую зону агрегата;

              б) автоматизацию процессов управления агрегатом, устройством – комплекса целенаправленных действий при помощи различных управляющих устройств – программоносителей.

              в) автоматизацию контроля – комплекса функций наблюдения за ходом технологического процесса без вмешательства человека.

              Задача автоматизации производственных процессов при ремонте подвижного состава решается в такой последовательности:

              а) изучение и описание существующего неавтоматизированного технологического процесса и его анализ;

              б) выбор и анализ нового, прогрессивного технологического процесса;

              в) выбор оборудования – прототипа для автоматизации процесса;

              г) разработка конструкции и схемы управления проектируемой автоматизированной установки;

              д) описание порядка выполнения работы спроектированной установки;

              е) технико-экономическое обоснование внедрения проектируемой установки.

1        ОПИСАНИЕ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА,

ПОДЛЕЖАЩЕГО АВТОМАТИЗАЦИИ

При ремонте грузовых вагонов наиболее трудоёмкими операциями процессы правки и ремонта деформированных рам и элементов кузовов вагонов. Трудоёмкость правильно-ремонтных работ значительно снижается широкой механизацией и автоматизацией этих процессов путём внедрения механизированных поточных линий.

В курсовом проекте нет необходимости разрабатывать полностью всю линию, достаточно указать позиции, на которых функционируют автоматические стенды и порталы для правки различных частей кузовов и рам полувагонов, которые предварительно были лишены обшивки и боковых дверей.

Данная поточная линия состоит их шести ремонтных позиций, на которых производятся следующие работы:

На первой позиции срезают неисправниые детали рамы и каркаса кузова вагона.

На второй позиции взамен удалённых деталей подгоняют и предварительно приваривают новые.

На третьей позиции установлен стационарный стенд для правки хребтовой балки, верхнего и нижнего обвязочных поясов обрешётки кузова.

Под вагоном установлены 16 гидравлических домкратов на равном друг от друга расстоянии по всей длине хребтовой балки. По бокам между домкратами расположены мощные захватные приспособления. При подаче вагона на позицию захваты удерживают хребтовую балку во время работы домкратов. Домкраты при подаче воды на плунжеры поднимаются и давят на балку в месте изгиба. После достижения домкратом максимальной высоты вода отводится и домкраты опускаются в исходное положение, а захваты отходят от балки. Также здесь производится правка нижнего и верхнего обвязочного пояса с помощью валков, которые оказывая давление на обвязочный пояс, проходят по всей длине вагона вперёд и назад.

На четвёртой ремонтной позиции установлен стационарный стенд для устранения сужения  кузова вагона. Стенд представляет собой портал, в котором на собственных тельферах установлены  четырнадцать диагональных распорок, по две на просвет между поперечными балками, причём одна из пары правит правый борт, а вторая левый борт. При подаче вагона на позицию тельферы опускают распорки внутрь кузова, один конец распорки встаёт в угол нижней обвязки, а второй с помощью специального захватного приспособления – на верхнюю обвязку. При подаче сжатого воздуха в распорку она раздвигает сжатые участки верхней обвязки наружу. После достижения прямого профиля обвязки воздух перекрывается и распорки поднимаются на тельферах вверх.

На пятой позиции правят верхние листы поперечных балок с помощью гидравлического стенда, подобного установленному на позиции 3, но с домкратами, расположенными под  поперечными балками и без захватов, так как собственного веса вагона хватает для правки поперечных балок.

На шестой позиции происходит приёмка проведённых правильных работ и вагон отправляется на накопительные пути.

При разработке технологического процесса были рассчитаны следующие параметры поточного производства.

Такт поточной линии, т. е. интервал времени между выпусками с поточной линии вагонов, размещающихся на последней позиции, определили по формуле (1):

 = Nв  nл  кв / Fл ,                                                         (1)

где  Nв – годовая программа капитального ремонта вагонов, Nв = 1000 вагонов;

       Fл – действительный годовой фонд времени работы ПКЛ, ч.;

       Nл – количество параллельных поточных линий, nл = 1;

       кв – количество вагонов на одной позиции, кв = 1.                                              

Действительный годовой фонд времени работы ПКЛ рассчитали по формуле (2):

Fл = Д  Тсм  асм ,                                                       (2)

где    Д – количество рабочих дней в году, Д = 253;

         Тсм – продолжительность рабочей смены, Тсм = 12 ч.;

         асм – количество рабочих смен в сутках, асм = 1.

Fл = 256  12  1 = 3036 ч.

Тогда такт ПКЛ составит:

 = 1000  1  1 / 3036 = 0,36 ч.

Таким образом, простой полувагона на одной ремонтной позиции ПКЛ составит 0,36 ч.

Простой одного вагона в ремонте рассчитали по формуле (3):

tр = С   ,                                                              (3)

где    С – количество позиций на ПКЛ, С = 6.

    tр = 6  0,36 = 2,4 ч.

Ритм, т. е. промежуток времени, по истечении которого с ПКЛ выходит отремонтированный вагон, определили по формуле (4):

Rл = Fл / Nв ,                                                         (4)

         Rл = 3036 / 1000 = 3,04 ч.

Принимаем Rл = tр = 3 ч.

                   2 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ                                                                                                          АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Непосредственно сама функциональная схема приведена в графической части проекта (лист 1).

На схеме введены следующие обозначения:

М1 – электродвигатель конвейера движения вагонов в цехе;

М2 – пневмопривод захватов;

М3 – гидропривод домкратов правки хребтовой балки;

М4 –реверсивный электродвигатель правочных валков;

М5 – электродвигатели тельферов вертикального движения распорок;

М6 – пневмопривод распорок;

М7 – гидропривод правильных домкратов;

РО1…РО7 – регулирующие органы соответствующих приводов;

ИМ1…ИМ7 – исполнительные механизмы;

КС – программно-временное устройство  управления основными элементами ПКЛ;

GЕ1 – датчик окончания хода конвейера;

GE2 – датчик наличия вагона на третьей позиции;

GE3 – датчик датчик установки захвата в рабочее положение;

GE4 – датчик полного подъёма домкратов;

GE5 – датчик завершения прямого хода правильных валков;

GE6 – датчик завершения обратного хода правильных валков;

GE7 – датчик наличия вагона на четвёртой позиции;

GE8 – датчик опускания распорок вниз;

GE9 – датчик возвращения распорок в исходное положение (вверх);

GE10 – датчик завершения работы распорок;

GE11 – датчик наличия вагона на пятой позиции;

GE12 – датчик полного подъёма правильных домкратов.

Система управления поточной линией по ремонту полувагонов главным образом осуществляется посредством командоаппарата КС, который обеспечивает выполнение операций конвейера в следующей последовательности.

КС даёт команду на продвижение вагонов на одну позицию двигателю конвейера (линия связи КС и ИМ1).

Двигатель работает до тех пор, пока не сработает датчик завершения продвижения вагонов GE1.

Как только сработал датчик GE1, КС даёт команду на начало выполнения правильных операций.

Все операции будут производится лишь в том случае, если на позиции имеется вагон (проверяется датчиками GE2, GE7, GE11).

На третьей позиции:

Датчик GE2 вместе с КС даёт команду захватам закрепить хребтовую балку (линии связи GE2 и КС с ИМ2). Воздух через М2 будет идти до тех пор пока не сработает датчик GE3 и подача воздуха прекратится (линия связи GE3 и ИМ2). Также GE3 даст команду гидравлическому клапану открыться (линия связи GE3 и ИМ3) и домкраты начнут подниматься до тех пор, пока они не достигнут максимальной величины поднятия. Это контролируется датчиком GE4 (линия связи GE4 и ИМ3). Также этот датчик даст разрешения на выпуск воздуха из силовых цилиндров захватов (линия связи GE4 и ИМ2'), а из гидроцилиндров домкратов выйдет вода и они опустятся (линия связи GE4 и ИМ3).

Одновременно КС запускает также и двигатель правильных валков для правки обвязок М4 (линия связи KC и ИМ4). Как только валки пройдут весь вагон, что контролируется датчиком GE5, включится обратный ход (линия связи GE5 и ИМ4') и валки пойдут в обратном направлении до конца, что контролируется датчиком GE6.

На четвёртой позиции датчик GE7 и КС дают сигнал тельферам опустить распорки (линии связи GE7  и ИМ5 и КС и ИМ5). Тельферы будут опускать распорки до срабатывания датчика GE8, который также разрешит пуск воздуха в силовой цилиндр распорки (линия связи GE8 и ИМ6) распорки начнут выгибать верхнюю обвязку наружу до момента срабатывания датчика GE10. По сигналу этого датчика из пневмоцилиндров распорок воздух выйдет (линия связи GE10 и ИМ6) и запустятся тельферы на обратный ход и поднимут распорки вверх до срабатывания датчика GE9, который остановит подъём распорок в верхней точке (линия связи GE9 и ИМ5')

На пятой позиции по сигналу КС и наличии вагона на позиции (датчик GE11) начнут работу гидроцилиндры, которые поднимут домкраты для правки верхних листов поперечных балок, которые будут подниматься до полной выправки верхних листов (до высшей точки), о чём сообщит датчик GE12 и отключит воду от домкратов (линия связи GE12 и ИМ7).

3 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ

После разработки функциональной схемы САУ произвели выбор ее элементов, которое заключается в расчете и выборе их типа по справочной литературе.

В качестве датчика положения выбрали путевой переключатель мгновенного действия типа ВК – 211, техническая характеристика которого приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Техническая характеристика путевого переключателя мгновенного действия типа ВК – 211.

Выбор электродвигателей конвейеров для передвижки вагонов, заключается в расчете их мощности, которую определили по формуле /3/:

Р = ,                                                              (3.1)

где   W – суммарное сопротивление движению, Н;

         – скорость перемещения конвейера, = 0,15 м/с;

         – КПД передачи, = 0,9.

Суммарное сопротивление движению определили по формуле /3/:

W = 0  n  T0 ,                                                            (3.2)

где   0 – тяговое усилие, приходящееся на каждую тонну массы

                  перемещаемых вагонов, 0 = 300 Н/т;

         n  – количество одновременно перемещаемых полувагонов,

                n = 7;

T0 – масса перемещаемого полувагона, T0 = 21 т.

W = 300  7  21 = 44100 Н,

Тогда мощность электродвигателя конвейера будет равна:

Для внутрицехового конвейера:

Р = =  7,35 кВт,

По результатам расчета выбираем асинхронный электродвигатель единой серии ВАО мощностью 8 Квт /4/.

В качестве реле времени принимаем РСД5 и РВП-8.

4 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ САУ

Непосредственно принципиальная схема приведена в графической части проекта (лист 2).

Цепи управления получают питание 220 в переменного тока, при замыкании кнопки HS, имеющей блокировку через реле РРП .

Электродвигатель конвейера подачи вагонов в цех М1 получает питание от автоматического выключателя QF1. Электродвигатель запускается на прямой ход магнитным пускателем КМ1. Защита двигателя М1 от перегрузки осуществляется тепловыми реле ТР1 и ТР2.

Электродвигатель правильных валков М4 получает питание от автоматического выключателя QF2. Электродвигатель запускается на прямой ход магнитным пускателем КМ2, а на обратный ход – пускателем КМ3. Защита двигателя М4 от перегрузки осуществляется тепловыми реле ТР3 и ТР4.

Электродвигатели тельферов подъёма распорок М5 получает питание от автоматического выключателя QF3. Электродвигатель запускается магнитным пускателем КМ4 на прямой ход, а на обратный – магнитным пускателем КМ5. Защита двигателя М5 от перегрузки осуществляется тепловыми реле ТР5 и ТР6.

Катушки пневмоприводов и гидроприводов питаются напряжением 220 В и поэтому не нуждаются в дополнительной пусковой аппаратуре.

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЯ ОЦЕНКА РАЗРАБОТАННОЙ САУ

Технико-экономическая оценка разработанной САУ основными устройствами поточно-конвейерной линии правильных работ произведена путем определения срока окупаемости, дополнительных капиталовложений и текущих затрат, связанных с внедрением автоматизации, и сравнение его с нормативным значением.

Срок окупаемости дополнительных капиталовложений вычисляется по формуле

,                                                         (5.1)

где          – дополнительные капитальные вложения, руб.;

                – экономия годового фонда  заработной платы за счет

                        освободившихся рабочих мест, руб;

                – нормативный срок окупаемости.

Расчет дополнительных капитальных вложений, связанных с автоматизацией, сведен в таблицы 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1 – Дополнительные капитальные вложения на элементы автоматики

Таблица 5.2 – Дополнительные капитальные вложения на монтаж, установку и проектирование элементов автоматики

Цены в таблицах 5.1 и 5.2 приведены на 1971 год.

Вводим переводной коэффициент равный 10. Таким образом дополнительные капиталовложения составят: К= (280+182)10=4620 руб.

В результате автоматизации высвобождается четыре рабочих места при односменной работе. Расходы на тарифную заработную плату определили по формуле:

,                                                      (5.2)

где   часовая тарифная ставка по 5 разряду,

         годовой фонд времени одного рабочего, ;

          количество высвобождаемых рабочих.

Общий годовой фонд заработной платы складывается из:

–        тарифного фонда заработной платы;

–        20% надбавки железнодорожникам;

–        премии (35% от тарифного фонда зарплаты);

–        выслуги лет (20% от тарифного фонда зарплаты);

–        районного коэффициента (15% от тарифного фонда зарплаты с учетом всех доплат и премий).

Тогда срок окупаемости капитальных вложений вычисляется по формуле:

                                                                (5.3)

где  Е–нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений,

            Е=0,15  /6/

По расчету

Ожидаемый срок окупаемости не превышает нормативного срока окупаемости, следовательно разработанная САУ поточно-конвейерной линии правильных работ при ремонте грузовых вагонов экономически эффективна.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Ивашов В.А., Орлов М. В. Вагонное хозяйство. Учебник. – Екатеринбург.: Издательство УрГАПС, 1998. – 205 с.

2.      Перельман Д.Я. Комплексная механизация и автоматизация ремонта подвижного состава. – М.: «Транспорт», 1977. – 284 с.

3.      Кабанов В.Н. Автоматизация производственных процессов при техническом обслуживании и ремонте вагонов. – Екатеринбург.: УрГАПС, 1998. – 26 с.

4.      Карвовский Г.А., Окороков С.П. Справочник по асинхронным двигателям и пускорегулирующей аппаратуре. – М.: «Энергия», 1969. – 256 с.

5.      Болотин М.М., Осиновский Л.Л. Автоматизация производственных процессов при изготовлении и ремонте вагонов. – М.: «Транспорт», 1989. – 210 с.

6.      Методические указания по определению экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений на железнодорожном транспорте. – М.: «Транспорт», 1980.