Автоматизация приготовительное производство обработка волокон до получения пряжи

Федеральное Агенство по образованию

Государственное образовательное учереждение высшего  профисианального образования 

Южно-Российский государственный университет экономики  и сервиса

(ГОУ ВПО  ЮРГУЭС)

Кафедра ПМ и КМ      Проект допущен к защите

______________

(дата, подпись)

Курсовой проект

По дисциплине «Основы конструирования и проектирования »

На тему :

«Автоматизация приготовительное производство обработка волокон до получения пряжи»

Выполнила  __ ____________

(дата, подпись)

Группа _

Проверила  ______________     _______________

(дата, подпись)

Шахты-2010г.

Содержание 

Введение.

Автоматизация производства позволяет  повысить качество и снизить себестоимость  продукции. Она требует немалых  затрат сил, времени и финансов, но при умелом подходе, своевременных и целесообразных руководящих решениях позволяет добиться значительного экономического эффекта. Целью автоматизации является снижение объёма ручного труда, обеспечение стабильности характеристик технологического процесса, обеспечение возможности наблюдения, анализа и управления параметрами технологического процесса человеком. Результатом этого процесса является получение автоматизированной системы.

Автоматизированная система - это совокупность управляемого объекта и автоматизированных управляющих устройств, в которой часть функций управления выполняет человек. Автоматизированная система получает информацию от объекта управления, передаёт, преобразует и обрабатывает её, формирует управляющие команды и выполняет их на управляемом объекте. Человек определяет цели и критерии управления, корректирует их, если изменяются условия.

1 Аналитический  обзор 

1.1 Направление автоматизация в прядильном производстве

Совершенствование оборудования прядильного производства определяется в первую очередь максимально  эффективной и в то же время  бережной обработкой дорогостоящего волокнистого сырья. В связи с необходимостью соблюдать строгую сопряженность оборудования, приобретать и эксплуатировать его в виде единого комплекса, вплоть до целой фабрики, капитальные затраты на техническое перевооружение прядильных производств чрезвычайно велики.

Этим отчасти объясняется приобретение отечественными предприятиями в  первую очередь ткацкого и отделочного  оборудования малыми партиями. Тем  не менее, интерес текстильщиков  к современному прядильному оборудованию остается неизменно высоким. К тому же некоторые предприятия уже имеют возможность его приобретать.

При производстве любого продукта, особенно текстиля, его качество закладывается на самых начальных  этапах обработки. Поэтому обзор  прядильного оборудования хотелось бы начать с машин разрыхлительно трепального отдела.

1.2 Принцип работы приготовительное производство обработка волокон до получения пряжи

В зависимости от характера  перерабатываемого хлопка в разрыхлительно-трепальный агрегат могут входить машины различных конструкций и в разных комбинациях. Существуют агрегаты для переработки средневолокнистого хлопка (кардная система прядения) и тонковолокнистого хлопка (гребенная система прядения).

Для кардной системы прядения в  настоящее время существуют два  типа агрегатов: новый однопроцессный с автоматическим питанием хлопком и старый агрегат с ручным питанием.

На новом агрегате кипы целиком загружаются в автоматические питатели, предварительно разрыхленный хлопок попадает в смесители непрерывного действия, где смешиваются волокна различных партий, затем в наклонном чистители и наклонном чистители с конденсером происходит дальнейшее разрыхление и очистка хлопка от сора. Поток хлопка направляется в бункеры трепальных машин.  
 
 
Схема питателя-сместителя разрыхлительно-трепального агрегата  

Рыхление хлопка на питателях-смесителях проходит следующим образом: подготовленные 6-12 кип устанавливают около машины, затем пласты хлопка берут из каждой кипы и накладывают на питающую решетку 1 питателя-рыхлителя, которая подводит их к движущейся наклонной игольчатой решетке 2. Иглы последней захватывают клочки хлопка и подводят их к разравнивающему валику 4, который мелкие клочки пропускает, а крупные сбрасывает обратно на решетку 1. Мелкие клочки, прошедшие валик, снимаются с решётки съемным валиком 5. Затем они, ударяясь о колосниковую решетку 6, счищаются частично от крупных сорных примесей и сбрасываются на длинную смесительную решетку 7. 
Клочки хлопка, оставшиеся на колках валика 4, сбрасываются в камеру очистительным валиком 3. Пыль, выделяющаяся при этом, отсасывается вентилятором. Сбрасываемые валиком клочки попадают на новые подаваемые пласты хлопка. Следовательно, на питателе-смесителе происходит рыхление, частичная очистка и смешивание волокон хлопка.  
 
 
Схема горизонтального рыхлителя разрыхлительно-трепального агрегата  

Хлопок с решетки 6 направляется в головной питатель. На этом питателе рыхление, частичная очистка и смешивание повторяются. Из головного питателя хлопок подается воздухом по трубе 1 горизонтального рыхлителя и присасывается в виде тонкого слоя к перфорированной поверхности барабана 2. С него волокно снимается валиком 3 и передается в бункер 4. Далее хлопок уплотняется плющильными валиками 5 и питающими цилиндрами 6 и подается к ножевому барабану 7, который вращается со скоростью 700-800 оборотов в минуту. 
Ножевой барабан представляет собой диски, насаженные на горизонтальный вал 8. Под ножевым барабаном имеется решетка 9. Ножами мелкие клочки хлопка отделяются от бородки, под действием центробежной силы ударяются о колосниковую решетку и частично очищаются.  
Сорные примеси отводятся в камеру 10. Из помещения через отверстия заслонки 11 засасывается воздух и разрыхленный хлопок по трубе 12 выводится из машины.  
 Дальше рыхление и очистку хлопка от минеральных и растительных примесей производят на однопроцессной трепальной машине. Хлопок подается в бункер, где с помощью плющильных валиков уплотняется и подается питающими цилиндрами к ножевому барабану. Барабан, вращаясь со скоростью 700-800 оборотов в минуту, его разрыхляет. 
Далее, ударяясь о колосниковую решетку, хлопок очищается от примесей. Затем посредством тяги воздуха, создаваемой вентилятором, он присасывается в виде тонкого слоя к поверхности сетчатых барабанов.  
 С барабана хлопок снимается валиком и передается к питающим валикам. Последние подводят его под удары бил трепала, которые вращаются со скоростью 900-1000 оборотов в минуту. Волокно, ударяясь о колосниковую решетку, очищается от примесей. Вентилятор через отверстия заслонки и щели засасывает воздух из помещения, который обеспечивает присасывание хлопка, поступившего в патрубок, к поверхности конденсатора. Валик сбивает его с поверхности конденсатора в бункер, где он уплотняется валиком и передается с помощью валика к цилиндру, который прижимает волокнистый слой к носику педали, игольчатое трепало, вращаясь по часовой стрелке, отделяет и сбрасывает клочки хлопка на колосники. Далее с помощью воздуха, создаваемого вентилятором, волокна присасываются к поверхности сетчатых барабанов.  
Сформированный тонкий равномерный волокнистый слой валиками уплотняется, а затем наматывается на пруток.

2 Автоматизация машин приготовительного производства

2.1 Аналоги систем управления в зарубежных машинах

Машины для отбора волокна из кип. Ведущие производители  разрыхлительно трепального оборудования - фирмы Trutzschler, Hergeth Hollingsworth, Schubert & Salzer Ingolstadt  (Германия),  Crosrol (Англия), Marzoli (Италия), Rieter  (Швейцария) выпускают как питатели-смесители с игольчатыми решетками, так и автоматические питатели с верхним отбором волокна из кип.

Питатели-смесители  В13, В14 фирмы Marzoli, CHBO и SHBO фирмы Crosrol, BOW и BOWA от Trutzschler имеют такую же технологическую схему, как и отечественный П-1. Отличие состоит в том, что у них монтируется раскладочный стол , который подает уложенный вручную слой волокна на питающий транспортер. Разрыхленное между вертикальной решеткой  и колковым барабаном волокно ящичным питателем (питателем-самовесом) равными порциями укладывается на питающий транспортер, который собирает и смешивает волокно от нескольких питателей и подает его  на следующую машину. Питатель-самовес отрегулирован таким образом, что створки ковша открываются только при накоплении определенного веса материала. Для автоматического ввода в смесь дополнительных компонентов (химических волокон, обратов) на некоторых моделях питателей-смесителей (например, BOWA, B13) устанавливают  питающий бункер, загружаемый через конденсор. Уровень заполнения смесовой камеры и питающего бункера контролируется автоматикой с помощью фотодатчиков. Аналогичное устройство имеют предварительные смесители BOBA 1200 и BOCA 1200 фирмы Trutzschler, работающие в поточной линии с производительностью 1200 кг/ч. Технические характеристики питателей приведены в табл.1

Автоматические питатели перечисленных фирм работают по тому же принципу, что и АП-18.

Фирма Trutzschler применяет в своих поточных линиях автоматические кипоразрыхлители модельного ряда Blendomat. Обычные двухсторонние Blendomat BDТ013 - компактный с производительностью до 600 кг/ч, Blendomat BDТ019 - с производительностью до 1500 кг/ч  и  односторонний Blendomat BDТ020,  представляющий прогрессивное направление автоматических кипоразрыхлителей с непрерывной подачей кип.

Blendomat BDТ019 может обрабатывать ставку  до 180 кип длиной до 50 м и  обеспечивать волокном одновременно  поточных линии. Причем ставка может быть разбита на отдельные партии (до 8) с разными свойствами волокна. Смешивание партий и подача их на определенные агрегаты производится автоматически по заданной программе.  Высота кип может быть неодинаковая, головка кипоразборщика автоматически при подходе к кипе подстраивается под ее высоту с тем, чтобы глубина погружения дисковых ножей в хлопковую массу была всегда одинакова. Она регулируется автоматически в зависимости от длины волокна и плотности кипы.

Новым является комплектация автоматических кипоразрыхлителей Blendomat следующими механизмами: 
 -  станцией подготовки кип BV для удаления обвязочной проволоки и для контролируемого транспортирования кип от склада до места их разработки с целью оптимального смешивания волокна различных сортов; 
 -  перегрузочной тележкой UW для распределения кип по параллельно работающим установкам; 
 -  загрузочной тележкой мод. LW для автоматической подачи кип к разрыхлителям Blendomat BDT 020.  
 Наряду с повышением удобства обслуживания улучшается качество смеси, поскольку исключаются ошибки в укладке кип, устраняются прерывания процесса смешивания материала и подбор кип может осуществляться оптимальным образом на основании учета параметров каждой отдельной кипы. Работа устройств контролируется автоматизированной системой управления производством, в базе данных которой хранятся сведения о качественных характеристиках волокна в каждой кипе.

Все известные автоматические кипоразрыхлители работают с ограниченными  партиями, т. е. обрабатывается заданное количество кип, а при следующей  ставке операция повторяется. Blendomat BDT 020 работает непрерывно и отбирает волокно  от кип не горизонтально, а наклонно. Машина односторонняя и может перерабатывать ставку, состоящую максимум из 60 кип. Рабочая ширина рыхлительных барабанов - 1600 мм. Производительность - 1000 кг/ч. Длина ставки кип - до 33 м. Кипы устанавливаются на три размещенных друг за другом ленточных транспортера, которые непрерывно подвигают кипы к кипоразборщику и вводят в зону рыхления новые кипы. Каретка кипоразборщика так же подвижная. В самом начале срабатывания ставки ножевые барабаны располагаются в горизонтальной плоскости, постепенно по мере срабатывания кип поворачиваясь в наклонную плоскость  и формируя скос в верхней части ставки. При этом амплитуда реверсивного движения каретки увеличивается. После достижения нормального скоса ставки - 4…10% кипоразборщик переводится в нормальный режим. И можно непрерывно вводить в ставку новые кипы за счет движения транспортеров.

Данная конструкция  кипорыхлителей, кроме обычного способа  смешивания волокна между различными слоями внутри кип, позволяет смешивать  вместе клочки волокна из верхней  части одной кипы, из средней части другой и из остаточного слоя третьей во время передвижений каретки.

Кипоразрыхлители Blendomat BDT комплектуются модульной системой Securomat SC, которая обеспечивает разрежение в пневмопроводе волокна и  передачу материала  на другую машину с помощью конденсора, улавливает металлические и тяжелые сорные примеси, удаляет пыльный воздух, сигнализирует о возгораниях и образовании искр. Кипоразрыхлители снабжаются системами фотоэлектрической блокировки при доступе человека в рабочую зону каретки и автоматическими системами пожаротушения.

Кипоразрыхлители Blendomat BDT управляются стандартным микропроцессором Blendcommander BСM, оснащенным цветным дисплеем и монитором.

Аналогичные характеристики имеют кипоразрыхлители других производителей. Фирма Rieter выпускает автоматические кипные рыхлители Unifloc A 10 и Unifloc A 11, которые отличаются от других машин самым высоким эффектом разрыхления (т.е. самым маленьким весом клочка волокон), что достигается особым профилем ножей ножевых барабанов. 

Машина может перерабатывать ставку, состоящую из 120 кип. Возможна одновременная и чередующаяся разборка кип четырех смесок на четыре агрегата. Предусмотрено устройство для останова машины при попадании в рабочие  органы посторонних предметов. Максимальная производительность достигает 1400 кг/ч. Длина ставки кип до 47 м.

Фирма Marzoli предлагает автоматический кипный рыхлитель с верхним отбором  волокна В 12 SB. Машина двухсторонняя  и может перерабатывать ставку из 27-102 кип. Производительность до 1500 кг/ч.

Фирма Hergeth Hollingsworth применяет  в своих разрыхлительно-очистительных  агрегатах автоматический кипный рыхлитель Optomix ОРТ II. Производительность до 1500 кг/ч. Длина ставки из 120 кип может составлять до 52 м. Машина оснащена микропроцессорной системой управления. После ввода данных о числе кип, массе питающих кип, составе смеси и производительности автоматически определяются все необходимые рабочие параметры. Машина может производить одновременную и чередующуюся разборку кип двух  смесок.

Предусмотрено устройство для останова машины при попадании  в рабочие органы посторонних  предметов. На машине может перерабатываться хлопок всех сортов и химическое волокно  длиной до 60 мм.

Автоматический кипный питатель модель

Машина подходит для  разрыхления всех видов хлопковых  и химических волокон длиной не более 76 мм. Разрыхляющая рука, оснащенная двумя  трепалами, может подниматься и  поворачиваться на 180º. Разрыхленное волокно воздушным потоком транспортируется на следующие операции по его переработке.

Основные особенности  автоматизации

- Кипа может быть  размещена с двух сторон. Машина  может обрабатывать от 1 до 3 групп  кип хлопка различной высоты  и плотности, что отвечает требованиям к одновременной обработке различных видов нити. 
- Корпус колонны автоматически совершает обратное вращение на 180º. 
- Автоматическое разрыхление хлопка обеспечивается посредством микропроцессорного управления и автоматического контроля и измерения.  
 

Технические характеристики: 

Автоматизированный Смеситель модель FA029. 
 

Машина FA029 применяется  для смешивания хлопковых и химических волокон. После подачи волокна в FA029, поток воздуха выдувает его в каждый бункер (загрузочную воронку), равномерно формируя смешивание воздушным потоком. Волокно в каждом загрузочном бункере перемещается с поворотом на 90º, образуя смесь. Излишнее волокно выбрасывается в камеру смешивания для достижения хорошего (тонкого) смешивания.

Основные особенности:

- Системой контроля  и управления с PLC.  
- Интенсивное трехразовое перемешивание, может равномерно перемешивать все виды волокна. 
- Давление в бункере (загрузочной воронке) автоматически контролируя и отображается. 
- Скорость питающей и колковой решетки управляется частотным преобразователем. 
- Фотоэлектрические датчики обеспечивает непрерывную работу машины.

 
Технические характеристики:

2.2 Повышение степени диагностики.

Для повышения глубины  диагностирования системы каждое рабочее  место требуется оснастить датчикоми

Наибольшую сложность  составляет проектирование измерительной  системы и ее связь с системой управления. Под измерительной системой понимается комплекс датчиков обрывности ровницы.

При этом встает вопрос подключения  датчиков, ведь каждый датчик подключается по трёхпроводной схеме, следовательно, общее количество кабелей, которые требуются для соединения с устройством управления, составляет более 200. Проблема может быть решена с помощью коммутаторов сигнала. Опрос датчиков можно производить методом обегания.

Вторым возможным решением является использование специализированных коммутационных устройств, преобразующих входные сигналы в стандартизованный цифровой код.

Также нужно отслеживать  положение хобота кипного питателя, так как от этого параметра зависит от высоты кип, которую также необходимо регулировать. Это обусловлено тем, что хобот не падал на кипы и не работал в пустую.

Рассмотрим принцип  работы данной системы управления.

Для подключения к  персональному компьютеру устройство управления имеет порт ввода-вывода.

В случае необходимости  экстренного отключения работы системы, а также для наблюдения за ходом  технологического процесса прядения в структуру системы входят панель управления и отображения.

2.3 Выбор средств измерения технологических величин

1) Выбор средства измерения  уровня жидкости в увлажняющей  ванне.

Характеристики, которым  должно удовлетворять выбранное  средство измерения:

— высокая степень  защиты от воздействия влаги, т.к. прядение мокрое;

— нечувствительность к  вибрациям, смене полярности напряжения питания;

Выбираем акустический датчик для граничного контроля высоты кип и заполнения резервуаров хлопком без контакта со средой LP-T50-UP6X3-H1151 фирмы «Turck» [3].

Принцип действия – оценка длительности многократного отражения  ультразвукового импульса в толще  стенки резервуара:

Технические характеристики.

— напряжение питания: 24 В постоянного тока;

— задержка включения-выключения: 1…10с;

— выход: транзисторный, p-n-p;

— ток нагрузки: 200 мА;

— степень защиты: IP67;

— температура окружающей среды: -20…+70^ОС;

— имеет защиту от короткого  замыкания, обрыва провода и переполюсовки;

Рисунок 2.1 а-габаритные размеры датчика уровня б- схема подключения датчика уровня.

При выборе данного датчика  необходимо указывать количество контактов: 4 — при обучении датчика кнопкой, 5 — при дистанционном обучении через контакт 5. Выбираем 4-х контактный датчик. Тогда на электрической схеме будут присутствовать лишь 4 контакта данного датчика.

2) Выбор датчика положения кольцевой рамки.

Исполнительным механизмом высоты хоботаслужит серводвигатель, который через зубчатый редуктор передаёт движение валу, использовавшемуся как приводной вал кольцевой рамки. Значит для контроля положения достаточно задать её начальное положение, зная которое контроллер может определить необходимое количество управляющих импульсов на серводвигатель для перемещения  на нужное расстояние.

Для задания начального положения достаточно установить индуктивный датчик, который будет срабатывать при приближении.

Выбираем индуктивный  датчик Ni8U-M12-AP6X 

Заключение

В данном курсовом проекте были рассмотрены существующие конструкции питания при прядении хлопка , подобраны датчики управления высоты хобота и уровень заполнения бункера хлопком смесителя

Был произведен анализ объекта  автоматизации: рассмотрен технологический процесс и приведены аналоги систем управления. Был произведён выбор средств измерения технологических переменных, силовых преобразователей и блока питания.

Литература.

1 Макаров, А.И. Расчёт и конструирование машин прядильного производства. /А.И.Макаров. — М.: Машиностроение, 1981г. — 463 с.

2 Технический каталог «Omron».

3 Технический каталог «Turck-2008».

4 Технический каталог «Mitsubishi Electric (MELSEC PLC)».

5 Технический каталог «Mitsubishi Electric (MELSERVO)».

6 Технический каталог «Mitsubishi Electric (Factory Automation)».

7 Технический каталог «Siemens Telemecanique».

8 Технический каталог «Schneider Electric».

9 Бесекерский В.А., Попов  Е.П. Теория систем автоматического  регулирования. М.: Наука, 1972. – 412 с.

10 Теория автоматического  управления. Под. ред. Ю.М. Соломенцева.  М.: Высшая школа, 2003. – 372 с.

11Воронов А.А. «Основы теории автоматического регулирования и управления ». Уч. пособие для вузов. М.: Высш. Школа, 1977.-519стр

12 «Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы» Справочное пособие. Изд 3-е, перераб. и доп. Под ред. Б.Д. Кошарского. Л.: «Машиностроение».1976. 488 с. ил.

13ГОСТ 21 404 «Автоматизация технологических процессов. Условные графические обозначения»

14Карташова А.Н., Дунин-Барковский И.В. Технологические измерения и приборы в текстильной и легкой промышленности. М., Легкая и пищевая промышленность, 1984 – 312 с