Сортування щепи
І ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА.
1.1 Вступ.
Значне зростання
З впровадженням у виробництво меблів щитових конструкцій зростає використання як основного матеріалу деревостружкових плит.
В процесі машинної обробки підвищуються вимоги до точності й ширше застосовуються допуски і посадки в деревообробці. З підвищенням точності обробки відповідає необхідність в операціях пригонки, завдяки чому значно зменшуються затрати праці на одиницю продукції.
В результаті швидкого прогресу виробничих процесів всіх галузів лісної та деревообробної промисловості зростають вимоги до роботи машин. Розширюється коло задач при їх виборі, експлуатації і створенню.
В сьогоднішній час деревообробні підприємства обладнуються високо
продуктивним і економічним обладнанням. Продуктивність праці а також ефективність використання обладнання залежить в значній мірі від правиль
ності прийомів роботи, огляду за обладнанням і якості налагоджувальних робіт. Тому оператор повинен вірно володіти раціональними прийомами робіт, вміти правильно вибирати оптимальний технологічний процес і режим в залежності від використовуючих матеріалів, виконувати операції по наладці і розмірній настройці обладнання, підбирати й встановлювати робочі інструменти.
1.2 Конструкція та експлуатаційні характеристики станка.
Конструкція станка ДС-6.
Деревину переробляють безпосередньо в щепу на станках, обладнаних живильником і відповідним ріжучим пристроєм. В стружковому станку ДС-6 в якості ріжучого елементу використовується фреза. Живильник станка , представлений у вигляді роликового жолоба , приводиться в рух окремим електродвигуном через електромагнітну муфту, черв’ячну передачу, ланцюгову передачу, фрикційну муфту і горизонтальний вал. Над живильником у ріжучій частині станка змонтовано два ряда механічнихприжимів, котрі прижимають сировину.
Спереді живильника на бетонній тумбі монтується станина по направляючій якій переміщається каретка. На каретці встановлений електродвигун головного приводу фрези котрий закріплений на качаючій плиті на шпинделях.
Різання на станку виконується при прямому і зворотньому ходах каретки. Щоб обмежити переміщення подаючого вперед живильником пакета перероблюючої сировини, на каретці кріпиться упорна стінка. Через вікно упорної стінки проходить шпиндель з встановленою на ній фрезою.
Фреза закріплена на шпинделі за допомогою чотирьох шпильок, ввернутих в його фланець.
В корпусі фрези за допомогою винтів та клинів кріпляться ножі. В пазак корпуса фрези і на тильній стороні ножів маються мілкі трикутні зуби з кроком в 1,5мм.
В просвіті між живильником і ріжучою частиною станка встановлений кожух, що слугує для прийому отриманої стружки і одночасно закриваючи фрезу що обертається.
Загальний вид станка Рис.1.
Складається з таких головних частин:
- Двигун приводу роликового транспортера подачі.
- Двигун переміщення каретки з фрезою.
- Двигун приводу фрези.
- Механічний прижим сировини.
- Роликовий транспортер.
- Захисний кожух.
- Станина.
- Каретка.
Технічні характеристики станка ДС-6.
Найбільші розміри перероблюваної сировини, мм
Ширина ……………………………………………………………
Товщина……………………………………………………………
Продуктивність стружки т/год ………………………………………....1,25
Робочий діаметр ножового барабану, мм……………………………..1030
Частота обертання фрези ,об/хв ………………………………………..975
Швидкість конвеєра , м/хв………………………………………………3,5
Потужність електродвигунів , кВт
Приводу фрези …………………………………………………………..
Подачі………………………………………………………………
Конвеєра……………………………………………………..
Маса станка, т……………………………………………………………...5,5
1.3 Огляд основних направлень технічних рішень.
Згідно основного завдання по курсовій роботі я прпоную такі напрямки автоматизації:
1. Розробка схеми приводу та роботи блоку сортування.
2. Автоматизація процесу роботи блоку сортування.
3. Автоматика безпеки та
1.3.1 Щоб здійснювати сортування
щепи слід використати сито
потрібної фракції та для
Загальний вид пропонованого блоку зображено на Рис.2
Основні частини, з яких складатиметься блок сортування:
- Щепа що надходить зі станка.
- Бункер.
- Двигун приводу шнеку.
- Шнек.
- Двигун зворотно-поступального руху сита.
- Транспортер №1.
- Транспортер №2.
- Бункер з сортованою хорошою стружкою.
- Бункер з невідповідною щепою.
- Пневмонасос.
- Двигун приводу транспортера №2.
- Двигун приводу транспортера №1.
- Пневмопривід шлюзу.
- Сито.
- Пневмопривід виштовхувала.
1.3.2 Автоматизований процес роботи блоку сортування здійснюватиметься за рахунок електричної схеми управління , що буде працювати автоматично. Схемою управління будуть здійснюватися послідовні операції, котрі будуть в циклі, поки оператор не натисне на кнопку стоп.
Так, як в схемі управління буде
використовуватися пнемоприводи
Для контролю тиску в системі слід використати мембранний метод. Тому що він має найкращі характеристики та широко розповсюджений, надійний.
Для пневмо системи слід обрати датчик тиску ДЕМ 301 котрий має робочий тиск до 4Мпа та вихідне реле з можливістю підключення на контакти навантаження з параметрами 250В / 6А.
Рис.3 Електрична схема підключення датчика
1.3.3 Автоматика безпеки передбачає собою захист обладнання.
Захист обладнання від короткого замикання, перевантаження буде забезпечуватися автоматичними вимикачами, котрі в свою чергу при спрацюванні будуть вмикати індикацію вузла несправності та вмикати світлову сигналізацію. Ще буде застосовуватися реле обриву фаз де лампа сигналізації буде показувати обрив.
Рис.4 Схема контролю перенавантаження і КЗ.
Рис.5 Схема контролю обриву фаз.
2 ПРОЕКТНО-РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА.
2.1 Технічні умови на проектування.
Схема електрична принципова повинна забезпечувати слідуючі функції та операції:
- Надавати команди механізмам.
- Контролювати процес сортування.
- Контроль тиску в пневмо системах.
- Забезпечувати захист обладнення з індикацією.
Але для розрахунку та виборі елементів необхідні слідуючі параметри:
Вага рухомих частин транспортера – 62 кг.
Максимальна вага щепи за один раз – 40 кг.
Швидкість подачі транспортера – 0,3 м/с.
Довжина транспортера №1 та №2 – 5м.
F подв.частин=860H
F дет=400Н
V=0.3 м/с
Робочий тиск пневматики – 8 атм.
ηр=0,95
ηк=0,75
2.2 Розробка і розрахунок циклограми робочих органів.
Час засипання сита щепою з головного бункера складає 10 сек.
Процес сортування проходитиме 45 сек.
Час на підйом шлюза(перегородки) складатиме 2 сек.
Час на виштовхування щепи пневматикою 4 сек, повернення 2 с.
Двигун транспортера працюватиме 2+4+2+2=10 с.
Весь цикл роботи блоку сортування складатиме :
t=10+ 45+2+4+2+2=65 сек.
Рис.6 Циклограма роботи механізму
2.3 Визначення вхідних та
Вхідні елементи:
SB1- відключення схеми (СТОП).
SB2 - включення схеми управління.
SQ1 - вказівник піднятого шлюзу.
SQ2 - вказівник опущенного шлюзу.
SQ3 - вказівник кінцевої точки руху пневмоштовхача.
SQ4 - вказівник початкового положення пневмоштовхача.
KT1 - затримка для запуску процесу сортування
KT2 – задає порцію щепи в для сортування.
KT3 – час на сортування (Зворотно-поступального руху сита).
KU - контакт реле обриву фаз.
QF1 - контакт несправності двигуна пневмонасоса
QF2 - контакт несправності двигуна транспортера №2.
QF3 - контакт несправності двигуна шнека подачі щепи.
QF4 - контакт несправності двигуна приводу руху сита
QF5 - контакт несправності двигуна транспортера №1
Вихідні елементи:
KM1 - пускач двигуна пневмонасоса.
KM2 - пускач двигуна транспортера №2.
KM3 - пускач двигуна шнека подачі щепи.
KM4 - пускач двигуна приводу руху сита.
KM5 - пускач двигуна транспортера №1.
YA1 – електромагніт підйому шлюза.
YA2 – електромагніт опускання шлюза.
YA3 – електромагніт штовхача .
YA4 – електромагніт повернення штовхача.
HL1-6 – сигналізація роботи обладнання.
2.4 Розробка циклограми вхідних і вихідних елементів.
Послідовність виконання операцій схемою управління:
1 Подача порції щепи.
2 Процес сортування (вібрування).
3 Зупинка сортування, підйом шлюза.
4 Вмикання транспортера №1 і штовхача.
5 Повернення штовхача в початкове положення, опускання шлюза.
6 Нова порція щепи.
7 Повна зупинка станка ( натискання кнопки «стоп» ).
Cхема захисту і сигналізації спрацьовує при спрацюванні одного з автоматів або реле обриву фаз і відключає всю схему управління.
.
Рис.7 Циклограма вхідних і вихідних елементів
2.5 Математична модель схеми управління.
2.6 Розробка схеми електричної принципової.
Схема електрична принципова працює таким чином: при натисненні на кнопку SB2 вмикається двигун пневмонасосу. При досягненні заданного робочого тиску автоматично вмикається транспортер №2 і разом з ним через невеликий час вмикається реле часу KT1 котре вмикає шнек подачі щепи.
Шнек подачі щепи працює до тих пір, поки не спрацює реле часу КТ2, котре своїм контактом вимикає шнек і вмикає процесс зворотньо-поступального руху сита з щепою, виконуючи процесс сортування. Сортування контролюється реле часу КТ3, котре вимикає його через певний час і вмикає підйом шлюза. За шлюзом вмикається пневмоштовхач, котрий висипає непросіяну щепу на транспортер №1 і повертається в початкове положення. Транспортер вмикається одночасно з підйомом шлюза і працює поки шлюз не закриється.Псля закриття шлюза здійснюється повторне вмикання шнека подачі щепи, і цикл повторюється.
Рис.8 Схема управління
2.7 Розрахунок та вибір елементів контролю та регулювання , силового обладнання та захисту на базі ПК з використанням електронної бази данних.
2.7.1 Розрахунок двигуна транспортера №1.
Потужність двигуна
де F – зусилля яке повинен подолати двигун, Н.
V – швидкість подачі, м/с.
η – ККД , де враховано втрати в редукторі, тертя в підшипниках.
F подв.частин=860H
F дет=400Н
V=0.3 м/с
η= 0,46
Цикл роботи двигуна:
Розраховуємо еквівалентну потужність двигуна за формулою (2. с 49. ІІІ.16.)
де Р – потужність розрахованого двигуна.
t1 – час розгону чи гальмування двигуна.
t2 – час паузи в роботі двигуна.
Розраховуємо режим роботи двигуна по тривалості роботи за формулою (2, с 47.ІІІ.7):
ПВ=tр/tц х 100, % (3).
де tр – час роботи двигуна в циклі.
tц – час циклу роботи.
ПВ=10/65*100=15,4%
Перераховуємо двигун по ПВ для вибору його з стандартними парамерами за формулою (2. с 55. ІІІ.30).
де Ре – еквівалентна потужність двигуна
ПВстанд – стандартний режим роботи обраного двигуна
ПВрозр – розрахований режим роботи двигуна
Обираємо двигун на 0,75 кВт типу 4АХД63М2 (див. додатки табл. 1)
Перевіряємо двигуна формулою (2. с 50. ІІІ.22.3):
де - максимальна розрахована потужність двигуна
- потужність обраного двигуна
- перерахована після ПВ потужність.
Двигун обрано правильно.
2.7.2 Розрахунок двигуна транспортера №2.
Потужність двигуна
де F – зусилля яке повинен подолати двигун, Н.
V – швидкість подачі, м/с.
η
– ККД , де враховано втрати
в редукторі, тертя в підшипник
F подв.частин=860H
F дет=400Н
V=0.3 м/с
η= 0,46
Обираємо двигун на 1 кВт типу 4АХД71S2 (див. додатки табл. 1).
2.7.3 Розрахунок двигуна приводу зворотно-поступального руху сита.
Потужність двигуна
де F – зусилля яке повинен подолати двигун, Н.
V – швидкість обертів, об/с.
η
– ККД , де враховано втрати
в редукторі, тертя в підшипник
F подв.частин=1135H
F дет=600Н
V=1,66 об/с
η= 0,86
Цикл роботи двигуна:
Розраховуємо еквівалентну потужність двигуна за формулою (2. с 49. ІІІ.16.)
де Р – потужність розрахованого двигуна.
t1 – час розгону чи гальмування двигуна.
t2 – час паузи в роботі двигуна.
Розраховуємо режим роботи двигуна по тривалості роботи за формулою (2, с 47.ІІІ.7):
ПВ=tр/tц х 100, % (3).
де tр – час роботи двигуна в циклі.
tц – час циклу роботи.
ПВ=45/65*100=69%
Обираємо двигун на 4,0 кВт типу 4АХД90S2 (див. додатки табл. 1)
2.7.4 Розраховуємо двигун під поршневий пневмо насос.
Потужність двигуна під пневмо насос розраховується за формулою (1, ст 454).
де Q- подача м3/с
А – табличний коефіцієнт
η – загальні втрати приводу
k – коефіцієнт запасу.
Q=0.01м3/с
А=213000
ηр=0,95
ηк=0,75
Обираємо двигун на 4,0 кВт типу 4АХД90S2 Iн=8А n=1425 об/хв
Cos φ 0.83 ККД=80% (див. додатки табл. 1)
2.7.5 Розрахунок двигуна приводу шнека.
Потужність двигуна
де F – зусилля яке повинен подолати двигун, Н.
V – швидкість обертів, об/с.
η
– ККД , де враховано втрати
в редукторі, тертя в підшипник
F подв.частин=545H
F дет=1200Н
V=0,6 об/с
η= 0,76
Цикл роботи двигуна:
Розраховуємо еквівалентну потужність двигуна за формулою (2. с 49. ІІІ.16.)
де Р – потужність розрахованого двигуна.
t1 – час розгону чи гальмування двигуна.
t2 – час паузи в роботі двигуна.
Розраховуємо режим роботи двигуна по тривалості роботи за формулою (2, с 47.ІІІ.7):
ПВ=tр/tц х 100, % (3).
де tр – час роботи двигуна в циклі.
tц – час циклу роботи.
ПВ=10/65*100=15,4%
Перераховуємо двигун по ПВ для вибору його з стандартними парамерами за формулою (2. с 55. ІІІ.30).
де Ре – еквівалентна потужність двигуна
ПВстанд – стандартний режим роботи обраного двигуна
ПВрозр – розрахований режим роботи двигуна
Обираємо двигун на 1,5 кВт типу 4АХД71М2 Iн=2.9А n=1415 об/хв
Cos φ 0.83 ККД=77% (див. додатки табл. 1)
Перевіряємо двигуна формулою (2. с 50. ІІІ.22.3):
де - максимальна розрахована потужність двигуна
- потужність обраного двигуна
- перерахована після ПВ потужність.
Двигун обрано правильно.
2.7.6 Вибір автомата транспортера №1.
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=k х Iн/а, А. (6).
де а – 0,8...3.
Ін- номінальний струм двигуна.
k – кратність пускового струму до номінального.
Іавт=6 х 1,57/1=8,4А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):
Ітепл= 1,1...2,5Ін (7).
Ітепл=1,5 х 1,4=2,1А.
Обираю автомат типу BA88 - 32 Iт=2.1А Iел=8.4А(струм спрацювання виставляється вручну) (див. додатки табл. 3).
2.7.7 Вибір автомата транспортера №2.
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=6,5 х 1,9/1=12,3А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):
Ітепл=1,5 х 1,9=2,75А.
Обираю автомат типу BA88 - 32 Iт=2.75А Iел=12.3А(струм спрацювання виставляється вручну) (див. додатки табл. 3).
2.7.8 Вибір автомата двигуна приводу сита.
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=6,5 х 7,8/1=50,7А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):
Ітепл=1,5 х 7,8=11,2А.
Обираю автомат типу BA88 - 32 Iт=11.25А Iел=50.7(струм спрацювання виставляється вручну) (див. додатки табл. 3).
2.7.9 Вибір автомата двигуна приводу пневмонасоса.
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=6,5 х 7,8/1=50,7А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):
Ітепл=1,5 х 7,8=11,25А.
Обираю автомат типу BA88 - 32 Iт=11.25А Iел=50.7(струм спрацювання виставляється вручну) (див. додатки табл. 3).
2.7.10 Вибір автомата двигуна шнека.
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=6 х 2,7/1=16,2А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):
Ітепл=1,5 х 2,7=4,05А.
Обираю автомат типу BA88 - 32 Iт=11.25А Iел=50.7 (див. додатки табл. 3).
2.7.11 Вибір кінцевих вимикачів.
Кінцеві вимикачі повинні мати замикаючі та розмикаючі контакти , тому обираю кінцеві вимикачі типу RS10524 1з+1р Нспр=8H, U=250B, I=10A(див. додатки табл. 8).
2.7.12 Вибір електромагнітних клапанів
Для спрацьовувань присосок та підйому станини з присосками потрібно використати електромагнітні клапани типу 1-5 P=65бар, D=4мм2(див. додатки табл. 7).
2.7.13 Вибір реле часу:
Схема електрична принципова даного курсового проекту включає в себе 1 реле часу, яке маює спрацьовувати через певний проміжок часу.
Згідно необхідних параметрів обираю реле часу типу ODM1 U=240B T=0.1-5хв (див. додатки табл. 4)
2.7.14 Вибір реле обриву фаз:
Для захисту обладнання необхідно контролювати зміну напруги в три-фазному колі. Для цього використовую реле контролю трифазних кіл, яке повинно мати велику швидкодію, просліджувати любі зміни напруги в колі. Згідно необхідних вимог обираю реле контролю трифазних кіл типу TRW400VN4X Uж=220В, поріг спрацювання -20 +30% (див додатки табл. 5).
2.7.15 Вибір кнопок.
Для схеми управління необхідно 3 кнопки, тому я обираю кнопки 18 типу U=220B Ik=3A (див додатки табл 6).
2.7.16 Вибір світлодіодів індикації.
Для індикації потрібні світлодіоди з напругою живлення 220В, червоного кольору.(див. додатки табл. 9) Світлодіоди повинні бути підключені послідовно з опором номінал якого лежить в межах 25-47 кОм.
2.7.17. Розрахунок і вибір магнітних пускачів для двигунів.
Магнітний пускач для двигуна транспортера №1 вибираємо згідно з Iн двигуна, тип пускача 11ВF9.10 з додатковими контактами Uспр=220В Іконт=9А 4з+1р ( дивись додаток, табл.11).
Магнітний пускач для двигуна транспортера №2 вибираємо згідно з Iн двигуна, тип пускача 11ВF16.10 з додатковими контактами Uспр=220В Іконт=16А 4з+1р ( дивись додаток, табл.11).
Магнітний пускач для двигуна приводу пневмонасоса та приводу сита вибираємо згідно з Iн двигуна, тип пускача 11ВF65.С0 з додатковими контактами Uспр=220В Іконт=65А 4з+1р ( дивись додаток, табл.11)
Вибираємо магнітний пускач для двигуна шнека згідно з Iн, тип пускача 11ВF20,00 Uспр=220В Іконт=20А 4з+1р (дивись додаток , табл. 11)
2.8 Складання переліку елементів.
2.9 Розрахунок та вибір електричного пульта управління.
При розрахунку, виборі та розміщенні приладів на фасадах електричного пульта управління необхідно враховувати наступне:
1. Елементи аварійного вимкнення повинні мати зручну форму, для миттєвої дії на них;
2. Більш важку апаратуру розміщувати в нижній чатсині всередині пульта, щита;
3. Апаратуру, яка виділяє багато тепла розміщувати зверху пульта.
При розміщенні апаратури всередині пульта, щита між цією апара-турою повинна бути передбачена відстань для:
1. Монтажу;
2. Проклкдки з’єднквальних проводів, джгутів і т.д.
3. Підключення проводів до електроапаратури;
4. Встановлення шильдиків, бірочок функціонального чи схематичного призначення приладів;
5. З урахуванням „мертвих” зон пультів -50мм з кожної сторони.
6. З урахуванням коефіцієнту запасу між кожним елементом – 1,2…1,3
Для покращеного управління, спостереження і світлової сигналізації, я вибираю пульт управління моделі СЕ553 з габаритами:
Ширина - 900 мм.
Висота - 1050мм.
Глибина - 350мм.
Розміри монтажної панелі – 805х925
Рис.10 Загальний вид пульта:
Рис.11Розміщення елементів в пульті:
2.10 Розробка схеми з‘єднань.
Схеми з‘єднань (зовнішніх з’єднань)
показують з’єднання між кон-
Зовнішні прилади зображають у вигляді контурів з розміщеними всередині його клемами підєднання (у вигляді кіл) і номерами проводів, що підходять (над клемами). Розміщують прилади в ряд без дотримання їх реального розміщення на технологічному обладнанні чи у виробничому приміщенні. Під зображенням приладів розміщують таблицю з технічними даними та методом встановлення приладів.
Схеми підключення в системах управління
технологічним обладнанням
схемою, то обмежуються зображенням клем чи клемних наборів.
На клемних наборах та біля клем підключення приладів просталяють номера підєднувальних проводів. Від клем показують відводи, кількість ліній повинна співпадати з кількістю проводів що відходять (не більше двох від однієї схеми).
В техноробочих проектах деякі з перерахованих схем можуть бути відсутні. В цьому випадку принципові й елементні схеми повинні містити достатньо інформації для проведення монтажних робіт.
Рис. 12 Схема з‘єднань:
2.11 Розрахунок надійності системи автоматики.
На практиці використовють орієнтований розрахунок надійності по середньогруповій інтенсивності відказів елементів. В цьому випадку в якості вихідних данних використовуються значення інтенсивності відказів λі елементів різних груп і чисел Nі елементів які входять в систему. Сутність розрахунку зводиться до знаходження То і вірогідності безвідказної роботи Р(t).
Рекомендується слідуючий