Арустамян С.А. Автоматизация и механизация при ремонте локомотивов - файл n1.doc

приобрести
Арустамян С.А. Автоматизация и механизация при ремонте локомотивов
скачать (9904.5 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc10909kb.19.11.2009 16:30скачать
n2.doc3953kb.19.11.2009 13:18скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6
Министерство высшего и среднего специального образования Республики Узбекистан
ГАЖК «Ызбекистон темир йыллари»
Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта

С.А. Арустамян

АВТОМАТИЗАЦИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ПРИ РЕМОНТЕ ЛОКОМОТИВОВ

Учебное пособие

Часть II

(Автоматизация производственных процессов

при ремонте и эксплуатации локомотивов)

Рекомендовано к изданию

Координационным Советом межвузовских научно-методических объединений МВ и ССО Республики Узбекистан

в качестве учебного пособия

Ташкент – 2007

УДК.629.488.65.011.54/56

Рецензенты: Аблялимов О.С. – кандидат технических наук,

доцент кафедры «Локомотивы» ТашИИТа.

Халиков К.У. – главный инженер УП «Узжелдор-

реммаш»


Приведены автоматизированные устройства экипировки локомотивов, описание поточно-механизированных линий ремонта тепловозов и его устройств. Рассмотрены механизированные и автоматизированные устройства мойки и окраски локомотивов, а также станочных работ. Изложены вопросы технической диагностики локомотивов и неразрушающих средств контроля деталей и узлов, даны общие сведения о роботах и возможностях их использования в ремонтном производстве.

Приведена методика расчёта экономической эффективности при механизации и автоматизации процессов ремонта локомотивов. Предназначено для подготовки бакалавров локомотивной специальности, а также может быть использовано работниками, связанными с ремонтом и эксплуатацией локомотивов.

С.А. Арустамян Автоматизация и механизация при ремонте локомотивов.

Учебное пособие, часть II . 2007, - 157 с.

© Ташкентский институт инженеров железнодорожного транспорта, 2007
Введение
Эффективность работы локомотиворемонтного предприятия (завода, депо) связана, главным образом, с уровнем механизации и автоматизации производственных процессов. В современных условиях, в отличие от прошлых лет, средства механизации и автоматизации, как ремонтных операций, так и при изготовлении запасных частей создаются на местах. В связи с этим подготовка специалистов, способных успешно решать практические задачи механизации и автоматизации производства приобретает актуальное значение.

Предлагаемая книга - учебное пособие «Автоматизация и механизация при ремонте локомотивов» состоит из двух частей.

В первой части – «Элементы автоматики и системы автоматизации» изложены технические средства и основные пути автоматизации дискретного производства; во второй – «Автоматизация производственных процессов ремонта и эксплуатации локомотивов» рассмотрены вопросы автоматизации экипировочных процессов локомотивов, приведено описание поточно – механизированных линий ремонта тепловозов и крупных его узлов, изложены методика автоматизации устройств и технологических агрегатов.

Рассмотрены механизированные и автоматизированные устройства мойки и окраски локомотивов, а также станочных работ. Данное учебное пособие предназначено для студентов – бакалавров локомотивной специальности, а также может быть использовано работниками, связанными с ремонтом и эксплуатацией локомотивов.

Часть вторая
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

ПРИ РЕМОНТЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛОКОМОТИВОВ
Глава 1
Автоматизация экипировочных процессов локомотивов
1.1 Общие сведения
Как известно, технологическая цепочка снабжения локомотивов топливом, маслом, водой заканчивается соответствующими заправочными колонками, в равной степени это относится к снабжению песком. При этом непосредственная заправка соответствующих емкостей тепловозов осуществляется исключительно вручную, что требует содержания неоправданно завышенного штата работников. Кроме того, в процессе экипировки имеют место определенные потери топлива, масла и воды, которые приводят не только к дополнительным денежным затратам, но существенно ухудшают экологические условия, особенно в условиях жаркого климата. Одновременно с этим заправка тепловозов песком связана с большой запыленностью воздуха, что создает дискомфортные условия труда и может привести к профессиональным заболеваниям обслуживающего персонала. Учитывая вышеизложенное, становится очевидной необходимость в ликвидации не только ручного труда, экономии денежных средств, но и существенного оздоровления условий труда при экипировке локомотивов. Решение этой задачи может быть осуществлено путем создания автоматизированного экипировочного комплекса, который позволит замкнуть технологическую цепочку самим тепловозом. Анализ конструкции топливо, масло, водоприемников, а также пескоприемников существующих тепловозов показывает, что при несущественной модернизации возможно создание предпосылок для автоматизированной стыковки с соответствующими автоматическими пистолетами стационарных устройств.
1.2. Экипировочный комплекс для тепловозов
Рассмотрим принцип действия экипировочного комплекса. На рис.1.1 приведен общий вид экипировочного комплекса для автоматизированной заправки тепловозов топливом, маслом и водой.


Рис.1.1 Экипировочный комплекс для тепловозов:

1-труба с карданной головкой; 2-самоцнтрирующая опора; 3-устройство контроля уровня воды; 4-пистолет водозаправочный с блокировкой; 5-водоприемник контрольный; 6-пистолет маслозаправочный; 7-водоприемник; 8-геркон; 9-маслоприемник; 10-электромагнит; 11- штанга контрольная; 12-конечный выключатель; 13-упор базовый; 14-топливоприемник; 15-рама установки; 16-гидростанция; 17-самоцентрирующая направляющая топливозаправочного пистолета; 18-топливозаправочный пистолет; 19-гидроцилиндр привода пистолета; 20-гидроцилиндр привода тележки; 21-тележка; 22-стойка упорная;23- гидроцилиндр привода контрольной штанги; 24-гидроцилиндр привода масло и водозаправочного пистолетов; 25-обшивка металлическая.
Экипировочный комплекс работает следующим образом.

На раме установки 15 сварной конструкции установлена тележка 21, перемещающаяся по ходовым путям (швеллер №8) с помощью горизонтально встроенного в её раму гидроцилиндра 20. При этом шток гидроцилиндра 20 соединен шарнирно с упорной стойкой 22, приваренной к раме установки. На раме тележки смонтированы: топливозаправочный пистолет 18, установленный под углом 35° к горизонту с помощью самоцентрирующей направляющей 17 и гидроцилиндра 19; штанга контрольная 11 с закрепленным на ней конечным выключателем 12, перемещающаяся в двух квадратных направляющих с помощью гидропривода 23; масло и водозаправочный пистолеты 4 и 6, имеющие единый гидропривод 24. Водо и маслоприемники 5,9 закреплены на топливном баке с помощью швеллера №18. Кроме того, к патрубку горловины топливного бака приварена в вертикальном и фиксированном (относительно отверстия) положений и стальная пластина 13(базовый упор). Пистолеты масла и воды имеют единую конструкцию. Экипировка производится следующим образом. Тепловоз устанавливается по отношению к исходной позиции экипировочной установки в пределах фиксированной «красной полосы» на тележке шириной 270 мм, что соответствует требованию X = 80...350 мм. При подаче команды на заправку штанга контрольная 11 с датчиком 12 выдвигается в сторону топливного бака, в конце хода путевым датчиком подается следующая команда на перемещение тележки вдоль тепловоза до соприкосновения с упором 13. Это соответствует условию стыковки. Контроль плотности стыковки масло и водозаправочного пистолетов обеспечивается благодаря блокировочным устройствам. Предельный уровень воды в расширительном баке отслеживается контрольным водоприемником 5, уровень масла в картере дизеля - с помощью специального датчика, сигнал от которого передается к установке с помощью электромагнита 10 и геркона 8. Возврат тележки в исходное, положение осуществляется в обратной последовательности. Модернизация тепловозов типа ТЭ10 без особых затруднений может быть выполнена как в условиях завода, так и в крупных депо. Вновь проектируемые тепловозы должны соответствовать условиям автоматизированной заправки не только топливом, маслом и водой, но и песком.
Система автоматической заправки тепловозов охлаждающей жидкостью
На рис.1.2 представлена схема амтоматического управления функционированем водозаправочного пистолета.

Заправка охлаждающей системы дизеля тепловоза в автоматизированном режиме осуществляется на позиции экипировки. Для того тепловоз, как было указано выше, фиксируется в заданном месте по отношению к водозаправочной тележке с пистолетом. Задача взаимной ориентации соответствующего приёмника (песка, топлива, воды) с данным пистолетом решена с использованием авторских свидетельств, см. авторское свидетельство №1521641 кл. ВЫС,15/10; №1172794А кл В61 С 17/02,Н01 Н36/02; №1761572А1 кл. ВЫК 11/100.

Система функционирует следующим образом. При подаче команды на привод, водозаправочный пистолет 3, кинематически связанный с датчиком 6 контроля предельного уровня воды в расширительном баке тепловоза, перемещается в сторону водоприёмников 4. Конструкция водоприёмников, а также конусной части водозаправочного пистолета 3 и датчика контроля предельного уровня 6 принципиально не отличаются. При этом в корпусе датчика 6 предусмотрена глухая камера, в которой установлены два электрода 7, обеспечивающих гальваническую связь при попадании жидкости из вестовой трубы 5, если уровень Н воды в баке достигает предельного значения.

Перемещение водозаправочного пистолета 3 с датчиком контроля - в сторону тепловоза прекратится после замыкания контактов 1 контроля стыковки. При этом создаётся цепь питания катушки К1 реле напряжения U. Одновременно реле своими замыкающими контактами К1 обеспечивает питание катушки ЭГВ через нормально замкнутый контакт реле К2.

Вследствие этого электрогидравлический вентиль открывается и начинается процесс заполнения охлаждающей системы дизеля. По достижению заданного уровня Н (в расширительном баке) охлаждающая жидкость попадает в глухую камеру датчика контроля предельного уровня, в которой установлены посредством диэлектрика 8 (изолятора) два электрода, обеспечивающих питание катушки реле К2. Срабатывание этого реле приводит к размыканию контакта К2, т.е. к обесточиванию катушки электрогидравлического вентиля ЭГВ, и как следствие, - к прекращению подачи жидкости в систему охлаждения. Одновременно с этим другая контактная группа реле К2 (не показана на схеме) обеспечивает обратный ход пистолета с датчиком и отключение привода; Схему управления приводом не приводим.



Рис.1.2. Схема автоматической заправки тепловозов охлаждающей жидкостью:
1-датчик контроля стыковки (конечный выключатель SQ ); 2-швеллер, связанный с рамой секции тепловоза; 3-корпус водозаправочного пистолета; 4-водоприемник конический;5-трубка вестовая;6-корпус контрольного датчика; 7-электроды; 8-диэлектрик; К1, К2 - катушки электромагнитного магнитного реле; ЭГВ- электрогидравлический вентиль; Н-уровень жидкости в расшири-тельном баке.
Водозаправочное устройство для тепловоза
Устройство (см.рис.1.3) содержит раму 1 тепловоза с закрепленным на ней водоприемником 2, имеющим два глухих технологических отверстия 3 для сборки с рамой 1. В корпусе 4 водозаправочного пистолета (в цилиндрической части) по скользящей посадке установлен поршень (клапан) 5, который с помощью резьбы соединен со штуцером 6 подвода охлаждающей воды, включающей в себя винт 7, пружину 8, клапан шариковый 9.


Рис.1.3. Водозаправочное устройство для тепловоза:

1-рама тепловоза; 2-водоприемник; 3-технологическое отверстие; 4-корпус пистолета; 5-поршень (клапан); 6-штуцер подвода воды; 7-винт; 8-пружина; 9-шариковый клапан; 10-прорезь; 11-пружина; 12-упор; 13-винт регулировочный; 14 -винт-фиксатор; 15-резиновое кольцо; 16-датчик контроля стыковки корпуса пистолета 4 с водоприёмником 2; 17- штуцер водоприёмника.
Поршень 5 подпирается упругим элементом (пружиной) 11 и упором 12. Упор 12 связан с регулируемым винтом 13. Винт-фиксатор 14, связанный резьбой с поршнем 5. определяет его предельное положение. Плотность стыковки обеспечивают резиновые кольца 15 установленные соответственно в коническом водоприемнике 2 и подпружиненном поршне 5. Датчик 16 контроля стыковки закреплен на кольцевой плоскости конусной части 4 корпуса пистолета. Штуцер 17 с обратным клапаном соединяет водоприемник конусный 2 с рамой 1 тепловоза.

Устройство стыковки водозаправочного пистолета с тепловозом (системой охлаждения дизеля) работает следующим образом. Предварительно тепловоз с коническим водоприемником 2 фиксируется на позиции экипировки (заправки топливом, водой и маслом) относительно передвижной тележки с приводным водозаправочным пистолетом (кинематическая схема тележки и привода пистолета не приводится). При этом консольная подвеска привода обеспечивает возможность самоцентрирования пистолета относительно водоприемника, благодаря конусной части 4 корпуса. В исходном положении конусная часть 4 корпуса пистолета находится на расстоянии 150 мм от водоприемника 2 тепловоза. На рис.1.3. данное устройство показано в промежуточном положении, т.е. между исходным положением и концом стыковки.

После подачи команды на стыковку пистолет перемещается в сторону водоприемника и, соприкасаясь соответствующими коническими поверхностями, упирается кольцевой плоскостью конической части 4 в раму 1 тепловоза. При этом контактный датчик 16 подает команду на отключение привода пистолета. Одновременно в процессе движения пистолета подпружиненный поршень (клапан) 5 через уплотнения (резиновые кольца) 15 прижимается к водоприемнику 2. При этом поршень 5 в процессе движения пистолета, преодолевая силу упругости пружины 11, отжимается назад, обеспечивая достаточно плотный контакт водозаправочного пистолета с водоприемником тепловоза. Благодаря винту-фиксатору 14 предотвращается возможностью поворота поршня 5 вокруг своей оси, что исключает внешнее трение резиновых колец 5 и в результате повышается надёжность стыковки. Необходимая плотность контакта уплотнения резиновых колец достигается с помощью регулируемой затяжки болтом 13. При этом срабатывание датчика 16 контроля стыковки обеспечивает подачу жидкости под давлением при отжатом шариковом клапане 9, через осевой канал поршня 5, штуцер водоприемника с обратным клапаном - в систему охлаждения дизеля. Команда на обратный ход пистолета подается после достижения заданного уровня воды в расширительном баке тепловоза. При этом превышение допустимого уровня в баке приводит к появлению жидкости в вестовой трубке тепловоза, которая создает гальваническую связь в контактах датчика уровня, также связанного с приводной тележкой. Привод и система автоматики здесь не приводятся.
Сливной наконечник топливозаправочного устройства
Рассмотрим конструкцию и работу автоматического топливозаправочного сливного устройства. На рис.1.4 представлены: общий вид сливного наконечника, (см.рис.1.5 - разрез Б-Б; на рис.1.6 - разрез В-В; на рис.1.7 – вид А). Устройство содержит корпус 1 в виде трубы с окном слива, поплавковый датчик 2 уровня с постоянным магнитом, установлен в стакане 3, соединённый со штуцером 4. Внутри штуцера размещён кабель 5, фиксируемый гайкой 6, выводы проводов 7 которого связанны с герметичным контактом 8, укреплённым через эластичные прокладки на штуцере 4 посредством резьбовой втулки 9. На верхнем торце поплавка 2 укреплён постоянный магнит 10. На корпусе 1 подвижно установлена намагниченная втулка 11 с фиксатором 12, прижимаемой к корпусу пружиной 13 и винтом 14, встроенным внутри рукоятки 15. Корпус в верхней части связан с питающим топливопроводом 15. В нижней части стакана 3 имеются отверстия, сообщающие полость топливного бака с камерой успокоения 17.

Устройство работает следующим образом. Перемещением втулки 11 с рукояткой 15 вдоль корпуса 1 фиксатор 12 устанавливают на заданном расстоянии от герметичного контакта 8, соответствующим, уровню заправки топлива в бак. Наконечник вставляют в бак, при этом намагниченная втулка 11 плотно прижимается к горловине, и включают органы подачи топлива. Топливо через топливопровод 16 и корпус 1 поступает в бак и поплавок 2 начинает подниматься. При соприкосновении постоянного магнита 10 с герметичным контактом 8, последний замыкается и органы топливоподачи прекращают работу. Данное устройство может бать использовано как в условиях цеховой заправки (частичной) топливных баков, так и при техническом обслуживании (ТО-2) в пункте технического обслуживания локомотивов (ПТОЛ). Эта же конструкция с небольшими изменениями использована при автоматической экипировке тепловозов, см. рис. 1.1

Рис.1.4. Общий вид сливного наконечника:

1-корпус; 2-датчик поплавковый; 3-стакан-; 4-штуцер; 5-кабель измерительный; 6-гайка; 7-выводы проводов; 8-герметичный контакт (геркон); 9-втулка резьбовая; 10-магнит постоянный; 11- намагниченная втулка; 12-фиксатор; 13-пружина; 14-винт; 15-рукоятка; 16-топливопровод; 17-камера успокоения


Автоматизация экипировки электровозов песком. Общие требования
Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта связано, в первую очередь, с локомотивным парком, совершенствованием его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. Эффективность использования локомотивного парка в немалой степени зависит от уровня эксплуатации экипировочных операций.

При разработке автоматизированных устройств по экипировке электровозов песком необходимо максимально использовать имеющиеся в эксплуатации средства механизации и автоматизации. Разработку задачи начинают с анализа конструкции существующих заправочных емкостей электровозов с точки зрения их предпосылок к автоматизации экипировочных процессов. При этом необходимо выполнить некоторые работы по несущественной модернизации отдельных узлов электровоза с учетом возможности их осуществления в условиях локомотивных депо. При модернизации существующих конструкций узлов необходимо стремиться к максимальной унификации деталей, использовав имеющиеся аналогичные решения, применяемые в различных устройствах других отраслей промышленности. Следующим этапом при решении задачи автоматизации процессов экипировки является анализ конструкций существующих стационарных заправочных средств (пескозаправочные пистолеты) с целью их использования при автоматическом режиме работы. При этом также необходимо использовать опыт предприятий транспорта, решения проектно-конструкторских организаций и других родственных отраслей народного хозяйства. Далее приступают к разработке конструкции стыкуемых узлов, т.е., соответствующих (приводных) пистолетов с модернизацией горловин существующих емкостей; выбирают вариант самой их стыковки. Предпочтение отдается варианту, при котором электровоз фиксируется на заданной позиции и взаимодействует с передвижными сочлененными пескозапра-вочными тележками, установленными на специальных рельсовых путях по обе стороны локомотива (см.рис. 1.8).

Реализация автоматизированной заправки электровозов песком производится посредством специально встроенных в крыше электровозов предбункеров 5 оригинальной конструкции.

При этом пескозаправочные пистолеты со своими приводами устанавливаются на приводных тележках, перемещающихся - по рельсовым путям эстакады (швеллер № 16).

При разработке схемы автоматики управления автоматизированного экипировочного комплекса необходимо стремиться к максимальной унификации элементов с элементами автоматики локомотивов.

Опытный образец автоматизированного перкозаправочного комплекса для электровоза ВЛ-60К нами был испытан в депо «Узбекистан», который показал свою работоспособность.


Рис.1.8 Схема автоматизированного пескозаправочного комплекса для экипировки электровозов ВЛ-60К:

1-электровоз; 2-штанга горизонтальная (тележки); 3-эстакада; 4-отметка фиксации электровоза; 5 -предбункер песочный; 6 - пескозаправочная тележка прицепная; 7-.привод тележек (гидроцилиндр); 8-пескозаправочный пистолет; 9-путевой датчик (конечный выключатель); 10-командно-приводная тележка.
Внедрение данной установки в производство позволит: сократить время простоя локомотива под экипировкой, улучшить условия труда, а также будет способствовать решению вопросов экологии в районе ПТОЛ и самого депо.

Техническая характеристика:

1. Система управления - автоматическая (электрогидравлическая);

2. Продолжительность заправки одного электровоза мин - 7;

3. Установленная мощность приводов, кВт - 5;

4. Способ фиксации тепловоза на позиции экипировки - ручной.
Описание общей компоновочной схемы экипировочного пескозаправочного комплекса
Общая компоновочная схема экипировочного комплекса (см.рис.1.8) включает в себя две эстакады 3, расположенные по обеим сторонам локомотива с имеющимися на крыше специальными предбункерами песка 5. На эстакадах установлены командно-приводные тележки 10 (пространственно-ориентирующие устройства), имеющие гидроприводы 7, сочлененные с прицепными тележками 6. На рис.1.9 представлена схема автоматической пескозаправочной тележки. На тележках (командно-приводных и прицепных) закреплены пескоподающие пистолеты 8. На эстакаде нанесена специальная «полосовая метка» 4 из яркой (красного цвета) краски. Данная метка указывает место ручной фиксации локомотива на позиции экипировки. При этом точность (интервал) на установку локомотива составляет S=400 мм, контролирует машинист из кабины. Заправка песочных емкостей локомотива песком осуществляется следующим образом. Локомотив подается (фиксируется) на заданную позицию, указанной выше. При этом командно-приводные тележки 10 с прицепными тележками 6 находятся в исходной позиции. Расстояние от путевого датчика 9 (конечный выключатель, закрепленный на приводном направляющем) до базового «упора» (боковая поверхность предбункера песка (см.рис.1.9) составляет не менее 350мм. При этом путевые датчики 9 вместе с горизонтальными штангами при приближении к локомотиву будут свободными от касания с предбункерами песка (базовые "упоры"), следовательно, провокационное срабатывание схемы управления устройством пескоподачи будет исключено. При подаче команды (кнопка "Пуск" на пульте управления) на автоматическую заправку электровоза песком приводные горизонтальные направляющие с путевыми датчиками 9 обеих командно-приводных тележек выдвигаются (в поперечном направлении) в сторону локомотива. Величина перемещения направляющих с датчиками зафиксирована с помощью концевых выключателей, которые срабатывают в конце хода, и подают команды на продольный ход тележек 6 и 10 вдоль локомотива. Движение тележек продолжается до момента касания датчиков 9 с "упором" предбункера песка. При этом пескоподающие пистолеты оказываются ориентированными соответственно с предбункерами песка электровоза. Взаимодействием датчиков 9 с "упорами" подаются команды на перемещение горизонтальных штанг с пистолетами песка в сторону электровоза. В процессе перемещения штанг посредством специального толкателя, связанного с ним (штангой) открываются крышки предбункеров оригинальной конструкции.

При этом пистолеты, опускаясь, приводят автоматически к открытию окон подачи песка. Более подробно описание конструкции и работы пескоподающей тележки, а также пескоподающего пистолета приведено на рис. 1.9, 1.10, 1.11. Конструкция и принцип функционирования указанных устройств защищены авторскими свидетельствами на изобретение. После окончания заполнения бункеров песком система в обратной последовательности возвращается в исходное состояние.

Рассмотрим принцип действия автоматической пескозаправочной тележки (см.рис. 1.9).

Устройство содержит тележку 1 с серводвигателями 6 и 10 горизонтального и вертикального перемещений корпуса 16, несущего пескозаправочную трубу с датчиком уровня 21, который включён в цепь управления серводвигателями.

На рис. 1.9 изображена кинематическая схема пескозап-равочного устройства; на рис.1.10 - схема компоновки стойки с пескозаправочным устройством (разрез А-А на рис. 1.9)

Пескозаправочное устройство содержит двухосную тележку 1, (см.рис. 1.9), установленную на ходовом пути 2. Штанга 3 с упором 4 установлена в квадратных направляющих 5, в которых закреплён серводвигатель (гидроцилиндр) 6 с путевыми датчиками 7 и 8. Шток серводвигателя (гидроцилидра) 6 соединён со стойкой 9, связанной штангой 3.

Серводвигатель 10 корпусом прикреплён к стойке 9 с установленными на ней датчиками 11, 12.

Серводвигатель 10 жёстко связан угловой консолью 13 с упором 14. Хвостовая часть 15 связана с корпусом 16 пескозаправочного устройства, скреплена с концевой частью угловой консоли 13. Обойма 17 соединена посредством двух канатов 18 с горизонтальной консолью 19, закреплённой на стойке 9. Обойма 17, закрывающая 4 окна (показана пунктиром) подачи песка, прижата вниз силой упругости пружины 20. Датчик 21 уровня песка установлен на хвостовике защитного конуса, соединённого с корпусом 16 пескозаправочного устройства.

Рис.1.9. Кинематическая схема пескозаправочного устройства:

1-тележка двухосная; 2-путь ходовой (швеллер); 3-штанга; 4-упор; 5-квадратная направляющая; 6-серводвигатель (гидроцилиндр); 7,8 - датчики путевые; 9-стойка; 10 - серводвигатель; 11 ,12 - датчики путевые; 13 -угловая консоль 14 - упор; 15 - хвостовая часть; 16 -корпус; 17 - обойма; 18 - канат; 19 - консоль горизонтальная; 20-пружина; 21-датчик уровня песка; 22-упор; 23-датчик (конечный выключатель); гидроцилиндр; 25 - конечный выключатель.
Серводвигатели 6 и 10 представляют собой гидроцилиндры двухстороннего действия.

На кинематической схеме (см.рис.1.9) приводы показаны в исходном состоянии, при этом упоры 22, 4 и 14 находятся в контакте с датчиками 23, 7 и 12. Угловая консоль 13 с пескрзаправочным устройством изображена повёрнутой в горизонтальной плоскости под углом 90 , а гидроцилиндр 24 изображен повёрнутым на 90 в вертикальной плоскости в направлении движения тележки.

Пескозаправочное устройство работает следующим образом.

После подачи команды на опускание пескозаправочного устройства в песочный предбункер локомотива штанга 3 со стойкой 9 перемещается вправо, т.е. в сторону локомотива на расстояние, определяемое положением путевого датчика 8 (конечного выключателя). После срабатывания датчика подаётся команда на перемещение (рабочий ход) тележки 1 вдоль оси локомотива до соприкосновения конечного выключателя 25 с упором - боковой поверхностью предбункера песка (см.рис.1.10). При срабатывании выключателя 25 подаётся команда на перемещение вниз пескоподающего устройства в предбункер.

Глубина погружения устанавливается с помощью путевого датчика 11.

При этом в процессе перемещения вниз пескоподающего устройства совместное перемещение обоймы 17 с корпусом 16 прерывается благодоря наличию двух канатов 18, в результате чего через открываемые при этом рабочие окна (показаны пунктиром) подаётся песок в предбункер локомотива. По достижению предельного уровня песка срабатывает датчик 21, чем обеспечивается обратный ход, т.е. срабатывание путевых датчиков и соответствующих приводов в обратной последовательности. Последовательность работы приводов осуществляется с помощью путевых датчиков и соответствующих упоров. Таким образом, независимо от точности фиксации локомотива с предбункерами песка относительно исходной позиции пескозаправочного устройства, обеспечивается гарантированная их стыковка. Стыковка пистолетов песка прицепных тележек с соответствующими предбункерами электровоза осуществляется аналогично выше описанному. При этом одновременно можно заправлять песком несколько сцепленных между собой локомотивов, что в значительной степени сокращает время простоя под экипировкой.

На рис.1.11 изображено пескозаправочное устройство (общий вид пистолета); на рис. 1.12 - то же, продольный разрез.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде трубы с двумя диаметрально расположенными рабочими окнами 2, патрубка 3 подвода песка. Верхняя часть корпуса закреплена с кронштейном 4 штоком 5 (рис. 1.11).


Рис.1.10 Пескозаправочное устройство
Нижняя часть корпуса соединена резьбой с пробкой 8, в которую ввернут наконечник 9 со стопорным кольцом 10. На хвостовике наконечника с помощью клеевого соединения установлен емкостной датчик 11 уровня. На корпусе устройства установлена обойма 12, прижимаемая к стопорному кольцу 13 за счет силы упругости пружины 14. Фиксация пружины обеспечивается двумя двойными фиксаторами 15 и 16, закрепленными соответственно на обойме и корпусе. Фиксаторы 15, 16 соединены с двумя канатами 17, закрепленными вторым концом неподвижно на портале экипировочной установки. Кабель 18 соединен с емкостным датчиком и схемой автоматики управления пневмоприводом пескозаправочного устройства.

Пескозаправочное устройство работает следующим образом. После подачи команды на опускание устройства в песочный предбункер тыловой штырь 7, нажимая на крышку предбункера, открывает её. При этом по достижению хода пескозаправочного устройства определенной величины, рабочие окна открываются за счет перемещения корпуса 1 относительно обоймы 12. Дальнейшее перемещение корпуса пистолета ограничено канатами 17, закрепленными на портале экипировочной установки. В результате открытия рабочих окон песок самотеком заполняет предбункер. При достижении (требуемого) уровня песка датчик 11 подает команду на обратный ход устройства. При этом рабочие окна закрываются обоймой за счет силы упругости пружины 14.



Рис. 1.11. Общий вид пистолета Рис. 1.12. Продольный разрез

пистолета
Прямой и обратный ход устройства в предбункер осуществляется от любого вида привода, а также пневмопривода, что позволяет автоматизировать процесс экипировки локомотивов песком, тем самым существенно улучшить условия труда экипировщика и значительно сократить трудоемкость процесса заправки песком.
Защитно-блокировочное устройство пескозаправочного пистолета.
В процессе эксплуатации локомотивов (электровозов) имёет место неравномерный расход песка из песочных емкостей. Как правило, в средних бункерах обычно остается остаток песка, поэтому возникает необходимость в защитном устройстве для пистолета песка, так как величина вертикального переме-щения, независимо от уровня песка, зафиксирована (посто-янна). Таким образом, при наличии остатка песка пистолет может выйти из строя, для чего разработана система защиты, см.рис. 1.13.

На рис.1.13 схематично изображено защитно-блокиро-вочного устройства пескозапра-вочного пистолета. Устройство содержит конус 1, датчик уровня песка 2, рабочие окна 3, подпружиненную обойму 4, два каната 5, Пружину 6, корпус (трубу) 7, направляющую 8,

Рис.1.13. Защитно - блокировочное устройство пескозаправочного пистолета: 1-конус; 2-датчик уровня песка; 3-рабочие окна; 4-обойма подвижная; 5-канат; 6-пружица; 7-труба; 8-направляющая; 9-кабель измерительный; 10 -геркон; 11-корпус герконовый; 12-магнит постоянный; 13-стойка; 14-пружина; 15-стакан направляющий; 16-патрубок; 17-упор.
измерительный кабель 9, герметичный контакт (геркон) 10, помещенный в корпус 11, постоянный магнит 12, стойку 13, защитную пружину 14, направляющий стакан 15, патрубок 16, упор 17 и пред бункер 18.

Устройство работает следующим образом. При опускании пистолета в предбункер 18 с остатком песка конус 1 упирается в слой песка, вследствие чего стакан 15, преодолевая силу упругости защитной пружины 14, смещается относительно герконового корпуса 11 вверх. При этом постоянный магнит 12, установленным на стойке 13 приводит к срабатыванию геркона и последующему обратному ходу устройства вверх. Таким образом, предотвращаются поломки при наличии песка в предбункере локомотива. При этом жесткость пружины 14 превышает жесткость пружины 6.

Глава 2
Использование робототехники при ремонте локомотивов
2.1. Общие сведения о роботах
Согласно ГОСТ 25-86-83 промышленный робот ПР определяется как автоматическая машина, представляющая собой совокупность манипулятора и перепрограммируемого устройства управления, для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций, заменяющих аналогичные функции человека при перемещении предметов производства и оснастки.

Промышленные роботы подразделяются на три поколения. Первое - программные роботы, оснащенные управляемыми приводами во всех суставах. Их система управления легко переналаживается на выполнение различных ручных операций. После каждой переналадки роботы многократно используют одну и ту же жесткую программу, работают в строго определенной обстановке с определенно расположенными предметами. Таково большинство современных ПР, выполняющих вспомогательные операции у штампов, прессов, станков, литейных машин и т.д. Программный робот будет продолжать совершать те же движения, даже если детали нет на заданном месте. Для таких ПР необходимо создание технологической оснастки, упорядочивающей пространственное положение деталей, с которыми работает робот.

Второе поколение – адаптивные роботы, которые могут самостоятельно в большей или меньшей степени ориентироваться в нестрого определенной обстановке, приспосабливаться к ней. Для этого их снабжают датчиками, реагирующими на обстановку, а так же системой обработки информации, поступающей от датчиков, для выработки сигналов адаптивного управления, т.е. гибкого изменения программы движения манипулятора в соответствии с фактической обстановкой.

Третье поколение - интелектные роботы, имеющие более развитые средства получения и обработки информации, позволяющие распознавать обстановку и с учетом ее автоматически вырабатывать решения о дальнейших действиях с целью выполнения нужных технологических операций в изменяющейся обстановке. Это роботы с элементами искусственного интеллекта. Перечисленные поколения ПР не сменяют друг друга, как это было с ЭВМ; каждое из них применяется там, где оно наиболее экономически целесообразно.




Рис.2.1 Структурная схема робота.
Промышленный робот состоит из двух основных частей: системы управления и манипулятора. На рисунке 2.1. приведена структурная схема ПР. По структурной схеме ПР первого поколения отличаются от ПР второго и третьего поколения отсутствием датчиков, характеризующих состояние внешней среды (объекты, препятствия, параметры: температура, жесткость изделия и так далее), и датчиков, характеризующих состояние захватных устройств и приводов (внутренней среды).

Роботы второго и третьего поколений различаются мало, так как и те и другие воспринимают информацию о внешней среде с помощью датчиков и используют ее при реализации требуемой программы движений. Различие заключается в том, что объем информации об окружающей обстановке, поступающей в систему управления по каналу прямой связи, у роботов третьего поколения больше, чем у роботов второго поколения.
2.2. Классификация роботов
Классификация роботов производится по выполняемым ими функциям, по степени специализации и т.д. По выполняемым функциям различают вспомогательные, технологические и универсальные ПР.

Вспомогательные ПР выполняют действия типа "взять - положить" при обслуживании основного технологического оборудования, а также при выполнении транспортно-складских операций. Технологические (производственные) ПР непосредственно участвуют в выполнении основной технологической операции (сварка, окраска, сборка и т.д.). Универсальные ПР могут выполнять функции как вспомогательных, так и технологических ПР.

По степени специализации ПР разделяются на специализированные, выполняющие технологические операции одного вида или операции перемещения с одной группой моделей технологического оборудования; специальные, выполняющие технологические операции или операции перемещения с одной моделью технологического оборудования, и универсальные, выполняющие различные виды технологических операций и операции перемещения с различными группами моделей технологического оборудования.


Рис.2.2. Основные конструктивно-компоновочные схемы
промышленных роботов:

1а,1б,1в-напольные; 2-портальная; 3-мостовая; 4 - тельферная

Геометрические параметры, число степеней подвижности и способ установки на рабочем месте являются исходными данными при разработке компоновочных схем и планировки роботизированных технологических комплексов. Широкое распространение получили следующие конструктивно-компоновочные схемы промышленных роботов: напольные, портальные, мостовые и тельферные.

Система управления (СУ) предназначена для формирования и выдачи управляющих сигналов двигателям приводов в соответствии с заданной программой.

Манипулятор конструктивно состоит из следующих основных узлов: несущих конструкций, приводов, передаточных механизмов и захватных устройств. В состав манипулятора мобильных ПР входит устройство передвижения ПР.

Приводы манипуляторов ПР бывают: гидромеханические, пневматические, электромеханические и комбинированные.

Гидромеханический привод имеют около 30% ПР. Наиболее часто он применяется в ПР с грузоподъемностью 0,4…0,6 кН. Преимущество его перед электро и пневмоприводами - в высоком быстродействии, стабильности скорости при изменении нагрузки, большом коэффициенте усиления по мощности и малой удельной массе. Вместе с тем гидропривод обладает рядом недостатков, таких как сложность конструкции гидравлических переключателей, стабилизирующих и дифференцирующих устройств, сложность переключения ступеней гидропередач.

Захватные устройства (ЗУ) служат для захватывания и удержания в определенном положении объектов манипулирования. Схватывающие ЗУ удерживают объект манипулирования, благодаря силам трения. К ним относятся механические ЗУ в виде клещей, тисков и шарнирных пальцев. В поддерживающих ЗУ для удержания объекта используются крюки, петли вилки, лопатки и захваты питателей. Удерживающие ЗУ используют магнитные или вакуумные элементы.

При заводском ремонте локомотивов, в первую, очередь необходимо роботизировать: обмывку кузовов и тележек; удаление старых лакокрасочных покрытий; очистку от ржавчины и грязи кузовов, дизелей, тяговых электродвигателей; нанесение антикоррозийных покрытий; окраску кузовов, тележек и других узлов подвижного состава; демонтаж и монтаж тележек, буксовых узлов; ремонт и формирование колесных пар; восстановление изношенных деталей.

Основным направлением в автоматизации ремонта локомотивов и производства запасных частей является внедрение гибких производственных систем (ГПМ), в состав которых входят промышленные роботы.

Серийно выпускаемые ГПМ предприятиями промышленности вводятся в работу в течение 3 месяцев, тогда как внедрение ПР, выпускаемых не в комплекте с оборудованием, длится, как правило 1.5…3 года.

Трудности внедрения ПР в ремонтное производство связано с тем, что ГПМ для него не выпускаются. Для создания такого модуля необходимо к универсальному роботу изготовить соответствующие периферийные устройства (накопления, ориентации, подачи и т.д.), устройства управления, блокировки и т.д. В результате стоимость специализированного оборудования, входящего в модуль, в 2…3 раза превышает стоимость самого ПР.

Кроме того, ремонтные предприятия по сравнению с машиностроительными имеют ряд специфических особенностей, затрудняющих автоматизацию производственных процессов. К ним относятся многономенклатурность ремонтируемых изделий (серий локомотивов), повышенная трудоемкость ремонта отдельных агрегатов и узлов, превышающая трудоемкость изготовления нового изделия, трудность манипуляции тяжелыми и крупногабаритными деталями и узлами в большой рабочей зоне, размеры которой превышают вылет стрелы универсального манипулятора.

Выбор технически и экономически целесообразных объектов роботизации производится при разработке проектов планов технического перевооружения и реконструкции действующих производств.

При этом критериями отбора рабочих мест (технологических операций) для роботизации являются следующие: наличие неблагоприятных условий труда (работа с вредными для здоровья материалами или в условиях повышенных тепло, газо и пылевыделений, шума, вибрации, повышенная опасность травматизма, большие физические нагрузки, однообразие, утомляемость, при наличии циклически повторяющихся, выполняемых вручную движений рабочего, окраска, сварка и сборка одинаковых узлов или изделий и т.п.).

Глава 3

Приспособления при ремонте локомотивов и производстве запасных частей
3.1. Классификация приспособлений
Приспособления можно классифицировать по целевому назначению, уровню автоматизации и эксплуатационной характеристике.

По целевому назначению, в зависимости от выполняемых работ, приспособления делятся на станочные, сборочные (слесарно-сборочные), сборочно-сварочные, контрольно-измерительные, а также приспособления для захвата и транспортировки грузов и некоторые другие.

По уровню автоматизации приспособления можно классифицировать следующим образом:

По эксплуатационной характеристике различают приспособления: универсально - сборные, универсальные безналадочные, универсаль-ные наладочные, специализированные наладочные, сборно-разборные, неразборные, специальные.

Использование приспособлений приводит к значительному повышению технического уровня производства, росту производительности труда, улучшению качества локомотивов. При этом особое значение для повышения эффективности производства имеют унификация и стандартизация в области приспособлений. Стандартизацией в приспособлениях охвачены конструктивные и размерные элементы (резьбы, посадки, конусы и т.п.), заготовки и детали корпусов, отдельные узлы, элементы силовых приводов, ряд конструкций приспособлений.
3.2. Механизация и автоматизация станочных приспособлений для закрепления деталей.
При механизации и автоматизации работы станочных приспособлений для закрепления обрабатываемых деталей применяют пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, электромагнитные и другие приводы.


  1   2   3   4   5   6


Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации