Курсовая: Разработка счетчика бутылок
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время бурный рост переживает такая отрасль промышленности, как
производство алкогольных и безалкогольных напитков. В стране открывается
огромное количество как крупных заводов, так и небольших цехов по
производству бутилированой продукции. И эта продукция должна быть не только с
достаточной точностью разлита по бутылкам, упакована, но и учтена в процессе
производства.
Счётчики готовой продукции, а именно, бутылок, на производстве применяются
достаточно давно, с первой половины прошлого века. Первоначально это были
полностью механические приборы с редукционной передачей на дисковые
многоразрядные индикаторы.
На смену им пришли электромеханические приборы, модификация которого
разрабатывается в настоящем курсовом проекте.
Принцип действия проектируемого электромеханического счётчика следующий:
проходящие по транспортировочной ленте бутылки оказываются в зоне действия
сварной звёздочки, попадая в её впадины. Таких впадин на сварной звёздочке
выполнено десять. К одному из зубьев звёздочки приварен палец. Рабочий
процесс осуществляется таким образом, что бутылки, проходя по
транспортировочной ленте, проворачивают сварную звёздочку. Звёздочка,
совершая полный оборот, замыкает при помощи приваренного пальца контакт на
выключателе, в результате чего подаётся импульс счётчику, установленному в
шкафу электрооборудования и имеющему орган индикации, выполненный в виде
табло с переключающимися цифрами. В силу того, что замыкание контакта
происходит при совершении звёздочкой полного оборота, то есть прохождении
десяти бутылок, счётчик показывает десятки прошедших через него бутылок, о
чём делается соответствующая надпись на органе индикации.
В связи с тем, что на одной и той же поточной линии может производиться
разлив в тару различной ёмкости, применяются сварные звёздочки с различными
геометрическими размерами. При этом диаметр самого диска остаётся прежним,
меняются лишь радиусы впадин на диске.
1. Обзор существующих конструкций
В настоящее время на производстве применяются самые различные типы счётчиков
бутылок, действие которых основано на самых различных физических принципах.
Исторически первым является полностью механический счётчик бутылок, который
по принципу действия схож с проектируемым электромеханическим счётчиком. Он
также имеет в своём составе сварную звёздочку с приваренным рычагом, но у
него она служит не для замыкания контактов, а для поворота механического
дискретного устройства, которое непосредственно соединено с индикационным
устройством. Последнее представляет собой набор дисков, имеющих оцифровку по
торцу. Каждый последующий в ряду диск замкнут на предыдущий таким образом,
что его поворот на одно деление происходит после совершения предыдущим диском
полного оборота. Таким образом, в индикационном окошке отображается число
десятков прошедших через счётчик бутылок.
Основным недостатком механических счётчиков является большое количество
движущихся деталей, что приводит к увеличению интенсивности отказов.
Механические детали более подвержены амортизации и чаще требуют замены, чем
электрические. Существенным недостатком является также то, что индикатор
невозможно отнести на значительное расстояние от самого счётчика. Это
предполагает необходимость нахождения контролёра в непосредственной близости
от прибора, что не всегда бывает удобно.
К основным достоинствам данной конструкции можно отнести то, что она
полностью автономна, что позволяет при необходимости переустанавливать её на
другие линии, не нарушая работу всей системы. Кроме того, она отличается
высокой ремонтопригодностью, стабильностью к внешним воздействиям, а также
простотой и технологичностью.
Следующим типом счётчиков бутылок являются электромеханические. Наряду со
схемой, разрабатываемой в настоящем курсовом проекте, применяется также
схема, работающая следующим образом: по бокам от транспортировочной ленты
находятся поворотные контакты, которые замыкают цепь индикатора при
прохождении каждой бутылки. Схема данного устройства представлена на рис.1
рис.1
На рисунке показан участок транспортировочной ленты, на котором установлен
счётчик бутылок. При прохождении бутылки через контакты, она поворачивает их
и тем самым замыкает контакты. Для возврата контактов в разомкнутое положение
предусмотрены пружины. Сформированные импульсы поступают на счётчик,
расположенный на шкафу электрооборудования.
Эта конструкция имеет следующие недостатки: поштучный счёт бутылок, что ведёт
к увеличению разрядности измерительного прибора. Постоянное замыкание и
размыкание контактов, которое сопровождается появлением искры, приводит к
тому, что контакты подгорают и периодически выходят из строя.
К основным преимуществам можно отнести простоту конструкции, минимальное
число движущихся деталей. Также большое значение имеет самодублированность
системы, предполагающая возможность замены одного из узлов без остановки
производственного процесса Ц роль счётчика будет выполнять один из
контакторов. Для этого необходимо предусмотреть возможность изменения
алгоритма счётчика, таким образом, чтобы он воспринимал сдвоенный сигнал от
двух контакторов за единичный.
Размер бутылок, которые в данный момент проходят по транспортировочной ленте,
определяет расстояние между контакторами, поэтому они закрепляются на
подвижной платформе, имеющей точки фиксации в соответствии с ассортиментом
выпускаемой продукции.
Следующий тип счётчиков Ц оптические. Это более современная и более надёжная
система, имеющая в своём составе источник света и фотоприемник. Схема её
представлена на рисунке 2.
рис.2
Узкий световой луч, испускаемый источником, принимается фотоприёмником,
который вырабатывает фототок. В период времени, когда на пути луча
оказывается бутылка, действие фототока многократно ослабевает, таким образом,
формируются импульсы, которые передаются счётчику импульсов. Источник света и
фотоприёмник устанавливаются на уровне горлышка бутылок, затем, чтобы
импульсы получались более чёткими. В силу этого высота установки устройства
делается регулируемой в зависимости от того, какую высоту имеют выпускаемые
на линии бутылки.
Основным достоинством данного типа счётчиков является отсутствие движущихся
частей и стабильная работа в любых режимах. Кроме того, они просты,
технологичны и имеют невысокую стоимость.
К недостаткам можно отнести то, что при производстве продукции в таре из
прозрачного стекла необходимо увеличивать чувствительность счётчика.
К следующему типу датчиков можно отнести пьезоэлектрические счётчики. Их
действие основано на том , что ряд кристаллов при действии на них
механической силы накапливают на своих гранях разность потенциалов. Датчики с
пьезоэлектрическими кристаллами устанавливаются под транспортировочной
лентой. Оказываясь над датчиком, бутылка воздействует на него, в результате
чего формируется импульс, передаваемый на счётчик.
К основным недостаткам такого устройства можно отнести высокие требования к
чувствительности датчика и необходимость распознавать несколько различных
типов входного сигнала, зависящих от массы тары.
Достоинства следующие: отсутствие движущихся частей, возможность изменения
тары на транспортировочной ленте без перенастройки рабочих органов
устройства.
Ещё одним типом счётчиков бутылок являются ёмкостные счётчики. Принцип их
действия основан на том, что при внесении в плоскопластинчатый конденсатор
объекта, имеющего диэлектрическую проницаемость, отличную от диэлектрической
проницаемости воздуха, его ёмкость изменяется. Такой счётчик имеет следующее
устройство: две пластины, выполняющие роль обкладок конденсатора,
устанавливаются по обе стороны от транспортировочной ленты. При прохождении
бутылки между пластинами изменяется модуляция сигнала, поступающего на
счётчик.
Основным недостатком устройств такого типа является их высокая стоимость,
обусловленная необходимостью включать в цепь регистрации импульсов
осциллограф.
Достоинством является то, что счётчик можно использовать без дополнительной
перенастройки для тары любой ёмкости.
Находят применение и другие типы счётчиков: электромагнитные, индукционные,
импульсные, но они имеют более высокую стоимость, либо невысокую
технологичность, поэтому применяются значительно реже.
Выбор типа счётчика бутылок для производства обуславливается характером и
объёмом производимой продукции.
2. Технологическая часть
Припуски должны быть разделены на общие и межоперационные. Под общим
припуском понимают припуск, снижаемый в течении всего процесса обработки
данной поверхности - от размера заготовки до окончательного размера готовой
детали. Межоперационным называют припуск, который удаляют при выполнении
отдельной операции. Припуск должен иметь размеры, обеспечивающие выполнение
необходимой для данной детали механической обработки при удовлетворении
установленных требований к шероховатости и качеству поверхности металла и
точности размеров деталей при наименьшем расходе материала наименьшей
себестоимости детали.
При установлении размеров припусков на обработку указывают допустимое
отклонение от них, т.е. допуски на размеры заготовки, т.к. получить заготовку
точно установленных размеров невозможно.
При установлении размеров припусков на обработку указывают допустимые
отклонения от них, т.е. допуски на размеры заготовки, т.к. получить заготовку
точно установленных размеров невозможно.
Размер припуска зависит от толщены поверхностного поврежденного слоя, т.е. от
толщены корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката,
глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин, пор, и пр., а также от
неизбежных производственных и технологических погрешностей, зависящих от
способа изготовления заготовки, её формы и размеров, способа обработки,
геометрических погрешностей станка и других факторов.
В производственных условиях размеры припусков устанавливают на основании
опыта; при этом используются различные нормативные таблицы, входами в которые
являются геометрические размеры детали конструктивные формы, точность
обработки и чистоты поверхности.
1. Расчет режимов резания.
Расчет режима резания при токарной обработке.
Деталь Ц звёздочка сварная. Материал сталь 45;
s в = 61 кг-с/ мм 2 ;
Режущий инструмент - токарный проходной резец из быстрорежущей стали
Т5К10, правый, стойкость резца - 90 мин .
Оборудование - токарно - винторезный станок 1М 61
Необходимо рассчитать режим резания при токарной обработке цилиндрической
поверхности с диаметра Æ 87,66 мм; до диаметра Æ 60 мм; по 5
классу, на длине 12 мм .
1) .Определяем припуск на механическую обработку и глубину резания :
мм
Учитывается что припуск до 2мм срезается за один проход, принимаем i =
7, где i - число проходов, то;
мм
2. Назначаем подачу для первого точения: - 0,4 мм/об проверяем выбранную
подачу с паспортной подачей станка 1М 61:
Sст = 0,08 ¸ 1,9 мм/об
Z = 24 ( число ступеней подач )
Smax = Smin ´ jz - 1 ;
;
Рассчитаем значение подач по ступеням :
S10 = S1 ´ j 9 = 0,08 ´ 1,15 9 = 0,28 мм/об
S11 = S10 ´ j = 0,28 ´ 1,15 = 0,32 мм/об
S12 = S11 ´ j = 0,32 ´ 1,15 = 0,368 мм/об
S13 = S12 ´ j = 0,368 ´ 1,15 = 0,423 мм/об
В качестве расчетной принимаем ближайшую меньшую :
Sp = S12 = 0,368 мм/об
3) . Определяем расчётную скорость резания:
, где
Kv - поправочный кооэфициент, учитывающий реальные условия резания
; где
- поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала.
- поправочный коэффициент на материал режущей части инструмента.
Для Т5К10 = 0.65; (таб. 2)
= поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца:
Для Т = 90 мин. = 0.92 (таб. 3)
= поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок
(таб. 4) = 1.0
Находим:
=
- коэффициент
зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части
инструмента;
Т - принятый период стойкости резца (Т = 90 мин)
Значения - находим по таблице 5, для стали при S > 0.3;
то ;
4. Определяем расчётную частоту вращения ;
, где D - диаметр детали.
;
По паспорту станка 1М61
= 12.5 об/мин;
= 1600 об/мин
Z = 24 (число ступеней вращения)
= ´ ;
Определяем частоту вращения по ступеням.
В качестве расчётной принимаем ближайшее меньшее значение
5. Определяем фактическую скорость резанья:
;
Основные режимы резания при точении:
t = 1.98 мин.
Sp = S12 = 0.368 мм/об
= 116 м/мин
= = 422 об/мин
6. Проверяем выбранный режим по мощности, потребляемой на резание:
, где
Кр - поправочный коэффициент, где
- поправочный коэффицент на обрабатываемый материал, по таб. 6 находим
= 0.89 (sв = 61 кг-с/мм2)
- поправочный коэффициент на главный угол в плане резца (таб. 7)
= 1.0; (j = 450);
То Кр = ´ = 0.89 ´ 1.0 = 0.89;
Значения находим по таблице 8
То
кг-с;
Определяем осевую составляющую силы резания ;
кг-с, =17.14 кг-с
По паспорту станка кг-с следовательно расчёт произведён верно.
7. Определяем эффективную мощность на резании Nэ;
квт
8. Определяем мощность потребляемую на резание.
КПД станка = 0.75
квт.
3. Расчётная часть
а)Технологический расчёт
Под технологичностью конструкции изделия (ГОСТ 14.205-83) понимается
совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности
оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической
подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с
соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же
назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и
принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта. К условиям
изготовления или ремонта изделия относятся: тип производства, его
специализация и организация, годовая программа и повторяемость выпуска, а
также применяемые технологические процессы.
Стандарты предусматривают обязательную отработку изделий на технологичность
на всех стадиях их создания с целью повышения производительности труда,
снижения затрат и времени на проектирование, технологическую подготовку
производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт при обеспечении
необходимого качества изделий.
Количественная оценка технологичности строится на системе показателей (ГОСТ
14.201-73), которая включает, базовые показатели технологичности, достигнутые
при разработке изделия и внесенные в стандарты или ТУ.
Различают производственную и эксплуатационную технологичность. Первая
проявляется в сокращении затрат при подготовке и изготовлении изделий, вторая
- в сокращении затрат на обслуживание и ремонт. При отработке изделия на
технологичность для условий производства необходимо учитывать: объемы выпуска
н уровень специализации рабочих мест, виды заготовок и методы их получения;
виды и методы обработки, виды и методы сборки, монтажа, настройки, контроля и
испытаний, возможность использования типовых технологических процессов,
имеющегося технологического оборудования и оснастки: возможность механизации
и автоматизации процессов изготовления и технологической подготовки
производства; условия материально-технического обеспечения, квалификационный
уровень рабочих.
При рассмотрении счётчика бутылок как объекта эксплуатации анализируются
условия работы с аппаратурой, удобства обслуживания, ремонта, требования
техники безопасности, возможности хранения и транспортировки.
Показатели технологичности , характеризующие конструкцию.
Коэффициент унификации конструкции изделия
где Еу - количество унифицированных сборочных единиц в изделии; Д
у - количество унифицированных деталей, являющихся составными частями
изделия и не вошедших в Еу (стандартные крепежные детали не
учитываются); Е - количество сборочных единиц в изделии; Д - общее количество
деталей в изделии без учета стандартного крепежа.
Коэффициент унификации сборочных единиц
Коэффициент унификации деталей
Коэффициент стандартизации изделия
где Ест - количество стандартных сборочных единиц, в изделии Дст
- число стандартных деталей, являющихся составными частями изделия и не входящих
в Ест (стандартные крепежные детали не, учитываются).
Коэффициент стандартизации сборочных единиц
Коэффициент стандартизации деталей
Коэффициент контролепригодности изделия
где Нкп - количество контролируемых параметров в изделии;
Нтк - количество точек контроля в изделии.
Коэффициент повторяемости марок монтажного провода в изделии
где Ммпр - количество марок монтажного провода в изделии
Показатели технологичности, характеризующие технологию изготовления изделий.
Трудоемкость изготовления изделия
где Тi, - трудоемкость изготовления, сборки, монтажа, настройки,
контроля и испытаний i-й составной части изделия, нормо-ч.
Технологическая себестоимость изделия
где Cм - расходы на сырье и материалы (без стоимости отходов), руб.;
Сз - основная заработная плата производственных рабочих с
начислениями, руб.; Син - расходы на износ инструмента и
приспособлений целевого назначения, руб., Со - расходы на содержание
и эксплуатацию оборудования, руб.
Коэффициент применения, типовых технологических процессов
где Ттп - трудоемкость операций, выполняемых по типовым
технологическим процессам.
Коэффициент автоматизации и механизации технологических процессов
где Там - трудоемкость операций, выполняемых с помощью средств
механизации и автоматизации.
Коэффициент автоматизации и механизации технологических процессов контроля
где Тмак, - трудоемкость операций контроля, выполняемых с помощью
средств автоматизации и механизации; Тк - общая трудоемкость
контроля изделий.
Относительная трудоемкость сборочно-монтажных работ при изготовлении изделия
где Тсми - трудоемкость операций сборочно-монтажных работ.
Относительная трудоемкость настроечно-регулировочных работ
где Тнри - трудоемкость настроечно-регулировочных работ.
Коэффициент использования материала
где Мзд - масса заготовки детали .
Базовые показатели и уровень технологичности конструкции.
На основании отраслевого стандарта все блоки по номенклатуре используемых
показателей технологичности условно разбиты на четыре класса: электронные,
электромеханические, механические и радиотехнические. В специальную группу
блоков выделены соединительные, коммутационные и распределительные
устройства. Для каждого класса установлен состав показателей технологичности,
которые принимаются как базовые для данного класса. Общее количество
показателей, характеризующих технологичность блоков каждого класса, не должно
превышать 7.
К перечисленным выше показателям технологичности, из которых выбираются
базовые, добавляется еще ряд обобщенных базовых показателей или один из них.
К последним относится трудоемкость изготовления блока
где Та - трудоемкость конструкции-аналога проектируемого блока или
трудоемкость, полученная по данным статистики; Ксл - коэффициент
сложности блока, определяемый сравнением соответствующих технических требований
к старым и новым конструкциям или как отношение технических параметров
проектируемой конструкции к параметрам аналога или прототипа; Кт -
коэффициент снижения трудоемкости изготовления изделия,
где Кпт - планируемый рост производительности труда; t Цпериод
времени от начала проектирования до запуска в производство.
Удельный базовый показатель
трудоемкости изготовления изделия определяется как отношение базового
показателя трудоемкости изготовления Tб к номинальному значению
основного технического параметра Р ( ).
Уровень технологичности изделия (блока) определяется как отношение значения
достигнутого показателя технологичности к базовому.
Числовые значения базовых показателей устанавливаются и утверждаются для
каждого конкретного предприятия с учетом специфики выпускаемых изделий и
достигнутого организационно-технического уровня производства. Естественно,
что ниже уровня базовых показателей технологичности новая разрабатываемая
конструкция быть не должна.
Основным показателем оценки технологичности конструкции является комплексный
показатель технологичности К, который определяется с помощью базовых
показателей по формуле
где кi - значение показателя по таблице базовых показателей
соответствующего класса блоков; ji - весовая значимость i-го
показателя, s - общее количество показателей. Независимо от полноты состава
определяемых показателей на различных стадиях проектирования ji
принимается для каждого показателя в соответствии с установленной весовой
значимостью.
В целях обеспечения высокого технического уровня изделий для всех предприятий
отрасли, разрабатывающих и выпускающих подобную продукцию, устанавливаются
нормативы комплексных показателей, которые характеризуют достигнутый предел
технологичности, ниже которого показатели вновь разрабатываемого изделия быть
не должны.
Расчет нормативного комплекса показателя проводится по формуле
Период | 1 | холодный* | теплый |
температура t |