Введение
Современный уровень развития сельскохозяйственного производства и достижения в области науки и техники позволяют переходить от механизации электрификации отдельных операций к автоматизации технологических процессов, когда выполнение всех функций управления этими процессами или их частями осуществляют с помощью автоматических устройств. Автоматизация технологических процессов (АТП) – это высокий уровень комплексной автоматизации и электрификации сельскохозяйственного производства, при котором человек – оператор полностью или частично заменен специальными техническими средствами контроля и управления.
Автоматизация технологических процессов в фермерских хозяйствах позволяет выполнять отдельные операции без непосредственного участия человека. Наиболее эффективна автоматизация крупных сельскохозяйственных комплексов промышленного типа. Механизация, электрификация и автоматизации технологических процессов способствуют повышению производительности труда в сельском хозяйстве при неуклонном сокращении его ручной доли. С помощью средств автоматизации сельскохозяйственного производства можно повысить надежность и продлить срок службы технологического оборудования, облегчить и оздоровить условия труда, повысить его безопасность, повысить производительность труда, снизить себестоимость продукции и т.д. В сельскохозяйственном производстве используют свыше 3000 именований машин по типам, почти 60% из которых предназначено для полеводства и около 30% – для животноводства и птицеводства. Даже в животноводстве, где операции совершаются и повторяются ежедневно по определённому циклу, общая продолжительность работы машин относительно мала. Следовательно, средства автоматики должны быть очень разнотипными, относительно дешёвыми, простыми по устройству и надёжными в эксплуатации. Основная особенность сельскохозяйственного производства заключается в неразрывной связи техники с биологическими объектами (животными, растениями), для которых характерны непрерывность процессов образования продукции и цикличность ее положения, невозможность увеличения выпуска продукции за счет ускорения производства. В этих условиях автоматика должна работать достаточно надёжно, т.к. такой процесс нельзя прервать и практически невозможно наверстать упущенное за счет интенсификации последующего периода.
Основными задачами автоматизации технологических процессов являются:
1. Выполнение функции управления, которые человеку не может выполнить из-за своих физиологических возможностей;
2. Замена человека в опасных и вредных условиях труда при выполнении монтажных однотипных операций;
3. Выполнение функций человека с более высокой производительностью;
Основные направления развития автоматизации:
1. Создание поточных линий с набором электрооборудования для выполнения всей совокупности технологический операций;
2. Разработка методов и средств по поддержанию оптимального микроклимата в помещении;
3. Проектирование и внедрение кибернетических систем, способных вырабатывать и осуществлять оптимальные программы управления всем производственным процессом;
1. Обоснование и выбор объекта автоматизации
В мастерских, цехах ремонтных заводов и других производственных помещениях широкое применение находят электрические тали (тельферы) и кран-балки для подъема, перемещения грузов и деталей машин при монтажных ремонтных и погрузочно-разгрузочных работах.
На строительных площадках широко применяют башенные и портальные краны. Электрическая таль типа ТЭ выпускается грузоподъемностью от 0,5 до 5 тонн, а типа МВ (Болгария) грузоподъемностью 0,125–1 т. Применение электрических талей и кран-балок позволяет свести к минимуму ручные операции по перемещению, подъему и опусканию деталей и грузов.
Работа оператора, управляющего тельфером, сводиться к закреплению груза или деталей, включенного и выключенного механизма подъема и перемещения.
Автоматизация данного объекта технологического производства позволяет высвободить дополнительную рабочую силу, снизить затраты труда на производстве, увеличить производительность труда и улучшить условия труда.
Автоматизация управления электрической талью необходима на поточных линиях производства, где имеются однотипные и монотонные операции, которые при ручном управлении выполняются очень медленно и неточно.
2. Технологическая характеристика объекта автоматизации
Электрическая таль (тельфер) состоит из следующих элементов:
· Ходовая тележка(1);
· Электродвигатель перемещения (2);
· Электромагнитный тормоз (3);
· Редуктор двигателя подъема (4);
· Барабан (5);
· Крюк (6);
· Конечные выключатели (7);
· Электродвигатель подъема (8);
· Двутавровая балка (9);
· Груз (10);
· Разгрузочная и погрузочная площадка;
Кроме того, на технологической схемы показаны вертикальные осевые линии подъема (I–I) и опускания (II–II).
Так как электротельфера выпускаются на различную грузоподъемность, то в этой курсовой работе я дам краткую характеристику некоторым тельферам (табл. 1)
Работа технологической схемы электротали.
Барабан с канатом подъема приводиться во вращение электродвигателем через редуктор. Для ограничения подъема груза предусмотрен конечный выключатель, который отключает электродвигатель подъема при упоре крюка в рычаг выключателя. К зажимам электродвигателя подъема подключена катушка электромагнита тормозного устройства, которое при включении электродвигателя и подаче напряжения на катушку электромагнита растормаживает двигатель.
3. Разработка принципиального электрической схемы управления
Электрическая схема управления электроталью предусматривает ручное и автоматизированное управлении при помощи установки переключателя SA в положение P или A.
Ручное управление электродвигателем подъема M1 осуществляется
реверсивными пускателями KM1, KM2 и кнопками SB1, SB2, а электродвигателем перемещения M2 соответственно пускателями KM3, KM4 и кнопками SB3, SB4. Кнопки управления не имеют шунтирующих контактов пускателей, поэтому работа каждого двигателя возможна при нажатой соответствующей кнопке. Подъем груза вверх ограничивается конечными выключателями SQ1, а перемещение тали вдоль монобалки – выключателями SQ2 и SQ3.
При включении электродвигателя подъема M1 включается и электромагнит тормоза УА, растормаживающий электродвигатель, а при отключении электромагнита двигатель затормаживается при помощи пружин тормоза. Заводская станция управления выполнена по этой схеме. Для автоматизированного управления дополнительно предусмотрены реле времени КТ, реле KV, конечные выключатели SQ4 и SQ5, установленные в конце и начале пути перемещения II–II и I–I (рис 1.), выключатели SQ6 и SQ7, которые срабатывают под действием силы тяжести груза на площадках S2 и S1, а возвращаются в исходное положение при помощи пружин при удалении груза, и кнопки управления SB5, SB6, SB7, SB8, SB9.
Для автоматизированного управления переключатель SA1 устанавливают в положении А и кнопкой управления SB9 или SB8 в зависимости от места расположения груза включают электродвигатель M2. Двигатель перемещает таль нужном направлении и отключается выключателем SQ5 или SQ4 в исходном положении I–I или II–II при размыкании контакта SQ5.1 или SQ4.1.
По технологической схеме за исходное положение принято I–I. Контакты выключателя SQ7 разомкнуты под действием силы тяжести груза.
Нажав кнопку SB7, включают электродвигатель M1 для спуска крюка к грузу, отпустив кнопку SB7, отключают спуск. После зацепления груза кнопкой SB6 включают электродвигатель M1 для подъема груза. Достигнув конечного выключателя SQ1, крюк действует на него, размыкает контакт SQ1.1, отключается подъем, а контакты SQ1.2 включается реле KV и KT. Контактами KV1 включается электродвигатель перемещения по направлению к месту назначения II–II, так как контакты SQ4.1 замкнуты, а SQ5.1 разомкнуты. После возращения конечного выключателя SQ5 в исходное положение срабатывает реле KT(tср1–1,5 с), замыкает контакты KT1 и размыкает KT2, отключая реле KV. В конец пути перемещения II–II таль, действуя на выключатель SQ4, размыкает SQ4.1 и замыкает SQ4.2. Включается электродвигатель M1 на опускание груза. При достижении грузом нагрузочной площадки S2 под действием его силы тяжести размыкаются контакты конечного выключателя SQ6 и электродвигатель M1 отключается. После отцепления груза нажимают кнопку SB6 на подъем крюка и начинается работа электротали на холостом ходу (без груза). Работа в электрической схеме повторяется в обратной последовательности. Отключение спуска крюка в положении I–I происходит или от действия силы тяжести крюка на выключатель SQ7, или вручную.
При отключении электродвигателя и электромагнита тормоза электродвигатель подъема затормаживается под воздействием пружины тормоза. Тельфер работает в следующем порядке. Груз зацепляют крюком, включают электродвигатель подъема м поднимают груз с разгрузочной площадки до требуемой высоты. Затем отключают этот двигатель и включают электродвигатель перемещения груза. Отпускают груз до нагрузочной площадки, отключают электродвигатель, отцепляют груз, включают электродвигатель для подъема крюка, поднимают крюк (холостой ход), отключают электродвигатель. Работа электротали может происходить и в обратном порядке с подниманием груза с площадки S2, транспортированием и опусканием на площадку S1.
Таблица 1. Основные данные электроталей типов ТЭ и МВ
| Тип электротали | Грузоподъемность, т. | Высота подъема, м | Мощность ЭД подъема, кВт. | Мощность ЭД перемещения, кВт. |
| ТЭ05–511…ТЭ05–631 | 0,5 | 3…18 | 0,75 | 0,12 |
| ТЭ1–511…ТЭ1–621 | 1,0 | 3…18 | 1,7 | 0,18 |
| ТЭ2–511…ТЭ2–621 | 2,0 | 3…18 | 3,0 | 0,4 |
| ТЭ3–511…ТЭ3–631 | 3,0 | 3…18 | 4,5 | 0,4 |
| ТЭ5–711…ТЭ5–831 | 5,0 | 3…18 | 7,5 | 2*0,6 |
| МВ-91М | 0,125 | 6,4 | 0,18 | 0,03 |
| МВ092М | 0,25 | 6,4 | 0,36 | 0,03 |
| МВ093М | 0,5 | 6,4 | 0,76 | 0,12 |
| МВ103М | 1,0 | 6,4 | 0,76 | 0,12 |
Скорость передвижения талей составляет 20 м/мин, скорость подъема 8 м/мин (кроме электротали МВ103М, у которой скорость подъема 4 м/мин).