Содержание:
Введение
1. Анализ и рационализация технологического процесса ремонта крышек разгрузочных люков полу вагонов
2. Основная функциональная задача применение промышленного робота (ПР)
3. Структура и планировка РТК
4. Сравнение конкурентоспособных ПР и выбор базового ПР
5. Циклограмма роботизированной линии
6. Расчет параметров линии с роликовым конвейером
7. Технико-экономическое обоснование создания РТК
Заключение
Список использованных источников

Введение
Значительная роль при повышении технического уровня производства отводится комплексной автоматизации и механизации производственных процессов. Ставятся задачи резкого повышения уровня комплексной автоматизации при ремонте подвижного состава.
Острая потребность разработки и внедрения средств автоматизации, особенно при ремонте и техническом обслуживании вагонов, обусловлена сравнительно высоким еще уровнем ручного труда и необходимостью повышения производительности труда.
Под автоматизацией производства понимается комплексная конструкторско-технологическая задача создания новой техники, принципиально отличной от технического арсенала средств неавтоматизированного производства, обеспечивающей сокращение трудовых затрат, улучшение условий производства, повышение объема выпуска и качества.
Экономические задачи автоматизации связаны с проведением комплексного технико-экономического анализа совокупности производственных процессов и оценкой технического уровня производства, выбором на основе этого анализа объекта автоматизации, рационального варианта автоматизации и расчетом экономической эффективности.
Важной задачей автоматизации процессов изготовления вагонов является разработка и применение гибких производственных систем, позволяющих повысить уровень автоматизации, производительность технологического оборудования и осуществлять быстрый переход на производство более эффективных и прогрессивных конструкций вагонов.
Производственные процессы вагоноремонтных предприятий характеризуются необходимостью подготовки вагонов и их частей к ремонту, наличием различного рода разборочных, ремонтных, ремонтно-сборочных, монтажных и окрасочных работ, протекающих в многочисленных организационных и технологических сочетаниях.
Создание и применение промышленных роботов (ПР) позволило осуществить дальнейшее развитие автоматизации – роботизацию производственных процессов. Основная значимость роботов заключается в возможности объединения различного рода технологического оборудования в гибкие производственные системы.
Целью данной работы является роботизация линии по ремонту крышек разгрузочных люков полувагонов.

1. Анализ и рационализация процесса ремонта крышек разгрузочных люков полувагонов
Рассмотрим один из вариантов комплексно-механизированной линии для ремонта крышек разгрузочных люков полувагонов. Оборудование и приспособления данной линии размещены в порядке технологической и последовательности операций ремонта крышек связаны между собой транспортными устройствами, работающими в едином ритме.
Эта линия включает в себя следующие механизмы и оборудование: загрузочный конвейер 1 для подачи ремонтируемых крышек к моечной машине; наклонный разгрузочный конвейер 14 для выдачи отремонтированных крышек; моечную машину 2 проходного типа; цепной технологический конвейер 6, транспортирующий крышки по позициям линии; кантователи 3, вмонтированные в отдельные секции конвейера; гидравлический пресс 4 для правки крышек люков; монорельс 5; стенд 7 для обрезки ремонтируемых крышек; стол 8 для постановки и приварки деталей; сварочные полуавтоматы, устанавливаемые в сварочных постах 9 линии; гидравлический пресс 11 для окончательной плавки, радиально-сверлильный станок, эклектрогорн 12 для нагрева заклепок и клепальная установка 13 для клепки петель крышек. Кроме этих станков и приспособлений, имеются еще другие средства механизации процесса. Отремонтированную крышку укладывают в комплектовочные тележки 15.
Загрузочный конвейер 1 состоит из металлической опорной станины, роликов и тяговой цепи, приводимой в движение электродвигателем через приводную станцию 10.
На конвейере транспортирующие ролики, расположены на равном расстоянии друг от друга; расстояние между центрами роликов принимаются так, чтобы ремонтируемое изделие всегда лежало не менее чем на двух роликах.
Технологический конвейер 6 представляет собой вертикально-замкнутую пластинчатую цепь, размещенную по оси конвейера, передвигающую крышки по направляющим боковым угольником опорной металлоконструкции, расположенной на уровне рабочих мест. Тяговый орган конвейера приводится в действие от пульта управления, оснащенного командоаппаратом. От пульта управления подается звуковой оповестительный сигнал об очередной передвижке ремонтируемых крышек по позициям механизированной линии.
Пресс 4 для правки крышек люков представляет собой четырехцилиндровый пневматический агрегат, все цилиндры которого двустороннего действия и работают параллельно и одновременно. Крышку люка укладывают на стол пресса головкой и плоскостью стола, затем поворотом ручки трехходового крана сжатый воздух впускается в цилиндры, которые передают системе траверс необходимое усилие.
Позиции ремонтно-сварочных работ оборудованы сварочными агрегатаи для ручной и полуавтоматической сварки, а также зонтами вытяжной вентиляции и заградительными щитами, ограждающими окружающее пространство от действия электросварочной дуги. На позиции, где производится приклепка петель к крышкам, установлены сверлильный станок, пневматическая клепальная скоба, консольный кран и поворотный рольганг, обеспечивающий изменение положении ремонтируемых крышек.
В окрасочно-сушильной камере имеется свой подвесной конвейер. По монорельсу непрерывно перемещаются подвешенные на бесконечной цепи крышки со скоростью 0,8-0,6 м/мин. В окрасочно-сушильной камере установлены краскораспылители чашечного типа и механизм с пневматическим приводом для придания краскораспылителям колебательных движений. В целях безопасности двери камеры блокированы, включение установки возможно только при закрытых дверях. В терморадиационной осушительной камере установлены трубчатые элементы, поддерживающие температуру воздуха в рабочей зоне камеры в пределах 90-110⁰С и обеспечивающие сушку крышки люка в течение 10-12 мин.
Окрасочная камера оборудована естественной вытяжной вентиляцией, а сушильная камера – принудительной приточно-вытяжной вентиляцией с рециркуляцией воздуха. В проемах при поступлении и выходе крышек люков устроены воздушные тепловые завесы.
2. Основная функциональная задача применения промышленного робота
Основная функциональная задача применения промышленного робота (ПР) в технологическом процессе роботизированной линии по ремонту крышек разгрузочных люков полувагонов заключается во взятии крышки ПР с загрузочного конвейера и установки ее в моечную машину.
3. Структура и планировка робототехнического комплекса
Промышленный робот в комплексе с одной единицей основного технологического оборудования образует роботизированную позицию. Робот в комплексе с несколькими единицами основного технологического оборудования образует роботизированный участок. Разработка рациональной структуры и планировки робототехнического комплекса имеет свою специфику, по сравнению с разработкой планировки рабочего места человека.
Для человека, в зависимости от технических условий и стенами механизации производственных процессов, проектирование рабочего места производится с учетом антропометрических показателей. Размеры активных зон и оборудования зависит от досягаемости рук при определенной рабочей зоне.
Как правило, промышленный робот по своим программируемым перемещениям и габаритам превосходит зону, занимаемую человеком. Это обусловлено тем, что размещение промышленного робота в робототехническом комплексе должно предусматривать обслуживание робота наладчиком, демонтажа и монтажа робота, наличие зоны для естественного охлаждения.
Самые разнообразные робототехнические комплексы создают в механических цехах. Схемы робототехнических комплексов включают следующие группы оборудования: транспортное оборудование, основное технологическое оборудование, промышленный робот, оборудование системы контроля, системы управлении. Планировка робототехнического комплекса должна предусматривать наличие свободных зон подхода к оборудованию.
Структура РТК по ремонту крышек разгрузочных люков полувагонов.
Загрузочный конвейер (ЗК) - > Моечная машина (ММ) - > Технологический конвейер (ТК) - > Кантователи (К) - > Гидравлический пресс (ГП1) - > Монорельс (М) - > Стенд для обрезки крышек (СО) - > Стол для постановки и приварки деталей (СПП) - > Гидравлический пресс (ГП2) - > Сварочный пост (СП) - > Электрогорн (ЭГ) - > Клепальная установка (КУ) - > Разгрузочный конвейер (РК) - > Комплектовочная тележка (КТ).

РК

ГП2

ТК

ГП1

ГП1

ЗК

СП

СПП

СО

ПР

 

Рисунок 1 – Схема РТК по ремонту крышек разгрузочных люков полувагонов.

4. Сравнение конкурентоспособных промышленных роботов и выбор базового ПР
Перечень конкурентоспособных роботов определяется их назначение с учетом выполнения ограничения:

где QL – необходимая грузоподъемность, QL=60 кг;
Q – масса объекта манипулирования, Q=48 кг.
Запас грузоподъемности  необходим для надежной работы ПР, а также для реализации возможности замены объекта манипулирования. При отсутствии ПР, удовлетворяющий запас по грузоподъмности увеличивают свыше 10.
Необходимая грузоподъемность базовой модели «Универсал-60» находится в пределах:
что удовлетворяет условию.
Таблица 1 – Возможные конкуренты выбранному роботу.

№ п/п	Наименование модели ПР	Технические характеристики
		Грузоподъемность, кг	Число степеней свободы	Тип привода	Масса, кг	Страна-изготовитель
1	М 40.48.01	40	3	Пневматический	200	Россия
2	М 80.48.02	80	3	Пневматический	600	Россия
3	Универсал-60	60	6	Электрогидравлический	2340	Россия
4	ТРТ-1-250	250	2	Электрогидравлический	550	Россия

Принимаем модель ПР «Универсал-60».

5. Циклограмма роботизированного участка

№ п/п	Наименование операции	Время, мин	Время, мин
			2	4	6	8	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
1.	Установка крышки в моечную машину ПР	0,15
2.	Технологический конвейер	0,5
3.	Кантователи	0,35
4.	Гидравлический пресс для правки крышек	5
5.	Стенд для обрезки ремонтируемых крышек	4
6.	Постановка и приварка деталей	3,5
7.	Сварочные работы	3
8.	Гидравлический пресс для окончательной правки	4,5
9.	Радиально-сверильный станок	4
10.	Электрогон для нагрева заклепок	3
11.	Клепальная установка для клепки петель	1,5
12.	Разгрузочный конвейер	0, 5

6. Расчет параметров линии с роликовым конвейером
Скорость приводного роликового конвейера определяется так:

Где Lтр – длина конвейера, м;
Пк – производительность механизированной линии, шт/ч.

Продолжительность движения изделия по конвейеру:


Интервал времени между изделиями при равномерном поступлении их на конвейер:

Где Nu – количество изделий пропускаемых конвейером в час, шт.

7. Технико-экономическое обоснование создания РТК
Производительность линии по ремонту разгрузочных крышек люков полувагонов увеличивается за счет замены двух рабочих мест промышленными роботами, выполняющих такие же операции (установка крышек в моечную машину). В результате установки ПР на линию увеличивается объем ремонта, который также необходимо согласовывать с другими ремонтными позициями.
Экономический анализ процесса внедрения новой техники (в данном случае, промышленного робота) делится на три этапа:
1.                – с момента принятия решения о разработке элементов новой техники и оканчивая освоением и пуском в эксплуатацию (этот этап содержит выбор, проектирование, изготовление, приобретение, монтаж, наладку и пуск объектов новой техники);
2.                – с начала эксплуатации элемента новой техники, т.е. когда новая техника начинает давать экономический эффект, и до момента, когда все расходы на внедрение новой техники будут возмещены за счет полученной экономии. Продолжительность этого этапа равна окупаемости затрат на новую технику;
3.                – с момента, когда все затраты на внедрение новой техники полностью окупились и до конца периода эксплуатации (до списания с баланса предприятия).
Также при оценке экономической эффективности от внедрения новой техники необходимо учитывать фактор времени, особенно если производятся существенные изменения в организации и автоматизации ремонтного производства.

Заключение
В работе спроектирована роботизированная линия по ремонту крышек разгрузочных люков полувагонов, приведена РТК, проведено сравнение конкурентно-способных моделей ПР и осуществлен выбор базового промышленного робота, составлена циклограмма технологического процесса ремонта, выполнен расчет роликового конвейера, а также, приводится технико-экономическое обоснование создания данного РТК.

Список использованных источников
1.                М.М. Болотин, Л.Л. Осиновский. Автоматизация производственных процессов при изготовлении и ремонте вагонов: Учебник для ВУЗов ж.-д. Тр. – М.: Транспорт, 1989. – 206 с.
2.                А.М. Ножевников. Поточно-конвейерные линии ремонта вагонов. – М.: - Транспорт, 1980. – 136 с.
3.                А.В. Охотников, В.В. Шаповалов. Применение робототехники для автоматизации производственных процессов (Справочный материал в 3-х частях). – Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1984.