Автоматическая система покраски кузова автомобиля

Находясь в запыленной атмосфере с высококонцентрированными вредными веществами, рабочие подвергаются воздействию пыли и паров. Вредные вещества оседают на кожном покрове, попадают на слизистые оболочки полости рта, глаз, верхних дыхательных путей, заглатываются в пищеварительный тракт, вдыхаются в лёгкие [32].
Для предотвращения острых заболеваний и профессиональных заболеваний содержание вредных веществ, растворенных в воздухе, не должно превышать предельно допустимых концентраций. Биологическое действие и предельно допустимые концентрации компонентов входящих в состав используемых материалов приведены в таблице 4.




Таблица 4. Биологическое действие, класс опасности и ПКД в воздухе рабочей зоны исходных компонентов эмалей и лаков
Компонент Характер токсичности и действие Класс опасности ПКД в воздухе рабочей зоны Сернистый ангидрид Поражение бронхов, вызывает профилактивно- креточную реакцию в легких. При длительном воздействии возможен пневмокониоз. 3 10мг\ Петролейный эфир При отравлении наблюдается поражение нервной системы, крови, желудочно- кишечного тракта, сердечно- сосудистой системы, половой системы, нарушение течения беременности. 1 0.01мг\ Бутилацетат Подобно действию других растворителей, вызывает угнетение активности ферментов, оказывает эмбриотропное и гонадотропное действие. __ __










4.2. Расчеты освещения и вентиляции на участке

Годовой расход электроэнергии на освещение (кВт·ч) определяется по формуле
,
где - коэффициент спроса осветительных нагрузок;
- годовое число часов использования осветительной нагрузки, определяется в зависимости от географической широты местности, числа рабочих смен и рода осветительной нагрузки;
- суммарная номинальная (нагрузка) мощность осветительных приборов, определяется исходя из того, что должны быть обеспечены достаточная освещенность рабочего места и деталей, постоянство освещенности, отсутствие резкой разницы в яркости освещения отдельных участков рабочего места, отсутствие резких теней. Чем мельче детали и чем меньше они пропускают света, тем больше должно быть освещение.
Различают установки общего освещения, предназначенные для освещения как рабочих мест так и всего цеха, и установки местного освещения для непосредственного освещения деталей, собираемых узлов и т.п., располагаемые в непосредственной близости от этих объектов [14].
Кроме общего и местного освещения, предусматривается освещение безопасности, установки которого должны получать питание независимо от светильников общего и местного освещения.
В установках общего освещения, применяемых в разборочно-сборочных цехах, а также на участках окраски, светильники располагаются равномерными рядами. При освещении линии светильники желательно располагать с ориентировкой на рабочие места. Местное освещение в комбинации с общим освещением рекомендуется применять в отделениях дефектовки, где приходится пользоваться измерительным инструментом, у стационарных постов, у слесарных верстаков, на металлорежущих станках и т.п.
Определяем количество ламп на каждом посту по следующей формуле
,
где - нормативная средняя освещенность данного поста, ЛК;
- площадь поста, м2;
- коэффициент использования светового потока, определяемый в зависимости показателя , учитывающего форму помещения;
- световой поток одной лампы;
- коэффициент запаса освещения.
,
где - высота подвеса светильника, м;
a и b - ширина и длина помещения, м.

Для зоны окрасочных работ:


Общее количество ламп в цехе:

Техническая характеристика ламп ЛД- 40:
=35 ЛК;
=2500 ЛМ;
N=40 Вт;
Вт.
Вт.
Годовой расход электроэнергии Wг потребителями (электродвигатели, трансформаторы, электронагревательные устройства и др.) определяется по формуле
,
где - действительный годовой фонд времени оборудования в одну смену, ч;
- коэффициент сменности;
- суммарная активная мощность потребителей, кВт.
кВт
Ориентировочно площадь окон (остекления), обеспечивающая нормальную освещенность, определяем по формуле:
,
где - площадь пола, м2;
- коэффициент естественной освещенности;
- коэффициент, учитывающий потери света от загрязнения остекления, принимаемое для авторемонтных предприятий равным 0,6.
м2.
Определяем число окон в помещении:
,
м2.

Число окон в производственных помещениях принимаем равным 34.

Вентиляционные устройства в помещениях производственного предприятия предназначены для улучшения условий труда, уменьшения запыленности и задымленности воздуха, повышение сохранности оборудования [15].
Чаще всего вентиляция бывает приточно- вытяжной. В зависимости от перемещения воздуха вентиляция подразделяется на естественную и механическую. В данном проекте принята механическая вентиляция. В цехах и участках установлены вытяжные вентиляционные установки, которые удаляют воздух непосредственно от мест образования или выхода вредных выделений. Данные по потребности в вентиляции участкам цеха сведем в таблицу 5.
 
Таблица 5. Распределение воздухообмена по участкам
Наименование участка Объем участка, м3 Часовая кратность воздухообмена, м3/ч Объем удаляемого воздуха, м3 Конвейерный участок 720 5 3600 Агрегатный участок 2160 3 6480 Малярный участок 1440 5 7200 Настроечный участок 1440 2 2880 Сварочный участок 1360 2 1720 Участок электрооборудования 1360 2 1720 Участок остекления 2320 2 4640 Участок ОТК 4320 2 8640
Определив по приведенным данным объем удаляемого воздуха, можно подобрать вентилятор. Мощность (кВт) расходуемая вентилятором подсчитывается по формуле:
,
где L - объем воздуха перемещаемого вентилятором, м3/ч;
H - давление, развиваемое вентилятором, Па;
- коэффициент полезного действия вентилятора.
Принимаем вентиляторы высокого давления, которые развивают давление до 4905 Па- модель А10-10, электродвигатель модель А02-72-4.
Удаляемый из производственных помещений воздух должен компенсироваться поступлением такого же количества приточного свежего воздуха. Для подогрева входящего воздуха устанавливаются калориферы.
Количество тепла (Дж/с), необходимое для нагревания поступающего в помещение холодного воздуха, определяется по формуле
,
где L - объем проходящего через калорифер воздуха, м3/с;
v - удельная масса воздуха, кг/м3;
c - теплоемкость воздуха, ;
- температура воздуха, до которой должен быть нагрет поступающий воздух;
- температура поступающего в калорифер воздуха, г.
Дж/с
Зная количество тепла, необходимого для нагревания поступающего воздуха, можно определить необходимую поверхность (м2) калорифера
,
где W - количество тепла, необходимое для нагревания поступающего через калорифер холодного воздуха, Дж/с;
- коэффициент теплоотдачи калорифера, ;
- температура поступающей в калорифер воды, град;
- т6емпература выходящей из калорифера воды, град;
- коэффициент запаса калорифера.
м2.




























4.3. Выводы по главе 4

В рамках данного раздела были разработаны меры по снижению влияния опасных и вредных производственных факторов на работников окрасочного участка. Также были разработаны меры по повышению эргономических характеристик производственных помещений в части улучшения системы искусственного освещения и приточно- вытяжной вентиляции на участке.





















Глава 5. Экономический раздел


5.1. Определение стоимости разработки системы

В состав группы разработчиков проектируемой системы входят следующие штатные единицы:
ведущий инженер (должностной оклад 16600 руб/мес);
инженер- конструктор 1-й категории (должностной оклад 14280 руб/мес);
инженер- конструктор 2-й категории (должностной оклад 12598 руб/мес);
техник (должностной оклад 10597 руб/мес).
Перечень основных этапов ОКР при разработке автоматизированной системы для покраски кузовов автомобилей.

1 этап:
подготовительный (разработка технического задания)- подбор и изучение технической литературы, патентов, аналогичных систем.
Результатом данного этапа должно быть сформулированное техническое задание и аналитический обзор существующих технологий и аналогов.

2 этап:
разработка и рассмотрение эскизного проекта (совокупности первичных технологических решений, которые должны содержать принципиальные конструктивные и технологические решения, дающие общие представления о системе и принципе ее работы)- разработка различных вариантов реализации системы, проведение проверочных экспериментов, уточнение требований, разработка рекомендаций к методике построения.
Результатом должен быть подробный эскизный проект.

3 этап:
разработка и рассмотрение технического проекта (совокупность технологических и технических описаний, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление о разрабатываемой системе и исходные данные для разработки рабочей документации)- разработка алгоритмов работы, узлов, автоматики, расчеты потребных технических ресурсов.
Результат- комплект конструкторской документации.

4 этап:
разработка и рассмотрение рабочего проекта (совокупности рабочих документов, разработка полной и подробной технологии построения системы, инструкций о методах испытания, разработка проекта технических условий), разработка технологических процессов, инструкций по эксплуатации, составление и согласование технического задания на выполнение экспериментального полнофункционального модуля.
Результат- комплект технологической документации и утвержденное ТЗ на опытный полнофункциональный модуль.

5 этап:
написание и тестирование полнофункциональной системы, корректировка технической документации по результатам испытаний и тестирования в производственных условиях.
Результат- опытный образец системы и откорректированная документация.

6 этап:
составление технического отчета по теме и предоставление технической документации и полнофункционального комплекта РКД заказчику.
Результат- утверждение технического отчета по теме.

Таблица 6. Расчет трудозатрат по рабочему времени
Этап Содержание работ Кол- во исполни-телей Должность Продолжи-тельность, дней Подго- товите- льный Ознакомление с заданием на проектирование 4 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к,
Инженер- конструктор 2к, техник 30 Изучение литературы 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к 120 Изучение аналогов 2 Инженер- конструктор 2к, техник 110 Разработка ТЗ на проектирование 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 2к 50 Эскиз- ный Анализ и разработка функциональной схемы, алгоритмов функционирования системы 3 Инженер- конструктор 1к, Инженер- конструктор 2к, техник 60 Проработка системы в целом 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к 20 Составление пояснительной записки к эскизному проекту 2 Инженер- конструктор 1к, Инженер- конструктор 2к 70 Техни- ческий проект Разработка узлов и алгоритмов работы 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к 80 Расчеты потребных технических ресурсов 1 Инженер- конструктор 2к 110 Разработка системы автоматизации 1 техник 120 Составление спецификации 1 техник 30 Составление пояснительной записки к техническому проекту 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к 140 Рабо- чий проект Составление и утверждение ТЗ на экспериментальный модуль 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к, 60 Составление заявки и техничсекого задания для подрядных работ 2 Инженер- конструктор 2к категории, техник 30 Составление технического описания 2 Инженер- конструктор 1к, Инженер- конструктор 2к 30 Техно- логи- ческая подго- товка произ- водства Разработка технологического процесса производства 1 Ведущий инженер 70 Поиз- водство Изготовление узлов 2 Инженер- конструктор 2к, техник 170 Испыта- ния Тестирование опытной модели системы 2 Инженер- конструктор 2к, техник 110 Коррек- тировка ТД Корректировка и оформление окончательного комплекта технической документации 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к 80 Прием
ОКР Передача выполненного проекта заказчику 2 Ведущий инженер, Инженер- конструктор 1к 40




Таблица 7. Расчет фонда оплаты труда разработчиков
Должность Д.О., руб/мес Оплата, руб/день Продолжительность работ, дни Итого, руб. Ведущий инженер 16600 754,5 69 52061 Инженер- конструктор 1к 14280 649,1 73 47384 Инженер- конструктор 2к 12598 572,6 77 44090 Техник 10597 482,7 66 31858 Итого тарифная З.П. 175393 Доплаты (30% от тарифн. З.П.) 52618 Основная З.П. 228011 Дополнительная З.П. (5% от осн. ЗП) 11401 Сумма основной и дополнительной З.П. 239412 ЕСН (26%) 62247 Итого расходы на заработную плату 301659
























5.2. Определение себестоимости внедрения системы

Таблица 8. Расчет стоимости изготовления опытной модели
Статья расходов Позиция Стоимость, руб Основные и вспомогательные материалы Пневматические узлы и комплектующие 352430 Датчики автоматизации 31980 Исполнительные устройства 156700 Контроллер управления 54200 Прочие компоненты 246400 Расходные материалы, крепеж 273500 Сборка модели системы 158200 Испытания системы 64000 Дополнительные расходы на испытания
50000 Итого: 1387410
Суммарная стоимость разработки изделия с учетом изготовления и испытаний опытного образца составляет 1689069 руб.








5.3. Определение экономической эффективности от внедрения системы автоматизации

При проектировании систем автоматизации осуществляют расчеты, позволяющие оценить ожидаемую экономическую эффективность и внести необходимые коррективы для ее увеличения.
Основным количественным показателем экономической эффективности являются годовая экономия и срок окупаемости.
Годовой экономией называют разность между расходами на эксплуатацию двух аналогичных установок с разными степенями автоматизации. Годовую экономию Э рассчитывают по формуле
Э = Рн – Ра
где Рн, Ра – эксплуатационные расходы на машину или установку соответственно с меньшей и большей степенью автоматизации.
Сроком окупаемости называют интервал времени, в течение которого капитальные затраты компенсируются экономией эксплуатационных расходов. Срок окупаемости О определяется по формуле
О = К/Э
где К – капитальные затраты.
Величина срока окупаемости позволяет оценить целесообразность капитальных вложений. Применение системы автоматизации принято считать целесообразным при сроке окупаемости, не превышающем 5 лет (при условии срока службы не менее 10 лет).
Эксплуатационные расходы складываются из отдельных составляющих, однако при расчете необходимо учитывать только те из них, которые изменяются в результате автоматизации. К ним относят затраты на заработную плату Сзп, электроэнергию Сэ, охрану труда Сот, амортизацию средств автоматизации Са, текущий их ремонт Стр и прочие аналогичные весомые расходы. Все затраты должны быть отнесены на период в 1 год. Следовательно, годовые эксплуатационные расходы Р составляют
Р = Сзп + Сэ + Сот + Стр + Са + Сдоп
По этой формуле можно найти величины Ра и Рн, причем в результате автоматизации, как правило, составляющие Сзп, Сэ и Сот уменьшаются, а Стр и Са- увеличиваются.
Кроме того, в результате автоматизации повышается качество изготовляемой продукции, снижается время на операции технологичсекого процесса и пр. Учесть все эти показатели трудно, поэтому обычно они составляют положительный запас расчета.
Практика показывает, что обычно основным источником экономии становится заработная плата.
Размер первоначальных капитальных вложений К вычисляют как сумму затрат Сп на приобретение приборов и средств автоматизации и затрат См на их монтаж и пусконаладочные работы
К = Сп + См
Величину К обычно находят на основании сметно- финансового расчета, выполняемого при составлении рабочего проекта.
К = Сп + См = 301659 + 1387410 = 1689069 руб
Рн = Сзп + Сэ + Сот + Стр + Са + Сдоп = 465000 + 187800 + 63250 + 44800 + 23000 = 483850 руб
Ра = Сзп + Сэ + Сот + Стр + Са + Сдоп = 48000 + 84500 + 7800 + 75400 + 23000 = 238700 руб
Э = Рн – Ра = 1133850 – 238700 = 895150 руб
О = К/Э = 1689069/895150 = 1.89 лет.








5.4. Выводы по главе 5

В рамках данного раздела была определена стоимость разработки системы – порядка 300000 рублей, что является относительно невысокой. Стоимость реализации системы с учетом испытаний и внедрения составляет не более 2000000 рублей. Экономический эффект от системы автоматизации позволяет обеспечить срок окупаемости вложений менее 2 лет что является весьма высоким показателем для промышленных предприятий.





















Заключение

В рамках дипломного проектирования была разработана автоматизированная система покраски кузовов автомобилей. В работе были рассмотрены технология окраски автомобилей, выполнен обзор аналогов и формулирование требований к разрабатываемой системе, механический и пневматический расчет приспособления, а также разработана система пневматического питания, автоматизация устройства и разработка блока управления. В эксплуатационном разделе были подробно рассмотрены вопросы алгоритма управления системы, адаптации системы для различных моделей и модификаций кузовов автомобилей и определены показатели эксплуатационной надежности. В разделе по безопасности жизнедеятельности были выявлены опасные и вредные производственные факторы и разработаны меры по их минимизации, а в рамках технико- экономического обоснования выполнен расчет стоимости разработки и реализации системы и определены планируемые показатели окупаемости системы.












Библиографический список

Абдулаев Д.А., Арипов М.Н. Передача дискретных сообщений в задачах и упражнениях. М., Радио и связь, 1985
Арзамасов Б.Н., Бромстрем В.А. и др. Конструкционные материалы, Справочник. М., Машиностроение, 1990
Арипов М.Н. Захаров Г.П. Малиновский С.Т. Цифровые устройства и микропроцессоры. М., Радио и связь,1988
Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. СПб., Наука и Техника, 2005
Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника. М., Недра, 1990
Боккер П. Передача данных. М., Связь. 1980
Браммер Ю.А., Пащук И.Н. Цифровые устройства. М., Высшая школа, 2004
Воронов А.А. Теория автоматического управления. М., Высш. шк.,1986
Гонаревский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Наука, 1986
Горячий Д.В. и др. Технология изготовления автомобильных кузовов. М., Машиностроение, 1989
Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. М., Энергоиздат, 1987
Гушенский Я.И. Определение экономической эффективности от внедрения систем автоматизации. М., Высшая школа, 1986
Дудников Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности. М., Химия, 1987
Ершов К.Г. Промышленная экология. Л., Машиностроение, 1988
Жидецкий В.С, Клюшин А.Г. Основы охраны труда. М., Высшая школа, 1996
Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов. М., Радио и связь, 1988
Калинина В.М. Безопасность жизнедеятельности на производстве. Л., Наука, 1989
Келим Ю.М. Типовые элементы систем автоматического управления. М., Инфра- М, 2002
Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. М., Энергоатомиздат, 1989
Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. М., Высшая школа, 1990
Кузьмин М.П. Теплообменные аппараты, приборы автоматизации и испытания химических машин. М., Легкая и пищевая промышленность, 1986
Кулаков А.В. Автоматические контрольно измерительные приборы для химических производств. М., Химическая промышленность, 1985
Кунаев Д.А., Платов В.П. Средства автоматической защиты электроустановок. М., Энергия, 1988
Люлякин М.А., Николаев В.Г. Регулирование производительности компрессоров. М., Машиностроение, 1988
Майне К.Р. Датчики контроля и регулирования в гидравлических системах. М., Легкая и пищевая промышленность, 1988
Минько Э.В., Покровский А.В. Технико- экономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах. Свердловск, Издательство Уральского университета, 1990
Носкова Т.Н. Промышленная экология в современной России. М., Триэр, 2002
Пятин Ю.М. Материалы в приборостроении и автоматике, Справочник. М., Машиностроение, 1985
Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на ИМС. М., Радио и связь, 1990
Севастьянов М.А. Экономические аспекты автоматизации промышленных установок. М., Наука, 1994
Сивохин М.В. Охрана труда в химической промышленности. М., Высшая школа, 1989
Синельников А.Ф. и др. Кузова легковых автомобилей: обслуживание и ремонт. М., Транспорт, 1995
Шувалов В.П. Передача дискретных сообщений. М., Радио и связь, 1990
Чернецкий Ю.Ф., Учебное пособие по техническому обслуживанию автомобилей. М., Транспорт, 1991











3