ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ  МОДЕЛИРОВАНИЕ  УЗЛОВ  И  ДЕТАЛЕЙ  УСТРОЙСТВ  СИСТЕМЫ  АВТОМАТИЧЕСКОЙ  КОНТЕЙНЕРНОЙ  ДОСТАВКИ  ПРОБ  НА  АНАЛИЗ

Лобоцкий  Юрий  Генрихович

канд.  техн  .  наук,  ведущий  специалист  ООО  «Центр  инженерно-технического  обеспечения»,  РФ,  г.  Москва

E -mail:  lobs@nsi.ru

Хмара  Валерий  Васильевич

д-р  техн.  наук,  профессор  ФГБОУ  ВПО  Северо-Кавказский  горно-металлургический  институт  (Государственный  технический  университет),  РФ,  г.  Владикавказ

E-mail: 

PARAMETRIC  MODELING  OF  UNITS  AND  DETAILS’  COMPOSITIONS  OF  AUTOMATIC  CONTAINER  DELIVERY  SYSTEM  OF  SAMPLES  FOR  ANALYSIS

Yuriy  Lobotsky

candidate  of  Science,  leading  expert  of  LLC  “Engineering  support  center”,  Russia  Moscow

Valeriy  Khmara

doctor  of  Science,  professor  of  FSBEI  HVE  North  Caucasian  Mining  and  Smelting  Institute  (State  Technical  University),  Russia  Vladikavkaz

АННОТАЦИЯ

В  статье  приведены  результаты  исследований  возможности  параметрической  унификации  основных  узлов  и  деталей,  входящих  в  состав  устройств  системы  автоматической  контейнерной  доставки  проб  на  анализ.  При  конструкторском  моделировании  этих  узлов  и  деталей  максимально  использована  серийно  выпускаемая  и  хорошо  себя  зарекомендовавшая  в  эксплуатации  аппаратура  фирмы  КАМОЦЦИ.  Приводится  подробное  описание  конструкций  разработанных  унифицированных  узлов  и  деталей,  составляющих  основу  устройств  системы  автоматической  пневматической  контейнерной  доставки  проб  на  анализ.

ABSTRACT

In  the  article  there  are  presented  research  results  of  the  possibility  of  parametric  unification  of  main  units  and  details  included  into  compositions  of  automatic  container  delivery  system  of  samples  for  analysis.  In  case  of  constructive  modeling  of  these  units  and  details  there  is  made  maximum  use  of  produced  in  quantity  and  giving  good  account  of  itself  in  use  equipment  by  the  company  KAMOTSTSI.  The  detailed  description  of  the  developed  unified  units  and  details’  constructions  is  presented;  the  units  and  details  form  the  basis  of  compositions  of  automatic  pneumatic  container  delivery  system  of  samples  for  analysis.

Ключевые  слова:   Агрегатирование;  унификация;  транспортный  контейнер;  передвижная  каретка;  приемный  стакан;  механизм  вертикального  перемещения  транспортного  контейнера;  узел  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха;  перепускной  клапан.

Keywords:   building  block  design;  unification;  shipping  container;  sliding  gear;  receiving  socket;  vertical  displacement  mechanism  of  shipping  container;  feed  unit  of  transporting  compressed  air;  bypass  valve. 

Известно,  что  для  автоматической  контейнерной  доставки  на  анализ  представительных  проб  технологических  продуктов  обогатительного  и  металлургического  производств  необходимо  иметь  довольно  большой  набор  совместимых  между  собой  технических  средств.  К  ним  относятся:  транспортный  контейнер  с  возможностью  автоматической  загрузки  и  выгрузки  пробы;  станция  автоматической  загрузки  пробы  в  транспортный  контейнер;  станция  автоматической  разгрузки  доставленной  пробы  из  транспортного  контейнера;  автоматические  стрелочные  переводы  направления  движения  транспортного  контейнера;  перепускные  клапана  и,  при  необходимости,  станция  автоматической  сортировки  доставленных  проб  [1,  3,  4]. 

Все  эти  устройства  при  выполнении  своих  функций  должны  последовательно  выполнять  однотипные  технологические  операции  с  одинаковым  функциональным  назначением,  что  позволяет  при  их  конструировании  использовать  агрегатирование  —  метод  создания  и  эксплуатации  машин  и  оборудования  из  отдельных  унифицированных  агрегатов,  узлов  и  деталей,  многократно  используемых  при  создании  различных  изделий  на  основе  геометрической  и  функциональной  взаимозаменяемости.  Агрегатирование  обеспечивает  компоновку  создаваемого  оборудования  разного  функционального  назначения  из  отдельных  унифицированных  агрегатов  и  узлов.  Унифицированные  детали,  как  правило,  изготавливаются  на  заводе-изготовителе  конкретного  технологического  оборудования.  Эти  унифицированные  агрегаты,  узлы  и  детали  должны  обладать  полной  взаимозаменяемостью  по  всем  эксплуатационным  показателям  и  присоединительным  размерам.  Агрегатирование  дает  возможность  уменьшить  объем  проектно-конструкторских  работ,  сократить  сроки  подготовки  и  освоения  производства,  снизить  трудоемкость  изготовления  изделий  и  снизить  расходы  на  ремонтные  операции.

В  системе  автоматической  контейнерной  доставки  проб  на  анализ  в  качестве  транспортирующего  элемента  используется  транспортный  контейнер  определенной  конструкции,  а  все  технические  средства  системы  контейнерной  доставки  на  анализ  представительных  проб  технологических  продуктов  обогатительного  и  металлургического  производств  для  выполнения  своих  функций  используют  следующие  конструктивные  узлы  [5]: 

·     каретки  с  приемным(и)  стаканом(и)  (один  или  два),  служащие  для  приема,  отправки,  горизонтального  перемещения,  подачи  под  загрузку  или  разгрузку  порожнего  или  груженого  транспортного  контейнера,  а  также  для  вывода  транспортного  контейнера  из  системы;

·     устройство  для  вертикального  возвратно-поступательного  перемещения  приемного  стакана  (порожнего  или  с  транспортным  контейнером)  в  положения  «Прием  и  отправка  транспортного  контейнера»  и  «Горизонтальное  перемещение  транспортного  контейнера»,  «Загрузка  контейнера»,  а  также  для  вывода  транспортного  контейнера  из  системы;

·     устройство  для  вертикального  возвратно-поступательного  перемещения  узла  разгрузки  проб  из  транспортного  контейнера;

·     устройство  для  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха  при  отправке  порожнего  или  груженого  транспортного  контейнера;

·     устройство  для  выдачи  информационного  сигнала  о  приеме  или  готовности  к  отправке  транспортного  контейнера  (порожнего  или  груженого);

·     перепускные  клапаны  для  обеспечения  герметизации  трассы  доставки  транспортного  контейнера  и  сброса  транспортирующего  сжатого  воздуха  при  доставке  транспортного  контейнера  к  следующему  техническому  средству  системы.

В  качестве  исполнительных  механизмов  во  всех  этих  устройствах  для  обеспечения  возвратно-поступательного  перемещения  механизмов  и  отдельных  узлов,  использована  пневматическая  аппаратура  фирмы  КАМОЦЦИ  [2],  с  необходимыми  для  автоматического  управления  специализированными  устройствами.  Основным  аргументом  в  пользу  данной  аппаратуры  явился  тот  факт,  что  данная  аппаратура  производится  и  эксплуатируется  без  использования  смазочных  материалов,  обеспечивая  охрану  окружающей  среды  и  здоровья  человека.  Кроме  того  продукция  фирмы  КАМОЦЦИ  предназначена  для  эксплуатации  в  потенциально  взрывоопасных  условиях  с  высоким  содержанием  порошковой  взвеси  или  пыли. 

Для  обеспечения  возвратно-поступательного  перемещения  каретки  с  приемными  стаканами  используются  бесштоковые  двусторонние  магнитные  цилиндры  с  демпфированием  серии  52  с  ходом  каретки  (1)  100  мм,  подшипниками  скольжения  модели  52G2С32А  и  с  двумя  входами  подачи  питания  на  обеих  крышках  (см.  рис.  1). 

Рисунок  1.  Бесштоковые  двусторонние  магнитные  цилиндры  с  демпфированием  серии  52  с  подшипником  скольжения  модели  52G 2C32A

Крепление  бесштоковых  цилиндров  к  боковым  стенкам  технических  средств  системы  контейнерной  доставки  проб  на  анализ  осуществляется  с  помощью  опорных  кронштейнов  модели  В-52  фирмы  КАМОЦЦИ  (2).  Бесштоковые  двусторонние  магнитные  цилиндры  с  демпфированием  серии  52  обладают  следующими  преимуществами:  компактность,  широкий  диапазон  хода  каретки,  возможность  подвода  сжатого  воздуха  в  обе  полости  с  одной  стороны  (3),  простое  определение  положение  поршня  с  помощью  магнитных  датчиков,  устанавливаемых  в  пазы  корпуса  цилиндра. 

Рисунок  2.  Транспортный  контейнер

В  системе  автоматической  контейнерной  доставки  на  анализ  представительных  проб  технологических  продуктов  используется  транспортный  контейнер  с  возможностью  автоматической  загрузки  и  выгрузки  пробы,  конструкция  которого  приведено  на  рис.  2. 

Транспортный  контейнер  имеет  следующие  технологические  и  конструктивные  характеристики:

·     конструктивное  исполнение  транспортного  контейнера  обеспечивает  надежную  автоматическую  доставку,  загрузку  и  разгрузку  жидких,  пульповых  и  легко  сыпучих  твердых  продуктов;

·     полость  контейнера  и  механизмы  закрытия  клапанов  обеспечивают  свободное  и  полное  опорожнение  доставляемой  на  анализ  пробы;

·     конструкция  транспортного  контейнера  обеспечивает  автоматическую  загрузку  и  разгрузку  транспортируемой  пробы  с  обоих  концов  транспортного  контейнера;

·     для  обеспечения  герметизации  клапанов  используется  уплотнение  из  кислотостойкой  или  щелочестойкой  резины  или  полиуретана;

·     конструкция  транспортного  контейнера  доступна  для  очистки  и  проверки;

·     материал  корпуса  —  титан  или  нержавеющая  сталь.

Для  приема  и  отправки  транспортного  контейнера,  а  также  для  осуществления  всех  необходимых  перемещений  транспортного  контейнера  в  устройствах  контейнерной  доставки  проб  на  анализ  используется  приемный  стакан  передвижной  каретки,  обеспечивающий  герметизацию  трассы  доставки  транспортного  контейнера,  горизонтальные  и  вертикальные  перемещения  транспортного  контейнера  внутри  этих  устройств.  Универсальная  конструкция  приемного  стакана,  приведена  на  рис.  3. 

Рисунок  3.  Приемный  стакан

Верхняя  расширенная  часть  приемного  стакана  обеспечивает  его  фиксирование  в  передвижной  каретке,  имеющейся  во  всех  устройствах  системы  контейнерной  доставки  проб  на  анализ,  а  также  —  герметизацию  трассы  доставки  транспортного  контейнера  при  его  отправке  к  следующему  устройству  системы  доставки  проб.  Кроме  того  приемный  стакан  обеспечивает  вертикальное  перемещение  транспортного  контейнера  при  его  загрузке  и  разгрузке,  а  также  при  выводе  транспортного  контейнера  из  системы.

В  нижней  части  приемного  стакана  имеется  отверстие,  через  которое  осуществляется  автоматическая  разгрузка  из  транспортного  контейнера  доставленной  на  анализ  пробы,  а  также  осуществляется  подача  транспортирующего  сжатого  воздуха  при  отправке  груженого  или  порожнего  транспортного  контейнера.

Для  обеспечения  необходимых  горизонтальных  и  вертикальных  перемещений  приемного  стакана  с  находящимся  в  нем  транспортным  контейнером  используются  передвижные  каретки,  конструкция  которых  зависит  от  функционального  назначения  конкретного  технического  устройства  системы  контейнерной  доставки  проб  на  анализ. 

В  устройствах  загрузки  проб  в  транспортный  контейнер  и  в  автоматическом  стрелочном  переводе  «Из  4-х  в  1»  используются  передвижные  каретки  с  одним  приемным  стаканом,  а  в  устройстве  разгрузки  проб  из  транспортного  контейнера,  станции  сортировки  доставленных  проб  и  в  автоматическом  стрелочном  переводе  «Из  2-х  в  1»  используются  передвижные  каретки  с  двумя  приемными  стаканами. 

Конструктивное  исполнение  каретки  с  одним  приемным  стаканом,  используемой  в  станции  автоматической  загрузки  пробы  в  транспортный  контейнер,  приведено  на  рис.  4. 

В  автоматических  стрелочных  переводах  направления  движения  транспортного  контейнера  «Из  4-х  в  1»  и  «Из  1-й  в  4»  также  используется  каретка  с  одним  приемным  стаканом,  конструктивное  исполнение  которой  приведено  на  рис.  5.

Рисунок  4.  Каретка  станции  загрузки  пробы

Рисунок  5.  Каретка  автоматических  стрелочных  переводов  «Из  4-х  в  1»  и  «Из  1-й  в  4»

Конструктивное  исполнение  каретки  с  двумя  приемными  стаканами,  которые  используются  в  станции  автоматической  разгрузки  доставленной  пробы  из  транспортного  контейнера,  автоматических  стрелочных  переводах  направления  движения  транспортного  контейнера  «Из  2-х  в  1»  и  в  станции  автоматической  сортировки  доставленных  проб  приведено  на  рис.  6. 

Для  обеспечения  вертикального  возвратно  -  поступательного  перемещение  приемного  стакана  при  приеме  и  отправке  контейнера,  при  выводе  контейнера  из  системы,  при  загрузке  пробы  в  контейнер,  при  разгрузке  в  станцию  автоматической  сортировки  доставленной  пробы  используется  компактный  магнитный  цилиндр  серии  31  модели  31М2А032А050  с  ходом  цилиндра  50  мм  (1)  в  комплекте  с  передним  фланцем  модели  D-E-31-32  (2)  фирмы  КАМОЦЦИ,  отличающиеся  компактностью  и  высокой  радиальной  жесткостью  (см.  рис.  7). 

Рисунок  6.  Каретка  станции  разгрузки  пробы,  станции  сортировки  проб  и  стрелочного  перевода  «Из  2-х  в  1»

Рисунок  7.  Компактный  магнитный  цилиндр  с  передним  фланцем

Наружная  резьба  (М10  х  1,25)  на  штоке  цилиндра  используется  для  присоединения  рабочих  органов  устройств:  вертикального  перемещения  приемного  стакана,  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха  и  разгрузки  транспортного  контейнера.

Для  вертикального  перемещения  транспортного  контейнера  в  станции  автоматической  загрузки  пробы  в  транспортный  контейнер,  в  станции  автоматической  разгрузки  доставленной  пробы  из  транспортного  контейнера  и  при  выводе  транспортного  контейнера  из  системы  на  шток  компактного  магнитного  цилиндра  навинчивается  металлический  диск  (1),  который  фиксируется  контргайкой  (2)  (см.  рис.  8).

Рисунок  8.  Механизм  вертикального  перемещения  транспортного  контейнера

Конструктивное  исполнение  устройства  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха,  используемого  в  станциях  загрузки  и  разгрузки  проб  и  в  автоматических  стрелочных  переводах,  приведено  на  рис.  9.  Для  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха  используется  гибкий  шланг,  выдерживающий  высокое  (до  10  атм.)  давление.

Для  получения  информационного  сигнала  о  доставке  транспортного  контейнера  к  следующему  технологическому  оборудованию  системы  контейнерной  доставки  проб  на  анализ  и  о  готовности  к  отправке  транспортного  контейнера  на  магистральном  транспортном  трубопроводе  непосредственно  перед  каждым  технологическим  оборудованием  устанавливается  специальное  устройство  с  индукционным  датчиком  (1),  конструкция  которого  представлена  на  рис.  10.

Рисунок  9.  Узел  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха

Рисунок.  10.  Датчик  присутствия  транспортного  контейнера

Для  обеспечения  надежной  и  комфортной  доставки  транспортного  контейнера  от  одного  технологического  оборудования  системы  контейнерной  доставки  проб  на  анализ  к  другому  на  каждом  участке  транспортного  трубопровода  непосредственно  у  каждого  технологического  оборудования  устанавливается  перепускной  клапан,  обеспечивающий  герметизацию  трассы  доставки  транспортного  контейнера  и  сброс  в  атмосферу  транспортирующего  сжатого  воздуха  при  доставке  транспортного  контейнера  к  месту  назначения.

Перепускной  клапан  изготавливается  из  трубы,  используемой  в  транспортном  трубопроводе. 

Конструкция  перепускного  клапана  приведена  на  рис.  11  и  обеспечивает  свободный  сброс  в  атмосферу  транспортирующего  сжатого  воздуха.  В  процессе  доставки  пробы  на  анализ  перепускной  клапан,  расположенный  в  непосредственной  близости  к  устройству,  из  которого  отправляется  транспортный  контейнер,  должен  быть  закрыт,  а  перепускной  клапан,  расположенный  в  непосредственной  близости  к  устройству,  в  которое  отправляется  транспортный  контейнер,  должен  быть  открыт.  На  каждом  перепускном  клапане  устанавливается  датчик  (1),  при  подходе  к  которому  транспортного  контейнера  выдается  сигнал  на  отключение  подачи  транспортирующего  сжатого  воздуха. 

Рисунок  12.  Перепускной  клапан.  Положение  —  клапан  открыт

Эти  унифицированные  узлы  и  детали  использованы  при  создании  всех  устройств  системы  контейнерной  доставки  проб  на  анализ  и  обеспечивают  полную  взаимозаменяемость  используемых  узлов  и  простоту  технического  обслуживания  системы. 

Список  литературы:

1.Брегман  И.И.,  Хмара  В.В.  «Комплекс  типовых  технических  средств  для  АСАК  металлургического  производства»,  М,  Недра,  1983.  —  104  с.

2.КАМОЦЦИ.  Большой  каталог.  Пневматическая  аппаратура.  2011—2012.

3.Лобоцкий  Ю.Г.,  Хмара  В.В.  О  проблемах  автоматического  отбора  и  доставки  на  анализ  проб  продуктов  обогатительного  и  металлургического  производства  //  Устойчивое  развитие  горных  территорий,  —  2013,  —  №  4,  —  С.  44—49.

4.Плеханов  Ю.В.,  Хмара  В.В.  Современная  концепция  автоматизированных  систем  аналитического  контроля  обогатительных  фабрик  //  Материалы  IV  Конгресса  обогатителей  стран  СНГ,  том  II,  М.  Альтекс.  2003.  —  С.  38—40.

5.Хмара  В.В.  Универсальная  контейнерная  система  пневмотранспорта  проб  на  анализ.  Основы,  принципы  построения,  конструкция,  алгоритмы  функционирования:  Монография.  Lambert  Academic  Publishing/  2012.  —  С.  89.