АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МОЙКИ И ОЧИСТКИ МАШИН, АГРЕГАТОВ

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Автоматизация системы технического сервиса тракторов, авто­мобилей и другой сельскохозяйственной техники способствует об­легчению условий труда, повышению его качества и производи­тельности, снижению себестоимости и сокращению сроков ре­монта.

К основным ТП технического сервиса сельскохозяйственной техники можно отнести: мойку и очистку машин, разборку и сборку агрегатов, восстановление изношенных деталей, обкатку отремонтированных двигателей, машин.

Многие соединения, сопряжения деталей после эксплуатации машины, сборочной единицы весьма трудно поддаются ручной разборке, мойке, очистке. Качество отремонтированных изделий во многом зависит от соблюдения оптимальных режимов ТП. На­пример, если увеличиваются или уменьшаются необходимые плотность тока, температура и концентрация электролитов, то ухудшаются свойства гальванических покрытий. В то же время ра­бочему трудно обеспечить контроль и своевременную корректи­ровку указанных параметров. Поэтому облегчить условия ручного труда, повысить его производительность и достичь высокого каче­ства покрытий можно только при использовании специальных ав­томатических устройств.

Обкатка и испытания сборочных единиц, агрегатов, машин, яв­ляющиеся заключительным этапом ТП технического сервиса, тре­буют также применения специальных технических средств конт­роля и управления для достоверной оценки качества проведенно­го ремонта.

Таким образом, механизация и автоматизация основных ТП мойки и очистки машин, их разборки и сборки, восстановления деталей, сборочных единиц, а также обкатки агрегатов имеет пер­востепенное значение для правильной организации труда, повы­шения эффективности и культуры технического сервиса на ре­монтных предприятиях.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МОЙКИ И ОЧИСТКИ МАШИН, АГРЕГАТОВ

Общие сведения.Сельскохозяйственную технику эксплуатируют в различных климатических условиях. Поверхности тракторов, ав­томобилей и сельскохозяйственных машин в результате контакта с почвой, растениями, топливно-смазочными материалами, удобрениями, а также из-за переменных температурных режимов работы покрываются загрязнениями разнообразного состава. По природе возникновения различают эксплуатационные и производственные загрязнения. К эксплуатационным относят дорожную грязь, расти­тельные остатки, остатки перевозимых продуктов, лакокрасочные покрытия, продукты коррозии, накипь, нагар, лаковые, асфальтосмолистые и масляно-грязевые отложения, различные смазки, мас­ла. Производственные загрязнения — это пыль, стружка, абразив, окалина, шлаки, продукты износа при обкатке и др.

Загрязнения различают также по механизму их возникновения и виду взаимодействия с поверхностью. Это загрязнения адгезион­но связанные (прилипание частиц веществ, пыли, смазочного мате­риала к наружным поверхностям машин); поверхностно-адсорбци­онные (загрязнения внутренних поверхностей в виде смазок, осад­ков, смолистых отложений и наружных поверхностей с большим содержанием органических веществ); технологические (глубинно связанные загрязнения, такие, как лак, нагар, краски, продукты коррозии и т. д.).

Загрязнения разных видов встречаются в самых разнообразных сочетаниях. В связи с этим применяют различные по составу, свойствам и назначению эффективные моющие средства. Так, по химическому составу различают синтетические и кислые моющие средства, органические растворители, растворяюще-эмулъгирующие средства.

По физико-химическим основам моющего средства все спосо­бы очистки и реализующие их моечные машины делят на струй­ные, погружные и комбинированные.

Наиболее распространен струйный способ, при котором подача раствора дополняется механическим воздействием струи на заг­рязнения. Этот способ реализован в мониторных и струйных мо­ечных установках.

Мониторные моечные машины, предназначенные для гидродина­мической очистки поверхностей ремонтируемой техники, пред­ставляют собой малогабаритные установки, состоящие из двигате­ля, насоса, устройства для нагрева воды и моющего раствора, а так­же ручного моечного пистолета. В последнем благодаря примене­нию насадок малого диаметра создается большая скорость струи (20...70 м/с), обеспечивающая быстрое удаление загрязнений.

Струйные машины применяют для очистки техники в сборе или ее отдельных узлов. Они представляют собой камеру, в которой размещена система гидрантов для подачи моющего раствора на объект одновременно почти по всей очищаемой поверхности.

Сущность погружного способа заключается в подаче объекта очистки в моющий раствор с последующей выдержкой в нем. Со­здание эффективных моющих средств (типа растворяюще-эмульгирующих и др.) способствовало совершенствованию погружных моечных машин. Таким машинам свойственны вертикально-возвратно поступательные перемещения объекта очистки,

Рис.16.1. Зависимости времени очистки сборочных единиц агрегатов от концентра­ции моющего раствора (2), концентрации загрязнений (1) и температуры раствора (3)

колеба­тельные перемещения очищае­мых объектов вокруг горизон­тальной оси и роторные переме­щения очищаемых объектов, а также активизация моющего ра­створа лопастными винтами. По­гружные машины являются ос­новным оборудованием для очи­стки деталей от асфальтосмолистых отложений, продуктов кор­розии и остатков старых лако­красочных покрытий.

Наиболее распространены комбинированные способы очистки и реализующие их комбинированные моечные машины, представляющие собой сочетание погружных и струйных. Сочетая преимущества различных видов очистки, такие способы и устройства обеспечивают наиболее эффективные и экономичные режимы технологических процессов.

Основные факторы, определяющие качество и эффективность мой­ки и очистки.Для качественного проведения очистных операций с минимальными энерго- и трудозатратами важно наряду с примене­нием эффективных моющих средств и установок соблюдать техно­логические режимы. На рисунке 1 изображены зависимости вре­мени очистки от основных технологических параметров. Наруше­ния технологического режима очистки приводят к росту затрат на эту операцию либо к производству некачественной продукции. В связи с этим целесообразно автоматизировать контроль и регули­рование основных технологических параметров (температуры, за­грязненности, концентрации) в требуемых пределах.

Система автоматического регулирования температуры моющих растворов.В сельскохозяйственном ремонтном производстве при­меняют различные способы нагрева моющего раствора: за счет сжигания жидкого топлива в специальных камерах сгорания; про­пусканием пара (газа) по змеевику, помещенному в ванну с мою­щим раствором; электрический. Последний способ как наиболее экономичный, надежный и простой широко применяют в автома­тических системах регулирования температуры жидкостей, газов. В системах, реализующих электрический способ нагрева, в каче­стве регулирующих элементов обычно используют ТЭНы погружного типа в сочетании с двухпозиционными

Рис.16.2. Принципиальная схема САР температуры моющей жидкости.

регуляторами и датчиками, выполненными на базе манометрических электроконтактных термометров.

Принципиальная схема системы регулирования температуры моющего раствора приведена на рисунке 2. Все ТЭНы раз­делены на две группы: 1) ТЭНы, включаемые контактором КМЗ и работающие только в период вывода температуры моющего раствора до заданного значения (в дальнейшем на всем протя­жении работы эти ТЭНы отключены); 2) ТЭНы, включаемые контактором КМ2 и работающие на первой стадии совместно с ТЭНами первой группы, а после вывода температуры моющего раствора в желаемую область включаемые периодически для поддержания температуры в требуемом диапазоне. Мощность ТЭНов первой группы в основном определяется временем вы­вода температуры моющего раствора в желаемую область и ко­личеством раствора, а второй группы-потерями теплоты в про­цессе мойки. В качестве датчика температуры моющего раство­ра используют манометрический электроконтактный термометр. В случае возникновения каких-либо неисправностей, сбоев, ко­торые могут вызвать превышение температуры моющего раст­вора относительно верхнего предела зоны регулирования, в схеме предусмотрено использование термодатчика КК1, реагирую­щего на это превышение. При этом размыкающий контакт КК1 обесточивает обмотку реле KV5, которое отключает нагрев и включает световую сигнализацию «Авария». Включение контак­тора КМ1 происходит после устранения неисправности в схеме и последующего нажатия кнопки SB2.

Контроль концентрации моющих средств в растворах.Качество очистки находится в прямой зависимости от концентрации мо­ющих средств. Причины ее изменения в ТП очистки — это до­бавление воды для компенсации слива раствора, а также мою­щего средства с целью восстановления концентрации раствора (изменяющейся вследствие его осаждения на деталях, химичес­кого реагирования с загрязнениями, солями и других случай­ных факторов).

Концентрацию растворов обычно оценивают по их плотности или щелочности. Плотность замеряют ареометром при конкрет­ной температуре, после чего по градуировочной зависимости оп­ределяют концентрацию растворов. Этот метод применяют только для чистых растворов, поскольку при наличии в последних (в про­цессе мойки) различных загрязнений контролируемая плотность растворов не будет соответствовать реальным ее значениям. Ще­лочность достаточно точно определяют химическим анализом (методом титрования), который в производственных условиях весьма сложен и трудоемок.

В современном ремонтном производстве применяют моющие средства, основу которых составляют щелочные электролиты. Из­вестно, что электропроводность растворов (на основе таких мою­щих средств) имеет однозначную корреляцию с их концентрацией и температурой. Поэтому на практике для измерения концентра­ции растворов применяют метод оценки электропроводности с учетом их температурной погрешности.

Схема устройства, реализующего такой метод, изображена на рисунке 3. Прибор работает следующим образом. Сигнал с генератора импульсов 1 частотой 2,5 кГц подается на ключевой двухполярный усилитель 2, к выходу которого подключена электролитическая ячейка 3 с опорным сопротивлением R_on. Напряжение, снижаемое с этого сопротивления, пропорцио­нально протекающему в нем току, а следовательно, и электро­проводности раствора. Ключевой усилитель обеспечивает зна­чительную напряженность электрического поля на электродах ячейки 3 и тем самым позволяет минимизировать влияние раз­личных загрязнений на значение контролируемого тока. В зоне электролитической ячейки помещен датчик температуры 4, под­ключенный к мосту М, в одно из плеч которого подсоеди­нен переменный резистор R. Сопротивление моста R_M изменя­ется прямо пропорционально температуре раствора. Оно под­ключено к входной цепи инвертирующего операционного усилителя DA1 с подстроенными резисторами R1 и R2.

Рис16.3. Схема анализатора моющих растворов:

1 — генератор; 2 — усилитель; 3 — электролитическая ячейка; 4 — датчик температуры; 5—

амплитудный детектор

Выходное напряжение усилителя ,

где С — коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами устрой­ства; f(N) — функция, зависящая только от концентрации раствора.

На выходе амплитудного детектора 5 прибором РА1 регист­рируют напряжение, пропорциональное концентрации моющих средств в растворах. Переключателем SA1 изменяют число задей­ствованных в цепи токоограничивающих резисторов R3...R7, ко­торые учитывают процент щелочной составляющей раствора.

Контроль загрязненности растворов.Если такие параметры, как температура, уровень концентрации растворов, поддаются регули­рованию, то снижение моющей способности растворов (из-за пре­вышения в них нормы количества загрязнений) вызывает необхо­димость их замены или регенерации (восстановления).

Известны технологии и оборудование для регенерации мою­щих растворов, которые обычно происходят в два этапа. Первый этап (отстаивание) совершается в рабочем резервуаре как в про­цессе работы машины, так и при ее остановке (путем периодичес­кого удаления находящихся на поверхности раствора различных нефтепродуктов, а также осевшего на дно резервуара шлака с пос­ледующей фильтрацией раствора). Второй этап (очистка), осуще­ствляемый с применением коагулянтов смеси Са(ОН2) и FeSO4, позволяет восстановить свойства растворов при насыщении их мелкодисперсными загрязнениями, не поддающимися отслаива­нию и фильтрации.

В связи с отсутствием простых и надежных средств контроля загрязненности растворов до сих пор о необходимости их восста­новления (или замены) судят субъективно по визуальному конт­ролю цвета раствора, а также по времени его работы.

Разработаны достаточно чувствительные, надежные и простые по конструкции оптические датчики контроля загрязненности ра­створов. Принцип действия такого датчика (рис. 4) основан на избирательном поглощении частицами загрязнений светового из­лучения в видимой и инфракрасной областях спектра. Датчик вы­полнен в виде ступенчатого цилиндрического стакана, состоящего из блока светового излучения 1 с лампой 17 и блока светоприемника-преобразователя 6 со светочувствительным элементом 11. Блоки соединены между собой шпильками 2. Измерительная ка­мера 5 образована рабочим объемом между блоками 1 и 6, ограни­ченными защитными стеклами-линзами 3. Оптическую длину ка­меры регулируют шпильками 2 Светочувствительный элемент 11 установлен на пластмассовом основании 7. Для дополнительного охлаждения элемента 11 служит трубка 10 и система отверстий в основании 7 и стакане 8. С целью исключения утечки раствора стекла-линзы 3 уплотнены резиновыми прокладками 15, 16 и втулкой 4. Для внутренних и внешних подсоединений электричес­ких проводов 12 на датчике установлен электрический разъем 9. Монтажные провода между блоками заключены в защитный рукав 14. При погружении датчика в раствор измерительная камера за­полняется раствором моющей среды. Оптическая характеристика датчика выбрана такой, что она не реагирует на компоненты мою­щего средства. При наличии загрязнений оптическая плотность раствора изменяется и датчик преобразует ее в электричес-

Рис16.4. Оптический датчик для контроля моющих растворов:

1 — блок светового излучения; 2— шпилька; 3 — защитное стекло-линза; 4 — втулка; 5—изме­рительная камера; 6— блок светоприемника; 7—основание; 8— стакан; 9— разъем; 10 — трубка; 11 —фотоэлемент; 12— провода; 13— корпус; 14— защитный рукав; 15, 16— про­кладки; 17— осветительная лампа

кий сиг­нал, пропорциональный концентрации загрязнений, который ре­гистрируется индикатором.

Диапазон значений измеряемой концентрации загрязнений 0...40 г/л, а относительная погрешность измерений не превышает 8 % при температуре контролируемой среды менее 85 °С.

Система автоматического управления ТП мойки.ТП мойки за­ключается в подаче в камеру мойки сборочных единиц и деталей, опускании шторки, закрывающей проем для исключения раз­брызгивания моющего раствора, включении насоса подачи раст­вора в сопла, обеспечении относительного перемещения деталей и струй жидкости. По истечении времени мойки двигатель насоса отключается, шторка, закрывающая входной проем, поднимается, и корзина с деталями возвращается в исходное положение. Для удаления паров моющей жидкости на всем протяжении мойки ра­ботает вытяжная вентиляция.

Схема автоматизации ТП мойки показана на рисунке 5. Для управления исполнительными механизмами установлены бескон­тактные путевые конечные выключатели SQ1...SQ5 вкомплекте с промежуточными реле KV1...KV5 (рис. 6). В исходном состоя­нии тележка находится в крайнем левом положении (включено реле KV1), шторка — в крайнем верхнем (включено реле KV2). При соблюдении этих условий и нажатии кнопки SB2 включается кон­тактор КМ1 и своим замыкающим контактом самоблокируется.