Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Самым распространенным способом учета перевозимого груза в кузове, грузового автомобиля – классические стационарные весы. Такие весовые терминалы обычно располагают на пути следования потока автотранспорта, взвешивают дважды: до и после загрузки. Посредством двух взвешиваний находится необходимый вес нетто в кузове автомобиля. Если курс движения потока автомобилей не изменяется с течением продолжительного времени, то такие весы можно устанавливать в одном месте и на продолжительное время. Например, на предприятиях работающих с насыпными материалами, такие как: химической, пищевой и строительной отрасли. Весы данного типа и метода взвешивания регулярно совершенствуется, спектр их возможностей постоянно увеличивается.

Но есть такие виды производств(кормозаготовительные, зерно заготовительные, добыча минерального сырья из карьеров, перевалка грузов и т.п.) у которых траектория потока транспорта постоянно меняется, места загрузки и разгрузки находятся друг от друга на внушительных расстояниях и при этом часто меняют свое месторасположение. В таких случаях, ведение учета перевозимого груза в кузове автомобиля с помощью классических, стационарных весов, сильно усложняется.

Допустим, необходимо вести учет перевозимого груза из карьера или из вагонов, и при этом необходимо исключить перегрузку и недогрузку автотранспорта. Но кран или экскаватор загружающие в самосвал необходимый материал для перевозки, сегодня стоял в одном месте, а завтра в другом, то есть место загрузки постоянно меняется. Если в таком случае разместить стандартные, платформенные весы с усиленным железобетонным фундаментом на пути следования транспортного потока – рабочего двора или выезда-въезда из карьера, и осуществлять взвешивание до и после загрузки, и в случае перегруза или недогруза самосвала, ему придется возвращаться в зону погрузки для урегулирования своего веса. Что приведет к затруднениям с погрузкой-разгрузкой и дополнительно увеличит маневровую работу. Из чего мы получим сокращение производительности перевозок.

Одним из вариантов для замены стационарных автомобильных весов являются весы на борту, т.е. размещение тензометрических датчиков веса на самом автомобиле, между его кузовом и рамой шасси. Рама шасси будет выполнять функции фундамента, а грузоприемной платформой будет кузов данного автомобиля. Из это следует, что транспортное средство возит весы с собой.

Ведение необходимого учета загружаемого грузоприемным устройством груза с разбивкой по типам загружаемого материала и потребителям, так же учет материалов отгруженных за установленное время(сутки, смена и т. д), загрузка автотранспорта(вагонов, автомобилей) строго до заданной массы, учет моточасов, ведение базы данных участвующих в работе автомашин с указанием владельца и полный учет отгрузок и погрузок.

Многие европейские и мировые производители начали работать над оснащением современных транспортных средств системами контроля веса уже непосредственно на сборочном конвейере, но несколько миллионов транспортных средств на вторичном рынке ждут очереди для установки данной системы. Работа системы взвешивания в тандеме со спутниковой системой мониторинга имеет множество преимуществ. Бортовые системы взвешивания позволяют владельцам и арендаторам автотранспорта предупреждать поломки, или же объективно указывать на причину поломки, а именно: перегруз, слабая конструкция рамы и других узлов автомобиля, плохая дорога, превышение возможностей транспортного средства(вместе с системой определения координат автомобиля). Что не маловажно, становится возможным контролирование работы водителя, экономить на затратах, текущих и капитальных ремонтах, за счет того что работа автомобиля будет максимально оптимизирована. Например, на Севере, где дороги и погодные условия гораздо жестче средней полосы России, оптимально учитывать массу перевозимого груза, и что не маловажно, уменьшить километраж перевозок(убрать взвешивание на стационарных весовых терминалах, которые требуют отклонения от маршрута).

1. Актуальность темы

Очень многие предприятия и модели бизнеса связаны с перевозимым грузом, им необходимо четко знать и контролировать его. Современные способы и приборы мониторинга и отслеживания, могут производить измерения достаточно высокоточные, от 1 до 3%. Систему для измерения веса по функциональности можно разделить на три основных типа: бортовые системы взвешивания, подкладные и платформенные. Большим интересом среди современных предпринимателей пользуется бортовая система взвешивания, которая передает необходимые данные в реальном времени от того автомобильного средства, которое оборудовано данной системой посредством терминала ГЛОНАСС/GPS на пульт владельца или диспетчера.

Системы бортового контроля и перегруза – это системы, установленные на борту автотранспорта, и оперативно определяющие массу перевозимого груза. Для много осевых грузовых автомобилей, актуально знать нагрузку на каждую из осей, что и позволяет осуществить данная система. На практике оказалось что, максимальные потери груза, а следовательно и материальные убытки предприятия, несут непосредственно при перемещении товаров и продукции различными транспортными средствами. Для уменьшения потерь и убытков, повсеместно устанавливают бортовые системы взвешивания, которые получили широкое применение на различных видах транспорта.

При установки бортовой системы взвешивания, вы получаете:

  1. Время погрузки сокращается: как правило, необходимый для перевозки груз, взвешивают на автомобильных весах или же складских. При использовании бортовой системы взвешивания(БСВ), груз вы взвешиваете непосредственно в кузове самосвала, погрузчика, экскаватора, ковше фронтального погрузчика, и не теряете драгоценное время;
  2. Можете контролировать потери груза на пути следования: теперь есть возможность сравнивать груз в пункте отгрузки и потом в выгрузки;
  3. Экономите на штрафах за перевес: имея контроль перевозимого груза, будете уверены в отсутствии перегруза;
  4. Нет необходимости больше взвешивать вес в местах установки стационарных весов, взвешивание происходит непосредственно в автомобиле и в любое удобное для вас время;
  5. Избегаете мелких и крупных поломок с автомобилем: шины, двигатель, трансмиссии и т.д. связанные с перегрузом;
  6. Грузовой автомобиль работает при оптимальных условиях и с максимальной экономической выгодой.

Бортовые системы взвешивания можно разделить на группы:

  1. Cистемы для большегрузных и среднетоннажных автомобилей;
  2. Cистемы для карьерной техники.

В БСВ для большегрузных и среднетоннажных автомобилей, обычно используются тензодатчики, и устанавливаются такие датчики между кузовом и рамой автомобиля. В БСВ используют зачастую специальные датчики, которые обладают высокой надежностью и живучестью, что актуально при тех условиях, в которых они эксплуатируются, так же актуально что, такие датчики не реагируют на не благоприятные воздействия, и даже на боковые нагрузки. Правильно подобранные тензодатчики – это успех порядка 80% любой бортовой системы взвешивания. БСВ на базе тензодатчиков является очень надежной, нетребовательны в обслуживании и точны. Рекомендуемая переодичность обслуживания такой системы на тензодатчиках – один раз в год, как рекомендация, так же как и у стационарных весов. Гибкость данной системы на тензодатчиках, позволяет устанавливать ее на автомобиль с различной подвеской, практически на все автомобили с самосвальным кузовом.

Единственным недостатком такой системы на тензодатчиках, можно посчитать частность и особенность установки: необходимо менять штатные места крепления кузова на узлы с тензодатчиками. Такую работу лучше предоставить специалистам в этом деле – производителям БСВ, фирмы занимающиеся различными надстройками на шасси грузовых автомобилей.

Чаще всего устанавливаются накладные тензодатчики(приварные или наклеиваемые, без изменения в конструкции).

2. Бортовая система взвешивания и анализ ее работы

Бортовая система взвешивания устанавливается непосредственно на грузовое средство передвижения и позволяется узнать массу груза в кузове. Такие системы, могут работать как самостоятельно, так и в тандеме с системами мониторинга.

Такая клавиша как вкл./выкл. дает возможность управления системой позволяет ее отключать во время загрузки или штабелирования, а так же других погрузочно-разгрузочных работ. Одним из альтернативных вариантов работы БСВ, это возможность системы находиться во включенном режиме, но при этом будут отображаться на дисплее только дата и время. Результаты, полученные при взвешивании груза, в реальном времени и без задержек точно отображает дисплей, подсвеченный светодиодами, на котором значения груза выводятся символами и цифрами, а сам терминал находится в кабине водителя. Невероятно хорошее отображение полученных данных выводимых на дисплее, позволяет применять его при различном освещении. Так например, низкостоящее солнце и различные времена года, теперь не помешают оператору в кабине различить и разобрать то что выводится у него на экран весового терминала. Стандартная прорезиненная, приятная на ощупь и влагоотталкивающая клавиатура которая еще и подсвечена, с такими же как и на телефоне конфигурациями кнопок. Не посредственно от клавиатуры которую мы имеем для управления терминалом, есть так же под самим LCD экраном кнопки, обладающими функциями применимыми после взвешивания. Так же данные кнопки имеет подцветку, что является серьезным преимуществом во время работы в ночное время суток.

Основной принцип работы бортовой системы взвешивания заключается в использовании универсальных данных получаемых от специализированных датчиков, снимающих изменения, которые проходят в каждой из трех типов подвески: гидравлической, пневматической или механической. Такие данные используются для дальнейшего использования в целях калибровки системы взвешивания и снятия веса действующего на оси автомобильного средства.

Рисунок 1. Обобщенная структурная схеа для БСВ.

Рисунок 1. Обобщенная структурная схема для БСВ.

3. Выбор метода для взвешивания большегрузеных автомобилей

В данной работе был выбран тензометрический метод, в котором были применены фольговые тензодатчики.

Фольговый индикатор применяется как датчик наклеиваемый на место измерения деформации. Такая система является достаточно удобной, она представляет собой фольговую ленту, толщина которой доходит до 12 мкм. Одна часть такой конструкции имеет плотную форму материала, а другая решетчатую. Модель данного примера отличается от остальных тем, что есть возможность припаять больше контактов, и так же они оптимально переносят низкие температуры.

Рисунок 2. Фольговый преобразователь.

Рисунок 2. Фольговый преобразователь

К увеличенным концам тензометрической решетки крепятся проволочные токосъемники, а поверх решетки накладывается защитное покрытие, которое позволяет защитить его от агрессивных внешних воздействий. Сопротивление резистора находят с помощью его базы, а так же количеством поочередно соединенных полосок фольги и поперечного сечения. Чаще всего в качестве фольги используют константан, а подложку – либо из эпоксидной смолы, либо бакелитовую. Для производства фольговых тензорезисторов и креплении их на исследуемой поверхности, применяются, в зависимости от условий эксплуатации(влажности, агрессивной среды и температуры) совершенно разные клеящие субстанции, затвердевающие при горячем состоянии.

Чувствительный элемент у фольговых тензорезисторов выполняется из фольги толщиной 3–6 мкм.

В отличие от проволочных тензодатчиков, фольговые меньше и составляют от 30–50 мкм. Наибольшим преимуществом фольговых тензодатчиков над другими, это возможность создание любой формы тензорешеток и максимально эффективный отвод тепла при работе датчика, что дает возможность при одинаковых деформациях, на выходе получить больший выходной сигнал. Фольговые тензодатчики практически не чувствительны к боковым деформациям, что позволяет малобазное исполнение начиная уже с 0,3 мм и больше.

Отечественные тензорешетки фольговых тензорезисторов, зачастую исполняются из константановой фольги(ТУ–ЦМО–03 № 96–67). Механические и электромеханические свойства фольги в рамках одной партии выпуска, если сравнивать с константановой тензопроволокой отличаются не таким постоянством, а термообработка не такая эффективная, исходя из выше сказанного, рабочий диапазон фольговых тензорезисторов находится в пределах ±3000–5000 ед., а температуры – 75–575 К. Технология производства фольговых тензорешеток зачастую основана на применении фотохимических процессов и в большей степени направлена на массовое производство. Фольговые тензорезисторы делятся на последующие типовые модификации в своем подразделе, в зависимости какой формы у них тензорешетка: в виде цепочек малообразных одно- или двух- элементных решеток на общей основе для снятия деформации в местах концентрации напряжения; специальные, которые применяются в качестве тензопреобразователей в мембранах чувствительных элементах; двух- или трехэлементные прямоугольные, так же называемые еще розеточные для измерений в местах с плоским напряженным состоянием; одно элементные прямоугольные для простых линейных измерений.

Рисунок 3. Схема подключения 6–ти проводного тензодатчика.

Рисунок 3. Схема подключения 6–ти проводного тензодатчика.

4. Реализация выбранного метода

Аккумулятор, генератор переменного тока, датчики, резистивная клеммная коробка, дифференциальный усилитель, детектор, LPF, усилитель пикапа, усилитель, АЦП, весовой терминал.

Работа БСВ происходит следующим образом: необходимое количество тензодатчиков устанавливается между рамой и кузовом, оперативная информация с тензодатчиков по кабелю попадает в клемную соединительную коробку. Там происходит выравнивание чувствительности каждого из датчиков. Далее сигнал проходит через дифференциальный усилитель, который усиливает малый сигнал поступающий с датчиков в широком диапазоне, далее сигнал проходит через детектор в котором происходит его выпрямление, за ним идет ФНЧ, где глушатся помехи на нижних частотах сигнала, потом идет суммирующий усилитель, в котором суммируется сигнал поступающий со всех тензомостов и усиливается, еще сигнал проходит через нормирующий усилитель, это устройство которое преобразовывает входной сигнал от первичных датчиков в унифицированные сигналы стандартных диапазонов, АЦП, с помощью которого оцифровывается сигнал и далее идет в весовой терминал, где выводится на экран.

С помощью аналогового сигнала осуществляется передача информации от датчика к весовому прибору, но числовые значения возникают при АЦП.

Схема 1. Структурная схема БСВ.

Схема 1. Структурная схема БСВ.

КСК – клемная соединительная коробка.

Диф. Усилитель – дифференциальный усилитель.

ФНЧ – фильтр нижних частот.

Сумм. Усилитель – суммирующий усилитель.

Норм. Усилитель – нормирующий усилитель.

АЦП – аналого-цифровой преобразователь.

Рисунок 4. Варианты установки датчиков для бортовой системы взвешивания.

Рисунок 4. Варианты установки датчиков для бортовой системы взвешивания.

Выводы

В данном отчет была рассмотрена БСВ, и ее рентабельность. Отчет показывает и раскрывает все возможности и преимущества данной системы. При достижении необходимых условий и показаний – БСВ показывает хорошую ремонтопригодность, срок службы и легкость в использовании. Так же данная работа доказывает что, в быстро растущих потребностях рынка и производства различных продуктов, где используются большегрузные автомобили, не обойтись без использования БСВ: для оптимизации всей работы на предприятиях и сокращения затрачиваемых средств и времени.

Выбранный прототип в данной работе, доказывает свою пригодность к работе в необходимых условиях, и полностью окупает себя. По сравнению с другими прототипа он является, более выгоден с точки зрения рентабельности и окупаемости, а так же надежности и точности.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2018 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Тензом [Электронный ресурс]: Весы на борту транспортного средства – большая экономия и новые возможности для грузоперевозчиков – электронные данные, – режим доступа https://www.tenso-m.ru/publications/349/ – дата доступа: октябрь 2017.
  2. Студенческий научный форум [Электронный ресурс]: Бортовые системы взвешивания. Онлайн-контроль массы груза – электронные данные, – режим доступаhttps://www.scienceforum.ru/2015/909/8070 – дата доступа: октябрь 2017
  3. Топнефтегаз [Электронный ресурс]: Бортовые системы для авто – какую выбрать? – электронные данные, – режим доступа http://topneftegaz.ru/news/view/107356 – дата доступа: октябрь 2017
  4. Тензом [Электронный ресурс]: Взвешивание на борту – электронный ресурс, – режим доступа https://www.tenso-m.ru/otraslevye-reshenija/vzveshivanie-na-bortu/ – дата доступа: октябрь 2017
  5. Основные средства [Электронный ресурс]: Онлайн-контроль массы груза. Бортовые системы взвешивания и контроля перегруза – электронные данные, – режим доступаhttps://os1.ru/article/7343-bortovye-sistemy-vzveshivaniya-i-kontrolya-peregruza-onlayn-kontrol-massy-gruza – дата доступа: октябрь 2017
  6. Auto Tuning Group LTD [Электронный ресурс]: Бортовые системы взвешивания – электронные данные, – режим доступа http://autotuninggroup.ru/category/bortovye-sistemy/ – дата доступа: октябрь 2017
  7. ИТС Интертехснаб [Электронный ресурс]: Технические особенности системы взвешивания для погрузчика экскаватора бортовой системы взвешивания – электронные данные, – режим доступаhttp://vesy.by/preimuschestva-osobennosti-sistemyi-vzveshivaniya-dlya-pogruzchika-ekskavatora.html – дата доступа: октябрь 2017
  8. Весы-онлайн [Электронный ресурс]: Контроль за перегрузом автомобилей – электронные данные, – режим доступа http://www.onlinescales.ru/articles/publikacii/vzveshennye-resheniya-3/ – дата доступа: октябрь 2017
  9. Research & Development Group LTD [Электронный ресурс]: Бортовые системы взвешивания – электронные данные, – режим доступа http://rdgroupltd.com/projects/cargo/ – дата доступа: октябрь 2017
  10. ГеоСтар трейд [Электронный ресурс]: системы взвешивания для погрузчиков и шарнирно-сочлененных автомобильных самосвалов – электронные данные, – режим доступа http://geostar.com.ua/products/sistemy-avtomaticheskogo-upravleniya-prolec/weighloader-sistemy-vzveshivaniya-dlya-pogruzchikov-i-sharnirno-sochlenennyx-avtomobilnyx-samosvalov – дата доступа: ноябрь 2017
  11. Новый дом [Электронный ресурс]: Бортовые системы взвешивания – электронные данные, – режим доступаhttp://newdom.com.ua/p39797-Weighloader_Bortovaya_sistema_vzveshivaniya – дата доступа: ноябрь 2017
  12. Autoline [Электронный ресурс]: Как работают бортовые системы взвешивания и контроля нагрузки на ось – электронные данные, – режим доступаhttp://truck-weigh.com/how/ – дата доступа: ноябрь 2017
  13. ALM-UG [Электронный ресурс]: Как работает бортовая системы взвешивания – электронные данные, – режим доступаhttp://alm-ug.ru/howw.html – дата доступа: ноябрь 2017
  14. Тензом [Электронный ресурс]: Методологические особенности поосного взвешивания автомобилей – электронные данные, – режим доступа https://www.tenso-m.ru/publications/390/ – дата доступа: ноябрь 2017
  15. Sensorse [Электронный ресурс]: Фольговые тензорезисторы – электронные данные, – режим доступа https://sensorse.com/page48.html – дата доступа: ноябрь 2017
  16. DocSlide – PDF библиотека [Электронный ресурс]: Исследование датчика ускорения с использованием четырех лопастной пружины и выбор его оптимальных размеров в рамках поставленной задачи – электронные данные, – режим доступа https://docslide.org/pdf-bgiXrv5 – дата доступа: ноябрь 2017
  17. Stud 24 электронная библиотека [Электронный ресурс]: Деформационные манометры – электронные данные, – режим доступа http://stud24.ru/polygraphy/deformacionnye-manometry/195408-569829-page2.html – дата доступа: ноябрь 2017
  18. Большая энциклопедия нефти и газа [Электронный ресурс]: Сопротивление – резистор – электронные данные, – режим доступа http://www.ngpedia.ru/id457315p1.html – дата доступа: ноябрь 2017
  19. Автоматизация и электрика [Электронный ресурс]: принцип работы тензодатчика веса и давления – электронные данные, – режим доступа https://www.asutpp.ru/datchiki/tenzodatchik.html – дата доступа: ноябрь 2017
  20. Аппаратура и методы исследования горных машин: Учебник/ Я. И. Альшиц, В. Г. Гуляев, Ф. В. Костюкевич, Е. Г. Колесников, Б. А. Кузнецов, В. И. Лебеденко, В. Д. Оглоблин, П. А. Осокин, В. М. Филиппов, Г. В. Малеев. – Издательство Недра Москва 1969г. С. 19 – 32