Модернизация роботизированного комплекса контроля ходовых колес железнодорожного вагона

3. Сопротивление растеканию одиночного заглубленного трубчатого вертикального заземлителя подсчитываем по формуле (см. табл. 2 [6])

Rв=0.366*p/l*[ln((2*l)/d)+0.5*ln((4*s-l)/(4*s+l))],

где S=t0+0.5*l=0.7+1.5=2.2м;

р=р_грунта*ф=100*1,7=170 Ом*м

(значение р_грунта принято по табл. 3, величина коэффициента сезонности для вертикальных электродов ф=1,7определена по табл. 4 [6] для 2 климатической зоны);

Rв=0,366*(170/3)*[ln((2*3)/0,06)+0,5*ln((4*2,2-3)/(4*2,2+3))]=44,59 Ом.

4. При n1=1 находим исходное число вертикальных труб.

N1=R/R=44,59/4=11 шт

Для N1=11 и a/l = 4,5/3 = 1,5 с учетом интерполяции по табл 5 [6] имеем N1= 0,6.

Уточняем число труб: N2=Rв/(Rз*nв1)=44,59/(4*0,6)=19 шт

Аналогично предыдущему nв1 =0,56;

N3=Rв/(Rз*nв1)=44,59/(4*0,56)=19,9 шт 40,56

Округляем до ближайшего целого, окончательно принимаем:

N= 20; nв= 0,55.

5. Для полосового заземлителя, расположенного в земле сопротивление растеканию (см. табл. 2 [6])

Rг=0,366*p/L*ln[(2*L2)/bп*t0)],

где L= 1,05*a*N= 1,05*4,5*20 = 94,5 м;

р=p_грунта*ф=100*4=400 Ом*м (значение коэффициента сезонности для горизонтальной полосы ф=4 принято по табл. 4 [6] для 2 климатической зоны).

Rг=0,366*(400/94,5)*[ln((2*94,5^2)/0,04*0,7)]=8,99 Ом.

Согласно табл. 6 при N = 20, a/l = 1,5 и расположении труб в заземлителе по контуру nг = 0,295.

6. Вычислим результирующее сопротивление растеканию группового заземлителя по формуле (3) [6]

Rгр=(Rв*Rг)/(Rв*nг+N*Rг*nг)=(44,59*8,99)/[(44,59*0,295)+20*8,99*0,55)]=3,6 Ом

7. Так как вычисленное Rг<Rз, то определенные в ходе расчета число труб N = 20 и длину соединяющей полосы L=94,5 м принимаем окончательно.

Вывод: при заданных условиях силовой установки, для безопасной работы персонала необходимо заземлить участок с помощью 20 труб и соединяющей их полосы длинной 94,5 м.

8.2 Расчет зон химического заражения

Воздействие аварийно-химических опасных веществ (АХОВ) на человека.

На станции «Новороссийск», которая располагается вблизи от завода изготавливающего железнодорожные колеса, обрабатываются различные грузы, в том числе и опасные химические вещества (хлор, аммиак и т.п.).

Согласно ГОСТ Р22.0.05-94 [7] к опасным химическим веществам (ОХВ) относятся те, прямое или опосредованное воздействие которых на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Из всех ОХВ выделяют те, которые могут привести к возникновению чрезвычайной ситуации, т. е. создать очаг массового поражения. Такие вещества именуют аварийно химически опасными веществами (АХОВ).

АХОВ могут проникать в организм человека и воздействовать на него тремя путями:

- через дыхательную систему (ингаляционный путь);

- через желудочно-кишечный тракт (пероральный путь);

- через кожный покров (кожно-резорбтивный путь)

Поражающее воздействие опасных химических веществ зависит от трех факторов:

- концентрация вещества;

- продолжительность воздействия;

- индивидуальных особенностей организма человека.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) АХОВ в среде - это такая концентрация, которая при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья настоящего и последующих поколений.

Концентрацию принято выражать для газообразных веществ - в мг/м3, для жидких - мл/л, для твердых - мг/кг массы человека.

Различают следующие концентрации АХОВ:

- пороговая (РС), при которой появились начальные признаки, дающие возможность человеку обнаружить вещества;

- выводящая из строя (IС), при которой происходит потеря работоспособности;

- средняя смертельная (LC50), приводящая к гибели 50% пораженных;

- смертельная (LC100), приводящая к гибели 100% (всех) пораженных.

Обобщенным показателем опасности является токсическая доза (токсодоза) - это количество токсического вещества, поглощенного организмом человека за определенное время, вызывающее определенный токсический эффект. На практике находят применение следующие варианты токсодоз:

- пороговая (PD), вызывающая начальные признаки поражения;

– выводящая из строя (ID), вызывающая потерю работоспособности пораженных людей;

- смертельная (летальная) или средняя смертельная токсодоза (LD).

По токсическому действию на организм человека АХОВ подразделяют на группы:

- удушающего действия (хлор, его соединения и др.);

- общеядовитого действия (синильная кислота, оксид углерода и др.);

- нейротропные яды (сероуглерод, фосфор и др.);

- метаболические яды (этиленоксид, метилбромид, метилхлорид и др.);

-комбинированного действия (общеядовитого и удушаещего) - сероводород, оксиды азота и др.);

- Удушающего нейтропного действия (аммиак).

Аварийно-химические опасные вещества (АХОВ) на железнодорожном транспорте перевозятся в емкостях, как правило, в цистернах с коэффициентом заполнения 0,8-0,9. В случае схода с рельсов или столкновения может произойти разрушение корпуса цистерны. При этом может произойти утечка (выброс) вещества и частицы АХОВ могут быстро (в течение 1-3 мин) перейти в атмосферу с образованием первичного облака. Далее разлившееся вещество испаряется, образуя тем самым вторичное облако. В результате чего возникает зона химического заражения (ЗХЗ). В ЗХЗ могут оказаться соседние объекты, жилые кварталы, поселки и т. д. ЗХЗ АХОВ включает участок разлива (утечки), территорию и воздушное пространство над ней, где распространились пары этих веществ с пороговыми концентрациями.

Рассмотрим сценарий аварии, связанной с аварийным разливом аммиака на станции.

Аммиак - бесцветный газ с резким удушливым запахом, легче воздуха. Хорошо растворим в воде, водный раствор - нашатырный спирт. Применяют в производстве азотной кислоты и удобрений (4/5 производимого аммиака), аммониевых солей, синильной кислоты, соды. Жидкий аммиак - хладагент, высококонцентрированное удобрение. Взрывоопасен. Токсичен.

Аммиак обладает высокой летучестью, что способствует образованию в воздухе высоких концентраций паров. Представляет опасность для человека при вдыхании, попадании на кожу, попадании в глаза. Вызывает раздражение слизистых, чихание, удушье, тошноту. При пожаре и взрыве возможны ожоги и травмы.

При аварийном разливе аммиака необходимо вызвать газоспасательную службу района; прекратить движение поездов и маневровую работу в опасной зоне; изолировать место аварии; организовать эвакуацию людей с учетом направления движения облака токсичного газа; оказать первую помощь пострадавшим; в опасную зону входить в защитных средствах; соблюдать меры пожарной безопасности. Для осаждения (рассеивания, изоляции) газов используют распыленную воду.

Исходные данные для расчета зон химического заражения приведены в таблице 2. Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в зависимости от скорости ветра, км/час

Таблица 2.

Скорость ветра, м/с	Инверсия	Изотермия	Конвекция
1	5	6	7
2	10	12	14
3	16	18	21
4	21	24	28
5	-	29	-

Разлив АХОВ сопровождается образованием зон разлива АХОВ, образованием зон опасных концентраций АХОВ в атмосферном воздухе.

Первичное облако - облако АХОВ, образующееся в результате мгновенного (1-3 минуты) перехода в атмосферу части содержимого емкости с АХОВ при ее разрушении.

Пороговая токсодоза - ингаляционная токсодоза, вызывающая начальные симптомы поражения.

Вторичное облако - облако АХОВ, образующееся в результате испарения разлившегося вещества с подстилающей поверхности.

Сценарий развития аварий, связанных с разливом АХОВ на железнодорожном транспорте.

При заблаговременном прогнозировании масштабов заражения в качестве исходных данных принимается самый неблагоприятный вариант:

величина выброса АХОВ (Q₀) - количественное содержание АХОВ в максимальной по объему единичной емкости (технологической, складской, транспортной и т. д.);

метеорологические условия - инверсия, скорость ветра - 1м/с;

направление ветра от очага ЧС в сторону территории объекта;

температура воздуха + 20С;

время от начала аварии - 1 час.

Сценарий аварии, связанной с аварийным разливом аммиака на железнодорожном транспорте.

Исходные данные:

Наименование	Обозн.	Дано
Объект разрушения: Цистерна
Объем цистерны, м3	VЦИСТ	54
Степень заполнения цистерны, %	VЗАП	85
Наименование вещества: Аммиак (под давлением)
Агрегатное состояние вещества на момент аварии: Сжиженный газ
Плотность вещества, т/м3	Pl	0,681
Вид разлива вещества после аварии	Своб. разлив
Толщина слоя жидкости при разливе, м	H	0,05
Скорость ветра на высоте 10 м, м/сек	VВЕТ	1
Температура кипения вещества, град. С	TКИП	-33,42
Температура воздуха, град. С	TВОЗ	20
Вертикальная устойчивость воздуха	Инверсия
Время с начала аварии, мин	TАВ	60
Расстояние от места аварии до объекта, км	RОБ	3,5
Атмосферное давление, кПа	PАТМ	101
Давление внутри объекта разрушения, кПа	PЦИС	2000
Коэфф., зависящий от условий хранения исходного вещества	K1	0,18
Коэфф., зависящий от физико-химич. свойств вещества	K2	0,025
Коэфф., отношение пороговой токсодозы хлора к п. т. вещества	K3	0,04
Коэфф., учитывающий скорость ветра	K4	1
Коэфф., учитывающий степень вертикальной устойчивости воздуха	K5	1
Коэфф., учитывающий температуру воздуха (для первичного облака)	K71	1
Коэфф., учитывающий температуру воздуха (для вторичного облака)	K72	1

Расчет зон химического заражения.

Поскольку агрегатное состояние исходного вещества сжиженный газ и T_КИП < T_ВОЗ, зона заражения формируется первичным и вторичным облаком.

Расчет исходной массы вещества, т

Эквивалентное количество вещества по первичному облаку, т

Продолжительность испарения вещества с площади разлива, час

K6 = 1 (т. к. TИСП > 1)

Эквивалентное количество вещества по вторичному облаку, т



Глубина зоны заражения первичным облаком, км

ГЗ1 = 1,25 (Выбирается из таблиц базы данных)

Глубина зоны заражения вторичным облаком, км

ГЗ2 = 3,16 (Выбирается из таблиц базы данных)

Полная глубина зон возможного заражения, км

ГЗ = MAX (ГЗ1, ГЗ2) + 0,5*MIN (ГЗ1, ГЗ2) = MAX (1,25 , 3,16) +

+ 0,5*MIN (1,25 , 3,16) = 3,785

Скорость переноса переднего фронта зараженного облака, км/час

VПЕР = 5 (Выбирается из таблиц базы данных)

Предельно возможная глубина зоны заражения, км

ГПР = TАВ * VПЕР = 1*5 = 5

Окончательная глубина зоны заражения, км

Г = MIN (ГЗ, ГПР) = MIN (3,785 , 5) = 3,785

Угловые размеры зоны возможного заражения, (угловой) градус

Ugl = 180 (Выбирается из таблиц базы данных)

Площадь зоны возможного заражения при аварии, км кв.

Коэффициент, зависящий от степени вертикальной устойчивости воздуха

K8 = 0,081 (Инверсия)

Площадь зоны фактического заражения при аварии, км кв.

Время подхода зараженного воздуха к объекту, час

Вывод: проектируемый объект находится в зоне возможного химического заражения при авариях с выбросом аммиака на ж/д транспорте.

Заключение

В дипломном проекте были произведены расчеты металлоконструкций необходимых для модернизации промышленного робота М20П.40.01, с целью его дальнейшего применения в качестве робота-контролера ходовых колес. Так же нами был изучен и приспособлен, для определения дефектов поверхности качения, оптоэлектрический преобразователь.

В рамках проведенной работы были получены навыки работы в программном комплексе APM WinMachine и приложениях APM Beam и APM Joint.

Исследование с помощью программы МВТУ функций управления и преобразования канала контроля позволяет с достаточной точностью учитывать большинство факторов влияющих на дефекты формы поверхности.

В дипломном проекте был предложен робототехнический комплекс позволяющий избавить человека от монотонного ручного труда, тем самым повысив точность и скорость измерений формы поверхности колеса. Дальнейшая автоматизация процессов производства цельнокатаных колес уже не представляется чем-то сверхъестественным. Современные технологии вполне способны выполнять поставленные перед ними задачи не только наравне с человеком, но и во многом превосходя его. Автоматизация и роботизация производства позволяет человечеству выходить на новый уровень развития, освобождая человека от тяжелого ручного труда, оберегая его от опасности, связанной с выполнением тех или иных действий и, одновременно с этим, повышая точность, качество и объем выполняемой им работы.

Список использованной литературы

1. Аксенов В.А., Евсеев Д.Г., Фомин В.А. Технологические процессы механообработки и сборки при ремонте подвижного состава. - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2001. - 520 с.

2. Каляев И.А. и др. Интеллектуальные роботы: учебное пособие для вузов / под общей ред. Е.И. Юревича - М.: Машиностроение, 2007. - 360 с.

3. Малышев Г.А. Справочник технолога авторемонтного производства. - М.: «Транспорт», 1977. - 432с.

4. Мотовилов К.В., Лукашук В.С., Криворудченко В.Ф., Петров А.А. Технология производства и ремонта вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Маршрут, 2003. - 382 с.

5. Сибаров Ю.Г., Васин В.К. Расчет и контроль защитного заземления: методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе №13. - М., 1992.

6. Сорокин П.А., Чистяков В.Л. Рефлектометрические методы автоматизированной дефектоскопии поверхности. - Тула: Гриф и К, 2003. - 160 с.

7. Тарасевич О.М. Разработка управляющих программ для токарных станков с устройством числового программного управления. - М.: МИИТа, 2006.

8. Шевандин М.А. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Гражданская оборона. Учебное пособие для ВУЗов ж.д. транспорта. - М.: Маршрут, 2003. - 367с.

9. Штовба С.Д. Проектирование нечетких систем средствами MATLAB - М.: издательство «Горячая линия - Телеком», 2007. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru