Введение к работе
Актуальность работы. В индустриальном домостроении удельный вес отделочных работ достигает 40% трудоёмкости строительства объекта. Отделочные работы, связанные с нанесением и разравниванием раствора на поверхностях стен, заделка мест сопряжения сборных конструкций, малярные работы, могут занимать 70% общего объема отделочных работ. Поэтому применение сборных элементов повышенной заводской готовности позволяет значительно сократить объемы ручного труда. Шпаклевочные работы в построечных условиях имеют низкий уровень механизации и являются одними из самых трудоемких. Их перенос со стройплощадки на заводской отделочный конвейер позволяет сократить затраты труда в 6-8 раз.
В изделиях кассетного производства, а также выпускаемых вибропрокатным методом и, в некоторых случаях, изделиях формуемых в горизонтальных формах, необходимость производства шпаклевочных работ продиктована низким качеством поверхности. Для изделий кассетного производства характерно наличие пор, сколов и трещин, образующихся при распалубке.
Большинство машин, работающих в настоящее время на отделочных конвейерах, морально устарели. Кроме того, имеют место большие технологические потери шпаклевки, так как нанесение раствора выполняется вручную, и как следствие, отсутствуют предпосылки для автоматизации работы существующих отделочных машин в конвейере.
Анализ рабочих операций, производимых на конвейере для отделки изделий кассетного производства, показал, что чистовая отделка готовых изделий является одной из приоритетных технологической операций для автоматизации. Автоматизация шпаклевочных работ предъявляет повышенные требования к техническим средствам обеспечения технологического процесса, способам управления, а также к шпаклевочным материалам.
Цель работы. Повышение технико-экономических показателей рабочих операций отделки изделий кассетного производства за счет автоматизации технологических процессов шпаклевания.
Для достижения поставленной цели:
выполнен анализ зарубежного и отечественного опыта автоматического управления процессами производства шпаклевочных работ, методов и средств их автоматизации;
разработаны:
структура автоматизированного комплекса шпаклевочной машины, которая имеет специализированный рабочий орган и автоматическую систему его перемещения;
измерительно-управляющее микропроцессорное устройство, обеспечивающее позиционное, скоростное и силовое управление перемещением рабочего инструмента шпаклевочной машины, обеспечивающего оптимизацию его траекторных перемещений;
метод рационального подбора и реализации траекторий движения рабочего органа шпаклевочной машины, определяющих качество отделки панелей, технологические потери отделочного состава и производительность автоматизированного комплекса;
система технического зрения, позволяющая определять положение рабочего органа системы, его перемещения относительно края обрабатываемого изделия;
автоматизированная система оценки качества обрабатываемой поверхности железобетонных изделий.
Выполнена экспериментальная проверка полученных результатов.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования методов теории автоматического управления, вычислительной техники, электроники и моделирования.
Научная новизна. Основным научным результатом является развитие теории и практики автоматизированного управления процессом отделки изделий кассетного производства за счет автоматизации технологических процессов их шпаклевания.
Научная новизна работы заключается в разработке:
структуры и функционального наполнения автоматизированной системы управления процессом отделки изделий кассетного производства шпаклевочной машиной, повышающих технико-экономические показатели рабочих операций с помощью специализированного рабочего органа и автоматической системы его перемещения.
методов позиционного, скоростного и силового управления перемещениями рабочего инструмента шпаклевочной машины, обеспечивающих оптимизацию его траекторных перемещений;
методов рационального подбора и реализации траектории движения рабочего органа шпаклевочной машины, определяющих повышение технико-экономических показателей рабочих операций автоматизированного комплекса;
системы технического зрения, позволяющей определять положение системы перемещения рабочего органа относительно края обрабатываемого изделия и оценивать качество обработки его поверхности.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Комплекс теоретических и практических методов автоматизации управления процессом отделки изделий кассетного производства шпаклевочной машиной за счет специализированного рабочего органа и автоматической системы его перемещения.
2. Математическое описание методов позиционного, скоростного и силового управления перемещениями рабочего инструмента шпаклевочной машины, обеспечивающих оптимизацию его траекторных перемещений.
3. Система технического зрения, позволяющая определять положение системы перемещения рабочего органа относительно края обрабатываемого изделия и оценивать качество обработки его поверхности.
4. Результаты применения автоматизированной системы управления процессом отделки изделий кассетного производства шпаклевочной машиной, которая имеет специализированный рабочий орган и автоматическую систему его перемещения.
Практическая ценность. Результаты исследований в области автоматизации процессов управления процессом отделки изделий кассетного производства шпаклевочной машиной со специализированным рабочим органом и автоматической системой его перемещения, заключаются в том, что они являются практической базой для научно-обоснованного выбора параметров настройки системы, обеспечивающей повышение технико-экономических показателей рабочих операций за счет оптимизации позиционного, скоростного и силового управления перемещением рабочего инструмента шпаклевочной машины. Использование в технологических схемах отделки изделий кассетного производства автоматизированной шпаклевочной машины, дает возможность не только сократить время выполнения операций шпаклевания, но и повысить производительность труда, сократить материальные и энергетические затраты, уменьшить себестоимость и повысить качество обработки поверхности изделий кассетного производства. Результаты работы внедрены в ГУП «НИИМосстрой», и используются в учебном процессе МГАКХиС.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на: Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы устойчивости и безопасности систем жизнеобеспечения в сфере жилищно-коммунального хозяйства» (г. Москва, 2010 г.); III Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы экологической безопасности: поиск стратегий, методов, технологий» (г. Москва, 2010 г.); Международном студенческом форуме «Образование, наука, производство» (г. Белгород, 2010 г.); на совместном заседании кафедр «Автоматизация ТП и СП» и «Машины и оборудование заводов стройматериалов и конструкций» (г. Москва, 2011 г.).
Публикации. По результатам работы получен патент РФ на полезную модель, опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, насчитывающего 73 наименования, и содержит 133 страницы текста, 62 иллюстрации, 11 таблиц и одного приложения на 6 страницах.
