Введення
Автоматизація виробничих процесів має важливе значення на сучасному етапі розвитку машинобудування при становленні ринкових відносин. Основою виробничих процесів є автоматизовані технологічні процеси механічної обробки і збірки, які забезпечують високу продуктивність і необхідну якість виготовлених виробів.
Сучасне вітчизняне машинобудування має розвиватися в напрямку автоматизації виробництва з широким використанням ЕОМ і роботів, впровадження гнучких технологій, що дозволяють швидко і ефективно перебудовувати технологічні процеси на виготовлення нових виробів. Автоматизація проектування технології і управління виробничими процесами - один з основних шляхів інтенсифікації виробництва, підвищення його ефективності і якості продукції.
Тенденцією сучасного етапу автоматизації проектування є створення комплексних систем автоматизованого проектування і виготовлення, що включають конструювання виробів, технологічне проектування, підготовку керуючих програм для обладнання з програмним управлінням, виготовлення деталей, складання вузлів і машин, упаковку і транспортування готової продукції.
Таким чином, тенденцією сучасного етапу автоматизації проектування є створення комплексних систем, що включають конструювання виробів, технологічне проектування і виготовлення виробів у гнучких виробничих системах. Спроектований технологічний процес повинен оперативно реагувати на зміну виробничих ситуацій процесу виготовлення виробів.
Підвищення вимоги конкурентоспроможності продукції машинобудування вимагає нових продуктивних систем. Для цього створюють віртуальні виробничі системи (інформація про її структурі зберігається тільки в пам'яті ЕОМ) на основі розподілених виробничих систем (окремі виробничі системи, організаційно не пов'язані між собою і мають технологічне обладнання). При цьому вирішуються завдання організації та управління.
Метою даного курсового проекту є набуття навичок у розробці вимог до автоматизації процесу випробувань стали арматурної.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання:
- Описати об'єкт випробування виробу;
- Проаналізувати нормативну документацію з контролю заданих параметрів об'єкта;
- Визначити вимоги до точності засобів контролю;
- Вибрати і обгрунтувати автоматизовані засоби контролю.
1. Опис об'єкта випробувань вироби
1.1 Призначення і область застосування, наявність обов'язкових вимог
В якості об'єкта дослідження була обрана сталь арматурна, основні технічні характеристики якої встановлені в ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурна термомеханически зміцнена для залізобетонних конструкцій. Технічні вимоги ». Даний стандарт поширюється на термомеханически зміцнену арматурну сталь гладку і періодичного профілю діаметрами 6-40 міліметрів, призначену для армування залізобетонних конструкцій.
Арматурна сталь періодичного профілю - стрижні з рівномірно розташованими на їх поверхні під кутом до поздовжньої осі стрижня поперечними виступами (рифленням) для поліпшення зчеплення з бетоном.
Арматурна сталь гладка - круглі стрижні з гладкою поверхнею, яка не має рифлення для поліпшення зчеплення з бетоном.
Арматурну сталь виготовляють згідно з вимогами ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурна термомеханически зміцнена для залізобетонних конструкцій. Технічні вимоги »за технологічним регламентом, затвердженим у встановленому порядку.
Арматурна сталь з профілем являє собою круглі стрижні з двома поздовжніми ребрами або без них і з розташованими під кутом до поздовжньої осі стрижня поперечними серповидними виступами висотою h по середині, не пересічними з поздовжніми ребрами і йдуть по многозаходной гвинтовій лінії, що має на сторонах профілю різне спрямування .
Арматурну сталь поділяють на класи в залежності:
- Від механічних властивостей - класу міцності (встановленого стандартом нормованого значення умовної або фізичної границі текучості в ньютонах на квадратний міліметр);
- Від експлуатаційних характеристик - на зварювану (індекс С), стійку проти корозійного розтріскування (індекс К).
Арматурну сталь виготовляють класів Ат400С, Ат500С, Ат600, Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат800К, Ат1000, Ат1000К і Ат1200.
Арматурна сталь виготовляється з вуглецевої і низьколегованої сталі з масовою часткою хімічних елементів по ковшовий пробі, наведеної в таблиці 1.
Таблиця 1 - Масова частка хімічних елементів
Клас арматурної стали | Масова частка хімічних елементів,% | ||||
вуглецю, | марганцю | кремнію | сірки | фосфору | |
не більше | не більше | ||||
Ат400С | 0, 24 | 0, 5-1, 5 | Не більше | ||
Ат500С | 0, 065 | ||||
Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат1000, Ат1000К | 0, 32 | 0, 6-2, 3 | 0, 6-2, 4 | 0, 045 | 0, 045 |
Ат1200 | 0, 6-1, 0 | 1, 5-2, 3 | |||
Примітки: 1 Для арматурної сталі класів Ат400С і Ат500С при забезпеченні механічних властивостей і зварюваності допускається масова частка кремнію до 1,2%; 2 Для арматурної сталі класу Ат500С допускається масова частка вуглецю не більше 0,37%. | |||||
Для зварюваної арматурної сталі класу Ат400С вуглецевий еквівалент, який визначається за формулою
, (1)
де C, Mn, Si - масова частка відповідних хімічних елементів,
повинен бути не менше 0,32 відсотка, класу Ат500С - не менше 0,40 відсотка, класу Ат600С - не менше 0,44 відсотка.
Граничні відхилення за хімічним складом в готовому прокаті від норм, встановлених таблиці 1, повинні відповідати наведеним у таблиці 2.
Таблиця 2 - Граничні відхилення за хімічним складом в готовому прокаті
Хімічний елемент | Граничні відхилення,% |
Вуглець | +0, 02 |
Марганець | +0, 10 |
Кремній | ± 0, 10 |
Сірка | +0, 005 |
Фосфор | +0, 005 |
На вимогу споживача регламентують вимоги з релаксації напруг, втомної міцності і по випробуванню на згинання з розгинанням. Для арматурної сталі класів міцності Ат800, Ат1000 і Ат1200 релаксація напружень не повинна перевищувати 4 відсотки за 1000 годин при вихідному зусилля, що становить 70 відсотків максимального зусилля, яке відповідає тимчасовому опору розриву в додатку Б.
Арматурна сталь класів міцності Ат800, Ат1000 і Ат1200 повинна витримувати без руйнування 2 мільйона циклів напруги, що становить 70 відсотків номінального межі міцності на розтяг. Інтервал напруги для гладкої арматурної сталі має становити 245 ньютон на квадратний міліметр, для арматурної сталі періодичного профілю 195 ньютон на квадратний міліметр.
Для арматурної сталі класів Ат400С, Ат500С і Ат600С випробування на вигин може бути замінено випробуванням на згинання з розгинанням відповідно до ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурна термомеханически зміцнена для залізобетонних конструкцій. Технічні вимоги ».
Після випробування жоден з випробуваних зразків не повинен мати розривів або тріщин, видимих неозброєним оком.
Для арматурної сталі класів міцності Ат800, Ат1000 і Ат1200 умовний межа пружності повинен бути не менш
.
Позначення арматурної сталі повинно містити:
- Номінальний діаметр (номер профілю), міліметри;
- Позначення класу міцності;
- Позначення її експлуатаційних характеристик - зварюваності (індекс С), стійкості до корозійного розтріскування (індекс К).
1.2 Номенклатура контрольованих параметрів
Арматурну сталь виготовляють з періодичним профілем. Розміри періодичного профілю наведено у додатку А. За узгодженням виготовлювача зі споживачем арматурну сталь класу міцності Ат800 і вище допускається виготовляти гладкою.
Кут між поперечними виступами і поздовжньою віссю стрижня β рекомендується приймати рівним 45 градусів. Допускається вказаний кут приймати від 35 до 70 градусів. Кут нахилу бічних граней поперечних виступів повинен бути від 30 до 45 градусів. Відстань між поперечних виступів С не повинна перевищувати значень, зазначених у додатку А. Для арматурної сталі діаметрами 6, 8 і 10 міліметрів допускається сполучення поздовжнього ребра з поперечними виступами рівної висоти при відношенні
. Значення та допустимі відхилення розміру
відповідають наведеним у додатку А для розміру
.
Овальність стрижнів (різниця між і
в одному перерізі) не повинна перевищувати суми плюсового і мінусового граничних відхилень за розміром
. Розміри, на які не встановлені граничні відхилення, наведені для побудови калібру і на готовому прокаті їх не контролюють.
Номінальні діаметри арматурної сталі, площі поперечного перерізу, лінійна щільність (маса стержня довжиною 1 метр), граничні відхилення за розмірами і масою, овальність і кривизна стрижнів повинні відповідати встановленим додатком А і ГОСТ 5781. Арматурну сталь діаметром 10 міліметрів і більше виготовляють у вигляді стрижнів довжиною, обумовленої в замовленні. Арматурна сталь діаметрами 6 і 8 міліметрів виготовляється у мотках. Виготовлення арматурної сталі класів Ат400С, Ат500С і Ат600С діаметром 10 міліметрів допускається у мотках.
Стрижні виготовляють мірної довжини від 5,3 до 13,5 метра. Допускається виготовлення стрижнів мірної довжиною до 26 метра. Довжина стрижнів - на вимогу споживача. Зварювану арматурну сталь допускається поставляти у вигляді стрижнів:
- Мірної довжини з немірної відрізками довжиною не менше 2 метри в кількості не більше 15 відсотків маси партії;
- Немірної довжини від 6 до 12 метра. У партії такий арматурної сталі допускається наявність стрижнів довжиною від 3 до 6 метрів у кількості не більше 7 відсотків маси партії.
Граничні відхилення по довжині стержнів мірної довжини повинні відповідати вимогам ГОСТ 5781.
Механічні властивості арматурної сталі до і після електронагріву, а також результати випробувань її на вигин повинні відповідати вимогам, встановленим додатком Б. Статистичні показники механічних властивостей арматурної сталі повинні відповідати встановленим таблицею 3 та ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурна термомеханически зміцнена для залізобетонних конструкцій. Технічні вимоги ».
Таблиця 3 - Статистичні показники механічних властивостей арматурної сталі
Номінальний діаметр арматурної сталі (номер профілю), мм | Статистичні показники механічних властивостей | |||||||
Середнє квадратичне відхилення, Н / мм 2 | Ставлення | |||||||
S | | | | |||||
| | | | | | | S | |
10-14 | 90 | 90 | 50 | 50 | 0, 09 | 0, 08 | 0, 06 | 0, 05 |
Св. 14 | 80 | 80 | 45 | 45 | 0, 08 | 0, 07 | ||
0, 05 | 0, 04 | |||||||
Примітки: S - середнє квадратичне відхилення параметра в генеральній сукупності випробувань; X - мінімальне середнє значення параметра в даній партії Для арматурної сталі класів Ат400С і Ат500С діаметрами 6-10 міліметрів в мотках значення S, | ||||||||
Клас міцності арматурної сталі позначають числом поперечних виступів згідно з таблицею 4 в інтервалі .
Таблиця 4 - Клас міцності арматурної сталі
Клас міцності арматурної сталі | Число поперечних виступів в інтервалі |
Ат400 | 3 |
Ат500 | 1 |
Ат600 | 4 |
Ат800 | 5 |
Ат1000 | 6 |
Ат1200 | 7 |
1.3 Характеристики умов випробувань
Нормальні умови випробувань, при яких будуть проведені вимірювання, які супроводжують процес випробувань наведені в таблиці 5.
Таблиця 5 - Нормальні умови випробувань
№ / № | Впливає величина | Номінальні значення | Одиниця виміру |
1 | Температура для всіх видів вимірювань | 20 ± 5 | º С |
2 | Тиск навколишнього повітря | 84 - 106 (630 - 795) | кПа (мм рт. ст.) |
3 | Відносна вологість повітря | 30 - 80 | % |
4 | Щільність повітря | 1,2 | кг / м 3 |
5 | Прискорення вільного падіння | 9,8 | м / с 2 |
6 | Магнітна індукція для вимірювання параметрів руху. Магнітних і електричних величин | 0 | Тл |
7 | Напруга електростатичного поля | 0 | В / м |
8 | Середньоквадратичне значення напруги живильної мережі змінного струму | 220 ± 2% | У |
9 | Частота живильної мережі змінного струму | 50 ± 0,5 | Гц |
10 | Форма кривої змінної напруги живильної мережі | Синусоїдальна |
1.4 Фактори, що впливають на контрольовані параметри
Контрольовані параметри наведені в таблиці 6.
Таблиця 6 - Контрольовані параметри
Номер випробування | Вид випробування | Найменування зовнішнього фактора |
1 | Випробування на вигин у холодному стані | Знижена температура |
2 | Випробування на розтяг | Знижена температура |
3 | Випробування на згин з розгинанням | Знижена температура, підвищена температура |
Методи випробувань на розтяг проводять при температурі ( ) ° С;
Методи випробувань на вигин у холодному стані проводять при температурі ( ) ° С;
При випробуванні на згин з розгинанням вигнутий зразок піддають старіння шляхом нагрівання до 100 ° С з витримкою при цій температурі не менше 30 хвилин і потім охолоджують на повітрі до температури від 10 до 36 ° С.
2. Аналіз нормативної документації з контролю заданих параметрів об'єкта. Рекомендовані нормативно-технічною документацією методи і вимоги до точності засобів випробувань і контролю
Загальні вимоги до сталі арматурної встановлені в ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурна термомеханически зміцнена для залізобетонних конструкцій. Технічні вимоги ».
Даний стандарт поширюється на термомеханически зміцнену арматурну сталь гладку і періодичного профілю діаметрами 6-40 міліметрів, призначену для армування залізобетонних конструкцій. Стандарт містить сертифікаційні вимоги до термомеханически зміцненої арматурної сталі для залізобетонних конструкцій.
Вимоги до методів випробувань сталі арматурної встановлює наступна нормативна документація:
1 ГОСТ 12004-81 «Сталь арматурна. Методи випробування на розтяг ». Методи випробувань на розтяг проводять при температурі ( ) ° С арматурної сталі номінальним діаметром від 3,0 до 80 міліметрів (дроту, стрижні та арматурні канати) круглого і періодичного профілю, призначеної для армування звичайних і попередньо напружених залізобетонних конструкцій для визначення механічних властивостей: повного відносного подовження при максимальному навантаженні; відносного подовження після розриву; відносного рівномірного подовження після розриву; відносного звуження після розриву; тимчасового опору; межі текучості (фізичного); меж текучості і пружності (умовних); модуля пружності (початкового);
2 ГОСТ 14019-80 «Методи та сплави. Методи випробувань на вигин ». Методи випробувань на вигин у холодному стані проводять при температурі ( ) ° С. Випробування полягає у вигині зразка навколо оправлення під дією статичного зусилля і служить для визначення здатності металу витримувати задану пластичну деформацію, яка характеризується кутом вигину, або для оцінки граничної пластичності металу, яка характеризується кутом вигину до появи першої тріщини;
3 ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурна термомеханически зміцнена для залізобетонних конструкцій. Технічні вимоги ». Випробування на згин з наступним розгинанням полягає у пластичній деформації зразка зі стержневої арматурної сталі шляхом вигину до досягнення заданого кута в нагріві і охолодженні зігнутого зразка при заданих умовах і наступному розгину (зворотному вигині) під дією сили у напрямку, протилежному первісному.
При проведенні випробувань на розтяг використовується наступна апаратура:
- Розривні і універсальні випробувальні машини повинні відповідати вимогам ГОСТ 28840;
- Штангенциркулі повинні відповідати вимогам ГОСТ 166;
- Мікрометри повинні відповідати вимогам ГОСТ 6507;
- Тензометри повинні відповідати вимогам ГОСТ 18957 (скасований на території РФ);
- Лінійки металеві повинні відповідати вимогам ГОСТ 427.
Випробування на вигин у холодному стані проводять на універсальних випробувальних машинах або пресах.
Випробування на згин з наступним розгинанням повинно проводитися на універсальних випробувальних машинах або пресах, обладнаних пристроями для вигину і розгину.
3. Визначення вимог до точності засобів контролю, обгрунтування вимог до похибки засобів контролю за кількісною ознакою
Випробування на згин з наступним розгинанням повинно проводитися на універсальних випробувальних машинах або пресах, обладнаних пристроями для вигину і розгину. Випробовування повинні проводитися зі швидкістю не більше 20 градус на секунду таким чином, щоб у зоні розтягування перебували поперечні ребра зразка зі стержневої арматурної сталі. Відстань між опорами l не повинно змінюватися під час випробування і має дорівнювати:
, (2)
де D - діаметр оправки (таблиця 7).
Таблиця 7 - Діаметр оправки
Діаметр оправки при номінальному діаметрі арматурної сталі, мм | ||||||||
6 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 |
32 | 40 | 50 | 63 | 100 | 160 | 200 | 320 | 400 |
Випробування на вигин у холодному стані проводять на універсальних випробувальних машинах або пресах. Для проведення випробування застосовують пристосування:
- У вигляді двох опор з оправленням;
- У вигляді матриці з V-образним поглибленням і оправленням.
При проведенні випробувань на розтяг використовується наступна апаратура:
- Розривні і універсальні випробувальні машини повинні відповідати вимогам ГОСТ 28840;
- Штангенциркулі повинні відповідати вимогам ГОСТ 166;
- Мікрометри повинні відповідати вимогам ГОСТ 6507;
- Тензометри повинні відповідати вимогам ГОСТ 18957;
- Лінійки металеві повинні відповідати вимогам ГОСТ 427.
Машини з вигляду деформації, що повідомляється зразком у процесі випробування, поділяють на: розривні (розтягнення); преси (стиснення); універсальні (розтягнення, стиск, вигин). Ряди найбільших граничних навантажень і групи машин, розроблених і випускаються промисловістю, із зазначенням класифікаційних ознак вказані в додатку В. Значення найбільших граничних навантажень і діапазонів навантаження тих, що розробляються машин повинні вибиратися з ряду 1,0 х 10 (n); 2,0 x 10 (n), 2,5 x 10 (n); 3,0 x 10 (n); 5,0 x 10 (n) кілоньютонах, де n ціле позитивне чи негативне число, або 0.
Межі допустимої похибки вимірювання навантаження при прямому ході (у відсотках від вимірюваної навантаження) і поділ на групи за цим параметром наведені в таблиці 8.
Таблиця 8 - Межі допустимої похибки вимірювання навантаження при прямому ході
Група машин | 0-У | 1-У | 2-У | 3-У |
Межа допустимої похибки вимірювання навантаження (зусиль) при прямому ході,%, від навантаження, яке вимірюють | ± 0,5 | ± 1,0 | ± 2,0 | ± 3,0 |
Межі допустимої похибки вимірювання деформації (подовження) і поділ машин на групи за цим параметром наведені в таблиці 9.
Таблиця 9 - Межі допустимої похибки вимірювання деформації
Група машин по точності вимірювання деформації (подовження) зразка | Межа допустимої похибки вимірювання деформації (подовження),% від верхньої межі діапазону вимірювача |
1-Д | ± 1,0 |
2-Д | ± 2,0 |
3-Д | ± 3,0 |
5-Д | ± 5,0 |
Примітки: 1 Групи точності, значення меж допустимої похибки вимірювання деформації (подовження) і діапазон вимірюваних деформацій (подовжень) встановлюють у ТУ на випуск машин. | |
2 Для машин з термокріокамерамі значення меж допустимої похибки і діапазон вимірюваних подовжень встановлюють в ТУ за узгодженням із споживачем.
3 З 01.01.95 межа допустимої похибки при вимірюванні деформації (подовження) встановлюють у відсотках від вимірюваної величини подовження.