Разработка конструкции и технологии изготовления модуля управления тепловыми процессами

 

Экономия затрат на производство в  результате увеличения производительности или внедрения новой технологии   может быть рассчитана по формуле

Э_i = (З_iн – З_ic)*N₂;                                             (7.4)

где   Зiн и Зiс – себестоимость (или отдельные статьи затрат) единицы продукции на новом и старом оборудовании, ден. ед.;

          N2 – объем выпуска изделий после внедрения новой техники, шт.

Прирост чистой прибыли за счет экономии текущих затрат рассчитывается по формуле

ΔП_Ч = ΣЭ_I *(1 – Н_п/100).                                          (7.5)

Таким образом, прирост прибыли  за счет экономии  эксплуатационных издержек с учетом роста производительности при применении полуавтомата будет равен

Э_i = (9000 –. 3279)*100 = 572100 p.

Прирост чистой прибыли рассчитывается по формуле (7.5.) и будет равна

ΔП_Ч = 572100 *(1 – 24/100) = 434800 p.

Таблица 7.5.    Расчет экономического эффекта у потребителя новой техники

Наименование показателей	Единица измере-ния	Условное Обозначение	По годам эксплуатации
			1-й	2-й	3-й		4-й
1	2	3	4	5	6		7
Результат		Рt
1.Прирост чистой прибыли	р.	Пч	434800	434800	434800		434800
2. Результат с учетом фактора времени	р.		434800	347800	278200		221700
Затраты (инвестиционные вложения)		Зt
3. Единовременные затраты	р.	Кп	77560	-	-	-
4. Инвестиционные вложения с  учетом фактора времени	р.		77560	-	-	-
7. Чистый дисконтируемый доход	р.	ЧДД (Эинт)	357240	285792	228634	182192
8. ЧДД нарастающим итогом	р.	ЧДД	357240	634032	871666	1053858
9. Коэффициент дисконтирования			1	0,8	0,64	0,51

 

 

7.1.2.4. Расчет срока окупаемости инвестиций и рентабельности проекта.

Как видно из таблицы    все  инвестиции в данный проект окупятся уже во второй год эксплуатации. Срок окупаемости составит Ток = 77560/434800 = 0,18 года.

Рентабельность инвестиций R = 434800* 100/77560 = 561%.

 

 

Вывод:  Вышеприведенные расчёты показывают, что путём внедрения данного проекта вместо аналогичных устройств, составляющих ему главную конкуренцию, достигается экономический эффект достаточный для завоевания рынка данных устройств.  Такой результат расчётов объясняется несколькими причинами. Во-первых, так как проектируемое устройство использует  почти все комплектующие и материалы отечественного производства, то себестоимость и цена его определяют единовременные затраты в два-три раза ниже этих же затрат по аналогичному устройству. Во-вторых, несмотря на одинаковую потребляемую мощность, проектируемое устройство всё же  обходится в эксплуатации дешевле, нежели его аналог, что определяется расходами на  текущие ремонты. К тому же разработанному устройству для регистрации не требуется покупать дорогостоящий самописец, т.к. его функциональные возможности благодаря подключению Touch Memory позволяют это сделать.  И, в конце концов, величины годовых приведенных затрат по проектируемому и  аналогичным устройствам составляют, соответственно, один к трём.  Т.е. затраты по аналогу в течение года превышают годовые затраты по нашему устройству примерно в два-три раза. Проект предполагает сокращение и текущих затрат, и капитальных вложений. Таким образом, проектируемое устройство является, безусловно экономически эффективным.

 

 

8. Охрана труда и экологическая безопасность.

Обеспечение эргономичности устройства управления тепловыми процессами.

 

Разрабатываемое устройство управления тепловыми процессами предполагается использовать в качестве измерительного и регулирующего оборудования при  управлении различными технологическими процессами.

Эскиз панели управления приведён на рисунке 8.1.

Рисунок. 8.1. Лицевая панель устройства управления тепловыми процессами.

 

Местом применения устройства является производственное помещение.

Данное пространство можно охарактеризовать следующей совокупностью вредных  и опасных и факторов, сопутствующих при работе с проектируемым объектом:

недостаточная аэроионизация воздуха;

недостаточное или некачественное освещение;

низкие эргономические показатели рабочего места.

Нормирование естественного и  искусственного освещения осуществляется  в зависимости от характеристики зрительной работы и объекта различения [22]. Освещение на рабочем месте должно быть таким, чтобы оператор мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, преждевременной усталости и ослабляет внимание.

В этих условиях для нормального  функционирования системы человек  машина (СЧМ) необходимо обеспечить высокие  эргономические качества устройства. 

Общие эргономические требования к  производственному оборудованию регламентируются [19].

Основными эргономическими показателями проектируемого устройства являются: размер лицевой панели; размеры и  форма органов управления, а также  усилия необходимые для управления ими; размеры надписей и знаков; световые характеристики индикаторов и надписей; яркостные характеристики индикаторов.

На лицевой панели измерителя находятся  следующие органы управления и средства отображения информации (Рисунок. 8.1.): кнопки « », « » и « »; цифровой четырёхразрядный индикатор; два индикатора для отображения активности реле управления; надписи: «МикроТерм», «МТ2141», «К1» и «К2».

Выбор конкретного типа компонента лицевой панели должен проводиться  на основе комплексного подхода, при котором учитывается и согласовывается множество различных и часто противоречивых факторов.

Произведем расчет эргономических показателей устройства управления тепловыми процессами: размеров лицевой  панели и её компонентов; эргономических характеристик органов управления лицевой панели.

Размеры лицевой панели определяются не только конкретными требованиями (суммарной площадью компонентов, расположением  на панели, коэффициентом заполнения панели), но и эргономическими и  психофизическими требованиями человека – оператора. Максимально допустимый размер лицевой панели определяется исходя из горизонтального и вертикального угловых размеров зоны периферического зрения оператора и заданного расстояния до лицевой панели. Тогда максимальная длина, высота и площадь лицевой панели могут быть рассчитаны из соотношений:

                                          (8.1)

,                                        (8.2)

,                                          (8.3)

где L – расстояние до лицевой панели, равное см;

     – горизонтальный угол периферического зрения, равный ;

    – вертикальный угол периферического зрения, равный .

Получим, , , см² .

Минимальная площадь лицевой панели, удовлетворяющая эргономическим требованиям, определяется из выражения:

                                         (8.4)

где  N – количество компонентов, устанавливаемых на лицевую панель;

       S_ПЗ – площадь оперативного поля зрения, оцениваемая соотношением

,                                        (8.5)

где   = - угол оперативного поля зрения.

Учитывается, что в поле зрения оператора должно попадать 4…8 компонентов  лицевой панели (примем 6) и приняв , получим:

Фактическая площадь лицевой панели выбирается из условия:

                                      (8.6)

В данном случае:

Минимально допустимая высота знака  надписей, позволяющая оператору  надежно их распознавать, определяется по формуле

,                                     (8.7)

где  - минимальный угловой размер знака.

_,                                         (8.8)

где  - формат знака .

 

Получим      и     .

 

Все компоненты должны иметь не только соответствующие размеры, но и выделяться на фоне лицевой панели при соответствующей  внешней освещенности, т.е. они должны иметь необходимый контраст по отношению к фону:

_,                                           (8.9)

где  К – коэффициент контраста.

Рассчитаем коэффициент контраста  для светодиода «K1». Он будет иметь обратный контраст:

,                                         (8.10)

где  В_Ф - яркость фона;

        В_П - яркость индикатора (предмета).

Яркость фона можно оценить выражением

,                                  (8.11)

где  - освещенность поверхности равная 300 лк;

         - коэффициент отражения поверхности (лицевая панель черного цвета);

       ;

       - яркость отражения.

Яркость отражения оценивается  по формуле

,                       (8.12)

где  I - сила света источника ( I = 0,9 мкКд - светодиод АЛ 307 Б - красного цвета свечения );

- площадь светящейся поверхности;

- угол, под которым видна  светящаяся поверхность оператору  ( ).

Проведём расчёт коэффициента контраста  и получим  , что удовлетворяет условию (8.9).

Для индикаторов с прямым контрастом, коэффициент рассчитывается из выражения

,                            (8.13)

где R_ф - коэффициент отражения фона (R_ф = 0,85 - белый цвет шкалы индикатора);

       R_п - коэффициент отражения предмета (R_п = 0,04 - черный цвет символов на шкале индикатора);

Получим К_пр = 0,95 , что также удовлетворяет условию (8.9), следовательно стрелочные индикаторы не нуждаются в подсветке .

Органы управления, являющиеся компонентами лицевой панели, должны быть не только хорошо различимы, но и отвечать эргономическим требованиям. Их форма должна быть удобной  для захвата рукой оператором, а размеры обеспечивать требуемые усилия для приведения их в действие.

Для приводных элементов нажимного  действия (кнопки управления) их размер (площадь) может быть определен из выражения 

,                                              (8.14)

где   - сопротивление нажатию на оси органа управления;

         - площадь оси органа управления;

          величина допустимого усилия для приводных элементов приводного действия.

Все кнопки имеют сопротивление нажатию  10 H, площадь органа управления  196 мм² . Рассчитаем размеры кнопок управления из выражения (8.14):

 

.

Лицевая панель управления выполнена  черного цвета для обеспечения  требуемых контрастов и надписей. Надписи выполнены белой  несмываемой краской, шрифтом не менее 4мм. 

Кнопка  «  » располагается в левом нижнем углу, а кнопки « » и « » справа, что обеспечивает работу одновременно двумя руками. Прибор рассчитан на непрерывную работу с момента подключения, поэтому кнопка включения питания не конструктивно не предусмотрена. Отключение питания будет производиться с помощью выключателя стенда, на котором будет крепиться данное устройство. Все органы управления расположены по краям лицевой панели, что способствует тому, что индикаторы не будут закрываться во время работы оператора с прибором.

Проанализировав все приведенные  выше расчеты, можно сделать выводы о том, что спроектированное устройство управления тепловыми параметрами должно удовлетворять эргономическим  и эстетическим требованиям, предъявляемым к блокам такого типа.

 

 

9. Заключение.

Разработка устройства управления тепловыми процессами велась по исходным данным в качестве которых являлись: техническое задание на проектирование и электрическая принципиальная схема.

Основываясь на эти исходные данные провели анализ технического задания, в результате которого окончательно выяснили назначение и общую характеристику прибора, а также определили требования, которые будут предъявляться к устройству входе его эксплуатации.

По сравнению с аналогичными устройствами спроектированный прибор имеет преимущества за счёт более низкой стоимости и возможности регистрации температуры без применения дорогостоящего бумажного самописца, при аналогичных параметрах точности и частоты измерений. К тому же вместе с прибором поставляется программное обеспечение для чтения iButton -- программа «Термограф» (см. приложение).

В пояснительной записке к дипломному проекту кратко описан принцип работы устройства управления тепловыми процессами; выбрана элементная база, на которой построен этот блок, материал, из которого изготавливается печатная плата и детали корпуса блока.