Линии непрерывного действия

 

По принципу  действия линии делят на две группы: линии циклического действия (ЛЦД) и непрерывного действия (ЛНД).

Отличительным признаком ЛЦД является периодичность перемещения объема производства по линии и цикличность работы линии, когда все элементы цикла (установка, подвод инструмента, обработка, снятие детали, транспортировка) выполняются последовательно, не перекрываясь во времени. Причем если не наступил второй элемент, то и третий не наступит. Для ЛЦД характерны потери времени на холостые ходы. Однако эти линии имеют большие технологические возможности, т.к. позволяют обрабатывать самые разнообразные детали и собирать разные агрегаты машин. Поэтому основной парк автоматических линий в машиностроении – это линии циклического действия.

ЛНД создаются на базе роторных линий. Их часто называют роторными линиями. Основу роторных линий составляют рабочие (технологические) роторы, которые связываются между собой транспортными роторами. Загрузка и разгрузка линии осуществляется с помощью одноименных роторов (рис. 2.6 б).

    а)

 

 

     

    б)

 

Рис.2.6 а - схема работы, б - кинематическая схема роторной линии

 

Рабочий ротор (рис. 2.6 б) представляет собой непрерывно вращающийся стол. По периферии стола устанавливаются объекты производства. Над столом в строгом соответствии с объектами производства располагаются инструментальные блоки. Инструментальные блоки вращаются синхронно со столом и в рабочей зоне под действием неподвижного копира получают технологические движения. В результате на рабочем роторе инструментальные блоки, следуя один за другим, последовательно выполняют одну и ту же операцию. При работе линий объект производства перемещается непрерывно, последовательно от одного технологического ротора к другому.

Производительность рабочего ротора определяется промежутком времени  между двумя объектами производства, сходящими с ротора:

 

;                                        (2.1)

Т – время между выходом смежных изделий с ротора;

l- расстояние между смежными инструментальными блоками;

V – скорость перемещения инструментальных блоков;

– угол между соседними инструментальными блоками (рад).

Роторные линии являются линиями с «жесткой» связью, на которых объект производства непрерывно перемещается от одного рабочего ротора к другому с постоянной окружной скоростью. Поскольку скорость перемещения объектов производства постоянна и если произведение  на каждом роторе будет постоянным, то на роторных линиях с «жесткой» связью с непрерывным перемещением объектов производства можно объединять операции с различной продолжительностью. Тогда, чем больше время операции, тем больше габариты ротора и больше инструментальных блоков на нем. Необходимая производительность ротора обеспечивается увеличением количества инструментальных блоков, т.е. уменьшением угла a.

Однако, основное достоинство роторных линий состоит в том, что они имеют высокую производительность. Она достигается за счет следующих факторов:

1. Инструментальные блоки совершают только простейшие возвратно-поступательные движения и поэтому могут выполнять только элементарные операции, станкоемкость которых мала;

2. На рабочих роторах можно устанавливать достаточно большое количество инструментальных блоков, которые работают с последовательной концентрацией элементарных операций;

3. Технологические операции выполняются с минимальными потерями времени на холостые хода, так как объект производства непрерывно перемещается по линии;

4. Жесткая связь между рабочими роторами обуславливает высокую степень концентрации элементарных операций на линии.  

Вместе с тем роторные линии имеют два существенных недостатка:

Первый состоит в ограниченных технологических возможностях этих линий, что обусловлено возможностью выполнения только простейших операций.

Второй недостаток связан с габаритами ротора, а также с тем, что на каждом роторе выполняется только одна операция. При большом числе операций роторные линии получаются очень громоздкими и требуют больших производственных площадей.

     Роторные линии нашли в основном применение в пищевой, оборонной, фармацевтической и электротехнической промышленности. Они применимы при производстве простых изделий без снятия стружки методами штамповки, выдавливания, пайки, дозирования материалов, для сборки и контроля, когда технологический процесс состоит из небольшого числа простых операций. В автомобильной промышленности эти линии применяются для нанесения защитных покрытий и проверки герметичности изделий.

 

2.1.4 Спутниковые линии

 

Стремление автоматизировать обработку заготовок сложной формы, неудобных для установки и транспортировки привело к созданию и применению спутниковых линий. На этих линиях заготовки устанавливаются в специальные приспособления – спутники. Спутник перемещается с заготовкой по всей линии, фиксируется и закрепляется вместе с заготовкой на рабочих позициях. При этом заготовка не меняет своего положения относительно спутника.

       Спутниковые линии, как правило, работают с жесткой связью, имеют сквозное расположение транспорта и циклический принцип действия. На спутниковых линиях удобно и эффективно применять агрегатное оборудование. Спутниковые линии в отличие от других линий имеют транспортер возврата спутников. Расположение транспортера возврата спутников относительно рабочего транспортера во многом определяет компоновку спутниковой линии. Наибольшее применение в спутниковых линиях получило боковое расположение транспортера возврата. Схема такой линии показана на рис. 2.7.

 

 

 

Рис 2.7Схема спутниковой линии из агрегатных станков с боковым расположением транспортера возврата спутников

1 - станок для обработки базовых поверхностей; 2 - загрузочная позиция; 3 - загрузочное устройство; 4 - горизонтальная головка; 5 - угловая головка; 6 - верхняя головка; 7 - поворотное устройство; 8 - рабочий транспортер; 9 - опрокидывающее устройство; 10 - мойка; 11 - транспортер возврата спутников; 12 - контрольная машина; 13 - пульт управления

 

 

Схема с боковым расположением транспортера возврата спутников не имеет ограничений для установки оборудования, что дает возможность вести обработку заготовок разными методами и с разных направлений. Компоновка удобна для обслуживания, может применяться для обработки крупных заготовок и технологических процессов с большим числом позиций. Например, при обработке картеров мостов автомобилей, корпусов редукторов, блоков цилиндров двигателей и других деталей. Схема имеет большие технологические возможности. Ее основной недостаток – потребность в больших производственных площадях.

 

 

 

Рис.2.8 Схема спутниковой линии с верхним расположением

транспортера возврата спутников

1- станок; 2- загрузочная позиция; 3- рабочий транспортер; 4- рабочая позиция; 5- холостая позиция;

6 и 7 - перегружатели; 8 – транспортер возврата спутников.

 

Схема с верхним расположением транспорта возврата (рис.2.8) встречается значительно реже. После обработки на линии деталь вместе со спутником перегружателем 6 поднимается и выталкивается на транспортер возврата 8, который представляет собой наклонный рольганг. По рольгангу спутник поступает на перегружатель 7, с помощью которого опускается на позицию 2 загрузки-разгрузки. На этой позиции готовая деталь снимается со спутника, а на спутник устанавливается заготовка. Несмотря на экономию площадей такая схема применяется редко, что связано с неудобством обслуживания и громоздкостью для технологических процессов с большим числом позиций.

Схема с нижним расположением транспортера возврата спутников наиболее компактна (рис. 2.9). Однако такое расположение транспортера возврата спутников предъявляет особые требования к конструкции станка, которые не всегда выполнимы. Кроме того, в этом случае транспортер возврата спутников подвержен попаданию на него охлаждающей жидкости, стружки, масла и других производственных отходов, что снижает надежность транспорта.

 

 

 

 

Рис 2.9 Схема спутниковой линии с нижним расположением

транспортера возврата спутников:

1 – загрузочная позиция; 2– сборочный стенд; 3– рабочий транспортер; 4– манипулятор-перегружатель; 5– отводящий транспортер; 6– ведущее колесо; 7– спутник; 8 – транспортер возврата спутников.

 

    Для механической обработки такая схема применяется редко. В основном она применяется для сборочных процессов, где нет производственных отходов и спутники 7 можно изготовить в виде плоских паллет (поддонов), удобных для нижней транспортировки под сборочными стендами 2. Ленточный или пластинчатый транспортер 3 получает принудительное перемещение от ведущего колеса 6. При остановке паллет (в случаях, когда загружен сборочный стенд ) транспортер проскальзывает относительно паллет, создавая запас объектов сборки на линии.

При переходе на транспортер возврата паллеты закрепляются на нем и перемещаются на нем как одно целое. Такое построение линии дает возможность сборочным стендам работать несинхронно, что очень важно для автоматизации сборочных процессов.

Применение спутниковых линий значительно расширило круг деталей и агрегатов, которые стало возможным обрабатывать и собирать на автоматических линиях. Спутники существенно упростили установку заготовок на рабочих позициях. Появилась возможность создавать линии с замкнутым контуром и осуществлять загрузку и разгрузку на одной позиции. Это удобно и для обслуживания линии. В спутниковых линиях заготовки обрабатываются с одной установки от постоянных баз, что повышает точность обработки.

Вместе с тем, спутниковые линии имеют ряд недостатков. Основной из них – более высокая стоимость (примерно на 40%) по сравнению с бесспутниковыми. Спутники на механообрабатывающих линиях представляют собой сложные специальные приспособления. Количество спутников должно быть больше, чем число позиций на линии. Для возврата спутников на исходную позицию требуется специальный транспортер, что связано с дополнительными производственными площадями. Кроме того, для установки на спутник требуется предварительная обработка у заготовки базовых поверхностей, которая обычно выполняется вне линии. Это затрудняет автоматизацию всего технологического процесса. 

 

 

Производительность линии

Производительность – это количество годных изделий выпущенных на линии за определенный период времени:

 , шт/год                                          (2.2)

где Q – годовая производительность линии;

  N – выпуск изделий на линии в течении года;

  Ф – годовой фонд рабочего времени.

Производительность линии непосредственно связана с потерями рабочего времени. Все потери рабочего времени разделяются на две группы:

· Внутрицикловые потери

· Внецикловые потери.

- Внутрицикловые потери определяются временем холостых ходов и поэтому носят объективный характер. Эти потери зависят от уровня автоматизации и технического оснащения производства.

- Внецикловые потери отражают реальные условия эксплуатации линии, в которых работа линий чередуется с простоями по техническим и организационным причинам. Простои могут быть регламентированными (плановыми) и нерегламентированными.

Регламентированные простои отводятся на плановый ремонт, на профилактику, на ежедневное обслуживание. Нерегламентированные простои связаны с отказами. Поскольку появление отказов и время их устранения носят случайный характер, то влияние простоев по вине отказов на производительность оценивается на основе теории надежности машин. К этому виду простоев относят также время, в течение которого выпускались изделия не соответствующие техническим требованиям.

Простои по организационным причинам имеют место, когда линия находится в работоспособном состоянии, но простаивает из-за отсутствия внешних условий. Часть из них регламентированы: выдача задания, сдача смены, уборка линии и проведение совещания. Другая часть не регламентирована и может быть по причине отсутствия энергии, заготовок, наладчика и по другим причинам.

В целом простои по техническим причинам зависят от технического уровня производства, условий эксплуатации и обслуживания линий, а также от их надежности. Простои по организационным причинам отражают уровень организации производства и выполнения технологической дисциплины.

Исходя из анализа видов потерь рабочего времени, различают 4 вида производительности:

· Технологическая;

· Цикловая;

· Расчетная;

· Общая производительность.

Технологическая производительность характеризует выпуск изделий при условии отсутствия потерь рабочего времени:

                                             (2.3)

Это может быть, когда технологический процесс на линии состоит из одних рабочих ходов, которые выполняются непрерывно:

                                              (2.4)

Тогда Q_т=                                               (2.5)

Из формулы (2.5) следует, что технологическая производительность - это производительность рабочих ходов и определяется временем рабочих ходов t _р.х..

Технологическая производительность позволяет оценить возможности технологии в условиях конкретных параметров изделия. Она зависит от метода и режимов обработки, применяемого на линии инструмента и оборудования.

Цикловая производительность Q_т характеризует выпуск изделий при условии непрерывной работы линии, когда количество выпущенных изделий пропорционально проработанному времени.

 

Цикловую производительность можно определить соотношением:

       (2.6)

Ф – фонд рабочего времени

N _ц – количество изделий выпущенных при условии непрерывной работы линии.

 

Поскольку время цикла состоит из рабочих ходов и холостых ходов, то цикловая производительность учитывает внутрицикловые потери и во многом зависит от

               Рис. 2.10 Зависимость цикловой производительности

автоматизации рабочего цикла. На практике цикловую производительность определяют за час работы:

                                                            (2.7)

 Расчетная производительность характеризует выпуск изделий с учетом простоев по техническим причинам.

На рис.2.11 показаны графики выпуска изделий для случаев когда линия работает непрерывно (график 1) и для случая когда работа линии чередуется с её простоями (график 2). Из совместного рассмотрения графиков 1 и 2 получается точка С, которая разделяет фонд рабочего времени на две части: суммарное время работы линии и суммарное время простоев линии:

      (2.8)

 ;   (2.9)

 

Рис. 2.11 Определение расчетной производительности

 

Подставляя в формулу (2.9) значения N _р и Ф, получим

(2.10)

Учитывая, что , имеем:

Q_р=                                                      (2.11),

где  - суммарное время простоев по техническим причинам, отнесенное (приведенное) к одному изделию (одному циклу). Уравнение (2.11) означает, что график «2»  соответствует бесперебойной работе линии в течение времени Ф с циклом ( ). Вследствие простоев линии выпуск изделий уменьшается на величину

N_ц-N_р= = ( + - ) =               (2.12)

Таким образом, расчетная производительность определяется временем простоев линии, приведенных к одному циклу.

 Общая производительность Q_o учитывает все виды потерь рабочего времени, включая простои по организационным причинам. По аналогии с Q_р имеем

 

                            (2.13),

где N_д – действительный выпуск изделий на линии в течение года.

 

При проектировании и эксплуатации автоматических линий для анализа и оценки потерь рабочего времени применяются следующие параметры линий, характеризующие их работу с различных сторон:

1. Коэффициент производительности - ;

2. Коэффициент технического использования - ;

3. Коэффициент общего использования - ;

4. Коэффициент готовности - ;

5. Коэффициент загрузки - .

- Коэффициент производительности характеризует непрерывность протекания технологического процесса и потери времени на холостые хода. Он определяется как отношение цикловой и технологической производительности:

                               (2.14)

Например, если  , то 80% занимают рабочие хода. Чем меньше время цикла, тем значение этого коэффициента выше. Из формулы (2.14) следует, что влияние автоматизации на цикловую производительность тем эффективнее, чем меньше время цикла и больше время холостых ходов.

- Коэффициент технического использования является показателем основного вида потерь рабочего  времени на линии - простоев по техническим причинам. Этот параметр характеризует техническое состояние и обслуживание линии, ее надежность и эффективность использования и представляет собой соотношение расчетной и цикловой производительностей:

 

        (2.15),

где -  удельная длительность простоев по техническим причинам.

Например, при В_т = 0, 027 мин/мин на каждую 1000 минут работы линии в среднем приходится 27 минут простоев по техническим причинам. Критерий В_т позволяет более просто и объективно оценивать простои по техническим причинам и определять коэффициент технического использования. Например, при h_т.и. =0, 87 линия 13% рабочего времени простаивает в обслуживании и ремонте.

 

- Коэффициент общего использования является показателем всех видов потерь рабочего времени на линии, характеризующих уровень эксплуатации и организации линии. Он характеризует техническое состояние и обслуживание линии, ее надежность и эффективность использования. Данный показатель представляет собой соотношение цикловой и общей производительностей:

 

                                (2.16),

 

где  - удельная длительность простоев по организационным причинам. Величина В_о табулирована и представлена в справочной литературе.

Например, при h_о =0, 82 рабочий фонд времени используется на 82%. Остальное время расходуется на внецикловые потери.

Соотношение и взаимосвязь между рассмотренными видами производительности и параметрами линий наглядно можно представить графиком на рисунке 2.12, где каждому виду производительности соответствует своя площадь геометрической фигуры.

    - Коэффициент готовности является показателем надежности линий, так как учитывает только регламентированные простои линии по техническим причинам, связанным с отказами. Данный показатель подробно рассматривается в следующем параграфе.

 

 

Простои по организационным причинам, η о

Простои по техническим причинам, η т.п.

Внутрицикловые потери, η

Рис. 2.12 Соотношение и взаимосвязи между производительностями и параметрами линий.

 

 

Надежность линий

Проблема надежности технологических машин всегда имеет место, когда решаются задачи автоматизации, т.е. автоматизация и надежность неразрывно связаны. Чем выше уровень автоматизации, тем более жесткими являются требования к надежности исполнительных механизмов. В ряде случаев автоматизация неэффективна из-за низкой надежности основного или вспомогательного оборудования.  Под надежностью линий понимается их способность выпускать качественную продукцию с требуемой производительностью в течение длительного времени. Это понятие является комплексным и включает три характеристики:

· безотказность

· ремонтопригодность

· долговечность

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: