ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Производительность технологических машин, комплексов и линий

Под производительностью технологической машины, комплекса, линии понимается количество продукции, производимой в единицу времени (секунду, минуту, час, смену и т. д.). Все технологические машины (ТМ) можно разделить на три класса по связи технологического времени Г_тх изготовления единицы продукции с временем транспортирования /_тр объекта в процессе обработки заготовки или сборки изделия. Производительность 0 любой технологической машины или системы обратно пропорциональна времени цикла г_ц изготовления единицы продукции. Структура /_ц - 1₀ + Г_вс меняется в зависимости от класса ТМ (здесь Г₀ — основное производственное время; /_вс — вспомогательное время).

Производительность технологических машин первого класса

К технологическим машинам первого класса относится обширный парк металлорежущих станков и прессов. Для ТМ 1-го класса характерно изготовление детали (изделия) в стационарном режиме, т. е. без перемещения объекта (транспортная скорость объекта у_тр = О и г_тр = 0). С целью повышения производительности технологическая скорость ТМ 1-го класса устанавливается максимальной у_тх = гпах (следовательно, Г_тх = тт) и остается постоянной в процессе изготовления изделия. Таким образом, характеристика ТМ 1-го класса имеет вид [1, 6, 11J:

/_тх = t₀ = const; t_Tp = 0.

Теоретическая цикловая производительность ТМ 1-го класса равна:

Q_r = ~,

где к — число одновременно обрабатываемых заготовок за время Г_ц в многошпиндельных агрегатах.

Однако чаще встречается оборудование с к - 1. Для таких ТМ теоретическая производительность рассчитывается по формуле

Фактическая производительность С?_ф меньше теоретической из-за простоев оборудования по различным причинам. Полные простои оцениваются коэффициентом использования оборудования:

9

t

где 1_р - Г - ^ — время работы оборудования за период t_n — время простоев.

Например, если / = 8 ч, г_п = 2 ч, то Г| = ⁶Д = ³Ль ^или 0,75.

Найдем значение коэффициента использования оборудования:

П

где ^Г_п1- — полные внецикловые потери времени (простои оборудо-

1=1

вания из-за переналадок, смены материала или заготовок и т. п.);

Л --

1 +

S'

т

t

Ц

В зависимости от типа оборудования коэффициент г принимает значения г) = 0,8...0,98.

Для расчета производительности поточных линий вместо t_u используется время такта t_T — промежуток времени, через который с линии выходит очередное готовое изделие. Производительность линии рассчитывается по формуле

Q_T = — и <2ф = — я

t т 1т

Время такта для поточной линии с тактовым конвейером равно:

^— (д>

где t_B — время выстоя конвейера (соответствует технологическому времени /_та);

/_д — время движения конвейера между позициями линии (обычно г_д минимально).

Время t_B устанавливают по технологической операции с наибольшей длительностью t_B = /_л (лимитирующая операция).

Время цикла для поточной линии равно:

t —tu

|ц *т ()П>

где п_оп — число операций в линии.

Пути повышения производительности ТМ 1-го класса: организация параллельной обработки (к > 1), форсирование технологических режимов (снижение t₀ и ?_цс). Для линий с тактовым конвейером необходимо снижать t_B и /д.

Производительность технологических машин второго класса

К технологическим машинам второго класса относятся транспортно-технологические системы (TTC), в которых обработка осуществляется в процессе транспортирования объекта обработки. В группу TTC попадает оборудование для профильного проката, накатки резьбы, протяжки шлицев, гидроэкструзии, ряда операций химической обработки.

Производительность TTC выше, чем у ТМ 1-го класса, за счет исключения из г_ц вспомогательного времени (г_вс = 0), т. е. времени холостого хода. Однако повышение производительности в TTC принципиально ограничено условием

?_Тр — t_JX, ИЛИ V_Tp — v_xx.

Это условие является характеристикой TTC. Попытка снизить /_тр (или увеличить v_Tp) приводит к нарушению технологического режима и появлению брака. Производительность TTC рассчитывается по формуле

Сф=—

'тр ^'j ^ni /=1

Основной путь повышения производительности TTC — совершенствование технологического процесса в направлении снижения Сх и, следовательно, /_тр.

Производительность технологических машин третьего класса

К третьему классу относятся роторные технологические машины и поточные линии с непрерывно движущимся конвейером, в которых, как и в TTC, обработка осуществляется в процессе транспортирования деталей. Однако принципиальное отличие ТМ 3-го класса от TTC заключается в том, что у них транспортное время жестко не привязано к технологическому. Поэтому характеристика ТМ 3-го класса имеет вид [11, 23]:

'тр Ф /_та или v_Tp Ф v_TX,

где t_TX = const;

'тр = ^var-

Это означает, что технологический режим всегда выдерживается, а транспортная скорость независимо может увеличиваться в разумных пределах. Так поступают во всем мире при проектировании линий конвейерной сборки автомобилей. Фактическая производительность конвейерной линии равна:

<2ф = — л,

s

где s — шаг между позициями линии;

v_K — скорость движения конвейера.

$

Время такта конвейерной линии t_T- — .

Фактическая производительность роторных машин и линий рассчитывается по аналогичной формуле, в которой линейную скорость ротора v_p необходимо выразить через угловую скорость со:

v_p = Ясс,

где R — радиус ротора (задает конструктор).

Так как со = 2пп (где п — число оборотов ротора в мин), то линейную скорость запишем, м/с: nRn

"зо”'

Время такта роторной линии:

_ s _ 30s ' v _р tiR?i ’

а производительность роторных машин и линий:

nRn

3?7

Так же как шаг 5, частоту вращения ротора п задает конструктор. Схематично фрагмент роторной линии представлен на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема фрагмента роторной линии с двумя технологическими роторами ТР1,2: ЗР — загрузочный ротор; ТрР — транспортный ротор; РР — разгрузочный ротор;

АЗУ — автоматическое загрузочное устройство

Наращивание транспортной скорости г_тр с целью повышения производительности технологических систем 3-го класса приводит к увеличению длины конвейерных и роторных линий и, как следствие, к снижению их надежности. Угловая скорость роторов в роторных линиях обычно лежит в диапазоне: 15...55 оборотов в минуту. Фактическая производительность линий может достигать 1000 шт./мин (60 000 шт./ч). С такой производительностью работают роторные линии в патронном производстве.

В настоящее время в нашей стране, кроме продукции оборонной промышленности, на роторных линиях выпускают разовые шприцы, втулочно-роликовые цепи, клапаны аэрозольных баллонов и другие виды подобной продукции.