Основные понятия, определения и сокращения 2 страница

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 13Следующая ⇒

Фирма «Рота Форг Корп» (США) разработала конструкцию трехроторной линии, которая предназначена для штамповки шариков диаметром 22,2 мм из прутка диаметром 15,9 мм. В каждом роторе линии имеется четыре блока инструментов, которые имеют производительность 600 шариков в минуту.

Можно отметить, что в настоящее время, зарубежными фирмами разработано и изготовлено множество автоматических роторных и роторно-конвейерных линий для производства изделий из пластмасс, сборки автомобильных свечей, электрических батареек и других видов изделий.

На Украине в 80-е годы прошлого столетия также проводились значительные исследования по созданию и внедрению технологий непрерывного действия. В частности в Донецком проектно-конструкторском технологическом институте для эффективного внедрения роторных линий в производство был создан отдел «Автоматические роторные и роторно-конвейерные линии». Данный отдел работал над проблемами автоматизации производственных процессов на заводах угольного машиностроения на базе роторных и роторно-конвейерных машин и линий. Традиции и накопленный опыт по созданию и проектированию технологий и технологических систем непрерывного действия в этом институте в настоящее время развиваются в Донецком национальном техническом университете.

В настоящее время в Донецком национальном техническом университете ведутся работы по созданию качественно новых технологий и технологических систем непрерывного действия, а также развитию поточно-пространственных технологических систем (ППТС). Здесь разработан общий теоретический подход в создании и функционировании ППТС непрерывного действия. А также описаны основные свойства ППТС, представлены их особенности и характеристики. При этом представлена общая классификация ППТС, даны основные понятия и определения.

Кроме того, разработаны основы структурного синтеза технологических процессов непрерывного действия и исследованы общие структурно-функциональные свойства ППТС непрерывного действия. Здесь, на основе основных положений теории моделирования, разработана структура технологических процессов непрерывного действия и представлена функциональная структура ППТС. А также выполнен анализ и синтез ППТС.

Для создания технологий непрерывного действия разработаны геометро-кинематические основы ППТС непрерывного действия. на основе предложенных универсальных моделей сложной структуры кинематики разработана классификация принципиальных кинематических схем транспортного движения ППТС и выполнены их исследования. для решения вопросов, связанных с изучением геометрических параметров движения элементов и подсистем ППТС представлена математическая модель отображения кинематических функций. на основе выполненных исследований разработаны принципы создания нового класса технологических машин и представлена его классификация. при этом приведены основы создания компактной пространственно-ориентированной функциональной структуры ППТС непрерывного действия.

В настоящее время в Донецком национальном техническом университете разработаны общие принципы компоновки и проектирования ППТС непрерывного действия. Здесь рассмотрены особенности компоновки и проектирования ППТС, а также предложено на последнем этапе схемного рассмотрения технологической системы использовать пространственные принципиально-структурные модели. Для создания конкретных технологических систем предложен алгоритм общей методики синтеза ППТС непрерывного действия и разработана методика оптимизационного синтеза их конструкций.

Проведены исследования показателей качества и эффективности функционирования ППТС. Для установления параметров маршрутизации изделий в ППТС разработана теория маршрутизации, базирующаяся на многомерной алгебре групп, которая специально разработана в данной работе. При этом установлена зависимость параметров структурной надежности и производительности ППТС на этапе их проектирования. Разработаны структурно-логические формулы надежности технологических систем непрерывного действия. Исследованы вопросы точности и разработаны пути ее стабилизации. Предложены методы повышения динамической инвариантности ППТС.

Можно отметить, что выполненные исследования позволили создать нетрадиционные варианты высокоэффективных технологических систем непрерывного действия для широкого класса изделий и сложных технологических процессов. Разработанные методы проектирования дают возможность конструировать технологические системы нормальной, высокой и сверхвысокой производительности.

Следует заметить, что разработанные теоретические принципы, научные положения, математическое обеспечение и алгоритмы, позволили на строгой методологической основе производить многоаспектный анализ и синтез ППТС, на базе которых обеспечивается дальнейшая комплексная автоматизация и интенсификация производственных процессов. Выполненные исследования являются новым научным направлением в области создания высокоэффективных пространственных технологических систем непрерывного действия. В настоящее время это направление активно развивается в Донецком национальном техническом университете.

Контрольные вопросы по лекции:

1. Назовите основные исторические особенности развития технологий и технологических систем непрерывного действия.

2. Назовите исторические особенности автоматизации производственных процессов на базе роторных автоматов непрерывного действия.

3. Отметьте особенности развития технологий непрерывного действия за рубежом.

ЛЕКЦИЯ 3

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ

Цель занятия: формирование у магистрантов комплекса знаний об общих закономерностях и тенденциях развития современного машиностроительного производства на базе технологии и технологических систем непрерывного действия.

Основные задачи занятия: 1. Ознакомление студентов с основными принципами создания роторных и роторно-конвейерных технологических машин.

2. Ознакомление студентов с основными принципами создания высокоэффективных технологических систем непрерывного действия.

3. Рассмотреть вопросы моделирования пространственных технологических зон технологических систем непрерывного действия.

Интенсификация производства и технический прогресс порождают все более сложные и многочисленные практические задачи, требующие создания принципиально новых, более прогрессивных типов технологических машин и систем, обеспечивающих резкое увеличение масштабов выпускаемой продукции. В этом направлении уже достигнуты значительные результаты – созданы различные варианты технологических систем, в том числе роторные и роторно-конвейерные машины, на базе которых осуществляется комплексная автоматизация производственных процессов.

На рис. 1.5 показаны гипотетические схемы технологических машин. Для машины первого класса, схематически представленной на рис. 1.5,а характерно прямое противоречие между транспортным и технологическим движениями. Здесь, заготовки по входному потоку 1 поступают в единичную технологическую зону 2, в которой реализуется технологическое воздействие орудий и средств обработки на предмет обработки 3. Обработанное изделие выгружается по выходному потоку 4. Машины, работающие по описанной схеме, являются машинами дискретного действия. К этому классу относится большинство существующих станков и процессов для обработки дискретных предметов обработки.

В роторных и роторно-конвейерных машинах, гипотетическая схема которых представлена на рис.1.5,б, транспортные и технологические функции совмещены во времени. При этом заготовки непрерывно поступают по входному потоку 1 в технологическую зону, в которой единичные технологические зоны 2 объединены в поток 3 и совместно с предметами обработки 4 перемещаются с транспортной скоростью . В период совместного транспортного движения единичной технологической зоны (блока технологического воздействия) 2 с предметом обработки 4 реализуется технологическое воздействие орудий и средств обработки на предмет обработки 4. После этого готовые изделия выгружаются по выходному потоку 5 и передаются далее по технологической цепочке. Транспортно-технологический поток характеризуется следующими признаками:

- единичные технологические зоны перемещаются непрерывно по замкнутой траектории, а орудия и средства обработки многократно воздействуют на предметы обработки;

- предмет обработки перемещается с такой же транспортной скоростью , что единичная технологическая зона, причем происходит однократное технологическое воздействие орудий и средств обработки на предмет обработки;

- поток предметов обработки на входе системы разделяется на ряд подпотоков единичных технологических зон, число которых равно числу позиций единичных технологических зон машины;

- орудия и средства обработки (блоки технологического воздействия) представляют собой совокупность технологических и вспомогательных орудий.

Цикловая или теоретическая производительность роторных и роторно-конвейерных машин определяется по следующей формуле

(1.1)

Цикловая производительность технологических машин роторной компоновки, представленных на рис. 1.6, определяется длительностью полного кинематического цикла и прямо не зависит от технологической скорости обработки. Поэтому повышение производительности этих машин теоретически связано с увеличением транспортной скорости.

Для роторных машин (рис. 1.6,а), транспортную скорость предметов и орудий обработки можно выразить через конструктивные параметры технологического ротора и длительность кинематического цикла:

(1.2)

где R – радиус начальной окружности ротора;

- длительность полного кинематического цикла.

Длительность полного кинематического цикла определяется выражением , где: - период обработки изделия, соответствующий углу поворота ротора ; - период холостого хода или вспомогательное время, соответствующее углу поворота ротора . На рис. 1.6,а обозначено: V – входной поток заготовок, W – выходной поток изделий.

Учитывая выражение (1.2), формула для определения цикловой или теоретической производительности будет следующая:

(1.3)

где - длина начальной окружности ротора.

Формулу, по определению цикловой или теоретической производительности, выраженную через период обработки изделия, можно представить также следующим образом

(1.4)

Роторно-конвейерные машины (рис. 1.4) являются более развитой формой, чем роторные машины, в них инструмент отделен от исполнительных органов, обслуживающих роторов, и размещен в гибких замкнутых транспортных конвейерах, огибающих обслуживающие роторы. Аналогично формуле (1.3), выражение для определения цикловой или теоретической производительности роторно-конвейерных машин будет следующее:

(1.5)

где - общая длина цепного конвейера;

- расстояние перемещения предмета обработки цепным конвейером в период его непосредственной обработки или длина цепного конвейера в технологической зоне;

- длина цепного конвейера вне технологической зоны.

Созданные на основе роторно-конвейерных машин первые автоматические линии обеспечили качественно новые более высокие технико-экономические показатели по сравнению с роторными линиями. В этих машинах уже до 90% цикла отводится на обработку, производительность повышается примерно в 2 раза по сравнению с роторным вариантом машин. Цикловая или теоретическая производительность роторно-конвейерных машин, выраженная через период обработки, определяется в соответствии со следующим выражением

(1.6)

Для реализации заданного технологического воздействия и выполнения управления за ходом технологического процесса необходимо введение в единичную технологическую зону машины соответствующих механизмов и устройств. Это значительно усложняет конструкцию технологической системы и увеличивает число целевых функций технологического воздействия орудий и средств обработки на предмет обработки. При этом с ростом целевых функций технологического воздействия, автоматически выполняемых технологическими машинами, кинематическая структура блока технологического воздействия усложняется и увеличивается число механизмов в единичной технологической зоне, расположенных вокруг предмета обработки.

Вместе с тем заметим, что кинематика транспортного движения единичных технологических зон технологических систем роторной компоновки состоит из простых элементарных движений. В роторных машинах, транспортное движение реализуется вращением, а в роторно-конвейерных машинах транспортное движение состоит из последовательного объединения элементарных вращательных и прямолинейных движений походу потока, которые ориентированы в одной или нескольких плоскостях. В целом, в технологических системах непрерывного действия транспортное движение является простым элементарным вращательным или прямолинейным движением.

Анализируя выражения (1.3), (1.5) и (1.4), (1.6) отметим, что теоретическая производительность технологических систем роторной компоновки, при заданных значениях или , находится в прямой пропорциональной зависимости от одного линейного габаритного размера, а именно: для роторных машин зависит от радиуса начальной окружности технологического ротора, а для роторно-конвейерных машин – от длины зоны транспортирования единичной технологической зоны. Поэтому повышение производительности технологических систем роторной компоновки связано только с увеличением одного габаритного размера. Так, для повышения производительности технологических машин, например в два раза, необходимо увеличить габаритные размеры конструкции (для роторных машин – радиус начальной окружности, для роторно-конвейерных машин – длину цепного конвейера) также в два раза. На графике 1 (рис. 1.11) представлены результаты расчетов зависимости относительной производительности от габаритных относительных размеров . Здесь: - для роторных машин - цикловая или теоретическая производительность базового варианта роторной машины, , где - радиус начальной окружности ротора базового варианта; - для роторно-конвейерных машин - цикловая или теоретическая производительность базового варианта роторно-конвейерной машины, , где - общая длина цепного конвейера базового варианта роторно-конвейерной линии.

Следует отметить, что при заданных значениях параметров технологической зоны и времени обработки теоретическая производительность технологических систем, представленная формулами (1.3) и (1.5), находится в обратной пропорциональной зависимости от расстояния h между двумя смежными позициями единичных технологических зон. Поэтому при уменьшении шага или расстояния между смежными позициями единичных технологических зон теоретическая или цикловая производительность будет прямо пропорционально увеличиваться.

Анализ выражений (1.3) и (1.5), а также структуры технологических машин показал, что структура блоков технологического воздействия роторных или роторно-конвейерных машин состоит из двух подсистем или двух функциональных участков. В первую подсистему или первый участок входят блоки технологического воздействия, в которых реализуется непосредственная обработка предмета обработки или выполняются основные функции. Вторая подсистема или второй участок состоит из блоков технологического воздействия, в которых реализуются вспомогательные функции. Вместе с тем, можно отметить, что в технологических системах роторной компоновки выполнение заданных функций в каждом блоке технологического воздействия относительно предыдущего выполняется с фазовым смещением. При этом все блоки технологического воздействия последовательно проходят эти два участка технологической машины. Причем в каждом участке, во всех блоках технологического воздействия, выполняется параллельная реализация заданных функций с последовательным фазовым их смещением относительно друг друга.

В целом, в основе создания роторных и роторно-конвейерных машин лежат следующие основные принципы:

- принцип концентрации блоков технологического воздействия;

- принцип параллелелизма функционирования блоков технологического воздействия или выполнения заданных основных и вспомогательных функций;

- принцип последовательного фазового смещения выполнения заданных основных и вспомогательных функций на множестве блоков технологического воздействия;

- принцип линейности компоновки блоков технологического воздействия;

- принцип упорядочивания множества блоков технологического воздействия в замкнутые рекуррентные циклические группы;

- принцип непрерывности функционирования блоков технологического воздействия относительно транспортного движения;

- принцип совмещения транспортных и технологических функций во времени.

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!