Лекции, страница 3

материала

В большинстве технологических машин (автоматы намотки трансформаторов, электромагнитных катушек и др.) подача проволоки из бунта производится непрерывно, с постоянной скоростью. Для поддержания постоянства скорости сматывания проволоки с бунта и ее натяжения при подаче в ТМ применяют специальные устройства.

Рассмотрим их конструкцию на примере работы автомата навивки вольфрамовых спиралей (для осветительных ламп накаливания) на проволоку-керн, подаваемую с входной катушки на приемную с постоянной скоростью и натяжением (см рис.2 ксерокса 1 к лекции 11).

Проволока-керн диаметром 0.5…0.8 мм непрерывно подается через вращающийся шпиндель автомата, на котором закреплена катушка с тонкой вольфрамовой нитью. Эта нить наматывается на проволоку-керн с постоянным шагом между витками (порядка 0.08…0.1 мм) за счет вращения шпинделя и постоянной скорости протяжки проволоки-керна. На шпинделе 9 имеется диск 11 электромагнитной муфты, предназначенной для кратковременного торможения шпинделя и образования “проскока” в намотке спирали из нити. В дальнейшем по местам проскока (где нить не имеет навивки на проволоку) производится резка, а затем вытравливание проволоки-керна в растворе кислот с получением после отжига готовой спирали с линейными участками нити на концах для крепления в колбе осветительной лампы.

Механизм равномерной протяжки проволоки-керна содержит две приводные катушки,- тянущую 1 (вокруг которой проволока обведена при заправке на один виток для исключения проскальзывания по тянущей катушке) и приемную 3, а также подающую катушку 2, ось вращения которой связана с тормозом. При разматывании с нее проволоки-керна с помощью катушки 1 тормоз создает сопротивление вращению и обеспечивает таким образом натяжение проволоки. Второй тормоз на катушке 3 служит для компенсации изменения скорости намотки проволоки из-за увеличения диаметра ее намотки на катушку (скольжение оси по тормозу увеличивается во времени с увеличением диаметра намотки проволоки на катушку 3 при постоянной частоте вращения последней).

Рассмотренная выше схема подачи проволоки-керна является типичной и для осуществления подачи тонкого ленточного материала. Ее особенностью является наличие независимой тянущей катушки (или барабана) и средств(тормозов) для натяжения и проскальзывания , соответственно, подающей и приемной катушек в условиях непрерывной подачи материала в рабочую зону ТМ.

В качестве примера подачи пруткового материала (длиной до 3 метров) рассмотрим механизм питания одношпиндельного токарного автомата модели 1А136, рис.3 ксерокса 1.

Подающая цанга 1 закреплена на трубе 2, левый конец которой установлен в опоре каретки,

Которая получает перемещение от кулачка 10 через рычаг 9. На валу 11, кроме кулачка 10 установлен кулачок 11, от которого через рычаг 12, муфту 5, рычажки 4 и трубу 3 получает перемещение зажимная цанга 2.

Периодическая подача и зажим прутка производятся в начале каждого цикла работы токарного автомата. При включении однооборотной муфты М на вспомогательном валу вал11 делает пол-оборота и от кулачка 10 через рычаг 9 получают перемещение влево каретка, труба 2 и подающая цанга 1, которая при этом с трением проскальзывает по прутку.

После полного перемещения подающей цанги 1 влево от кулачка 11 подается движение через рычаг 12, муфту 5, рычажки 4 и трубу 3 на разжим зажимной цанги 2.

Затем происходит повторное включение однооборотной муфты М, вал 11 получает 0,5 оборота и каретка перемещается вправо, а подающая цанга подает прутком до упора (на схеме условно не показан). Зажимная цанга зажимает пруток, начинается токарная обработка выдвинутого до внешнего упора конца прутка.

Перемещением гайки 8 вверх обеспечивается (через рычаг 10) увеличение хода каретки, а вниз – уменьшение ее хода и, соответственно, изменение длины выдвигаемого из механизма подачи прутка. Для обеспечения поддержки свободного конца вращающегося при обработке прутка применяют внешние направляющие трубы, которые выполняют с виброгасителями колебаний прутка.

Сочетание в механизме горизонтальной подачи прутка двух цанг,- подающей и зажимной, является типовым конструктивным решением, которое может быть использовано и при других компоновках механизма подачи на основе применения различных приводов. Примеры таких компоновок представлены на ксероксе 2 к Лекции N 11.

Поскольку подающие цанги с упругими фиксаторами имеют, как известно, ограничение по применению, - только для калиброванных прутков (допуск на диаметр которых не более 0.2 мм,- в силу малой упругой деформации захвата), используются также конструкции цанг для подачи некалиброванных прутков на основе шариковых клиновых устройств, ножевых подпружиненных упоров, упругого зажима рычагом и др. (см ксерокс 2 разд. А). Указанные конструкции имеют органиченное применение (используются в тех случаях, когда не требуется жесткая фиксация обрабатываемого конца прутка).

Лекция N 12 (заключительная для раздела ЗУ)

§ 6 Технико-экономическое обоснование выбора средств загрузки

штучных заготовок.

§ 6.1 Оценка экономической эффективности автоматизации процесса

питания (загрузки) технологического оборудования

Практика использования автоматических загрузочных устройств, - от простейших питателей до промышленных роботов, доказывает, что без обеспечения высокой эффективности и надежности этих средств не достигается ожидаемый экономический эффект от их внедрения.

Известно, что одним из основных и наиболее емких критериев эффективности внедрения новой техники на предприятии является рост производительности труда. Под производительностью труда обычно понимают отношение количества выпущенной продукции (W) к трудовым затратам (T), при этом для действующего предприятия важен рост (коэффициент роста ) производительности труда от внедрения средств автоматического питания (загрузки) технологического оборудования

где П₁, П₂ – производительность труда на оборудовании при загрузке его, соответственно, человеком и ПР (или автооператором).

Так как рассматривается производительность труда на рабочем месте, то

где Q₁ - годовой выпуск продукции на данном рабочем месте; T_Ж1 – текущие годовые затраты живого труда на обслуживание человеком оборудования (в том числе годовая зарплата рабочего, социальные отчисления и др.); N – время эксплуатации оборудования в годах.

П
роизводительность труда оборудования при обслуживании его, например, промышленным роботом составит

где Q₂ – годовой выпуск продукции при автоматизировванном варианте эксплуатации оборудования; Т_П2 – единовременные затраты на приобретение и монтаж средств загрузки (ПР); Т_v2 – годовые текущие затраты прошлого труда, связанные с эксплуатацией средства загрузки (электроэнергия, ремонт и т.п.); Т_Ж2 – текущие затраты живого труда на обслуживание средств загрузки (ПР) – заработная плата наладчика.

Подставив значения производительности труда из формул (6.2) и (6.3) в формулу (6.1) для сравниваемых вариантов эксплуатации основного оборудования, получим:

Введем обозначения:

где коэффициенты имеют следующий смысл:

к_ - коэффициент повышения производительности технологического оборудования, показывающий, во сколько раз изменилась его производительность при замене рабочего промышленным роботом;

к_к – отношение единовременных затрат на приобретение и установку ПР к годовой зарплате рабочего, обслуживающего данное технологическое оборудование;

к_m – отношение годовых текущих затрат прошлого труда, связанных с эксплуатацией ПР, к той же величине заработной платы;

к_ - коэффициент сокращения живого труда при использовании ПР.

Из формулы (6.4) следует, что рост производительности труда при использовании средств автоматической загрузки (в частности, промышленного робота) прямо пропорционален росту производительности самого технологического оборудования (к_), при этом считается, что использование ПР сокращает цикл обработки за счет ускорения подачи заготовок, их выгрузки и т.п., то есть за счет сокращения времени несовмещенных холостых ходов; большое влияние здесь оказывает « неутомляемость» ПР, т.е. способность его многократно, быстрее, чем человек, и точнее повторять заданный цикл движений.

Производительность труда в значительной степни зависит от коэффициента к_к относительной стоимости средств питания заготовками; так, при использовании вместо ПР манипулятора с отношением стоимостей (5 ÷ 7) : 1 коэффициент к_к уменьшается почти пропорционально, соответственно увеличение роста производительности труда  осуществляется за счет экономии заработной платы Т_Ж1 . Для увеличения экономии заработной платы необходимо повышать сменность использования технологического оборудования, увеличивать загрузку средств питания по времени ( за счет многостаночного обслуживания, переналадок и гибкости при эксплуатации).

Влияние текущих эксплуатационных расходов,-учитываются через коэффициенты к_m и к_ , на  зависит от совершенства конструкции ПР, его надежности, ремонтопригодности и т.п., то есть от факторов, определяющих затраты на наладку, ремонт и обслуживание.

Сокращение затрат живого труда Т_Ж2 , то есть увеличение к_ , оказывает влияние на рост производительности труда только в начальный период эксплуатации ПР (или иного автоматического ЗУ), после чего интенсивность этого влияния резко падает. Даже значительное уменьшение этих затрат не обеспечивает желаемого увеличения производительности труда, если ПР имеет низкие технико-экономические показатели (постоянно растут затраты на эксплуатацию ПР, перекрывающие экономию от снижения затрат живого труда).

На рис.6.1 представлены зависимости роста производительности труда  от времени N эксплуатации ПР (в годах) при различных значениях характеристик ПР (коэффициенты

к_к , к_m, к_). Они показывают (см кривую 1), что при малых сроках эксплуатации (менее 5 лет) более выгодно применять упрощенные конструкции меньшей стоимости, если выпуск продукции насчитан на длительный период, то целесообразнее использовать ПР с меньшими эксплуатационными расходами, т.е. более совершенные и, как правило, более дорогие (см кривая 2). Точка «n» пересечения кривых 1 и 2 определяет границу применимости того или иного ПР (зависимости рис.6.1 приведены в предположении, что производительность оборудования постоянна к_=1).Если же применение ПР увеличивает производительность, то эффективность такой эксплуатации возрастает прямо пропорционально к_ (см кривая 3).

В практике оценки новой техники обычно определяют сроки окупаемости дополнительных капитальных вложений. С точки зрения производительности труда срок окупаемости – это период времени N = n, когда производительность труда в обоих вариантах упрощенной и сложной конструкции (например, манипулятор и ПР) средств загрузки уравнивается по величине.

Приравнивая правые части формулы (6.4) для сравниваемых вариантов, можно определить срок окупаемости дополнительных капитальных вложений на внедрение вышерассмотренных средств загрузки

Анализ зависимости (6.5) показывает, в частности, что:

• cрок окупаемости уменьшается пропорционально относительной стоимости средства загрузки (коэффициент к_к), при этом основной значимый фактор,- сменность использования ПР или манипулятора, позволяет экономить на заработной плате Т_Ж1;

• срок окупаемости зависит от экономии живого труда (коэффициент к_) только в начальный период эксплуатации;

• срок окупаемости зависит, особенно при длительных сроках эксплуатации, от эксплуатационных расходов (коэффициент к_) , когда с увеличением обьема ремонтно-восстановительных работ производительность уменьшается и к_ может оказаться меньше единицы,т.е. производительность автоматизированного оборудования из-за простоев по ремонту может стать меньше исходной (при ручной загрузке), что недопустимо, так как ведет к резкому увеличению сроков окупаемости.

В целом следует отметить, что применение ПР или манипуляторов должно прежде всего повышать производительность основного технологического оборудования, а затем уже решать проблему высвобождения обслуживающего персонала.