Основные понятия, определения и сокращения 1 страница
Поскольку теоретические исследования в области технологий и технологических систем непрерывного действия находятся на начальной стадии развития, то для современного понимания представляемых технологий и технологических систем, ниже даны основные определения понятий.
Поточно-пространственная технологическая система – это совокупность, образованная из конечного множества поточно-пространственных технологических модулей, роторных или роторно-конвейерных машин, загрузочных и разгрузочных устройств, пространственно скомпонованных в технологической последовательности и связанных с системами привода и управления, предназначенная для выполнения комплекса операций технологического процесса.
Поточно-пространственный технологический модуль представляет собой систему, состоящую из конечного числа технологических орудий и вспомогательных устройств (блоков технологического воздействия), пространственно скомпонованных относительно друг друга в пространственной технологической зоне и расположенных потоками, совершающими пространственные транспортные движения в пространственной технологической зоне по сложным рекуррентным траекториям, предназначен для выполнения элементарной операции или группы элементарных операций технологического процесса.
Блок технологического воздействия – сменный элемент поточно-пространственного технологического модуля, предназначенный для размещения орудий и средств обработки и реализации технологического воздействия при выполнении технологических и вспомогательных операций.
|
|
|
Позиция поточно-пространственного технологического модуля – место расположения блока технологического воздействия, захватного органа или предмета обработки.
Захватный орган – элемент поточно-пространственного технологического модуля, предназначенный для захвата и удержания в заданном пространственном положении предмета обработки.
В зависимости от свойств и состояния технологических объектов, в работе применяются такие понятия как заготовка, предмет обработки, изделие. Понятие заготовка соответствует начальной стадии технологического воздействия, предмет обработки – промежуточной стадии технологического воздействия и изделие – конечной стадии.
Шаг поточно-пространственного технологического модуля – расстояние между соседними позициями, измеренное по пространственной траектории движения центров соседних позиций рассматриваемого движения. В поточно-пространственных технологических модулях может быть основной и вспомогательные шаги. При этом основной шаг находится по пространственной траектории суммарного движения центров соседних позиций. Вспомогательные шаги определяются по траектории одного или группы элементарных движений сложной структуры транспортного движения.
|
|
|
Поток предметов обработки (единичных пространственных технологических зон) – регламентированная последовательность транспортирования предметов обработки (единичных пространственных технологических зон) в технологической системе.
Линейная плотность потока предметов обработки (единичных пространственных технологических зон) – число предметов обработки в единице длины этого потока.
Поверхностная плотность предметов обработки (единичных пространственных технологических зон) в поверхностно-пространственной технологической зоне – число предметов обработки в единице площади поверхностно-пространственной технологической зоне.
Объемная плотность предметов обработки (единичных пространственных технологических зон) в объемно-пространственной технологической зоне – число предметов обработки в единице объема объемно-пространственной технологической зоне.
Интенсивность (линейная, поверхностная, объемная) потока предметов обработки в пространственной технологической зоне определяется как произведение плотности (линейной, поверхностной, объемной) предметов обработки в пространственной технологической зоне на скорость их транспортирования в рассматриваемом направлении.
|
|
|
Линейная плотность загрузки шага потока – отношение максимального линейного размера предмета обработки в направлении движения потока к шагу потока.
Поверхностная плотность загрузки единичной технологической зоны – отношение максимальной площади поперечного сечения предмета обработки к площади единичной технологической зоны.
Объемная плотность загрузки единичной технологической зоны – отношение объема предмета обработки к объему единичной технологической зоны.
Плотность загрузки предметов обработки пространственной технологической зоны определяется как произведение плотности предметов обработки в пространственной технологической зоне и плотности загрузки единичной технологической зоны.
Удельная объемная производительность поточно-пространственной технологической системы определяет число изделий изготавливаемых в единицу времени с единицы производственного объема.
Траектория потока – линия, описываемая материальной точкой, связанной с единичной технологической зоной, при ее движении относительно выбранной системы координат в зависимости от заданного состава движений.
|
|
|
Маршрутизация предметов обработки – система установленных путей движения предметов обработки по позициям блоков технологического воздействия, имеющих сложную многомерную их структуру и пространственную компоновку в поточно-пространственной технологической системе.
Маршрут предмета обработки в поточно-пространственной технологической системе – совокупность, образованная из позиций технологических элементов и подсистем технологических модулей, участвующих в процессе технологического воздействия и транспортирования предмета обработки от позиции загрузки заготовки до выгрузки готового изделия.
Функционирование поточно-пространственной технологической системы – стабильная способность к целенаправленным технологическим воздействиям орудий и средств обработки на предметы обработки по заданному алгоритму, выполняемому в соответствии с заданными функциями и структурой технологической системы.
Структура поточно-пространственной технологической системы – совокупность технологических элементов (подсистем) и отношений между ними, которые характеризуют внутреннюю организацию, порядок и построение технологической системы.
Принципиально-структурная схема (модель) показывает характер пространственной компоновки технологических элементов и подсистем, их расположение и геометрические параметры, а также структуру кинематических движений элементов и подсистем.
Структурно-компоновочная схема – чертеж взаимного расположения основных узлов и механизмов технологической системы или ее подсистем с указанием необходимых конструктивных параметров.
Кроме того, для сокращения записи, в данной работе приняты следующие буквенные обозначения:
ППТС – поточно-пространственная технологическая система,
ППТМ – поточно-пространственный технологический модуль,
ППРАМ – поточно-пространственный рабочий модуль,
ППТРМ – поточно-пространственный транспортный модуль,
ППКОМ – поточно-пространственный контрольный модуль,
ПВТМ – поточно-винтовой технологический модуль,
ПСТМ – поточно-спиральный технологический модуль,
ПГТМ – поточно-глобоидный технологический модуль,
ТМ - технологический модуль,
БТВ – блок технологического воздействия,
БИ - блок инструментов,
ПО – предмет обработки,
РМ - роторная машина,
РКМ - роторно-конвейерная машина,
АРЛ - автоматическая роторная линия,
АРКЛ - автоматическаяроторно-конвейерная линия,
ТСНД - технологическая система непрерывного действия.
Контрольные вопросы по лекции:
1. Назовите три главные тенденции автоматизации производственных процессов на базе технологий и технологических систем непрерывного действия.
2. Основные технико-экономические показатели применения технологических систем непрерывного действия.
3. Назовите основные направления совершенствования технологий непрерывного действия.
ЛЕКЦИЯ 2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАЗВИТИЯ.
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 историческими особенностями развития технологий и технологических систем непрерывного действия.
2. Ознакомление студентов историческими особенностями автоматизации производственных процессов на базе роторных автоматов непрерывного действия.
3. Выполнить анализ особенностей развития технологий непрерывного действия за рубежом.
Многовековая история развития техники показывает, что человек непрерывно стремился создать орудия труда, инструмент, технологические машины, способные облегчить условия труда, увеличить их эффективность и повысить уровень жизни, а также частично или полностью заменить производственные функции. При этом в процессе эволюции орудий труда широкое применение в производстве получают технологические машины-автоматы, которые самостоятельно, без непосредственного участия человека выполняют все рабочие и вспомогательные операции технологического процесса. Этому способствует ускоренное развитие теории технологических машин-автоматов, позволяющей создавать принципиально новые технические решения и производить выбор оптимальных вариантов рабочих процессов и оборудования при их проектировании.
История сохранила нам имена великих инженеров древности. Леонардо да Винчи (1452–1519 г.г.) принадлежит к числу гениев, определивших ход развития науки о машинах, в том числе и автоматического действия. Он уже тогда рассматривал элементы и части машин как общие для различных технических систем и занимался их исследованием, а также стремился механизировать технологические процессы текстильного производства. Вместе с тем, лишь в XIX столетии, после создания большого числа различных машин было проведено систематическое исследование элементов механизмов и машин. Это позволило, основываясь на реальных надежных конструкциях, вести поиск закономерностей, лежащих в основе этих машин.
Основоположниками развития машин-автоматов в России явились выдающиеся механики-изобретатели Иван Кулибин, Иван Ползунов, Андрей Нартов и другие.
Первые работы советских ученых в области теории рабочих процессов и производственных машин были опубликованы уже в 20-х годах XX века В.П. Горячкиным и А.П. Малышевым. В дальнейшем это направление получило широкое развитие.
Следует отметить, что теория технологических машин-автоматов тесно связана с практикой, ее задачи часто рождаются из запросов производства, а результаты их решений широко используются инженерами. Нередко практика опережает теорию, а развитие теории впоследствии позволяет улучшить достигнутые ранее результаты. Так обстоит дело и с теорией машин-автоматов, в том числе и с развитием технологических систем непрерывного действия.
Успешное развитие теории технологических систем непрерывного действия достигнуто благодаря усилиям большого количества ученых. Не имея возможности дать достаточно полный исторический обзор развития теории технологических систем непрерывного действия, ограничимся лишь краткими сведениями по этому вопросу.
Благодаря развитию направлений механизации и автоматизации производственных процессов в машиностроении были созданы станки-комбайны. Это одношпиндельные револьверные станки-автоматы, способные выполнять целый ряд технологических операций. Однако технологические машины с большим числом автоматизированных узлов не решили полностью проблему автоматизации. Чтобы перейти к автоматическим системам, необходимо было изменить организацию производства и, прежде всего, обеспечить непрерывность процесса. Поэтому большое значение для развития технологических систем приобрело создание поточных машин и линий, которые способствовали повышению технико-экономических показателей производства.
Сначала поточные линии создавали на основе универсальных станков, а затем на основе станков-комбайнов, которые соединяли в соответствии с последовательностью технологического процесса с помощью транспортных устройств.
Поточные методы позволили в широких масштабах механизировать различные работы, применять высокопроизводительное специальное и специализированное оборудование. Однако простое совмещение станков-комбайнов и поточных линий оказалось в большинстве случаев экономически нецелесообразным и даже не всегда технически осуществимым. Поэтому учеными непрерывно производился поиск прогрессивных технических решений по созданию автоматических технологических систем с качественно новыми свойствами, которые позволили бы реализовать задачи комплексной автоматизации производства.
Большие возможности в решении этой задачи открывает широкое внедрение в народное хозяйство роторных автоматов и автоматических роторных линий, которые начали создаваться в конце IXX века.
В СССР первые роторные машины для металлообработки были созданы в 1938–1943 годах, а уже в середине 50-х годов XX века были разработаны и успешно внедрены в производство автоматические роторные линии. Основоположником и инициатором этого направления является академик Кошкин Л.Н. В статьях, опубликованных в 1949–1953 годы, и в последующих трудах, он впервые последовательно с диалектических позиций изложил взгляды на пути осуществления автоматизации и ее связи с уровнем развития техники и технологий. Замена существующего в то время однооперационного оборудования автоматическими роторными линиями обеспечила сокращение производственных площадей и рабочих в 4 … 5 раз, а продолжительности производственного цикла и объема незавершенного производства в сотни раз.
Для конца 50-х – начала 60-х годов XX века характерно становление и интенсивное развитие общетеоретических принципов комплексной автоматизации производства на основе широких научных исследований, разработки методов расчета и проектирования автоматических роторных машин и линий. В эти годы завершается переход от создания отдельных образцов роторных машин (рис.1.1) и линий (рис. 1.2) к разработке комплексно-автоматизированных участков, цехов и целых производств с замкнутым циклом изготовления изделий (рис. 1.3). На рис. 1.1 показано: 1 – блок нижней системы привода сборочного ротора; 2 – ползуны нижнего привода; 3 – нижний шток инструментального блока; 4 – нижний диск транспортного (загрузочного) ротора; 5 – собираемые элементы детали; 6 – клещевые захваты; 7 – верхний диск транспортного (загрузочного) ротора; 8 – вал транспортного ротора; 9 - блок верхней системы привода сборочного ротора; 10 – зубчатая передача транспортного вращения роторов; 11 – верхняя часть станины; 12 – торцовый кулачок верхней системы привода; 13 – ползун верхней системы привода; 14 – пазовый кулачок верхней и системы привода; 15 – блокодержатели; 16 – собранная деталь; 17 – инструментальный блок; 18 – нижняя часть станины; 19 – основной (главный) вал сборочного ротора.
В то время, активно в этом направлении работают ученые - Тульского политехнического института под руководством профессора Клусова И.А. Совместно с учениками здесь разработаны новые теоретические положения по созданию высокоэффективных роторных и роторно-конвейерных машин и линий нового технического уровня. А также выполнено широкое внедрение роторных и роторно-конвейерных машин в народное хозяйство.
 |
Анализируя особенности создания роторных технологий, академик Кошкин Л.Н. пришел к исключительно важному выводу о том, что роторные машины при всей их эффективности представляют собой лишь начальную стадию развития технологических машин, характеризующихся непрерывным движением предметов обработки совместно с обрабатывающим инструментом. Их развитой формой являются роторно-конвейерные машины (рис.1.4), в которых инструмент отделен от исполнительных органов и размещен в гибких транспортных конвейерах. Созданные на их основе первые образцы роторно-конвейерных линий показали, что им свойственны качественно новые и более высокие технико-экономические показатели. На рис.1.4 показано: 1 – конвейер инструментальных суппортов; 2 – нижний исполнительный орган ротора; 3 – инструментальный суппорт; 4 – ПО; 5 – блок шпинделя; 6 – конвейер шпинделей; 7 шпиндель; 8 - верхний исполнительный орган ротора; 9 – вращающаяся коническая втулка; 10 – подпружиненный шток; 11 – зажимная цанга; 12 – резец; 13 – ротор автоматической смены инструментов; 14 – ротор смыкания блоков; 15 – рабочий ротор точения; 16 – ротор размыкания блоков; 17 – ротор приема ПО; 18 – первая натяжная звездочка; 19 – вторая натяжная звездочка; 20 – ротор выдачи изделия; V – входной поток ПО; W – выходной поток ПО.
Современная эпоха научно-технического прогресса сделала еще более актуальной проблему непрерывного развития техники, создания качественно новых технологий и технологических систем. При этом вектор развития техносферы начал охватывать все более новые и перспективные направления, увеличилась мощность и интенсивность научно-технического прогресса. Это привело к необходимости создания качественно новой совокупности свойств и меры полезности технологий и производимых ими изделий.
В связи с накопленным опытом и выполненными исследованиями процесс совершенствования роторных и роторно-конвейерных машин и линий непрерывно развивался. При этом были созданы технологические системы нового технического уровня, а именно: бироторные, многоярусные и многопоточные, винтовые и барабанные технологические системы.
За рубежом в это время проводились также большие работы по созданию технологий и технологических систем непрерывного действия. В частности, были разработаны и применены роторные автоматы для производства фармацевтических ампул (Бельгия), имеющие 16 позиций, обеспечивающих производительность их изготовления до 50 штук в минуту. Фирма «Стренг» (Швейцария) выпускает универсальные наполнительные роторно-конвейерные автоматы модели «Унимат» производительностью до 120 бутылок в минуту. Эта же фирма создала 40-позиционный роторный автомат модели ФДР – 4000 для дозировки и разлива жидкости. Фирма «Граун» (США) произвела роторно-конвейерные автоматы для разлива пищевых жидкостей в бутылки емкостью 0,34 литра с производительностью 600 штук в минуту. При этом большой практический интерес представляют роторные таблетировочные автоматы фирм «Мэнести» (Великобритания), «Стоукс» (США), «Кикусуи» (Япония). Эти технологические системы имеют плавное или ступенчатое регулирование частоты вращения технологических роторов, что позволяет изменять производительность при таблетировании материалов с разной плотностью.
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 79; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!