Основные понятия, определения и сокращения 3 страница

Приведенные принципы создания и функционирования технологических машин роторной компоновки последовательно вытекают друг из друга. Однако только комплексное их использование позволило создать технологические машины с качественно новыми свойствами - именуемые роторные и роторно-конвейерные машины непрерывного действия. Можно также отметить то, что в основе создания роторных и роторно-конвейерных машин и линий лежат и известные общие принципы технологии машиностроения, и законы, действующие в технике.

Таким образом, проведенные выше исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Для обеспечения комплексной автоматизации и интенсификации производственных процессов перспективными являются технологические системы непрерывного действия, в которых технологическая обработка осуществляется в процессе непрерывного транспортного движения предметов обработки совместно с орудиями и средствами обработки.

2. Принципы проектирования роторных и роторно-конвейерных машин основываются на элементарных структурах блоков технологического воздействия и линейности их компоновки в технологических модулях и автоматических линиях. Это приводит к тому, что на практике производственные объемы цехов используются очень неэффективно. При этом применяемые автоматические линии роторной компоновки имеют низкие технико-экономические показатели.

3. При создании автоматических технологических систем необходимо стремиться к увеличению использования объемов технологического пространства. При этом нужно проектировать компактные технологические системы с пространственной компоновкой блоков технологического воздействия в поверхностно-пространственных или объемно-пространственных технологических зонах, которые также характеризуются непрерывным движением орудий и средств обработки совместно с предметами обработки.

4. В настоящее время не существует основ теории создания и функционирования поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия. Для решения этой проблемы необходимо выполнить целую совокупность исследований, которые бы составили научную базу создания качественно новых технологических систем непрерывного действия.

В связи с этим, перспективным является разработка основ теории поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия, обеспечивающих дальнейшее повышение технико-экономических показателей производства за счет создания качественно новых, более эффективных технологий и типов технологических машин.

Можно отметить, что разработанные ранее принципы проектирования роторных и роторно-конвейерных машин позволили создать технологические машины с высокими технико-экономическими показателями. Однако эти технологические машины являются только начальной стадией развития технологических систем непрерывного действия. Поэтому далее в данной работе приводятся сведения по созданию технологических систем нового поколения с новыми возможностями и свойствами.

Созданные на основе известных принципов проектирования и функционирования роторные и роторно-конвейерные машины имеют качественно новые возможности и высокие технико-экономические показатели изготовления изделий. Однако с прогрессом науки и техники появляются новые возможности в развитии технологических систем непрерывного действия. Кроме того, основные положения теории производительности, разработанной профессором Шаумяном Г.А., показывают, что производительность рабочих машин предела не имеет. Здесь можно отметить также то, что и другие показатели качества технологий и технологических систем открыты к развитию. Поэтому процесс их совершенствования не имеет пределов. Вместе с тем, можно отметить то, что простые принципы создания технологических систем, лежащие на поверхности, в настоящее время, уже широко используются при синтезе рабочих машин. Следовательно, для разработки нетрадиционных технологических систем с качественно новыми свойствами и возможностями необходимо создание принципиально новых принципов их синтеза и функционирования. Эти новые принципы могут быть найдены как на пересечении известных принципов уже применяемых при создании технологических систем непрерывного действия, так и при разработке новых научных положений.

Анализ процесса создания и функционирования, высокоэффективных поточно-пространственных технологических систем непрерывного действия, позволил установить следующие основные принципы их проектирования:

- повышения мощности концентрации множества технологических элементов (блоков технологического воздействия);

- составления из концентрированного множества технологических элементов специальных р-мерных групп с подсистемами к-го класса;

- обеспечение упорядочивания многомерной замкнутой рекуррентной структуры технологических элементов за счет упорядочивания подсистем (к-1)-го класса в каждой подсистеме к-го класса;

- пространственной композиции технологических элементов и перехода от их линейно-пространственной компоновки к поверхностно-пространственной компоновке и затем к объемно-пространственной компоновке;

- пространственного компактирования структуры технологических элементов в пространственные компактные структуры и увеличения коэффициента использования технологического пространства;

- обеспечения сложной кинематической структуры транспортного движения многомерной замкнутой структуры технологических элементов;

- обеспечения соответствия (равенства) общего числа элементарных транспортных движений количеству классов подсистем сложной многомерной замкнутой рекуррентной структуры технологических элементов;

- обеспечения параллелелизма функционирования подсистем (к-1)-го класса в подсистемах к-го класса сложной многомерной замкнутой структуры технологических элементов;

- обеспечения последовательного фазового смещения процесса выполнения заданных основных и вспомогательных функций в подсистемах (к-1)-го класса подсистем к-го класса сложной многомерной замкнутой структуре технологических элементов;

- обеспечения непрерывности функционирования всех подсистем сложной многомерной замкнутой структуры технологических элементов системы;

- модульность проектирования подсистем и всей технологической системы;

- реализация принципов мехатроники и адаптроники при создании новых технологий и технологических систем.

Можно отметить, что предлагаемые принципы, совместно с известными принципами проектирования технологических систем, составляют основные исходные положения создания высокоэффективных технологических систем нового поколения, которые получили название поточно-пространственные технологические системы непрерывного действия. Рассмотрим более подробно приведенные принципы их проектирования.

Для обеспечения необходимой производительности технологических систем необходимо использовать принцип дальнейшего повышения мощности концентрации множества технологических элементов (блоков технологического воздействия). На рис. 1.7 показано концентрированное множество элементов мощностью v _i. Здесь любой h _i элемент представляет собой блок технологического воздействия. Можно отметить, что повышение мощности концентрации блоков технологического воздействия должно выполняться из условия обеспечения заданной производительности и структурного обеспечения создаваемой технологической системы. При этом мощность множества технологических элементов может быть определена на основании следующего выражения

                                                 (1.7)

Задаваясь конкретными параметрами цикловой производительности  и временем полного кинематического цикла  в выражении (1.7) можно определить необходимое количество блоков технологического воздействия в соответствии с заданными начальными условиями. Для технологических систем высокой и сверх высокой производительности мощность множества блоков технологического воздействия обычно является высокого порядка.

       Когда определена мощность множества блоков технологического воздействия, из него выполняется составление специальных р-мерных групп с подсистемами к-го класса. При этом составление множества элементов в специальные р-мерные группы выполняется из условия того, что каждый элемент  подсистемы к-го класса содержит  элементов подсистемы (к-1)-го класса. То есть при составлении групп из блоков технологического воздействия используется принцип “матрешки”, в основе которого положено то, что, каждый предыдущий элемент состоит из множества элементов более низкого класса. На рис. 1.8 показана схема состава системы элементов р-го класса. Здесь мощность множества блоков технологического воздействия будет определяться на основании следующего выражения:

                                               (1.8)

где  - мощность множества элементов подсистемы к-го класса;

р – количество классов подсистем на множестве блоков технологического воздействия.

       Можно отметить то, что формирование состава системы элементов р-го класса (рис. 1.8) осуществляется на основе специальной многомерной теории групп из концентрированного множества технологических элементов  (рис. 1.7).

Далее, на основании принципа упорядочивания многомерной замкнутой рекуррентной структуры технологических элементов выполняется процесс упорядочивания элементов подсистемы (к-1)-го класса в каждой подсистеме к-го класса, показанный на рис. 1.9. Здесь, процесс упорядочивания реализуется на основании абелевой групповой операции сложения и последовательного расположения технологических элементов по замкнутым траекториям (рис. 1.9). При таком упорядочивании технологических элементов, они последовательно по порядку располагаются по замкнутой траектории.

       После этого выполняется пространственная композиция технологических элементов и переход от их линейно-пространственной компоновки к поверхностно-пространственной компоновке и затем к объемно-пространственной компоновке. В каждом конкретном случае выбирается та или иная пространственная компоновка технологических элементов. На рис. 1.10 показаны модели пространственных технологических зон: на рис. 1.10,а – линейно-пространственная технологическая зона; на рис. 1.10,б – поверхностно-пространственная технологическая зона; на рис. 1.10,в – объемно-пространственная технологическая зона. Здесь обозначено: 1 – входные потоки изделий, 2 – поток единичных технологических зон, 3 – единичная технологическая зона, 4 – изделие (предмет обработки), 5 – пространственная технологическая зона, 6 – выходные потоки изделий. Буквами обозначена  - транспортная скорость изделий и  - шаг изделий.

       Теоретическая производительность технологических систем с различными видами пространственных технологических зон (рис 1.10) определяется по следующим зависимостям:

- линейно-пространственная технологическая зона

;                                 (1.9)

- поверхностно-пространственная технологическая зона

;                   (1.10)

- объемно-пространственная технологическая зона

                      (1.11)

где  - теоретическая производительность технологической системы с линейно-пространственной, поверхностно-пространственной, объемно-пространственной технологической зоной соответственно;

 - длина, площадь, объем пространственной технологической зоны соответственно;

 - длина (шаг), площадь, объем единичной технологической зоны соответственно;

 - длительность основного времени технологического воздействия орудий и средств обработки на изделие;

 - ширина, площадь поперечного сечения технологической зоны соответственно;

 - линейная, поверхностная, объемная плотность изделий в соответствующих пространственных технологических зонах;

 - интенсивность потоков изделий соответственно в линейно-пространственной, поверхностно-пространственной, объемно-пространственной технологической зоне.

       В выражениях (1.9)…(1.11), плотность изделий в соответствующих пространственных технологических зонах определяется на основании следующих выражений:

                            (1.12)

Анализ выражений (1.9)…(1.11) позволил установить зависимость относительной производительности технологических модулей с различными пространственными технологическими зонами от их габаритных относительных размеров  пространственной технологической зоны (рис. 1.11). Здесь: для технологических систем с поверхностно-пространственной технологической зоной  - цикловая или теоретическая производительность базового варианта технологической системы, , где x, y – габаритные размеры (длина и ширина) поверхностно-пространственной технологической зоны,  – габаритные размеры (длина и ширина) поверхностно-пространственной технологической зоны базового варианта технологической системы; для технологических систем с объемно-пространственной технологической зоной  - цикловая или теоретическая производительность базового варианта технологической системы, , где x, y, z – габаритные размеры (длина, ширина и высота) объемно-пространственной технологической зоны,  – габаритные размеры (длина, ширина и высота) объемно-пространственной технологической зоны базового варианта технологической системы. Выполненные ис следования показали, что увеличение габаритных размеров пространственной технологической зоны ведет к увеличению производительности технологических систем по следующим законам: с линейно-пространственной технологической зоной (график 1) – по прямой пропорциональной зависимости, с поверхностно-пространственной технологической зоной (график 2) – по квадратичной зависимости, с объемно-пространственной технологической зоной (график 3) – по кубической зависимости. Можно заметить, что производительность технологических систем с пространственными технологическими зонами при заданных значениях длительности технологического воздействия и шага, площади или объема линейно-пространственной, поверхностно-пространственной или объемно-пространственной технологической зоны при уменьшении габаритных размеров единичной технологической зоны также изменяется в соответствии с графиком 1, графиком 2 или графиком 3 (рис. 1.11), соответственно.

Таким образом, технологическим системам с поверхностно-пространственными и объемно-пространственными технологическими зонами свойственны качественно новые, более высокие технико-экономические показатели по сравнению с технологическими системами с линейно-пространственными технологическими зонами, выполненных на базе роторных и роторно-конвейерных машин и линий.

Важным моментом процесса синтеза структуры технологических элементов системы является ее организация в пространственные компактные структуры. При этом необходимо всегда стремиться к увеличению коэффициента использования технологического пространства:

                                              (1.13)

где  - коэффициент использования технологического пространства на R-ом уровне;

 - объем пространства, в котором располагается технологическое оборудование (технологические элементы);

 - общий объем пространства, ограничивающий функциональную единицу.

       Можно отметить, что при проектировании структуры технологической системы необходимо стремиться к повышению плотности технологических элементов (блоков технологического воздействия) пространственной технологической зоны и интенсивности их функционирования. Кроме того, при создании технологической системы, состоящей из n технологических модулей, необходимо пространственно их компактировать в производственные ячейки (рис. 1.12) и затем ячейки пространственно компоновать во всем объеме производственного цеха (рис. 1.13), с возможностью изменения их пространственного расположения. Причем здесь также следует вести их размещение из расчета повышения плотности технологических модулей в производственных ячейках и ячеек в производственном цеху. Это позволяет повысить коэффициент использования пространства и среды.

       На рис. 1.12 показана формализованная объемно-пространственная производственная ячейка. Здесь обозначено: 1 – технологическая система, 2 – поточно-пространственный технологический модуль, 3 – связь между технологическими модулями, 4 – граница производственной ячейки, 5 – граница поточно-пространственного технологического модуля. На рис. 1.13 представлена формализованная схема пространственного компактирования производственного объема, расположенного в системе координат X, Y, Z производственными ячейками, координируемых системами координат  и радиусами векторами , где i – любая производственная ячейка. Модульность построения технологических систем позволяет реализовать основные принципы автоматизированных производств. Это, прежде всего гибкость, непрерывность и высокие технико-экономические показатели изготовления изделий.

---

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 125; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!