Технологические машины и аппараты. Общие понятия и определения

В обувном производстве механические и химические процессы осуществляются на технологических машинах и аппаратах разного технического уровня и степени автоматизации.

В теории механизмов и машин сформулированы определения понятий «машина» и «механизм машины». Машина— механизм или сочетание механизмов, осуществляющих заданные целесообразные движения для преобразования энергии или производства работы. Механизм — система тел, предназначенная для преобразования движения нескольких тел в требуемое движение других тел. Если в преобразовании движения участвуют жидкости или газообразные тела, механизм называется гидравлическим или пневматическим. Обычно механизм имеет входное звено» получающее движение от двигателя, и выходное звено, соединенное с рабочим органом машины. Различают плоские и пространственные механизмы. К плоским относятся механизмы, у которых точки звеньев описывают траектории, лежащие в одной плоскости (или параллельных плоскостях); к пространственным — механизмы, у которых точки звеньев описывают траектории в пространстве. Выделяют два основных класса машин: машины-двигатели, с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для эксплуатации (например, электродвигатель); рабочие (технологические) машины — орудия труда, с помощью которых обрабатывается объект труда, осуществляется технологический процесс.

Машина возникла из простейших орудий труда человека, которыми он воздействовал на природу. С развитием человеческого общества орудия труда усложнялись и совершенствовались.

На современном этапе развития науки и техники понятию «машина» придают более широкий смысл и рассматривают ее как устройство, выполняющее механические движения с целью преобразования энергии, материалов и информации. При этом к первым двум классам машин (двигателям и рабочим) добавляют еще три класса:

1.транспортные, преобразующие положение обрабатываемого предмета;

2.информационные, преобразующие информацию (арифмометры, индикаторы и др.);

3.электронно-вычислительные (не являются машинами, название за ними сохранилось в порядке преемственности от простых счетных машин).

Для выполнения технологических процессов в обувном производстве применяют в основном рабочие (технологические) машины. В автоматизированных системах управления технологическим оборудованием (АСУ ТО) используют и другие виды машин.

Технологическая машина состоит из трех основных групп механизмов: двигательных, передаточных и исполнительных.

Основой технологической машины являются исполнительные механизмы, которые, получив соответствующие движения, производят своими орудиями (рабочими органами) операции, ранее совершаемые рабочим при выполнении того же технологического процесса вручную. Поэтому исполнительные механизмы и их рабочие органы отражают специфические особенности технологических машин, а также данного производства.

Двигательные и передаточные механизмы обеспечивают передачу движения исполнительным механизмам, они общетипичны для машин всех видов производств.

Автомат (от. греч. automates — самодействующий) — рабочая машина, или машина-орудие, самостоятельно производящая все рабочие и холостые (вспомогательные) движения, необходимые для выполнения данного технологического процесса, включая управление этим процессом, а иногда и автоматический контроль, а также устройство (совокупность устройств), производящее по заданной программе все операции обработки изделий без непосредственного участия человека. Программа задается автомату в конструкции (жесткая программа) либо извне посредством ЭВМ и АСУ.

Полуавтомат — машина, самостоятельно выполняющая рабочий цикл, для повторения которого требуется вмешательство рабочего (включение и пуск машины). Агрегат (от лат. aggrego — присоединение) — соединение нескольких разнотипных машин, устройств и аппаратов в одно целое для эффективной совместной работы. В обувном производстве широко применяют многооперационные агрегаты, обеспечивающие экономическую эффективность за счет сокращения технологического цикла обработки и числа занятых в процессе производства рабочих.

Аппарат (от лат. apparatus — оборудование) в обувном производстве применяют для осуществления гидротермической обработки обувных изделий (увлажнения, сушки, термофиксации формы обуви).

Автоматическая линия — группа машин, автоматически выполняющих в технологической последовательности цикл операций по обработке изделий, объединенных автоматическим транспортным устройством, перемещающим объект обработки от одной машины к другой, с единым для всей линии темпом и механизмом управления.

Полуавтоматическая линия отличается от автоматической тем, что в некоторых операциях линии принимает участие рабочий.

Автоматические и полуавтоматические линии по своей структуре близки к робототехническим комплексам (РТК), в которые входят технологические машины и промышленные роботы (ПР), обслуживающие машины вместо человека.

Специфическая особенность машин и аппаратов обувного производства — многообразие конструкций, отражающее многооперационность технологии изготовления обуви. Для обувных машин характерно перемещение рабочих ор- га ов и обрабатываемых изделий по сложным траекториям в пространстве как следствие оригинальности выполняемых технологических процессов по созданию изделий сложных форм (обуви) из плоских материалов нестабильных свойств. Результатом этой особенности является сложность конструкций машин, их кинематики и работы, а также трудность автоматизации загрузки — разгрузки машин. Автоматизация процессов, выполняемых обувными машинами, усложнена необходимостью пооперационного контроля за качеством их выполнения, проводимого рабочим визуально.

Изучать конструкции обувных машин и аппаратов следует поэтапно — в соответствии с их функциональным назначением и классификацией по технологическому признаку. Для такой классификации целесообразно применить метод системного подхода, согласно которому всю совокуп ность технологического оборудования обувного производства можно рассматривать как систему, состоящую из множества подсистем, связанных между собой последовательностью технологического процесса. Примененный метод системного подхода к классификации оборудования позволяет расширять и углублять ее дальнейшей детализацией каждой подсистемы, представляющей собой конструктивные ряды однофункциональных машин разной модификации. Классификация представляет собой восьми ступенчатую иерархию и состоит из 34 блоков.

К ступени I относится оборудование для изготовления деталей, узлов и самой обуви в одном процессе (блок 1). Традиционные методы изготовления деталей обуви — раскрой резаками из плоских материалов в основном на вы- рубочных прессах и прессах-автоматах. Изготавливаются детали обуви также методом литья под давлением из термопластических материалов и компонентов жидкого литья, осуществляемого на литьевых агрегатах. Кроме деталей литьем под давлением можно получать также узлы обуви и цельнолитую обувь.

К ступени II относится оборудование для обработки деталей и узлов обуви, а также подготовки их к сборочным процессам (блок 2). В этой группе оборудования однооперационные машины для обработки резанием: двоения, шлифования, взъерошивания, спускания края, фрезерования, а также для выполнения различных предсборочных процессов: нанесения клеевой пленки, клеймения идр.; многооперационные агрегаты для комплексной обработки, включающие и другие операции (например, двоение, клеймение, нанесение клеевой пленки, сушка клеевой пленки 5.2); системы однооперационных машин для комплексной обработки, включающие отделочные и другие операции (например, фрезерование уреза, окраску ипр.).

К ступени III принадлежит большая группа оборудования для сборки узлов обуви (блок 3) — низа и верха. В эту группу входит оборудование, которое осуществляет сборку как механическими, так и физикохимическими методами.

К ступени IV относится значительная и разнообразная группа оборудования для формования деталей и узлов обуви (блок 4). В эту группу входят обтяжно-затяжные машины, осуществляющие формование со сложной деформационной картиной (растяжением, сопровождающимся изгибом и сжатием), формовочные машины для предварительного формования сжатием деталей и узлов обуви и другие, например загибочные.

В отдельную ступень V выделены аппараты для гидротермической обработки деталей, узлов и самой обуви (блок 5): аппараты для увлажнения, сушильные аппараты и аппараты для термофиксации формы обуви.

К ступени VI отнесено подошвокрепительное оборудование (блок 6), осуществляющее крепление низа обуви механическими способами — гвоздевым, ниточными и физико-химическими — клеевым, горячей вулканизацией, литьевым.

В ступень VII выделено оборудование для выполнения отделочных операций (блок 7). Следует отметить, что прогрессивным направлением является совмещение (агрегатирование) процессов отделки со сборочными процессами и процессами изготовления деталей и узлов. Однако для многих видов обуви отделочные операции применяются как самостоятельные. Оборудование для выполнения таких процессов, как фрезерование, полировка и окраска уреза подошв, прикрепленных к верху обуви, несовершенно и представляет собой в основном механизированный инструмент.

Отдельно выделена ступень VIII качественно нового оборудования агрегатированного и автоматического действия (блок 8): сборочные агрегаты, полуавтоматические линии для сборки обуви, робототехнические комплексы. В состав этого оборудования входят машины разных ступеней, обозначенные линиями внешних связей — ступеней IV, V, VI и др.

Каждый из блоков классификации при изучении входящих в него машин можно рассматривать как самостоятельную систему и классифицировать их по наиболее характерному для каждой группы машин признаку.