Технологическая и цикловая производительность

Согласно приведенным выше исходным положениям теории производительности, для выполнения любой работы требуются определенные затраты времени:

, (II-1)

где Т — время, в течение которого производится определенная порция продукции (штуки, единицы длины, площади, объема, веса); — время, затрачиваемое на рабочие ходы, т. е. непосредственно на обработку данной детали (время резания и деформации металла при штамповке, время, расходуемое на загиб-ку проволоки, нагрев и штамповку линзы штабика электролампы, и т. д.); t_х — время, затрачиваемое на холостые ходы при выполнении всего цикла обработки детали (подвод и отвод инструмента, подача материала, включение отдельных механизмов и т. д., т. е. цикловые потери времени).

Так как за время Т заканчивается обработка определенного количества материала — определенной «порции», то, очевидно, при установившемся режиме работы машин для обработки следующей такой же порции потребуется то же самое время Т.

Производительностью рабочей машины называется количество продукции, выдаваемой в единицу времени.

Для того чтобы количественно оценить производительность любой машины, необходимо выпущенную продукцию отнести к отрезку времени, за который эта продукция произведена.

Если за период рабочего цикла Т машина выпускает одно изделие или порцию изделий, то ее цикловая производительность (при условии бесперебойной работы)

(II-2)

Если за период рабочего цикла Т машина производит не одно, ар изделий, то цикловая производительность

(II -3)

Очевидно, что в зависимости от целевого назначения рабочей машины, от вида обработки, количество обработанной продукции машин может измеряться в различных единицах (штуках, единицах длины, объема, веса и т. д.). В качестве единицы времени в теории производительности принята минута; кроме того, в производственных условиях относят количество выпущенной продукции к одной рабочей смене, одному часу и т.д.

Так как в машиностроении значительную часть представляет штучная продукция, то здесь в основу взята штучная производительность, количество изделий, изготовленных в единицу времени:

Q [шт/мин], [шт/мин].

Если в машине отсутствуют холостые ходы: t_x = 0, T = t_p и технологической производительностью рабочей машины, она представляет собой фиктивную производительность любой машины, вычисленную без учёта потерь времени на холостые ходы t_x.

Проектирование любой рабочей машины начинают с разработки технологического процесса: выбора методов и последовательности обработки, технологических баз, режущего инструмента, затем следует дифференциация технологического процесса на элементы, совмещение операций в каждой рабочей позиции, выбирают режимы обработки и т.д. В результате этого определяют длительность обработки детали, согласно технологическому процессу – время рабочих ходов. Таким образом, ещё не имея конструкции машины, можно рассчитать её технологическую производительность K (шт/ мин или шт/см.)

Так, если согласно принятому технологическому процессу длительность обработки изделия определена в t_p=0,5, то, не проектируя машины, можно считать, что она не может иметь технологическую производительность выше, чем K = 2 шт/ мин.

Технологическая производительность машин зависит от обрабатываемых изделий, методов и режимов обработки. Так, при обработке резанием цилиндрических поверхностей время рабочих ходов рассчитывается по формуле:

t_p = /(ns) = ,

где – длина хода инструмента, мм; s – подача, мм/ об; n – частота вращения шпинделя, об/ мин; d – диаметр обрабатываемой поверхности, мм.

Отсюда K = 1/ t_p = ()/.

Повышение технологической производительности достигается интенсификацией режимов обработки и , применением новых прогрессивных технологических процессов, сокращением длины обработки, приходящейся на каждый инструмент , совмещением операций между собой, а также и другими методами; при этом технологический потенциал производительности машины повышается.

В машинах дискретного действия с холостыми ходами цикловая производительность всегда меньше технологической:

Q_{ц =}₍ _II_-7)

Таким образом, цикловая производительность рабочей машины представляет собой произведение технологической производительности K на коэффициент производительности . Коэффициент производительности определяют отношением времени рабочих ходов к периоду цикла:

= (II-8)

Рис. П-1. Зависимость коэффициента производительности машин от K и t_x

Величина характеризует степень непрерывности протекания технологического процесса в автомате или автоматической линии. Так, коэффициент = о значает, что в рабочем цикле 80% составляют рабочие ходы, а 20% – холостые; следовательно, возможности, заложенные в технологическом процессе, использованы на 80%.

Чем выше степень непрерывности технологического процесса, тем удачнее решены задачи конструирований механизмов и устройств, тем выше конструктивное совершенство автомата или линии. Поэтому коэффициент производительности характеризует собой конструктивное совершенство автомата или автоматической линии, степень их приближения к системам непрерывного действия.

Таким образом, два вида производительности – технологическая и цикловая – характеризуют автомат или автоматическую линию как с точки зрения прогрессивности технологического процесса, положенного в основу линии, так и конструктивного совершенства механизмов и устройств, системы управления и т. д.

Для большинства автоматов и автоматических линий длительность рабочего цикла и всех его элементов остается неизменной в процессе работы машины, поэтому технологическая и цикловая производительности являются постоянными величинами. Исключение составляют автоматы и автоматические линии с гидравлических приводом, где длительность обработки колеблется в некоторых пределах – в зависимости от температуры и вязкости масла, степени износа инструмента, твердости заготовок и т. д.

Рассматривая уравнение (П-7), легко заметить, что коэффициент производительности одновременно зависит от величин t_х и K. Если принять t_х =const, то с увеличением значения К, величина коэффициента производительности уменьшается, как показано на рис. П-1, на котором три кривые (/, //, ///) соответствуют трем значениям t_х. Таким образом, при повышении техноло-гической производительности, с одной стороны, увеличивается технологическая производительность, с другой – уменьшается величина коэффициента производи-тельности [см. формулу (II-7)], что ведет к понижению темпа роста цикловой производи-тельности.

Поэтому повышение производительности возможно лишь при учёте взаимодействия между указанными двумя факторами.

Откладывая по оси абсцисс технологическую производительность, а по оси ординат – цикловую производительность автомата или линии, получим графическое изображение (рис. П-2) основного уравнения производительности — уравнения (П-7). В то время как идеальная рабочая машина дает прямое увеличение производительности, цикловая производительность автоматов и линий с постоянными холостыми ходами имеет асимптотический характер.

Максимум производительности рабочей машины при t_x = соnst (в шт/мин)

= . (П-9)

Если уменьшается время холостого хода, приближаясь к нулю (t_x →0), топроизводительность Q_Ц стремится к технологической:

= . (II-10)

Если К и t_х 0, предела повышения производительности не имеем. Таким образом, если увеличивается только технологическая производительность при t_x = const, то любой конкретный автомат или линия имеет предел повышения производительности. Если наряду с увеличением технологической производи-тельности при создании новых машин сокращается время на холостые (вспомогательные) ходы, то производительность машин предела не имеет.