Раздел 2. Транспортные системы (ТС)

2.1 Назначение и классификация ТС

 

 

Рис.1. Классификации производственных грузов и транспортных систем.

 

2.1.1 Назначение ТС состоит в следующем:

1) доставка груза со склада в требуемый момент требуемого объема к производственному участку;

2) доставка, ориентирование и установка полуфабрикатов для подачи в технологическое оборудование;

3) съем полуфабрикатов или готовых деталей с технологического оборудования и перемещение к месту назначения;

4) отправка грузов в накопитель и выдача их из накопителя в требуемый момент;

5) доставка полуфабрикатов или готовых изделий с производственных участков на склад;

6) дополнительные функции:

- доставка комплекта инструментов;

- доставка технологической оснастки;

- перемещение бункеров стружкой;

- другие.

2.1.2 Классификация грузов – по следующим транспортно-технологическим характеристикам: массе, размеру, форме, способу загрузки, виду и свойствам (рис. 1).

Перемещение в поддонах и кассетах в основном используют для деталей типа тел вращения, для которых характерно наличие идентичных и концентрично расположенных поверхностей, удобных для точного ориентирования и зажима, а так же имеющих достаточную устойчивость.

Детали более сложной конфигурации перемещают на спутниках, что позволяет обеспечить единство технологических баз при установке на технологическое оборудование.

2.1.3 Классификация транспортных средств – по следующим характеристикам: назначению, способу перемещения груза и принципу движения, направлению движения, расположению по высоте, принципу и схеме работы транспорта, по конструкции, маршруту слежения, виду энергоснабжения, типу грузонесущей платформы (рис 1).

ТС периодического действия могут быть двух типов: с жесткой и гибкой связью.

Однонаправленные ТС используют в поточном производстве при линейном принципе формирования производственных участков. Разнонаправленные ТС применяют в непоточном производстве при большом времени изготовления транспортной партии. При малом времени необходима ТС непрерывного действия.

ТС, у которой рабочая ветвь расположена на уровне пола, называют напольной; на уровне рук рабочих – эстакадной; выше уровня рук – подвесной.

Грузонесущие ТС имеют одну рабочую ветвь, а толкающие - две: верхнюю (тяговую) и нижнюю (грузовую). Эта последняя может останавливать груз в любой момент времени. Тянущие, например, конвейеры в основном используют для сборки изделий, имеющих собственные колеса. Сложные кольцевые и ветвящиеся трассы движения используют при большом количестве обслуживаемого оборудования и транспортных средств.

Рельсовый транспорт движется за счёт цепей в желобах пола или от автоматического двигателя. Этот вид транспорта имеет недостатки:

- малая гибкость;

- значительные затраты на прокладку рельс;

- рельсы мешают персоналу;

- малая безопасность.

Достоинства:

- высокая грузоподъёмность;

- автономность функционирования;

2.2 Основные направления проектирования ТС

Основной задачей при проектировании ТС является:

1) Уменьшение объёма подъёмно-транспортных операций;

2) Уменьшение трудозатрат при заданном объёме работ;

При проектировании ТП объём подъёмно-транспортных операций может быть уменьшен:

1) Выбором рациональной формы заготовок, чтобы снизить массу перемещаемых грузов;

2) Получением заготовок извне, предварительно обработанных на централизованных заводах по выпуску заготовок;

3) Сокращением вертикальных перемещений грузов при транспортировании путём соблюдения постоянства высоты складов и цехов;

4) Перемещением грузов только в таре и исключением перегрузки, использованием контейнерной перевозки;

5) Рациональной компоновкой структурных подразделений цеха и оптимальной расстановки оборудования на нём;

6) По возможности, использованием предметного принципа формирования производства, что сократит лишнее перемещение груза, возвраты и сам маршрут движения груза;

7) Применением автоматизированных транспортных средств (подвесные толкающие конвейеры, робокары с управление от ЭВМ, подвесные краны – операторы с дистанционным управлением и др.);

8) Типизацией ТП транспортирования; это позволит выбирать рациональный типаж оборудования и оснастки, сократить затраты на их обслуживание и повысит мобильность и надёжность производственных систем;

9) Автоматизацией загрузки и разгрузки основного оборудования, а также его стыковки с ТС с применением промышленных роботов и автоматически работающих стыковочных устройств.

2.3 Схема материальных потоков и ТП транспортирования

Для детальной проработки процесса транспортирования необходимо построить внутрицеховую схему материальных связей, показывающих грузопотоки между подразделениями и оборудованием внутри участков.

2.3.1 Построение внутрицеховых схем материальных связей

Исходные данные:

· Разработанный производственный процесс изготовления продукции (последовательность прохождения грузов по участкам и вспомогательным подразделениям);

· Величины грузопотоков;

· Номенклатура грузов;

· Габаритно-весовые показатели перемещаемых грузов;

· Требование к условиям их перемещения;

Для построения схемы необходимы расчеты:

1) Потребности в основных и вспомогательных материалах, заготовках, полуфабрикатах и изделиях в тоннах на всю программу выпуска для каждого производственного участка;

2) Программы выпуска изделий (полуфабрикатов, деталей, сборочных единиц) с каждого производственного участка;

3) Массы перемещаемого на производственные участки инструмента, технологической оснастки.

Построение грузопотоков на компоновках производственных участков – грузопотоки наносят на планировки в виде полос, ширина которых пропорциональна их значению (т/сут или т/год), указываемому цифрами на каждом грузопотоке. Для наглядности грузопотоки выделяются цветом или штриховкой. Могут быть выделены также и отдельные грузопотоки. Стрелками указывают направление грузопотоков, а так же места входа и выхода грузопотоков из производственных участков. На рисунке 3 указана схема материальных связей сборочного цеха.

Рис.2. Схема материальных связей сборочного цеха:

1 – склад готовых деталей; 2 – участок подправки и окраски корпусных деталей; 3 – участок сборки комплектов и узлов; 4 – участок сборки машин; 5 – участок испытаний и отладки машин; 6 - участок окраски машин; 7 – краскоприготовительный участок; 8 – участок комплектования и упаковки; грузопотоки: Д – отдельных деталей; У – собранных узлов; К – собранных комплектов; М – собранных машин.

 

Схема материальных потоков служит базой для:

1) Разработки ТП транспортных работ;

2) Выбора вида, числа и технических параметров средств транспортирования;

Схема материальных потоков должна быть оптимальной (выбирается из нескольких возможных вариантов), т.е. должна обеспечивать:

- минимальное число действительно необходимых транспортных операций;

- минимальное расстояние транспортирование и число транспортных перемещений груза;

- автоматизацию каждой операции и всего процесса проектирования;

- максимально возможное совмещение транспортных операций с процессом изготовления изделий;

- однотипность средств автоматизации процесса транспортирования;

- малое число пересечений и разветвлений;

- требования охраны труда;

- экономическую эффективность и ремонтнопригодность;

2.3.2 Все эти требования относятся и к построению межоперационной схемы материальных связей производственного участка, для которой необходимо знать ТП изготовления изделий (последовательность прохождения грузов по основному оборудованию).

2.3.3 Разработка ТП транспортирования

ТП транспортирования – часть производственного процесса, во время которого происходит изменения пространственного положения объекта производства без изменения его качества.

Состав ТП транспортирования (операции): погрузка, транспортирование, разгрузка, перегрузка, перекладка, кантование, загрузка.

Типовые технологические процессы составляются для:

- группы полуфабрикатов и изделий;

- общности маршрута перемещения;

- похожего или аналогичного состава транспортной партии;

- одинаковые условия захвата грузовых единиц;

- единой последовательности выполнения отдельных переходов в операциях перемещения.

Разрабатывают маршрутные и операционные карты ТП транспортирования, на основе которых определяют время транспортирования для выбранного типа транспортного оборудования.

2.4 Определение состава и основных характеристик элементов ТС

Технологические процессы транспортирования определяют типаж транспортных средств, а также их количество и технические параметры. Исходными данными для этого являются:

- масса груза;

- габаритные размеры груза;

- условия транспортирования грузовых единиц (например, поточное производство);

- схемы грузопотоков;

- временные связи производственных процессов, которые определяются частотой запросов технологического оборудования, накопителей, складов в необходимых заготовках, полуфабрикатах и изделиях.

В поточном производстве движение грузов прямоточно, поэтому временные связи строятся на основе такта выпуска грузов, что значительно упрощает проектирование ТС.

В непоточном производстве временные связи имеют сложный стохастический характер, что затрудняет процесс проектирования. Исходные данные для проектирования ТС имеют вероятностный характер: число деталей в партии запуска, последовательность поступления изделий в производство. Закономерности производственного процесса в непоточном производстве сложны, и часто движение в ходе изготовления изделия в технологических комплексах не определено однозначно.

2.4.1 Расчёт основных параметров ТС для поточного производства

Основным транспортным средством для поточного производства является конвейер, для него устанавливается шаг, длина и скорость движения.

А. Шаг конвейера определяется как сумма длины изделия и промежутка между последовательно изготавливаемыми изделиями, величина которого устанавливается с учётом обеспечения удобства выполнения операции:

- при сборке изделий типа тракторов, автомобилей, станков и аналогичных объектов этот промежуток принимается равным 0.8 … 1.2 метра;

- при сборке изделий средних размеров – 0.5 … 1 метров, а мелких - 0.2 … 0.3 метра.

Если транспортные изделия разной длины, то за шаг конвейера выбирается максимальный расчётный размер.

Б. Длину конвейера рассчитывают по формуле ,

Где – число сборочных станций на конвейере; – длина приводной станции, м; -длина натяжной станции, м;

Число сборочных станций на конвейере рассчитывают как сумма станций, определённых из технологического процесса, например, сборки изделий плюс 2-3 резервных станции на случай изменения конструкции изделия и самого процесса его производства.

В. Скорость движения конвейера:

- для рабочих непрерывных конвейеров:

- для рабочих конвейеров периодического действия: ,

где - такт выпуска изделий, мин; – время выполнения операции максимальной продолжительности, мин.

Если , то применяют метод двойного перемещения. В этом случае через такт выпуска включается вспомогательный конвейер, связанный с главным, перемещающий изделия, в результате, на удвоенный шаг транспортирования.

Замечания:

1) Расчётная скорость конвейера периодического действия должна быть согласована с техническими характеристиками привода. Она не должна также превышать скорости, допустимой с точки зрения техники безопасности – сила инерции масс, находящихся на конвейере, не должна вызывать толчков и сползаний изделий с конвейера.

2) Скорость холостого хода конвейера принимается 7-9 м/мин при сборке тяжёлых изделий и до 15-20 м/мин при сборке мелкий изделий.

3) Иногда для снижения неблагоприятного действия на рабочих жесткого ритма сборки скорость конвейера изменяют в течение смены (4-4.3 м/мин на ВАЗе).

2.4.2 Выбор транспортной системы и расчёт основных параметров транспортных средств в непоточном производстве

А. Выбор типа внутрицехового транспорта зависит:

- от вида и характера производства (сборка, механическая обработка);

-от производственной программы и типа производства;

- от строительной части производственного корпуса (возможность установки мостового крана, кран-балки);

- от используемого основного оборудования.

Транспорт является частью производственного процесса и влияет на длительность его цикла.

При разработке транспортно-технологической схемы производственного процесса необходимо обеспечить увязку работы ПТМ (подъёмно-транспортных машин), механизмов и технологического оборудования.

Виды и количество транспортных средств определяется на основании расчётов годовых грузопотоков заготовок, полуфабрикатов, деталей, отходов (стружки) производства по цеху.

Грузооборот цеха оформляется в виде шахматной таблицы. Составляется схема транспортных связей, которая отображает грузопотоки между производственными участками и между участками и складами. Для построения внутрицеховой схемы определяют по технологическим процессам обработки и сборки последовательность прохождения объектов производства между участками и складами, массу грузов, требования к их перемещению, расчёт грузооборотов представляется в форме таблицы 1:

 

Таблица 1. Грузооборот цеха.

Номер маршрута	Суточный (годовой) грузооборот, т	Грузо- подъёмность транспортного средства, т	Продолжи- тельность рейса, мин	Необходимое количество рейсов в сутки	Затраты времени на все рейсы, мин
ИТОГО:

 

Б. Расчёт длительности транспортного цикла

Длительность транспортного цикла зависит от принятого вида маршрута движения (одностороннего, двустороннего, маятникового или кольцевого).

При одностороннем движении: ,

Где - время движения, мин; - время погрузки, мин; - время разгрузки, мин; - время задержки (, мин

При маятниковом движении

При кольцевом движении: ,

где m – равно 1 при затухающем грузопотоке; n – равно 1 при нарастающем грузопотоке.

Время движения определяется по формуле:

где L – средняя длина пути, м; V - скорость движения, м/мин.

В. Выбор способа и условий транспортирования грузов

Выбираются условия транспортирования: поштучно или в таре, размер и вес транспортной партии.

Необходимо выбрать следующие транспортные средства:

- доставки заготовок в цех;

- погрузки и выгрузки заготовок и необходимую тару для транспортирования и хранения;

- передачи заготовок от станка к станку и подъёмное устройство для установки и снятия их станке;

- транспортировки полуфабрикатов на межоперационный склад;

- транспортировки готовых деталей на сборку или склад;

- транспортировки на сборочных участках и на склад готовой продукции;

- методы и средства уборки стружки со станка и транспортировки её к стружкоприёмникам.

Выбор межоперационного транспорта зависит от непрерывности грузопотока, массы, формы, габаритов, требуемой скорости перемещения и др. В крупносерийном и массовом производстве применяют скаты и склизы для перемещения на короткие расстояния между рабочими местами.

Электропогрузчики (ГОСТ 20805-89) и электротележки с подъёмной платформой используются при транспортировке на расстояния 200-250 метров, электротележки с электротягачами (ГОСТ 15942-89) при перевозке на большие расстояния.

Максимальная скорость движения напольного транспорта ограничена допустимой скоростью движения внутри производственных корпусов до 5 км/ч. Эксплуатация напольного электротранспорта (кар, погрузчиков) требует создания стоянки (гаража) и зарядной аккумуляторной станции. Батареи разряжаются за 7-8 часов работы.

Тип, основные параметры и размеры напольного безрельсового транспорта определены ГОСТ 16215-89, ГОСТ 15942-89, ГОСТ 13188-81, ГОСТ 12847-81, ГОСТ 10721-89, ГОСТ 18991-89. Основные характеристики транспортных машин приведены в таблице 2.

 

Таблица 2. Характеристик транспортных машин.

Тип транспорта	Средняя скорость движения, м/мин	Коэффициент использования по времени	Коэффициент использования по грузоподъёмности
Электро- и автокары		0.6	0.7
Автотягачи		0.6	0.6
Электротягачи		0.6	0.7
Однорельсовые тележки		0.8	0.7

 

В качестве подъёмно-транспортных устройств в серийном механосборочном производстве применяют: электрические мостовые краны (ГОСТ 5346-90) грузоподъёмностью 5-50 тонн; кран-балки с электрической талью (ГОСТ 7890-81) грузоподъёмностью 0.25; 0.5; 1.0; 2.0; 3.0; 5.0 тонн; электроштабелёры (ГОСТ 10721-89, ГОСТ 16553-89). Установка тяжёлых заготовок и приспособлений весом 0.1-5 тонн выполняются кран-балками, поворотными кранами, монорельсами. Для объектов весом более 5 тонн применяют мостовые краны. Скорость передвижения до 120 м/мин. Для обслуживания отдельных рабочих мест, и реже, для транспортировки грузов на большие расстояния применяют монорельсы (однорельсовые пути). Монорельсы оснащают электрической талью (ГОСТ 7882-81) с электрическим или ручным передвижением, ручной талью и пневматическим поршневым вертикальным подъёмником (ГОСТ 16540-89). Высота подъёма 250-1000 мм. Поворотные краны в виде стрелы, либо с тельфером, или в виде крана на колонне применяют для обслуживания определённого станка или рабочего места.

2.5 Расчёт количества транспортных средств каждого типа

Количество транспортных средств определяют исходя из машиноёмкости транспортных операций , которую рассчитывают по следующей формуле:

 

или

 

где – величина грузопоток i-ого наименования полуфабрикатов, т/год; – величина средней транспортной партии (количество грузов за один рейс); – грузопоток i-ого наименования груза, ед. тары/год; - величина транспортной партии i-ого наименования груза, ед. тары; - длительность обслуживания (время цикла транспортной операции).

Величина , где - грузопоток по определённой группе грузов i; - средняя грузовместимость тары, т.

Для циклических транспортных средств длительность обслуживания при двухадресном режиме работы равна:

,

где - время разгона транспортного средства, мин;

- время торможения транспортного средства, мин;

- время движения на номинальной скорости, мин;

- время отработки цикла: взять – поставить, мин;

Для расчёта используют средний путь движения на номинальной скорости, который равен 0.3-0.5 длины транспортной трассы, а скорость зависит от транспортного средства и массы груза.

 

Рис. 3. График скорости и грузоподъёмности различных видов транспортных средств.

 

Количество транспортных средств определяют по формуле:

где = 1.2-1.6 – коэффициент спроса, учитывающий неравномерность поступления заявок на обслуживания в единицу времени; = 0.7-0.8 – коэффициент загрузки транспортного средства; - эффективный годовой фонд времени работы принятого типа транспортного средства, часы; n – число грузопотоков, обслуживаемого данным типом транспорта.

2.6 Цеховая и межоперационная транспортные системы

Началом ТП транспортирования к производственному участку является приём груза с приёмо-сдаточной секции склада, а концом – подача груза на приёмо-сдаточную секцию производственного участка. Груз может перемещаться по цеху с помощью различных транспортных средств.

2.6.1 Напольные транспортные средства – данный транспорт является устройством периодического действия. На рис. 4 представлены схематично следующие виды транспорта: тележки с ручным приводом (рис. 4 а)), электропогрузчик (рис. 4 б)), механическая лопата (рис. 4 в)), промышленный робот (рис. 4 г)).

 

Высокоманёвренным транспортом, не требующим широких проездов и больших радиусов закругления, являются электрические тележки и электрокары (рис. 5). Они просты в управлении и бесшумны, их грузоподъёмность составляет 0.5-1.5 тонны, скорость движения 100-250 м/мин. Их используют при переменных и постоянных маршрутах транспортирования с грузопотоком 50 тыс. тонн/год и максимальной длине перемещения до 200м.

 

 

Рис. 4. Схема транспортирующих устройств периодического действия

 

 

 

Рис. 5. Электрическая тележка с грузоподъёмным краном и электрокар с подъёмной платформой для перевозки груза.

 

Применение автопогрузчиков (рис. 6) позволяет организовывать транспортирование при отсутствии специальной зарядной станции территории цеха или завода при значительных длинах перемещения груза, в условиях единичного и мелкосерийного производства.

 

 

Рис. 6. Схема автопогрузчика.

 

Погрузчиками называют машины, оборудованные устройствами для захватывания груза, перемещения его в вертикальном и горизонтальном направлениях, укладки в штабель, погрузки в транспортные средства (железнодорожные вагоны, автомобили и др.) и выгрузки из них. Погрузчик с электрическим приводом называют электропогрузчиком, а с приводом от двигателя внутреннего сгорания – автопогрузчик. Обычно погрузчики снабжаются сменными захватами. Вилы предназначены для захвата тарно-штучных грузов, а ковш – для сыпучих грузов.

Наша промышленность выпускает электропогрузчики грузоподъёмностью 0.5…1.5 тонны.

Грузоподъёмность автопогрузчика 1.5…7.5 тонн, высота подъёма до 4 метров. Скорость подъёма груза 8…12 м/мин, скорость перемещения автопогрузчиков до 40 км/ч.

Составляющие автопогрузчика (рис. 6):

1 – несущая звёздочка;

2 – поперечина;

3 – цепи пластинчатые;

4 – шток;

5 – каретка поршня 8;

6 – захват груза;

7 – рама;

8 – цилиндр толкателя;

9 – вертикальная рама;

10,11 –направляющие гидрораспределителя;

12,13 – лопастные насосы;

14 – задние ходовые колёса;

15 –коробка передач;

16 – двигатель;

17 – направляющий гидроусилитель;

18 –цилиндр подвижной;

19 – шток гидроусилителя;

20 – шестерня стойки поворота 21;

21 – рулевое управление;

22 – гидравлический толкатель;

23 – передние ходовые колёса;

24 – задний мост;

25 –шток 22;

 

 

Автопогрузчик (рис. 6) состоит из ходовой и подъёмной частей. Ходовая часть обычно изготовлена из стандартных автомобильных деталей и узлов: двигателя 16, коробка передач 15, заднего моста 24, передних ходовых 23 и задних 21 колёс, рулевого управления 14 и т.д. В отличие от обычных автомобилей, двигатель и поворотные колёса установлены в автопогрузчик сзади, а задний мост со сдвоенными пневматическими колёсами – спереди. Это объясняется большей нагрузкой передней части автопогрузчика за счёт находящегося здесь подъёмного устройства и захват для груза. Поворот управляемых колёс осуществляется с помощью гидравлического усилителя, шток 19, которого связан с рамой погрузчика, а подвижной цилиндр 18 снабжён зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении с шестернёй 20,стойки поворотных задних колёс 21. Направляющий гидрораспределитель 17 закреплён на цилиндре, его шток связан с рулевым управлением. Жидкость в цилиндр 18 толкателя попадает в насос. Ходовая часть автопогрузчика не имеет рессор, поэтому он не приспособлен для высоких скоростей движения. Подъёмная часть автопогрузчика состоит из вертикальной рамы 9, шарнирно укрепленной на раме автопогрузчика, и рамы 7, по которой перемещается каретка 5. Рама 7 служит для увеличения высоты и скорости подъёма каретки с захватом 6. Для уменьшения консольного вылета захвата основанная рама может наклоняться назад на угол (до 12 ˚), для лучшего захвата груза она может наклоняться также вперед на угол (до 4˚). Приводы механизмов подъёма и наклона – гидравлические толкатели, в которых жидкость через направляющий гидрораспределитель подаётся от насоса, приводимого карданным валом от двигателя автопогрузчика, в гидромагистраль. Подъёмный механизм состоит из рамы 9, на нижней балки которой установлен цилиндр толкателя 8; шток 4 его поршня оканчивается поперечиной 2, несущей звёздочки 1 для пластинчатых грузовых цепей 3. Поперечина связана с рамой 7. Грузовая цепь укреплена на основной раме 9, перекинута через звёздочку и вторым концом закреплена на каретке. При перемещении поршня в цилиндре вспомогательная рама перемещается вместе с ним, а каретка движется с удвоенной скоростью и проходит путь, равный удвоенному пути поршня. Гидравлический толкатель 22 механизма наклона передаёт через шток 25 усилие на основную раму подъёмника. Меняя место крепления штока 25 к раме 9, можно получит различные углы отклонения вертикальной рамы. Толкатели управляются направляющими гидрораспределителями 10 и 11. Гидравлические толкатели автопогрузчиков работают при Р ≈ 6.5 МПа. Это давление создают лопастные насосы 12 и 13, приводимые двигателем автопогрузчика. Сокращению интенсивности грузопотоков способствует увеличение транспортной партии, применение электропоездов, в том числе и без водителей (рис. 7). Такой поезд движется по заранее определённой замкнутой трассе, оборудованной специальным проводником под полом. Индуктивное управление поездом позволяет обойтись без рельсов и троллейных проводов. Поезд имеет боковые приёмно-сдаточные устройства для стыковки с технологическим оборудованием. Поезда используют при грузопотоках до 100 тыс. тонн/год и максимальной длине перемещения до 500 м.

Рис. 7. Электропоезд без водителя.

 

В автоматизированном машиностроительном производстве часто используют самоходные транспортные тележки – робокары. В отечественных тележках МП-12Т и МП-14Т используют опто-электронную связь для отработки маршрута движения путём приёма-передачи радиоволн и инфракрасного излучения. Грузоподъемность робокаров не превышает 200 кг из-за потерь мощности на передачу движения пневматическим шинам приводных колес и небольших источников питания – аккумуляторных батарей. Максимальная скорость движения робокар- 30 м/мин.

Для перемещения грузов в ГПС используют каретки-операторы (рис. 8). Шасси тележки представляет собой сварную раму 11, на кронштейнах которой смонтированы две оси с ходовыми колесами 12. Имеется подвижный бампер 13, который в случае наезда включает систему торможения и останова. Перемещение каретки обеспечивает электродвигатель постоянного тока 2, который через редуктор 1 передает движение на ведущую ось ходовых колес. Платформа тележки позволяет устанавливать спутники технологического оборудования, для чего ее плита выдвигается приводом 5 по направляющим планкам (с роликами) 4. На стойке шасси 6 установлен блок электроавтоматики, который с помощью чувствительных элементов 9 и механизма фиксации каретки-оператора 10 обеспечивает торможение и точный останов транспортного средства. Для настройки маршрута движения используют наладочный пульт 7. Подвод электропитания обеспечивает кабеленесущая цепь 8, что ограничивает перемещения каретки-оператора.

 

Рис. 8. Каретка-оператор.

 

 

2.6.2. Конвейерные транспортные средства.

А. Шаговые конвейеры.

Рис. 9. Шаговый конвейер.

 

Для сборки крупногабаритных машин типа станков в поточном производстве используют шаговые конвейеры (рис.9). В котловане под полом смонтированы: подающая рама 1 конвейера с рейкой 3; гидравлические домкраты 6, на штоке которых имеются ролики 4; двигатель 8 с гидронасосом и масляными баками 7; электродвигатель 9, приводящий в движение редуктор и зубчатое колесо 2, сцепленное с рейкой 3, которая закреплена на раме 1. В полу вмонтированы для каждой станции (рабочего места сборщиков) четыре плитки 5, выведенные по уровню и находящиеся на горизонтальной плоскости; эти плитки базируют станину (корпус) собираемого изделия.

Конвейер работает автоматически – при включении его электродвигатель 8 и насос подают масло из бака в гидравлические домкраты 6, расположенные попарно вдоль рамы на расстоянии 1,5 … 1,8 м друг от друга. При поступлении масла ролики 4 приподнимают раму 1 вместе с собираемым изделием над плитками на 12-15 мм, далее автоматически включается электродвигатель 9 и редуктор, приводящий во вращение колесо 2, которое перемещает рейку 3 вместе с рамой на один шаг. Затем собираемое изделие опускается на базовые плитки 5 и осуществляется сборка.

В настоящее время находят применение шаговые конвейеры на воздушной подушке для сборки изделий до 5 тонн. Эти конвейеры могут работать как в поточном производстве при такте выпуска 20 … 120 мин, так и при не полностью синхронизированном технологическом процессе сборки.

Б. Ленточные конвейеры (ГОСТ 22644-89, 22649-89).

 

 

Рис. 10. Ленточного конвейера:

1 – натяжной барабан; 2 – лента; 3 – груз;

4 – приводной барабан.

 

Схема ленточного конвейера показана на рисунке 10. Данный тип конвейера предназначен для транспортировки грузов 2 в горизонтальном направлении. Конвейер имеет плоскую форму рабочей ветви, мощности и скорость их привода небольшие. Основой конвейера служит гибкая лента 3 из прорезиненной ткани, служащая как тяговым, так и грузонесущим органом. Верхняя и нижняя ветви ленты поддерживаются роликовыми опорами. Постоянное натяжение и движение ленты обеспечивается винтовым и натяжным устройством 1 и приводным барабаном 4. Ленточный конвейер состоит из следующих элементов (рис. 11): привода, состоящего из электродвигателя12, редуктора 9 и муфты 8; станины 13; приводного барабана 6; натяжного барабана 2; замкнутой бесконечной ленты 4, охватывающей приводной и натяжной барабаны и несущей груз 15 на верхней ветви; верхних роликоопор 5, поддерживающих ленту; нижних роликоопор 11, поддерживающих нижнюю ветвь ленты; натяжного устройства 1 (грузового или винтового типа); отклоняющего устройства 14, на перегибах ленты ставят дополнительный барабан или роликоопоры; загрузочного устройства 3; концевого разгрузочного устройства 7; скребка(щетки, например) 10 для очистки поверхности ленты от частиц перемещаемого груза; устройства останова ленты 16.

Рис. 11. Ленточный конвейер.

 

В. Цепные конвейеры.

В конвейерах данного типа тяговым органом является цепь (ГОСТ 588-81). Наиболее распространены пластинчатые втулочно-роликовые и втулочно-катковые цепи с шагом 80… 800 мм. Цепи подбирают по разрушающей нагрузке при запасе прочности 7… 10 в зависимости от размеров и условий эксплуатации. Скорость цепных конвейеров не превышает 60м/мин. Для уменьшения провисания ленты между натяжным и приводным барабаном устанавливают роликовые опоры или настилы. Для обеспечения натяжения цепи устанавливают натяжное устройство.

Цепные конвейеры бывают пластинчатые (рис. 12); скребковые (рис. 13); ковшовые (рис. 14); люлечные (рис. 15); эскалаторные (рис. 16); подвесные грузонесущие (рис.17 а)) и толкающие (рис.17 б)).

Рис. 12. Схема пластинчатого цепного конвейера: Рис. 13. Схема скребкового цепного конвейера.

1 – натяжная звёздочка; 2 – пластины; 3 – цепь;

4 – груз; 5 – приводная звёздочка.

 

 

Рис. 14. Схема ковшового цепного конвейера. Рис. 15. Схема люлечного конвейера.

 

 

Рис. 16. Схема эскалатора. Рис. 17 а). Схема подвесного грузонесущего цепного конвейера:

1 – транспортная часть; 2 – ковш-люлька; 3 – цепь.

 

Рис. 17 б). Схема подвесного грузонесущего цепного конвейера: 1- транспортная часть; 2 – ковш-люлька; 3 – цепь с толкателями.

 

В1. Пластинчатые конвейеры, ГОСТ 22281-89.

Их применяют для транспортирования сравнительно тяжелых заготовок, например, валов различной длины. Конвейеры состоят из двух рядов вращающихся стальных пластин 2 для установки на них грузов 4. пластины закреплены на тяговом органе- цепи 3. конвейер имеет приводную 5 и натяжную 1 звездочки (рис. 12).

 

 

Рис. 18. Схема пластинчатых конвейеров: а – с лотковым настилом; б – с плоским настилом; в – с волнистым настилом; г – элемент тяговой цепи.

 

В2. Скребковые конвейеры.

На цепях 2 данного конвейера (рис. 13) закреплены вертикальные пластины- скребки 3, которые при движении конвейера со скоростью V перемещают груз 5 слева направо (по рисунку). Конвейер имеет натяжную 1 и приводную 4 звездочки. Скребковые конвейеры широко применяют для уборки стружки в металорежущих станках и на производственных участках при сборе стружки в контейнеры.

В3. Ковшовые конвейеры.

Конвейеры данного типа (рис. 14) широко применяют для транспортирования и межоперационного перемещения по ходу технологического процесса тарно-штучных и насыпных грузов. Конвейер состоит как все цепные конвейеры из тягового органа, приводных и натяжных звездочек и несущих грузы элементов-ковшов, конструкция которых зависит от перемещаемых грузов. Сложные траектории движения ковшей могут иметь горизонтальные и вертикальные участки.

В4. Люлечные конвейеры.

 

Рис. 19. Схема цепного люлечного элеватора.

 

Люлечные конвейеры - это разновидность ковшовых конвейеров, где несущий элемент выполнен в виде люльки (рис. 19), которая шарнирно прикреплена к тяговому органу. Конвейеры имеют: тяговый орган-цепь 3; несущий элемент-люльку 2; натяжную 4 и приводную звездочку 1.

 

В5. Эскалаторные конвейеры.

Широко применяют для подъема грузов, людей с этажа на этаж зданий. Особенно распространены в транспорте – метро (рис. 16).

В6. Подвесные конвейеры.

Конвейеры данного типа (рис. 17 а) и б)) состоят из одинарной линии замкнутого тягового органа 3, замкнутого подвесного рельсового пути 1, приводного и натяжного устройства и несущего груз элемента 2. Их применят для непрерывного и периодического перемещения штучных грузов по сложной траектории, состоящей из горизонтальных, вертикальных и наклонных участков (рис. 20). К кареткам 6, прикрепленным к тяговому органу, присоединены подвески 9, на которые укладывают груз. Каретки состоят из катков, кронштейна и вилки. Они движутся по подвесному пути 5, изготовленному из двутавра, уголка или стальной полосы. Загрузка и разгрузка конвейера возможна на ходу вручную.

Рис. 20. Схема подвесного конвейера: 1 – натяжное устройство; 2 – участок загрузки; 3- участок разгрузки; 4 – приводное устройство; 5 – путь для кареток; 6 – каретка; 7 – цепь; 8 – груз; 9 - подвеска.

 

Пространственная трасса является главным преимуществом подвесного конвейера. В качестве тягового органа используют цепь, реже – канат. Наибольшее распространение получили грузотолкающие конвейеры (рис. 17 б)).

Тележки толкающего конвейера можно вывести с трассы конвейера на ответвления основного пути. Это есть главное преимущество толкающих конвейеров. Конструкция и расстановка тележек на тяговом органе определяется характером и размером груза, а также требованием технологического процесса. Длина трассы такого конвейера может достигать 500 м и более, скорость движения 3-30 м/мин.

Толкающие конвейеры могут быть напольными. В этом случае цепь находится над полом цеха, а к толкателям, проходящим в цепях, подсоединяют тележки, которые движутся по полу цеха.

Г. Роликовые конвейеры (рис. 21)

 

Рис. 21. Схема роликового конвейера.

 

 

Д. Винтовые конвейеры (рис. 22)

 

Рис. 22. Схема винтового конвейера.

 

 

Е. Вибрационные конвейеры (рис. 23)

 

Рис. 23. Схема вибрационного конвейера.

 

 

Д. Инерционные конвейеры (рис. 24)

 

Рис. 24. Схема инерционного конвейера.

 

2.6.3. Грузоподъемные устройства.

Таль (рис. 8) — компактная машина цикличного действия для подъема и опускания груза, которая состоит из лебедки и те­лежки. Так как таль располагается выше поднимаемого груза, то при ручном приводе используют цепное колесо 8, которое вра­щается с помощью бесконечной круглозвенной цепи 9. Цепное колесо через передачу (зубчатую 10 или червячную) приводит во вращение барабан 13 (или звездочку) механизма подъема груза, где используется еще и полиспаст для выигрыша в силе, состоя­щий из гибкого элемента 11 (каната или цепи) и подвижного блока 12 подвески. Поднятый груз удерживается остановом или тормозом 7. Таль с электрическим приводом ее механизмов назы­вают электроталью. В механизме передвижения тали 6 с ручным приводом цепное колесо 2, вращаемое цепью 1, через передачу 3 приводит во вращение приводные колеса 4 тележки, передвигаю­щиеся по монорельсу 5. Тележки выполняют также и с электри­ческим приводом. При малой грузоподъемности и небольшой высоте подъема груза тележки тали не имеют приводных колес. Тали выпускают достаточно большой грузоподъемности.

Грузоподъемный кран — машина цикличного действия, которая пред­назначена для подъема и перемещения в пространстве груза, подвешенного с помощью крюка или удерживаемого другим грузо­захватным органом.

Типовыми крановыми механизмами являются: механизм подъ­ема (лебедка с полиспастом); механизмы передвижения, осуществ­ляющие перемещение крана, тележки или тали; механизм изме­нения вылета путем изменения угла наклона стрелы или перемещения груза по стреле; механизм поворота для вращения пово­ротной части крана в горизонтальной плоскости.

Для перемещения штучных или насыпных грузов по прост­ранственной трассе произвольной формы и различной протяжен­ности применяют краны стрелового и мостового типов. У кранов стрелового типа груз подвешен к стреле (с постоянным или пере­менным вылетом) и находится вне опорного контура крана. К кра­нам этого типа относят настенные и полноповоротные. Настен­ный кран (рис. 9) с постоянным вылетом I стрелы, равным расстоя­нию от оси вращения крана до точки подвеса груза 2 к стреле 1, при подъеме груза имеет зону 3 обслуживания, равную (в плане) половине окружности. У такого крана должен быть механизм подъема груза (лебедка) и механизм поворота стрелы.

В настенном кране с переменным вылетом (рис. 10) вылет изменяется перемещением по стреле 1 тележки 3 с механизмом подъема 2. Обслуживаемая зона 4 в плане — половина круга. Вылет консольного крана может изменяться также путем подъема и опускания стрелы.

У полноповоротного консольного крана (рис. 11) вокруг не­подвижной колонны 1 может поворачиваться металлоконструк­ция 2 крана. Обслуживаемая зона 3 — окружность при постоян­ном вылете и круг при переменном вылете.

Грузоподъемные краны изготовляют стационарными и пере­движными.

У кранов мостового типа груз подвешен к движущейся те­лежке и всегда находится в пределах опорного контура. Краны мостового типа бывают: опорными и подвесными, мостовыми, козловыми и кабельными.

Опорные кран-балки (рис. 12) выпускают относительно невысо­кой грузоподъемности и с небольшим пролетом L. По главной балке 1 передвигается механизм 2 подъема, а сам кран передвигается на колесах 3 концевых балок по крановым путям, уложенным на ко­лоннах. Прямоугольная площадь обслуживаемой зоны позволяет пе­ремещать груз в любую точку цеха, над которым установлен кран.

Подвесная кран-балка 1 (рис. 13) мостового типа движется по путям, подвешенным к строительным конструкциям здания 2. Это дает возможность передавать груз с одной балки на другую без перегрузки, так как концы главной балки не загораживают концевые балки.

Мостовой кран (рис. 14) — кран, несущие элементы конструк­ции которого опираются непосредственно на крановый путь, имеет большую грузоподъемность. Главные балки 1 образуют мостовую конструкцию, по которой передвигается тележка с меха­низмом 2 подъема груза.

Козловой кран (рис. 15) — кран мостового типа, несущие элементы конструкции которого опираются на крановый путь с помощью опорных стоек. Их применяют на открытых площадках складов, например, для разгрузки железнодорожных вагонов. По металлоконструкции 1 крана движется тележка с механизмом 2 подъема. Кран передвигается по рельсам 3.

Кабельный кран (рис. 16) — кран, несущими элементами ко­торого являются канаты 2, закрепленные на опорах 1. По канату движется тележка 3 с механизмом подъема.

Подъемники — грузоподъемные машины цикличного или не­прерывного действия для подъема грузов (грузовые) или людей (пассажирские лифты). Грузонесущими устройствами подъемников являются кабины (клети), платформы и ковши. Шахтный подъемник (рис. 17, а) имеет шахту 1, кабину 2, соединенную гибким элементом с лебедкой 3. Направ­ляющие для кабины или грузовой клети размещены внутри за­крытой по всей трассе шахты.

Стоечный подъемник (рис. 17, б) состоит из стойки 1 (несу­щей конструкции), по которой движется грузовая платформа 2, соединенная гибким элементом с лебедкой 4. Гибкий элемент пере­кинут через отклоняющий блок 3. В этих подъемниках несущая конструкция имеет направляющие для грузовой платформы.

2.7 Расчеты при проектировании транспортных устройств производственных подразделений.

2.7.1 Ленточные конвейеры (ЛК).

Серийные ЛК общего назначения по ГОСТ 22644-89 и 22647-89 комплектуются из отдельных узлов:

- приводных, натяжных, отклоняющих барабанов;

- приводов;

- роликовых опор;

- натяжных устройств;

- очистных устройств;

Станины, на которых крепят привода, барабаны и др. серийно не выпускают, их надо проектировать и изготавливать. Основными параметрами серийных ЛК являются ширина, скорость движения ленты и диаметр приводного барабана. В машиностроении применяют ленты из углеродистой или коррозионной стойкой стали шириной 500-650 мм и толщиной 1 мм. Из-за гибкости таких лент применяют барабаны больших диаметров.

2.7.1.1 Производительность ленточных конвейеров (ЛК).

При равномерном движении груза непрерывного (сыпучего) груза производительность ленточного конвейера определяется массой груза, проходящего в единицу времени:

, где - площадь поперечного сечения слоя груза, м²; - плотность груза, т/м³; - скорость движения ленты, м/с.

При транспортировании штучных грузов:

, где m – масса одного груза, кг; S – шаг размещения груза на ленте, м.

2.7.1.2 Определение приближенной мощности привода ЛК.

В ЛК мощность расходуется на горизонтальное перемещение и подъем вверх груза, если ЛК наклонный, на преодоление инерции покоя; на преодоление силы трения в подшипниках роликоопор приводного, отклоняющегося и натяжного барабанов; на перегиб ленты на барабанах и роликоопорах; на преодоление сопротивления в загрузочных, разгрузочных и очистных устройствах.

Для предварительного расчета (рис. 25) мощности привода ЛК определяется по формуле (кВт), где - длина горизонтальной проекции ЛК, м; Н – высота подъема груза, м; и - коэффициенты зависящие от ширины и длины ленты.

Таблица 3. Значения в зависимости от ширины ленты.

Ширина ленты, мм
	0,012	0,015	0,020	0,024	0,030	0,035	0,040

 

Таблица 4. Значения в зависимости от длины транспортёра.

Длина транспортера, м	до 15	15-30	30-45	более 45
	1,25	1,12	1,05	1,0

 

 

Тяговое усилие на приводном барабане , (кН).

 

 

Рис. 25. Схема к расчёту ленточного конвейера.

 

 

По формуле Эйлера можно найти максимальное напряжение в ленте:

, где - коэффициент трения между лентой и барабаном (при трении без смазки резинотканевой ленты со стальным барабаном =0,35); - угол обхвата барабана лентой, рад.

По можно определить число прокладок в резинотканевой ленте.

2.7.1.3 Определение размеров натяжных и приводных барабанов.

Барабаны обычно отливают из чугуна или делают сварными из стали Ст3. Приводные барабаны для центрирования ленты имеют небольшую выпуклость , которая составляет 0,005 длины барабана В или в среднем 1,5..5 мм. Для лучшего сцепления ленты с поверхностью приводного барабана его покрывают резиной. При использовании прорезиненной ленты диаметр приводного барабана , где - число прокладок в ленте. При стальной ленте , где b - толщина стальной ленты, мм. Диаметр натяжного барабана отклоняющего - Полученную величину округляют до ближайшего стандартного размера барабана по ГОСТ 22644-84: 160, 250, 320, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500;

Длину барабана В берут на 100 мм больше ширины ленты.

2.7.1.4 Выбор приводных устройств.

Привод ЛК состоит из приводного барабана и механизмов, передающих движение от электродвигателя к названному барабану. Для увеличения угла обхвата барабана лентой, а следовательно для увеличения силы трения, устанавливают специальный отклоняющий барабан. Привод монтируют на раме; вращение электродвигателя к валу приводного барабана передается редуктором. Соединение валов двигателя и барабана валами редуктора осуществляется с помощью муфты.

По рассчитанной мощности привода по каталогу подбирают стандартный двигатель. Затем определяется передаточное отношение привода где - частота вращения двигателя и приводного барабана соответственно; .

По мощности привода и передаточному отношению по каталогу подбирают стандартный редуктор или рассчитывают передачу на прочность.

2.7.1.5 Выбор натяжного устройства.

Для обеспечения сцепления ленты с приводным барабаном и устранения провисания ее между роликоопорами предусматривают натяжное устройство. Они бывают механические и грузовые автоматического действия.

Рис. 26. Схемы натяжных устройств ленточного конвейера.

В винтовом устройстве (рис. 26 а)) лента 3 натягивается барабаном 4 с осью 5 и ползуном 7 перемещаемого с помощью винта 2 и неподвижной гайки 1. При параллельных ветвях ленты у натянутого барабана усилие винтового или винтового с пружиной устройства: где и - натяжение в набегающей и сбегающей ленте конвейера у натяжного барабана; - сопротивление при передвижении в ползунах натяжного барабана; , где - масса барабана; - ускорение свободного падения, равно 9,8 .

При вытяжке ленты винты периодически с помощью ключа поворачивают. Винтовое устройство с пружиной (рис. 26 б)) частично компенсирует вытяжку ленты. Винт 4 свободно проходит через неподвижный упор 3. Натяжение создается завертыванием гайки 1, что приводит к сжатию пружины 2. Такое устройство используют в передвижных и коротких (до 50 м) конвейерах.

Грузовое натяжное устройство (рис. 26 в)) автоматически компенсирует вытяжку ленты. Тяговый орган (канат) 2 крепят к ползуну 3 и перекидывают через неподвижный блок 1. Груз 4 создает усилие для передвижения барабана. Массу груза рассчитывают по формуле: кг. Из-за больших габаритов это устройство рекомендуют применят для стационарных конвейеров.

2.7.1.6. Выбор роликовых опор.

Назначение данных элементов – уменьшение провисания ленты. Расстояние (шаг) между роликоопорами рассчитывают так:

- для сыпучих грузов , где А – коэффициент, при плотности груза менее 1т/м³ А= 1750 мм; при плотности более 1,5 т/м³ А=1550 мм; В – ширина ленты, мм.

- для штучных грузов должна быть не меньше половины длины груза;

-для холостой ветви ЛК .

 

Рис. 27. Схема к определению прогиба ленты между роликоопорами.

 

 

Допускается провисание ленты (рис. 27). Конструкция роликоопор с подшипниками качения на (рис. 28), где обозначено 1 – вал, 2 – подшипник качения, 3 – корпус роликоопоры.

 

 

Рис. 28. Роликоопоры с подшипниками качения: а) – из трубы; б) - литая.

 

2.7.2 Пластинчатые конвейеры.

???

2.7.3 Гравитационный транспорт.

 

 

Рис. 29. Схемы к расчёту движения груза по прямолинейному наклонному спуску.

 

Устройство, где грузы перемещаются сверху вниз под действием силы тяжести, называют гравитационными, и они не требуют приводных механизмов. Спуск груза происходит по двум участкам (рис. 29): крутому, где груз приобретает значительную скорость, и пологому, на котором гасится приобретенная кинетическая энергия: где m – масса груза в кг, v – скорость груза в м/с. Угол наклона крутого участка следует брать больше угла трения, а пологого – меньше угла трения. Скорость движения на крутом участке не должна быть больше 5 м/с, на пологом скорость груза рекомендуется выбирать менее 1,5 м/с.

Скорость груза V массой m при спуске с наклонной поверхности высотой h, длиной наклонной поверхности L, начальной скорости Vн, углом наклона определяется по выражению:

.

Из вышеприведенного выражения определим скорости на крутом и пологом участках гравитационного спуска:

, где

длина соответственно крутого и пологого участков, м.

угол наклона соответственно крутого и пологого спуска, град.

Для роликовых спусков угол наклона берется 2-4 град.

 

2.7.4 Винтовые конвейеры.

Рис. 30. Винтовой конвейер.

 

 

Рис. 31. Винтовой гравитационный спуск:

1 – лоток винтового спуска;

2 – груз.

 

Винтовые конвейеры (рис. 30 и 31) применяют для перемещения сыпучих грузов и мелкокусковых материалов, например, в машиностроении – стружки. Для уборки стружки в цеху их размещают под полом. Длина конвейера обычно не превышает 40 м., а производительность 2-150м³/час. К недостаткам таких конвейеров относятся:

- сравнительно высоких расход энергии из-за перемешивания груза; - дробление и заклинивание частиц материала, груза; - отсутствие равномерности подачи груза.

Производительность в т/ч винтового конвейера: где -диаметр винта, м; S- шаг винта, м; n – частота вращения винта, мин^-1; - плотность транспортируемог