Лекция 18

Тема 2.4 напольный транспорт

Цель: знать общие характеристики напольного транспорта, основы расчета напольного транспорта

Анализ производственных процессов предприятий показывает, что время, когда предмет труда находится непосредственно в обработке, составляет не более 10% от времени его изготовления. Остальное время приходится на транспортные процессы – процессы перемещения, складирования, временного накопления, перегрузки предметов труда и их составных частей.

Трудозатраты на транспортные процессы составляют от 40% (машино-строение) до 85% (горнодобывающая промышленность) от себестоимости продукции. Именно поэтому транспортная система – важнейший элемент функ-

ционирования современного предприятия.

РЕЛЬСОВЫЙ ТРАНСПОРТ

Для перемещения грузов по территории заводов и цехов используют различные тележки, которые передвигаются по рельсам или без них.

В состав рельсового транспорта входят: рельсовый путь и путевое хозяйство; подвижной прицепной состав ─ вагоны и вагонетки; тяго­вые и маневровые устройства (локомотивы, электровозы и др., которые в данном курсе не рассматриваются).

Рельсовый транспорт различают по ширине колеи. В странах СНГ шири­на нормальной колеи (расстояние между внутренними гранями головок рельсов) принята 1524мм, узкой колеи ─ 750мм.

Для внутризаводского транспорта в большинстве случаев исполь­зуют узкоколейный рельсовый путь (рисунок 2.39), по которому передвига­ют вагонетки. На земляное полотно / настилают слой балласта 2. Поверх шпал 3 на подкладках 5 укладывают рельсы 4. Рельсы к шпа­лам крепятся костылями 6.

При перевозке сыпучих грузов применяют опрокидывающиеся те­лежки. Для перевода подвижного состава с одного пути на другой используют стрелки или поворотные круги.

Расчет сопротивления передвижению тележки изложен в методических указаниях к практической работе 2.

Широкое применение в промышленности нашли различные грузо­подъемные и транспортирующие устройства на подвесных путях (под­весные дороги). Их используют для перемещения тяжелых грузов на участках с небольшим грузопотоком. Подвесные пути позволяют осво­бодить пол цеха и территорию предприятий от рельсовых путей или других транспортных средств. Жесткие подвесные однорельсовые дороги изготовляют из проката (двутавра), по которому пе­ремещаются кошки (при ручном приводе) или тележки ─ электрические тали. Путь подвешивают на специальных кронштейнах или прикрепляют к перекрытиям здания. Применение стандартных электроталей позволяет механизировать транспорт­ные операции на предприятиях различных отраслей промышленности. Расчет усилия для перемещения тележки аналогичен расчету, при­веденному в разделе грузоподъемных машин, а для подвесных рельсо­вых дорог с цепной и канатной тягой расчет аналогичен приведенному в разделе транспортирующих машин непрерывного действия с тяговым органом (цепные подвесные конвейеры).

Рисунок 2.39 ─ Схема расположе­ния колес тележки на рель­совом пути

БЕЗРЕЛЬСОВЫЙ ТРАНСПОРТ

В зависимости от характера и количества перемещаемых грузов, а также расстояния используют ручные, самоходные тележки или ав­томобильный транспорт. Пе­редвижение тележек обычно осуществляется по асфальти­рованным дворам и полу це­хов.

Ручные тележки приме­няют для перемещения грузов на небольшие расстояния (до 100м), например, внутри цеха. Они снабжены обычно тремя, или четырьмя колесами на резиновом ходу. Иногда применяются двухколесные опрокидывающиеся тачки. Кузов ручных тележек иногда делается съемным. Их грузоподъем­ность 250... 1000кг.

К самоходным тележкам относятся электрокары грузоподъемностью до 2 т. Они предназначены для межцеховых перевозок грузов на расстояния 100...500 м.

Электрокары представляют собой тележки, приводящиеся в движе­ние электродвигателем, который получает энергию от установленной на тележке аккумуляторной батареи. Электрокара типа ЭК-1 имеет неподвижную платформу (рисунок 2.40).

Рисунок 2.40 ─ Электрокара ЭК – 1

Более удобными являются электрокары с подъемной платформой (рисунок 2.41). Груз 2 уложен на столиках, что сокращает время погрузки и разгрузки электрокар.

Скорость их обычно равна 10 - 30 км/час, длина пути между двумя зарядками, в зависимости от емкости батарей, составляет 50-80 км. К электрокарам можно прицеплять одну или две груженые платформы. Для перевозки сыпучих продуктов применяются электрокары с опрокидывающимся кузовом. Как и ручные тележки, электрокары снабжены колесами с резиновыми надувными шинами и требуют для своего передвижения ровного и гладкого пути. Электрокары получили весьма широкое распространение благодаря простоте обслуживания, компактности и безопасности при эксплуатации. Электрокары работают бесшумно и не выделяют газов, но нуждаются в специальном уходе, ремонте и зарядке аккумуляторных бата­рей.

Рисунок 2.41 ─ Электрокара с подъемной платформой для перевозки груза

ПОГРУЗЧИКИ

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.

Рисунок 2.42 ─ Вилочный погрузчик

Погрузчик с электрическим приводом называют электропогрузчиком, а с приводом от двигателя внутреннего сгорания ─ автопогрузчик. Обычно погрузчики снабжают сменными захватами. Вилы предназначены для захвата тарно-штучных грузов, а ковш ─ для сыпучих грузов.

Наша промышленность выпускает электропогрузчики грузоподъемностью 0,5...1,5т.

Грузоподъемность автопогрузчика 1,5...7,5 т, высота подъема до 4м. Скорость подъема груза 8... 12 м/мин, скорость передвижения ав­топогрузчика до 40км/ч.

Автопогрузчик (рисунок 2.43) состоит из ходовой и подъемной частей. Ходовая часть обычно изготовлена из стандартных автомобильных деталей и узлов: двигателя 16 с коробкой передач 15, заднего моста 24, передних ходовых 23 и задних 21. колес, рулевого уп­равления 14 и т. д. В отличие от обычных автомобилей двигатель и по­воротные колеса установлены в автопогрузчиках сзади, а задний мост со сдвоенными пневматическими колесами — спереди. Это объяс­няется большей нагрузкой передней части автопогрузчика за счет находящегося здесь подъемного устройства и захвата для груза.

Поворот управляемых колес осуществляется с помощью гидравлического усилителя, шток 19 которого связан с рамой погрузчика, а подвижной цилиндр 18 снабжен зубчатой рейкой, находящейся в зацеплении с шестерней, стойки поворотных задних колес 21. Направляю­щий гидрораспределитель 17 закреплен на цилиндре, его шток связан с рулевым управлением. Жидкость в цилиндр 18 толкателя подает насос. Ходовая часть автопогрузчика не имеет рессор, поэтому он не при­способлен для высоких скоростей движения.

Подъемная часть автопогрузчика состоит из вертикальной рамы 9, шарнирно укрепленной на раме автопогрузчика, и рамы 7, по которой перемещается каретка 3. Рама 1 служит для увеличения высоты и скорости подъема каретки с захватом 6. Для уменьшения консольного вылета захвата основная рама может наклоняться назад на угол α₁ (до 12˚), для лучшего захвата груза она может наклоняться также вперед на угол – α₂ (до 4°).

Рисунок 2.43 ─ Схема автопо­грузчика

Приводы механизмов подъема и наклона ─ гидравлические толкатели, в которых жидкость через направляющий парораспределитель подается, от насоса, приводимого карданным валом от двигателя авто­погрузчика, в гидромагистраль.

Подъемный механизм состоит из рамы 9, на нижней балке которой установлен цилиндр толкателя 8; шток 4 его поршня оканчивается ^:поперечиной 2, несущей. Звездочки 1 для пластинчатых грузовых цепей 3. Поперечина связана с рамой 1. Грузовая цепь укреплена на основ­ной раме 9, перекинута через звездочку и вторым концом закреплена, на каретке.

При перемещении поршня в цилиндре вспомогательная рама пере­мещается вместе с ним, а карелка движется с удвоенной скоростью и проходит путь равный удвоенному пути поршня.

Гидравлический толкатель 22 механизма наклона передает через шток 25 усилие на основную раму подъемника. Меняя место крепления штока 25 к раме 9 можно получить различные углы отклонения вер­тикальной рамы. Толкатели управляются направляющими гидрораспределителями 10 и 11. Гидравлические толкатели автопогрузчиков работают при давлении около 6,5 МПа. Это давление создают лопастные насосы 12 и 13, приводимые двигателем автопогрузчика.

РАСЧЕТ ПОТРЕБНОСТИ НАПОЛЬНОГО ТРАНСПОРТА

Если для перевозки груза выбраны ручные тележки, электрокары, электропогрузчики, штабелеры, электротягачи с прицепными тележками, то расчётом определяют потребное количество транспортных средств:

Z = 1,15G/Gп ,

где G – часовой грузопоток, кг/ч;

Gп – производительность транспортного средства, кг/ч;

1,15 – коэффициент резерва, учитывающий ремонт транспортных

средств, зарядку аккумуляторов и др.

Gп = 60 G₀К₁/ Тр ,

где G₀ – суммарная масса груза на транспорте , кг;

К₁ = 0,8…0,9 – коэффициент, учитывающий потери времени;

Тр – расчётное время рейса, мин.

Тр = t_загр. + t_разгр. + Н/V_гр. + Н/V_хол. ,

где t_загр., t_разгр – время загрузки и разгрузки; принимается в интервале 1…3мин;

Н – средняя длина маршрута перевозки в одну сторону, м; измеряется на схеме расстановки оборудования;

V_гр., V_хол. – скорость транспорта с грузом и без груза, м/мин; значения скорости принимаются из технической характеристики транспортного средства; в помещении скорость ограничивается 5 км/ч.

Найденное расчётом значение Z округляют до целого числа в большую сторону.

СКРЕПЕРЫ

Для перемещения на складах сыпучих грузов, допускающих раз­мельчение и дробление кусков, часто применяют скрепер (рисунок 2.44 а). Он состоит из ковша 4, двухбарабанной лебедки 2, головной станции с направляющими блоками, хвостовой станции с направляющими бло­ками 6, путей склада 7 для перемещения хвостовой станции, холостой 5 и рабочей 3 ветвей каната.

Скреперы выполняют как стационарными, так и передвижными. Обычно их производительность 50...100 т/ч, хотя встречаются установки с производительностью более 600 т/ч. Груз перемещается в среднем на расстояние 60...70 м, в отдельных случаях до 150м.

Скреперы применяют на открытых и закрытых складах для транспортирования песка, гравия, угля, золы и других грузов. В зависи­мости от грузооборота вместимость ковша колеблется от 0,5 до . Масса ковша составляет 0,4.. 0,6 от массы зачерпываемого груза. Ско­рость каната обычно 1,2...2,5 м/с. Скорость обратного хода в 1,5 раза больше рабочего.

Скрепер работает следующим образом. При включении рабочего бара­бана лебедки 2 (см. рисунок 2.44, а) рабочая ветвь каната 3 передвигает ковш 4 к бункеру у головной станции. Ковш (рисунок 2.44, б), двигаясь открытой стороной вперед, врезается в груз, захватывает и транспор­тирует его. При выключении рабочего барабана и включении холостого хода ковш движется в обратном направлении без груза. Передвигая хвостовую станцию, можно разгрузить всю территорию склада.

Для управления ковшом применяют двухбарабанные скреперные лебедки, конструкция которых мало отличается от конструкции обычных лебедок грузоподъемных машин. Ориентировочно тяговое усилие рабочего каната берут равным удвоенной силе тяжести захваченного ковшом груза.

Рисунок 2.44 ─ Скрепер

ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ

Манипуляторы и промышленные роботы являются одним из перспективных средств комплексной механизации и автоматизации любого промышленного производства. Манипулятор (от французского «манус» – рука) – машина – орудие, содержащее рабочий орган, имитирующий двигательные и (или) рабочие функции руки человека. Манипулятор может управляться дистанционно оператором (вручную) или программным устройством (действовать автоматически). По существу, манипулятор – исполнительный орган, оснащенный приводами и соединенный с пультом управления электрическим кабелем. Управляют манипулятором, как правило, дистанционно при помощи кнопок или мнемонической рукояткой (от греческого слова «мнемоникос» – обладающий хорошей памятью). Грузоподъемность манипуляторов соответствует нормальному ряду грузоподъемности крана. В зависимости от грузоподъемности манипуляторы подразделяют на следующие группы: сверхлегкие (до 1кг), легкие (1…10кг), средние (10…1000кг), тяжелые (100…1000кг) и сверхтяжелые (свыше 1000кг).

Рабочая зона – пространство, в котором при работе может находиться рука манипулятора. Тело, перемещаемое в пространстве манипулятора, называют объектом манипулирования. Для полной ориентации объекта обычно применяют три ориентирующие степени подвижности, реализуемые, как правило, тремя вращательными парами, осуществляющими поворот схвата в горизонтальной, вертикальной плоскостях и вокруг собственной оси. Существуют манипуляторы и с большим числом степеней подвижности. Собственное движение схвата (для закрепления объекта манипулирования) в число степеней подвижности не входит, так как оно не связано с перемещением объекта и присуще всем манипуляторам. Для реализации рабочих движений используют все существующие типы приводов. Иногда для управления схватом применяют механический, электромагнитный, вакуумный и др. приводы, отличающиеся от приводов остальных механизмов манипулятора. Познакомиться с устройством и работой манипулятора можно на примере МП – 100, предназначенного для перемещения грузов массой до 100кг при погрузочно – разгрузочных работах в различных цехах. Основное исполнение манипулятора – на механической тележке 1 (рис.2.45, а). Для обеспечения устойчивости при работе предусмотрены выносные опоры 2. Манипулятор состоит из силового электромеханического привода 3, рычажно – шарнирного (пантограф) сбалансированного механизма перемещения груза 4, установленного на тележке 1 с возможностью вращения относительно вертикальной оси (на угол 2π рад), и сменного схвата 5. Электродвигатель постоянного тока обеспечивает плавное (бесступенчатое) регулирование скорости перемещения груза до 0,2м/с. Предусмотрены варианты исполнения манипулятора для станционарного закрепления на полу (рис. 2.45, б), перекрытии (рис. 2.45, г), настенном кронштейне (рис.2.45, д) и на мосту кран – балки (рис.2.45, в). Жесткий подвес груза наряду со сбалансированным механизмом перемещения груза (наличие силовой пружины уравновешивает массу груза в любом его положении) существенно облегчает работу оператора и повышает точность позиционирования (перемещение груза по заданной траектории).

Рисунок 2.45 – Шарнирно – балансирный манипулятор МП -100

а – на тележке; б – в напольном исполнении; в – на мосту кран – балки; г – на перекрытии; д – на передвижном настенном кронштейне; стрелками показаны направления рабочих движений

В практике производства СМР широко распространены манипуляторы для автоматической сварки шаровых резервуаров из отдельных лепестков. Существует несколько типов указанных манипуляторов, разработанных проектными институтами и отдельными специалистами (Г.С.Сабировым, П.С.Рабиновичем, М.А.Яшновым и др.). Применение манипулятора существенно упрощает сборку и сварку трудоемкого изделия – шарового резервуара, обеспечивает высокую производительность труда, качество сварных швов и снижение себестоимости изделия. Схема одного из манипуляторов представлена на рисунке 2.46.

На раме 3 манипулятора установлена платформа 2 с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси при помощи домкрата 1. На раме посредством кронштейна 4 закреплены приводные 5 и поддерживающие опоры 8 с роликами 6. Совместно с манипулятором работает передвижной сварочный автомат, зафиксированный на вершине резервуара (на рисунке не показан). Такое положение сварочного автомата обеспечивает высокое качество горизонтальных сварных швов. Так как толщина металла, из которого изготавливают резервуары, составляет 12…40мм, то сварные швы выполняют за несколько проходов снаружи. Иногда для проварки корня шва сварочный автомат устанавливают для работы внутри резервуара под контролем двух сварщиков (по условиям техники безопасности).

В местах контакта резервуара с роликами в зависимости от его веса возникают значительные контактные напряжения. При значительной величине сжимающей силы указанные напряжения могут вызвать остаточную деформацию стенки резервуара. Для исключения деформации количество роликов и расстояния между ними изменяют и принимают в зависимости от объема (веса) резервуара. Так для сварки резервуара вместимостью 600м³ и диаметром 10,5м (толщина стенки S=24мм) требуется не менее 16 стальных роликов, тогда как для резервуара вместимость 2000м³ и диаметром 16м необходимо уже 48 роликов.

а б

Рисунок 2.46

а – Схема оголовка стрелы манипулятора для сварки шаровых резервуаров

б – Схема крана - манипулятора (стрелками показаны направления движения схвата)

Манипулятор в сочетании с автоматическим устройством управления становится промышленным роботом. Роботы предназначены для автоматического (программируемого) выполнения заданных операций по перемещению грузов и обладают возможностью быстрой перестройки и перехода на новые операции и режимы работы. Роботы выполняют три вида работ: погрузочно – разгрузочные (перегрузочные), загрузку технологического оборудования и технологические (сварку, сборку, окраску, эмалирование деталей и т.п.) На современных производствах промышленные работы работают грузчиками, сварщиками, сборщиками, малярами, контролерами и пр.

Робот состоит из двух основных частей: исполнительной, включающей манипулирующее устройство 1, схват 2 и механизм передвижения 3, воздействующей на технологический процесс (ТП), и управляющей, состоящей из управляющего устройства (УУ) и пульта управления (ПУ) – рисунок 2.47, а.

В состав УУ, кроме ПУ, предназначенного для ввода и контроля выполнения задания оператором, входят: запоминающее устройство (ЗУ) для хранения программы; вычислительное устройство (ВУ), реализующее алгоритм управление роботом; блок управления (БУП) механизмами робота 1, 2, 3 и датчики для контроля состояния механизмов робота (Д) и внешней среды (ВС) – рисунок 2.47, б. УУ также оказывает управляющее воздействие на работающее совместно с ним технологическое оборудование (ТО) и другие роботы.

Рисунок 2.47 – Схема промышленного робота

а – функциональная; б – блок – схема управления

По характеру выполняемых операций (различным производственно–техническим признакам) промышленные роботы разделяют на следующие группы: технологические, выполняющие основные операции технологического процесса (производящие или обрабатывающие машины); подъемно-транспортные, выполняющие вспомогательные операции типа «взять – перенести – положить» и универсальные, предназначенные для выполнения основных и вспомогательных операций. По отечественным и зарубежным данным около 95% всех действующих промышленных роботов относятся к группе подъемно-транспортных; из них 20% обслуживают конвейеры и около 18% заняты на операционных складирования.

Контрольные вопросы:

1. Область применения, типы тележечного напольного транспорта.

2. Как определить потребное количество единиц напольного транспорта?

3. Область применения, особенности конструкции скрепера.

4. Что такое манипулятор?

5. Как устроен и работает манипулятор МП – 100?

6. Изложите назначение, устройство и работу манипулятора для сварки шаровых резервуаров.

7. Что такое промышленный робот?