Методички для специальности "Машины и аппараты..." / Основы механизации_ Петров

Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра машин и аппаратов химических и силикатных производств

ОСНОВЫ

МЕХАНИЗАЦИИ

Программа, методические указания и контрольные задания для студентов

специальности 1-36 07 01 «Машины и аппараты химическихпроизводствипредприятий строительныхматериалов»

заочной формы обучения

Минск 2012

УДК 66.02(075.8) ББК 65.9я73

О-75

Рассмотрены и рекомендованы редакционно-издательским советом университета.

Составитель кандидат технических наук, доцент

О. А. Петров

Рецензенты:

доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой процессов и аппаратов химических производств БГТУ

А. Э. Левданский;

кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры теоретической механики БГТУ

Д. В. Гапанюк

По тематическому плану изданий учебно-методической литературы университета на 2012 год. Поз. 189.

Для студентов специальности 1-36 07 01 «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов» заочной формы обучения.

©УО «Белорусский государственный технологический университет», 2012

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

Решение большинства социально-экономических программ требует не только увеличения объемов производства, но и выхода на новый качественный уровень. Это может быть достигнуто путем широкого внедрения современной техники, наиболее прогрессивных технологических процессов, комплексной механизации и автоматизации производства, создания гибких автоматизированных производств и робототехнических комплексов.

Курс «Основы механизации» является специальной дисциплиной, которая изучается на заключительной стадии подготовки инженеровмехаников специальности 1-36 07 01 «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов».

Целью изучения дисциплины является подготовка студентов к производственной деятельности в качестве инженеров-механиков на предприятиях строительных материалов и в химической промышленности.

Задача дисциплины – дать студентам знания по перспективам применения технических средств и устройств для объединения технологических машин в одну технологическую линию и освобождения человека от физически тяжелых, однообразных и лишенных интеллектуального содержания операций; выработать у студентов творческий инженерный подход к разработке систем механизации, автоматизации и роботизации производственных процессов.

Учебным планом по дисциплине предусмотрено: лекции – 8 ч; практические занятия – 6 ч; самостоятельное изучение материала в соответствии с программой по рекомендованной литературе, приведенной на с. 16, выполнение одной контрольной работы, зачет.

Контрольная работа должна быть выслана на кафедру для рецензирования.

Изучение дисциплины «Основы механизации» предусмотрено учебным планом на V курсе. Для ее усвоения студенты должны овладеть необходимыми сведениями из следующих дисциплин: «Теоретическая механика», «Теория механизмов и машин», «Подъемнотранспортные машины», «Детали машин и основы конструирования», «Основы инженерного творчества и инноватика».

3

1.ПРОГРАММА

1.1.Введение в дисциплину

Назначение и задачи дисциплины, ее место и роль в подготовке инженеров-механиков. Механизация как одно из направлений интенсификации технологических процессов. Перспективы использования машин-автоматов, автоматических линий, роботов и робототехнических комплексов (РТК). Роль ЭВМ и микропроцессорной техники в создании гибких автоматизированных производств и робототехнических комплексов.

1.2. Технологические процессы и использование устройств для их механизации

1.2.1.Классификация технологических процессов. Классифи-

кация процессов в зависимости от характера взаимодействия орудий труда и объектов обработки. Прерывно-операционные и непрерывнооперационные технологические процессы.

1.2.2.Структура машинного технологического процесса. Ос-

новные и вспомогательные операции процесса. Технологический цикл. Анализ цикловых операций, входящих в технологический процесс. Определение оптимальных режимов для каждой операции.

1.2.3.Машины-автоматы и автоматические линии. Цели и тех-

нико-экономические предпосылки автоматизации. Увеличение производительности труда. Снижение себестоимости продукции. Улучшение качества и повышение стабильности продукции. Улучшение условий труда и повышение безопасности работы.

1.3.Строение машин-автоматов

1.3.1.Структура машин-автоматов. Поток обрабатываемых объектов. Энергетический и информационный потоки. Классификация технологических машин. Циклы машин-автоматов: технологический, кинематический, рабочий, энергетический и информационный. Двигательные, передаточные и исполнительные механизмы. Закономерности перемещения рабочих органов. Кинематические схемы машин-

4

автоматов. Цикловые диаграммы и способы их построения. Совмещение циклов движения рабочих органов.

1.3.2. Исполнительные органы машин-автоматов. Базовые и специальные исполнительные механизмы, их классификация и применение в машинах-автоматах. Особенности модификаций рычажных, кулачковых, клиновых, винтовых, волновых исполнительных механизмов в машинах-автоматах. Механизмы прерывно-вращательного движения. Механизмы фиксирования. Пассивное и активное ориентирование объектов обработки. Механизмы ориентирования изделий.

1.4. Основы теории производительности машин-автоматов

Производительность и ее связь с экономической эффективностью. Работы, выполняемые машинами-автоматами. Производительность технологическая, цикловая и фактическая. Внецикловые потери и оптимальные режимы работы машин-автоматов. Коэффициенты полезного действия, технологическое использование и загрузка машинавтоматов. Пути повышения производительности.

1.5.Управление машинами-автоматами

1.5.1.Классификация систем управления. Программные и ин-

формационные системы управления. Централизованные, децентрализованные и комбинированные системы.

1.5.2.Системы управления. Системы управления распределительным валом, коммутационным барабаном, путевой контроль.

1.6.Специальные устройства для механизации производственных процессов и типовые конструкции машин-автоматов

1.6.1.Механизмы питания машин штучными и погонажными изделиями и материалами. Магазинное, штабельное и бункерное питание машин. Автоматические бункерные захватно-ориентирующие устройства для штучных изделий, их классификация и конструктивные особенности. Отсекатели изделий. Движение штучных изделий по вибрирующей поверхности, вибробункеры. Транспортирующие и лентопротяжные устройства автоматических питателей, лотки и же-

5

лоба. Делители и собиратели потоков штучных изделий. Машины для упаковки штучных изделий. Лентоподающие и рукавообразующие устройства. Механизмы контроля, основные виды и методы контроля линейных размеров и других параметров.

1.6.2.Машины и механизмы для транспортирования, складирования и дозирования порошкообразных и гранулированных материалов, затаривания жидкостей. Способы дозирования сыпу-

чих материалов и жидкостей. Объемные дозаторы: порционные и непрерывного действия. Машины для затаривания жидких продуктов: по объему, весу, уровню.

1.6.3.Типовые конструкции машин-автоматов. Автоматы-пе-

реставители изделий. Стопировщики и кантователи изделий. Автоматукладчик. Автоматические роторные машины. Ротационная таблеточная машина. Термопластавтоматы.

1.7. Основы проектирования машин-автоматов

Принципы и основные этапы проектирования. Проектирование кинематических схем и циклограмм машин-автоматов. Проектирование систем управления.

1.8.Роторные и роторно-конвейерные линии

1.8.1.Конструкции технологических и транспортных роторов.

Механизмы привода роторных машин. Транспортные механизмы и устройства роторных машин.

1.8.2.Роторно-конвейерные линии. Схемы построения систем технологических машин как основы комплексной автоматизации производственных процессов.

1.9.Промышленные роботы и манипуляторы

1.9.1. Общие сведения о роботах и манипуляторах. Классифи-

кация промышленных роботов (ПР), структура и основные показатели. Классификация составных частей роботов. Характеристики исполнительной системы: зоны обслуживания, координатные системы. Модульный принцип компановки ПР.

6

1.9.2. Устройство манипуляторов и промышленных роботов.

Устройства передвижения и захвата ПР. Приводы роботов. Система управления ПР. Функциональные возможности роботов.

1.10.Использование машин-автоматов и роботов

впроизводственных линиях

1.10.1.Роботизированные производственные линии и ком-

плексы. Модульный принцип построения линий. Производительность автоматизированных линий.

1.10.2.Гибкие автоматизированные производства (ГАП).

Принципы построения и функционирования ГАП. Перспективы создания ГАП для химических производств и предприятий строительных материалов. Экономическая эффективность разработки ГАП. Целенаправленность их внедрения в производство.

7

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

По данной дисциплине предусмотрено выполнение одной контрольной работы. Задания к контрольным работам включают два вопроса и две задачи.

Номер варианта выбирается в соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки студента. Например, студент с номером зачетной книжки 12-7829 отвечает на вопросы 9, 19 и решает задачи по варианту 9. Контрольные работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

Задания должны быть оформлены на белой бумаге формата А4 с отступом справа 2,5 см или в тетради с полями для замечаний рецензента. При оформлении работ с применением печатающих и графических устройств вывода необходимо придерживаться ГОСТ 2.004. Параметры шрифта для базового редактора «Word»: размер (кегль) 14 пт,

гарнитура Times New Roman Cyr.

При выполнении контрольной работы следует обязательно записывать вопросы и условие задачи. Ответы на вопросы должны быть краткими, но ясными, исчерпывающими; иллюстрированы схемами и эскизами, поясняющими текст.

Основные величины, входящие в формулы, необходимо пояснить с указанием единиц измерения (размерности). В нашей республике принята как предпочтительная во всех областях науки, техники и народного хозяйства Международная система единиц (СИ). Расчеты нужно дополнять кратким пояснительным текстом. Ответ необходимо подвергать критике с точки зрения соответствия полученного результата практическим условиям работы рассчитываемого агрегата.

Систематичный ход вычислений, четкое изложение, аккуратность оформления – условия, несоблюдение которых ведет к непроизводительной трате времени студента и преподавателя.

8

3.ЗАДАНИЯ

ККОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Контрольные вопросы

1.Классификация машинных технологических процессов по характеру взаимодействия между орудиями труда и объектом обработки.

2.Структура машинного технологического процесса.

3.Структура машин-автоматов.

4.Составление кинематических схем машин-автоматов. Виды схем, указываемые параметры.

5.Циклограммы машин-автоматов. Составление линейной, прямоугольной и круговой циклограмм.

6.Исполнительные механизмы машин-автоматов. Их классификация по функциональному назначению вспомогательных операций.

7.Применимость рычажных, кулачковых, клиновых, винтовых механизмов в машинах-автоматах.

8.Механизмы прерывистого вращательного движения. Мальтийские механизмы с внешним и внутренним зацеплением.

9.Храповые зубчатые и кулачковые механизмы. Механизмы неполнозубых колес.

10.Механизмы фиксирования. Механизмы первичного и вторичного ориентирования изделий.

11.Автоматы-переставители изделий. Стопировщики и кантователи изделий.

12.Системы управления машинами-автоматами.

13.Машины и механизмы для транспортирования, складирования

идозирования сыпучих материалов.

14.Питающие устройства для штучных объектов обработки. Машины для упаковки штучных изделий.

15.Питающие устройства для затаривания жидких продуктов.

16.Виды автоматических линий. Транспортные устройства автоматических линий.

17.Роторные автоматические линии. Механизмы привода, транспортные механизмы и устройства роторных машин.

18.Роторно-конвейерные линии. Схемы построения систем технологических машин.

9

19.Промышленные роботы. Функциональные возможности. Устройства передвижения и захвата.

20.Гибкие автоматизированные производства. Принципы построения и функционирования.

Задача 1

Задание

Разработать варианты кинематических схем механизма подъема и опускания вакуумного стопировщика листовых материалов, а также механизма его горизонтального перемещения. Определить оптимальное количество и размеры одного вакуумного захвата (диаметр одной присоски), мощность привода и производительность стопировщика

(табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные к задаче 1

10