1.4. Планирование расположения оборудования, выбор и расчет транспортных средств

На этом этапе проектант должен представить поточную линию как производственный участок. А это не только комплекс технологического оборудования, а и средства межоперационного транспорта, устройства для размещения заготовок, готовых изделий, рабочая мебель. Причем все это привязано к определенной производственной площади и размещено на ней с соблюдением существующих норм и правил. На практике такой этап чаще называют компоновкой поточной линии.

В курсовой работе требуется представить план расположения технологического оборудования, выбрать в качестве средств межоперационного транспорта подходящий распределительный конвейер, т.е. такую транспортирующую машину, которая одновременно задает поточной линии единый ритм производственного процесса, а также рассчитать основные параметры конвейера.

В зависимости от массы транспортируемых объектов производства, количества оборудования и его размеров, протяженности линии выбирается конструкция конвейера (ленточный, тележный, подвесной, люлечный и т.д.). Для деталей весом 1...15 кг рекомендуется использовать простейшие ленточные конвейеры. Но у них ограничена длина трассы (30...40 м). При массе объектов производства более 15 кг используются тележные или подвесные конвейеры. Последние являются наиболее универсальными. Они позволяют придавать линии любую конфигурацию, транспортировать объекты практически любой массы и на любые расстояния. Горизонтально-замкнутые подвесные конвейеры рекомендуется, в частности, применять на линиях с многостаночным обслуживанием. Большое преимущество подвесных конвейеров состоит и в том, что они требуют минимальной площади, а часто и вовсе не требуют (трасса конвейера может проходить прямо над станками).

При составлении плана расположения оборудования следует руководствоваться двумя соображениями: во-первых, обеспечить безопасные условия труда на линии и удобство обслуживания оборудования, во-вторых, наилучшим образом использовать производственную площадь. Это достигается сравнением двух-трех возможных вариантов расположения оборудования и выбором лучшего из них. Подробные рекомендации по планировке оборудования можно найти в [3,5].

Для примера в приложении 4 приводятся фрагменты плана расположения оборудования на двух поточных линиях. На ленточном конвейере 11 , рабочие места 1...10 расположены в два ряда по обе стороны. ПУ и НУ - соответственно приводное и натяжное устройства. На подвесном конвейере рабочие места 1...12 расположены в один ряд вдоль трассы, грузонесущие элементы 13 приводятся в движение с помощью тягового органа 14 (обычно это цепь).

План поточной линии служит исходным документом для определения основных параметров конвейера, каковыми являются длина трассы, количество грузонесущих элементов, длина тягового органа и скорость движения конвейера.

Протяженность трассы находится непосредственным измерением на плане поточной линии или как сумма расстояний между рабочими местами. В подвесном конвейере длина трассы может быть одновременно и длиной тягового органа конвейера. В ленточном конвейере длина тягового органа может приближенно определяться как удвоенная длина самого конвейера (трассы).

Чтобы конвейер распределял работу между исполнителями и служил, таким образом, средством поддержания ритма, его надлежит разметить. С этой целью все его грузонесущие элементы (ячейки) нумеруются периодически повторяющимися номерами. Период повторения номеров, или период разметки конвейера, определяется как наименьшее кратное из числа рабочих мест на каждой из операций. Если, например, на линии встречаются операции с числом рабочих мест 1, 2 и 3 (других комбинаций нет), то период разметки будет 6. Если имеются операции с числом рабочих мест 1, 2, 3 и 4, то период повторения будет 12.

За каждым рабочим местом закрепляются ячейки с определенными номерами. Число этих номеров равно частному от деления периода повторения на число рабочих мест на соответствующей операции. Если на операции занято только одно рабочее место, то вполне естественно, что оно обслуживает ячейки всех номеров. При периоде повторения 12 номера за рабочими местами в зависимости от их количества на каждой из операций закрепляются в соответствии с табл.2.

Таблица 2

Закрепление номеров за рабочими местами

Количество рабочих мест на операции	Номер рабочего места-дублера	Номера ячеек, закрепленных за рабочим местом
2	1	1-3-5 и т.д. (все нечетные)
	2	2-4-6 и т.д. (все четные)
	1	1-4-7-10
3	2	2-5-8-11
	3	3-4-9-12
	1	1-5-9
4	2	2-6-10
	3	3-7-11
	4	4-8-12

В ленточном конвейере номер ячейки ставится прямо на ленте, в подвесном и тележном номеруются сами грузонесущие элементы.

Для разметки при данном периоде повторения номеров (П) должно соблюдаться условие размечаемости, т.е. определенное соотношение между длиной тягового органа L и шагом разметки (расстояние l₀ между соседними грузонесущими элементами) : L/(П·l₀) = целое число. Так как отношение L/l₀ представляет собой общее количество грузонесущих элементов на всей длине тягового органа конвейера (число ячеек) К, то условие размечаемости конвейера будет К/П = целое число.

Число грузонесущих элементов распределительного конвейера должно быть кратно периоду повторения номеров.

Условию размещаемости может соответствовать ряд значений l₀ .Как же выбрать из них одно, наиболее рациональное?

В литературе по поточному производству на этот счет нет четких рекомендаций. Обычно говорится о том, что l₀ помимо соответствия условию размещаемости должно удовлетворять трем дополнительным ограничениям.

Во-первых, l₀  l_min, где l_min – наименьшее из расстояний между соседними рабочими местами на плане расположения оборудования.

Во-вторых, l₀  А, где А – наибольший из габаритных размеров транспортируемого изделия (в плане).

В-третьих, шаг разметки должен быть таким, чтобы скорость движения конвейера V не превышала 2…3 м/мин. Но так как v = l₀/r, то ограничение имеет вид, l₀  3r.

Принципиально все верно. Но тем не менее в указанных рекомендациях нет четкого критерия для выбора шага разметки. Поэтому на этом вопросе стоит остановиться подробнее.

Следует иметь в виду, что стоимость конвейера при прочих равных условиях находится в прямой зависимости от количества грузонесущих элементов. От этого же прямо зависит и величина транспортного задела, являющегося одной из составных частей незавершенного производства на поточной линии. Поэтому критерием для выбора оптимального шага разметки должен быть минимум количества грузонесущих элементов Кmin. Возможны два подхода к решению задачи.

Первый из них основывается на том, что минимальное число грузонесущих элементов на грузонесущей части распределительного конвейера не может быть меньше количества рабочих мест на линии с. Общее же число грузонесущих элементов на всей длине тягового органа зависит от конструкции конвейера и его положения в пространстве.

К примеру, на ленточном конвейере всегда есть холостая ветвь, на которой находится столько же ячеек, сколько и на рабочей ветви. Следовательно, минимальное число ячеек на всей ленте К_min = 2ñ. Это относится вообще ко всем вертикально-замкнутым конвейерам, одна из ветвей которых является холостой. На горизонтально-замкнутых конвейерах холостой ветви может и не быть (см. прил. 4 вариант б ). Тогда к_min = ñ. Определив таким образом к_min, можно найти ближайшее большое значение к, кратное периоду повторения номеров П на проектируемой линии. А отсюда и шаг разметки определяется как отношение L/к.

Однако при таком подходе к решению задачи может оказаться, что найденный шаг разметки не отвечает первому из ограничений: он не должен превышать минимального расстояния между рабочими местами (l₀  l_min).

Второй подход для определения к_min основывается на том, что к_min  L/l_min. При этом не надо проверять выбранный шаг разметки на его соответствие первому ограничению (l₀  l_min). Как и в предыдущем случае, по найденному к_min выбирается ближайшее большее значение К, кратное П, что и определяет оптимальное значение шага разметки. Остается лишь проверить, удовлетворяет ли он двум другим требованиям.

Одно из них, как указано выше, состоит в том, что l₀ > À. Однако опыт по-казывает, что на линиях механической обработки деталей такое ограничение можно не учитывать, ибо совершенно ясно, что поскольку l₀ выбирается по l_min, а l_min > À, то и l₀ всегда будет больше А. Единственный случай, когда при определении следует учитывать габаритные размеры изделия, связан с проектированием поточных линий с быстроходным конвейером [1]. Там в целях повышения надежности работы линии приходится создавать большие заделы и размещать на конвейере заведомо большее количество грузонесущих элементов.

Следовательно, найденный шаг разметки надо проверить на соответствие единственному ограничению, вытекающему из ограничения скорости.

Итак, для разметки конвейера при данных L, l_min и П находится к_min= L/l_min, выбирается ближайшее значение к, кратное П, устанавливается шаг разметки l₀ как отношение L/к.

Правомерность сформулированного порядка решения задачи полезно проиллюстрировать на конкретном примере. Исходные данные проектируемой линии приведены ниже.

Такт выпуска изделий r, мин	0,5
Количество рабочих мест с, ед.	17
Минимальное расстояние между смежными рабочими местами lmin, м	2,0
Габаритные размеры изделия в плане (длина  ширина), мм	400500
Протяженность линии (на плане) Lк, м.	51
Период нумерации (разметки), П.	6

На линии предполагается использовать вертикально-замкнутый подвесной конвейер.

Минимальным числом подвесок на несущей части конвейера в данном случае является 17 (число рабочих мест). Поскольку в вертикально-замкнутом подвесном конвейере одна ветвь является холостой, то общее число подвесок на конвейере l_min = 34. Ближайшее большее число подвесок, удовлетворяющее условию размечаемости (т.е. кратное периоду повторения номеров), будет равно 36. Длина тягового органа при протяженности линии 51м составит 102м. Тогда,

l₀ = 102/36 = 2,83.

Как видим, такой шаг разметки превышает минимальное расстояние между смежными рабочими местами (2м). Следовательно, необходимо уменьшить l_0, т.е. увеличить число подвесок, которое может принимать ряд значений, кратных периоду П.

В данном примере это будет ряд чисел 42, 48, 54, 60 и т.д. Нетрудно заметить, что при к = 54 шаг разметки составит l₀ = L/к = 102/54 = 1,89 и будет меньше l_min. Пример подтверждает, что к_min лучше находить сразу как отношение L / l_min. В нашем случае к_min = 102/2 = 51. Ближайшим большим числом, кратным шести, будет 54, что зафиксировано выше.

Как уже отмечалось, на линиях механической обработки нет необходимости проверять соответствие l₀ ограничению габаритными размерами транспортируемого изделия. Шаг разметки (1.89 м) значительно превышает в данном случае максимальный габаритный размер изделия (400 мм).

Остается проверить найденный шаг разметки на ограничение скорости. В нашем примере v = l₀/r = 1,89/0,5 = 3,8 м/мин, что существенно превышает допустимый предел. Чтобы уменьшить скорость конвейера, можно уменьшить шаг разметки, увеличивая тем самым число подвесок, а с ним и стоимость конвейера. Но можно идти и другим путем – транспортировать изделия не поштучно, а передаточными (транспортными) партиями по р шт. Тогда v = l₀/(p·r). Â рассматриваемом примере достаточно принять р = 2, чтобы скорость конвейера не превышала допустимого предела. Произведение p·r называется ритмом выпуска изделий, ритмом работы линии. Расчеты параметров конвейера, в том числе связанные с его разметкой, подробно должны быть приведены в пояснительной записке к курсовой работе.