2. Методика расчета основных характеристик и построения циклограмм

функционирования тароупаковочного оборудования.

Определения рабочего и холостого ходов; формулы периода цикла, теоретической и действительной производительности; назначение циклограмм; циклограммы в полярной и прямоугольной системах координат; методика построения циклограмм в прямоугольной системе координат.

Работа технологического оборудования характеризуется рабочими циклами – интервалами времени между одноименными срабатываниями его основных исполнительных механизмов при бесперебойной работе машины. Рабочий цикл оборудования складывается из длительности рабочих и холостых ходов.

Рабочим ходом называют такое перемещение исполнительного механизма машины, при котором производится непосредственное технологическое воздействий на объект обработки.

К холостым ходам относятся все вспомогательные движения, которые служат для подготовки условий, необходимых для выполнения рабочего хода. Это перемещения исполнительных механизмов без воздействия на объект обработки, например, такие как возвращение исполнительного механизма в исходное положение, зажим или фиксация изделия, транспортирование и расфиксация изделия после выполнения рабочего хода и другие.

Работа технологического оборудования характеризуется периодическим повторением в заданной последовательности всех необходимых рабочих и холостых ходов, то есть периодическим повторением рабочего цикла. Время выполнения рабочего цикла называется периодом цикла Т_ц и определяется по формуле:

Т_ц = t_р + t_х , (2.1)

где t_р – производительно затраченное время на осуществление рабочего хода;

t_х – непроизводительно затраченное время на осуществление холостых ходов (вспомогательных перемещений механизмов для подготовки условий выполнения рабочего хода).

Период рабочего цикла является важнейшим параметром, определяющим производительность технологического оборудования.

Производительность технологического оборудования определяется количеством изделий, изготовленным в единицу времени. Различают теоретическую и действительную производительность.

Теоретической производительностью Q_т называется такая, которая достигается при бесперебойной непрерывной работе машин как дискретного, так и непрерывного действия.

В оборудовании дискретного действия предметы труда останавливаются в его рабочей позиции на период выполнения технологического перехода. Если выразить время цикла Т_ц в секундах, то теоретическая производительность для этого класса машин будет определяться по формуле:

, шт. / мин. (2.2)

где Т_ц – время периода цикла, с;

n – количество параллельных потоков предметов труда в машине.

Оборудование непрерывного действия характеризуется тем, что в процессе обработки предметы труда в нем непрерывно движутся, а орудия труда занимают постоянное положение или непрерывно перемещаются вместе с предметами труда (в машинах квазинепрерывного действия). Теоретическая производительность для этого класса машин определяется по формуле:

, шт. / мин. (2.3)

где V_т – скорость технологического движения предметов труда, м/мин.;

n – количество параллельных потоков предметов труда в машине;

h – расстояние (шаг) между идентичными точками двух соседних предметов труда, м;

l – размер предмета труда в направлении его движения, м;

a – расстояние (зазор) между двумя соседними предметами труда, м.

Действительная производительность Q_д технологического оборудования определяется как отношение среднего количества изготовленных изделий к среднему времени, затраченному на их изготовление. Она обычно определяется экспериментально в процессе испытаний или эксплуатации машины. Например, если в течение рассматриваемого периода времени было изготовлено N штук изделий и при этом упаковочное оборудование работало Т_м минут (машинное время), а простои составили Т_п минут (из-за выполнения внецикловых работ по устранению неисправностей, наладке машины и другим причинам), то действительная производительность будет составлять:

, шт. / мин. (2.4)

Отношение действительной производительности Q_д к теоретической Q_т называется коэффициентом использования оборудования k, то есть

. (2.5)

Данный коэффициент отражает стабильность работы и надежность технологического оборудования, и чем он выше, тем эти показатели у машины лучше.

Наглядное графическое изображение последовательности перемещений и работы всех исполнительных механизмов на протяжении полного рабочего цикла приводится обычно на циклограмме, представляющей собой программу работы машины. Разрабатываются циклограммы при проектировании технологического оборудования с целью обеспечения рационального взаимодействия входящих исполнительных механизмов. Применяются циклограммы при разработке систем управления, программировании, наладке и эксплуатации оборудования, а также при составлении различной эксплуатационной документации.

Циклограммы строятся в прямоугольной или полярной системе координат, что зависит от кинематики оборудования, а также применяемой системы управления, которые бывают самых разнообразных видов. Для простых автоматов с механическим кулачковым командоаппаратом циклограммы выполняются в полярной или прямоугольной системе координат, а для кинематически сложных машин с гибкой системой числового программного управления циклограммы строятся в прямоугольной системе координат. Наиболее распространенными и удобными в работе являются циклограммы, выполненные в прямоугольной системе координат. Расчет и составление циклограммы является сложной стадией проектирования многооперационных циклических автоматов, которую обычно выполняют в несколько этапов методом последовательных приближений. При ее построении в прямоугольной системе координат по оси абсцисс, при применении кулачкового командоаппарата, откладываются в масштабе углы полного оборота его распределительного вала, а для автоматов с гибкой микропроцессорной системой числового программного управления – в масштабе времени откладывается максимально допустимый период полного рабочего цикла Т_ц. Далее ось ординат разбивается на отрезки, число которых равно количеству участвующих в работе исполнительных механизмов и других функциональных элементов автомата. Слева от оси ординат в каждом отрезке приводятся последовательно названия всех исполнительных механизмов и функциональных элементов автомата, а справа изображаются упрощенные графики их действий на протяжении всего рабочего цикла (без точного воспроизведения закона движения и масштаба перемещений). При этом периоды бездействия (выстоя) механизмов изображаются на графике горизонтальными отрезками прямой, а рабочие и холостые (обратные) хода – наклонными прямыми (или дугами окружности – для механизмов одностороннего прерывистого движения). В процессе проектирования цикла уточняется последовательность и продолжительность движений исполнительных механизмов с тем, чтобы осуществить заданный технологической операцией порядок их воздействия на изготавливаемый объект, учесть все накладываемые на движения механизмов ограничения, достигнуть требуемой производительности и высокой надежности работы автомата. Обычно стремятся максимально совместить движения механизмов (уплотнить циклограмму), по возможности обеспечив их одновременную работу по параллельной схеме действия.