автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Разработка устройства поштучного отделения плоских деталей обуви в робототехнологических комплексах

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОЦЕССЫ ПОШТУЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ ИЗ НАКОПИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ РОБОТОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ.

1.1. Анализ процессов поштучного отделения плоских деталей •.••.

1.2. Структура процесса поштучного отделения.

1.3. Выбор исследуемой структуры поштучного отделения .••••••••••••••.

1.4. Состояние исследований процессов ПО плоских деталей 26 Выводы ••••••••.••••••.

2. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПОШТУЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ ПЛЭСКИХ ДЕТАЛЕЙ ОБУВИ ИЗ МЗУ.

2.1. Постановка задачи

2.2. Определение закона движения стопы деталей.

2.2.1. Уравнение движения стопы деталей.

2.2.2. Анализ результатов численного решения дифференциального уравнения движения стопы

2.2.3. Выводы по анализу численного решения уравнения движения стопы •••••••••••••

2.3. Кинематика движения стопы ••••••••.»••••••••.

2.4. Анализ процесса поштучного отделения.

2.4.1. Определение силы Qc/ьг • затрачиваемой на изгиб центральной части детали

2.4.2. Определение Qjp - силы, затрачиваемой на преодоление сил трения отделяеной детали об упоры и о нижнюю деталь стопы

2.4,3, Определение составляющей Qcm - силы, затрачиваемой на вертикальное перемещение стопы.

Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА

ПРОЦЕССА ПОШТУЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

3.1. Программа исследования .•••••••••••

3.2. Конструкция экспериментальной установки.

3.3. Методика экспериментальных исследований.••*.

3.4. Построение математической модели процесса поштучного отделения ••••••••••••.

3.4.1. Выбор критерия оптимизации

3.4.2. Выбор факторов ••••••••••.••••••••.

3.4.3. Выбор числа уровней варьирования, выбор нулевой точки и уровней варьирования факторов.

3.4.4. Определение количества измерений обеспечивающих требуемую точность. III

3.4.5. Оценка однородности дисперсий ошибок опытов . ИЗ

3.4.6. Аппроксимация функции цели

3.4.7. Проверка значимости коэффициентов регрессии

3.4.8. Проверка адекватности уравнения регрессии

Выводы.

3.5. Результаты исследований.

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

6.1. Устройство для загрузки плоских деталей обуви на обработку или сборку .•.•*•••••

4.2. Производительность загрузочного устройства.

4.3. Расчет годового экономического эффекта.

ЗАКИЯЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ.

СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРУТРЫ

ОБОЗНАЧЕНИЯ jb - угол наклона оси магазина к оси ординат;

S h I

- длина детали, м;

- ширина детали, м;

- толщина детали, м ;

- расстояние между упорами, м; т - масса стопы, кг ;

- координата перемещения стопы, м; йсг» - скорость перемещения стопы, м/с; tycm - ускорение перемещения стопы, м/с ; L - длина детали между упорами, м ; СИ - длина консольной части детали, м; j. - координата захватного органа (30), м ; р - сила инерции стопы, Н; £ - сила тяжести стопы, Н;

- сила трения отделяемой детали об упор, Н; fTpz - сила трения отделяемой детали о нижнюю деталь стопы, Н; jl - коэффициент трения материала отделяемой детали о материал упора; fi - коэффициент трения материала отделяемой детали друг по другу;

- угол наклона касательной к оси детали в месте контакта ее упором к оси абсцисс; - модуль упругости материала детали при изгибе, МПа; д - момент инерции сечения детали, м^; Е J - жевткость детали, Н*м^ ; А/ - реакция конца отделяемой детали на стопу, Н; /V' - реакция стопы на конец отделяемой детали, Н;

J - скорость движения 30, м/с ; - время, с ; время достижения максимального yCrf) , с ;

Q - сила развиваемая 30 при проведении поштучного отделения (ПО), Н;

Чиьг - сила затрачиваемая на изгиб центральной части отделяемой детали при выполнении ПО, Н ;

Qrp - сила затрачиваемая на преодоление трения при выполнении ПО, Н;

Qc/t> - сила затрачиваемая на перемещение стопы при выполнении ПО, Н ;

I - растягивающие усилия на упорах при изгибе центральной части детали, Н ;

Д - величина сближения опор - увеличение длины центральной части детали при изгибе, м ;

Ф - цилиндрическая жесткость детали при изгибе, Н'м^ ;

- коэффициент Пуассона ;

Ц - потенциальная энергия изгиба центральной части детали, Н*м ;

Ткр - критическая сила устойчивости сжатого стержня, Н ;

Ri&i реакция упора обусловленная изгибом центральной части отделяемой детали, Н ; - реакция упора обусловленная массой стопы, Н ; - угол между направлением /? и осью ординат, град ;

У - угол охвата упора деталью, град ;

- возможное перемещение точки приложения силы Qrp ;

- возможное перемещение точек приложения сил Т ;

Г^с/т7- возможное перемещение точек приложения сил N ;

Пт - теоретическая производительность загрузочного устройства, шт/мин;

- фактическая производительность загрузочного устройства, шт/мин; tn - время переключения механизма 30 с рабочего хода на холостой, с; оС в гл.З - доверительная вероятность ; в гл.З - средняя квадратичная ошибка; Soщ - дисперсия ошибки опыта; ч - критерий Фишера расчетный ;

- критерий Фишера табличный ; ЗП - заработная плата, руб. ;

Эзп - экономия по заработной плате, руб. ; Сэ - стоимость электрической энергии, руб. ; С - себестоимость годового объема производства,руб. ; С1 - себестоимость 100 пар подошв, руб. ; К - капитальные вложения, руб. ; К1 - удельные капитальные вложения на 100 пар подошв, руб.;

3 - удельные затраты на 100 пар подошв, руб. ; Egj - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; Э - годовой экономический эффект от внедрения; Тдоп - срок окупаемости дополнительных капитальных вложений.

В В Е Д Е Н И Е В решениях 26 съезда КПСС подчеркнуто, что государственной политикой СССР было и будет повышение благосостояния советского народа. Реальные доходы на душу населения в 11-ой пятилетке увеличатся на 16-18, розничный товарооборот на 22-25. Важное место в осуществлении этой политики отводится легкой промышленности, обеспечивающей население нашей, страны товарами широкого потребления: одеждой, обувью, тканями, галантерейными изделиями и т.д. Поэтому в 11-ой пятилетке предусмотрено увеличение объема продукции на 18-20, повышение производительности труда в легкой промышленности на 16-20. Более 9С прироста объема будет получено за счет повышения производительности труда. Постоянное повышение материального благосостояния трудящихся влечет за собой повышение культурного уровня населения и, как следствие, рост потребностей в товарах высокого качества, соответствующего мировым стандартам. В одежде и обзгви это проявляется возрастающим многообразием моделей, фасонов, быстрой и частой их сменой и увеличением их потребления на душу населения. Все это ставит перед работниками легкой и ряда других отраслей промышленности задачи повышающейся сложности, которые невозможно решить без ряда коренных преобразований в организации производства, без внедрения новых технологий и технологических процессов, передовой техники, базирующейся на них, а также широкой механизации и автоматизации производственных процессов. В соответствии с общим планом развития легкой промышленности, будет совершенствоваться и ее обувная отрасль. К 1985 году намечено довести ежегодное производство кожаной обуви до 830 млн.пар, т.е. прирост равен 11,5 по сравнению с выпуском обуви в 1980 году [l] В области организации обувного производства взят курс на его дальнейшую специализацию и концентрацию, что создает предпосылки для внедрения АСУП и АСУ ТП, комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, использования прогрессивной техники и технологии [_3J Советские зеные ведут исследования новых методов раскроя материалов: лучом лазера, струей плазмы, струей воды; новых методов скрепления деталей: высокоэффективными клеями, сваркой, применением кинематического замыкания; создают современные модели обуви, позволяющие уменьшить число сборочных операций, максимально механизировать и автоматизировать производственные процессы [з] В настоящее время внедряются программированный метод составления технологического процесса, автоматизация раскроя обувных материалов с помощью Э Ш новые методы сушки заготовок обуви и другие прогрессивные технологические процессы. Большое значение для ускорения НТР в обувном производстве имеет комплексная механизация и автоматизация производственных процессов Г2, 3, 13-15, 54j В настоящее время наметились следующие пути ее осуществления: 1) создание новой высокопроизводительной техники, качественно отличающейся от предшествующих образцов, например швейные автоматы для стачивания деталей по контуру с помощью программы, записываемой на магнитную ленту или диск и управлением от микропроцессоров, конвейеры автоматического адресования с программным управлением и обратной связью, высокопроизводительное агрегированное оборудование, а также насыщение традиционного оборудования средствами автоматики, что позволяет облегчить работу на нем обслуживающему персоналу [18, 58, бб, б?] 2) создание и внедрение традиционных средств автоматизации производственных процессов: загрузочно-разгрузочных устройств, средств межоперационноро транспортирования, ориентирования деталей обуви, средств автоматической сборки узлов обуви и обуви в целом [24, 29, 54| Появление таких средств влечет за собой объединение отдельных единиц оборудования в агрегированные комплексы, автоматизированные участки и линии [54, 62] 3) учитывая быструю смену полнотно-размерного и модельного ассортимента и его непрерывное расширение на большинстве обувных фабрик Гз, 62, 78J одним из радикальных средств осуществления комплексной механизации и автоматизации производственных процессов представляется внедрение автоматических манипуляторов (промышленных роботов /ПР/). ПР и робототехнические комплексы /РТК/, ввиду своей многофункциональной оперативной перенастраиваемости, автоматичности действия, являются универсальными устройствами для осуществления поставленных партией задач. КПСС и Советское правительство подчеркнули важность развития производства и широкого применения ПР в отраслях народного хозяйства в "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I1985 годы и на период до 1990 года" [ij Ранее было принято Постановление ЦК КПСС по этому вопросу [2j где отмечено, что проблема замены малоквалифицированного, тяжелого и монотонного ручного труда в немашиностроительных отраслях промышленности также актуальна, как и в производствах, где ПР внедрены или намечены к внедрению. Надо отметить, что все эти направления в области комплексной механизации и автоматизации тесно связаны как друг с другом так и с прогрессом технологии и организации производства. Создание новой техники, средств механизации и автоматизации для тех или иных операций тесно связаны с изучением как технолоII гических процессов обзшного производства, так и ряда вспомогательных процессов: загрузки, разгрузки, ориентирования, меж- и внутриоперационного транспортирования, стапелирования и др. [14-18, 22-24, 28, 29, 48] Учитывая прогрессивный блочно-модульный принцип создания устройств автоматизации, в том числе и ПР [31, 64, 65] знание динамики этих процессов является основным условием создания не только отдельных устройств автоматизации типа МЗУ, БЗОУ и др., но и баз® для появления устройств и комплексов более высокой степени автоматизации. 1фоме того, традиционные МЗУ вполне могут быть классифицированы как роботы,функционируюпще в высокоорганизованной среде. Механический перенос средств автоматизации из других отраслей промышленности непригоден ввиду специфических свойств материалов для обуви, их многообразием и большой дисперсией физико-механических показателей [13, 49, 77] Таким образом, весьма актуальным в настоящее время является изучение типовых вспомогательнвк процессов обувного производства. Среди них одним из важнейших является процесс автоматической загрузки, представляющий собой, в общем случае, процесс ориентирования, предназначенной для обработки детали,в пространстве и времени [42, 54] Исследования проведенные ранее в области магазинной загрузки являются базой работ изучающих ныне различные накопительные модули робототехнологических комплексов. Технология производства обуви насчитывает большое число операций, сильно отличающихся дрзгг от друга по своему физическому смыслу, продолжительности, степени подготовленности к автоматизации. Поэтому автоматические и автоматизированные участки и линии должны иметь "мягкий" ритм работы, для чего необходимо иметь запас деталей (желательно ориентированных) мелсду участками и линиями, и между некоторыми операциями в самих линиях [241 Такой запас деталей может коьгалектоваться и вне линий обработки или сборки и поступать в ориентированном виде из складов. На большинство операций обработки и на ряд сборочных операций детали обуви поступают плоскими, поэтому исследование процесса поштучного отделения (ПО) плоских деталей обуви из накопителей, содержащих запас ориентированных деталей,является весьма актуальной задачей ввиду предстоящей комплексной автоматизации обувного производства. Исследованию процессов ПО посвящены многие работы по автоматизации [4-10, 13-18, 24-27, 29,Зо] но многообразие деталей обуви и технологических процессов заставляет исследовать самые различные способы ПО, а также искать новые. В литературе по робототехнике указывается, что в первую очередь (приблизительно до 1990 г.) найдут применение ПР первого поколения, как наиболее дешевые и надежные, но работающие в условиях строго организованной внешней среды III, 31, 41, 64j Это понятие соответствует строгой ориентации и координации обрабатываемых деталей в пространстве. Процесс загрузки деталей в обрабатывагощзгю или сборочную машину является одной из распространенных функций ПР, поскольку он может быть осуществлен наиболее простыми, дешевыми и надежными ПР, состоящими из 2-4 типовых модулей. Знание динамики процесса необходимо для выбора привода ПР и для проведения необходимых расчетов на жесткость, точность и т.д. выбранного или спроектированного ПР. Исходя из сказанного, можно заключить: исследование процессов ПО является одной из предпосылок внедрения робототехники на монотонных, утомительных операциях загрузки в обувном производстве.I. ПРОЦЕССЫ ПОШТУЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ ИЗ НАКОПИТЕЛЬНЫХ МОДУЛЕЙ РОБОТОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ Автоматизация производственных процессов является средством и промежуточной фазой перехода к автоматическому производству |33[ Одним из трудоемких (по затратам живого труда) является обувное производство, где высока дифференциация технологического процесса. Число технологических операций может достигать нескольких сот [62] На большинстве из них производится поштучная обработка деталей сборок, что означает многократное повторение вспомогательных приемов не перекрывающихся, как правило, машинным временем проведения операций [_54, 62] Все операции обувного производства принято

3.5.1. Выводы

1. На большей части исследуемого факторного пространства подтверждается правомерность гипотезы протекания процесса и принятых при этом допущений.

2. Наиболее сильно влияют на величину максимальной силы ПО масса стопы деталей и усредненный коэффициент трения материала деталей друг по другу и по материалу упора. Поэтому при проектировании и расчете подобных устройств необходимо максимально снижать' трение (см.п.5 выводов в гл.2), а если это не удается, то массу стопы необходимо ограничить в соответствии, во-первых, с возможностями захвата (т.е. в соответствии с удерживающей силой 30), и, во-вторых, с возможностью получения экономичного привода 30.

3. Некоторые расхождения результатов математической модели и экспериментальных исследований объясняются, в первую очередь, чрезвычайной трудностью определения точных характеристик упругих и фрикционных свойств обувных материалов для исследуемого процесса, многообразием применяемых материалов в производстве обуви, а также неизбежными ошибками эксперимента.

4. Полученные математические зависимости аналитического исследования и уравнение регрессии, расчитанное по результатам эксперимента, дают возможность определить необходимые данные для проектирования и расчета устройств, осуществляющих процессы, подобные исследованному.

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Устройство для загрузки плоских деталей обуви на обработку

Использование результатов исследований было реализовано в виде универсального магазина для загрузки плоских деталей обуви в технологические машины.

Устройство было спроектировано и изготовлено для Иркутского производственного обувного объединения (ИПОО) "Ангара", и применено для подачи подошв из двоеной микропористой резины на операцию "стекление (шлифование) неходовой поверхности".

Устройство состоит из магазина 2 (рис.4.1) с регулируемыми на размер детали стенками и упорами 3, смонтированными на шарикоподшипниках ; вакуумного захвата 4, который является рабочим органом проведения поштучного отделения нижней детали стопы I и привода вакуумного захвата, состоящего из двух пневмоцилиндров: 5 - вертикального перемещения и б - горизонтального перемещения вакуумного захвата. Отделенная деталь подается в валики 7 машины для шлифования.

Управление движением цилиндров и вакуумом в полости захвата осуществляется регулируемыми путевыми включателями, которые переключают два трехпозиционных распределителя цилиндров и один двухпозиционный распределитель вакуумной сети. Сжатый воздух поступает от цеховой сети, а вакуум (разрежение в рессивере 0,07 4- 0, 075 МПа) создается индивидуальным вакуум-насосом. Пневмопривод и вакуумная сеть комплектовались стандартной распределительной, регулирующей, предохранительной и контролирующей аппаратурой.

В предложенном устройстве затраты силы ПО на преодоление

Рис. 4. Г. Схема устройства трения деталей об упоры малы, так как упоры выполнены на шарикоподшипниках ; закон движения штока вертикального пневмоцилиндра обеспечивал небольшую скорость движения захвата с отделяемой деталью в период ПО. Это позволяет поштучно отделять детали без потери ориентации других деталей стопы. Емкость магазина позволяет загружать в него около 40 подошв, общей массой до 5 кг. Диаметр присоски выбран с таким расчетом, что сила удержания вакуумного захвата равнялась 100-150 Н в зависимости от шероховатости поверхности детали, что соответствует расчетной силе на проведение ПО при полной загрузке магазина.

4.2. Производительность загрузочного устройства

Теоретическая производительность предложенного загрузочного устройства зависит от ряда факторов: состояния поверхности захватываемой детали, жесткости вакуумного захвата и (определяет величину выстоя в период захвата), перепадов давления в сети сжатого воздуха, величины утечек воздуха через уплотнения и соединения, качества сжатого воздуха, например, количества распыленного в нем масла и др.

Производительность труда до внедрения устройства была выше требуемой технологическим процессом. Годовая программа выпуска обуви с низом из микропористой резины на ИП00 "Ангара" составляет в 1982-1983 гг. 1,6 млн.пар, а темп загрузки - 20 пар подошв в минуту позволял обрабатывать 4,8 млн.пар подошв при двухсменной работе.

Значительную часть рабочего времени оператор тратил на замену инструмента (абразивная лента), на подготовительные операции: "взять пачку деталей из стеллажа", "взять обработанные детали из бункера", "сложить детали в пачку", "поставить пачку обработанных деталей в стеллаж", а также на подсчет пачек, их перевязку, на межоперационное транспортирование и др.

Загрузочное устройство высвободило часть времени рабочего, затрачиваемого непосредственно на загрузку ("подать деталь в машину"), что позволило ему больше времени отводить вышеназванным подготовительным, транспортным и контролирующим операциям.

Таким образом, внедрение устройства дает экономический эффект за счет снижения заработной платы рабочего на указанной операции.

Расчет по известной методике

97, юо] и хронометраж на реальном устройстве показал: tp.x.~ время срабатывания цилиндров подачи захватного органа минимальное - 0,45 с ; время холостого хода цилиндров tзс.ос, время выстоя штока вертикального цилиндра для захвата детали - 0,2с ; полное время одного цикла f^tf.x^toc.oc , + tg=i^c

Таким образом, теоретическая производительность устройства или 27 пар/мин.

Это перекрывает темп ручной загрузки в 1,35 раза.

Фактическая производительность устройства за год находится как произведение его теоретической производительности на коэффициенты:

Кос ~ коэффициент, учитывающий технологические перерывы за смену; tfg - коэффициент, учитывающий перерывы в работе оборудования за смену; с - коэффициент, учитывающий простои в работе оборудования из-за совпадения операций.

Произведение:. коэффициентов для легкой промышленности принимается в пределах 0,709 * 0,956 [iooj :

Пер = Пг -Ка - Кб' Кс= 54%я '0,709-Я,ЪШГАи.

Или Др ~Ъ,П6 млн.пар подошв в год при двухсменной работе. Такая производительность намного перекрывает требуемую (1,6 млн. пар). Путем настройки дросселей в пневмоприводе цилиндров можно регулировать скорости срабатывания цилиндров и фактическую производительность устройства до нужного значения.

Стоимость материалов и покупных изделий подсчитана по действующим прейскурантам цен |j0I, 102] . Она составила 173,7 рубля.

Фонд заработной платы на изготовление деталей, их подгонку и сборку устройства, а также отчисления на амортизацию основных фондов, затраты на научно-исследовательские и проектно-конструк-торские работы, отчисления на социальное страхование, цеховые,общезаводские и другие расходы подсчитаны по принятым в единичном производстве [99, 100] . Полная себестоимость с учетом всех затрат составила 3(В,14 рубля.

4.3. Расчет годового экономического эффекта

Расчет приведем согласно принятой методике [98 , 99] , по формуле для расчета эффекта от применения средств автоматизации и механизации. Производительность труда при применении загрузочного устройства вырастает ненамного - 27 пар/мин против 20 пар/мин, но, как отмечалось ранее, часть машинного времени обработки деталей высвобождается для вспомогательных и транспортных операций проводимых оператором. Поэтому тарифная ставка рабочего на операции "стекление неходовой поверхности подошв" сокращена пропорционально сокращению времени непосредственного обслуживания машины до и после внедрения устройства. По данным ИПОО "Ангара" непосредственно на обслуживании машины оператор занят 25$ своего рабочего времени, против 75$ времени до внедрения устройства. Остальное время оператор уделяет другим работам на участке, не связанным, с непосредственным обслуживанием машин.

Определим себестоимость и удельные капитальные вложения по базовому варианту - с ручной загрузкой деталей, и по новому варианту - с автоматическим загрузочным устройством. При подсчете используем данные ИПОО "Ангара", методику изложенную в [100,1 ох] для определения приведенных затрат на 100 пар подошв и годового экономического эффекта от внедрения загрузочного устройства.

1. Затраты на основную заработную плату по тарифу 4 разряда; на "холодных" работах: а) на базовой машине 47,2*2077*0,75 = 735,3 руб. б) на машине с загрузочным устройством 47,2*2077* 0,25 = 245,1 руб.

2. Премия, 20$: а) 735,3* 0,2 = 147,06 руб. б) 245,1*0,2 = 49,02 руб.

3. Итого основной заработной платы: а) 735,2 + 147,06 = 882,26 руб. б) 245,1 + 49,02 = 294,12 руб.

4. Дополнительная заработная плата, 8$: а) 882,26* 0, 08 = 70,6 руб. б) 294,12*0,06 = 23,53 руб.

5. Итого основной и дополнительной заработной платы: а) 882,26 + 70,6 = 952,86 руб. б) 294,12 + 23,53 = 317,65 руб.

6. Начисления на заработную плату, 6,95$: а) 952,86*0,0695 = 66,2 руб. б) 317,65* 0,0695 = 22 руб.

7. Всего основной и дополнительной заработной платы с начислениями: а) 3% = 952,86 + 55,2 = 1019,06 руб. б) ЗП2 = 317,65 + 22 = 339,65 руб.

Годовая экономия по основной и дополнительной заработной плате с начислениями:

Эзп = 1019,06 - 339,65 = 679,41 руб.

Определим дополнительные затраты в связи с появлением устройства в фабричном парке машин.

Введем удорожание стоимости загрузочного устройства ввиду необходимости доставки его на фабрику (3 * 5%), монтажа и наладки (9*14$ и обучения обслуживающего персонала (4* 6%) [iOl] , всего на ZOfo, Таким образом стоимость устройства готового к работе составит:

303,14 руб. • 1,2 = 363,4 руб.

Затраты на амортизацию оборудования, 11,7$: а) базовой машины 340 руб.«0,117 = 39,78 руб. б) машины с загрузочным устройством

70S,4 руб.-0,117 = 82,3 руб.

Стоимость нового средства труда складывается из стоимости базовой машины - 340 руб. (данные ИП00 "Ангара") и загрузочного устройства - 363,4 руб.

Затраты на электроэнергию: а) fit'C= Рг*Ъ ■УоТо'Кп.б. <С

1,' ^Ьь где С-1(8цсоп~ стоимость * квт.ч электроэнергии в г.Иркутске ;

К0ЭФФиЦиент использования мощности электродвигателя ;

Р^Ыт механическая мощность электродвигателя базовой машины; коэффициент одновременности работы машин (единица минус процент планируемых остановов на ремонт и технический уход за оборудованием) ; T^tXHi?чхг общее время работы в году при односменной работе ;

Кп=0,92 - коэффициент использования электродвигателя во времени (единица минус процент планируемых остановов на ремонт и.технический уход только для данной машины) ; ^ = - коэффициент полезного действия электродвигателя; - коэффициент учитывающий потери в сети ; коэффициент полезного действия трансформаторов. di 0,8.0,98-0,96 б) Сор = 0t7210i&0l9^^ .1,8 = 26,65 руб.

0,8« 0,98- 0,96

Кроме электроэнергии загрузочное устройство потребляет сжатый воздух. За один год эксплуатации расходуется:

VcoK.$=4r--h■ п'■ К йЙ1?Шг-0,г5ЫООООО-1,ЫЪ56пь где 0,05 Л? " Диметр цилиндров ; /7= ~ Х°А цилиндров полный ; n=k'l,6nfl4 = " число ходов цилиндров при годовой

134 программе 1,6 млн.пар ; ~ коэффициент учитывающий утечки в местах соединений и через уплотнения.

Средняя стоимость 1000 м^ сжатого воздуха равна 4 руб. [iOl], значит стоимость сжатого воздуха для эксплуатации устройства в течение года 5,НЪру$>

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, 4$: а) 340 • 0,04 = 13,6 руб. б) 703,4'0,04 = 28,14 руб.

Ввиду того, что и базовая машина и предложенное устройство являются нестандартными, примем расходы на текущий и средний ремонт в размере 15$ I0l| : а) 340-0,15 = 51 руб. б) 703,4 * 0,15 = 105,51 руб.

Расходы на эксплуатацию производственного здания - отопление, освещение, водоснабжение, вентиляция, определим по нормам затрат на I м2 [l0l] : а) площадь базовой машины с учетом проходов и зоны обслужива2 ния равна 4 м ; соответствующий объем - 16 м ; б) площадь машины с устройством -8м2; о соответствующий объем - 32 м .

Тогда затраты на эксплуатацию производственного здания составят (см. таб. 4.-I)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Технический прогресс в легкой промышленности в большой степени зависит от комплексной автоматизации и механизации производственных процессов.

Ввиду специфики обувного производства - частая смена моделей, фасонов, размеров, используемых материалов, радикальным средством автоматизации в отрасли представляется применение промышленных роботов.

ПР могут быть успешно применены в обувном производстве при соблюдении следующих основных требований:

1. Знание динамики процесса выполняемого ПР или его модулем для подбора или расчета упруго-жесткостных характеристик его модулей.

2. Дальнейшая специализация и концентрация обувного производства.

3. Технологическая подготовка к автоматизации производства.

В первую очередь необходимо автоматизировать простые операции загрузки, разгрузки, стапелирования, ориентирования, контроля и т.п., выполняемые в высоком темпе, проводимые в нежелательной для человека среде - около сушильных, намазных, шлифовальных и других устройств, а также на травмоопасном для персонала оборудовании.

Одним из распространенных в обувном производстве является процесс ПО плоских деталей из стопы (магазина). ПО является элементарным процессом и встречается в обувном производстве многократно, чаще всего в виде составной части загрузки на технологическую операцию, а также и ориентирования. Из-за большого количества и разнообразия деталей обуви по геометрическим и физико-механическим параметрам, а также значительных допусков.на них, в практике находят и будут находить самые различные способы ПО, и самые различные средства их осуществления - захваты (схваты в робототехнике) с соответствующими исполнительными механизмами. Несмотря на расширение исследований в этой области, практическое внедрение устройств автоматизации происходит медленно в силу указанных выше причин, а также трудностей организационного характера. Это заставляет исследовать самые различные способы ПО, предлагать новые, добиваясь надежной автоматической загрузки на многие технологические операции большинства разновидностей деталей. Как известно, внедрение отдельных устройств автоматизации, не столь эффективно, как их комплексное использование на участке, линии, потоке и т.д. Исследованный способ ПО отличается довольно широкой универсальностью со многих позиций и, на наш взгляд, имеет перспективу практического применения на ряде операций обувного производства.

В работе определено место и схема ПО в автоматизированном производстве и исследована динамика данного способа ПО.

Проведенные исследования показали:

1. Устройства ПО и автоматической загрузки деталей могут быть автономными, входить в состав автоматизированных участков и линий, быть модулями ПР и РТК.

Однимииз перспективных для применения в практике являются устройства использующие исследованный способ ПО.

2. В первую очередь необходимо максимально использовать способы ПО проводимые одноэтапно, где 30 имеет один, реже два исполнительных механизма. Очевидно, что траектории 30 при проведении ПО должны быть простыми - прямая, окружность, или типовая кривая в плоскости.

Исследованный способ отвечает этому условию и может быть реализован для широкого круга деталей обуви простыми надежными устройствами.

3. Основная часть внешней силы, производящей ПО затрачивается на преодоление сил трения отделяемой детали об упоры и о нижнюю деталь стопы, а также на накопление деформации изгиба отделяемой детали. График изменения этой силы имеет вид гладкой функции, сначала с быстрым, а затем медленным увеличением до конца процесса. Значение максимальной силы в конце процесса, как правило, одного порядка с силой тяжести стопы.

4. Легкодостижимым подбором факторов (см.приложение 1-4), в данном процессе можно добиться сравнительно небольшого перемещения стопы, на 1-2 порядка меньше линейных размеров деталей. Это перемещение, при наличии ограничительных стенок в магазине, не дезориентирует детали стопы, что очень важно в автоматизированном производстве. Колебаниями стопы, ввиду их малости, можно пренебречь.

5.Сравнение результатов аналитического и экспериментального исследований показывает, что математические модели процесса могут использоваться при расчете и проектировании в качестве теоретических.

6. Динамика процесса не требует повышенной точности фиксации, перемещений, ускорений со стороны 30, позволяет применять для практической реализации, этого способа ПО в производстве распространенные в машиностроении недорогие типовые исполнительные механизмы.

7. В устройствах, использующих исследованный способ ПО, для уменьшения хода 30 и силы на проведение процесса необходимо так регулировать упоры, чтобы длина консольных частей была одинаковой и минимальной. Это создает предпосылки для наиболее экономичной и производительной работы устройств.

8. В устройствах такого типа необходимо снижать трение деталей об упоры, являющимся одной из главных затрат внешней силы.

9. Исследованный способ ПО является достаточно универсальные, охватывает значительный круг деталей обуви из различных материалов, которые могут автоматически загружаться на позиции обработки, сборки и т.д. Ввиду одноэтапности процесса и возможности использования простых устройств ПО, можно говорить и о надежности их работы. Они должны найти применение в обувном производстве.

10. Эксплуатация на производстве одного устройства для автоматической загрузки двоенных подошв из микропористой резины, спроектированного с использованием результатов исследований, принесла годовой экономический эффект суммой 436 рублей.

11. Ожидаемый экономический эффект от внедрения устройств в отрасли составит 44,1 тысяч руб. в год.

1. Тихонов Н.А. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года:Докл. ХХУ1 съезду КПСС, 27 февр. 1981 г. М.: Политиздат, I98I.-46c.

2. О мерах по увеличению производства и широкому применению автоматических манипуляторов в отраслях народного хозяйства в свете указаний 25 съезда КПСС : Постановление ЦК КПСС от 7 авг. 1980 г. Правда, 1980, 9 авг.

3. Афанасьев В.А. Специализация и концентрация производства как средство совершенствования его инженерного обеспечения.-Коже-венно-обувная промышленность, 1981, № 3, с.1-3.

4. Бежанов Б.Н. Пневматические механизмы. М.-Л.: Машгиз, 1957. - 252 с.

5. Белецкий В.Я. и др. Машины-автоматы и автоматические линии пищевой промышленности. Киев: Техника, 1967. - 176 с.

6. Бройдо Б.Е., Бурляй Ю.В. Основы расчета и конструирования заверточных и укладочных автоматов.-М.: Машиностроение, 1969 г.-288 с.

7. Бурляй Ю.В. Исследование вакуумных захватов для укладочных автоматов кондитерских производств: Автореф.дисс. на .канд. техн.наук.-Киев, КТИЛП, 1966. 29 с.

8. Бурляй Ю.В., Сухой Л.А. Оборудование для механизации укладки пищевых изделий в тару.-М.: ЦНИИТЭИ Легпищемаш, 1971 г. 55с.

9. Ю.Бушунов В.Т. Основы расчета пневматических самонакладов дляполиграфических машин. М.: Машгиз, 1948 г. - 192 с.

10. Белянин П.Н. Промышленные роботы. М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

11. Вайнтрауб Й.Ю. Механизация и автоматизация брошюровочно-переплетных процессов. М.: Искусство, 1962. - 78 с.

12. Вахновский С.С., Пискорский Г.А. Сравнительный анализ магазинных загрузочных устройств для деталей обуви. Известия ВУЗов, Технология легкой промышленности, 1965. № I. с.175-193.

13. Вахновский С.С., Пискорский Г.А. Магазинные загрузочные устройства машин обувного производства, Киев: Легкая промышленность, 1966. - 42 с.

14. Громовой Д.М. Автоматизация операций поштучного отделения деталей от пачки в швейной промышленности. М.: ЦНИИТЭИлегпи-щемаш, 1973 г. - 48 с.

15. Дрожжин В.И. Разработка и исследование способа отделения деталей от пачки пневматическим способом. Швейная промышленность, № 4, 1972 г. с

16. Дрожжин В.И. Разработка и исследование способа отделения текстильных деталей от пачки с помощью пневмоинструмента: Диссертация на . канд.техн.наук М.: ВЗИТЛП, 1971 - 201 с.

17. Дрожжин .В.И. Автоматизация сборочных операций в легкой промышленности. М.: Легкая и пищевая индустрия, I98I.-200 с.

18. Гусарев B.C. Структурные модели технологических машин и линий автоматического действия. В кн.:Автоматизация технолог, проц., Тула, ТПИ, 1976 г. вып.4, с.42-52.

19. Гусарев B.C. Структурные схемы сборочных автоматов. В кн.: Автоматизация сборочн.проц. Рига, 1980. с.5-11.

20. Еременко Ф.М., Копылов В.И. Пачечно-укладочный автомат Черненко. М.: Пищепрошздат, 1958. - 38 с.

21. Жуков В.В., Зайцев В.В., Комиссаров А.И. Некоторые вопросыавтоматизации швейных операций при сборке заготовок за рубежом. НТИ, Обувная промышленность., № б серия X. М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1967. - 26 с.

22. Зайцев Б.В., Корнилов В.П. Конструкция и вопросы расчета вакуумных механизмов закрепления плоских листовых деталей. Научные труды МТИЛП, М.: - вып.37, 1971, с.161-170.

23. Крицберг Э.Л.,Пискорский Г.А. Автоматические загрузочно-ориен-тирущие устройства обувных машин.-М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1971. 52 с.

24. Козловский М.А. Присасывающее действие струи обтекающей пластину., В сб.: Приборостроение, Киев, вып.2, 1966, с.93-96.

25. Козловский М.А. О влиянии аэродинамических сил при транспортировании пластин. В сб.Автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении. № 6,-Киев,1968. с.71-75.

26. Каулиня З.С., Каулиньш И.А. Определение конструктивных параметров вакуумных схватов промышленных роботов.- В кн.: Автоматизация сборочных процессов., Рига, Рижск.политех.инстит. 1979 г.,с.47-54.

27. Клусов И.А., Сафарянц А.Р. Автоматизация производства: опыт, проблемы, перспективы., В сб.'.Автоматизация технологических процессов., - Тула, 1980, с.3-12.

28. Кулбасов Г.Ж., Пискорский Г.А. Автоматизация загрузки сборочных машин., Ж. Известия ВУЗов, Технология легкой промышленности. Сообщения 1,2, 1973. № 5, № б, с.167-173, с.156-161.

29. Калина В.М., Тонковид JI.A. Оптимизация процесса адгезионного захвата объектов при автоматизированной сборке обувных заготовок. Известия вузов, Технология легкой промышленности, 1961, № I, с.48-52.

30. Костюк В.И., Ямпольский Л.С., Карлов А.Г. Промышленные роботыи их применение. Киев ; Об-во "Знание" УССР, 1980. - 64 с.

31. Ланцов В.А., Полонский Л.А. Вакуумные грузозахватные приспособления. -Л. : ЛДНТП, 1968.-47 с.

32. Любославский В.Д., Малышев Ю.В. Применение промышленных роботов при автоматизации процессов обработки древесины и древесных материалов. Курс лекций. МВССО РСФСР.-Л.: Ленинградская ордена Ленина лесотехническая академия им. С.М.Кирова, 1978.108 с.

33. Логинов В.Н., ЦеноваЛ.В., Пискорский Г.А. Процесс отделения деталей в шиберном магазинном загрузочном устройстве. Сообщ. 1,2. Известия вузов, Технология легкой промышленности,1974, № 5, с.123-128.■1974, № 6, с.137-141.

34. Малов А.Н., Прейс В.Ф. Механизация и автоматизация штамповочных работ. М.: Машгиз, 1955. - 309 с.

35. Махлин А.©.Механизация холодной штамповки штучных заготовок излистового материала. М.: Труды ВНИТИприбор, вып.1, I960, с.48-52.

36. Матвейчук B.C. Исследование загрузочно-разгрузочных устройств с магнитными и вакуумными захватами. Львов: Львовский политехнический институт, 1959. - 108 с.

37. Мацнев А.П. Классификация вакуумных захватов. В сб.: Некоторые вопросы автоматизации технологических процессов в машиностроении. , ч.2. - М.: ВЗМИ, 1969. с.74-78.

38. Мацнев А.П. Исследование вакуумных захватов без уплотняющего кольца. Известия вузов, Машиностроение., № 7, 1968,с.

39. Мацнев А.П. Аналитическое определение подъемной силы вакуумных захватов. В сб.:Некоторые вопросы автоматизации технологических процессов в машиностроении. Ч. I.-M.: ВЗМИ, 1969. с. 3138.

40. Мишкинд С.И., Автоматизация процессов сборки с помощью промышленных роботов., Мин.станкостр. и инструм.пром.СССР, НИИмаш, C-I, Станкостроение, Обзор. М.: 1980. - 198 с.

41. Медвидь М.В. Автоматические ориентирующие загрузочные устройства и механизмы. М.: Машгиз. 1963. - 343 с.

42. Михайлюк Е.М. Структура системы автоматизированного проектирования ориентирующих устройств. В кн.: Автоматизация сборочных процессов. Рига, 1978. с.21-35.

43. Михайлюк Е.М. Моделирование систем вторичной ориентации деталей. В кн.Автоматизация сборочных процессов. Рига, 1978.с.36-46.

44. Орловский Б.В. Исследование особенностей процесса поштучного отделения деталей кроя с помощью аэродинамического эффекта при автоматизации шитья. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1980, №№ 2,3. с. 125-128, с. 103-107.

45. Орловский Б.В. Расчет стационарной подсасывающей силы при отделении плоских деталей легкой промышленности из стопы аэродинамическим способом. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1980, № 4, с.113-117.

46. Орловский Б.В., Клочков Н.А. Исследование надежности поштучного отделения неметаллических листовых материалов из стопы.-Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1979, № 5. с. 107-110.

47. Пискорский Г.А., Полищук В.Н. Классификация процессов сепарации обувных деталей. Известия вузов, Технология легкой промышленности, 1970, № 4. с. 123-126.

48. Пискорский Г.А., Вахновский С.С., Штерн Л.А. Автоматизация процессов обработки деталей обуви. Киев: Легкая промышленность, 1967. - 50 с.

49. Пискорский Г.А., Путята В.И., Шершнев В.Н. Исследование процесса вибротранспортирования плоских деталей изделий легкой промышленности в отрывных режимах, сообщения 1,2. Известия вузов. Технол.легкой пром-сти, 1973, № 4, с.155-160, № 5, с. 139-144.

50. Пискорский Г.А., Янкин Л.Н. Исследование магазинного загрузочного устройства с роторным шибером. Сообщ.2,3. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1976, №№ 2,4. с.117-124,с.143-148.

51. Пискорский Г.А., Поломошных С.П., Политцук В.Н. Классификация процессов поштучного отделения мягких плоских деталей из автоматических загрузочных устройств накопителя. Сб.трудов ВСТИ, г.Улан-Удэ: Бурятское книжное издательство, 1977. с.10-17.

52. Пискорский Г.А., Поломошных С.П. Исследование процесса поштучного отделения мягких деталей обуви из накопителя. Сообщения 1,2.-Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1978,6. с.132-135, 1979, № I. с.144-149.

53. Пискорский Г.А. Автоматизация загрузки деталей обуви: Автореферат дисс. на докт. техн. наук. М., МТИЛП, 1971, - 50 с.

54. Полищук В.Н. Классификация комбинированных способов виброперемещения. В Сб.: Автоматизация и комплексная механизация в машиностроении и приборостроении.МВССО УССР, Севастопольский приборостроительный институт, Киев, Техника, 1970. с.45-47.

55. Полищук В.Н. Исследование процесса поштучного отделения плоских деталей обуви в вибрационных магазинах загрузочных устройств: Дис. на канд.техн.наук. Киев: КТИЛП, 1971. - 170 с.

56. Поломошных С.П. Исследование процесса поштучного отделения мягких деталей обуви из накопителя: Автореферат дис.канд. техн.наук. Киев, КТИЛП, 1979. - 24 с.

57. Русинов К.Л., Калита А.Н., Мауль Г.Г. Перспективы применения роботов на конвейерных участках сборки обуви. Кожевенно-обувная промышленность, 1979, № 8. с.57-59.

58. Рабинович А.Н. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов в машиностроении и приборостроении.-Киев: Укртехиздат, 1961, 536 с.

59. Соколов В.П. Почтообрабатыващие машины и автоматы.- М.: Связь, 1970. 319 с.

60. Тюрин А.А. Эффективность бумагопечатающих устройств листовых печатных машин. М.: Научные труды МПИ, сб.7-8, 1958. с. 3643.

61. Тонковид Л.А. Технологические основы автоматизации сборки обуви. М.: Легкая индустрия, 1979, - 129 с.

62. Эпштейн Т.Г., Прохоров В.А. Применение вакуумных присосов в деревообработке. М., 1964.

63. Юревич Е.И., Аветиков Б.Г., Корытко О.Б. и др. Устройство промышленных роботов. Л.: Машиностроение, Ленингр.отдел., 1980. - 333 с.

64. Ямпольский Л.С. Принципы построения сборочных роботизированных комплексов. Киев: об-во "Знание" УССР, 1980. - 31 с.

65. Проспект экспозиции СССР на выставке "0бувь-81" (Ереван).

66. Проспекты экспозиций СССР и ведущих зарубежных фирм по производству оборудования для легкой промышленности на выставке "Инлегмаш-82" (Москва).

67. А.с.622733 (СССР). Устройство для отделения листового материала от стопы (Г.А.Пискорский, Л.Н.Янкин) Опубл. в Б.И. 1978, № 33.

68. А.с. 644700 (СССР). Устройство для сборки макетов плоских листовых материалов (О.С.Мухин) Опубл. в Б.И. 1979, № 4.

69. Патент ФРГ № 124076. Устройство для отделения листового материала ( Schmidt Я., Dr. Hansman А ) I2.I.72 1.12.75.

70. Общемашиностроительные типовые и руководящие материалы. 3442-002-008.-М.: ЩНТИ по автоматизации и машиностроению,1964. 208 с. - 264 с. - 312 с. - 232 с.

71. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах. Изд. 5-е стереотип. Т.2.-М.: Наука, 1964.-624 с.

72. Белый В.А., Свириденок А.И., Петроковец М.И., Савкин В.Г. Трение полимеров. М.: Наука, 1972. - 202 с.

73. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976.608 с.

74. Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин.-М.: Машиностроение, 1973.-389 с.

75. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Изд.1. М.: Наука. 1967. -606 с.

76. Зыбин Ю.П., Авилов А.А., Гвоздев Ю.М., Чернов Н.В. Материаловедение изделий из кожи. М.: Легкая индустрия, 1968. -384 с.

77. Зыбин Ю.П., Анохин Д.И., Гвоздев Ю.М. и др. Технология изделий из кожи. М.: Легкая индустрия, 1975. - 464 с.

78. Емец П.М., Пискорский Г.А., Скварик В.П. Трение обувных материалов. Известия вузов. Технология легкой промышленности, 1964. № I, с.135-141, 1965. № I, с.194-206.

79. Инкаров Б.Г. Исследование закономерностей изменения сил внешнего трения при формовании кожаного верха обуви. Дисс. . канд.техн.наук, Киев: КТИЛП, 1973.-129 с.

80. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1965. - 703 с.

81. Курант Р. Курс дифференциального и интегрального исчисления. М. ; Наука, 1967. - 704 с.

82. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977, - 526 с.84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,

83. Мышкие А. Д. Лекции по высшей математике. М.: Наука, 1969.640 с.

84. Смолянский М.Л. Таблицы неопределнных интегралов.-М.: Наука, 1967. 128 с.

85. Тимошенко С.П. Теория колебаний в инженерном деле.-М.-Л.: Гостехиздательство, 1934. 344 с.

86. Цветков В.Н. Изгибная жесткость конструкций низа обуви.-М.: Труды МТИЛП, 1958, № 13, с.45-72.

87. Цветков В.Н. Элементы теории механических креплений низа обуви. -М.: Гизлегпром. 1958, 338 с.

88. Яблонский А.А. Курс теоретической механики, г.2, Изд.4-е до-полн. -М.: Высшая школа, 1971, 488 с.

89. Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента.-М.: Металлургия, 1969. 270 с.

90. Алявдин Н.А. и др. Планирование и анализ исследовательского эксперимента применительно к легкой промышленности. М.: Легкая индустрия, 1969. - 123 с.

91. Капустин И. И. Расчет и конструирование обувных машин. М.: Гизлегпром, 1956, - 507 с.

92. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. -М.: Наука, 1970. 107 с.

93. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие под ред. Макарова Р.Л. М.: Машиностроение, 1975. - 286 с. Тихомиров В,Б. Планирование и анализ эксперимента. - М.: Легкая индустрия, 1974. - 262 с.

94. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин.-М.- Л.: Госэнергоиздат, 1959.-684 с.

95. Афанасьев В.А. и др. Экономика легкой промышленности.- М. :Лег-кая индустрия, 1979. 390 с.

96. Минлегпром СССР. Методические указания определения экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в легкой промышленности. М.: 1978. - 71 с.

97. Мошенец М.А. Расчеты по определению экономической эффективности новой техники на предприятиях легкой промышленности.-М: Легкая индустрия, 1971. 136 с.

98. Гамрат-Курек Л.И. Экономическое обоснование дипломных проектов. М.: Высшая школа, 1974. - 190 с.

99. Гос.ком.СССР по ценам. Прейскуранты № 18-10-83, № 18-08,27.07 часть 2, книга 2 (Оптовые цены на различные изделия машиностроения). М.: Прейскурантиздат, 1981.