Организационно-технические особенности создания и эксплуатации автоматических роторных линий

Разновидностью комплексных автоматических линий являются автоматические роторные линии.

Автоматическая роторная линия (АРЛ) представляет собой совокупность технологических (рабочих) и транспортных роторов, установленных на одной станине и объединенных системами привода и управления. Технологический и транспортный роторы образуют роторный модуль, который можно встраивать в линию или изымать из нее в зависимости от того, вводится в процесс новая операция или отменяется.

Рабочие и транспортные роторы находятся в жесткой кинематической связи и имеют синхронное вращение.

Рабочий ротор представляет собой цилиндр, на периферии которого на равном расстоянии друг от друга монтируются рабочие инструменты в быстросъемных блоках и рабочие органы, сообщающие инструментам необходимые движения. Каждый инструмент на различных участках своего пути совершает все необходимые элементы движения для выполнения операции.

Наряду с рабочими (технологическими) роторами, в которых выполняются собственно технологические операции, в линии имеются транспортные роторы, контролирующие параметры изделий и передающие их с одного рабочего ротора на другой с помощью специальных устройств в виде пружин или магнитных захватов.

Продолжительность технологических операций на каждом рабочем роторе может быть различной. Чтобы синхронизировать поток, на роторах размещают разное число инструментов, т.е. увеличивают или уменьшают шаг (расстояние между инструментами). В иных случаях делают роторы разного диаметра. Таким образом, на роторной линии удается осуществлять различные по характеру и длительности операции, объединенные в одном потоке, например штамповку и резание, термохимическую обработку и сварку, контроль размеров, сборку, упаковку.

Выбор компоновочной схемы АРЛ имеет большое значение при определении ее стоимости, затрат на монтаж, эксплуатационных расходов и оценке удобства обслуживания. При этом необходимо решить следующие задачи:

· выбор оптимального числа гнёзд или инструментальных блоков в технологических роторах и числа роторов в линии;

· выбор способа передачи обрабатываемых деталей между роторами и конструкций транспортных устройств;

· рациональное размещение технологических и транспортных роторов с учетом условий ремонта, обслуживания, технологической совместимости и конструктивной целесообразности;

· разделение технологического процесса на группы, соответствующие участкам линий, с учетом возможности обеспечения максимального коэффициента технического использования каждого участка линии;

· выбор места размещения, объема, условий хранения и транспортирования межучастковых заделов обрабатываемых деталей;

· технико-экономическое обоснование вариантов компоновок АРЛ.

При выборе компоновки автоматических линий на базе роторных и роторно-конвейерных машин необходимо определить: тип технологической машины, входящей в автоматическую линию, тип привода технологических и транспортных движений, тип и конструкцию станин и т.д.

Основными календарно-плановыми нормативами такой линии являются:

1. Такт роторной линии, который определяется временем перемещения заготовки и инструмента на расстояние между двумя смежными позициями ротора (шаг ротора):

,

где – транспортная (линейная) скорость движения инструмента (предмета труда), или, что то же самое, окружная скорость ротора (по окружности центров инструментов). Она рассчитывается по формуле:

или ,

где – угловая скорость вращения ротора оборотов/с или оборотов/мин.; r – радиус ротора, мм, см, м; T – период, вращения (врем за которое ротор совершает полный оборот), с, мин; – постоянное число приблизительно равное 3, 14.

Окружные скорости двух роторов (рабочего и транспортного) всегда должны быть равны, это обеспечивает точность позиционирования:

,

где – угловые скорости и радиусы соответственно рабочего и транспортного роторов.

2. Продолжительность производственного цикла обработки заготовки определяется длиной пути (L_по) от места загрузки заготовки до места выдачи детали с той же скоростью:

.

Фактическая производительность роторной линии рассчитывается по формуле:

.

где – коэффициент использования роторной линии.

Важным достоинством роторной линии является относительная простота получения синхронного процесса, которая обеспечивается варьированием числа позиций на рабочих и транспортных роторах, чтобы выдерживалось условие

Надежность функционирования этой линии оценивается вероятностью сохранения установленного проектом уровня цикловой производительности.

Опыт показал, что наиболее рациональным является применение АРЛ для изготовления малогабаритных изделий простой формы, например круглого сечения, когда для осуществления технологических операций и переходов инструменту достаточно сообщить возвратно-поступательное и вращательное движение или когда технологическая обработка осуществляется перемещением рабочей среды (нагрев, окраска, напыление и т.п.) в направлении непрерывно движущегося потока деталей. Наименее целесообразно применение АРЛ при обработке резанием, так как в этом случае требуется высокая жесткость системы привода рабочего движения при низкой надежности технологического процесса. Особенно рационально применение АРЛ в следующих случаях:

- при производстве штампованных деталей в машино- и приборостроительной, электро- и радиотехнической, автотракторной и других отраслях промышленности, в которых обработка давлением перемежается с термической и химической обработкой операциями сборки и контроля, т.е. когда в структуре технологического процесса сочетаются различные по физической сущности операции;

- при производстве изделий прессованием и спеканием, методами порошковой металлургии;

- при изготовлении брикетов и таблеток для химико-фармацевтической и пищевой промышленности;

- для выполнения сборочных операций: монтажа, запрессовки, упаковки, заливки, а также комплектации готовых изделий в тару и расфасовки сыпучих и жидких материалов;

- для проведения термических, термохимических операций, таких как нагрев, отжиг, травление, закалка, сушка, промывка и др.;

- для выполнения контроля геометрических размеров и физико-химических параметров как отдельных деталей, так и готовых изделий;

- при производстве радиодеталей;

- при расфасовке, упаковке и других видах работ.

Так как на автоматической роторной линии можно одновременно обрабатывать детали нескольких типоразмеров сходной технологии, то они могут применятся не только в массовом, но и в серийном производстве.

Роторные линии отличаются определенным уровнем гибкости и позволяют получать достаточно высокие технико-экономические показатели. Например, по сравнению с отдельными автоматами нероторного типа сокращается производственный цикл в 10-15 раз, уменьшаются операционные заделы в 20-25 раз; высвобождаются производственные площади, снижаются трудоемкость и себестоимость продукции, капитальные затраты окупаются за 1-3 года.