ТЕМА 3 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И НАДЁЖНОСТЬ МАШИН
ЦЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ МОЕЧНОЙ МАШИНЫ
ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ
ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ
Составляющие
ЗАМЕЧАНИЕ!
Составляющие
Составляющие
Производительность
Технологическая производительность
Цикловая производительность
Фактическая производительность
Надёжность машины
Внецикловые потери
Пример
Виды компоновки машин для автоматических линий
Жёсткая связь станков
Гибкая связь станков (с промежуточным накопителем)
Комбинированная связь станков
Математические модели машин
Многофакторные модели
Однофакторные модели
Однофакторные модели
1.18M
Category: mechanicsmechanics

Производительность и надёжность машин

1. ТЕМА 3 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И НАДЁЖНОСТЬ МАШИН

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
ТЕМА 3
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И
НАДЁЖНОСТЬ МАШИН

2. ЦЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
ЦЕЛИ АВТОМАТИЗАЦИИ
- сокращение трудовых затрат
- улучшение условий производства
- повышение объёмов выпуска
- повышение качества продукции

3. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА
АВТОМАТИЧЕСКОЙ МАШИНЫ
РУ
ТМ
ЗУ
АУУ
ЗУ – загрузочное устройство
ТМ – технологическая машина
РУ – разгрузочное устройство
АУУ – автоматическое устройство управления

4. КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ МОЕЧНОЙ МАШИНЫ

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА
АВТОМАТИЧЕСКОЙ МОЕЧНОЙ МАШИНЫ
М3
М2
ПЦ2
ПЦ1
М1
Конструктивная схема позволяет рассчитать параметры
приводов, строить циклограмму, алгоритм управления,
определять производительность и строить математическую
модель

5. ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ
М3
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ МЕХАНИЗМОВ
Действие
привод
Z
включений время
Опустить питатель
Загрузить
КП
Загрузить/выгрузить
Поднять питатель
Опустить кожух М3
Опуст./подн.кожух
Обмывка
Вращать КП
Поднять кожух
Толкнуть КП
Выгрузить КП
Опустить толкатель
ПЦ1
-ПЦ1
М3
М1
М2
М3
ПЦ2
ПЦ2
3
3
-3
31
3
3
3
3
3
1
12
2
1
1
1
1
1
-
М2
ПЦ2
Т3
Т1
Т2
2*Т2
Т1’
2*Т3
Т4
Т4
Т3
Т5
Т2
Т5’
М1
k
S qi Zi
м i=1
Ка = k
100% = 0%
5 S qi
i=1
Zi - звенность i-го механизма , имеющего полуавтоматическое или автоматическое управление (Zi>3)
ПЦ1

6. ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
ЦИКЛОГРАММА РАБОТЫ
Т2
Т5’
Т1
М3
Т5
Т2
Т1’
М2
ПЦ2
ПЦ1
М1
Т3
Т4
Т3
Т4
МАШИННОЕ ВРЕМЯ, ПРИХОДЯЩЕЕСЯ
НА ОДНУ КОЛЁСНУЮ ПАРУ
Т=Т1+2·Т2+Т1’+2·Т3+Т4+Т5+Т5
ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ЦИКЛ – ЭТО ВРЕМЯ МЕЖДУ
СЪЁМОМ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ С ЛИНИИ

7. Составляющие

Т1
Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Т2
Т5’
Составляющие
Т5
Т2
Т1’
Т3
Т4
Т1 –время опускания питателя
Т3
Т4
М
3
М
2
П
Ц
2
М
1
П
Ц1
Т1 =t1+t2+t3
t1 - время срабатывания воздухораспределителя
ПЦ2
ПЦ2
УА2
(зависит от типа управления)
t2 - время распространения воздушной волны
t3 - время перемещения поршня (прямого хода)
t1
t1 = 2,625с. для ручного включения
t1 = 0,175с. для включения автоматического
t2 =l/Vзв
l – длина трубопровода от воздухораспределителя до пневмоцилиндра
Vзв – скорость распространения звукового потока (звуковой волны) 341м/с
t2 = 0,006с

8. ЗАМЕЧАНИЕ!

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
ЗАМЕЧАНИЕ!
Цикл работы пневмоцилиндра
Тц =2t1+2t2+ t3 +t3’
ПЦ2
ПЦ2
t1 - время срабатывания воздухораспределителя
(зависит от типа управления)
УА2
t2 - время распространения воздушной волны
t3 - время поднятия поршня (прямого хода)
t3’ - время опускания поршня (обратного хода)
t3’=0,98 t3

9. Составляющие

Т1
Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Т2
Т5’
Составляющие
Т5
Т2
Т1’
Т3
Т4
Т3
Т2 –время скатывания детали
Т4
T 2 2,06 l
l – расстояние перемещения (скатывания)
М
3
М
2
П
Ц
2
М
1
П
Ц1

10. Составляющие

Т1
Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Т2
Т5’
Составляющие
Т5
Т2
Т1’
Т3
Т4
Т3
Т3 –время опускания кожуха
Т4
М3
М
3
М
2
П
Ц
2
М
1
Т3 =t1+t2+t3
t1 - время запуска двигателя
(зависит от типа управления)
t2 - время остановки двигателя
t3 - время перемещения кожуха (прямого хода)
t1
t1 = 1,62с. для ручного включения
t1 = 0,12с. для включения автоматического
t2
t2 = 1,62с. для ручного выключения
t2 = 0,12с. для выключения автоматического
П
Ц1

11. Производительность

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Производительность
Под производительностью рабочей
машины понимают количество
продукции, выпускаемой в единицу
времени.
Различают 3 вида производительности:
- технологическую
- цикловую
- фактическую

12. Технологическая производительность

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Технологическая производительность
Это производительность, вычисляемая
без учета времени на вспомогательные и
холостые движения:
шт.
1
час или час
tp – длительность рабочего хода машины
1
QT
tp
Характеризует прогрессивность применяемой технологии
выбранных режимов обработки изделия,
является максимальной из существующих трёх видов,
является идеальной производительностью,
для роторных автоматов существует только технологическая

13. Цикловая производительность

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Цикловая производительность
Цикловую производительность определяют в
машинах (автоматах дискретного действия), где
существуют потери времени на подачу, закрепление
изделий, подвод/отвод инструмента и т.п.
tц t p t x
1
1

tц t p t x
шт.
1
час или час
tц – длительность цикла
tх – длительность холостого движения
Характеризует конструктивное совершенство машины. Чем
меньше время холостого хода, тем прогрессивнее техническое
решение машины

14. Фактическая производительность

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Фактическая производительность
В эксплуатации периоды работы машины чередуются с
простоями из-за отказов элементов машины или
профилактическими работами по её обслуживанию (чистка,
смазка и т.п.).
Эти потери времени называют внецикловыми tвнц
Производительность, определяемую с учётом внецикловых потерь времени называют фактической
1

tц tвнц
шт.
1
час или час
Характеризует техническое совершенство машины,
правильность её проектирования и связана со свойством
надёжности.

15. Надёжность машины

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Надёжность машины
Допущения:
Машина работает в период нормальной эксплуатации, когда
постепенные отказы ещё не появились и надёжность
характеризуется внезапными отказами, возникающими из-за
чрезмерной нагрузки. В этом случае интенсивность отказов l
можно считать постоянной, а ВБР – подчиняется
экспоненциальному закону.
l t
ВБР (t ) р(t ) e
Все элементы машины в смысле надёжности соединены
последовательно.
n
ВБР м (t ) р м (t ) pi (t )
i 1
pi – ВБР i-го элемента
n – число элементов в машине

16. Внецикловые потери

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Внецикловые потери
Внецикловые потери на единицу продукции:
t пм
tв нц
z
tпм – суммарные потери времени в процессе эксплуатации
z – объём выпуска продукции
Ф – годовой фонд рабочего времени
tпм Ф pi р - ВБР машины, р – вероятность отказа
i
i
t0
z

t0 – время безотказной работы машины
t0 Ф pi
tц – длительность цикла работы машины
Ф pi tц pi tц 1 pi
tвнц
Ф pi
pi
pi

pi
1

tц tвнц tц

17. Пример

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Пример
Дано:
tц=0,1часа
схема блоков машины см. рисунок
ВБР ЗУ
p1=0,9
РУ
ТМ
ТМ
р2=0,95
РУ
р3=0,8
АУУ
АУУ р4=0,95
Определить: Qф
pм= р1 р2 р3 р4 =0,9·0,95·0,8·0,95=0,65
QФ= рм / tф =0,65/0,1=6,5 шт./час
А каково время простоев
tвнц - ?
ЗУ

18. Виды компоновки машин для автоматических линий

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Виды компоновки машин для
автоматических линий
1. - жёсткая связь станков
2. - гибкая связь станков (с промежуточным накопителем)
3. - комбинированная связь станков

19. Жёсткая связь станков

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Жёсткая связь станков
Наиболее дешевая и простая схема, но и наименее надёжная
2
1
р1 – ВБР машины 1
р2 – ВБР машины 2
рАЛ =р1·р2

20. Гибкая связь станков (с промежуточным накопителем)

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Гибкая связь станков (с промежуточным накопителем)
межоперационные накопители бывают:
магазинного типа
штабельного типа
бункерного и др.
Наиболее надёжная и производительная, но имеет высокую
стоимость, большие габариты, сложна в управлении
I
II
1
2
А
В
2
1
II
I
р1 – ВБР машины 1
рI – ВБР накопителя I
р2 – ВБР машины 2
рII – ВБР накопителя II
рАЛ =рА·рВ
рВ =1-(1-р1)·(1-рI)
рА =1-(1-р2)·(1-рII)

21. Комбинированная связь станков

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Комбинированная связь станков
II
1
2
3
В
3
2
II
р1 – ВБР машины 1
р2 – ВБР машины 2
рII – ВБР накопителя II
р3 – ВБР машины 3
1
рАЛ =р1 ·рВ ·р3
рВ =1-(1-р2·)(1-рII)
рАЛ =р1 · (1-(1-р2·)(1-рII)) ·р3

22. Математические модели машин

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Математические модели машин
В основе проектирования автоматических машин лежит теория
производительности – это техническая теория, представляющая
собой совокупность законов, понятий, идеальных объектов
системно отображающих машины по производительности.
Теория позволяет установить количественное значение
производительности и выбрать рациональные способы
автоматизации с помощью математических моделей.
Математическая модель машины – это
уравнение, связывающее производительность с
важнейшими параметрами.
МОДЕЛИ БЫВАЮТ
МНОГОФАКТОРНЫМИ И
ОДНОФАКТОРНЫМИ

23. Многофакторные модели

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Многофакторные модели
позволяют одновременно установить связь всех основных
характеристик машины с её производительностью
(являются более сложными и трудоёмкими в применении)
Например модель производительности моечной машины:
Q b0 b1 K b2 q b3n b4Vk b5VЗ b6t b7 p
м
a
Производительность зависит от
Кам – уровня автоматизации машины,
q – подачи насоса,
n – скорости вращения колёсной пары в камере,
Vk – скорости перемещения кожуха,
VЗ – скорости загрузки,
t – температуры моющей жидкости,
p – давления жидкости перед соплом,
b1,b2,b3,…,b7 – оценки коэффициентов регрессии, определяются
экспериментально (опытным путём) и показывают степень влияния
соответствующего показателя машины на производительность.

24. Однофакторные модели

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Однофакторные модели
показывают влияние входного параметра (как правило, это уровень
автоматизации или надёжность) на выходной параметр (производительность).
(используют более часто, поскольку достаточно просты в применении)
Например однофакторная модель моечной машины:
SQ
ˆ
Q f Q r
f f (модель корреляционного анализа)
Sf
f – входной параметр (уровень автоматизации или надёжность)
2
1 n 2 1 n
SQ
Qi Qi
n 1 i 1
n i 1
2
1 n 2 1 n
Sf
f i f i
n 1 i 1
n i 1
SQ – среднеквадратическое отклонение производительностей машин
Sf – среднеквадратическое отклонение входного параметра машин
n
n
1 n
Qi f i Qi f i
n i 1 i 1
r i 1
(n 1) SQ S f
r – коэффициент корреляции статистической
информации о машинах 0 r 1 чем ближе r к 1,
тем сильнее связь между Q и f

25. Однофакторные модели

Тема 3. «Производительность и надёжность машин»
Однофакторные модели
Еще один хорошо знакомый пример однофакторных моделей:
Q f a0 a1 f
а0,а1 – оценки коэффициентов регрессии
или нелинейная модель регрессионного анализа:
Q f с0 с1 f с2 f
с0 ,с1,с2 – оценки коэффициентов регрессии
f – входной параметр (в качестве которого можно взять любые
характеристики машины: температура жидкости, давление,
подача насоса, скорость подачи сварочной проволоки и т.п.)
Для определения значений коэффициентов регрессии,
коэффициентов корреляции и среднеквадратических
отклонений и т.д. необходима статистическая информация о
параметрах и характеристиках существующих машин или
экспериментальные данные.
English     Русский Rules