Тема 6

Тема 6.3 Планировка и расположение сборочно-сварочного оборудования. Грузоподъемные и транспортные средства.

Методическая разработка учебного занятия

Тема занятия: Планировка расположения сборочно-сварочного оборудования. Грузоподъемные и транспортные средства.

Вид занятия: комбинированное занятие

Цели занятия:

Образовательная:

- Обеспечить усвоение следующих основных задач:

1.Планировка расположения сборочно-сварочного оборудования;

2.Грузоподъемные и транспортные средства.

Воспитательная:

- показать значение данной темы для дальнейшего изучения дисциплины;

- формирование у студентов интереса к будущей профессии

Развивающая:

- расширение кругозора студентов по данной теме;

- развитие у студентов творческого подхода к изучению предмета.

Ожидаемые результаты занятия:

Студент должен:

Знать:

- предпочтительные места размещения источников питания;

- основные требования размещения сборочно-сварочного оборудования (по требованиям ТБ);

- специальные требования и организацию безопасной работы при грузопотоках;

- основные правила противопожарной безопасности;

- безопасные приемы работы с приспособлениями и устройствами грузоподъемных и транспортных средств, правила их обслуживания и эксплуатации, периодичность испытаний и проверки.

Уметь:

- размещать сборочно-сварочное оборудование

Межпредметные связи:

Обеспечивающие: Оборудование, механизация и автоматизация сварочного производства

Обеспечиваемые: курсовое и дипломное проектирование

Обеспечение занятия:

Наглядные пособия: презентация.

Технические средства обучения: компьютер, мультимедиа-проектор.

Учебные места: кабинет ТЭСП

Литература:

Основная: 1) Куркин С.А. Сварные конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве – М.: Высшая школа, 1991

2) Красовский А.И. Основы проектирования сварочных цехов. –М.: Машиностроение, 1980

Дополнительная: Маслов Б.Г. Производство сварных конструкций – М.: Издательский центр «Академия», 2008

Ход занятия.

Ход занятия | Деятельность преподавателя | Деятельность студентов
Организационный момент | Сообщение студентам темы и задач занятия. Проверка готовности к уроку. | Наличие на столе рабочей тетради, письменных принадлежностей.
Повторение пройденного материала | Задает вопросы для повторения пройденного материала | Отвечают у доски на поставленные вопросы
Изучение нового материала | Сообщает содержание этапов занятия | Записывают в тетрадях вопросы необходимые для изучения
Закрепление нового материала | Задает вопросы для повторения пройденного материала | Отвечают на поставленные вопросы
Домашнее задание | Красовский А.И. глава 5 стр. 172 |
Подведение итогов занятия | Объявляет итоги занятия. |

Вопросы, изучаемые на уроке:

1. Планировка размещения оборудования на участках

2. Требования безопасных приемов работы при погрузочно-разгрузочных работах.

Вопрос. 1. Планировка размещения оборудования на участках

При выполнении проекта сварочного цеха осуществляют детальную разработку технологических процессов с учетом возможной механизации и автоматизации их производства. Принципиальные технологические решения, выбор производственного оборудования и транспортных средств в значительной степени определяются серийностью производства, т.е. программой выпуска однотипных изделий. Повышение серийности производства обеспечивает более высокую и равномерную, загрузку оборудования делает эффективным, использование сложного и дорогого специализированного транспортного и технологического оборудования.

Площадь проектируемого цеха определяют вначале ориентировочно на основе заданного годового выпуска металлоконструкций (в тоннах) и планируемого удельного выпуска с 1 м2 площади. Эти данные уточняются в процессе детальной проработки компоновки цеха и планировки отдельных участков с учетом расположения на них основного и вспомогательного оборудования, мест для складирования деталей, изготовления узлов, зоны обслуживания рабочих мест и площадей, занятых проездами и проходами.

При планировке размещения оборудования стремятся к выполнению требовании:

• к рациональному использованию площади;

• обеспечению кратчайших путей движения обрабатываемых деталей и узлов;

• исключению обратных, кольцевых, петлеобразных путей движения деталей, создающих встречные потоки и затрудняющих транспортировку;

• обеспечению удобства разборки оборудования при ремонте или демонтаже. '

Планировку размещения оборудования выполняют в следующей последовательности:

• нанесение магистральных проездов;

• размещение основного оборудования;

• размещение вспомогательного оборудования.

Методические и нормативные материалы по проектированию сварочных и машиностроительных цехов содержат рекомендуемые и обязательные размеры:

ширины проездов и проходов;

расстояний между оборудованием;

рабочих зон производственных рабочих, обеспечивающие удобные и безопасные условия работы.

Значения общей площади рабочего места на единицу оборудования и площадей на единицу сборочно-сварочного оборудования или на одно рабочее место в единичном и мелкосерийном производстве можно принимать по табл. 1 и 2; количество работающих на сварочных установках и каждой смене принимают по табл. 3.

Рекомендуемые значения размеров цеховых пролетов и проемов, а также ширины проходов и проездов указаны в табл. 4 и 5.

Таблица 1 – Общая площадь рабочего места на единицу оборудования

Отрасль производства | Объем производства, тыс. т/год | Общая площадь, м2
Тяжелое и транспортное машиностроение | До 80 | 110…150
Свыше 80 | 140…180
Химическая промышленность | До 80 | 90…110
Свыше 80 | 110…130
Автомобилестроение | До 100 | 60…70
Свыше 100 | 70…80
Строительное и дорожное машиностроение | До 20 | 50…80
От 20 до 50 | 70…90
Электротехническая промышленность | Свыше 50 | 90…110
От 30 до 70 | 90…100

Таблица 2 – Значение площадей на единицу сборочно-сварочного оборудования или на одно рабочее место в единичном и мелкосерийном производстве

Габаритные размеры узлов, м | Виды узлов
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX
6х4х1,6 | - | - | 200 | - | - | - | - | - | -
10х6х2,5 | - | 200 | - | - | 200…380 | - | - | 120…180 | 180
16х2х2,5 | 100 | - | - | 200 | - | 140 | - | 160…220 | 200
25х2,5х1,6 | 120 | - | - | - | - | - | 140 | 220 | -
40х4х1,6 | - | - | - | - | - | - | 140 | - | -
60х4х1,6 | - | - | - | - | - | - | 160 | - | -
Примечание. I- рамы и кузова вагонов, II- камеры котлов, III- трубчатые подогреватели, IV – металлоконструкции, V - сварные блоки, VI - сварные барабаны, VII - подъемно-транспортное оборудование, VIII - металлургическое оборудование, IX - узлы турбин и дизелей

Таблица 3 – Нормы плотности работающих при сборочно-сварочных работах, чел.

Максимальные размеры рабочего места, м | Сборка | Способы сварки
Ручная | Механизи-рованная | Автомати-ческая | Электро-шлаковая | Контакт- ная
1х1,5 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1
2х3,5 | 1;2 | 1;2 | 1;2 | 1;2 | 1 | 1
3х6 | 2 | 2 | 2 | 1;2 | 2;3 | -
3,5х12 | 3 | 2;3 | 2;3 | 1;2 | 3;4 | -
4,5х24 | 5 | 6-8 | 6-8 | 2;3 | 5-7 | -

Таблица 4 – Ширина цеховых проходов и проездов, мм

Проезды, проходы | Направление движения | Способы транспортирования
Самоходными тележками шириной, мм | Электрокарами и электропогрузчиками шириной 1200 мм | Погрузчиками с боковым грузоподъемником шириной 1700 мм
До 500 | До 700
При отсутствии зон обслуживания оборудования | Одностороннее | 1100 | 1800 | 2000 | 2300
Двустороннее | 1500 | 2000 | 3000 | -
При обслуживании одного ряда оборудования | Одностороннее | 1800 | 2000 | 2500 | 3000
Двустороннее | 2500 | 2900 | - | -
Между двумя зонами обслуживания оборудования | Одностороннее | 2700 | 2900 | 3400 | 3900
Двустороннее | 3400 | 3800 | - | -

Таблица 5 – Унифицированные размеры пролетов и проемов для проходов и проездов

Размеры пролета или проема, м | Высота цеха, м
до перекрытия крыши | до головки кранового рельса
18 | 6,0; 7,2; 8,4 | 6,15; 8,15; 9,95
18 | 8,4; 9,6; 10,8; 12,6; 14,4 | 9,65; 11,45
24 | 8,4; 9,6; 10,8; | 6,15; 6,95; 8,15
24 | 12,6; 14,4 | 9,65; 11,45
24 | 16,2; 18,0 | 12,65; 14,45
30 | 12,6; 14,4; 16,2; 18,0 | 9,65; 11,45; 12,65; 14,45
36 | 16,2; 18,0; 19,8 | 11,2; 12,0; 13,8; 14,8; 15,6

Вопрос 2. Требования безопасных приемов работы при погрузочно-разгрузочных работах;

Для любого подготовленного варианта планировки оборудования система позволяет выполнять специальные копии планировок с разводкой систем электроснабжения, водопровода, канализации, воздуха и газоснабжения и др.

Пример планировки робототехнического комплекса дуговой сварки показан на рис. 1.

Рис. 1. Схема робототехнического комплекса дуговой сварки:

1 — манипулятор сварочной горелки; 2 — шарнирный манипулятор; 3 — транспортные тележки; 4—свариваемые изделия; 5 — рабочая зона; 6 — шкаф управления

Манипулятор сварочной горелки 1 обеспечивает сварку на двух рабочих местах свариваемого изделия 4. Подача заготовок из специальной тары, их установка на манипуляторе и съем изделий после сварки и визуального контроля, а также перенос в контейнеры выполняются оператором с помощью шарнирно сбалансированного манипулятора 2 в пределах рабочей зоны 5 (радиус рабочей зоны 3 м). С помощью тележек 3, перемещаемых по рельсовым путям, обеспечивают транспортировку в зону робототехнического комплекса контейнеров с заготовками и вывоз сваренных изделий. Управление работой комплекса ведется с пульта управления.

Транспортные операции в сварочном производстве

Важным элементом технологии изготовления сварных конструкций является выполнение транспортных операций по перемещению заготовок, деталей узлов и готовых изделий с одного рабочего места на другое внутри цеха. Выбор транспортных средств зависит от характера производства. Основными элементами при выполнении транспортных операций являются грузозахватные и загрузочные устройства. Транспортируемое изделие не должно выходить за габариты транспортных средств.

Грузозахватные устройства. Грузозахватные устройства должны обеспечивать надежность захвата и удержания детали или узла. Захватные устройства по принципу действия можно подразделить на механические, вакуумные, магнитные, с эластичными камерами и др.

В мелкосерийном производстве транспортировку заготовок, деталей и готовых узлов осуществляют главным образом с помощью мостовых кранов, автопогрузчиков и самоходные тележек. Сокращение времени подвешивания и снятия штучных грузов достигается применением специальных грузозахватных устройств.

Рис. 2. Механические захваты для листов при зачаливании в горизонтальном (а) и вертикальном (б) положениях: 1 — эксцентрик; 2 — скоба

На рис. 2 представлены виды механических эксцентриковых захватов с откидными крюками для зачал ива кия листов в горизонтальном (рис. 2, а) и вертикальном положениях (рис. 2, б). В этих захватах эксцентрик 1 шарнирно соединен со скобой 2. Усилие зажатия создается массой поднимаемого груза. При опускании груза на загружаемую поверхность и ослаблении натяжения троса захват размыкается. Для транспортирования обечаек удобно использовать захваты (рис. 3, а) или уравновешенные захватные скобы (рис. 3, б) с противовесом.

Рис. 3. Захват для обечаек при их перемещении по прямой линии (а)

и по окружности (б): 1 — противовес

Часто крановое оборудование дополняй г самоходные порталы и манипуляторы, которые удобны для подачи листовых заготовок и деталей с промежуточного склада к рабочему месту. Конструктивная схема универсального портального манипулятора для подачи листов к гильотинным ножницам показана на рис. 4.

Захватывание листов со склада заготовок, расположенного между рельсами портала, производится посредством захватов 1 траверсы 2, закрепленной на тележке 4. Закрепление траверсы на колонне 3 обеспечивает перемещение захваченного листа в вертикальном направлении и поворот в горизонтальной плоскости. Траверса перемещается по верху портала 5 поперек направления его движения.

Подвесные конвейеры получили широкое распространение для транспортных операций в условиях серийного и массового производства. В зависимости от характера крепления несущей подвески к тяговому элементу различают грузонесущие и толкающие конвейеры. Грузонесущие конвейеры (рис. 5) имеют направляющий путь в виде рельса 1, по которому движутся каретки 2 с грузовыми подвесками, связанные между собой тяговой цепью 3. Эта цепь обладает гибкостью в вертикальном и горизонтальном направлениях, что дает возможность обеспечивать перемещение деталей по пространственной замкнутой трассе. Повороты тягового элемента в горизонтальной плоскости осуществляются с помощью поворотных шкивов или роликовых батарей, а в вертикальной плоскости — с помощью перегибов направляющего пути.

Рис. 4 Портальный манипулятор: 1 – захваты; 2 – траверса; 3- колонна; 4 – тележка; 5 – портал; 6 – склад листов | Рис. 5 Каретка грузонесущего конвейера: 1 – направляющий рельс; 2- каретка; 3 – тяговая цепь

Рис. 6. Шаговый конвейер с возвратно-поступательным движением тележек:

1 — опора; 2 — домкрат; 3 — рама; 4 — тележки; 5 — тяговый канат

Подвесные толкающие конвейеры имеют тяговый путь, по которому двигаются каретки, и грузовой путь, по которому перемещаются тележки с подвесками для грузов. Грузовые пути могут ответвляться от приводного контура трассы в любую сторону в горизонтальной плоскости для перевода тележек на приводной контур другого конвейера.

Для передачи деталей и узлов с одной позиции на другую в поточной или автоматической линии широко используют шаговые конвейеры.

На рис. 6 представлена схема шагового конвейера в линии сборки и сварки тепловозных рам. После завершения работ на всех рабочих местах линии домкраты 2 каждой пары тележек 4 приподнимают раму 3 над опорами 1 и тяговым канатом 5 и передвигают ее на соседнее рабочее место. Раму опускают на опоры, а тележки возвращают в исходное состояние. В шаговых конвейерах некоторых типов на каждой позиции устанавливают подъемные столы.

Вакуумные, магнитные захваты и захваты с эластичными камерами находят широкое применение в сборочно-сварочных робототехнических комплексах.

Эффективное использование площади и объема складских помещений достигается размещением деталей в ячейках высотных консольных стеллажей. Установка грузов в ячейки производится с помощью стеллажных кранов-штабелеров одностороннего или двустороннего действия. При этом грузы из заготовительного отделения поступают на склад на платформе-накопителе, установленной на транспортной тележке. В зоне приемки груза платформа снимается с тележки мостовым краном и устанавливается на комплектовочную площадку. На принятый груз составляется предметная ведомость с наименованием, количеством деталей и данными об их изготовлении. Данные с ведомости вводятся в ЭВМ, которая их обрабатывает, выдает распечатку с номерами стеллажей и ярлыками деталей. В соответствии с этим детали укладывают в поддоны или контейнеры, устанавливают на тележки, которые доставляют их к соответствующим стеллажам зоны хранения. Установка грузов в ячейки происходит в автоматическом режиме.

Стеллажный кран-штабелер принимает груз с тележки и устанавливает в первую на его пути свободную ячейку стеллажа. Адрес ячейки автоматически передается в ЭВМ и запоминается. Отправка груза со склада осуществляется на основании заготовительной ведомости, содержащей перечень необходимых деталей на заказ и адреса и к хранения. С пульта управления оператор склада набирает адреса нужных ячеек, которые поступают в блок запоминания и последовательной выдачи команд. После завершения ввода команд система вводится на исполнение.

Ход выполнения команд фиксируется в блоке индикации на пульте оператора. По этим командам соответствующие краны-штабелеры принимают поддоны или контейнеры из указанных ячеек и устанавливают их на тележки, доставляющие все указанные детали из зоны хранения в зону комплектации. Здесь, согласно заготовительной ведомости, вручную производится комплектация на заказ нужных деталей, которые собираются на платформу-накопитель. После завершения комплектации платформа с деталями устанавливается на транспортную тележку и отправляется на сборочно-сварочный участок. Оставшиеся детали поступают в зону хранения как вновь прибывшие на склад.

Автоматизированный склад комплектации позволяет не только упростить хранение и транспортировку деталей на складе, но и обеспечить все подразделения цеха необходимой документацией. Кроме того, автоматизированный учет деталей, хранящихся на складе, обеспечивает автоматизацию процедуры запуска заказов в заготовительном производстве исходя из наличия деталей на складе, сроков изготовления заказа, наличия исходных материалов, технологической документации и технологической оснастки.

Загрузочные устройства. Для подачи деталей в технологическое оборудование или технологические линии используют загрузочные устройства. Различают загрузочные устройства с шаговой подачей, магазинные и бункерные устройства.

Рис. 7 Схема клещевой подачи: 1 – подающие ролики; 2 – каретка; 3- тормозные ролики | Рис. 8. Схема крючковой подачи: 1 – транспортирующий крючок

Рис. 9 Питатель для заготовок профильного проката: 1 – рама с гнездами; 2 – профили; 3- подвижная рамка; 4 – конвейер | Рис. 10 Схема бункерного устройства с захватным механизмом: 1, 5 –толкатели; 2- бункер; 3 – лоток; 4 - упор

Автоматическую шаговую подачу непрерывных заготовок в виде лент, полос и стержней осуществляют с помощью клещевых, валковых и крючковых устройств. При клещевой подаче (рис. 7) каретка 2 совершает возвратно-поступательное движение, а подающие 1 и тормозные 3 ролики свободно скользят по ленте или заклинивают ее. В подающем устройстве крючкового типа (рис. 8) транспортирующий крючок 1 захватывает ленту за кромки пробитых отверстий или за выступы в зажимных рамках.

Рис. 11. Бункерное загрузочное устройство карманного типа:

1 — диск; 2 — штифты; 3 — наклонный лоток

Валковую подачу с приводом от храпового механизма или муфты свободного хода применяют при приварке каких-либо элементов к полосе.

Магазинные загрузочные устройства используют для поштучной подачи деталей в ориентированном положении на шаговый конвейер или к технологическому оборудованию. Загрузочное устройство для штучных элементов должно иметь накопитель для хранения запаса заготовок и механизм для отделения от всей массы одной заготовки с целью подачи ее в рабочую зону.

На рис. 9 показан питатель, предназначенный для загрузки на роликовый конвейер 4 длинномерных заготовок профильного проката. Питатель представляет собой неподвижную рамку 1 с гнездами, в которые укладывают профили 2. Подвижная рамка 3 при подъеме принимает профили в свои гнезда, перемещает их на один шаг и опускает, при этом крайний профиль оказывается на роликах конвейера, а рамка 3 в опущенном положении возвращается на исходную позицию. Рассмотренные магазинные устройства относятся к гравитационному типу, так как перемещение заготовок в магазине происходит под действием силы тяжести.

Бункерные загрузочные устройства позволяют загружать в них заготовки навалом, обеспечивая выдачу деталей в ориентированном положении. Различают бункерные устройства с захватными механизмами и без них. Бункерное устройство с захватным механизмом для загрузки заготовок сферической формы представлено на рис. 10. Из бункера 2 шары подаются толкателем /на лоток 3, где они задерживаются упором 4 и располагаются в один ряд; толкатель 5 выдает заготовки поштучно.

В бункерном устройстве карманного типа (рис. 11) ориентирование заготовок происходит при попадании их в пазы (карманы) вращающегося диска 1. Штифты 2, закрепленные на диске, дополнительно перемешивают заготовки, обеспечивая более эффективную работу диска с карманами. Захваченные пазами диска заготовки попадают в наклонный лоток 3, по которому подаются в зону работы сварочного устройства.

Бункерные устройства могут обеспечивать работу высокопроизводительного оборудования, например, роторных автоматических линий.

Закрепление нового материала

1.Какие преимущества дает организация отдельных производственных участков для выполнения операций сборки узлов и конструкций?

2. Какие средства применяют для транспортировки заготовок, деталей и готовых узлов?

3.Какие загрузочные устройства используют для захвата и перемещения деталей и узлов?

4. Как классифицируют подвесные конвейеры?

5. Каковы основные типы загрузочных устройств?

Домашнее задание

Маслов Б.Г. Производство сварных конструкций – М.: Издательский центр «Академия», 2008 стр. 130-140