Дипломная (вкр): Модернизация станка для распиловки бревен модели УБК-6

Автоматизация - это более высокая ступень развития машинного производства, при которой человек освобождается не только от физического труда, но и от оперативного управления механизмами, выполняющими производственный процесс. Человек освобожден от непрерывного обслуживания автоматической машины и может отойти от нее, так как она самостоятельно регулирует свою работу. Производительность такой машины может быть очень высокой, так как она не ограничивается физическими возможностями человека.

Автоматическая машина, или автомат, - это самоуправляющаяся рабочая машина станок), которая выполняет все рабочие и холостые ходы обработки. Во время рабочего хода производится непосредственно обработка заготовок (пиление, сверление, фрезерование), во время холостого хода - вспомогательные движения для подготовки рабочих ходов (загрузка и зажим заготовок, подвод и отвод инструмента)

При автоматизации все функции управления производственным процессом, т.е. включение и выключение отдельных механизмов, изменение порядка работы рабочих органов, выполняются специальными устройствами. Такие устройства без вмешательства человека могут сами поддерживать в заданных пределах температуру, влажность и другие технологические параметры.

Широкая механизация и автоматизация производственных процессов в современном обществе служат интересам трудящихся, облегчают и коренным образом изменяют характер труда, резко повышают его производительность, устраняют существенные различия между умственным и физическим трудом. Автоматизация производственных процессов - основное направление в развитии промышленности, одно из главных условий построения материально-технической базы общества в нашей стране.

В современных условиях задачи автоматизации довольно широки. Автоматизация охватывает все звенья производственного процесса, в том числе и погрузочно-разгрузочные работы, межстаночное транспортирование и контроль готовых деталей. Получают применение конвейеры с автоматическим адресованием.

При автоматизации производства необходимо разрабатывать принципиально новые конструкции изделий, позволяющие коренным образом усовершенствовать технологические приемы их изготовления. При широкой автоматизации конструкция вырабатываемого изделия должна отвечать требованиям высокомеханизированного производства.

Эффективность автоматизации зависит от особенности организации производственного процесса или степени его поточности (непрерывности).

Поточность производства - необходимое условие для его автоматизации. Основой поточного производства является поточная линия - система (набор) оборудования или рабочих мест, специализированных на выполнении однотипных операций, расположенных по ходу технологического процесса. Любая поточная линия характеризуется прямопоточностью.

По степени автоматизации линии деревообрабатывающих станков подразделяются на неавтоматические, автоматические и полуавтоматические.

Неавтоматическая линия состоит из станков, установленных в порядке выполнения технологического процесса. Каждый станок обслуживается индивидуально рабочими-станочниками. Они подают заготовки в станок и принимают из станка обработанные детали. Обрабатываемые детали с одного станка на другой передаются посредством простейших (неавтоматических) транспортных устройств или вручную рабочими. Такую линию иногда называют механизированной или поточной.

Автоматическая линия - это система станков, установленных в порядке выполнения технологического процесса и объединенных средствами транспортирования и управления, так что обработка заготовок и передвижение их от станка к станку происходит автоматически, то есть без участия рабочих. Заготовки в первый станок загружаются загрузочным приспособлением из начального накопителя. Готовые детали с последнего станка удаляются разгрузочным приспособлением в конечный накопитель.

Полуавтоматическая линия по степени автоматизации занимает промежуточное место между автоматической линией и неавтоматической. В такой линии одни операции автоматизированы, а другие выполняются рабочими-операторами. В одних линиях рабочие-операторы осуществляют конечные или загрузочно-разгрузочные операции, в других эти операции автоматизированы и рабочие-операторы выполняют промежуточные операции. Так как в линии некоторые операции осуществляются человеком, то ее называют автоматизированной.

Автоматизированное производство обладает многими важными преимуществами перед неавтоматизированным.

Производительность технологического оборудования при автоматизации производства значительно увеличивается. Это становится возможным за счет применения непрерывных потоков, повышения скоростей обработки и ускорения перехода с одной операции на другую. Автоматизированное технологическое оборудование работает при постоянном и наиболее благоприятном режиме, так как оно самостоятельно обеспечивает нормальный ход процесса. Это снижает износ оборудования и предотвращает возможность поломок и аварий.

Автоматическое устройство может контролировать и управлять производственным процессом лучше, чем человек, с гораздо большей точностью, скоростью и безошибочностью. Оно обеспечивает ровный ритм работы всех машин и станков, входящих в линию. Производительность технологического оборудования намного увеличивается.

Производительность труда при автоматизации резко повышается за счет повышения производительности технологического оборудования, а также сокращения количества обслуживающего персонала.

Строгое соблюдение режима работы оборудования и объективность автоматического контроля способствуют значительному повышению качества выпускаемой продукции. Качество продукции становится не только более высоким, но и равномерным, или одинаковым.

Автоматизация позволяет значительно ускорить или интенсифицировать весь ход процесса и применить новые технологические приемы изготовления продукции. За счет интенсификации процесса и более рационального расположения оборудования возрастает выпуск продукции с единицы площади производственных площадей.

В конечном счете, автоматизация обеспечивает значительное снижение себестоимости изготовляемой продукции.

Автоматизация повышает безопасность работы и резко улучшает условия труда. Она освобождает человека от однообразной и тяжелой работы. Рабочий на автоматизированном участке наблюдает за ходом процесса на значительном расстоянии. Благодаря этому уменьшается возможность травматизма от движущихся частей машины, устраняется вредное влияние высокой температуры, паров лакокрасочных материалов, древесной пыли и других вредных веществ. Автоматический механизм может успешно работать в таких условиях, которые не выносит человеческий организм. Улучшение санитарно-гигиенических условий уменьшает утомляемость рабочих-операторов.

В большинстве случаев целью автоматизации является повышение рентабельности производства или получение большего количества изделий при одновременном уменьшении затрат на изготовление каждого изделия.

Максимальный технико-экономический эффект может быть достигнут в том случае, если автоматизация охватывает весь комплекс производства изделия, например оконного блока, когда все стадии его производства, начиная с сушки и раскроя пиломатериалов и заканчивая окраской, автоматизированы. Соединение автоматических линий и многошпиндельных автоматов в единую систему создает автоматические участки, цехи или предприятия.

Для эффективного внедрения комплексной автоматизации должны быть созданы определенные условия. Самыми важными из них являются: специализация производства, рациональность технологии, а также технологичность конструкции вырабатываемых изделий.

.2 Межстаночные связи в автоматических линиях

По виду межстаночной связи или характеру транспортных устройств различают линии с жесткой связью (синхронные, или сблокированные) и линии с гибкой связью (несинхронные, или расчлененные).

Линия с жесткой связью (рисунок 3.1, а) состоит из станков, сблокированных в непрерывную цепь с непосредственной передачей обрабатываемой детали от одного станка к другому. Все оборудование работает взаимозависимо и одновременно, т.е. синхронно.

Линия с гибкой связью (рисунок 3.1, б) представляет собой ряд самостоятельных независимо действующих станков. Между ними расположены накопители с активными заделами обрабатываемых деталей и конвейеры-питатели для подачи накопленных деталей. Обрабатываемая деталь передается от одного станка к другому не непосредственно, а через накопительные устройства.

Наиболее совершенна линия с жесткой связью, сочетающая конструктивную простоту с минимальными затратами труда на обслуживание. Такая линия занимает меньше места в производственном помещении; межстаночные транспортные механизмы ее проще по устройству. Обрабатываемые детали переходят с одного станка на другой без задержки. Поэтому время, в течение которого деталь находится в обработке, или производственный цикл будет наименьшим. Однако линия с жесткой связью обладает одним существенным недостатком: в случае вынужденной остановки одного из станков останавливается и простаивает вся линия.

Рисунок 3.1 - Автоматические линии с межстаночной связью:

а - жесткой, б - гибкой; 1, 2, 3 - станки; Ж - жесткая связь, Г - гибкая связь; ЗУ - загрузочное устройство, РУ - разгрузочное устройство

В линии с гибкой связью при остановке одного станка все остальные будут работать до полного израсходования межоперационных заделов в накопителях. Заделы-накопители со значительными страховыми запасами заготовок, выполняющие функции буферных складов, располагают в стороне. При нормальной работе станочной линии эти запасы остаются нетронутыми.

.3 Обзор поперечного транспортера ТЦП-38

Для предлагаемой модернизации станка УБК-6 необходим поперечный транспортер, который будет принимать и транспортировать на дальнейшую обработку отпиленные горбыли и доски. Выбранный транспортер, который соответствует требуемым характеристикам, модели ТЦП-38.

Транспортер цепной модели ТЦП-38 предназначен для поперечного перемещения пиломатериалов: бревен, брусьев, досок в горизонтальной плоскости. Технические характеристики транспортера ТЦП-38 приведены в таблице 3.1. Общий вид транспортера ТЦП-38 приведен на рисунке 3.2. Грузоподъемность такого транспортера составляет 10 - 30 тонн. Количество цепей - 4. Длина конвейера до 100 м.

Таблица 3.1 - Технические характеристики транспортера ТЦП-38

Тяговым элементом транспортёра является роликовая цепь ПР - 38.1. Вал привода тягового элемента в сборе состоит из 2-х валов (короткого и длинного), промежуточного вала, соединяемых между собой цепными муфтами, 4-х ведущих звёздочек, 4-х фланцевых подшипниковых узлов, фланца вала надетого на хвостовик короткого вала.

Приводная станция состоит из сварной рамы, на которой установлены редуктор и электродвигатель, соединённые между собой кулачковой муфтой. Муфта закрыта кожухом, крепящимся к раме приводной станции. На хвостовик тихоходного вала редуктора надет фланец.

Рисунок 3.2 - Общий вид транспортера ТЦП-38

Передача вращения от редуктора к приводному валу тягового элемента передаётся через карданный вал.

Ветви транспортёра представляют собой сварные конструкции, выполненные из стандартного проката. На верхнюю плоскость ветвей приварен стальной квадратный профиль, служащий направляющей для тягового элемента транспортёра. Каждая ветвь имеет встроенный натяжной узел тягового элемента. Обратный ход цепи происходит по деревянному полозу закреплённому к нижнему швеллеру желоба.

Поперечины и укосины служат для соединения ветвей транспортёра в единую конструкцию и придания ей надлежащей устойчивости.

Частотно регулируемый привод позволяет плавно изменять скорость движения тяговых элементов в заданных пределах.

4. Расчет приемного узла на прочность

В результате обработки бревна на станке УБК-6 получаем брус, окологорбыльные доски и горбыль. Брус, находясь на цепи конвейера, перемещается и придерживается верхними прижимными роликами. Доски придерживаются шинами, которые обеспечивают их фиксацию. Необходимо рассчитать усилие, создаваемое этими шинами.

На рисунке 4.1 схематично изображено бревно, обрабатываемое на станке, максимального диаметра Ø40 см. Заштрихованная часть - площадь горбыля и доски, равная 0,022382 м2 с одной стороны. Определим их массу по формуле (4.1):

. (4.1)

где  - плотность древесины;

S = 0,022382, м2 площадь горбыля и доски

L = 6,5, м - максимальная длина бревна.

Рисунок 4.1 - Схематичное изображение постава пил

Определим силу тяжести горбыля и досок по формуле (4.2).

. (4.2)

где g = 9,8 Н/кг, - ускорение свободного падения.

Для расчета усилия, нужно учесть коэффициент трения. Возьмем его из таблицы 4.1, выбрав комбинацию дерево-резина, т.к. шины изготовлены резиновыми.

Таблица 4.1 - Коэффициенты трения