Введение к работе
Актуальность проблемы. Обувное производство характеризуется многооперационностью технологических процессов и необходимостью обработки заготовок, имеющих сложные пространственные формы, в связи с чем требуется использовать оборудование с высокой степенью автоматизации и выполнять большое количество транспортных операций.
В процессе создания современных обувных предприятий должны быть в совокупности решены задачи снабжения сырьем, материалами, покупными изделиями, организации транспортных потоков внутри и вне предприятия, организации основного производства, распределения, хранения и сбыта готовой продукции. При этом необходимо переходить от разработки отдельных видов оборудования к созданию комплексных систем: производственных, транспортно -складских и т. д. Для построения этих систем наиболее эффективен модульный принцип, при котором каждый модуль системы предназначен для выполнения определенной функции, а связь между всеми модулями обеспечивается структурной схемой системы, сочетающей в себе элементы централизованного и децентрализованного контроля и управления.
Анализ современных тенденций развития обувного производства позволяет выделить следующие группы актуальных проблем, решение которых необходимо при создании автоматизированных специальных комплексов и целых предприятий.
Во первых, основное производство должно быть оснащено прессами - автоматами для раскроя листовых и рулонных материалов, автоматизированным оборудованием для обработки и сборки деталей верха и низа обуви, швейными машинами с микропроцессорным управлением. В сборочных цехах требуегся внедрите машин - автоматов и гибких автоматизировшшых линий, допускающих быструю переналадку в зависимости от рода, вида и моделей изготавливаемой обуви.
Следует отметить, что в настоящее время имеются машины -автоматы для выполнения практически всех операций технологического процесса изготовления обуви, особенно при клеевом и литьевом методах крепления подошв.
Исключение здесь составляют обтяжно-затяжные и взъерошивающие машины, которые при работе в автоматическом режиме пока не обеспечивают стабильно высокое качество обработки.
Во вторых, необходимо учитывать, что общий технический уровень предприятий зависит не только от уровня основного технологического оборудования, но и в равной мере от уровня организации производства в целом. В этой связи следует обратить внимание на разработку технологий и оборудования для автоматизации транспортно - складских работ на складах заготовок и готовой продукции на базе секционного принципа, предусматривающего использование стеллажных модулей с совмещенными функциями хранения, адресации и транспортирования, например, посредством рекомендуемых в данной работе четырехцепных вертикальных конвейеров с платформами, обладающими односторонней гибкостью.
В третьих, необходимо создание эффективных транспортных систем для обслуживания основного производства, причем главным критерием при проектировании данных систем должна быть не их универсальность, а максимальное соответствие индивидуальным требованиям каждого конкретного участка производства обуви. Очевидно, что при таком подходе доля нестандартных транспортных средств (конвейеров, элеваторов, рольгангов и т. п.) будет возрастать, но увеличение первоначальных затрат в дальнейшем будет компенсироваться эффективностью работы комплексов технологическая машина - транспортное средство.
В соответствии с отмеченными потребностями обувной промышленности в настоящей диссертации решаются задачи разработки методов расчета и проектирования конструкций базовых транспортных средств и систем для основного и вспомогательных участков обувных производств.
В совокупности эти задачи составляют последовательные этапы решения актуальной проблемы совершенствования технического и организационного уровней в производствах обувной промышленности.
Цель работы. Основной целью диссертации является разработка комплекса базовых транспортных средств для механизации и автоматизации всех участков обувных производств на основе создания современных методов их расчета и моделирования на ЭВМ.
Задачи и методы исследования. В задачу теоретических исследований в первую очередь входили разработка структурных схем организации транспортных потоков в обувной промышленности, разработка конструкций транспортных средств, учитывающих специфику обувного производства, составление их динамических и математических моделей.
Математическое описание динамических моделей спроектированных транспортных средств производилось с помощью систем ли-
пейных и нелинейных дифференциальных уравнений, решения которых находились аналитическими и численными методами с использованием ЭВМ.
Работоспособность ряда из предложенных конструкций транспортных средств проверялась в производственных условиях и на натурном стенде специально спроектированного и изготовленного транспортно - складского модуля.
Научная новизна. В диссертации получены следующие новые научные результаты, определяющие направления совершенствования транспортных средств для обувной промышленности и конкретные пути их практической реализации.
-
Определены основные типы транспортных операций в обувном производстве и предложен комплекс транспортных средств для их реализации.
-
В связи с широким распространением червячных передач в приводах конвейеров обувного производства решена задача моделирования на ЭВМ условий их работы с учетом упругости зацепления и наличия в нем зазора. Составлена динамическая модель червячной передачи, позволяющая определять текущий тип режима ее работы: тяговый, инверсный тяговый (оттормаживание), самоторможение, движение в зазоре.
-
В развитие теории математического моделирования условий работы червячных передач предложена модель, учитывающая возможность продольного движения червяка и его упругие свойства в продольном направлении, что позволяет в рамках единого программного обеспечения исследовать как обычные, так и дифференциальные червячные передачи.
-
Разработан метод расчета шагового конвейера с дифференциальным червячным приводом для линии типа ГОЖ, позволяющий моделировать условия перемещений спутников с колодками с учетом характеристики двигателя, режимов работы червячной передачи и упругих свойств тягового органа. Результаты моделирования показали возможность обеспечения требуемой точности позиционирования спутников и надежной передачи колодок в рабочие зоны автоматов, входящих в состав линии типа ГОЖ.
-
Получено математическое описание работы зубчато - рычажного планетарного регулятора натяжения тяговых органов ленточных и ценных конвейеров. При этом учет нелинейности связи полезной нагрузки на конвейер и положения исполнительного звена регулятора позволяет оптимизироваті. параметры регулятора в соответствии с характером изменения нагрузки и обеспечивает минимизацию величин остаточных деформаций тяговых органов.
-
Предложена конструкция и метод расчета упруго - инерционной муфты для плавного пуска конвейерных устройств. Получена математическая модель привода с муфтой данного типа в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений, численный анализ которой позволил выявить ряд преимуществ, спроектированного пускового устройства перед обычно используемыми устройствами подобного назначения.
-
Развита теория расчета роликовых конвейеров за счет учета в динамической и математической моделях возможности автономного поворота роликовых линий в процессе перемещения грузов. Предложенная система дает возможность использования роликовых копвейеров для создания разветвленных транспортных систем.
Научная новизна работы подтверждается также тем, что большинство предлагаемых в диссертации конструкций транспортных средств признаны изобретениями и защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Раз-работанные теоретические методы образуют в совокупности научную основу для расчета и проектирования транспортных средств в обувной промышленности.
Использование предложеїшьіх методов анализа и их программное обеспечение позволило создать конструкции базовых транспортных средств как для основного производства, так и для вспомогательных участков обувных предприятий.
Спроектированы, изготовлены и испытаны: транспортно -складской модуль, содержащий четырехцепной вертикальный конвейер с загрузочно-разгрузочным рольгангами, планетарный регулятор натяжения тяговых органов конвейера и пусковое устройство с упруго - инерционной муфтой.
Разработаны конструкции элеваторов, четырехцепных конвейеров с разнообразными грузонесущими платформами, перегрузочных устройств, рольганговых секций, шагового конвейера, конвейеров с автоматическим регулированием натяжения и др., которые в целом представляют конструктивную базу для комплексной механизации и автоматизации обувного производства.
Научные результаты диссертации использованы при выполнении работ по договорам с промышленностью в рамках "Целевой комплексной программы развития г. Ленинграда и Ленинградской области на основе автоматизации с широким использованием вычислительной техники на 1984-1985 годы и до 1990 года ("Интенсификация - 90") по предприятиям Минлегпищемаша РСФСР", а также при выполнении научно-исследовательских работ:
№№ гос. регистрации 01.840033684, 01.850018648, 01.860081034, 01.950007378.
Методы расчета и принципы проектирования транспортных средств для обувной промышленности включены в лекционные курсы, читаемые на кафедре "Технология и конструирование изделий из кожи" СПГУТиД г. Санкт-Петербурга.
Кроме того, теоретические и практические разработки диссертации в области проектирования шаговых конвейеров и конвейеров с автоматическим регулированием натяжения тяговых органов имеют широкие возможности для их дальнейшего внедрения в различные отрасли промышленности.
Апробация работы. Основные научные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на следующих научных конференциях и семинарах: научно - технических конференциях ЛИТЛП им. С. М. Кирова (Ленинград, 1978,1984 г.г.), на Межвузовской научно-технической конференции с участием ведущих итальянских обувных фирм на базе кафедры "Технологии и конструирования изделий из кожи" при СПбГУТиД (г. Санкт-Петербург, 1994 г.), Межвузовской научно-технической конференции ВУЗов Северо-Западного региона при ЛПИ (г. Санкт-Петербург, 1992 г.), Международной конференции при СПбГУТиД (г. Санкт-Петербург 1998 г.).
Результаты работы были использованы также на обувных предприятиях: АО "Скороход", ОАО "Виктория", АО "ЛенВест" и
ДР-
Публикации. По результатам выполненных исследований и конструкторских разработок опубликовано 22 работы, в том числе одна книга (в соавторстве), одна монография, 14 авторских свидетельств СССР, 3 патента РФ. Издано также 7 листков научно-технической информации при ЛДНТП.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста, выводов по работе, списка литературы (стр.,364, рис. 102.). В приложении приведены тексты разработанных СИ-программ, акты испытаний и внедрения.
