Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ГЛАВА 1
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ШИН И РЕЗИНОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТОВ И МАНИПУЛЯТОРОВ
Промышленные роботы (ПР) —программно-управляемые автоматы для выполнения операций манипулирования и сложных перемещений в производственных условиях. Роботы выполняют в основном механические операции: самостоятельно перемещаются в пространстве, производят сборочно-монтажные работы— установку заготовок, снятие деталей, соединение их друг с другом, проверку работы механизмов и т. д.
Применение роботов позволяет создать технологические комплексы различного масштаба, обеспечивающие оптимальную структуру технологических процессов. В связи с этим при проектировании участков АСУТП открываются широкие возможности для эффективной организации производства, смысл которых заключается в автоматизации и централизованной координации материальных и информационных производственных потоков. Основными предпосылками применения промышленных роботов и создания на их основе робототехнических комплексов (РТК) в производстве шин и резиновых технических изделий являются большой объем тяжелого и монотонного ручного труда; работа с вредными веществами, в условиях, где велика вероятность травматизма и т. д. Все это позволяет наряду с технико-экономическими аспектами применения ПР рассматривать и социальный аспект их применения.
Основной трудностью при разработке РТК в производствах шин и резиновых технических изделий является конструирование схватов с учетом эластичности резиновых деталей и организация строго ориентированных потоков объектов манипулирования. Кроме того, необходим пересмотр традиционно сложившихся технологических процессов и доработка или замена технологического оборудования.
Недооценка социального аспекта приводит к занижению реального экономического эффекта от внедрения ПР и, следовательно, к занижению темпов их внедрения.
Основные технические характеристики промышленных роботов
В зависимости от степени совершенства и от информационных возможностей ПР подразделяют на три поколения. В ПР первого поколения в качестве датчиков положения исполнительных органов используют в основном конечные выключатели. Они запрограммированы на выполнение определенной опера- 12
ции, однако имеется возможность перенастройки на другие операции.
В ПР второго поколения частично закладывают самоорганизующиеся системы управления, обучения и адаптации с использованием ЭВМ. Они снабжены датчиками, дающими информацию не только о положении исполнительных органов, но и о состоянии внешней среды. Схваты роботов этого поколения могут быть оснащены тактильными датчиками; возможно применение локационных датчиков, сигнализирующих о приближении к предметам. Управляющая ЭВМ задает лишь конечную цель процесса, а путь (метод) выполнения должна определять система управления робота на основе анализа своих действий и ошибок или исходя из опыта- оператора, за которым робот наблюдает до выполнения операций, запоминая нужные действия.
ПР третьего поколения обладают более богатым арсеналом датчиков, информирующих о перемещениях рабочих органов робота, о состоянии внешней среды и о предметах, с которыми робот взаимодействует. Роботы третьего поколения обладают большей автономностью и «разумностью» действий, более высоким быстродействием и точностью позиционирования по сравнению с роботами второго поколения.
Приведенное деление ПР в значительной мере условно, иногда трудно провести грань между поколениями.
ПР состоят из трех основных систем: исполнительной, информационно-измерительной и управляющей (рис. 1.1).
Исполнительная система («моторика») обеспечивает отработку программы роботом и состоит из несущих конструкций, приводов, исполнительных органов и захватных устройств. Исполнительные органы представляют собой пространственные механизмы со многими степенями подвижности и незамкнутой кинематической цепью.
Относительные движения звеньев робота, посредством которых реализуются степени подвижности, разделяют на три группы: локальные (ориентирующие) движения захватного устрой-
Рис. 1.1. Структурно-функциональная схема робота
в заданную точку рабочейв заданную точку рабочейперемещениеперемещениества, соизмеримые с его размерами, предназначены для придания устройству необходимого положения в заданной точке рабочей зоны; региональные (транспортирующие) служат для перемещения захватного устройства с 3w/Wiiijaj 1 зоны; глобальные (координатные) обеспечивают робота между отдельными производственными позициями на расстояния, превосходящие как размеры самого робота, так и размеры обслуживаемого оборудования. Возможность совершения глобальных движений обусловливает мобильность робота; в противном случае робот стационарен.
в заданную точку рабочей
в заданную точку рабочей
перемещение
перемещение
Основным механизмом робота чаще всего является механическая рука, имеющая до восьми — десяти «степеней свободы» — вариантов движения захватов. При разработке конструкции роботов большое внимание уделяется выбору системы координат, в которой должно осуществляться перемещение «руки». В конструкциях манипуляторов, являющихся основными исполнительными механизмами роботов отечественного и зарубежного производств, используют декартову, полярную и сложную полярную системы координат. Схемы компоновок манипуляторов для разных систем координат основных движений приведены на рис. 1.2.
ганов чувств человека.ганов чувств человека.разных систем координатразных систем координатРис. 1.2. Кинематические схемы манипуляторов дляРис. 1.2. Кинематические схемы манипуляторов дляосновных движений: , О декартова (плоская и простоанствлнияяv о а ческа,, сферическая); ,. ж- сложная полярная (цШдр^З'^^^^ гл !'основных движений: , О декартова (плоская и простоанствлнияяv о а ческа,, сферическая); ,. ж- сложная полярная (цШдр^З'^^^^ гл !'Информационная система («сенсорика») с помощью внешних и внутренних датчиков обеспечивает сбор и передачу в систему программного управления информации о состоянии окружающей среды и функционировании основных узлов и систем робота. Информационная система может содержать разнообразные устройства — от конечных выключателей и контрольных приборов до устройств, являющихся функциональными аналогами ор-
ганов чувств человека.
ганов чувств человека.
разных систем координат
разных систем координат
Рис. 1.2. Кинематические схемы манипуляторов для
Рис. 1.2. Кинематические схемы манипуляторов для
основных движений: , О декартова (плоская и простоанствлнияяv о а ческа,, сферическая); ,. ж- сложная полярная (цШдр^З'^^^^ гл !
'
основных движений: , О декартова (плоская и простоанствлнияяv о а ческа,, сферическая); ,. ж- сложная полярная (цШдр^З'^^^^ гл !
'
Управляющая система («мозг») обеспечивает обучение (программирование) робота, сохранение программы и ее воспроизведение (считывание информации и передача управляющих сигналов исполнительным механизмам робота).
Системы управления промышленных роботов могут работать по жесткой и по гибкой программе.
Роботы, работающие по жесткой программе, составляют группу роботов первого поколения. Их подразделяют на цикловые, позиционные, контурные, контурно-позиционные.
Цикловые системы управления нашли применение в ПР с ограниченным числом точек позиционирования, в которых перемещения подвижных элементов ограничиваются либо концевыми выключателями, либо жесткими переналаживаемыми упорами. Цикловые системы управления роботами относительно просты по конструкции и достаточно надежны в эксплуатации.
Позиционная система управления — это такая система, в которой движение задается в виде ряда последовательных позиций (положений) исполнительного органа робота (схвата) в пространстве в соответствии с выполняемым набором операций. Позиционные системы управления, широко используемые в конструкциях промышленных роботов, отличаются высокой универсальностью, а также большим (по сравнению с цикловыми системами) объемом памяти. Позиционные системы способны обеспечить высокую точность отработки заданной программы.
Контурная система управления — такая система, в которой задается траектория движения исполнительного органа манипулятора в соответствии с выполняемыми операциями. Контурные системы управления применяют в ПР, предназначенных для нанесения различных покрытий на корпуса деталей, дуговой сварки, газовой резки по контуру и других работ.
Контурно-позиционные системы управления — это комбинированные системы, содержащие как контурное, так и позиционное управление, причем и тот и другой принципы построения могут быть использованы не полностью, т. е. для ряда операций система может содержать элементы только контурного управления, в то время как другие операции управляются позиционным способом.
Системы управления ПР строят на разных принципах и различными средствами. В зависимости от этого могут быть механические системы управления, электронные, пневматические.
Для применения ПР на различных технологических операциях необходимо учитывать их технические возможности.
Число степеней свободы (подвижности) ПР составляет от двух до восьми. Подавляющее большинство роботов имеет четыре степени свободы, однако в настоящее время выпускают модели роботов, обладающих пятью (не считая движения схвата) степенями свободы. Для придания большей универсальности,
гибкости, возможности работы в труднодоступных местах создаются роботы с шестью, восемью и более степенями свободы.
Грузоподъемность роботов колеблется в очень широких пределах— от 0,5—3 до 150 кг и более. Большинство выпускаемых роботов — малой (до 5—10 кг) и средней (40—50 кг) грузоподъемности. В отдельных случаях приходится создавать ПР грузоподъемностью до 1000 кг.
Линейные скорости подвижных звеньев современных роботов— 500—1000 мм/с, в некоторых новых конструкциях до 1200 мм/с.
Скорости угловых перемещений — от 90 до 180 град/с при применении гидравлического или пневматического привода и до 50 град/с — в случае привода от электродвигателя.
Точность позиционирования, обеспечиваемая роботами известных моделей, находится в пределах от 0,02 до 5,0 мм. При этом в 75% случаев она ниже 1,0 мм. Для выполнения большинства операций вполне достаточно точности 1,5—2,0 мм. Большая точность требуется при сборке, где роботы не нашли еще широкого применения.
Современные ПР, выполняющие движение до жестких упоров, характеризуются точностью отработки движений от 0,1 до 0,5 мм. Однако роботы с такой точностью остановки по программе очень дороги. Необходим рациональный выбор точности остановки в каждой позиции: это позволяет сократить продолжительность цикла работы ПР, поскольку высокая точность остановки требует более плавного торможения перед заданной точкой остановки.
Одна из основных характеристик робота — способ его программирования. В настоящее время в ПР применяют следующие способы: а) с помощью потенциометров (в роботах с позиционной системой управления); б) с помощью штекерной матрицы (в роботах с разомкнутой системой управления); в) с нанесением программы на перфоленту (рука робота проводится через заданные позиции от пульта ручного управления; на каждой позиции определяются координаты руки, которые пробиваются в соответствующем коде на перфоленту); г) с записью программы на магнитной ленте (при позиционной системе в блок памяти заносятся координаты точки останова руки, при контурной — траектория движения руки).
Технические возможности ПР характеризуются также объемом памяти, т. е. числом программ, которое может быть внесено в запоминающее устройство. Для обслуживания технологических операций средней сложности достаточно выполнение 100—150 команд за один цикл. При более широком внедрении роботов необходим объем памяти, вмещающий 1000 команд и более.
Важную роль играет гибкость памяти роботов, которая характеризуется числом и объемом программ, вносимых в память.
Промышленные роботы можно классифицировать по различным признакам, относящимся как к роботу в целом, так и к отдельным его системам. В настоящее время еще не выработаны четкие принципы и-стройная система классификации роботов. Их можно классифицировать по назначению; по степени универсальности; по кинематическим, геометрическим, энергетическим параметрам; по методам управления (степени участия человека в программировании работы ПР).
Степень универсальности ПР определяется в первую очередь объемом технологических задач, которые может решать робот, и разнообразием объектов, с которыми он может работать. По этому признаку ПР делят на три основные группы: универсальные, специальные и специализированные.
К универсальным относят роботы общего назначения, служащие для выполнения различных вспомогательных операций. Универсальные ПР можно переключить на другую работу и быстро перепрограммировать для выполнения любого цикла (в пределах технических возможностей).
Специальные ПР предназначены для выполнения строго определенного вида операций, имеют, как правило, более простую кинематическую схему и обладают большей производительностью.
Специализированные ПР применяют для работ с деталями определенного класса или выполнения технологических процессов одного вида. Специализированные роботы обладают одновременно преимуществами универсальных и специальных.
Специальные и специализированные ПР наиболее рационально применять в мелкосерийном и единичном производстве.
По методам управления все ПР делят на три основные группы: с цикловыми системами управления; с числовым программным управлением; управляемые от ЭВМ (управляющих машин, способных собирать и анализировать информацию, реагировать на нее, соответственно изменяя программу).
Условия применения промышленных роботов
Основное условие эффективности внедрения роботов — комплексная автоматизация технологического процесса, участка, цеха. Не отдельные роботы, а роботизированные участки позволяют создать основу автоматизированного производства.
Основное условие роботизации — радикальные изменения в технологии. Чем совершеннее и выше уровень организации технологического процесса, тем конструктивно проще и дешевле применяемый в данном производстве промышленный робот.
Замена человека роботом в соотношении один к одному» как правило, не дает желаемого результата. Если же роботу удается поручить обслуживание нескольких машин или механизмов, превратив их в действующий по единой программе полностью автоматизированный комплекс оборудования, эффект
роботизации весьма значителен. Как показывает практика, в таких технологических комплексах применение одного робота высвобождает в среднем двух-трех рабочих, при этом в два — четыре раза повышается производительность труда, примерно вдвое увеличивается коэффициент использования оборудования, повышается ритмичность и общая культура производства.
Роботизация производства — это не просто замена рабочих машинами, повторяющими их действия. Для того чтобы конечный эффект был максимален, нужно всю технологию перестраивать (или проектировать) на более высокий уровень, предельно оптимизировать производство. Создание и внедрение роботизированных технологических комплексов (РТК) позволяет наиболее эффективно использовать роботы и манипуляторы в том или ином производстве. При определении возможности применения ПР и создания на их основе РТК необходимо знать все производственные взаимосвязи и характеристики производственного процесса для обоснования целесообразности и возможности создания РТК. С этой целью проводят обследование производства. На первом этапе выявляют наиболее перспективные в отношении внедрения ПР производственные звенья. На втором этапе подготавливают данные для разработчиков РТК и для определения экономической эффективности их внедрения.
В шинной и резиновой промышленности при обследовании технологических процессов изучают имеющиеся сведения о применении ПР на типовых операциях (включая аналогичные операции в смежных отраслях промышленности); знакомятся со структурой данного производства; выявляют производственные участки (рабочие места), на которых целесообразно проводить обследование; изучают технологические процессы и определяют наиболее часто повторяющиеся движения рабочих для определения функций, поручаемых ПР.
При этом проводят обследование и анализ технических характеристик технологического оборудования с целью определения возможности включения его в состав РТК и необходимых при этом доработок; обследование содержания трудового процесса с указанием цикла операции и продолжительности ручного труда. Учитывая специфику изготовления резиновых изделий, изучают все контролируемые параметры технологических процессов с целью определения возможности передачи функций контроля системе управления РТК с выводом контролируемых параметров оператору.
Существенным является изучение характеристик обрабатываемой продукции (объектов манипулирования). Первый опыт создания РТК в производстве резиновой обуви показывает, что основная трудность состоит в конструировании схватов и сенсорных устройств, обеспечивающих надежное функционирование комплекса, так как создание ориентированного потока объектов манипулирования из резины весьма затруднено. При разработке РТК для подготовительного производства приходится учиты-
вать и свойства резины — пластоэластичность и адгезион- ность.
При обследовании производства особое внимание уделяется определению тяжести труда, которая характеризуется нагрузкой^ монотонностью, темпом работы и действием на организм рабочего вредных условий труда.
При подготовке данных для выбора ПР (или разработки ПР) и технических требований на разработку оборудования РТК строят организационно-структурную схему РТК; составляют алгоритм работы; выбирают ПР или обосновывают необходимость разработки специализированного ПР; рассчитывают продолжительность цикла работы комплекса; сравнивают производительность РТК с существующей; формируют данные для системы контроля и сопряжения технологического оборудования с оборудованием РТК; выполняют предварительный расчет экономического эффекта (с учетом социальных преимуществ,, получаемых в результате внедрения РТК).
При обследовании и построении структуры РТК наилучший вариант оценивают по критерию минимальных затрат.
Технико-экономическая эффективность примененияроботизированных технологических комплексов
В результате технико-экономических исследований и на основе опыта расчетов экономического эффекта в НПО «Нефте- химавтоматика» разработан методический подход к определению экономического эффекта от применения РТК на предприятиях Миннефтехимпрома СССР.
Основными факторами, влияющими на экономическую эффективность применения РТК, являются: сокращение численности рабочих и ИТР; рост производительности труда; увеличение объема и качества выпускаемой продукции; повышение надежности и сроков службы оборудования; снижение трудоемкости изготовления продукции; сокращение расходов сырья, топлива, энергии; сокращение потерь от брака и т. д.; устранение производственного травматизма и профессиональных заболеваний; повышение ритмичности производства и др.
При определении исходных данных для расчета экономической эффективности применения РТК закладываются следующие технико-экономические показатели: годовой объем выпускаемой продукции; расход сырья, топлива, материалов, энергии на единицу продукции; число высвобождаемых рабочих и инженерно-технических работников; среднемесячная основная и дополнительная зарплата с начислениями высвобождаемого персонала; сумма условно-постоянных расходов; потери от брака; капитальные затраты; затраты на обслуживание, текущий ремонт и амортизацию; срок службы; удельные капитальные затраты; себестоимость единицы продукции.
Основными показателями при определении экономического эффекта от внедрения РТК являются себестоимость продукции, капитальные затраты, срок окупаемости.
Себестоимость продукции рассчитывают по элементам затрат, которые изменяются при внедрении РТК.
Капитальные затраты включают производственные затраты на разработку РТК и непосредственные капитальные вложения на создание РТК.
Предпроизводственные затраты распределяют равномерно, исходя из числа РТК, планируемых к внедрению в течение шести лет.
Годовой экономический эффект от внедрения РТК определяют по разности приведенных затрат, которые рассчитывают по формуле
3 = С4-ЕНК,(1.1)
где 3 — приведенные затраты на единицу продукции, руб; С — себестоимость ■единицы продукции, руб; Ен— нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равный 0,15; К—капитальные вложения на единицу продукции, руб.
Годовой экономический эффект от применения РТК, обеспечивающих экономию при выпуске одной и той же продукции, рассчитывают по формуле
Э=3С-—3НАН,(1*2)
где Зс и Зн — приведенные затраты на единицу продукции до и после внедрения РТК (в руб); Ан — годовой объем выпускаемой продукции после внедрения РТК (в натуральных единицах).
Формулу (1.2) можно преобразовать в следующие тождественные выражения:
Э = [(Сс -f- ЕНКС) — (Сн 4- ЕНКН)] Ан ;(1*3)
Э=[(Сс Сн) 4~ Ен (Кс—КН)]АН;(1*4)
Э = [(Сс-Сн)-Ен(Кн-Кс)]Ан,(1.5)
где Сс и Сн — себестоимость единицы продукции до и после внедрения РТК, руб; Кс и Кн — удельные капитальные затраты до и после внедрения РТК, руб.
Если результаты использования РТК не связаны с объемом производства продукции, годовой экономический эффект определяют по преобразованной формуле:
Э = (Сс' - Сн') + Ен (Кс' - Кн'),(L6)
где Сс' и Сн' — себестоимость годового выпуска продукции по изменяющимся статьям расходов До и после внедрения РТК, руб.
Если результаты внедрения РТК не ведут к изменению объема производства, экономический эффект рассчитывают по формуле
Э = (Сс — Сн) — ЕнКд,(1*7)
где Кд — дополнительные капитальные вложения на создание РТК.
Годовой экономический эффект от внедрения РТК за счет увеличения объема выпуска продукции в результате расширения мощности определяют по формуле
э = Ну<7 А - Ен (Кд — Кс^а) ,(1-8)
где Ну — годовая сумма условно-постоянных расходов, руб; qx— коэффициент прироста выпуска продукции, рассчитываемый по формуле
^а = (Ан-Ас)/Ас,(1.9)
где Ас и Ан — объем выпуска продукции до и после внедрения РТК, натуральные единицы.
Экономический эффект от создания и использования РТК на период всего срока службы определяют по формуле
где Зс и Зн — приведенные затраты единицы продукции по базовому и сравниваемому вариантам; (Рс+Ен)/(Рн+Ен) —коэффициент учета изменения срока службы нового и базового вариантов; [И/—Ин7—Ен(Кн'—Кс,)]/(Рн+Ен) — экономия потребителя на текущих эксплуатационных издержках Ис и Ин и отчислениях от сопутствующих капитальных вложений Кс и Кн за весь срок службы РТК (учитывается в расчете эффекта за один год), руб.; Рс и Рн — доля амортизационных отчислений на полное восстановление (реновацию) базового нового оборудования; определяется как величина, обратная срокам службы, с учетом морального износа; Ан — годовой объем производства или потребления, натуральные единицы.
Если
используют следующую формулу
(1-И)(1-И)
(1-И)
(1-И)
Если РТК с достаточно длительным сроком службы заменяют тяжелый ручной труд на производстве с вредными условиями (где наблюдается постоянная текучесть кадров и испытывается дефицит рабочей силы), вместо коэффициентов реновации Рс и Рн подставляют срок службы Тс и Тн. При этом годовой экономический эффект рассчитывают по формуле
(1-12)(1-12)
(1-12)
(1-12)
Так как в базовом варианте (ручной труд) срок службы Тс отсутствует, а приведенные затраты определены за год, значение Тс принимают равным единице. Тогда формула (1.12) имеет вид
Поскольку в действующей методике расчет экономического эффекта, связанного с экономией затрат живого труда, учиты-
вает только экономию заработной платы и не отражает другие фонды, из которых производятся прямые и косвенные выплаты, для оценки экономического эффекта от замены ручного труда РТК на действующих технологических линиях принят поправочный коэффициент 1,7, учитывающий экономию общественных и коллективных фондов потребления.
Одна из существенных проблем, стоящая перед создателями промышленных роботов, связана с минимизацией числа типов ПР, т. е. с их унификацией. Отсутствие унифицированных элементов ПР может привести к появлению сотен моделей узкоспециализированных роботов. Поэтому в основу развития робототехники должен быть положен принцип модульного построения, суть которого — в организации серийного производства отдельных конструктивных частей робота в виде типового ряда унифицированных модулей с различными рабочими характеристиками. Это намного ускорит и удешевит процесс автоматизации, а ремонт вышедшей из строя машины будет сводиться к замене неисправного модуля резервным. Исключение составляют рабочие органы — «руки», которые необходимо конструировать применительно к конкретной операции с учетом специфики данного производства.
В шинной и резиновой отраслях промышленности проводятся работы по созданию и внедрению РТК с применением роботов на модульной основе.
Определены основные направления решения проблемы резкого повышения производительности труда путем создания гибких автоматизированных производств (ГАП), включающие создание комплекса автоматизированных машин с применением разнообразных по назначению и конструктивному исполнению специализированных промышленных роботов стационарного и мобильного типов; создание системы автоматизированного проектирования машин, входящих в состав комплекса; разработку и внедрение системы гибкого оперативного планирования и учета производства; организацию рациональной эксплуатации, агрегатного метода ремонта оборудования и централизованного обеспечения запасными частями.
Наиболее целесообразно и эффективно применение ПР при транспортировке, загрузке и выгрузке заготовок и изделий, смене инструмента и оснастки на технологическом оборудовании и машинах; при автоматизации процессов складирования заготовок, деталей, инструмента; при непосредственном осуществлении ряда технологических операций; при автоматизации процессов сборки и разборки узлов и изделий, а также для автоматизации контроля и испытаний.
Японская Ассоциация промышленных роботов приводит следующие данные по распределению производственных процессов, в которых возможно применение роботов: механическая обработка— 24%; сборка—19%; термообработка — 14,2%; транс-
портировка — 9,5%; контроль деталей и узлов—10,1%; контроль материала — 4,7%; упаковка — 4,5%.
Роботы позволяют интенсифицировать использование технологического оборудования, повысить коэффициент сменности его работы до 1,9 при двухсменной работе и 2,9 — при трехсменной.
Представляют интерес данные Японской Ассоциации промышленных роботов о результатах внедрения роботов: экономия рабочей силы — 23,6%; повышение производительности труда — 15,2%; замена рабочих на однообразных работах—14,6%; снижение себестоимости продукции—12,1%; уменьшение несчастных случаев на производстве— 10,5%; проведение работ в условиях, в которых рабочие отказываются работать — 9,7%; повышение качества—5,3%; улучшение организации производства— 5%; увеличение выпуска продукции — 2,8%.
По сравнению с традиционными методами автоматизации производства применение ПР имеет следующие преимущества: сравнительная простота обеспечения сколь угодно сложной циклограммы работы исполнительных органов; простота переналадки циклограммы работы оборудования и резкое сокращение времени освоения; при переходе роботов от одной работы к другой не требуется вторично затрачивать средства, уже затраченные на проектирование универсальных и специализированных роботов, стоимость внедрения роботов обычно ниже стоимости внедрения автоматических линий: отладку роботов производят при их изготовлении, а отладку и регулировку автоматических линий — непосредственно при их внедрении.
Экономический эффект применения ПР проявляется в повышении производительности оборудования и экономии заработной платы. Внедрение роботов гарантирует также непрерывность производства и высокое качество продукции, так как исключает свойственные человеку ошибки, ведущие к браку, снижает трудоемкость и себестоимость обработки.
Эффективность использования ПР зависит от трех экономических факторов: срока окупаемости робота; сроков окупаемости капиталовложений; ожидаемой экономической эффективности.
Экономическая эффективность характеризует степень полезности и обычно выражается отношением экономического эффекта к величине капитальных затрат. Под экономическим эффектом понимают абсолютную экономию живого и овеществленного труда в общественном производстве, получаемую в результате внедрения ПР.
Основными показателями экономической эффективности ПР являются: окупаемость дополнительных капиталовложений; надежность в работе и ресурс; простота обслуживания; повышение производительности труда (по сравнению с применением ручного или специального инструмента).
Определение экономической эффективности применения роботов, т. е. выявление их влияния на экономику предприятия,
должно осуществляться комплексно и обеспечивать системный подход, предусматривающий анализ и изучение результатов всех мероприятий на стадии эксплуатации.
Приближенная оценка экономической эффективности использования ПР показывает, что один робот может заменить одного— трех рабочих в одну смену, при этом производительность оборудования можно повысить на 20% за счет уменьшения простоев оборудования, стабилизации и повышения ритма работы. В результате годовой экономический эффект при стоимости роботов 20—30 тыс. руб. может составить в среднем 5—8 тыс. руб. С учетом социального аспекта эффект применения роботов может быть еще более значительным.
Промышленные роботы и манипуляторы в производстве шин
Производство шин характеризуется большим числом тяжелых физических монотонных операций, многие из которых могут быть механизированы и автоматизированы путем применения промышленных роботов и автоматических манипуляторов. По предварительным оценкам, общее число промышленных роботов и манипуляторов для нужд шинной промышленности составляет 2000 штук.
На шинных заводах роботизированные комплексы могут найти применение для автоматизации технологических операций по перекладке листовых материалов (обрезиненный корд и др.); для отбора и укладки шприцуемых изделий (заготовки протекторов, боковин, профилированных деталей покрышек, заготовок автокамер) в тележки-книжки или на подвесные конвейеры; для отбора готовых изделий и передачи их в транспортные системы и пр.
В настоящее время операции заготовки деталей и сборки легковых покрышек осуществляются на отдельных станках и агрегатах. Это оборудование рассчитано на традиционный технологический процесс производства покрышек и не обеспечивает комплексной механизации и автоматизации процессов. Такие трудоемкие операции, как перекладка и стыковка раскроенных полос корда при заготовке деталей, наложение деталей на барабан при сборке покрышек осуществляются вручную.
Резкое повышение производительности труда, повышение уровня механизации и автоматизации оборудования и совершенствование технологического процесса заготовки деталей и сборки покрышек в целом может быть достигнуто за счет создания комплекса автоматизированных линий. Такие линии разрабатываются, в том числе линии для изготовления слоев каркаса, сборки каркаса и др. Вызывает значительные трудности создание автоматизированных линий для изготовления металлокордных слоев брекера, брекерно-протекторных браслетов и крыльев с высоким наполнительным шнуром ввиду отсутствия отработанного высокоэффективного технологического процесса. В на-
Рис. 1.3. Манипулятор для съема протектора с книжек-кареток
стоящее время решаются задачи по созданию автоматизированного оборудования для изготовления указанных деталей и узлов покрышек, оснащенного средствами активного контроля качества выполнения переходов и операций.
Создание комплекса ма
шин на основе перспективного технологического процесса заготовки деталей и сборки покрышек с применением промышленных роботов и манипуляторов позволит повысить производительность труда в 2—3 раза и получить экономический эффект более 7,6 млн. руб. при изготовлении 1 млн. покрышек.
В шинном производстве промышленные роботы и автоматические манипуляторы работают с деталями и заготовками из «сырой» резины, и окружающая среда содержит технический углерод, серу, канифоль, пары бензина и т. д., поэтому использовать без переделки роботы и манипуляторы, применяемые в машиностроении, нельзя. Необходимо разрабатывать их конструкцию с учетом отмеченных особенностей производства.
В настоящее время нет сведений по конструированию и выбору материалов для захватных устройств, предназначенных для работы с «сырой» резиной.
Рис. 1.4. Манипуляторы для загрузки каркасов и разгрузки сырых покрышек со сборочных станковРис. 1.4. Манипуляторы для загрузки каркасов и разгрузки сырых покрышек со сборочных станковДля внутризаводских систем транспортировки и перемещения материалов разработана серия автоматических манипуляторов и роботов для погрузки и разгрузки сырья, полуфабрика-
Рис. 1.4. Манипуляторы для загрузки каркасов и разгрузки сырых покрышек со сборочных станков
Рис. 1.4. Манипуляторы для загрузки каркасов и разгрузки сырых покрышек со сборочных станков
Рис, 1.5. Манипуляторы для загрузкипокрышек в вулканизационное обо-рудование и выгрузки их:а — принципиальные схемы; б — автомати-ческий сдвоенный манипулятор
ТОВ иТОВ иготовой продукции на различных участках производства шин. Ниже рассмотрены наиболее показательные с точки зрения комплектности и эффективности роботизированные устройства.
ТОВ и
ТОВ и
На рис. 1.3 показан манипулятор с присосками для съема протектора с книжек-кареток и укладки их на один из автоматических питателей, обслуживающий несколько сборочных ма
шин.
На рис. 1.4 показаны схемы специализированных промышленных манипуляторов, обеспечивающих загрузку каркасов и разгрузку сырых покрышек на установках для сборки шин.
На рис. 1.5, а показаны схемы специализированных промышленных манипуляторов, обеспечивающих загрузку покрышек в вулканизационное оборудование и выгрузку их. На рис. 1.5,5 показан автоматический сдвоенный манипулятор для тех же целей.
Промышленные роботы и манипуляторы в производстверезиновых технических изделий и резиновой обуви
При решении задач роботизации производств РТИ необходимо учитывать особенности этих производств. Они характеризуются огромным ассортиментом выпускаемых изделий, применяемых в различных областях народного хозяйства (свыше 600 000 наименований и типоразмеров), частой сменой номенклатуры выпускаемых изделий. Большинство предприятий, цехов и участков отличаются выпуском мелкосерийных изделий, недостаточно высоким техническим уровнем и низкими технико-экономическими показателями. Выпуск однотипных изделий рассредоточен по многим предприятиям, что отрицательно сказывается на производительности оборудования и возможности механизации и автоматизации производства.
Опыт применения промышленных роботов в производстве РТИ как в нашей стране, так и за рубежом пока еще невелик. Это обусловлено низкой степенью автоматизации производства, а также тем, что объекты манипулирования (заготовки, изделия) обладают разнообразными физико-механическими свойствами и имеют разные размеры. На предприятии фирмы «Сеики» (Япония) роботы выполняют съем готовых изделий и перенос их к оператору или местам хранения, например к контейнеру. На предприятиях некоторых английских фирм роботы применяют для автоматического съема формовых деталей и помещения их в контейнер или подачи на конвейер. Эти роботы представляют собой отборочное устройство, которое перемещается по рельсам, проложенным через всю зону формования.
Обследование ряда заводов РТИ позволило определить следующие технологические операции, где применение роботов наиболее эффективно: подготовительные операции в производстве формовых РТИ, обработка арматуры (дробеструйка, промазка, латунирование); обработка, развеска сыпучих ингредиентов и транспортировка их к участкам развески и смешения; обработка, резка, дозирование каучуков в технологических процессах приготовления резиновых смесей;- загрузка резиновой смеси и выгрузка изделий из литьевых вулканизационных прессов в производстве формовых РТИ; обработка формовых РТИ; погрузочно-разгрузочные операции на различных участках производства и транспортирования РТИ; обрезка изделий, механическая об-
работка, разбраковка, упаковка, маркировка в производстве неформовых РТИ; сборка и обертка заготовок клиновых ремней, вулканизация, обрезка заусенцев, измерение длин, маркировка ремней, нарезка зубьев, испытание и упаковка в процессе производства клиновых ремней; сборка рукавов различных конструкций; концевое армирование рукавов.
Роботы можно применять при вулканизации моноблоков в производстве формовых РТИ, при концевом, армировании гидротормозных шлангов в рукавном производстве при обслуживании агрегатов для каландрования резиновых смесей. Эти операции характеризуются массовостью, монотонностью, тяжестью работ и вредными условиями труда.
На базе типового промышленного робота ПР-ЮИ разработан РТК «Шероховка шарнира», предназначенный для снятия облоя с резиновых технических изделий цилиндрической формы. Необходимость применения промышленного робота на данной операции обусловлена тяжелыми условиями труда рабочего: грузооборот за смену составляет до 3000 кг, операция выполняется вручную и требует значительных физических нагрузок. Цикл обработки детали вручную»по данным хронометража 40—60 с.
Создание РТК включало работы по модернизации основного технологического оборудования, частичной модернизации робота ПР-ЮИ, разработке захвата, загрузочного устройства и системы управления комплексом.
Работа РТК осуществляется следующим образом. Обрабатываемые детали по лотку поступают на позицию загрузки, где робот захватывает деталь и переносит его в зону обработки ше- роховального станка. Обработка детали производится при вращении ее «рукой» робота на 360°. Затем робот переносит обработанную деталь к накопителю, сбрасывает ее и возвращается в исходную позицию. Сменой захвата робота достигается обработка на данном РТК нескольких типоразмеров изделий. РТК, внедренный на ПО «Балаковорезинотехника», позволил повысить производительность труда в три раза (за счет сокращения продолжительности обработки), улучшить качество обрабатываемых изделий и освободить рабочего от тяжелого физического труда.
Ниже приведена краткая техническая характеристика РТК:
Производительность, число деталей в 1 ч 240
Масса обрабатываемой детали, кг До 10
Размеры обрабатываемых деталей, мм: наружный диаметр 100—200
внутренний диаметр 50—100
высота До 200
Занимаемая площадь, м2 ..5
Продолжительность переналадки комплекса, мин 12
Рязанским СКВ НПО «Нефтехимавтоматика» разработан и изготовлен специализированный автоматический манипулятор
для перезарядки прессов горячего формования в производстве тормозных накладок автомобилей КАМАЗ и ЗИЛ-130. Перезарядка прессов горячего формования — одна из трудоемких операций в производстве тормозных накладок, выполняемых на заводах асбестовых технических изделий. Экономическая обоснованность автоматизации операции перезарядки прессов горячего формования подтверждается расчетом прогнозируемого экономического эффекта от внедрения робототехнического комплекса с применением автоматического манипулятора.
Рекомендуемые к применению на заводах резиновой обуви модели промышленных роботов и манипуляторов и их технические характеристики представлены в табл. 1.1.
На основе результатов обследования заводов резиновой обуви в качестве объекта автоматизации и роботизации был взят технический процесс производства резиновых формовых сапог артикула 150фэ. Предпосылками к этому явились: тяжелая монотонная работа во вредных для здоровья человека условиях; большой объем выпускаемых изделий на нескольких заводах (МПО «Красный богатырь», Астраханский завод резиновой обуви, ЛПО «Красный треугольник» и др.); дефицит рабочей силы на этой операции.
При создании автоматизированной линии ставились следующие задачи: обеспечить безопасность труда за счет вывода всех формовочных процессов в особую зону, отделенную от участка сборки, и удалить из этой зоны рабочих; повысить коэффициент использования прессов за счет повышения ритмичности; повысить качество формования путем строгого соблюдения технологических параметров; повысить производительность труда; уменьшить число рабочих, занятых в технологическом процессе.
В настоящее время изготовление резиновых сапог осуществляется на вулканизационных прессах фирмы «Свит» (ЧССР). Температура вулканизации 150—200 °C, продолжительность 4,5 мин. Один сборщик обслуживает два пресса. Собрав детали пары сапог на двух колодках, рабочий производит перезарядку пресса — выдвигает по направляющим пресса каретки с собранными полуфабрикатами. Масса каретки—15 кг. На отформованных сапогах рабочий обрезает облой по контуру подошвы, снимает сапоги с колодки (усилие съема до 30 кг) и переходит ко второму прессу. Дальнейшие технологические операции по обработке сапога (обрезка облоя по линии смыкания пресс- формы, обрезка сапога по верху) производятся на другом участке вручную.
Создание автоматизированной линии по изготовлению резиновых сапог должно обеспечить полную обработку сапог (включая обрезку облоя), контроль и отбраковку готовой продукции с поэтапной автоматизацией технологических операций. При работе такой линии два сборщика обслуживают ячейку из шести прессов, в которой формуются сапоги одного размера. Необходимое число ячеек выбирают для каждого размера в зависимо-
CO о
Таблица 1.1. Технические характеристики промышленных роботов и манипуляторов, рекомендуемых к применению в производстве резиновой обуви
_____Промышленные роботы Манипуляторы с руч-
ным управлением
Технические характеристикирф.0)Ммп.дсУниверсал.5мм|мп
Грузоподъемность (общая), кг0,2До 0,2651063100150
Число «рук»11II
Система координатЦилиндрическая
Число степеней свободы43464
в том числе программи-43444—
руемых Горизонтальное перемещение
РУмм200150600700580270015002500
скорость, мм/с400300400200800
Вертикальноеперемещение
<<РУКхпп мм3030100450 (800)*200160015001700
скорость, мм/с6010083300500-200-
Поворот руки относительно
вертикальнойt оси)2Q|2QJg()з30; 24Q22Q36Q__
скорость, град/с2401206060; 8790
Угол поворота рычажного —_————
механизма вокруг вертикальной оси, град.
Вращение схватаten—-
угол, гРа««п“ЙОRo---
скорость, град/с180360180180
Сгибание «кисти»______
угол, град——“—
скорость, град/с—“-
Погрешность позициорирова-+0,2±0,2—+0,2+U,d
ния, мм
т1
ип приводаПневматическийЭлектро-Пневмати- Электриче-
пневмати-ческийский
Давление воздуха в пневмо-л ,ческии
сети, МПа0,40,3-0,60,4-0,60,4-0,60,50,35——
Габариты, мм215X210X270 488X212X270 1100Х 840Х 870X1Ю0Х 1670Х850Х———
Х1250Х2100Х1П5
Масса’ кг2070460650500360—250
Тип системы управления_ЦикловойАналоге-Цикловой ---
позиционный
Число каналов связи с внешним оборудованием
на ВХ°Д126126———
на выход2I6126———
Число команд в программе241030До 5040— —
Габариты устройства управле- 540X300x310 506X232X305 550x700x900 600X530X1200 700X470X850———
ния
Масса устройства управления,—208080ПО———
кг
Управление уравновешивания—— —Автома- —
тическое
Усилие захвата, кгс1,5—30—1040— —
Показатели надежности наработка на отказ, ч—250400200————
средний срок службы,годы6565————
* При двухзвенном варианте исполнения механизма подъема стола вертикальное перемещение составляет 800 мм. Примечания: 1. Угол поворота грузового блока вокруг вертикальной оси манипулятора МП-100-1 составляет 360°. 2. Угол поворота манипулятора ШБМ-150 вокруг оси равен 360°. 3. Грузоподъемность каждой руки манипулятора «Циклон-Б» составляет 3 кг.
co м
4- Для «Циклона-Б» погрешность позиционирования по повороту «рук» вокруг вертикальной оси равна ±0,25 мм, по остальным коор-
сти от программы выпуска. На одной технологической линии можно изготавливать сапоги разных размеров.
Автоматизированная линия включает горизонтально-замкнутый конвейер с дискретным движением, вдоль которого на расстояниях, равных шагу движения конвейера, установлено следующее технологическое оборудование для изготовления резиновых сапог: автоматическое приспособление для смазки колодок, прессы для вулканизации, устройство для обрезки облоя на отформованных сапогах, автоматический манипулятор съема сапог с колодки, робот, обрубочная машина, конвейер готовых изделий. Конвейер оснащен горизонтальными площадками с направляющими (секциями), по которым могут перемещаться каретки с закрепленными на них колодками в направлении, перпендикулярном движению конвейера.
На вулканизационных прессах предусматривается полная автоматизация загрузки и выгрузки, что позволит вывести прессы в зону, отделенную от участка ручной сборки и других участков тепло- и газоизоляционной перегородкой и полностью исключить присутствие человека во время работы прессов в этой зоне. Специальные механизмы забирают колодки с секции конвейера в пресс и после окончания вулканизации сталкивают их обратно на направляющие секции.
Первый этап работы предусматривает автоматизацию только прессового участка. Съем сапога, обрезка облоя и обрубка .(обрезка) верха сапога на этом этапе осуществляются вручную.
Разработан ручной манипулятор съема сапог, и на его основе разрабатывается автоматический манипулятор съема и обрубки верха сапога. Конвейер перемещает каретки с сапогами к манипулятору съема, захват манипулятора берет пару сапог и совершает движение по кривой, необходимой для съема сапога. В позиции съема сапоги захватываются роботом и передаются в обрубочную машину. После окончания обрубки робот переставляет пару сапог на ленточный конвейер, который перемещает сапоги к рабочему месту обрезчиц и браковщиц.
В настоящее время на участке закроя голенищ операции отбора и укладки выкроенных заготовок осуществляются вручную. Они заключаются в поштучном отборе голенищ с непрерывно движущегося транспортера машины вырезки заготовок и их укладки на стол стопками по 20 шт., которые затем укладывают в тележку-книжку.
Перечисленные операции выполняют две работницы, находящиеся в неблагоприятных санитарно-гигиенических условиях € тяжелыми условиями труда (повышенная температура в рабочей зоне; контакт с изделиями, нагретыми до 60 °C; запыленность и шум; монотонность, цикл 4—5 с; работа стоя; грузооборот до 2000 кг в смену).
В НПО «Нефтехимавтоматика» разработан роботизированный технологический комплекс (РТК) для отбора с каландра и укладки закроенных голенищ. В состав комплекса входит
Рис. 1.6. Рабочая зона промышленных роботов «Циклон-ЗБ» (а) и ПР-10И (б)Рис. 1.6. Рабочая зона промышленных роботов «Циклон-ЗБ» (а) и ПР-10И (б)
Рис. 1.6. Рабочая зона промышленных роботов «Циклон-ЗБ» (а) и ПР-10И (б)
Рис. 1.6. Рабочая зона промышленных роботов «Циклон-ЗБ» (а) и ПР-10И (б)
устройство перемещения, устанавливаемое на промышленный робот «Циклон-ЗБ» (рис. 1.6, а) взамен его «руки». Устройство обеспечивает одновременный захват пары заготовок, непрерывно движущихся на ленточном транспортере, с помощью двух схватов; захват заготовок происходит при любой скорости транспортера (в пределах возможного регулирования скорости данного транспортера); удержание схватами заготовок во время их переноса к месту складирования в стопки.
По результатам экспериментальных исследований, для манипулирования с сырой листовой резиной определен вакуумный тип захвата. Производительность устройства 2800 пар в смену.
Принцип компоновки и работы РТК заключается в следующем: непрерывно поступающие на транспортер машины вырезки заготовки голенищ попарно захватываются и переносятся на приемное устройство, где укладываются в две стопки. При наборе заготовок по 20 шт. в каждой стопке приемное устройство перемещает их из зоны работы ПР.
НПО «Нефтехимавтоматика» совместно с ПО «Красный богатырь» разработан и другой роботизированный технологический комплекс, предназначенный для выполнения операции по тонированию ранта сапожка при производстве обуви из поли-
винилхлорида. Комплекс состоит из большого отделочного конвейера, двух промышленных роботов ПР-ЮИ (рис. 1.6,6), пульта управления роботами и устройства тонирования.
Технические данные оборудования РТК приведены ниже:
Большой отделочный конвейер: скорость, м/мин 1,44
число кареток, шт 64
Промышленный робот ПР-ЮИ: число степеней свободы 4
грузоподъемность, кг 10
точность позиционирования,мм ±0,3
потребляемая мощность, кВт 0,5
приводПневматиче
ский
Пульт управления роботом: число команд в программеДо40
число каналов связи с внешним оборудованием . . . на вход 6
на выход 6
Устройство тонирования: число позицийтонирования 1
число пневмораспылителей 2
продолжительность тонирования, с 2—3
привод Электромеха-
В соответствии с существующим технологическим процессом на МПО «Красный богатырь» операцию «Тонирование ранта сапожка» выполняет один рабочий в такой последовательности: съем сапожка с каретки непрерывно перемещающегося конвейера и поворот к камере тонирования; надевание сапожка на левую руку; тонирование ранта сапожка ручным пневмораспылителем с одновременным поворотом сапожка, надетого на левую руку; визуальный контроль отлакированного сапожка и ручная установка его на свободную полку каретки конвейера.
Применяемый на этой операции лак токсичен, условия работ ты вредные, поскольку камера представляет, собой открытый шкаф, соединенный с цеховой вытяжной системой.
При использовании разработанного РТК операция «Тонирование ранта сапожка» выполняется в автоматическом режиме в такой последовательности:
съем сапожка с каретки непрерывно перемещающегося конвейера и установка в устройство тонирования с помощью первого робота ПР-10И, оснащенного специальным схватом;
тонирование с помощью двух пневмораспылителей, перемещающихся относительно сапожка в автоматическом режиме с использованием системы датчиков;
захват отлакированного сапожка с противоположной стороны камеры и установка его на свободную полку каретки непрерывно перемещающегося конвейера с помощью второго робота ПР-10И;
повторение цикла.
Продолжительность цикла — в пределах 18 с.
Разработанный РТК обеспечивает повышение ритмичности производства; повышение качества тонирования; заданную производительность (450 тыс. пар в год); исключает присутствие человека на операции.
Техника безопасности и охрана трудапри внедрении роботов
Современные промышленные роботы (ПР) первого поколения, работающие по жесткой программе, не способны полностью заменить рабочего, за которым сохраняются функции наблюдения за ПР и выполнения ряда вспомогательных операций на участке (транспортировка заготовок и деталей, загрузка и выгрузка накопителей и др.), поэтому при разработке и внедрении робототехники важно создание здоровых и безопасных условий труда для обслуживающего персонала.
В связи с конструктивными особенностями ПР (автоматичность действий, одновременное движение вокруг нескольких осей и высокие скорости перемещения исполнительных устройств, большая зона обслуживания, органическая взаимосвязь с работой технологического оборудования) при их работе возможно воздействие на работающих опасных производственных факторов: подвижных частей ПР (исполнительных устройств) и передвигающихся изделий, заготовок, инструментов, материалов.
Как показал анализ, наиболее опасно для персонала попадание в рабочее пространство автоматически работающего ПР, приводящее к столкновению робота и человека, а также неправильные движения исполнительных устройств ПР во время программирования, обучения, регулировки, наладки и других видов ручных работ.
На основании анализа и обобщения опыта проектных, научно-исследовательских организаций и промышленных предприятий по решению комплекса вопросов обеспечения безопасности при проектировании, внедрении и эксплуатации ПР разработаны требования безопасности к конструкции ПР, организации и эксплуатации РТК. Одним из требований является защитное исполнение ПР, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной запыленности и температуры воздуха, наличия взрыво- и пожароопасных смесей.
Захватное устройство ПР должно обеспечивать удержание объектов манипулирования при внезапном отключении питания и аварийном останове. ПР должны оснащаться средствами защиты (оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие и другие), исключающими возможность воздействия на обслуживающий персонал опасных производственных факторов при работе в режимах обучения и исполнения программы.
Размещение технологического оборудования и ПР на РТК или участках должно обеспечивать свободный, удобный и безопасный доступ к ним обслуживающего персонала.
Оградительные устройства (светозащита, ультразвуковая защита, стационарные ограждения и др.) должны исключать возможность случайного попадания человека в опасную зону. Вход в зону ограждения должен быть сблокирован с системой управления. Блокировочные устройства должны обеспечивать остановку ПР при входе человека в эту зону.
Разработаны требования к организации рабочих мест операторов. Наиболее рациональным признано размещение постов управления в закрытых кабинах, где могут быть созданы оптимальные санитарно-гигиенические условия труда.
Наряду с использованием технических средств обеспечения безопасности при эксплуатации ПР и РТК должны также применяться безопасные приемы и методы проведения работ и строго соблюдаться регламентированный режим эксплуатации ПР и другого технологического оборудования. В частности, должно быть запрещено выполнение ремонтных работ, связанных с обслуживанием ПР, а также работ по присоединению и отсоединению захватного устройства без отключения питания ПР.
ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ В СИСТЕМАХУПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
Микропроцессор — это устройство, предназначенное для выполнения программно-управляемых арифметических и логических операций. Появление микропроцессорной техники в производстве создает качественно новую базу комплексной автоматизации машин, оборудования и производственных процессов.
Благодаря достижениям микроэлектронной технологии в микропроцессорах удается разместить сложнейшую схему — главный блок миниатюрной ЭВМ, выполняющей практически неограниченное (до нескольких миллионов) число операций в секунду. Еще несколько подобных кристаллов образуют оперативную память емкостью в сотни тысяч машинных слов. Соединив такие микросхемы с устройствами ввода и вывода информации, формируют микро-ЭВМ, способную решать сложные задачи управления. Применение микропроцессоров существенно дешевле тех средств вычислительной техники, которые использовались до появления микро-ЭВМ.
Достоинства микропроцессорных средств определили- две крупные области их применения. Первая — встраивание микропроцессоров в станки, двигатели, роботы, транспортные средства. Решая довольно сложные задачи программного или оптимального регулирования, микропроцессоры существенно улучшают технико-экономические характеристики тех изделий, в которых они установлены. Вторая область — использование микро-ЭВМ для управления взаимосвязанными технологическими комплексами, гибкими переналаживаемыми производствами, автоматизированными предприятиями. Широкое применение электронно-вычислительной техники, особенно микропроцессорной, для управления технологическими процессами, оборудованием является чрезвычайно эффективным направлением повышения производительности труда, экономии материалов, топлива, энергии.
Таким образом, широкое внедрение микропроцессорной техники для управления производственными процессами является важным фактором интенсификации и повышения эффективности общественного производства.
В шинной и резиновой отраслях промышленности как в СССР, так и за рубежом внедрение микропроцессорной техники еще не получило должного развития.
Некоторое время два направления автоматизации систем управления — технологическими процессами (АСУТП) и производствами (АСУП)—развивались независимо друг от друга даже тогда, когда разрабатывались и совершенствовались на одном и том же производственном объекте.
В последние годы выявилось преимущество сочетания этих двух систем в единые комплексы, управляемые одним согласующим центром. Преимущество заключается в том, что после ввода оперативных производственных показателей в систему обработки данных выдача исполнительных команд непосредственно автоматизированным установкам производится на основании результатов, полученных после обработки этих данных на ЭВМ. Таким образом, обеспечиваются высокая скорость реакции на возмущения, возникающие в ходе производственного процесса, и комплексное выполнение задач, присущих системам автоматического контроля, управления и учета, функционирующих на основе ЭВМ.
Внедрению разработанных теоретически комплексных систем автоматического управления препятствовал ряд технических проблем, связанных с применением крупных централизованных ЭВМ, не подходящих для непосредственного и одновременного оперативного управления системами обработки и учета производственных показателей и технологическими процессами основных и вспомогательных участков производств. Эти трудности в настоящее время могут преодолеваться путем использования принципа «распределенного ума», предусматривающего применение взаимосвязанных и многоуровневых систем автоматиче-
ского управления на основе микропроцессоров, микро- и миниЭВМ.
Принцип «распределенного ума» исключает необходимость применения крупной центральной электронно-вычислительной машины. Взамен последней используют ряд малогабаритных ЭВМ, каждая из которых призвана решать определенную группу задач. Эти ЭВМ связаны между собой сетью информации, обеспечивающей мгновенный обмен данными для комплексного решения задач. ЭВМ соединены между собой многоуровневой системой связи, благодаря которой обеспечивается требуемое разделение функций решения исполнительных задач и централизованного учета и обработки производственных данных.
Исполнительные задачи выполняются ЭВМ низшего уровня, предназначенными для непосредственного управления автоматическими установками и машинами. Функции центрального управления выполняются компьютерами высшего уровня, предназначенными для обработки определенной категории данных или для координирования работы определенных объектов производственного сектора.
Организованные таким образом системы обладают значительными преимуществами в отношении гибкости, надежности, модульного построения и компоновки. Преимуществом многоуровневых систем является то, что оператор может легко вмешаться в порученный ему для обслуживания оперативный сектор и в то же время при необходимости пользоваться данными, поступающими из других секторов. Основное достоинство многоуровневых систем управления состоит в наличии многочисленных локальных систем, управляющих определенными стадиями автоматизируемого производственного процесса и обладающих возможностью одновременно взаимодействовать как между собой, так и с головной системой управления данного объекта (участок, цех, завод и т. д.).
На рис. 1.7 показаны структурные схемы систем управления; наиболее гибкой и совершенной является система с «распределенным умом» и многоуровневой взаимосвязанной конфигурацией (вариант б).
Рис. 1.7. Структурные схемы систем управления:Рис. 1.7. Структурные схемы систем управления:
Рис. 1.7. Структурные схемы систем управления:
Рис. 1.7. Структурные схемы систем управления:
а — с головной централизованной ЭВМ с периферийными станциями без «умных» эле-ментов; б — с распределенным «умом» и многоуровневой взаимной связью; в — с рас-пределенным не взаимосвязанным «умом»
Основными преимуществами микропроцессоров (МП) по сравнению с микро-ЭВМ являются: возможность построения (благодаря малым габаритам, низкой стоимости и малой потребляемой мощности) мощных микровычислительных и управляющих комплексов на микро-ЭВМ, отличающихся меньшей стоимостью, большей надежностью и мобильностью, чем существующие комплексы на больших ЭВМ; автоматизации сложных технологических процессов; реализации принципа распределенного управления, т. е. передачи части функций управления центральной управляющей ЭВМ на технологические микро-ЭВМ и микроконтроллеры; высокая надежность микропроцессоров и микро-ЭВМ, обеспечивающая значительное повышение надежности работы системы и устройств на их основе.
Отечественная микропроцессорная техника развивается в направлении создания ряда унифицированных МП и микро-ЭВМ, удовлетворяющих по своим техническим характеристикам всевозможным требованиям областей их применения.
Несмотря на то, что отечественная микропроцессорная техника получила свое развитие недавно, уже имеется ряд серий МП, микро-ЭВМ и систем на их основе. Наибольшее применение МП находят в организации систем управления для технологических процессов. Для этой цели используют микропроцессорную технику следующих серий: К 580 — основную элементную базу для микро-ЭВМ «Электроника К1-10»; К 581, на базе которой создана микро-ЭВМ «Электроника 60»; К 536, на основе которой производится семейство программносовместных моделей «Электроника С5»; К 589, К 588 — базу для микро-ЭВМ второй очереди, позволяющих создавать микро-ЭВМ производительностью до 1 млн. операций в 1 с.
При оценке технического совершенства микропроцессоров учитывают следующие параметры: среднее время выполнения команды (быстродействие процессора); число команд (гибкость применения МП) и регистров (вычислительная способность МП); адресуемую емкость памяти; мощность рассеяния (характеристика, учитываемая при эксплуатации); число уровней питающих напряжений (упрощается схема и снижается стоимость системы); возможности системы прерываний, прямого доступа в память; микропрограммирования; наличие резидентного Ассемблера, управляющей программы, компиляторов с языков высокого уровня.
В настоящее время на шинных заводах реализованы системы управления на базе МП и микро-ЭВМ в основном для отдельных, технологических устройств или технологических процессов. В зарубежной практике МП находят применение при автоматизации следующих участков подготовительного производства: дозирования ингредиентов в дозаторах дискретного и непрерывного действия; смешения ингредиентов в смесителях дискретного действия; транспортирования ингредиентов к местам дозирования и смешения; хранения сырья и готовых резин.
Особое внимание уделяется качеству выполнения функций: применение МП существенно повышает точность дозирования и быстродействие опроса датчиков, расширяются функциональные возможности оборудования.
Применение МП позволяет одним процессором управлять шестнадцатью весовыми дозаторами, что обеспечивает дополнительный экономический эффект.
Складские установки оборудуют системами с применением МП для управления кранами-штабелерами, которые получают задания от мини-ЭВМ, управляющих работой склада.
Применение МП упростило разработку систем управления, увеличило их надежность и быстродействие, обеспечило гибкость функциональной перестройки, значительно уменьшило объем аппаратной части.
Процесс полной автоматизации производства должен идти по пути от автоматизации отдельных агрегатов и установок до полной автоматизации всего подготовительного производства с использованием МП и микро-ЭВМ, начиная с традиционно известных и уже автоматизированных технологических процессов — таких, как дозирование и смешение ингредиентов, до менее автоматизированных— таких, как управление складами и транспортными системами.
Функциональные возможности микро-ЭВМ постоянно расширяются, поэтому целесообразно использование их взамен миниЭВМ при изменении самого принципа управления — введении прогрессивного распределенного управления.
Прогрессивное направление организации систем управления базируется на микро-ЭВМ и микропроцессорных контроллерах, выполняющих функции цифрового и логического преобразования информации по программе, изменяемой оператором. Это направление получило название распределенного управления, так как задачи управления объектом распределяются на несколько (или даже на несколько десятков) контроллеров. Распределенное направление сочетает возможности централизованного и децентрализованного направления. Оно обеспечивает необходимую живучесть системы управления, так как при выходе из строя одного контроллера оператор может справиться с аварийной ситуацией, переведя технологическое оборудование на ручной режим и быстро сменив отказавший узел. При распределенном управлении система управления строится как супервизорная с многоуровневым управлением. В качестве супервизорной ЭВМ возможно применение мини-ЭВМ или мощной унифицированной микро-ЭВМ. В качестве технологических ЭВМ можно использовать аналогичные микро-ЭВМ, специализированные микро-ЭВМ или микроконтроллеры. Например, возможно управление каждым весовым дозатором от встроенной микро-ЭВМ или микроконтроллера. При этом в функцию супервизорной ЭВМ будет входить координирование
работы всей системы управления и передача технологическим микро-ЭВМ и контроллерам заданий на выполнение различных задач.
Системы управления линиями приготовления резиновых смесей
Созданием системы автоматизированного управления технологическим процессом на основе микро-ЭВМ. обеспечивается повышение качества резиновых смесей и более полное использование мощностей технологического оборудования. При построении управляющего алгоритма для этой системы технологический процесс удобно расчленить на следующие стадии.
Дозирование (навеска ингредиентов, входящих в состав смеси) — включение питателей, контроль за показаниями весов дозаторов, отключение питателей с упреждением, обеспечивающим компенсацию давления падающего столба материала, измерение фактической навески, контроль перевеса и прогноз величины компенсации для следующего цикла дозирования.
Разгрузка (передача материала из дозаторов в промежуточные емкости)—управление днищами дозаторов, контроль освобождения тары весов и заполнения промежуточных емкостей.
Загрузка (ввод ингредиентов из промежуточных емкостей в смеситель) — управление загрузочной дверцей и верхним прессом смесителя, насосами, конвейерами, днищами промежуточных емкостей; контроль освобождения промежуточных емкостей.
Смешение (совместная термомеханическая обработка ингредиентов) — контроль температурных, временных и энергетических показателей процесса и сравнение их с заданными в рецептурной карте, предупреждение аварийных режимов, управление нижним затвором при отгрузке содержимого смесителя на вальцы.
Кроме подпрограмм, выполняющих перечисленные функции с помощью соответствующих блоков управления, предусмотрены блоки предварительной подготовки системы, формирования рецепта на дозирование и задания на загрузку, а также логические блоки, обеспечивающие обход соответствующей подпрограммы, если выполнение ее не требуется в данный момент. Таким образом, ЭВМ производит циклический опрос условий, записанных в логических блоках, и в случае необходимости выполняет соответствующую подпрограмму.
Подпрограммы блоков, выполняющих перечисленные выше функции, состоят из процедур управления различными узлами и механизмами технологического оборудования. Каждая элементарная процедура включает следующие фазы: чтение информации о состоянии оборудования и ходе технологического
процесса; анализ данных и принятие решения; выдачу управляющих команд; задание времени выдержки на исполнение команд технологическим оборудованием; контроль правильности исполнения команд и в случае неисправности — выдачу аварийных сигналов.
Продолжительность цикла смешения превышает суммарную длительность процессов дозирования разгрузки в промежуточные емкости. Поэтому к моменту завершения текущего цикла смешения промежуточные емкости уже заполнены ингредиентами для очередной загрузки в смеситель, а в дозаторах находится материал для последующего цикла смешения.
Одновременно с контролем за режимом смешения осуществляется проверка технологических условий на загрузку в смеситель очередной порции ингредиентов; при достижении заданных в рецептурной карте временных, температурных и энергетических показателей процесса выполняется подпрограмма формирования задания на загрузку. После этого по приказу «задание готово» начинается управление загрузкой в смеситель материалов из промежуточных емкостей, указанных в задании. По окончании загрузки возобновляется контроль смешения, который будет вновь приостановлен лишь при выполнении условий на очередную загрузку. Одновременно, в связи с освобождением промежуточных емкостей, начинается управление разгрузкой дозаторов. После разгрузки формируется признак «рецепт на дозирование не готов», по которому выполняется подпрограмма формирования рецепта на дозирование в очередном цикле. Затем по признаку «навеска не выполнена» начинается управление процессом дозирования. В интервале между окончанием дозирования и выполнением условий на очередную загрузку работает только подпрограмма контроля смешения.
При управлении процессом в установившемся технологическом режиме имеет место одновременная работа подпрограммы контроля смешения с одной из трех подпрограмм: управления разгрузкой, управления дозированием или формирования рецепта на дозирование. В переходном режиме возможно одновременное выполнение подпрограмм управления загрузкой в смеситель и управления дозированием.
Учитывая, что наиболее критичной к запаздыванию управляющего воздействия является технология дозирования, для определения требуемого быстродействия ЭВМ. необходимо и достаточно оценить объем вычислительной работы (трудоемкость) соответствующих блоков управления.
Эту оценку выполняют в такой последовательности: составляют детальные алгоритмы управления процессами дозирования, загрузки и смешения; выделяют типовые элементарные блоки этих алгоритмов; определяют трудоемкость каждого типового блока (эквивалентное число операций типа регистр — память); по сетевому графику вычислительного процесса, от-
ражающему взаимосвязь отдельных блоков, оценивают трудоемкость цикла управления максимальной длительности.
Исходя из максимально допустимого запаздывания управляющего воздействия для условий подготовительного производства, например, Карагандинского завода РТИ, найдено требуемое быстродействие ЭВМ: 40 000 операций в 1 с. Такое быстродействие вполне может быть обеспечено процессором отечественного производства, например, типа К580. На языке} Ассемблера для этого процессора были запрограммированы липовые блоки управляющих алгоритмов, что позволило уточнить значение трудоемкости (до числа периодов тактовой частоты), а также получить сведения об объеме управляющей памяти. Объем оперативной памяти был определен по количеству информации рецептурной карты, вспомогательных переменных и псевдоконстант.
Требования к каналам ввода — вывода сформулированы на основе анализа типов и количества входных, управляющих и информационных сигналов системы.
Применение микропроцессоров и микро-ЭВМ как технической базы автоматизированных систем управления производством позволяет обеспечить распределенное управление отдельными технологическими стадиями при централизованном управлении технологическим процессом в целом; сократить капитальные затраты (в том числе на строительство помещений для операторных и на кабельные линии) и эксплуатационные затраты (при одновременном сокращении численности технологического и обслуживающего персонала); обеспечить высокую эксплуатационную надежность систем управления и их живучесть при выходе из строя отдельных ее элементов; строить системы управления по модульному принципу, обеспечивающему минимум проектных работ, легкость поставки, монтажа, эксплуатации и освоения сист’ем обслуживающим персоналом; развивать системы управления путем простого дополнения отдельными модулями или изменением функций существующей системы без изменения состава технических средств и линий связи; обеспечить ввод в действие систем управления по частям; упростить программное обеспечение, сократить сроки и стоимость разработки систем управления.
Использование микропроцессоров и микро-ЭВМ позволяет строить системы логического, программного и логико-программного управления, что должно найти наиболее широкое применение в подотраслях с дискретным и дискретно-непрерывным характером производства.
В настоящее время начаты работы по созданию АСУ на базе микропроцессоров и микро-ЭВМ, по созданию локальных систем и устройств автоматического управления товарно-сырьевым хозяйством, измерения количества (массы) нефтепродуктов в резервуарных парках нефтепереработки и нефтехимии, управления системами дозирования и смешения ингредиентов
в производстве резиновых смесей, линиями вулканизации и сборки покрышек.
Указанные системы и устройства предполагается создать на базе существующей микропроцессорной техники (КТС ЛИУС-2, «Электроника-60», «СМ-1800» и др.).
Следует, однако, отметить, что уже на начальной стадии работ йо созданию систем управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ возник ряд трудностей, сдерживающих применение этой прогрессивной техники. Так, выпускаемые в настоящее время микропроцессорные наборы имеют недостаточный по номенклатуре состав периферийного оборудования и модулей устройств связи микропроцессора с объектом управления.
Система автоматического управления PKS-20 на основе ЭВМ для линий резиносмешения с закрытыми резиносмесите- лями показана на рис. 1.8.
Управление процессом смешения осуществляется по следующим параметрам: продолжительность смешения, затрачиваемая энергия, частота вращения роторов, температура смеси. Ерли управление ведется одновременно по нескольким пара-
Рис. 1.8. Функциональная схема системы PJCS-20 автоматического управления линией приготовления резиновых смесей на основе ЭВМ:
/-ЭВМ системы управления PKS-20; 2— пульт управления; 3— печатающее устройство для фиксации отклонений от заданных значений параметра; 4— печатающее устройство параметров процесса; 5 — устройство вызова информации на экран дисплея; 6 — локальная система управления дозированием; 7 — расходные бункеры; 8 — автоматические дозаторы; 9 — резиносмеситель; 10 — формовочный экструдер с валковой головкой; 11 — фестонная охладительная установка; /2 — автоматический укладчик готовой резиновой ленты
метрам, их воздействие на ход процесса может осуществляться по схеме И либо ИЛИ.
Память системы рассчитана на несколько сотен рецептов, которые, как и другие технологические параметры в режиме диалога, могут быть вызваны на экран дисплея.
Из производственного массива данных, которые действительны для следующей смены, могут быть вызваны при помощи управляющей вычислительной машины рецепты смесей с требуемым числом заправок. Перед началом работ по заданной программе система рассчитывает расход компонентов смеси и контролирует их наличие в расходных бункерах. Функции оператора сводятся лишь к наблюдению за ходом процесса.
Система управления обеспечивает требуемую последовательность подачи компонентов, высокое качество смесей, стабилизацию параметров процесса смешения, сокращение брака, а также исключает влияние производственного персонала на процесс смешения. Разработчик системы управления PKS-20 — фирма «Вернер — Пфлейдерер» (ФРГ).
Системы управления линиями обрезинивания корда
На Воронежском шинном заводе, на шинных заводах ПО «Нижнекамскшина», ПО «Чимкентшина» эксплуатируются линии обрезинивания текстильного корда, оснащенные автоматической системой управления фирмы «Межурекс», США. Системы предназначены для управления технологическими процессами на участках термообработки, каландрованияJ и питания резиновой смесью и аппаратурно состоят из станции компьютера, двух станций оператора, двух концентраторов данных, двух печатающих графопостроительных устройств, комплекта датчиков.
Одним из основных регулируемых параметров в процессах обрезинивания корда является толщина верхнего и нижнего слоев резины, накладываемой на корд. При отсутствии точного регулирования толщины слоев выходящий из каландра корд имеет завышенную толщину верхнего и нижнего слоев, что приводит к значительному перерасходу резиновых смесей "и нарушению заданной конструкции каркаса покрышки.
Чтобы избежать перерасхода резины, разработаны различные системы автоматического регулирования процесса обрезинивания корда. В последнее время начинают использовать системы автоматического управления каландровыми линиями, в основу которых заложена ЭВМ.
Следует отметить, что кроме толщины резинового слоя необходимо строго контролировать и другие параметры в процессе обрезинивания корда — ширину полотна, скорость его продвижения на различных участках линии, температуру и влажность полотна в различных зонах его обработки, концентрацию пропиточных составов и др.
Учитывая высокую скорость работы современных каландровых линий, к системе управления предъявляют очень жесткие требования.
Так, например, погрешность измерения параметров (ширины и массы) обрезиненного корда составляет 0,25—0,5%. Система управления должна обеспечить быстрый сбор информации датчиками об обрабатываемом полотне корда (в поперечном и продольном направлениях), чтобы обеспечить своевременное восстановление заданных значений регулируемых параметров.
Указанным требованиям удовлетворяет система автоматического управления типа «Межурекс». Такими системами управления оснащены каландровые линии фирмы EMS (Франция), эксплуатируемые на Нижнекамском заводе грузовых шин, Воронежском и Чимкентском шинных заводах.
Структурная схема системы управления типа «Межурекс» для четырехвалкового каландра показана на рис. 1.9.
Каландр оборудован центральной станцией управления /, где расположена ЭВМ, функционально связанная с накопителями информации 2, 21 с центром операторского управления 12 и с печатающим устройством (графопостроителем) 22, сводки которого хранятся в накопителе данных 23.
Рис. 1.9. Структурная схема системы управления типа «Межурекс» для участка каландровой линии от четырехвалкового каландра до закаточного устройства:
/ — центральная станция управления; 2, 2/— накопители информации; 3 — устройство регулирования массы нижнего слоя обрезиненного корда; 4 — регулирующее устройство; 5—кордное полотно до обрезинивания; 6, 13— устройства, контролирующие положение кромок и относительное положение и изгиб валков каландра 7—10; И — устройство регулирования зазора между валками 8 и 9;12 — центр операторского управления;
14 — устройство регулирования общей массы по балансной ширине кордного полотна; /5 — обегающее (сканирующее) устройство; 16 — охлаждающие барабаны; 17 — компенсатор; 18 — датчик ширины кордного полотна; 19— закатывающая установка; 20 — устройство регулирования скорости перемещения и ширины кордного полотна при закатывании; 22 — печатающее устройство; 23 — накопитель данных
Трехзонный контроль положения кромок, относительного положения и изгиба валков каландра 7, 8 и 9, 10 осуществляется с помощью устройств 6 и 13.
Для трехзонного регулирования массы нижнего слоя обрезиненной ткани предусмотрено устройство 3, а для трехзонного регулирования общей массы по балансной ширине кордного полотна — устройство 14. Узел 11 предназначен для регулирования зазора между валками каландра 8 и 9. Регулирование скорости перемещения и ширины обрезиненного кордного полотна при наматывании его на закатывающую установку 19 осуществляется устройством 20.
Центр операторского управления 12 оборудован цветным видеоэкраном, на котором оператор может наблюдать за ходом процесса и работой всех ответственных узлов линии.
На этом участке кроме четырехвалкового каландра находятся охлаждающие барабаны 16, компенсатор 17 и закатывающая установка 19.
Обегающее (сканирующее) устройство 15 снимает значения ширины кордного полотна и скорости его перемещения на выходе из каландра и посылает сигналы через промежуточный блок на вход регулирующего устройства 4. Сюда же поступают сигналы значений ширины и скорости перемещения кордного полотна, снимаемые датчиком 18, установленным перед закаточным устройством 19. В регулирующее устройство передаются и сигналы, фиксирующие положение компенсатора 17.
Все перечисленные сигналы обрабатываются регулирующим устройством, посылающим командные импульсы через регулятор соотношений — на изменение зазора между соответствующими валками каландра с целью регулирования массы обрезиненной ткани; через управляющий блок — на вход в охлаждающее устройство 16 с целью воздействия на режим охлаждения.
Аналогичным образом функции системы управления «Меж- урекс» распространяются и на участок каландровой линии между раскаточной установкой и четырехвалковым каландром. Этот участок состоит из раскаточной установки, стыковочного пресса, пропиточной установки, сушильного агрегата, термобашни, компенсаторов и др.
Фирма «Купер Тайр» (США) по производству шин применяет на своих заводах для управления работой четырехвалкового кордного каландра усовершенствованную автоматическую систему типа «Зет».
Такая установка является одной из наиболее -сложных систем управления, используемых на шинных заводах. Она представляет собой усовершенствованный компанией «Эндастриэл Ньюклионикс» вариант. В установку включены высокочувствительные устройства: точные измерители передачи и отражения излучений для толщиномеров, регистраторы ширины кордного полотна, датчики для регулирования положения валков,
тахометры для измерения скоростей и др. Данные, фиксируемые приборами, поступают во вводное устройство ЭВМ для выполнения программы автоматического управления каландром.
Установка обеспечивает: оптимальное использование сырьевых материалов путем точного контроля процесса обрезинивания корда (его.толщины или массы единицы площади обрабатываемого материала); высокую производительность каландра (так как точные методы контроля технологического процесса позволяют увеличить скорость каландрования); незначительную продолжительность переналадки каландра; сокращение отходов и брака в момент пуска и заправки каландра; своевременную сигнализацию о неполадках, позволяющую принять необходимое решение.
В результате высокого уровня автоматизации технологического процесса операторы могут уделять больше внимания непосредственному наблюдению за качеством готового продукта и своевременно устранять такие дефекты, как подвулканизация смеси, недопрессовка, трещины, полосы, оголение и смятие ткани и т. д.
Хотя рентабельность установки зависит от состояния каландра, средней продолжительности его работы между перезаправками и других факторов, экономия от использования системы автоматического контроля при обрезинивании шинного корда, по данным компании «Эндастриэл Ньюклионикс», составляет 20—25 тыс. долл, в месяц.
Система «Эккью Рей 800», установленная на заводе фирмы «Купер Тайр», предусматривает контроль работы каландра на четырех уровнях: автоматическое управление каландром, контроль со стороны оператора, диспетчера и контроль со стороны руководства завода.
В системе автоматического управления использованы некоторые новые схемы контроля. Однородность верхнего и нижнего резиновых слоев, а также равномерность общей массы обрезиненного корда регулируется по поперечной и продольной оси кордного полотна соленоидами (контур в виде замкнутой петли с обратной связью, обеспечиваемой специальными преобразователями) .
Контроль качества предусматривает непрерывное наблюдение за отклонением массы верхнего и нижнего слоев корда от заданных значений. Это достигается с помощью схемы «Динамический контроль оптимизации», которая автоматически обеспечивает сохранение заданной массы обрезиненного корда в ходе технологического процесса. При этом масса корда поддерживается на уровне, возможно более близком к нижнему пределу.
Кроме того, предусмотрено автоматическое регулирование зазора между валками в зависимости от скорости каландрова- 48
ния, что обеспечивает постоянное качество продукции при изменении скорости каландрования.
Для включения автоматической системы управления достаточно набрать закодированный номер изделия на диске с цифрами. После этого запоминающее устройство ЭВМ находит в накопленном запасе и передает исполнительным органам полную информацию о положении валков, перекрещивании осей, скоростях каландрования и требованиях, предъявляемых к изделию.
При нарушении условий процесса на пульте управления каландром появляются цветные полоски, сигнализирующие о необходимости вмешательства оператора. Соответствующие указатели передают оператору цифровую информацию о работе отдельных частей каландра. Рядом с пультом управления установлена пишущая машинка, автоматически регистрирующая отклонения от заданных параметров.
Контроль со стороны диспетчера осуществляется по информационным сводкам о работе каландра за смену, сгруппированным по отдельным изделиям. Эти сводки поступают от ЭВМ и воспроизводятся на пишущей машинке дистанционного действия, находящейся в помещении диспетчера.
Для контроля со стороны руководства завода данные, накопленные в запоминающем устройстве ЭВМ, преобразуются в суточные отчеты о выработке по отдельным сменам, суточные сведения об исправности каландра и итоги по выпуску продукции за две недели. Это дает возможность установить пригодность применяемых материалов, производительность каландра, длительность простоев и соблюдение норм выработки.
Ниже приведены сравнительные характеристики систем управления работой каландра типа «Межурекс» и других типов по данным фирмы «Межурекс» (США):
Система«Межурекс»Система«Межурекс»ДругиесистемыДругиесистемы
Система«Межурекс»
Система«Межурекс»
Другиесистемы
Другиесистемы
Время запаздывания при измерениях, с 0,010—0,015 Скорость сканирования (частота сбора данных), см/с ........25
Частота сканирования в 1 мин . . .10
Память компьютераНа сердечни
ках
Возможность расширения объема памя
ти (более 64 000 слов)Есть
Специальное помещение для компьютера Не требуется Измерения параметров текстильного корда:
сканирование с применением проникающей радиацииЕсть
сканирование с применением отражающей радиации »
датчик Рентгеновский
0,1—0,583На дисках0,1—0,583На дискахНетТребуетсяНетТребуетсяЕстьВ одной точке у-излучения ВысокийЕстьВ одной точке у-излучения Высокийуровень шумаНизкий
0,1—0,5
8
3
На дисках
0,1—0,5
8
3
На дисках
Нет
Требуется
Нет
Требуется
Есть
В одной точке у-излучения Высокий
Есть
В одной точке у-излучения Высокий
Измерения параметров металлокорда: общая масса (корд и резина) . . Есть масса корда (подсчет числа проволок) »
масса резины *
масса верхнейи нижней обкладок»
компенсация влияния внешних условий на датчики »
масса металлокорда »
Режущее приспособление для получения образцов металлокорда .»
Управление массой корда перед намоткой»
Регулирование ширины при намотке
после каландров *
Операторский пульт управления характеристики представлены на панели >
просмотртаблиц Нет
цветоваяиндикация Есть
Нет»Неточная»Нет НетНет»Неточная»Нет НетНетНет»ЕстьОгоаниченная»ЕстьОгоаниченнаяНа рис. 1.10 показана схема автоматического контроля и регулирования питания каландра, обеспечивающая цифровой анализ, видеоизображение и автоматическое регулирование процессов питания и распределения резиновых смесей, поступающих в каландр. Регулирование питания осуществляется путем создания определенного запаса резины между входными валками каландра.
Нет
»Неточная»
Нет Нет
Нет
»Неточная»
Нет Нет
Нет
Нет
»
Есть
Огоаниченная
»
Есть
Огоаниченная
Рис. 1.10. Схема регулирования питания каландра:Рис. 1.10. Схема регулирования питания каландра:1— вальцы; 2— входные валки каландра; 3— питающий транспортер с распределителем смеси; 4— осветительное устройство; 5, 6 — линии связи; 7— шкаф контроля и управления с видеоэкраном1— вальцы; 2— входные валки каландра; 3— питающий транспортер с распределителем смеси; 4— осветительное устройство; 5, 6 — линии связи; 7— шкаф контроля и управления с видеоэкраномМатериал, вышедший из вальцов 1, подается перемещающимся распределителем 3 на входные валки 2. Камера с электронно-лучевой трубкой 4 передает к шкафу контроля и управления 1 разделенное на три зоны изображение, которое анализируется. При детектировании недостаточного запаса срабатывает сигнал, управляющий через линию 5 подачей вальцов 1 или шприц-машины, а через линию 6 — скоростью перемещения распределителя 3.
Рис. 1.10. Схема регулирования питания каландра:
Рис. 1.10. Схема регулирования питания каландра:
1— вальцы; 2— входные валки каландра; 3— питающий транспортер с распределителем смеси; 4— осветительное устройство; 5, 6 — линии связи; 7— шкаф контроля и управления с видеоэкраном
1— вальцы; 2— входные валки каландра; 3— питающий транспортер с распределителем смеси; 4— осветительное устройство; 5, 6 — линии связи; 7— шкаф контроля и управления с видеоэкраном
Система позволяет осуществить контроль и регулирование: объема запаса — по заданной величине, которая может быть очень малой; профиля запаса — вдоль валков; постоянства запаса во времени. Осветительное устройство 4, шкаф контроля и управления 7, содержащий электронную аппаратуру и имеющий на передней части видеоэкран и клавишное устройство управления, входят в состав видеометра, который регулирует подачу резиновой смеси на валки 2 в зависимости от равномерности распределения смеси по зонам, изображенной на экране. В шкафу контроля и управления встроен видеоэкран, который восстанавливает изображение и преобразовывает его в цифровую форму в большом количестве точек. Микро-ЭВМ обрабатывает это изображение в циклическом режиме следующим образом: 1) разбивает его на три зоны: правую, среднюю и левую; 2) сортирует точки на темные под специфическим освещением (запас материала) и светлые (валок или внешняя среда); 3) определяет соотношение темных и светлых точек; 4) сравнивает результаты с заданной величиной (объем запаса), зон между собой (профиль запаса — вдоль валков),величин последовательных циклов — постоянство запаса во времени; 5) подает электрические сигналы для автоматического регулирования машин подогрева, питания и устройств распределения резины с целью образования и сохранения однородного, равномерного и постоянного запаса на двух первых («принимающих») валках каландра; 6) включает устройство аварийной сигнализации (или любое другое устройство), если запас ниже минимального.
Питание каландра обычно осуществляется от вальцов или от шприц-машины посредством транспортера, который подает резину в зазор между первыми валками каландра. На этом месте образуется запас резины, обеспечивающий питание каландра. Этот запас необходим, потому что остановка каландра вследствие отсутствующего питания потребует длительное время для нового пуска.
Большой запас резины недопустим по условиям техники безопасности. Кроме того, оперативный запас резины охлаждается и его физические свойства, в частности вязкость, изменяются, что создает неоднородности в изготовляемом продукте.
Непременным условием для получения однородного продукта является равномерность запаса резины по всей длине'валка каландра.
Регулировки, диктуемые соблюдением этих различных условий, обычно осуществляются вручную и требуют тщательного внимания персонала.
Описываемая система обеспечивает равномерность питания без вмешательства человека, регулирование подачи резины посредством механизма питания, ее распределение по всей длине запаса перемещением распределительного механизма. Процесс включает следующие операции: формирование изображе- 4*
ния запаса с помощью камеры с электронно-лучевой труокой, анализ этого изображения по элементам предварительно определенной сетки для вычисления отношения площади темных элементов, соответствующей запасу, к площади светлых элементов; определение, исходя из этого анализа, средней высоты запаса; сравнение этой высоты с предварительно определенной заданной величиной; управление механизмом питания для сохранения среднего запаса, равного заданному.
Регулирование подачи резины практически обеспечивает постоянную высоту ее запаса. Можно, в таких условиях, сократить эту высоту до минимума, соответственного временам срабатывания элементов регулирования.
Схемой установки обеспечивается разделение изображения запаса резины на некоторое количество зон, выполнение отдельно для каждой зоны вышеупомянутых операций и управление скоростью перемещения распределительного механизма так, чтобы получить высоту запаса резины примерно равную в различных зонах.
Светочувствительная поверхность разделена на некоторое количество зон, которые соответствуют зонам расположения по длине запаса, при этом элементы каждой зоны соединены с различными входами каскада анализа и вычисления, а этот каскад в свою очередь соединен с каскадом управления распределительным механизмом.
Система управления протекторными линиями
Система оптимизации режимов работы оборудования линий профилирования протекторных заготовок принадлежит к системам семейства Межурекс 2001, применяемым для управления непрерывными процессами производства.
Система Межурекс 2001/30, разработанная для линий профилирования протекторных заготовок, обеспечивает значительное сокращение брака (при пуске); уменьшение разброса результатов замера масс и тем самым значительное улучшение качества; малую усадку протекторных заготовок по ранее заданной величине; постоянную массу протекторных заготовок с минимальным заданным допуском; регулирование процесса с малым временем запаздывания, чем обеспечивается минимальный брак при работе протекторной линии, сокращение эксплуатационного и обслуживающего персонала; получение информации о производственном процессе.
Упрощенная схема автоматического управления процессом изготовления протекторных заготовок показана на рис. 1.11.
Система регулирования может применяться в одинарных и сдвоенных установках шприцевания. Ниже поясняется процесс регулирования на примере одинарной экструзионной установки.
В противоположность установкам, регулируемым вручную, когда обычно скоростью движения обрабатываемого материала
Рис. 1.11. Схема автоматического управления процессом изготовления протекторных заготовок:
1 — питательные вальцы; 2— привод ножа; 3— ленточные весы; 4— натяжное (центрующее) устройство; 5 — шприц-машина; 6 — приемный конвейер; 7 — рольганг для усадки протекторной заготовки; 8 — сканирующее устройство и датчик профиля протекторной ленты; 9 — автоматические весы; 10' — охлаждающий конвейер; // — дополнительный датчик и сканирующее устройство для контроля профиля протекторной, заготовки; /2 — нож для скашивания стыкующихся элементов протекторной заготовки; 13 — скоростной конвейер с обдувом; 14 — весы для, раскроенной протекторной заготовки; /5 — датчик длины и ширины заготовки; А — блок уставки ножа для беговой дорожки; Б — блок регулирования массы беговой дорожки; В — блок уставки скорости вращения шнека для беговой дорожки; Г — блок регулирования скорости вращения шнека; Д — блок контроля массы гермослоя; Е — блок регулирования скорости вспомогательного конвейера; Ж — корректировка длины с учетом коэффициента усадки протекторной заготовки; 3 — контроль массы погонного метра протекторной заготовки; И — промежуточный, контроль раскроенной протекторной заготовки; К—конечный контроль массы раскроенной протекторной заготовки; сигнализируемые параметры: а, — масса 1 м ленты; б — ширина ленты; в — масса заготовки; г — ширина заготовки; Э— длина заготовки1, е уточненная масса заготовки
или напряжением съема регулируется масса погонного метра протекторной ленты, в установках «Межурекс» регулирование производится через изменение числа оборотов червяка. Как показывает опыт, это регулирующее воздействие обеспечивает самое быстрое время срабатывания и имеет то преимущество, что на пути перемещения не происходит никакого изменения усадки горячей протекторной ленты.
В экструдерах горячего питания в системе «Межурекс» на контур регулирования числа оборотов червяка наложен контур регулирования питающих лент, который автоматически и во временном отношении динамически ступенчато следит за обеспечением шнека необходимым сырьем.
В экструдерах холодного питания с загрузочным устройством фирмы «Крупп» (ФРГ) регулирующий контур питающих лент совмещен с регулирующим контуром экструдера.
Измерительный сигнал для регулирования массы погонного метра протекторной ленты поступает от траверсирующего датчика-измерителя профиля, который, наряду с результатом замера, выдает геометрические параметры протекторной ленты.
Поскольку одним из основных критериев качества протекторной ленты является не масса погонного метра, измеренная
непосредственно после шприцевания в горячем состоянии, а масса готовой раскроенной ленты, система «Межурекс» производит контрольную проверку длины и массы раскроенной ленты и в качестве главного контура системы автоматического регулирования использует полученные данные для регулирования массы погонного метра протекторной заготовки.
Дополнительно к этой функции система непрерывно анализирует зарегистрированные данные по усадке протекторной ленты, чтобы при прохождении следующей протекторной ленты такой же толщины и такого же рецепта использовать полученные результаты для соответствующей корректировки параметров процесса шприцевания.
Таким образом, система обеспечивает оперативное регулирование процесса шприцевания путем изменения числа оборотов червяка; автоматическое слежение за подачей на установку сырой резины; компенсацию температурного влияния питания; непрерывный контроль поведения протекторной ленты при усадке; регулирование массы одной протекторной заготовки.
С возрастанием степени сложности систем управления и в связи с тем, что на предприятиях часто недостает квалифицированного персонала по уходу за управляющей ЭВМ, при разработке новой управляющей системы должен быть реализован комплекс автоматических диагностических устройств.
С этой целью система «Межурекс» 2001/30 оборудована комплектом автоматических программ, позволяющих обеспечить возможность локализации обученным персоналом неисправностей технических средств и устранения их путем замены отдельных компонентов.
Диагностическая программа на триггерных дисках перезаписывается с помощью центральной ЭВМ в подлежащую испытанию в определенный момент управляющую ЭВМ (требуемое время примерно 50 с).
Таким образом, система загружена собственными диагностическими программами, которые могут быть запрошены через вспомогательный взаимодействующий дисплей с помощью функциональных клавиш системы.
Такая проверка выполняется полностью внутри системы и не требует никаких дополнительных электронных и электрических измерительных приборов.
Специальный дисплей дает информацию о том, какими испытательными функциями загружены отдельные функциональные клавиши, чтобы обеспечить по возможности безошибочную работу с системой.
По структуре система обобщения информации по шприцеванию протекторной ленты «Межурекс» 2001/30 разделена на функциональные модули. Модульная структура обеспечивает возможность свободной комбинации модулей, что позволяет удовлетворить требования, специфические для конкретного процесса.
В настоящее время на заводе массовых шин ПО «Бобруйск- шина», на ПО «Нижнекамскшина» и на ПО «Чимкентшина» впервые в шинной промышленности эксплуатируется комплекс поточно-транспортных систем с применением элементов микропроцессорной техники в системах автоматического управления.
Разработан проект и поставлено оборудование комплекса лоточно-транспортных систем с применением элементов микропроцессорной техники на Белоцерковское ПО шин и РАИ.
Уникальные проекты склада сырья с высоким уровнем механизации и автоматизации процессов, соответствующим уровню механизации и автоматизации основных процессов производства шин (включая управление материальными потоками «склад — производство»), реализованы на ПО «Нижнекамскшина» и на ПО «Чимкентшина».
На действующем шинном заводе Белоцерковского ПО шин и РАИ пущена в эксплуатацию автоматическая линия подготовки, дозирования и распределения каучуков на основе установок ДАК-300 (4 модификации) с применением микропроцессоров.
На линии исключены ручные операции, т. е. решена одна из актуальнейших проблем по механизации и автоматизации трудоемких операций на одном из сложнейших участков производств шин и РТИ.
Линия создана совместными усилиями Белоцерковского ПО шин и РАИ, фирмы FATA и ГПИ «Резинопроект».
На ПО «Бобруйскшина», ПО «Днепрошина» и других предприятиях шинной и шиновосстановительной промышленности эксплуатируются установки для формирования протекторов на каркасах покрышек методом навивки профилированной резиновой ленты (установки типа «Орбитред»).
Система управления в этих установках базируется на микропроцессорном программном устройстве с оперативной памятью на интегральных схемах.
Одним из самых широких направлений использования микропроцессорной техники для автоматизации в шинной промышленности является создание программируемых микроконтроллеров как технической базы нижнего уровня автоматизированных систем с децентрализованной структурой. Известно также применение программируемых микропроцессоров в роботизированной технике для вспомогательных технологических операций, например укладка протекторов в книжки-тележки.
Системы автоматического управления с применением микропроцессоров и мини-ЭВМ, включающих устройства программно-логического управления сборочными процессами, процессами вулканизации и комплексными процессами приготовления резиновых смесей, находятся в стадии разработки.
ГЛАВА 2
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯРЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
СОСТАВ И ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХПРОИЗВОДСТВ НОВЫХ ПОКОЛЕНИЙ
Подготовительные производства современных заводов шинной и резиновой промышленности включают объекты с высоким уровнем механизации и автоматизации, обеспечивающие возможность организации процессов приготовления резиновых смесей, начиная от выгрузки из внешних транспортных средств сырья и материалов, поступающих на завод, кончая организацией хранения готовых резиновых смесей перед подачей их на оборудование переработки.
К этим объектам относятся: склад технического углерода; склад сырья и материалов (каучуки, химикаты, корда и пр.); промежуточный склад мягчителей, куда они поступают с центрального склада по внутризаводским трубопроводным магистралям; смесительное отделение; секционный высотный стеллажный склад резиновых смесей; поточно-транспортные системы, обеспечивающие передачу сырья, маточных и готовых резиновых смесей с одного объекта на другой по технологическому циклу.
За последние годы уровень механизации и автоматизации почти всех указанных объектов значительно вырос; исключение составляют бункерный склад технического углерода и промежуточный склад жидких мягчителей, уровень механизации и автоматизации которых не претерпел серьезных изменений.
НИИШП, НИКТИ и Резинопроект с участием ряда специализированных организаций разработали «Основные положения шинного завода будущего», которые послужили основой для создания новых шинных заводов — таких, как завод массовых шин ПО «Бобруйскшина», грузовых шин ПО «Нижнекамскши- на», Чимкентского шинного завода и 2-го шинного завода Белоцерковского ПО шин и РАИ.
Подготовительные производства перечисленных заводов и новый подготовительный цех Воронежского шинного завода являются объектами новых поколений — с применением оборудования большой единичной мощности. Все они характеризуются высоким уровнем механизации и автоматизации не
только основных процессов приготовления резиновых смесей, но и вспомогательных процессов, в том числе процессов хранения и транспортировки каучуков и химикатов — самых трудоемких на заводах шинной и резиновой промышленности.
Основные положения шинного завода будущего — с качественно новыми технологическими процессами, позволяющими существенно повысить производительность труда, улучшить технико-экономические показатели и технический уровень выпускаемой продукции — впервые успешно реализованы на заводе массовых шин ПО «Бобруйскшина» в технологическом процессе приготовления и обработки резиновых смесей с использованием высокопроизводительного оборудования.
В комплект оборудования большой единичной мощности подготовительного цеха входит оборудование поточно-автоматических линий приготовления резиновых смесей, основу которых составляют резиносмесители с объемом камеры 0,33 м3 (РС-330) и 0,65 м3 (РС-650), оснащенные приводами, обеспечивающими плавное или ступенчатое регулирование частоты вращения роторов.
Линии 2—7 (рис. 2.1) предназначены для приготовления маточных или готовых смесей массового ассортимента, причем одна из них — линия 5 — является универсальной и используется для приготовления смесей на всех стадиях; линия 1 предназначена для приготовления камерных смесей (в том числе на основе бутилкаучука).
В комплект современного смесительного оборудования вхо-
Линая 2... Линия 4Линая 2... Линия 4Линия 5Линия 5--1О--1О1111ггСклад маточных и готовых листовых смесейСклад маточных и готовых листовых смесейЖ потребителюЖ потребителюК потребителю."К потребителю."Склад гранул маточных смесейСклад гранул маточных смесейСклад камерных смесейСклад камерных смесейЛиния 6 .Линия 7Линия 6 .Линия 7Рис. 2.1. Технологическая схема приготовления резиновых смесей:Рис. 2.1. Технологическая схема приготовления резиновых смесей:Химикаты ^'ЛН11Я ‘ Каучук Техничест
Линая 2... Линия 4
Линая 2... Линия 4
Линия 5
Линия 5
--1О
--1О
11
11
г
г
Склад маточных и готовых листовых смесей
Склад маточных и готовых листовых смесей
Ж потребителю
Ж потребителю
К потребителю."
К потребителю."
Склад гранул маточных смесей
Склад гранул маточных смесей
Склад камерных смесей
Склад камерных смесей
Линия 6 .Линия 7
Линия 6 .Линия 7
Рис. 2.1. Технологическая схема приготовления резиновых смесей:
Рис. 2.1. Технологическая схема приготовления резиновых смесей:
дят также системы транспортирования, развески и дозирования ингредиентов, оборудование автоматизированных складов для маточных и готовых смесей, система автоматического управления процессом смешения (включая складские операции, подготовку производства и учет изготовленной продукции), функционирующая на базе локальных и супервизорной ЭВМ.
Приготовление заправок большой массы вызывает необходимость проведения за короткое время большого числа анализов качества смесей. Традиционные методы, применяемые в контрольных лабораториях большинства шинных заводов, не могут обеспечить требуемые информативность и оперативность анализа. Поэтому новые заводы оборудуют автоматизированной контрольной лабораторией, оснащенной быстродействующими приборами современного типа для определения физикомеханических свойств резин — виброреометрами, вискозиметрами, тензометрами и т. п. с автоматической регистрацией, обработкой и хранением информации о качестве смесей.
Возможность регулирования частоты вращения роторов обеспечивает универсальность оборудования при изготовлении смесей различного назначения и степени готовности, что создает гибкость технологической схемы.
Реализованная технологическая схема высокоинтенсивного смешения предусматривает применение различного дорабатывающего смесь оборудования.
Экструдеры и смесители непрерывного действия типа «Трансфермикс» позволяют механизировать и автоматизировать процесс обработки смесей. Экструдеры имеют двухзаход- ную конструкцию шнека при различной высоте и шаге витков нарезки. Они уплотняют материал, создают необходимые диспергирующие напряжения, обеспечивают локальное перетекание материала через гребни нарезки, что способствует дополнительной гомогенизации смеси.
Червячные смесители типа «Трансфермикс» существенно отличаются от экструдеров конструкцией шнека и корпуса. Благодаря разной глубине нарезки червяка и корпуса обрабатываемый материал движется по сложной траектории из червяка в корпус и обратно и одновременно перемешивается, испытывая значительные сдвиговые воздействия. Установлено, что эффект смешения в них вдвое больше, чем в экструдере и вальцах.
Гранулы маточных смесей поступают во вращающиеся барабаны. Барабаны для охлаждения и сушки гранул работают в непрерывном режиме, передавая смесь в накопительные барабаны для хранения гранул между стадиями. Последние непрерывно вращаются при загрузке и разгрузке и периодически медленно поворачиваются при работе в режиме хранения.
Проходя охладительные и накопительные барабаны, гранулы смесей одной рецептуры, но разных заправок, отличающиеся составом и свойствами из-за случайных неустранимых колебаний различных факторов (качество сырья, погрешности в работе систем дозирования и др.), интенсивно перемешиваются. Это повышает стабильность свойств полуфабрикатов и готовых смесей в больших партиях. Степень усреднения гранул и эффективность их охлаждения определяются конструктивными характеристиками барабанов, и прежде всего их емкостью. В «больших» барабанах для охлаждения может одновременно находиться 10—11 заправок, а для хранения — 15—20 заправок смеси массой 450 кг, в то время как в холодильных барабанах, установленных на линиях со смесителями РС-250,— только 2—3 заправки массой 180 кг. Степень усреднения и эффективность охлаждения гранул в барабанах, установленных на линиях смешения большой мощности, в 3—5 раз выше, чем на линиях с резиносмесителями РС-250.
Использование барабанов большой емкости для охлаждения и хранения гранул позволило повысить стабильность свойств готовых смесей на 15—20%. Использование накопительных барабанов позволило повысить качество шинных смесей за счет реализации многостадийных процессов приготовления высоковязких смесей.
Новым в технологических схемах подготовительных цехов является использование резиносмесителей с камерой объемом 0,62—0,65 м3 на заключительной стадии процесса смешения, а также для приготовления маточных и готовых камерных смесей, т. е. в условиях жесткого ограничения допустимой температуры смеси. Из опыта эксплуатации резиносмесителя с камерой объемом 0,65 м3 (РС-650) установлено, что средний уровень качественных характеристик получаемых в нем смесей не ниже, (а в некоторых случаях и выше) уровня соответствующих показателей смесей, получаемых в резиносмесителях с объемом камер 0,25 и 0,33 м3 (РС-250 и РС-330). В то же время из-за более сильного деформационно-силового и теплового воздействия на смесь, приводящего к некоторой неравномерности распределения температур по массе заправки, смеситель РС-650 используют лишь для смесей с вязкостью по Муни не выше 50—70 единиц и с временем до начала подвулканизации не менее 18—20 мин. При изготовлении камерных смесей на основе бутилкаучука и каучуков общего назначения в случае четкой организации технологического процесса, тщательной очистки смесительного оборудования и строгого соблюдения параметров в процессе смешения, линия с РС-650 позволяет получить смеси, качество которых не уступает качеству смесей, изготовленных в резиносмесителе РС-250.
Комплексная технико-экономическая оценка работы подготовительного цеха завода массовых шин ПО «Бобруйскшина», оснащенного оборудованием большой единичной мощности,
показала, что по сравнению с цехом, оснащенным резиносмеси- телями РС-250, рост часовой производительности составил 250—350%, численность работающих сократилась на 35—40%, а производственные площади — на 30—50% (при расчете на одинаковую производительность цехов). При этом доля ручного труда уменьшилась на 30—40% и в 4—5 раз снизилось число единиц оборудования и запыленность производственных помещений.
Следует подчеркнуть, что эффективное использование дорогостоящего оборудования большой мощности возможно лишь при его непрерывной и стабильной работе, без частой смены рецептов, т. е. в условиях крупнотоннажного производства смесей.
Эффективность технологических линий с оборудованием большой мощности в среднем на 6—7% выше, чем линий с серийным оборудованием, несмотря на большую себестоимость получаемых смесей. Это объясняется прежде всего существенным повышением уровня и стабильности свойств изготовляемых резин. Наиболее эффективны линии, в состав которых входят смесители непрерывного действия типа «Трансфермикс» и резиносмеситель РС-650 на заключительной стадии смешения. В первом случае повышение эффективности обеспечивается существенным повышением качества смесей, во втором — меньшими затратами на изготовление смесей.
Технико-экономический анализ показывает, что технология резиносмешения на линиях большой мощности (с высокой степенью механизации и автоматизации технологических процессов, хранения и транспортирования сырья и полуфабрикатов) прогрессивна и высокоэффективна при крупнотоннажном производстве резиновых смесей на вновь вводимых шинных заводах.
Учитывая приведенные технико-экономические показатели и опыт эксплуатации первого из подготовительных производств новых поколений — подготовительного производства завода массовых шин ПО «Бобруйскшина», следует ожидать, что аналогичные показатели вступивших в строй подготовительных производств заводов грузовых шин ПО «Нижнекамскшина», ПО «Чимкентшина», а также строящихся подготовительных производств Воронежского шинного и 2-го шинного завода Белоцерковского ПО шин и РАИ будут улучшены.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Основными факторами интенсификации подготовительных производств на стадиях проектирования, строительно-монтажных работ, организации производства и эксплуатации оборудования являются: улучшение качества резиновых смесей, повышение производительности труда, экономия всех видов энергии
(электрической, воды, пара, сжатого воздуха), повышение коэффициента использования оборудования, улучшение параметров окружающей среды, уменьшение объема и стоимости строительно-монтажных работ и сооружений, упрощение методов монтажа оборудования, уменьшение стоимости обслуживания и эксплуатации, снижение капитальных затрат и др.
Первым этапом решения поставленных задач является поиск резервов, а также направлений и условий проведения соответствующих работ — например, применение резиносмесите- лей непрерывного действия, предварительное смешивание однотипного сырья перед использованием в процессе приготовления смесей, предварительное смешивание дозированных навесок ингредиентов перед загрузкой их в резиносмеситель (приготовление так называемых композиций).
Предварительное смешение однотипного сырья с целью повышения стабильности и качества резиновых смесей может осуществляться с помощью двух источников питания. Например, со склада сырья всегда выводится партия сырья, доставленная на завод в текущую неделю, и партия того же продукта, доставленная несколько раньше; затем выбранные партии пода-' ются поочередно в расходные бункеры, откуда материал поступает на весы для последующего взвешивания. Таким образом,: исчезнут возможные небольшие отклонения характеристик разных партий однотипных сырьевых материалов.
Размещение весов за пределами смесительного отделения способствует очистке окружающей среды вследствие уменьшения запыленности воздуха, а также сокращает число поточно-транспортных систем и уменьшает их сложность. При этом взвешивание ингредиентов может осуществляться на участке централизованной развески, расположенном в корпусе склада сырья.
Применение гранулированных и негранулированных каучуков
По данным фирмы «Фаррел-Бридж» (США), были проведены исследования с целью определения характеристик процессов смешения при использовании каучуков в гранулированном и негранулированном видах. Первая серия исследований была посвящена процессу пластикации листового натурального каучука при подаче в резиносмеситель кусков различных размеров. Другая серия исследований была посвящена анализу режимов приготовления маточной резиновой смеси при условиях, когда куски каучука различных размеров перемешивали с техническим углеродом и стеариновой кислотой.
Первая серия испытаний была проведена на четырехлопастном резиносмесителе, оборудованном системой контроля температуры (которая поддерживалась постоянно — 30°C) при частоте вращения 35 об/мин и давлении воздуха от верхнего плунжера 3,5 кгс/см2. Масса подаваемых в резиносмеситель
Рис. 2.2. Типовые графики (а—г) потребляемой мощности Р, характеризующие процесс смешения при разной массе пластицируемых кусков каучука:
Параметры
а
б
в
г
Масса кусков, кг Продолжительность цикла, с Пиковая нагрузка, кВт . .
21 152 280
5 152 270
1,5
152
240
0, 152 170
Продолжительность смешения
при опу-
оо
99
16
щенном положении верхнего
пресса, с
ОО
ZO
партий каучука была постоянной, равной 43 кг натурального каучука с начальной вязкостью по Муни около 105 ML при 100 °C. В ходе испытаний оценивались характеристики смешения кусков каучука четырех различных размеров, причем самыми крупными кусками, загружаемыми в приемную воронку резиносмесителя были куски массой 21 кг. Кроме того, рези- носмеситель был загружен партиями каучука с кусками размером 5 кг; 1 —1,5 кг, а также гранулами НК с максимальной массой 0,15 кг. Последовательно обрабатывались четыре партии каучука каждого размера. Получены данные усредненных значений для всех четырех партий.
На рис. 2.2 приведены типовые графики потребляемой мощности, показывающие зависимость процесса смешения от массы кусков пластицируемого каучука, Из графиков видно, что наиболее заметным преимуществом применения мелких кусков каучука по сравнению с целыми кипами является снижение пиковой мощности и интенсивности работы.
Из рис. 2.3 видно, что продолжительность цикла смешения уменьшается с уменьшением размеров кусков каучука, а затем увеличивается при переходе на гранулированный каучук. Пиковая мощность заметно снижается с уменьшением размеров кусков каучука. Соответственно снижается и средняя эффективная мощность. Наибольшая интенсивность работы наблюдается при смешении самых крупных кусков каучука, а при переходе на гранулированный каучук интенсивность работы резко снижается. Наибольшее значение вязкости по Муни наблюдается при подаче самых крупных кусков каучука в резиносме- ситель, а также при подаче гранулированного каучука. Мини-
Рис. 2.3. Характеристика процесса смешения композиции каучук — технический углерод — стеариновая кислота при различной массе кусков каучука:Рис. 2.3. Характеристика процесса смешения композиции каучук — технический углерод — стеариновая кислота при различной массе кусков каучука:резиносмеситель типа ЗД-4ТГ, частота вращения ротора 56 об/мин, давление плунжера 0,27 МПа, температура машины 30 °C; масса заправки 51 кг, навеска НК — 35 кг, стеариновой кислоты — 0,9 кг; технического углерода — 15,1 кг; операции цикла смешения — загрузка углерода совместно со стеариновой кислотой, во вторую очередь — НК; опускание и поднятие плунжера при 120 °C, опускание пресса и разгрузка композиции при 150 °Cрезиносмеситель типа ЗД-4ТГ, частота вращения ротора 56 об/мин, давление плунжера 0,27 МПа, температура машины 30 °C; масса заправки 51 кг, навеска НК — 35 кг, стеариновой кислоты — 0,9 кг; технического углерода — 15,1 кг; операции цикла смешения — загрузка углерода совместно со стеариновой кислотой, во вторую очередь — НК; опускание и поднятие плунжера при 120 °C, опускание пресса и разгрузка композиции при 150 °C
Рис. 2.3. Характеристика процесса смешения композиции каучук — технический углерод — стеариновая кислота при различной массе кусков каучука:
Рис. 2.3. Характеристика процесса смешения композиции каучук — технический углерод — стеариновая кислота при различной массе кусков каучука:
резиносмеситель типа ЗД-4ТГ, частота вращения ротора 56 об/мин, давление плунжера 0,27 МПа, температура машины 30 °C; масса заправки 51 кг, навеска НК — 35 кг, стеариновой кислоты — 0,9 кг; технического углерода — 15,1 кг; операции цикла смешения — загрузка углерода совместно со стеариновой кислотой, во вторую очередь — НК; опускание и поднятие плунжера при 120 °C, опускание пресса и разгрузка композиции при 150 °C
резиносмеситель типа ЗД-4ТГ, частота вращения ротора 56 об/мин, давление плунжера 0,27 МПа, температура машины 30 °C; масса заправки 51 кг, навеска НК — 35 кг, стеариновой кислоты — 0,9 кг; технического углерода — 15,1 кг; операции цикла смешения — загрузка углерода совместно со стеариновой кислотой, во вторую очередь — НК; опускание и поднятие плунжера при 120 °C, опускание пресса и разгрузка композиции при 150 °C
мальное значение вязкости по Муни наблюдается для кусков каучука массой от 0,5 до 5 кг.
Анализ результатов проведенных исследований показывает, что в отношении пиковой и средней потребляемой мощности и интенсивности работы применение кусков каучука мелкого размера дает явный экономический эффект. По-видимому, это преимущество наиболее четко выражено для кусков массой 0,5—5 кг. Следует отметить, что эта закономерность выявлена только для натурального каучука. Аналогичные данные для сйнтетических каучуков пока отсутствуют.
Применение порошковой технологии в процессах смешения
В последние годы большое внимание уделяется разработке порошковой технологии приготовления резиновых смесей.
Порошковая технология предусматривает использование каучуков не в традиционной форме (блоков, брикетов), а в виде порошка (или крошки). Большой интерес к этому вопросу обусловлен тем, что была выявлена реальная возможность создания принципиально нового для резиновой промышленности технологического процесса, отличающегося высокой технико-экономической эффективностью и позволяющего улучшить качество резиновых смесей.
Одной из основных стадий нового процесса является приготовление порошкообразных композиций, представляющих собой гомогенную текучую смесь, состоящую из частиц каучука и сыпучих ингредиентов, в том числе вулканизующей группы мягчителей и пластификаторов. Другой стадией является переработка порошкообразных композиций на традиционном или специальном оборудовании.
Резкая интенсификация приготовления резиновых смесей при использовании порошкообразных композиций достигается прежде всего в результате повышения скорости введения технического углерода, что обусловлено сильно развитой первоначальной поверхностью контакта всех смешиваемых ингредиентов. Это способствует сокращению продолжительности смешения и повышению качества резиновых смесей.
В настоящее время разработаны следующие промышленные способы приготовления порошкообразных каучуков: механическое измельчение блоков каучука до частиц требуемого размера; распылительная сушка латексов; осаждение каучуков из латексов и растворов.
При получении порошкообразных каучуков любым способом возникают технические трудности, связанные с последующей агломерацией частиц каучука. Проведены исследования по выбору эффективных антиагломерантов и способов защиты поверхности частиц для сохранения текучести порошкообразных каучуков при транспортировке и длительном хранении.
Появилось новое направление в производстве порошкообразных каучуков — изготовление порошкообразных маточных смесей, наполненных техническим углеродом. В этом случае текучий порошок можно получить при значительно меньшем расходе антиагломерантов или вообще без них. Переработка таких сыпучих маточных смесей по порошковой технологии более экономична. Фирма «БП Кемиклз» (Англия) организовала в промышленном масштабе выпуск порошкообразных маточных смесей на основе бутадиен-нитрильного каучука и технического углерода.
Приготовление порошкообразных композиций. Процесс смешения при изготовлении порошкообразных композиций заключается в механическом воздействии на объем, состоящий из порошкообразных и жидких компонентов, для получения сыпучего материала однородного состава. Сам процесс смешения и степень однородности сыпучих смесей зависят от трех основных факторов: конструкции смесительного оборудования и технологических параметров процесса; физико-химических свойств сыпучих материалов (размеров, формы, гранулометрического состава частиц, силы взаимодействия между частицами, влажности, насыпной массы и плотности материалов); разницы в размерах частиц, плотности и соотношения смешиваемых материалов.
Для приготовления порошкообразных, композиций используют в основном смесители периодического действия трех типов: высокоскоростные центробежные (турбосмесители); низкосдвиговые лопастные барабано-плужного типа; низкосдвиговые планетарно-шнекового типа.
Переработка порошкообразных композиций. Порошкообразные композиции можно перерабатывать различными способами на различном оборудовании: на открытых вальцах, в закрытых резиносмесителях периодического действия, в резино- смесителях непрерывного действия, методом прямого шприцевания, методом прямого литья под давлением.
Применение порошкообразных композиций позволяет резко интенсифицировать процесс приготовления резиновых смесей на открытых вальцах. Производительность вальцов при этом возрастает в 5—6 раз; более чем в 4,5 раза снижается стоимость изготовления, резиновых смесей. При обработке композиций на основе наполненного техническим углеродом порошкообразного каучука производительность вальцов с размерами валков 550X1500 мм может достигать 1—1,5 т/ч. Особенно заметны преимущества порошковой технологии при изготовлении жестких резиновых смесей на основе специальных каучуков с большим количеством технического углерода. Размер частиц порошкообразного каучука существенно влияет на скорость введения и диспергирования наполнителей и расход электроэнергии при обработке композиций на вальцах.
При использовании наполненного техническим углеродом порошкообразного каучука продолжительность смешения в закрытом смесителе составляет 45—60 с при частоте вращения роторов 40 об/мин, температура смеси при выгрузке примерно 105 °C. Применение композиций позволило осуществить одностадийный процесс приготовления в закрытых резиносмесителях жестких смесей на основе некоторых каучуков, которые раньше можно было обрабатывать только на вальцах. Исследования показали, что при переработке композиций в закрытых резиносмесителях средний ♦размер частиц порошкообразных каучуков может составлять около 3 мм (поскольку получены примерно одинаковые результаты при использовании частиц каучука размером 5,5 и 0,8 мм).
Резкое уменьшение продолжительности процесса позволяет заканчивать смешение в резиносмесителях при температурах, не достигающих критических. Это создает реальные условия для организации в промышленных масштабах (с использованием существующих схем) одностадийного процесса приготовления жестких высоконаполненных резиновых смесей с введением вулканизующей группы в камеру смесителя. При одностадийном приготовлении протекторных смесей на основе порошковых композиций в резиносмесителе РС-250-30 вулканизаты по свойствам равноценны резинам из смесей, полученных двухстадийным смешением с применением каучука в виде бло- 5—403
ков. При такой организации производства протекторных смесей обеспечивается значительный технико-экономический эффект. Условно-годовая экономия для цеха производительностью порядка 115 тыс. т протекторных смесей в год (достигаемая в результате сокращения числа энергоемких закрытых смесителей, расхода электроэнергии, охлаждающей воды и трудовых затрат) составляет более 1,4 млн. руб. Расчеты показали, что расходы на изготовление смесей при использовании порошкообразного каучука снижаются в 1,4 раза при одновременном повышении производительности процесса в 1,8 раза.
Одним из путей снижения эксплуатационных расходов при смешении является организация непрерывного процесса приготовления резиновых смесей. Однако при получении смесей в смесителях непрерывного действия трудности, связаны с непрерывным дозированием компонентов.
Исследования по изготовлению смесей в двухчервячном ре- зиносмесителе непрерывного действия показали, что порошкообразные композиции имеют хорошую текучесть, обеспечивают возможность непрерывного взвешивания при высокой точности и позволяют значительно упростить технологическую схему за счет сокращения числа непрерывно действующих дозаторов.
Исследования процесса переработки порошкообразных композиций на основе каучуков общего и специального назначения и содержащих тонкоизмельченный резиновый порошок показали возможность приготовления смесей высокого качества по порошковой технологии в двухчервячных смесителях непрерывного действия (конструкции НИИШП — ВНИИРТмаш). В результате снижения трудовых и энергетических затрат и капитальных вложений стоимость изготовления смесей в двухчервячных смесителях примерно на 60% ниже, чем в смесителях «Бенбери» (при использовании каучуков в виде блоков), при примерно одинаковой производительности.
При использовании активированных высокодисперсных порошкообразных композиций (приготовленных в смесителе плунжерного типа с режуще-дисперг^рующим устройством) затраты электроэнергии в двухчервячном резиносмесителе непрерывного действия на 30—35% ниже, а физико-механические показатели резин лучше, чем при использовании низкодисперсных композиций и традиционной технологии.
Согласно данным технико-экономического расчета, при изготовлении протекторных смесей из порошкообразных композиций в смесителе непрерывного действия удельные капитальные вложения на 1 т смеси на 20—25%, эксплуатационные расходы— на 25—30%, приведенные затраты — на 25—30% ниже, чем при получении этих смесей двухстадийным способом смешения в закрытых резиносмесителях большой единичной мощности.
Перспективно применение специальных одночервячных смесителей. В одночервячных резиносмесителях непрерывного дей-
ствия типа «Трансфермикс» и EVK осуществлен процесс, сочетающий изготовление и формование резиновых смесей из порошкообразных композиций при хорошем качестве смешения. Однако и в этом случае производительность машины снижается при питании ее порошкообразной композицией. Проведенные исследования позволили установить, что оптимальный размер частиц порошкообразного каучука составляет примерно 0,65 мм и всегда должен быть менее 1,0 мм. Нормальное питание одночервячных машин обеспечивается при предварительном уплотнении порошкообразной композиции методом таблетирования.
На основании данных о возможности повышения производительности червячной машины и качества смешения при питании ее уплотненной порошкообразной композицией фирма «Байер» разработала аппарат для непрерывного уплотнения порошкообразной композиции (компактор), который выпускает две ленты уплотненной порошкообразной композиции, пригодной для питания одночервячных машин. При уплотнении в компакторе порошкообразная композиция плотностью порядка 0,45—0,55 г/см3 сжимается примерно до плотности резиновой смеси, выходящей из резиносмесителя. Разработаны уплотнители (компакторы) производительностью до 2000 кг/ч — сравнительно недорогие, занимающие небольшую производственную площадь и потребляющие незначительное количество электроэнергии (мощность электродвигателей И—25 кВт). Процесс уплотнения смесей практически изотермичен и осуществляется при комнатной температуре. Установлено, что при питании одночервячных смесителей непрерывного действия уплотненной порошкообразной композицией достигается высокая степень диспергирования компонентов.
Некоторые порошкообразные композиции, особенно содержащие большое количество белых наполнителей, плохо уплотняются: предварительно уплотненные ленты рассыпаются и трудно перерабатываются. Фирмой «Вернер — Пфляйдерер» разработан прямой метод переработки порошкообразных композиций — без промежуточной стадии их уплотнения, при непосредственной переработке композиций в смесителе типа EVK или «Контемикс», имеющем специальную двухшнековую зону питания. Создана непрерывная линия для автоматического производства резиновых изделий практически без применения ручного труда.
По представлениям отдела использования и разработки эластомеров фирмы «Дюпон» (США), идеальный завод должен работать по следующей схеме. С помощью специальных систем порошкообразный каучук и другие ингредиенты, включая пластификаторы, вводят в смеситель для порошков. Полученные порошкообразные композиции подают в одночервячные резиносмесители, из которых выходит шприцованное изделие. Изделие вулканизуется непрерывным методом с применением электронной техники и транспортируется на склад готовой продукции. Небольшая группа людей в операторном зале контролирует поступление сырья и процессы его переработки. При такой тех- 5*
нологии устраняется необходимость в обычном складе сырья, закрытых резино- смесителях, листовании, охлаждении, разогреве смесей, а также в обслуживающем персонале и решаются многие проблемы защиты окружающей среды от загрязнения.
Проведенные экономические расчеты показали, что стоимость получения шприцованных заготовок по порошковой технологии (с применением скоростного смесителя для порошков, компактора, смесительного экструдера) составляет 57% от их стоимости при стандартной технологии (двухстадийного способа смешения, вальцов, экструдера). Особенно эффективно применение наполненного техническим углеродом порошкообразного каучука. Метод шприцевания профилей из порошкообразных маточных смесей достаточно перспективен.
В СССР создан способ переработки в одночервячных машинах высокодисперсных порошкообразных композиций, изготовленных в плужных смесителях со специальным режуще-дис- пергирующим устройством. Использование высокодисперсных порошкообразных композиций позволяет обеспечить питание одночервячных машин и заметно повысить качество получаемых резиновых смесей.
В настоящее время для изготовления резиновых технических изделий широкого ассортимента все шире применяют литье под давлением. Особенно хорошие результаты получены при использовании композиций на основе порошкообразных каучуков, наполненных техническим углеродом. Исследования, проведенные на обычном оборудовании для литья под давлением, показали перспективность выбранного направления, однако в настоящее время нет определенных рекомендаций по осуществлению этого процесса. Многие исследователи считают необходимой существенную модификацию конструкций литьевых машин для того, чтобы метод прямого литья под давлением порошкообразных композиций мог быть реализован в промышленности.
Анализ опубликованных работ по созданию порошковой технологии приготовления и переработки резиновых смесей показывает, что новая технология обеспечивает возможность организации поточно-автоматических производств, на которых можно одновременно осуществлять непрерывные процессы приготовления смесей, формования заготовок, а в ряде случаев и вулканизацию изделий. При этом исключается необходимость применения современного дорогостоящего энергоемкого смесительного оборудования. Такие линии будут обладать большой технико-экономической эффективностью. Порошковая технология позволяет получать высококачественные резиновые смеси на основе каучуков повышенной вязкости, что способствует улучшению качества резиновых изделий.
Различные варианты технологических схем можно внедрять как на действующих заводах с традиционным смесительным оборудованием (для повышения его производительности), так 68
и на вновь строящихся заводах — с целью организации принципиально нового производства по получению и переработке резиновых смесей.
На существующем оборудовании порошковые каучуки можно перерабатывать методом литья под давлением по следующей схеме: приготовление порошкообразной композиции—^уплотнение порошковой композиции на шприц-машине—^кратковременное вальцевание уплотненной смеси и срез ее в виде ленты для питания литьевой машины—^формование изделий литьем под давлением.
Для сравнения приведена схема переработки блочных каучуков методом литья под давлением: изготовление смеси в ре- зиносмесителе—^вальцевание смеси после резиносмесителя—>- —^разогрев смеси и срез ее в виде ленты для питания литьевой машины—^формование изделий на литьевой машине под давлением.
Из приведенных схем видно, что при использовании порошкообразного каучука ликвидируется самая энергоемкая и трудоемкая операция —• приготовление резиновой смеси. Вместо нее появляется процесс приготовления порошкообразной ком- поцизии, который требует гораздо меньших энергозатрат и может быть автоматизирован.
Проведенные исследования показали возможность переработки порошкообразных каучуков методом литья под давлением на существующем оборудовании.
Интенсификация процессов подготовки жидких и сыпучихкомпонентов смесей
Ступени интенсификации процессов подготовки компонентов резиновых смесей перед смешением связаны с поэтапными переходами от ручного труда к механизированному и к автоматизации производства. Первым этапом явилась автоматизация подготовки жидких компонентов (хранение, подача и дозирование), которая могла быть реализована относительно простыми средствами. Следующим этапом была автоматизация подготовки технического углерода и различных наполнителей, т. е. поршкообразных компонентов массового потребления. При этом капиталовложения на строительство зданий, монтаж и наладку оборудования значительно увеличились по сравнению с аналогичными капиталовложениями для мягчителей.
Следующим этапом явились работы по автоматизации подготовки микрокомпонентов, требующих высокой точности дозирования. Наконец, последним этапом были, работы по созданию высокомеханизированных и автоматизированных систем для транспортировки и дозирования каучуков. Эти работы продолжаются и сейчас и приобретают особое значение в связи с внедрением оборудования большой единичной мощности.
Наряду с механизацией подготовительных цехов широкое развитие получило внедрение электроники. Современный смесительный цех не может функционировать без микропроцессоров и компьютеров.
В качестве примера можно привести следующую схему автоматизации подготовительного производства. Каждая линия резиносмесителей оборудована отдельным микропроцессором. Централизованная установка дозирования микрокомпонентов также оборудована микропроцессором. Микропроцессоры подчинены головной ЭВМ с центральным запоминающим устройством. Эксплуатация отдельных линий резиносмесителей и централизованной установки дозирования микрокомпонентов возможна и без центрального запоминающего устройства.
В запоминающем устройстве высокого уровня могут фиксироваться до 1000 и более постоянных рецептов смесей, изготовляемых в данном производстве.
ЭВМ контролирует не только заданную величину дозы, но и допуски по точности взвешивания, моменты переключения грубого и тонкого помола материала, требуемое опережение прекращения его подачи (для компенсации падающего столба дозируемого компонента с целью получения заданной точности навески) и др.
ЭВМ автоматически осуществляет корректировку интенсивности потока материала в процессе дозирования на основании результатов получения предшествующей дозы, что исключает влияние неоднородности и качества сырья на точность дозирования.
ЭВМ управляет всем процессом смешения. Основные технологические параметры и критерии процесса приготовления смеси (температура смеси в камере резиносмесителя, давление поршня, температура охлаждающей воды на входе в резино- смеситель и выходе из него, число оборотов роторов, потребляемая двигателем электроэнергия) регистрируются и передаются на центральную систему электронной обработки данных.
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХПРОИЗВОДСТВ
Принципиальная схема механизации и автоматизации
Принципиальная схема механизации и автоматизации подготовительного производства, разработанная применительно ко 2-му шинному заводу Белоцерковского ПО шин и РАИ с учетом прогрессивных технических решений и с применением оригинального специализированного оборудования, показана на рис. 2.4.
Особенностью предложенных технических решений является применение единой системы однотипных подвесных толкающих конвейеров (ПТК) для транспортирования всех типов
Рис. 2.4. Принципиальная технологическая схема производства резиновых смесей на шинном заводе с унифицированными транспортными и складскими системами:
/ — участок централизованной развески микрокомпонентов; 2— участок централизованной развески каучуков и маточных резиновых смесей в виде листов; 3, 12, 16, 20, 23, 29, 30 — подвесные толкающие конвейеры (ПТК); 4, 13 — участки растаривания химикатов; 5 — высотный стеллажный автоматизированный склад сырья и материалов; 6—9 — участки приема натурального, синтетического, бутилового каучуков и регенерата; 10 — участок приема химикатов; // — участки приема материалов (корд, проволока и др.); 14 — участок приема порожних поддонов, поступающих с участков растаривания; 15 — склад технического углерода; 17— расходные бункеры для технического: углерода, белых наполнителей и гранулированных маточных резиновых смесей; /8 — червячные машины; 19 — охлаждающие барабаны для гранулированных маточных резиновых смесей; 21, 22 — высотные стеллажные автоматизированные склады для хранения резиновых смесей в виде гранул и листов; 24 —резиносмесители для первой стадии приготовления резиновых смесей; 25 — фестонная охлаждающая установка; 26 — вальцы; 27 — резиносмесители универсальные; 28 — резиносмесители для второй стадии приготовления резиновых смесей
сырья — каучуков, технического углерода, химикатов и других материалов, а также гранулированных маточных смесей и готовых смесей в виде листов. Таким образом, унифицированная система подвесных толкающих конвейеров заменяет разнотипное транспортное оборудование — монорельсовые дороги, конвейеры с погружными скребками типа «редлер», ленточные конвейеры, пневмотранспорт, винтовые конвейеры, которые до настоящего времени эксплуатируются в подготовительных цехах заводов шин и РТИ.
При выборе новых технических решений учитывались следующие требования: 1) максимальная унификация транспортных и складских установок в пределах подготовительного цеха и в
основном производстве; 2) максимальная унификация приводных установок, особенно электрического оборудования и электронной аппаратуры; 3) высокая степень ремонтоспособности оборудования, необходимость удовлетворения норм техники безопасности и защиты окружающей среды.
Для выполнения указанных требований необходимо, чтобы материалы, поступающие на завод в различной таре, хранились в высотном складе на поддонах, без закрепления ячеек в стеллажах; натуральный каучук (НК) должен подаваться на хранение также на поддонах по три кипы на каждом. Для последующей обработки поддоны с натуральным и синтетическим каучуком подают с помощью подвесного толкающего конвейера на участок дозирования, где они автоматически загружаются на линии резания и дозирования. На каждой линии брикеты синтетического каучука режут на несколько частей, чтобы облегчить их перемещение и дозирование на автоматических весах.
С помощью автоматических линий дозирования можно получить любую комплексную навеску каучуков без ручного вмешательства; функции оператора сводятся лишь к контролю за ходом операций. Дозированный каучук автоматически перекладывается на подвеску для подачи его с помощью НТК к резиносмесителю.
Поддоны с химикатами поступают на участок растаривания ящиков, бочек и мешков. На этом участке предусмотрено заполнение химикатами закрытых контейнеров массой около 0,5 т. Предложены способы устранения электростатических зарядов, образующихся при опорожнении мешков с серой. Участок оснащен специальной противопожарной установкой.
Согласно методике, применяемой уже десятки лет на заводах фирмы «Пирелли», серу выгружают в специальную смесительную установку, где она смешивается с мягчителями. При этом уменьшается образование пыли, упрощается последующая операция дозирования и ликвидируются электростатические заряды.
Химикаты в контейнерах с помощью толкающего конвейера подаются либо к бункерам для белой сажи, размещенным над резиносмесителями, либо к установкам дозирования химикатов, расположенным на централизованном участке. Здесь автоматически изготовляются полиэтиленовые мешочки, в которые автоматически дозируются компоненты по заданным рецептам. Мешочки с готовыми навесками подаются к смесителям посредством НТК-
На складе сырья предусмотрено также хранение металлического корда.
Технический углерод поступает в виде порошка обычно в вагонах-цистернах, из которых его выгружают ковшевыми элеваторами и ленточными конвейерами в складские бункеры для хранения. Возможна разгрузка технического углерода из ва- 72
гонов-цистерн с помощью пневмотранспорта. Технический углерод, поступающий в гибких резинокордных контейнерах емкостью 3 м3, выгружают в воронку и затем пересыпают в складские бункеры для хранения.
Технический углерод подают в расходные бункеры, используя герметичные контейнеры емкостью 1,5 м3, с помощью НТК (на действующих и некоторых вновь строящихся заводах линии транспортирования технического углерода представляют собой либо конвейеры с погружными скребками, либо ленточные, либо винтовые).
Транспортно-складские процессы
Подача сырья на склад. На железнодорожных и автодорожных рампах материалы укладывают на поддоны, пригодные для выполнения операций, обеспечивающих возможность автоматического складирования. Материалы должны распределяться на поддонах с учетом выдачи их со склада сырья, например каждый поддон для химикатов должен содержать объем материалов, кратный емкости расходных бункеров. Укомплектованные поддоны грузят на подвески, находящиеся на петлях конвейера, ответвленных от главной магистрали, и направляют к загрузочным точкам. Поддоны укладывают на подвески с помощью автоматического вилочного устройства, поэтому пользоваться деформированными поддонами нельзя.
Каждая загрузочная секция (рис. 2.5) снабжена роликовым транспортером 1, по которому поддоны 5 поступают на склад для хранения. Через дверной проем 2 с автоматической системой открывания контролируется проход поддонов после их укладки с помощью погрузчиков на роликовый транспортер.
На каждой загрузочной петле 3 предусмотрены три останова: первый для остановки порожней подвески перед загрузкой; второй останавливает подвеску для загрузки; третий — для контроля выхода загруженных подвесок на магистральную линию 9. Порожние подвески, распознаваемые местными устройствами с фотоэлементами, поступают на место загрузки в тот момент, когда освобождается место в одной из петель 3.
После загрузки оператор укладывает на поддон 5 или в контейнер 6 сопроводительную карточку, содержащую данные, относящиеся к загруженному материалу.
При подходе к выходному останову подвеска (рис. 2.6) проходит через устройство контроля габаритов, которое в случае нарушения допустимых размеров посылает аварийный сигнал. Выходя из загрузочной петли, подвеска отправляется к участку приема грузов. Перед входом на разгрузочные петли она останавливается у приводного останова для автоматического контроля массы, габаритов и считывания данных сопроводительной карточки. Результаты контроля сигнализируются цент-
Рис. 2.5. Загрузочная секция склада сырья:
а — вид спереди; б — вид сверху; / — рольганг; 2— автоматическая дверь; 3, 8 загрузочная и разгрузочная петли толкающего конвейера; 4— подвеска в положении загрузки;
5 — поддон; 6 — контейнер; 7— вилочная подъемная площадка; 9— основная магистральная линия толкающего конвейера
ральной системой управления, которая в случае полного соответствия дает команду на открытие останова.
С этого момента центральная система управления определяет, к какому из предусмотренных входных мест склада должен быть направлен материал. При поступлении на нужную рагрузочную петлю подвеска останавливается у приводного останова в ожидании операции разгрузки, которая осуществляется автоматически складским штабелером.
После выгрузки поддона или контейнера с подвески останов открывается и выпускает порожнюю подвеску, которая возвращается по магистрали к загрузочным местам.
Если при обработке данных контроля массы и габаритов центральная система управления установит наличие ошибочной или нейтральной информации, то подвеска с материалами автоматически отправляется на петлю сбора забракованных подвесок (минуя все загрузочные петли склада). На этой петле оператор может поправить положение груза на поддоне и направить подвеску к участку приема грузов на склад. Петля снабжена роликовым транспортером и подъемным столом
для автоматической погрузки поддонов на подвеску й выгрузку их. На этой же петле можно перераспределять материалы вместе с другими и затем отправлять на склад. Петля для сбора бракованных подвесок может быть использована также в качестве аварийного места загрузки, если другие петли загрузки заняты. В этом случае материалы к роликовому транспортеру лучше подвозить вилочным погрузчиком.
На петле, размещенной рядом с петлей разгрузки бракованных подвесок, предусмотрен участок для осмотра подвесок.
Обычно зонами склада управляют автоматически с помощью системы взаимосвязанных компьютеров. На стадии отлаживания и пуска или при аварии оперативных уровней верхнего порядка отдельные зоны склада работают в полуавтоматическом режиме с участием операторов. Оператор в некоторых случаях может визуально считывать коды контейнеров, закрепленных за одним определенным типом материала. С помощью концевого вывода оператор может выбирать маршрут опознанной подвески и таким образом эффективно управлять зоной, находящейся под его контролем.
Контейнерная система транспортирования технического углерода. Для подачи технического углерода используют подвесной толкающий конвейер ПТК (рис. 2.7), имеющий определенные преимущества по сравнению с транспортными системами других типов.
Специальные закрытые контейнеры, снабженные клапанами для автоматической загрузки и выгрузки продукта (рис. 2.8),
Рис. 2.6. Схема подвески для подачи сырья на склад:
1, 6 — задняя и передняя соединительные траверсы; 2— селектор; 3, 5 — задняя и передняя тележки толкающего конвейера; 4— промежуточная тележка; 7 — хомут; 8 — подвеска; 9— поддон; 10— контейнер
обеспечивают высокую герметичность на всей линии транспортирования технического углерода. Практически решается задача охраны окружающей среды. При использовании ПТК каждый контейнер закреплен за определенным типом материала, что позволяет создать технологический запас заполненных контейнеров на накопительных сортировочных линиях непосредственно в местах потребления, упрощается обслуживание и ремонт; исключается возможность контакта обслуживающего персонала с техническим углеродом, чего нельзя обеспечить при использовании других транспортных механизмов, например ленточных конвейеров.
Один из основных недостатков контейнерных систем транс- портирования технического углерода — необходимость парка контейнеров (в среднем 200 штук для крупного шинного завода).
Каждая подвеска, транспортирующая контейнер с техническим углеродом, опознается с помощью специального нестираемого магнитного кода, закрепленного ва подвеске. Такая система опознавания позволяет транспортировать в контейнере технический углерод одного типа, что исключает возможность загрязнения контейнера техническим углеродом другого типа.
Пневматические системы транспортировки технического углерода. Для транспортировки массовых сыпучих грузов применяют множество различных транспортных средств. Транспорт-
Рис. 2.7. Схема контейнера для транспортирования технического углерода. 1 — селектор; 2, 3— задняя и передняя тележки толкающего конвейера; 4 — соединительная траверса; 5 — хомут; 6— несущая рама; 7— контейнер; 8 — разгрузочный клапан;
9 — загрузочное отверстие контейнера
Рис. 2.8. Автоматический клапан для выгрузки технического углерода из контейнера: / — приводной рычаг; 2 — корпус; 3 — фланец для крепления к контейнеру; 4 — разгрузочное окно
ные средства, пригодные для транспортировки технического углерода, ограничены, поскольку он является одним из самых
наименее транспортабельных видов сырья, применяемого в резиновой промышленности, обладает большой проникающей способностью и сильно загрязняет окружающую среду — прежде всего из-за образования тонкой пыли при разрушении гранул в процессе транспортировки (системы, которые нельзя герметизировать для его транспортировки, неприемлемы). Фактором, ограничивающим число типов пригодных транспортных средств, являются также суточные расходы технического углерода, требующие высокого уровня автоматизации.
Наряду с традиционными системами транспортировки (на основе ленточных конвейеров и ковшовых элеваторов, а также на основе других видов транспортных установок для сыпучих материалов) нашли применение пневмотранспортные установки. На рис. 2.9 показаны схемы пневмотранспортных установок различных типов.
Аэрозольные установки (рис. 2.9, я) относятся к пневматическим установкам, транспортирующим сыпучие материалы при сравнительно большом расходе воздуха и высокой скорости. Аэрозольную подачу сыпучих материалов осуществляют пре-
Рис. 2.9. Схемы пневмотранспорта сыпучих материалов:Рис. 2.9. Схемы пневмотранспорта сыпучих материалов:
Рис. 2.9. Схемы пневмотранспорта сыпучих материалов:
Рис. 2.9. Схемы пневмотранспорта сыпучих материалов:
тиямитиями
тиями
тиями
а — аэрозольная; б—е — струйные: типа «флюид — лифт»; в — типа «флюид — флекс» ; г — отдельными партиями (пробками); д — типа «флюид — стат»; е — «флюидная» пар-
имущественно с помощью всасывающих установок и используют в основном для передачи крупнозернистых материалов.
Струйные установки типа «флюид-лифт» (рис. 2.9, б) — это установки аэрозольного типа с пониженной скоростью транспортировки, требуемой лишь для преодоления незначительного падения давления.
В струйных установках типа «флюид-флекс» (рис. 2.9, в) рабочий трубопровод заменен гибким шлангом. Благодаря эластичности шланга предотвращается налипание клейких транспортируемых продуктов.
В струйных установках пробкового типа (рис. 2.9, а) продукт загружается в рабочий трубопровод партиями («пробками») . Введение «пробок» позволяет транспортировать материал при низких скоростях, что значительно снижает разрушение зерен и износ труб.
В струйных установках «флюид-стат» (рис. 2.9, б) скорость транспортировки примерно вдвое меньше, чем при аэрозольной подаче, сыпучие грузы транспортируются очень бережно. При абразивных сыпучих материалах износ труб сводится до минимума. Установка снабжена внутренним байпасным трубопроводом, по которому подается сжатый воздух.
В установках струйной («флюидной») транспортировки сыпучих грузов партиями (рис. 2.9, а) процесс стабилизирован с помощью внешнего байпасного трубопровода. Установки работают при скоростях, примерно вдвое меньших, чем в случае аэрозольных установок. Даже очень хрупкие сыпучие материалы, такие как гранулированный технический углерод, могут транспортироваться чрезвычайно бережно. Эти установки применяют для перемещения сыпучих материалов, подверженных истиранию.
Пневмотранспортные установки для перемещения технического углерода превосходят механические по многим показателям. Они обеспечивают высокую герметичность системы и хорошие условия для очистки внутреннего тракта. Пневмосистема может быть запроектирована с учетом выполнения дополнительных технологических функций, например, охлаждение или подогрев транспортируемого продукта. Низкие капитальные затраты и минимальный объем работ по техническому обслуживанию при высокой эксплуатационной надежности (ввиду небольшого числа подвижных узлов) также являются преимуществами пневмосистем перед механическими. Трассы трубопроводов могут быть проложены в любом направлении, для размещения оборудования требуется небольшая площадь. Поскольку при транспортировке технического углерода можно сохранить его структуру и предотвратить прилипание к стенкам труб, из всех перечисленных выше типов пневмотранспортных систем могут применяться струйные типа «флюид-флекс», а также «флюидная» подача партиями; эти два типа пневмо-
транспортных систем удовлетворяют требованиям сохранности гранул.
В струйных пневмотранспортных системах типа «флюид- флекс» (рис. 2.9, в) продукт транспортируется по поливинилхлоридному шлангу с тканевым вкладышем, направленным по спирали. Большая гибкость рабочей трассы препятствует осаждению углерода в шланге, а также налипанию его на стенки шланга. Пневматическое очистительное устройство, обеспечивающее постоянное легкое вибрирование стенки шланга, также препятствует налипанию углерода и закупориванию рабочей линии.
При струйной («флюидной») подаче углерода партиями рабочая трасса по всей длине подпитывается сжатым воздухом (рис. 2.9, е), скорость которого в рабочем трубопроводе составляет от 2 до 10 м/с.
В системах струйной транспортировки «партиями» для загрузки продукта используют преимущественно напорные резервуары, что объясняется высокими рабочими давлениями и транспортировкой зачастую сильно абразивных материалов. При транспортировке неабразивных материалов и низких рабочих давлениях могут применяться ротационные шлюзовые затворы, а в некоторых случаях — сдвоенные шлюзовые затворы (два затвора, расположенные друг над другом). Раздельные напорные резервуары применяют для периодического режима работы, группы резервуаров — для непрерывного.
В начале рабочего трубопровода, непосредственно за напорным резервуаром, устанавливают кольцевое сопло, состоящее из пневматической камеры и отверстия в стенке рабочего трубопровода в форме кольцевой щели. С помощью кольцевого сопла единый поток материала, подаваемый из напорного резервуара в рабочий трубопровод, разделяется на отдельные «пробки». Разделение происходит через интервалы в несколько секунд.
Если вследствие низкой скорости потока в рабочем трубопроводе несколько «пробок» совмещается и уплотняется, образуя длинную «партию» материала, то сопротивление перемещению «партий» может повыситься настолько, что имеющегося рабочего давления не хватит на его преодоление. Тогда через сопутствующий трубопровод в начале «партии» материала может быть дополнительно подан сжатый воздух, разделяющий «партию» на отдельные пробки нормальной длины. Это происходит автоматически в процессе транспортировки. Разделение «партий» на отдельные «пробки» производится в течение нескольких секунд, так что процесс транспортировки практически не прекращается. Разветвления рабочего трубопровода могут создаваться посредством распределительных стрелок, труб, оборудованных запорными устройствами — кранами, клапанами различных конструкций. При этом разветвляется и сопутствующий трубопровод, на ответвлениях которого устанавли-
К to та - шт 5 oi
2 о
Чу У ° В
aЯ
QS о о я
3 и«*4) «2св я
Я О о°ОЗСга со
щд5ксо*<мчt-§яо2to
18©И5|g«§яЧ
3тОиОСОСМИнsоуСВо
—— lL?(1)н—-——
А
та 'О н « U т fct csi s .
2 я
’9©
уЯ ®О Н $ |
3Я УД2 ® о 1
. 3L44Я ®ЛСВ§©3
я з 2я ячля
§5 ="5 = 5|со
§3в§о”®s"«cSS7
hH%очs§1 »8
С«§я©82с!)®§^’§61о
та 2
<0
от 0°» и . О о М В хо а о—' в 2 м В
Ш н
У О рУ® Ч
, О ЯОуЯ 3 Я
я Ч gOSО®§ о я х
Д Д о 31 S М ™
2 О 4) ® к •У У 2 2 ф g д К 3 Ч nМт Но
SтЧ07^0Д£ЧдО2
F О»ДУО .-СОСОу2ф '—'255
3 'о с и Р о о 1 си5 о s л ч S Ч
оДОО>>О LOсмнS
н
о
Я
и
ТО) ч . В о 2 «
S 6 66S
ч н я3у
СВ 5со S Ч
яя 3 оа) я
си 3Н чл 4)«0)Уо-
S МSsj
X у со Я >>^704© яД Д К
ySCBayaKl©10 I4)3 Уо
Д Я 'ОО Д S 1 О • -СВсвсвЧ
Одосвдх©<мюОО ноии©
ч т ч^ 1s s а
¥
У сиОУ
2 3Sя
3 22Оя
2 s-нго
5 Й о,ЧЧ©дяяудЧ
Ч ясм • - ■ -1 Ч Ч ч ч
ДОД11УУУОQ
я1 о о © св
U Ч я©^——'оооу©
та а в - А т О^ от • О о а я <т> а та —'
У
сфР°°°
3ШSSо
Ощ®д
7Осо1 ®св* лЧ
У Ш1 .,о О о У2 У1
о га|ОоодднОьЛд1
СО Д© LD соУУ О Ч О я У'—'
та а о ХО
3 и
В в а
н S а Ьс?
ягая
5чя
2сЯга
Sхга
SОт
2° ® у
Й 3Яга
S3Яу свев йд яу
Ясвчя®я>>^=я5д
свтРЧддЯччЗуЯЯ
ЯСВяУДЯУ©ЯЯ
УуЯто>,иВ,>^уня
гатдо^отЯнунЯя
свя Ч у м га я га св о гая
нй^С^ойК sh С ^4
Таблица 2.1. Критерии выбора пневмотранспортной системы
Скорость воздуха или газа на конце рабочего трубопровода.
48
вают запорные клапаны, преимущественно электромагнитного типа.
Критерии выбора пневмотранспортной системы приведены в табл. 2.1.
Транспортирование и переработка натурального каучука и химикатов. Согласно схеме, показанной на рис. 4.4, натуральный каучук (НК) и химикаты со склада направляют в зону распаковки (растаривания), где машинами их освобождают от тары. После этой операции сырье направляют на централизованные участки дозирования.
Натуральный каучук и бутилкаучук перед поступлением на участок дозирования проходят через камеру нагревания, где НК декристаллизуется, а бутилкаучук только нагревается.
Подвесной толкающий конвейер для транспортировки сырья в контейнерах имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами транспортных систем и аналогичен контейнерной системе для транспортировки технического углерода.
В системе транспортировки каучуков и химикатов используют подвески пяти различных типов: два — для транспортировки всех видов сырья (на поддонах или в контейнерах) со склада на участок распаковки, три — для транспортировки химикатов, белых наполнителей и разных каучуков.
Опознавание подвесок осуществляется с помощью непод- вижных штырей на адресователе, которым снабжена каждая подвеска, и кроме того — с помощью специального нестираемого магнитного кода. Такое опознавание позволяет центральной системе управления определить тип материала, транспортируемого подвеской, отличить закрытые контейнеры, служащие для перевозки сыпучих компонентов и белых наполнителей, чтобы закрепить один и тот же контейнер за определенным типом продукта.
В зоне растаривания каждой разгрузочной петли есть стол с телескопическими вилами, полуавтоматическим устройством для снятия груза с поддонов и машина, раскрывающая мешки поддона и высыпающая содержимое в бункер, расположенный непосредственно под этой машиной.
Дополнительная петля имеет стол с телескопическими вилами и систему тельферов, поскольку сюда направляются подвески, транспортирующие химикаты в бочках, барабанах и другой таре.
В каждой загрузочной петле предусмотрены механическое устройство, присваивающее подвеске код «порожняя», подъемный стол с рольгангом для порожних поддонов или контейнеров, снятых с подвески. Освобожденная подвеска направляется к загрузочной петле для выполнения нового цикла.
С помощью штабелирующего устройства (одного на каждую ветку) поддоны складывают в штабели, которые можно транспортировать вилочными тележками в зону подготовки поддонов или на склад для хранения.
Рис. 2.10. Участок распаковки химикатов:
/ — автоматическая установка для растаривания мешков; 2 — автоматическое разгрузочное устройство поддонов; 3 —рама; 4 — подвеска с грузом; 5—-подъемный стол с телескопическими вилами; 6 — подвеска с химикатами в зоне загрузки
Зона распаковки (растаривания) химикатов показана на рис. 2.10.
Транспортирование химикатов из зоны распаковки к расходным бункерам. Подвеска, предназначенная для транспортирования химикатов, представляет собой закрытый контейнер, оснащенный загрузочным и разгрузочным клапанами, специально разработанными для выполнения автоматических операций по загрузке и выцрузке материала при высокой степени герметичности. Каждый контейнер постоянно закреплен за одним типом материала во избежание перемешивания химикатов.
Нагруженные подвески по выходе из загрузочных петель направляются на грузовую линию (на отметке +22,8 м), по которой проходят также подвески с каучуком. Далее подвески поступают на общий подвесной накопительный циркулятор.
При компоновке оборудования расходные бункеры с белыми наполнителями располагают по одной линии с расходными бункерами, содержащими технический углерод. Поэтому подвески с белыми наполнителями поступают на те же самые петли, по которым перемещаются подвески с техническим углеро- 82
дом. Таким образом, одна и та же петля ПТК может обслужить расходные бункеры и для технического углерода, и для белых наполнителей.
На общей линии накопления пqpoжниx подвесок установлено специальное механическое устройство, присваивающее подвеске код «порожняя» с помощью подвижного штыря на селекторе подвески. Подвеска с порожним контейнером поступает на магистраль, по которой направляется к зоне загрузки.
Перед зоной загрузки предусмотрена ветка, отходящая от магистрали, где очищают закрытый контейнер. Если в этом нет необходимости, подвеска направляется к двум кольцам- циркуляторам, на которые попадают также подвески с порожними контейнерами, транспортирующими белые наполнители. На кольцах-циркуляторах порожние и закрепленные за определенными материалами подвески ожидают выхода, чтобы направиться к загрузочным петлям.
Транспортирование каучуков из зоны распаковки на участок резки и дозирования. Подвеска, используемая для транспортирования каучуков разных типов, включает несущую конструкцию в комплекте с шестью полками (рис. 2.11). Разгрузочное устройство (рис. 2.12) работает следующим образом. Нагруженная подвеска 2 останавливается в заданной точке; соответствующее толкающее устройство 6 перемещает брикеты каучука с подвески на подвижную конструкцию с шестью полками. Затем подвеска может передвинуться к следующему останову, предусмотренному на петле для контроля выходящих из нее подвесок. Брикеты каучуков попадают на транспортер 5, питающий резательно-дозирующую машину, предусмотренную
6*6*Рис. 2.11. Подвеска для транспортирования каучуков:Рис. 2.11. Подвеска для транспортирования каучуков:/ — селектор; 2, 3 — задняя и передняя грузовые тележки; 4 — соединительная траверса; 5 — качающийся кронштейн; б — несущая рама; 7 — брикет каучука/ — селектор; 2, 3 — задняя и передняя грузовые тележки; 4 — соединительная траверса; 5 — качающийся кронштейн; б — несущая рама; 7 — брикет каучукаS3S3
6*
6*
Рис. 2.11. Подвеска для транспортирования каучуков:
Рис. 2.11. Подвеска для транспортирования каучуков:
/ — селектор; 2, 3 — задняя и передняя грузовые тележки; 4 — соединительная траверса; 5 — качающийся кронштейн; б — несущая рама; 7 — брикет каучука
/ — селектор; 2, 3 — задняя и передняя грузовые тележки; 4 — соединительная траверса; 5 — качающийся кронштейн; б — несущая рама; 7 — брикет каучука
S3
S3
Рис. 2.12. Участок разгрузки синтетических каучуков:
а — вид сбоку; б — вид сверху; 1 — автоматическое устройство для разгрузки поддонов; 2— подвеска с контейнером на разгрузке; 3 — подвеска с брикетами каучуков на загрузке; 4 — вилочная подъемная площадка; 5 — транспортер; 6— выталкиватель брикетов каучука: 7 — подвижное устройство накопления брикетов каучука; 8— площадка для сбора и удаления бумажной тары; 9 — подвесной толкающий конвейер
на этой петле для определенного типа каучука и состоящую из резака и весов. Далее дозированный каучук направляется к загрузочным точкам подвесного толкающего конвейера 9.
Все подвески с порожними контейнерами выходят с разгрузочных петель и направляются на магистральную линию, где находятся подвески, освобожденные от белых наполнителей и микрокомпонентов. На каждой разгрузочной петле предусмотрено механическое устройство, присваивающее подвеске код «порожняя» с помощью подвижного штыря на ее селекторе.
Дозирование каучуков и химикатов
Дозирование каучуков. Фирмой FATA (Италия) разработана qpигинaльнaя установка типа ДАК-300 для дозирования каучуков. Рассмотрим цикл подготовки и дозирования каучуков для получения доз массой от 100 до 300 кг (рис. 2.13).
Брикет каучука А (рис. 2.13, а) перегружается с промежуточного конвейера 4 на секционный пластинчатый конвейер 6 для подачи на резательную установку 5. Там он режется на две части (А' и А") и направляется на вторую резательную машину 8 (рис. 2.13, бу В это время брикет Б попадает на конвейер 4. Когда брикет Б направляется на резательную машину (рис. 2.13, в), брикет А, разделенный на части (Azz, Azzz и Azzz), подается на приемный реверсивный конвейер 10, питающий долями брикетов каучуков электронные весы 9.
Рис. 2.13. Схема цикла с последовательными стадиями (а—з) подготовки и дозирования каучука (дозы массой от 100 до 300 кг):Рис. 2.13. Схема цикла с последовательными стадиями (а—з) подготовки и дозирования каучука (дозы массой от 100 до 300 кг):
Рис. 2.13. Схема цикла с последовательными стадиями (а—з) подготовки и дозирования каучука (дозы массой от 100 до 300 кг):
Рис. 2.13. Схема цикла с последовательными стадиями (а—з) подготовки и дозирования каучука (дозы массой от 100 до 300 кг):
А, Б, В, Г —полные брикеты каучука; А', Б', А", Б", А'" —- доли кип каучука соответ-ственно после первого, второго и третьего резания; Бт — доля брикета каучука, обес-печивающая получение дозы согласно рецепту смеси с заданным допуском; 1 — бортпитающего конвейера 2; 3 — толкатель; 4 — промежуточный конвейер; 5, 8 — пилы реза-тельных машин; б, 7 — пластинчатый конвейер; 9 — электронные весы; 10— приемныйконвейер реверсивного действия для доз каучука
Рис. 2.14. Схема автоматической установки ДАК-300/4 для дозирования четырех типов каучуков:Рис. 2.14. Схема автоматической установки ДАК-300/4 для дозирования четырех типов каучуков:1 — конвейер для подачи дозированных каучуков; 2—режущее устройство с двумя комбинированными лезвиями; 3— устройство для зажима кипы каучука; 4 — весы; 5 — конвейеры для отбора доз каучука; 6 — питающие конвейеры; 7 — конвейеры для подачи кип каучуков на установку; 8 — выход комплексной навески каучуков
Рис. 2.14. Схема автоматической установки ДАК-300/4 для дозирования четырех типов каучуков:
Рис. 2.14. Схема автоматической установки ДАК-300/4 для дозирования четырех типов каучуков:
Три куска брикета каучука (A77, A777, А777) падают в воронку электронных весов 9 (рис. 2.13,г), а брикеты Б и В проходят обработку в той же последовательности, что и брикет А.
Поступление кусков брикетов на весы 9 продолжается до тех пор, пока с весов не поступит сигнал о том, что заданная масса почти достигнута, и недостает только малой доли каучука для получения требуемой навески в пределах заданной точности.
Двойная секция пластинчатого конвейера 6 (рис. 2.13, д), на которой находится оставшийся кусок брикета Б7, перемещается в направлении, показанном на рисунке стрелкой, и подает этот кусок к ножу 8 машины для получения недостающей доли Бт (рис. 2.13, е); это обеспечивает получение точной навески по рецепту изготовляемой смеси.
Доля брикета каучука Бт, отрезанная ножом 8, падает на весы 9 (рис. 2.13, яс), после чего требуемая навеска каучука считается укомплектованной, а части брикетов каучука Б7 и Б77 обратным ходом реверсивного конвейера 10 отводятся назад.
Когда каучук В подается на резательную машину 5 (рис. 2.13, з), куски каучука Б7 и Б77, оставшиеся на реверсивном конвейере 10, будут первыми долями брикетов, которые поступят на весы 9 в начале нового цикла взвешивания.
Аналогичным образом осуществляется автоматическая развеска каучуков меньшими дозами, например массой до 50 кг.
На основе схемы, обеспечивающей проведение рассмотренного цикла подготовки и дозирования каучуков, созданы установки ДАК-300 четырех модификаций (ДАК-300/1—ДАК-300/4), предназначенные для дозирования и комплектации навесок соответственно из одного, двух, трех и четырех типов каучуков по заданным рецептам.
Схема и общий вид установки ДАК-300/4 показаны на рис. 2.14 и 2.15, а. Технические данные установки приведены ниже:
Габариты, мм
Масса, кг
Рабочие условия:
температура окружающей среды, °C . . . относительная влажность, %
Мощность установки, кВт Расход сжатого воздуха, м3/ч Число типов одновременно дозируемых каучуков Габариты кип каучуков, мм: длина ширина высота
Масса кипы каучука, кг Доза каучуков, получаемая в каждом канале дозирования, кг Максимальная производительность одного канала дозирования, кг/ч Максимальное время цикла дозирования, мин . Точность дозирования
5100X3400X360065000—40до 952064700—800300—450120—2503210—30021002,51% на 100 кг навески;1 кг — для навесок массой менее 100 кг5100X3400X360065000—40до 952064700—800300—450120—2503210—30021002,51% на 100 кг навески;1 кг — для навесок массой менее 100 кгРис. 2.15. Общий вид (а) и узел резки кипы каучука (б) автоматической установки ДАК-300/4Рис. 2.15. Общий вид (а) и узел резки кипы каучука (б) автоматической установки ДАК-300/4Узел резки кипы каучука (рис. 2.15,6) включает ленточную пилу. Форма лезвия пилы позволяет срезать тонкие пластины каучука на завершающей стадии цикла дозирования — получении заданной навески высокой точности. Установки ДАК-300 оборудованы встроенными узлами для заточки ленточной пилы и сварки ленты при замене пилы.
5100X3400X3600
6500
0—40
до 95
20
6
4
700—800300—450120—250
32
10—300
2100
2,5
1% на 100 кг навески;
1 кг — для навесок массой менее 100 кг
5100X3400X3600
6500
0—40
до 95
20
6
4
700—800300—450120—250
32
10—300
2100
2,5
1% на 100 кг навески;
1 кг — для навесок массой менее 100 кг
Рис. 2.15. Общий вид (а) и узел резки кипы каучука (б) автоматической установки ДАК-300/4
Рис. 2.15. Общий вид (а) и узел резки кипы каучука (б) автоматической установки ДАК-300/4
Рис. 2.16. Рабочий цикл дозирования и комплектования навесок четырех типов каучуков на установке ДАК-300/4 (состав комплексной навески согласно заданному рецепту: каучук типа А — 45 кг, типа В — 35 кг, типа С — 17 кг, типа D — 58 кг):
а — перед началом операции дозирования; б — разгрузочный конвейер с укомплектованной навеской всех типов каучуков; 1 — питающие конвейеры; 2— кипа каучука типа Л; 3 — кипа .каучука типа В\4 — кипа каучука типа С; 5 — кипа каучука типа Р; 6 — разгрузочный конвейер; 7 — положение кип каучуков на питающих конвейерах вне зоны дозирования; 8— доза каучука типа С (17 кг); 9, 10, 11— дозы каучука типа D (целая кипа 30 кг+доли кипы 20 и 8 кг); 12, /3 — дозы каучука типа В (целая кипа 30 кг+до- ля кипы 5 кг); 14, 15 — дозы каучука типа А (кипа 30 кг+половина кипы 15 кг)
Система автоматического управления базируется на микропроцессоре. Ход цикла дозирования наблюдается на видеоэкране.
Поточно-автоматическая линия подготовки и транспортирования каучуков с применением установок ДАК-300/1— ДАК-300/4 эксплуатируется на действующем шинном заводе Белоцерковского ПО шин и РАИ.
Рабочий цикл дозирования каучуков на установке ДАК-300/4 показан на рис. 2.16.
Предложен способ автоматического дозирования негранули- рованного каучука по координатам перемещения его брикетов, заключающийся в подаче брикета каучука к режущему устройству, отделении режущим устройством части брикета и определении момента включения режущего устройства по данным сравнения размеров подаваемого брикета каучука с заданными. В процессе подачи брикета каучука периодически измеряют координаты высоты брикета с помощью датчиков, установленных сверху и снизу брикета в плоскости, перпендикулярной направлению его движения. Указанные координаты суммируют, полученную сумму умножают на интервал установки датчиков, величину подачи брикета каучука между периодами измерения
указанных координат и плотность каучука; при совпадении подачи брикета с полученным произведением включают режущее устройство.
На рис. 2.17 дана схема установки для осуществления описанного способа. Установка включает подающий транспортер Л состоящий из нескольких параллельных цепей, самодвижу- щейся рамки 7, рычажных пар 2, датчиков 6, режущего устройства 4, весового устройства 5.
Транспортер 1 равномерно подает брикеты 3 каучука к режущему устройству 4. В процессе подачи периодически измеряют координаты высоты брикета с помощью датчиков 6 угловых перемещений рычажных пар 2, установленных сверху и снизу брикета в плоскости измерения, перпендикулярной направлению движения брикета. Рычажные пары размещены на самоустанав- ливающейся рамке 7. Датчики угловых перемещений подают в двоичном коде информацию о координатах высоты брикета в вычислительный блок, который суммирует указанные координаты, умножает полученную сумму на интервал установки датчиков 6, величину подачи брикета 3 каучука между периодами измерения указанных координат и плотность каучука. Вычислительный блок сравнивает произведения с массой заданной дозы, которая хранится в его памяти.
В момент равенства сравниваемых величин вычислительный блок выдает сигнал, свидетельствующий о том, что плоскость отделения дозы совпала с плоскостью измерения. По этому сигналу подающий транспортер 1 перемещается на расстояние, равное расстоянию от плоскости измерения до плоскости действия режущего устройства. Одновременно вычислительный блок аналогичным образом производит операции по подсчету следующей дозы. При совмещении плоскости отделения дозы с плоскостью действия режущего устройства 4 подающий транспортер 1 останавливается, и режущее устройство отделяет дозу, которая попадает на весовое устройство 5 для контрольного взвешивания. После срабатывания режущего устройства автоматически включается
Рис. 2.17. Схема установки для дозирования каучука по координатам перемещения его брикетов:
а — общий вид; б — положение датчиков координат; 1 — подающий транспортер; 2 — рычажные пары; 3 — брикет; 4 — режущее устройство; 5 — весы; 6 — датчики; 7 — са- модвижущаяся рамка; I — шаг перемещения; b — шаг расположения датчиков
подающий транспортер, и процесс дозирования продолжается.
Предлагаемый способ обеспечивает ускорение процесса автоматического дозирования различных типов каучука примерно в пять раз по сравнению с дозированием на полуавтоматических весах.
Дозирование химикатов в централизованной зоне. Процесс дозирования большинства химикатов, необходимых для приготовления смесей, предусмотрен в централизованной зоне, что обусловлено удобством расположения оборудования. Площади вокруг резиносмесителей не загораживаются бункерами, это позволяет полностью автоматизировать транспортирование и загрузку химикатов в расходные бункеры.
Число бункеров, необходимых для хранения дозируемых химикатов, определяют с учетом типов химикатов, входящих в состав рецептов, ежесуточного расхода и производительности применяемых машин.
В централизованной зоне предусмотрены двенадцать станций дозирования, каждая из которых связана с группой бункеров, состоящей, из шести бункеров, содержащих разные типы химикатов.
Химикаты, входящие в одну закладку для приготовления маточных резиновых смесей, распределяют не больше чем в три полиэтиленовых мешка, а для приготовления готовых смесей— в один мешок. Максимальная масса каждого мешка — около 12 кг.
Подача навесок каучуков и химикатов к резиносмесителям. Дозированные каучуки и химикаты должны подаваться и сгружаться в разгрузочные воронки резиносмесителей. При использовании подвесных толкающих конвейеров достигают полной автоматизации процесса составления закладок, транспортирования и загрузки их в резиносмеситель; ликвидируются загрязнения окружающей среды, так как исключается контакт с перевозимым продуктом, независимо от его типа; дозированные каучуки и химикаты транспортируются подвесками, оснащенными специальными контейнерами; появляется возможность сосредотачивать запасы на накопительных сортировочных линиях непосредственно перед местом потребления химикатов.
Подвески, включенные в систему транспортирования с помощью ПТК, приспособлены для подачи каучука и оборудованы перекидными контейнерами, емкость которых рассчитана на одну закладку резиносмесителя большой единичной емкости.
В каждом месте загрузки вблизи приемного отверстия резиносмесителя расположена петля, отходящая от главной магистрали. У останова такой петли могут собраться несколько подвесок в ожидании разгрузки.
Подвески разгружают с помощью автоматического кантователя, перегружающего материалы с подвески на загрузочный ленточный конвейер резиносмесителя.
Рис. 2.18. Подвеска для транспортирования дозированных химикатов: /—селектор; 2, 3 — задняя и передняя тележки толкающего конвейера; 4— соедини тельная траверса; 5 — хомут; 6 — несущая рама; 7 — опрокидывающаяся люлька
Подвеска, предназначенная для подачи химикатов, оснащена тремя опрокидывающимися люльками. Каждая люлька содержит пакеты с материалом в количестве, необходимом для одной закладки резиносмесителя большой единичной мощности.
На централизованном участке с помощью специальных машин химикаты дозируют и расфасовывают в пакеты, устанавливают на ленточные конвейеры, доставляют и сбрасывают в люльки подвесок подвесного толкающего конвейера. Дозированные в полиэтиленовые мешки химикаты разгружают из люлек на тот же загрузочный ленточный конвейер, который загружает каучуки в воронку резиносмесителя.
Подвеска для транспортирования химикатов оборудована тремя полками, на каждой из которых находятся дозированные химикаты в количестве, соответствующем одной закладке резиносмесителя. Одна подвеска с химикатами соответствует трем подвескам с каучуками.
Общий вид подвески для транспортирования дозированных химикатов показан на рис. 2.18. Система выгрузки дозированных каучуков и химикатов на загрузочный ленточный конвейер резиносмесителя показана на рис. 2.19.
Приготовление резиновых смесей
Пластикация натурального каучука. Эту операцию выполняют на универсальных линиях с резиносмесителями, емкость рабочей камеры которых составляет 0,62 или 0,37 м3. Соответствующие фестонные установки снабжены устройством для нало-
Рис. 2.19. Система выгрузки дозированных каучуков и химикатов на загрузочный ленточный конвейер резиносмесителя:Рис. 2.19. Система выгрузки дозированных каучуков и химикатов на загрузочный ленточный конвейер резиносмесителя:1 — подвеска для химикатов; 2 — трасса толкающего конвейера; 3— воронка резиносмесителя; 4— разгрузочный ленточный конвейер; 5 — подвеска для каучуков; б, 7 — опрокидыватели подвесок для химикатов и для каучуков; 8 — загрузочная воронка конвейера1 — подвеска для химикатов; 2 — трасса толкающего конвейера; 3— воронка резиносмесителя; 4— разгрузочный ленточный конвейер; 5 — подвеска для каучуков; б, 7 — опрокидыватели подвесок для химикатов и для каучуков; 8 — загрузочная воронка конвейера
Рис. 2.19. Система выгрузки дозированных каучуков и химикатов на загрузочный ленточный конвейер резиносмесителя:
Рис. 2.19. Система выгрузки дозированных каучуков и химикатов на загрузочный ленточный конвейер резиносмесителя:
1 — подвеска для химикатов; 2 — трасса толкающего конвейера; 3— воронка резиносмесителя; 4— разгрузочный ленточный конвейер; 5 — подвеска для каучуков; б, 7 — опрокидыватели подвесок для химикатов и для каучуков; 8 — загрузочная воронка конвейера
1 — подвеска для химикатов; 2 — трасса толкающего конвейера; 3— воронка резиносмесителя; 4— разгрузочный ленточный конвейер; 5 — подвеска для каучуков; б, 7 — опрокидыватели подвесок для химикатов и для каучуков; 8 — загрузочная воронка конвейера
жения тонкой полиэтиленовой пленки (толщиной в несколько сотых мм) на рулон пластицированного каучука.
Хранение пластицированного каучука предусмотрено на складе маточных резиновых смесей. В дальнейшем натуральный каучук с помощью ПТК подают на участок дозирования для автоматической развески на соответствующих линиях.
Приготовление маточных резиновых смесей. Для приготовления маточных смесей предусмотрены четыре линии, включающие закрытые резиносмесители емкостью рабочей камеры 0,62 м3 (масса одного беча резиновой смеси равна примерно 500 кг). Три линии из четырех предназначены для приготовления только маточных резиновых смесей, а четвертая — на случай аварийных ситуаций для приготовления готовых резиновых смесей.
Регулирование цикла загрузки и смешения обеспечивает миникомпьютер, установленный на каждой линии.
Выгрузку маточной резиновой смеси осуществляют через определенные промежутки времени при минимально поглощаемой энергии и максимальной (аварийной) температуре. Для оценки эффективности и равномерности протекания процесса 92
значения поглощаемой энергии и температура выгрузки регистрируются печатающим устройством.
Вальцы предназначены для листования смеси и дальнейшей передачи ее к двум параллельно установленным вальцам, также оснащенным установками равномерного смешивания. С последних вальцов готовую смесь в виде листов направляют на охлаждение в двухъярусные фестонные охладительные установки, рассчитанные таким образом, чтобы обеспечить минимальное время охлаждения (35—40 мин).
Система аспирации, предназначенная для отсоса пыли из неплотностей резиносмесителей и оборудования систем развески, снабжена фильтром, установленным с таким расчетом, чтобы можно было возвратить в резиносмеситель пыль, уловленную при загрузке предыдущей заправки.
Под резиносмесителем емкостью 0,620 м3 устанавливают червячный экструдер с гранулирующей головкой (и со второй роликовой головкой для универсальных линий).
Гранулы маточных резиновых смесей, поступающие от гранулирующей головки, после обработки противоадгезионным раствором, подают с помощью вибротранспортера на другой подобный транспортер. Затем гранулы поступают в охладительные барабаны. В то время как в один барабан поступают гранулы только что приготовленной маточной смеси, в другом барабане происходит процесс охлаждения и выгрузки гранул предыдущей партии. В охладительных барабанах производится также частичное смешивание отдельных порций маточных резиновых смесей одного рецепта.
Гранулы, выгружаемые из охладительных барабанов в контейнеры, подаются с помощью ПТК на высотный стеллажный склад. Подготовка гранул для подачи на склад происходит следующим образом: гранулы каждой заправки распределяются определенными порциями на десять контейнеров емкостью каждый около 2 м3 (максимальная высота слоя гранул 0,8 м). Распределение гранул одной и той же заправки на десять контейнеров обеспечивает усреднение состава маточных смесей различных заправок, так как в один контейнер поступают дозы от 16 разных партий гранул. На этом участке обеспечена унификация конвейеров с остальными заводскими транспортными установками (сборки, вулканизации, хранения готовой продукции и т. д.), так как дальнейшие операции по выгрузке и отправке к смесительным агрегатам гранул маточных резиновых смесей выполняют с помощью ПТК-
Получение готовых резиновых смесей. Для приготовления смесей предусмотрены четыре линии, на которых установлены закрытые смесители емкостью рабочей камеры 0,37 м3. Кроме двух бункеров для дозирования гранул, две линии оснащены устройствами для дозирования технического углерода и белой сажи, мягчителей и расплавленного воска, чтобы в случае необходимости можно было приготовить маточные резиновые
смеси. Установки емкостью 0,37 м3 максимально унифицированы со смесительными установками на 0,62 м3. Подача твердых веществ (каучуков, химикатов в запечатанных полиэтиленовых мешках с централизованного участка) и других компонентов осуществляется теми же системами, что и для смесителей первой стадии смешения.
Под закрытыми смесителями емкостью 0,37 м3 на трех линиях (из которых одна — универсальная) предусмотрены экструдеры с транспортирующим винтом и роликовой головкой для приготовления резиновой ленты шириной 1200 мм. На четвертой линии (тоже универсальной, предназначенной для обработки разных смесей) предусмотрена выгрузка смеси на вальцы, работающие в режиме постоянного тока и оснащенные установкой для равномерного перемешивания.
Экспресс-контроль качества смесей. Станция, где отбирают пробы (одна на каждую заправку), предусмотрена в месте входа смеси в фестонную охлаждающую установку. Проба, уложенная в капсулу, обозначаемую маркой и порядковым номером, по пневмопочте подается в лабораторию, где имеются все необходимые приборы для проведения различных видов контроля.
Для проверки качества смесей предусмотрены капиллярные вискозиметры типа Monsanto модификации 100, а также дополнительные приборы и аппаратура для автоматического определения контролируемых параметров. Полученная информация передается с помощью телетайпа на станцию выгрузки соответствующей фестонной охлаждающей установки. Затем поддону присваивается шифр, разрешающий подачу его на склад.
Если какая-либо смесь, уложенная на поддоне (на котором обычно помещаются три заправки), окажется бракованной, поддон будет отправлен на склад с условием последующей передачи находящейся на нем смеси на доработку.
В лаборатории имеются вискозиметры Муни для выборочной проверки вязкости маточных смесей, динамометры Т-500 для проверки модуля упругости, автоматические приборы для измерения плотности и твердости. Этими же приборами предполагается проводить более широкий контроль для 30—40% изготавливаемых смесей.
Хранение и транспортирование резиновых смесей
Хранение резиновых смесей и пластицированного НК. Готовые смеси, маточные смеси в листовом виде и пластицированный натуральный каучук подают с помощью ПТК на склад (без закрепления мест хранения), обслуживаемый кранами-штабелерами. Маточные резиновые смеси могут храниться на складе до 12—14 ч перед дальнейшим их применением. Готовые резиновые смеси могут храниться на складе не больше трех суток.
Рис. 2.20. Участок загрузки на поддоны резиновых смесей в виде листов: 1— поддон на загрузке; 2— перегрузочные тележки и подъемники; 3, 5— нагруженный и порожний поддоны; 4 — подвеска; 6 — петля загрузочного конвейера; 7— фестонная охладительная установка
С использованием системы ПТК для транспортирования и высотных стеллажных складов для хранения автоматизируется весь производственный цикл хранения и исключаются многократные перегрузки маточных и готовых резиновых смесей.
Каждый пункт загрузки резины, изготовляемой в листовом виде на шести закрытых резиносмесителях, включает петлю 6 (рис. 2.20), ответвленную от главной магистрали ПТК, в комплекте с одним устройством для погрузки заполненных поддонов на подвески 4.
На каждой петле предусмотрены три остановочных блока: первый — для остановки подвески с порожним поддоном 5; второй — для остановки подвески, которая должна загружать поддон листовой резиновой смесью; третий — для хранения подвесок, находящихся в ожидании выхода с петли.
Резиновая лента на выходе из фестонной охлаждающей установки 7 укладывается устройством типа зигзаг в центральной части загружаемого поддона. Тележки 2 транспортируются по рельсам от одной позиции, соответствующей выходу полосы из фестонной установки 7 к другой — под осью петли 6 линии ПТК.
Подвеска с нагруженным поддоном 3 направляется к двум зонам разгрузки, находящимся в непосредственной близости от склада хранения листовой резины (на рис. не показан). Зона разгрузки состоит из двух веток, отходящих от магистрали,
каждая — в комплекте с остановочным блоком, предназначенным для остановки груженой подвески на элеваторном столе и снятия поддона с этой подвески. Затем поддон направляется на рольганг и далее — с помощью автоматического крана-штабелера— по заданному адресу в одну из ячеек склада для хранения. Порожние подвески, продолжая следовать по главной линии ПТК, подходят к месту загрузки порожнего поддона.
Специальное устройство опознает подвески, циркулирующие в системе ПТК. Опознающее устройство может передавать информацию в центральную систему управления, которая направляет эти подвески ко входу на склад для загрузки.
Вилочный погрузчик подает на роликовый транспортер порожние поддоны. В конце роликового транспортера предусмотрен элеваторный стол, на котором загружают поддоны на порожние подвески, циркулирующие в линии ПТК.
Подача гранул маточных резиновых смесей на склад. Гранулы различных бечей (заправок) одного и того же рецепта резиновой смеси, выпускаемые из охладительных барабанов, до подачи на склад маточных смесей необходимо перемешивать для получения однородного продукта, т. к. различные ингредиенты, входящие в состав заправки резиносмесителя, дозируются с определенным допуском. При смешении нескольких закладок получают продукт с более постоянными параметрами качества, на который уже меньше влияют допуски при дозировке, обработке, а также переменные характеристики сырья.
По данным фирмы FATA (Италия), подача гранул с помощью ПТК имеет существенные преимущества по сравнению с другими видами транспортных систем, в частности пневматической. Так, при работе ПТК шум возникает только в момент загрузки гранул в контейнер, а поскольку высота падения гранул невелика, то шум незначителен по сравнению с шумом, вызываемым пневматической транспортной системой.
Кроме того, при применении ПТК освобождается производственная площадь; обеспечивается полная автоматизация всего цикла складирования перемещения, исключаются многократные перегрузки материала.
Каждая подвеска, несущая контейнер с гранулами, опознается с помощью закрепленного на ней нестираемого магнитного кода, что позволяет центральной системе управления определить, какой материал находится на подвеске.
Перемешивание гранул маточных резиновых смесей перед складированием осуществляют путем заполнения каждого контейнера слоями гранул от десяти разных заправок во время транспортирования его на подвеске ПТК. Каждая зона загрузки представляет собой отходящую от главной магистрали петлю, длина которой рассчитана для циркулирующих десяти подвесок, расположенных через определенное расстояние (шаг).
Элеватор 2 (рис. 2.21), питаемый поочередно двумя барабанами, разгружает поддоны в воронку, расположенную под ПТК 56
Рис. 2.21. Установка для разгрузки гранул из вращающихся барабанов:
/ — барабан для охлаждения гранул; 2— элеватор; 3— телескопическая горловина с автоматическим затвором; 4 — контейнер на загрузке
(по его вертикальной оси). Воронка с помощью специальных устройств автоматически заполняется определенной порцией гранул. Имеющийся в каждой петле останов, снабженный механическими упорами, задерживает подвеску с контейнером. Через воронку в течение нескольких секунд контейнер загружается гранулами (на 1/10 емкости контейнера). После этой операции останов открывается и пропускает подвеску с контейнером, которая освобождает место для следующей; затем операция повторяется.
Перед «петлей смешения» и за ней на магистральной линии предусмотрены накопительные участки, вмещающие десять подвесок. Когда на этой петле поезд из десяти подвесок с контейнерами заполнен гранулами, его выпускают из петли, и он поступает на отведенный для него накопительный участок за «петлей смешения». Его место тут же занимает другой поезд из десяти подвесок с пустыми контейнерами, которые ожидал на накопительном участке перед «петлей смешения»; цикл повторяется.
Подвески с загруженными контейнерами отправляются по магистральной линии к зоне разгрузки. Эта зона состоит из двух ветвей, отходящих от магистрали, каждая из которых в комплекте с платформой предназначена для снятия контейнеров с подвески и установки их на систему рольгангов, обслуживающих загрузочные зоны склада гранул.
Разгрузочная платформа поднимается только в том случае, если у разгрузочного останова находится подвеска. Подняв-
Рис. 2.22. Установка для разгрузки контейнеров с гранулированными маточными смесями:
1 — линия подвесного толкающего конвейера; 2 — подвеска; 3— кантователь для контейнеров; 4 — бункер для гранул; 5 — контейнер; 6 — элеватор
шись, платформа снимает контейнер с подвески и выходит на магистраль после открытия останова; затем она опускается и укладывает контейнер на рольганг.
Прежде чем возвратиться к загрузочным петлям, порожняя подвеска останавливается у останова, размещенного на магистральной линии, где с помощью перегрузочного устройства загружается пустым контей
нером.
Специально предусмотренное устройство опознает подвеску на ПТК, где циркулируют также недогруженные контейнеры, и впоследствии выдает информацию в центральную систему управления, которая через обходную ветвь может направить эту подвеску непосредственно на вход склада маточных смесей.
Перед приемкой контейнера на склад станция контроля массы, предусмотренная на линии ПТК, передает в центральную систему управления данные о массе недогруженного контейнера для того, чтобы запрограммировать его выход при поступлении следующего запроса гранул такого же типа.
Системой управления предусматривается возможность работы установки в полуавтоматическом режиме.
Транспортирование маточных резиновых смесей со складов на участок дозирования. С применением ПТК для автоматической выдачи гранулированных и листовых резиновых смесей со склада полностью автоматизируется весь цикл переработки грузов, а также исключаются многократные перегрузки резиновых смесей в виде гранул и листов.
Контейнеры с гранулами или с листовой резиной выдаются со склада в соответствии с программой, разработанной центральной системой управления. Каждая зона загрузки контейнеров состоит из двух ветвей, отведенных от главной магистрали ПТК, в комплекте с рольгангом и подъемным столом, автоматически подающими контейнер на подвеску. Каждая подвеска опознается с помощью нестираемого магнитного кода. Считывающая головка, находящаяся вблизи загрузочного останова, передает считанный код центральной системе управления. Послед*
няя, присваивая этот код выдаваемому со склада материалу, определяет его маршрут до расходного бункера.
Для разгрузки гранул в расходные бункеры в зоне расположения резиносмесителей предусмотрены разгрузочные петли (одна на каждую смесительную линию), позволяющие подвескам занимать рабочие позиции на местах питания расходных бункеров. Команда на вход в петлю и на разгрузку подчиняется сигналам указателей уровня продукта, хранящегося в бункерах. Если подвеска подходит к петле преждевременно, она не будет принята. В этом случае подвеска будет циркулировать по главной магистрации ПТК до тех пор, пока не освободится место для ее приема на соответствующей петле толкающего конвейера.
Подвески,_ зашедшие в разгрузочные петли, попадают на кантователь 3 (рис. 2.22), который, отобрав контейнер 5 под-
Рис. 2.23. Автоматический вертикальный перегрузчик контейнеров:
/ — подъемный стол с вилами; 2— место снятия контейнеров с ПТК; 3— перегрузочное устройство башенного типа; 4 — место ввода контейнеров в систему ПТК; 5 — площадка обслуживания
вески, опрокидывает его над отверстием расходного бункера 4, освобождает его от груза и вновь устанавливает на ожидающую подвеску 2. В случае перехода на новый вид смеси, изготавливаемой смесителем, избыток гранул удаляется из выходного отверстия бункера с помощью закрытого элеватора 6, который разгружает гранулы обратно в контейнер.
Подвески с пустыми контейнерами или контейнерами с гранулами (избыток, удаленный из смесителя) после выхода из петель разгрузки попадают на участок погрузки, где контейнер забирается автоматическим вертикальным перегрузчиком (рис. 2.23), опускается и направляется на подвески ПТК для подачи на склад.
УНИФИКАЦИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХПРОИЗВОДСТВ НА МОДУЛЬНОЙ ОСНОВЕ
Проектирование подготовительных производств. Потребность народного хозяйства в шинных и резиновых технических изделиях с каждым годом возрастает. Удовлетворение этой потребности происходит за счет строительства новых и реконструкции действующих объектов; улучшения качественных показателей готовой продукции, обеспечивающих увеличение сроков ее эксплуатации (ходимости шин и др.); повышения производительности труда и оборудования; совершенствования технологических и вспомогательных производственных процессов и т. д. Заметно возросли мощности вновь вводимых производств шин и РТИ, в том числе и подготовительных производств, производительность которых в настоящее время на шинных заводах достигает 600—800 и более, а на заводах РТИ — более 300 т смесей в сутки.
В этих условиях приобретает первостепенное значение интенсификация производственных процессов приготовления резиновых смесей уже на стадии проектирования. Необходимость нового подхода к решению вопросов проектирования с целью интенсификации строительства, ввода мощностей, а также организации производственных процессов рассмотрим на следующем примере.
Для строительства подготовительного производства мощностью 600—650 т смесей/сутки требуется семь резино- смесителей большой единичной мощности — емкостью смесительной камеры 0,33—0,65 м3 (330—650 л) каждый, либо 22— 25 резиносмесителей средней мощности — емкостью смесительной камеры 0,25 м3 (250 л) каждый.
Для производств таких масштабов эффективен вариант с применением оборудования большой единичной мощности. Обеспечение в ритме производства процессов приготовления резиновых смесей сырьем (каучуками, химикатами, техуглеро- дом и др.) в условиях такой высокой производительности — задача весьма сложная, требующая очень высокого уровня механизации и автоматизации складских объектов, поточно-транс- 100
портных систем, а также организации и управления производством.
Новый подход к решению указанных проблем выявил эффективность унификации проектных решений и модульной основы строительства и ввода мощностей вновь строящихся и реконструируемых подготовительных производств. Институтом Ре- зинопроект в содружестве с НИИШПом и фирмой FATA (Италия) разработан «Проект подготовительного производства шинного завода унифицированной мощности на модульной основе». Проектом предусмотрено поэтапное строительство объектов и ввод мощностей отдельными, самостоятельными, независимыми друг от друга пусковыми комплексами (модулями) с законченными производственными циклами по изготовлению примерно 200 т резиновых смесей в сутки каждый. В проекте широко использованы прогрессивные технические решения и технические средства, коренным образом изменяющие структуру и облик подготовительных производств; учтено множество факторов интенсификации, которые привели к значительному повышению технико-экономических показателей по сравнению с ранее разработанными проектами.
Особенности подготовительного производства шинного завода унифицированной мощности. Как и во многих отраслях промышленности, в производстве резиновых смесей наблюдается четкая тенденция к внедрению поточно-автоматических линий с применением оборудования большой единичной мощности.
Стоимость оборудования системы дозирования для резино- смесителя с емкостью смесительной камеры 0,65 м3 (650 л) на 20% выше, чем стоимость аналогичного оборудования при емкости смесительной камеры 0,27 м3 (270 л), в то время как соотношение между производительностью двух указанных систем равно 2,8. Аналогичное соотношение между капитальными затратами, а также производительностью справедливо и для другого оборудования, например для оборудования поточно-транспортных систем, охлаждающих устройств и т. д.
В сопоставимых условиях технологические линии с оборудованием большой единичной мощности позволяют значительно сократить обслуживающий персонал..
Ниже приведены сравнительные данные суточной потребности в персонале для подготовительных цехов производительностью 650 т смесей в сутки при традиционном решении (7) и при установке оборудования большой единичной мощности (Щ:
1 п
35011735215072435 21035011735215072435 210Персонал
350117
3521
5072
435 210
350117
3521
5072
435 210
эксплуатационный ......
операторы
обслуживающий
Всего
Сокращение обслуживающего персонала лишь частично обусловливается меньшим числом единиц оборудования; большее влияние оказывает высокая степень механизации и автоматизации, которая рентабельна только при крупных комплексах оборудования и больших количествах транспортируемых материалов. При этом потребность в специалистах высокой квалификации возрастает, а тяжелый ручной труд сокращается до минимума.
При увеличении производительности технологических линий в два или три раза неизбежен поиск оптимальных систем транспортировки грузов, обеспечивающих наиболее экономичное и надежное решение.
Согласно Основным положениям шинного завода унифицированной мощности, структурные схемы разработаны с учетом того, что подготовительное производство проектируется как единый объект на полную мощность, но может строиться и вводиться в эксплуатацию отдельными пусковыми комплексами (модулями), которые определяются в процессе проектирования. Номинальная мощность каждого пускового комплекса, независимо от типа и ассортимента продукции, примерно 200 т резиновых смесей в сутки. В каждом пусковом комплексе размещается законченное производство на основе принятого ассортимента изделий с соответствующими модулями складов сырья и материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, транспортными системами и средствами контроля и управления. Общее число пусковых комплексов — три и более.
Построение технологических процессов, применяемое оборудование, средства технологического транспорта, складирование сырья, материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, степень использования средств автоматизированного контроля и управления процессами и предприятием обеспечивают: наивысший уровень производительности труда в расчете на одного рабочего; уменьшение числа ручных операций до допустимого на данном техническом уровне минимума, в том числе полное исключение контактов с сырьем, материалами и полуфабрикатами при изготовлении резиновых смесей, исключение монотонных утомительных ручных операций при заготовке деталей; надежное функционирование оборудования и его комплексов, систем складирования и транспортирования сырья, материалов, полуфабрикатов, деталей и готовой продукции, систем автоматизированного контроля и управления; возможность быстрого обнаружения и устранения неисправностей; создание санитарно- гигиенических условий труда, отвечающих перспективным требованиям; гибкость построения технологических процессов — возможность варьирования рецептурой резиновых смесей и изменения параметров технологических процессов; унификацию технических средств, используемых в поточно-транспортных системах, складах и системах автоматизированного управления, т. е. разумное уменьшение числа рекомендуемых к использова-
Таблица 2.2. Резервы по грузопотокам подвесных толкающих конвейеровг (ПТК) системы подачи каучуков и технического углерода
Направление подачи материала
Скорость перемещения,* м/мин
Расчетная производительность, число подвесок в 1 ч
Число подвесок в 1 ч, требуемых для транс- портирова- ния каучуков
Резерв, число подвесок в
1 ч
Кратность резерва
Каучука со склада на уча-
10
290
49
241
5
сток распаковки (для СК) или резки (для НК) Каучука от участка распа-
15
290
49
241
5
ковки к дозирующим машинам
Каучука от дозирующих
16
290
74
216
3
машин к резиносмесителям Технического углерода от бункерного склада к резиносмесителям
16
290
42
248
6
нию видов этих средств с целью облегчения их обслуживания, ремонта и обеспечения запасными частями и деталями; при отборе грузов со складов сырья и с промежуточных складов соблюдение принципа: «Первый вошел — первый вышел».
Хотя корпус и оборудование для производства резиновых смесей строится, монтируется и вводится в эксплуатацию отдельными комплексами, обеспечивающими их автономную работу, после освоения очередного пускового комплекса все работающее оборудование функционирует как единая система, позволяющая маневрировать линиями приготовления смесей с целью наиболее эффективного их использования.
Расчеты показывают, что при подаче к резиносмесителям каучуков и химикатов по раздельным и даже по совмещенной транспортной системе на основе подвесных толкающих конвейеров имеются большие резервы по производительности. В целях интенсификации и более эффективного использования транспортного оборудования подготовительных производств шинных заводов выявилась целесообразность замены многочисленных транспортных установок с разнотипным транспортным оборудованием на единую развитую транспортную систему на основе подвесных толкающих конвейеров (возможны и другие типы транспортных механизмов), по которой осуществляется подача к резиносмесителям, а также на промежуточные склады и отбор с них каучуков, химикатов, технического углерода, листовых и гранулированных маточных и готовых резиновых смесей.
В табл. 2.2 приведены данные ло резервам НТК, предназначенного для транспортировки каучуков и технического углерода. Эти резервы могут быть использованы для транспортировки маточных и готовых резиновых смесей.
Подготовительное производство шинного завода унифицированной мощности имеет следующие технические характеристики.
Изготовление резиновых смесей предусматривается в одну, две и три стадии. 1-я стадия изготовления маточных смесей и пластикации НК осуществляется в резиносмесителях емкостью 0,63 м3 с плавным регулированием частоты вращения роторов от 15 до 50 об/мин. Доработка смесей проводится в шнековых экструдерах диаметром шнека 530/660 мм с гранулирующей или валковой головками. 2-я и 3-я стадии проводятся в резиносмесителях 630—15 н- 50 с подачей в экструдеры диаметром шнека 530/660 или в резиносмесителях 250—30 с подачей на вальцы диаметром 2100 мм. Резиносмесители 250—30 используют и для одностадийного смешения.
Для стрейнирования камерных смесей 1-й стадии предусматривается экструдер-стрейнер.
Резиновые смеси готовят в основном в резиносмесителях большой единичной мощности (РС-620). В резиносмесителях (РС-250) готовят 15% выпускаемых резиновых смесей незначительного суточного потребления. Кроме того, предусматривается установка одного двухчервячного смесителя непрерывного действия РСНД-2Р-430-2 для 3-й стадии изготовления массовых протекторных смесей.
Подача и дозирование технического углерода, каучуков, порошковых ингредиентов и мягчителей полностью автоматизированы. Управление всеми операциями (включая собственно смешение) осуществляется с помощью ЭВМ.
Развеска ингредиентов у резиносмесителей производится в автоматическом цикле в соответствии с принятыми режимами смешения. У резиносмесителей 1-й стадии смешения предусматриваются расходные бункеры для технического углерода и светлых порошков. Система развески ингредиентов для 2-й стадии смешения аналогична системе развески светлых порошков для 1-й стадии изготовления резиновых смесей. У резиносмесителей, выполняющих универсальные функции, предусмотрено оборудование для развески ингредиентов как 1-й, так и 2-й стадии смешения.
Для развески небольших доз порошков, обеспечения бесперебойной работы резиносмесителей при наладке автоматической системы дозирования или выходе ее из строя предусматривается централизованная развеска химикатов с использованием упаковочных автоматов.
В качестве изолирующего состава для резиновых смесей применяют раствор ПАВ на основе полиметиленсилоксановой жидкости и вещества типа «Прогресс», который готовят в реакторе с мешалкой и ультразвуковом гидродинамическом смесителе с последующей раздачей готового продукта к потребителям с помощью насосов.
Выпуск немногим более 600 т резиновых смесей в сутки обеспечивается установкой 10 резиносмесителей, в том числе шести резиносмесителей 630—154-50 и трех резиносмесителей 250—30.
В каждом из двух разработанных вариантов подготовительного производства одна схема предусматривает прием маточных резиновых смесей в виде листов, вторая — в виде гранул. Соответственно каждая схема характеризуется различным аппаратурным оформлением процесса.
В случае грануляции маточных смесей 1-й и 2-й стадии экструдеры 530/660 оснащаются гранулирующими головками, влагоотделяющими конвейерами и барабанными емкостями для охлаждения гранул.
Из охлаждающих емкостей барабанного типа, расположенных на 1-м этаже, гранулы отбираются в контейнеры, которые поточно-транспортной системой направляются на промежуточный автоматический высотный стеллажный склад и далее к расходным бункерам резиносмесителей; хранение гранул осуществляется в этих же контейнерах.
Для повторной обработки гранулированной маточной смеси резиносмесители 1-й стадии оснащаются бункерами для гранул, питателями и автоматическими весами. У резиносмесителей 2-й стадии смешения предусматриваются расходные бункеры для серы, ускорителей и гранул маточных смесей. Экструдеры 530/660 оснащаются валковыми головками; листовые смеси принимаются на установки фестонного типа АФТ «Д» с последующим взвешиванием и автоматической укладкой в поддоны.
Поддоны со смесью хранятся в высотных стеллажных складах, обслуживаемых автоматизированными кранами-штабелерами. Управление кранами-штабелерами, контроль качества, учет наличия, поступления и выдачи смесей осуществляются с помощью ЭВМ.
Дозирование листовых маточных смесей на 2-ю или 3-ю стадии смешения производится с помощью автоматических весовых устройств. Смеси отбираются одновременно с трех-четырех поддонов для усреднения состава.
Подготовительный цех размещают в отдельно стоящем корпусе, независимо от основного производства. При этом возможно однорядное расположение резиносмесителей (с высотным крановым пролетом шириной 24 м и трехэтажной частью шириной 36 м; длина корпуса 314 м при грануляции маточных смесей и 332 м — при листовании) и двухрядное расположение резиносмесителей с центральным высотным крановым пролетом шириной 30 м (этажная часть со стороны резиносмесителей 1-й стадии — шириной 36 м, с противоположной стороны — 18 м, длина корпуса 189 м, площадь застройки— 15876 м2).
Компоновка оборудования подготовительного цеха с однорядным размещением резиносмесителей характеризуется хорошими условиями освещенности и забора воздуха, удобством
ремонта и обслуживания оборудования. Недостатками являются: увеличение производственных площадей, трасс подачи каучуков, химикатов, технического углерода, маточных и готовых смесей, удлинение магистральных трубопроводов.
Двухрядное расположение оборудования более компактно и дает возможность блокировки корпуса с другими производственными корпусами (складским, автокамерным и др.). Кроме того, обеспечивается двухстороннее освещение цеха, значительное сокращение трассы подачи технического углерода и возможность прохождения ее в одной части корпуса; сокращение длины транспортных систем для раздачи каучуков, порошков маточных смесей и отбора готовых смесей от фестонных установок. Уменьшается протяженность энергетических магистралей и трубопроводов для подачи мягчителей. Уменьшаются длина высотного кранового пролета и общие строительные объемы здания. Недостатками являются большая (до 30 м) ширина кранового пролета и, соответственно, длина крана грузоподъемностью 50 т, а также некоторое дублирование вспомогательных помещений.
Оптимальным следует считать двухрядное расположение смесительного оборудования.
УНИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПОТОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Для подготовительного производства шинного завода унифицированной мощности на модульной основе принципиальным является отказ от применения многочисленных разнотипных транспортных средств для транспортировки технического углерода, химикатов, каучуков, маточных и готовых резиновых смесей и других материалов. Вместо ленточных и винтовых конвейеров, элеваторов, пневмотранспорта, монорельсовых дорог и других типов транспортного оборудования предусмотрено применение для всех видов технологических грузов единой развитой поточно-транспортной системы на основе подвесных толкающих конвейеров. Таким образом, достигается практически 100%-ная унификация оборудования поточно-транспортных систем.
Оборудование для транспортировки сыпучих материалов. Транспортировка сыпучих материалов (особенно таких, как технический углерод) вызывает большие трудности, поскольку большинство их характеризуется повышенной текучестью, большой проникающей способностью и способностью оседать на внутренних поверхностях транспортного оборудования.
Все это влечет за собой загрязнение окружающей среды, засорение и износ оборудования; загрязнение последующих порций продукта остатками предыдущей порции (особенно при подаче продуктов разного типа); утечки продукта, которые отражаются на годовом расходе его; сложность опорожнения емкостей ввиду высокой адгезии продуктов.
Другие сыпучие химикаты, более тяжелые и менее засоряющие окружающее пространство, обладают высокой степенью токсичности.
Традиционные системы транспортировки технического углерода и химикатов базируются в основном на механических конвейерах (ковшовых элеваторах; ленточных конвейерах) или на пневматических системах низкого или высокого давления сложной конструкции. Для мелкосерийного производства широко распространена система транспортировки контейнеров электрокарами. Такое решение эффективно и надежно, но неприменимо в массовом производстве.
К основным недостаткам традиционных транспортных систем относятся следующие: загрязнение рабочей среды вследствие утечек продукта; засорение последующих порций остатками предыдущих при замене транспортируемого продукта; потери продукта в связи с необходимостью периодической чистки оборудования во время его эксплуатации и обслуживания; сложный уход за транспортирующими органами, «погруженными» в перемещающийся продукт; разрушение в процессе транспортировки гранул технического углерода, что способствует его текучести и распределению в смеси.
При эксплуатации систем с ленточными конвейерами существуют определенные ограничения, к которым в первую очередь относятся следующие: каждая транспортная линия обслуживает нс более двух расходных бункеров (по условиям компоновки); по каждой транспортной линии можно подавать не более двух типов технического углерода; в случае останова транспортной линии прекращается подача технического углерода в соответствующие спаренные бункеры; ограничена возможность взаимозаменяемости линий и обеспечения полной производительности при работе двух линий из трех имеющихся.
Эксплуатационная надежность транспортных систем на основе ленточных конвейеров определяется сложностью системы управления и числом самостоятельных и сблокированных узлов и деталей. Система управления сильно загружена из-за большого числа операций (пуски, остановы отдельных секций конвейеров при прямых и реверсивных перемещениях, очистка лент, взвешивание, запоминание вызовов, блокировок и т. д.). Система ленточных конвейеров для подачи 300 т технического углерода в сутки содержит около 200 различных элементов (в том числе транспортирующие секции, отводные приспособления, заслонки) с самостоятельными приводами, что также снижает эксплуатационную надежность транспортной системы.
Основными недостатками пневматических транспортных систем являются: возможное забивание трубопроводов транспортируемым материалом; смешение остатков при смене транспортируемых материалов; ограниченная длина трасс; высокая степень разрушения гранул.
Из сравнительного анализа различных систем транспортировки материала было установлено, что наиболее эффективно применение контейнерного способа транспортировки, если выполняются следующие условия:
оптимальный объем и форма контейнера, а также применение покрытий его поверхностей, соприкасающихся с транспортируемым продуктом, материалами, обеспечивающими высокую противоадгезионную стойкость;
применение автоматических клапанов, обладающих высокой герметичностью;
применение в узлах перегрузки надежных и легко обслуживаемых автоматических запорных устройств, простая и герметичная конструкция которых обеспечивает выполнение погрузочно-разгрузочных операций без утечки транспортируемого материала;
применение подвесного толкающего конвейера для транспортировки контейнеров, особенно при большой длине трасс.
Сравнительный анализ технических характеристик в сопоставимых условиях двух систем для транспортирования технического углерода с применением ленточных конвейеров и с использованием контейнеров, перемещаемых подвесным толкающим конвейером, позволяет сделать следующие выводы.
Для системы подачи ленточными конвейерами необходимо применять расходные бункеры емкостью 18 м3, тогда как для системы с ПТК емкость расходных бункеров составляет 6 м3. При этих условиях обеспечивается бесперебойное питание ре- зиносмесителей техническим углеродом. При применении контейнерной системы транспортировки на основе ПТК более рационально используются производственные площади.
Технологическое загрязнение и загрязнение среды. Применение подвесного толкающего конвейера позволяет решить проблему очистки окружающей среды, что невозможно при использовании ленточных транспортеров. В системах с ПТК контейнеры могут закрепляться за определенным типом технического углерода, в то время как в системах с ленточными конвейерами технический углерод различных типов пропускается через один и тот же транспортный механизм. В этом случае загрязнение и перемешивание различных видов углерода происходит даже тогда, когда предусмотрена соответствующая очистка ленточных конвейеров при переходе с одного типа углерода на другой.
В системах с ПТК контейнеры оснащены герметичными клапанами, поэтому на всех стадиях перемещения углерода из контейнеров в расходные бункеры и во время его транспортировки исключается возможность попадания его в окружающую среду. Кроме того, сокращается вероятность разрушения гранул технического углерода, так как из контейнера он направляется прямо в расходный бункер, минуя участки винтовых, ленточных конвейеров, элеваторов и т. п.
Таблица 2.3. Технологические характеристики различных систем транспортирования технического углерода (расход — 240 т]сут) от складских бункеров к расходным бункерам смесительного отделения
Тип транспортной системы
Перемешивание различных типов технического углерода
Степень разрушения гранул, %
Степень поглощения влаги
Средняя условная оценка
Контейнеры* ем-
Исключено: каждый
Около
Практически рав-
костью 300—350 кг
контейнер закреплен за определенным типом технического углерода
2%
на нулю; нет контакта с большими воздушными массами
Условная оценка
10
8
8
8,6
Ленточные конвейеры**
Неизбежно (для уменьшения перемешивания необходимо закрепление установок за типами тех- углерода, что приводит к увеличению числа транспортных линий)
6
Около 12%
То же
Условная оценка
6
8
6,6
Пневматическая
Исключено: исходный трубопровод закреплен за определенным типом технического углерода
Свыше 20%
Высокая, особенно если технический углерод находится в среде с комнатной температурой и большой влажностью
Условная оценка
10
4
6
6,6
* Контейнеры загружаются непосредственно из складских бункеров; транспортная ' система на основе ПТК; загрузка в расходные бункеры — автоматическая.
„ ** Загрузка из складских бункеров; транспортная система на основе ленточных конвейеров и элеваторов; распределение по расходным бункерам — автоматическое.
*** Загрузка из складских бункеров; подача пневмотранспортом в среде с низким давлением; распределение по расходным бункерам — автоматическое.
Гибкость транспортной системы на основе ПТК. В системах на основе ПТК возможно хранение контейнеров вблизи зон потребления, т. е. смесительных линий. Таким образом, загрузочная зона (складские бункеры) отделяется от разгрузочной (расходные бункеры). Это создает определенную гибкость в работе системы и повышает ее надежность, т. е. снижает простои при непредвиденных остановках и аварийных ситуациях.
Наличие ПТК позволяет предусматривать вблизи резиносме- сителей подвесные склады для хранения контейнеров с техническим углеродом, создающие определенный технологический резерв, используемый в аварийных ситуациях.
При изменении рецептов смесей система на основе ПТК легко перестраивается на подачу требуемых типов углерода взамен применявшихся ранее, что особенно важно для производств РТИ, где номенклатура применяемых резиновых смесей очень разнообразна.
Таблица 2.4. Эксплуатационные характеристики различных систем бункеров к расходным бункерам
Тип транспортной системы
Эксплуатационная надежность
Ремонт (профилактический и текущий)
Забивка продуктом трассы
Контейнеры* емко-
Высокая: ограни-
Упрощенный: узлы
Исключена: пода-
стью 300—350 кг
ченное число элементов; большая возможность автоматизации
не входят в непосредственный контакт с углеродом; на некоторых узлах (подвески, цепи) можно проводить ремонт и обслуживание во время работы
ча в закрытых контейнерах
Условная оценка
8
7
10
Ленточные кон-
Низкая: большое
Затруднен: транс-
Возможна:оста-
вейеры
число приводных узлов, отводных устройств; большая длина трассы; необходимо применение сложной системы управления
портные механизмы находятся в непосредственном контакте с углеродом;возможен
только в нерабочем состоянии
новка одной секции конвейера может привести к накоплению продукта
Условная оценка
5
5
6
Пневматическая
Высокая: число движущихся элементов ограничено
Упрощен: число подвижных органов ограничено, нет непосредственного контакта с углеродом
Возможна (особенно на длинных трассах) вследствие разрушения гранул и проникания влаги в систе-
Условная оценка
6
8
му
4
Примечание.
Характеристики транс
:портных систем — те
же, что в табл. 2.3
В отличие от систем с ленточными конвейерами, применение транспортных систем на основе НТК позволяет использовать для прокладки трасс любое свободное пространство производственных зданий в различных направлениях, что позволяет экономить производственные площади.
При применении транспортных систем на основе НТК обеспечивается более высокий, чем при использовании ленточных конвейеров, уровень автоматизации. В системах на основе ПТК всегда можно с высокой точностью остановить контейнер с материалом в любой точке трассы и вывести его из системы; это исключается в системах с ленточными конвейерами. Управление различными вспомогательными устройствами, входящими в систему ПТК, намного проще, чем аналогичными устройствами В системе с ленточными транспортерами (перегрузочные устройства, захваты и др.).
транспортирования технического углерода (расход 240 т/сут) от складских смесительного отделения
Срок службы, годы
Гибкость конструкции
Гибкость при эксплуатации
Средняя условная оценка
15—20
Высокая: система не зависит от конфигурации производственного корпуса; легко может быть модифицирована в процессе эксплуатации
Очень высокая: хорошая приспособляемость к изменениям производственной программы (например, к пиковым нагрузкам)
8 7—10
7
Низкая из-за необходимости применения прямолинейных трасс и сложности перегрузки продукта с одного конвейера на Другой
9
Низкая при изменении производственной программы
8,2
6 10—20
5
Высокая: возможны установка и использование в существующих зданиях и внесение изменений в действующую систему
6
Высокая при изменениях производственной программы
5,5
7
8
6
6,5
(см. сноски).
Ремонт и срок службы установок. Профилактический ремонт системы без ее останова может быть осуществлен только в системах на основе ПТК. Более простым становится и внеочередной ремонт оборудования, так как при использовании ПТК обеспечивается чистота окружающей среды. При применении ленточных конвейеров значительные трудности вызывает необходимость снятия верхней стенки защитного короба при чистке и ремонте системы, а также подгонка прокладок при вторичной сборке конвейера с целью обеспечения герметичности системы. Срок службы оборудования до капитального ремонта составляет для ПТК 15—20 лет, для ленточных конвейеров и элеваторов 7—10 лет.
Транспортные системы на основе ПТК в подготовительных цехах однотипны с конвейерами, применяемыми на заготовительно-сборочных и других участках шинных производств.
8
Тип транспортной системы
Установленная мощность, кВт
Степень загрязнения рабочей среды
Возможность унификации с транспортными системами для подачи других видов продукции
Возможность использования узлов системы в случае ее изменения
Средняя условная оценка
Контейнеры емкостью 300—350 кг*
Условная оценка
Общая средняя условная оценка по табл. 2.3—2.5 Ленточные конвейеры
Условная оценка
Общая средняя условная оценка по табл. 2.3—2.5 Пневматическая система
Средняя условная оценка
130
9
290
2
200
7
Равна нулю: место возможной утечки углерода защищено герметичными клапанами
10
Ограниченная, возрастающая со временем (особенно при неаккуратном ремонте и обслуживании)
7
Ограничена
8
Возможна между всеми транспортными системами смесительного отделения, включая склад сырья
Осуществима со всеми транспортными системами производства шин, включая склады сырья и готовой продукции 9
Ограничена; ленточные конвейеры могут применяться частично для транспортировки каучуков
2
Ограничена: может быть применена еще только для транспортировки белых наполнителей и химических продуктов
4
Практически все узлы почти полностью стандартизованы
8
Ограничена: узлы системы специфичны; при необходимости могут быть модифицированы
5
Ограничена для соединительных трубопроводов; практически полная для механических узлов
7
8,5
8,4
5,7
4,9
6,5
Общая средняя условная оценка по табл. 2.3—2.5
6,2
Таблица 2.5. Конструктивные характеристики различных систем транспортирования технического углерода »Р Х00240 Т/СуТ} ОТ Складских бинкепов nnr.Ynrluhi мя
При
со ф
м е ч а и и е. Характеристики
транспортных
систем — те же,
что
в
табл. 2.3 (см. сноски).
ф X
я ф to К
ф
X
я
ф
ф
X
я ф
Я' Я H Ф
to
СО
to
£
Я
Ф
Ф
ф X
X о I го
2
ф
ф
го
ф
я
ф
Я
fcl ф
и
я ф
X о
я Ф я н о го
ф
я о го я
з: ф ф ф я®
го ф )я ф я я
я
X
ф
я
го CD я я я
ф X я
ф
О
ф
го
я Е X
X
я
Ф
Я
я го
ф
X
го
ф X CD X
я я
Я
to Я
ф
X
W CD to
s
ф я я
X го
Ф
я я to
го CD я я
Ф
£
Я
о н ф
S
Я 5 О ф
X
X ф
я
я
X
я
я
го
го ф я® ф
5 ф Я Ф Я
X CD X
to
го
ГО
го
X
го ^ ф
о
to я
о to я н ф
я я
я я ф S
го CD
я я
5
го
я
Я
я
ГО
£ 5
я
о
X
X
ф Sd я я о 5
ф
ф
5
CD
2
s я х£е х Р
ф ф я я ф
я
X ■о CD я ф
ф
to CD я
я
X
Ф Я®
CD я я ф
Я
Я
Я®
S
Ф
ф
S ф я
5
и
о
я
го X
8
Е х
го
5
£
я я к
я
CD to я
о
я
я
го
ф
я я я
Ф
ф S о я
CD
to to
X
ф
2
Ф X
го CD ф
Ф
toфI
яX е<х и g ч и н ш Уд « с<Я и н ГО М
tototoEs^SOto^yoо К о to
CD2Кк^'*‘Цгос'О'”
гоsЕм»н
к 13toя Я *с Я
5я*< я о ° мS5 2 оh
°Q ® я а 2£° м я
WОto Я SО ГОЗЧ- sоЗд-Qvо
Я яоЕ^о^ш gняоЯ'
оОЯ5W to ? to«Юу
5” ” ^ к ? ??о 7 ?
g ® g » го
ГО S н 2 о х о 2 у ” W ° Я >4
Й “О * о W й я х к 2 S о о *о
® 1 2 О
и
о Я g
О to
Е S
я
я
о
5
X
ф
X
X о CD я ф я я я
я
о
я®
ел
to
S to го Я
й я я 5
я to
я
to
Л
я to
го
to
X гоз
н
g
н
X
&
ГО ПЭ
го
о
S
*о
го
я
Го о
ю
о
го
го
н
to
Е ®
О
го х
*т5
я
Е
н
я °
я н я го
X
ГО §
‘ го 2
og 3 g
о го
О X О g Я о
о я о "О н я гоз
я о X
я Ed ГО я о го Е
го 8 У я
го 2
*о
о
д
о
го
го
Т5
го
5
го **
to я Е го
о\ я
о я X я
X го
я го я го
я го
*т5 Я 2 О to 1 1
ГО
я to Я
к я X
X Ed 5 я to Я to
° х
8 ° я 8 н g
я о
2 а о а л> а н о а
а to Я О я я я
2 я я в о
2 О
X я
У
D
Ci
R
Ьо
to со Я я о го 8
to X н to
я to
toto
Я
to
я
я
го
9 s
Е го v
to to
to
S to
о
5
о го to я я
Е я=
X to
к
to
rt
у
х о to
to Ed to
я
я
Л
о
го
я я *° о§ го Лс
со
to
о со Я
О to
а о а а
Я
X Ed 5 я <т> я
х ” х о у й о ч Д Я ti *0
2 5 ® го 2 5 ® я » Е S ® Огон® Л го го 2 ГО о я
я ш о
5 2 м
° ® я to я
n S
S - «
2 я ^®
го°
го _ я
ГОГО
П Х5 у
я я щ
Я Ф т
to
я
о у л> а Я о
^ 10 Ф О «У
5,. го Я^Ъ! е о । Я •
St t3 о со а Л Si й
st к
?t О St 5 О X
^ оа
а
St to co
%
<ъ
£
съ и а
Л
to к st
?;
Si со
&
R
к ?s к
& со Ь St Л St СУ к
R
§
со
оа а
%
St
Таблица 2.7. Конструктивные и эксплуатационные характеристики
(производительность цеха
Система дозирования микрокомпонентов и подачи их к резиносмесителям
Эксплуатационная надежность
Профилактический и текущий ремонт
Гибкость установки
Централизован-
Очень высокая: си-
Упрощен: установ-
Высокая: с по-
ный участок дози-
стема полностью
ка находится в
мощью каждой до-
рования; подача с
автоматизирована,
специальной зоне,
зировочной уста-
помощью ПТК
точность дозирования максимальна
легкодоступной при обслуживании
новки можно питать все смесители; простой одной установки не влияет на работу смесительного отделения
Условная оценка
Общая средняя оценка по данным табл. 2.6 и 2.7
10
8
9
Децентрализован-
Высокая при нали-
Усложнен: зона ре-
Низкая: число рас-
ный участок раз-
чии большого ЧИС-
зиносмесителя за-
ходных бункеров
вески; подача тра-
ла дозировочных
громождена бунке-
ограничено; про-
диционными транспортными установками
установок
рами; дозировочные установки различных резиносме- сителей удалены друг от друга
стой одной установки вызывает простой смесительной ЛИНИИ
Условная оценка
Общая средняя оценка по данным табл. 2.4 и 2.7
7
5
6
систем дозирования и транспортирования микрокомпонентов 600 т смесей/сут)
Срок службы, годы
Установленная мощность, кВт
Загрязнение окружающей среды
Степень унификации с транспортными системами для подачи других видов материалов
Средняя условная оценка
15
240
Ограничено; возможно только на участке дозирования
Максимальна: может быть использована для транспортировки других компонентов
9
8
8
9
8,7
8,85
15
235
Может распространиться на все смесительное отделение
Низкая: может быть использована только для некоторых видов материалов
9
8
6
5
6,5
6,9
ров к расходным бункерам смесительного отделения и систем дозирования микрокомпонентов приведены ниже*:
Децентрали-
Показатели
Ленточные конвейеры**
Пневмотранспорт**
зова иная система дози- рования!*^*
Потребляемая мощность . . Численность персонала эксплуатационного . . . обслуживающего . . . .
Расход запасных частей . . .
Себестоимость
Амортизационные отчисления за год * • * е < е « < ♦ Потери продукта . . . . . Среднее значение .....
2,2
1
4,4
1,94
1,94
3,94
7,54
3,63
1,5
1
3,3
1,33
1,5
2,73
5,99
2,47
0,98
2
4
1,06
1,24
1,3
6,0
2,37
* По данным фирмы FATA (Италия).
** За 1 приняты показатели для ПТК.
*** За 1 приняты показатели для централизованной системы дозирования.
Оборудование для подготовки и транспортирования каучуков и маточных резиновых смесей. Поточно-автоматические ли-
нии подготовки и транспортирования каучуков базируются на установках ДАК-300. Технологические, эксплуатационные и конструктивные характеристики систем дозирования и транспортирования каучуков приведены в табл. 2.8, 2.9.
Установки ДАК-300 могут применяться в системах централизованной и децентрализованной развески. Технико-экономические показатели децентрализованной системы приведены ниже (за 1 приняты показатели централизованной системы):
Потребляемая мощность . . * 60,9
Численность персонала эксплуатационного •15,97
обслуживающего 1,7
Расход запасныхчастей 0,74
Себестоимость . . . . . . .3,74
Амортизационныеотчисленияза год .......0,74
Потери продукта . . .1
Среднее значение 3,54
В процессах с унифицированными транспортными системами маточные резиновые смеси после первой стадии смешения по-
Таблица 2.8. Технологические характеристики различных систем дозирования и транспортирования каучуков (расход 300 т[сут)
Система дозирования и транспортирования каучуков
Точность и разброс значений навесок
Ошибки в составе комплексных навесок
Средняя условная оценка
Централизованный учас-
Очень высокие: дозиро-
Невозможны:
ток дозирования; транс-
вание автоматическое,
каждая линия до-
портная система на основе птк
высокая степень точности
зирования закреплена за определенным видом каучука
Условная оценка
10
10
10
Традиционная децентра-
Точность высокая (воз-
Возможны:на
лизованная система до-
можны ошибки со сторо-
каждую резатель-
зирования
ны оператора); разброс значителен
ную линию подаются все типы каучука, комплексную навеску составляет оператор
8,5
Условная оценка
10
7
Таблица 2.10. Технологические характеристики систем транспортирования и хранения гранул маточных резиновых смесей (производительность 600 т смесей) сут)
’ Система транспортирования и хранения гранул
Степень усреднения гранул
Загрязнение между разными видами гранул
Средняя условная оценка
В контейнерах емкостью 800 кг с помощью НТК
Условная оценка
Очень высокая: кроме обработки двух заправок в охлаждающих барабанах предусмотрено смешение 16 заправок в высотном стеллажном складе
9
Невозможно: контейнеры закреплены за определенным типом смеси (каждый транспортирует гранулы разных заправок, но одинакового рецепта)
10
9,5
Пневмотранспорт
Условная оценка
Достаточная: кроме обработки двух заправок в охлаждающих барабанах предусмотрено смешение четырех заправок в складских барабанах
Возможно в трубопроводах подачи гранул от охлаждающих барабанов до складских и от складских барабанов к смесительным установкам
7
6,5
Таблица 2.9. Эксплуатационные и конструктивные характеристики
Система дозирования и транспортирования
Эксплуатационная надежность системы
Профилактический и текущий ремонт
Централизованный учас-. гок дозирования; транспортная система на основе птк
Очень высокая: система полностью автоматизирована; высокая точность дозирования
Упрощен: все установки сконцентрированы в одной зоне, доступ свободен
Условная оценка
Общая средняя оценка по табл. 2.8 и 2.9 Традиционная децентра’ лизованная система дозирования
10
Очень высокая, гарантия хорошей работы, обеспечивается и при неавтоматизированной системе дозирования
8
Затруднителен: оборудование расположено у каждого резиносмесите- ля; доступ затруднен
Условная оценка
Общая средняя оценка по табл. 2.8 и 2.9
10
5
систем дозирования и транспортирования каучуков (расход 300 т/сутки)
Гибкость установки
Срок службы, ГОДЫ
Установленная мощность, кВт
Расположение зон дозирования
Средняя условная оценка
Максимальная: любая дозировочная установка может обслуживать все резиносмесители; простой одной установки не влияет на работу смесительного отделения
9
Низкая: каждую линию резиносмешения необходимо оснастить всеми видами установок для дозирования; простой установок вызывает простой линии
6
15
9
15
9
720
7
650
8
Удобное: зона дозирования сконцентрирована в одном отделении, оснащенном всем необходимым оборудованием
9
Очень неудобное: для каждого смесителя необходимо соответствующее число устройств разгрузки, перемещения контейнеров, резательных машин и пр. (скопление оборудования у каждого резиносмесителя)
4
8,6
9,3
7
7,75
Таблица 2.11. Конструктивные и эксплуатационные характеристики (производительность
Система транспортирования и хранения гранул
Степень эксплуатационной надежности
Профилактический и текущий ремонт
Слипание гранул (при аварии системы нанесения анти- адгезионного раствора)
В контейнерах ем-
Высокая:число
Упрощен:число
Возможно, но не
костью 800 кг с
движущихся орга-
движущихся орга-
препятствует
помощью ПТК
нов ограничено; число кранов-штабелеров — только два
нов ограничено
транспортированию(имеется
устройстводля
дробления слипшейся массы гранул на расходных бункерах)
Условная оценка
Общая средняя оценка по данным табл. 2.10 и 2.11
8
7
8
Пневмотранспорт
Высокая для транспортной системы:
Затруднителен: число движущихся
Возможно, серьезно затрудняет
число движущихся органов ограничено;
низкая для складской системы: число работающих машин велико (44 барабана)
органов велико
транспортирование; затруднено извлечение продукта из складских барабанов
Условная оценка
Общая средняя оценка по данным табл. 2.10 и 2.11.
6
•
5
5
даются на высотный стеллажный склад для хранения и далее; на вторую стадию смешения по единой системе НТК. Сравнительная оценка различных систем транспортирования и хранения гранул маточных резиновых смесей приведена в табл. 2.10, 2.11.
Технико-экономические показатели пневмотранспортной системы подачи гранул маточных резиновых смесей и хранения их во вращающихся емкостях приведены ниже (за 1 приняты показатели для системы транспортирования с помощью ПТК; и хранения в высотном стеллажном складе):
Потребляемая мощность 4
Численность персонала эксплуатационного .. . .1
обслуживающего .1,5
Расход запасных частей.........1,99
Себестоимость 1,69
Амортизационные отчислениязагод 1,49
Потери продукта 4
Среднее значение 2,24
систем транспортирования и хранения гранул маточных резиновых смесей 600 т смесей!сут)
Срок служу бы установок, годы
Унификация с транспортными системами для подачи других материалов
Площадь, занимаемая складской системой хранения гранул
Установленная мощность, кВт
Средняя условная оценка
15—20
Возможна для всех продуктов смесительного отделения; осуществима в других отделениях
Невелика — в 6— 8 раз меньше требуемой для хранения гранул в барабанах
95
8
9
7
9
8
8,75
15—20
Невозможна
Велика: требуется площадь для 44 вращающихся барабанов емкостью 10—12 т гранул каждый
880
8
2
5
2
4,7
5,6
2.6. АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
Все локальные процессы в подготовительных цехах заводов шинной и резиновой промышленности принято рассматривать как единый производственный процесс, объединяющий прием сырья на завод, передачу его на склад для хранения, выдачу сырья со склада в смесительное отделение, в том числе процессы транспортировки, хранения и выдачи готовых резиновых смесей к агрегатам-потребителям. Таким образом, подготовительный цех становится по существу самостоятельным производственным объектом, входящим в состав завода. В соответствии с этим формулируются основные направления автоматизации подготовительного цеха с целью обеспечения автономного режима управления на отдельных участках и «связанного режима» С системой управления более высокого уровня.
На участке приема материала на склад сырья регистрируется поступление материалов в сопроводительных документах.
Если возможно, целесообразно производить контрольное взвешивание.
Код сырья, перегруженного на поддоны на приемочных площадках, сообщается системе управления транспортными операциями, которая осуществляет адресование транспортных подвесок с поддонами. Подвески автоматически поступают на пункт опознания, откуда система оперативного планирования склада сырья получает шифр проходящей подвески. С учетом частоты перегрузок и состояния ячеек на складе система производит распределение мест установки поддонов.
После определения ячейки на складе автоматически определяется место передачи груза с транспортной системы на тележку для его доставки к стеллажам.
В процессе погрузки сырья на склад и выгрузки его со склада отдается приоритет одному из основных принципов хранения грузов: первый вошел, первый вышел. Целесообразно использовать принцип образования пар или формирования двойных циклов, позволяющий увеличить производительность подъемнотранспортных механизмов.
Когда распределенные поддоны с грузом попадают к участку передачи на склад, системой оперативного планирования определяются складские координаты, и соответствующий сигнал подается подсистеме межстеллажных транспортных средств. Задачами автономной подсистемы управления являются оптимизация путей транспортировки, позиционирование, задание диапазона движения вилок и т. д.
Доставка материалов к производственным линиям включает автоматическую подачу поддонов с каучуком и химикатами и транспортировку пустых поддонов после их разгрузки к загрузочным площадкам или на специальный участок склада сырья. Так как на нескольких производственных линиях может потребоваться одно и то же сырье, транспортная система выполняет функцию промежуточного хранения, обеспечивая перемещение грузов по замкнутому циклу до момента их отбора в производство.
Задача доставки материалов решается следующим образом: управляющая вычислительная машина задает системе координации работы склада сырья число однотипных поддонов, подлежащих выгрузке; выгруженные со склада материалы поступают на перегрузочную площадку, где они автоматически подаются на транспортную установку для доставки в смесительное отделение; все передаточные участки к производственным линиям оснащены устройствами считывания кода; если информация устройства считывания кода совпадает с адресом проходящей транспортной подвески, эта подвеска выводится из транспортной системы, устройство считывания опознавательного кода стирается (сбрасывается на нуль) или кодируется следующим требуемым на производственной линии типом сырья; за последним участком съема груза на транспортной установке находится
устройство считывания опознавательного кода, предназначенное для регистрации циркулирующих поддонов и постоянно связанное с управляющей системой. При наличии излишка, образующегося вследствие аварий или изменений производственного плана, управляющая система выполняет корректировку запросов на выгрузку поддонов с сырьем со склада или дает команду на обратную транспортировку поддонов на склад сырья.
Система автономного автоматического управления смесительным отделением выполняет следующие функции: выбор требуемых типов и подготовку каучуков, порошкообразных и жидких компонентов по заданному рецепту; распределение материалов по автоматическим весам и контроль получения навесок с допустимой точностью путем переключения или предварительного отключения питателей дозировочных устройств; управление устройствами дистанционной индикации веса; корректировку уставок в случае частых отклонений навесок от заданных значений; разрешение на автоматическую загрузку смесителей навесками компонентов после проверки состояния машин и установок; разрешение на загрузку навесок в резиносмеситель и управление последовательностью операций согласно заданному режиму; управление длительностью смешения, задание и контроль числа оборотов двигателя и давления поршня в процессе смешения; прекращение процесса смешения или воздействие на него при нарушении или отклонении отдельных параметров от заданных значений; задание числа оборотов рабочих органов для машин последующей обработки; управление складом вращающихся барабанов для гранул маточных резиновых смесей по заданным критериям хранения, а также контроль выбора трасс транспортировки с учетом результатов проверок образцов смесей в лаборатории экспресс-контроля.
Переработка смесей в форму листов или гранул реализуется автономными системами автоматического управления и регулирования.
После прохождения смесей через фестонную охладительную установку производится: маркировка резиновых листов; загрузка поддонов листами с учетом заданной массы; отбор проб и резка листов; регистрация массы резиновых листов на поддонах; составление сопроводительных карт. Карты прилагаются к поддонам и пробам для экспресс-контроля и служат, в частности, для ориентации в аварийных случаях. Технические данные (№ рецепта и др.) о содержимом поддона система оперативного планирования склада смесей получает от приспособления для маркировки указанных значений. К ним она добавляет текущие и подготовленные данные, позволяющие осуществить идентификацию и запись в картотеке системы.
Загруженные поддоны внутри транспортной установки проходят контроль по контуру, а затем через пункт идентификации поступают на склад сырья. При выборе ячеек в складе смесей учитываются хаотичность их загрузки и разгрузки, фиксирован-
ные участки склада для хранения маточных смесей, равномерность распределения смесей по рецептам и т. п. Возможность подачи поддонов с резиновыми смесями к потребителям предусматривается и без попадания этих поддонов на склад смесей. Вырубленные на фестонной установке образцы проб передаются пневмопочтой в контрольную лабораторию, где проходят экс- пресс-контроль, в результате которого выдается разрешение на применение в производстве. Автоматизированный метод контроля требует специальных машин с автоматической подачей и укладкой образцов проб. Результаты проверок регистрируются и анализируются микропроцессорами. Эти задачи могут решаться также системой оперативного планирования склада смесей. Запросы на выдачу смесей со склада могут поступать на систему оперативного планирования от мест последующей обработки или от смесителей маточных или готовых резиновых смесей.
На местах перегрузки поддонов для подачи смесей в производстве находятся устройства цифровой индикации. Здесь обслуживающий персонал считывает № рецепта и участок последующей обработки нагруженных поддонов.
Высокий уровень интенсификации может быть достигнут при: высокой степени автоматизации с оптимальными производственными результатами и четким производственным процессом; минимизации требуемого персонала, удобстве обслуживания in сокращении возможных ошибок; однозначной регистрации рабочих результатов и аварийных ситуаций; четком составлении материальных балансов и четкой работы складов; непрерывной координации многочисленных автономных систем управления.
На основе перечисленных задач формируется следующая стратегия автоматизации:
децентрализация задач управления и создания автономных систем управления (подсистем) при высокой эксплуатационной надежности и подготовленности технологического оборудования к работе; подсистемы оснащаются периферийными средствами для обслуживания в аварийных случаях, обеспечивающими возможность связи оператора со службой эксплуатации; должна быть предусмотрена возможность применения периферийных средств в связанном и в автономном режимах работы;
централизация всех задач по организации и оперативному планированию производственных процессов в системах управления и планирования производства: управление и контроль диалогов оператора через дисплей (с руководящей информацией для оператора) и печатающее устройство; ввод, запись в память (занесение в архив), координация, выдача рецептов с помощью дисплеев и приборов, копирующих информацию экрана на бумагу; задание и изменение графиков работы смен, подготовка их для имеющихся подсистем; работы при замене и изменении рецептов; планирование материалов на основе вве-
Структурная схема системы автоматического управления подготовительным производством:Структурная схема системы автоматического управления подготовительным производством:сырья; Б — смесительное отделение; В — склад резиновых смесей; I — глав- // — вспомогательная ЭВМ; / — центральная станция управления; 2— ЭВМ систем управления производственными линиями смесительного отделения, складами сырья и резиновых смесей; 3 — микропроцессоры, управляющие оборудованием производственных линий и складов сырья и резиновых смесейсырья; Б — смесительное отделение; В — склад резиновых смесей; I — глав- // — вспомогательная ЭВМ; / — центральная станция управления; 2— ЭВМ систем управления производственными линиями смесительного отделения, складами сырья и резиновых смесей; 3 — микропроцессоры, управляющие оборудованием производственных линий и складов сырья и резиновых смесейРис, 2.24.
Структурная схема системы автоматического управления подготовительным производством:
Структурная схема системы автоматического управления подготовительным производством:
сырья; Б — смесительное отделение; В — склад резиновых смесей; I — глав- // — вспомогательная ЭВМ; / — центральная станция управления; 2— ЭВМ систем управления производственными линиями смесительного отделения, складами сырья и резиновых смесей; 3 — микропроцессоры, управляющие оборудованием производственных линий и складов сырья и резиновых смесей
сырья; Б — смесительное отделение; В — склад резиновых смесей; I — глав- // — вспомогательная ЭВМ; / — центральная станция управления; 2— ЭВМ систем управления производственными линиями смесительного отделения, складами сырья и резиновых смесей; 3 — микропроцессоры, управляющие оборудованием производственных линий и складов сырья и резиновых смесей
Д — склад нал ЭВМ;
денных графиков работы смен, распределение материалов; централизованная регистрация и обработка производственных данных и перемещений на складе, составление протоколов, контроль соединений связанной системы вычислительных машин; управление складом гранул; распределение и контроль транспортных средств и путей транспортировки.
Структурная схема автоматического управления подготовительным производством показана на рис. 2.24.
Центральная станция управления 1 с главной управляющей вычислительной машиной должна обладать высокой надежностью и безотказностью. Для этого предусматривается дуплексный режим работы, т. е. применение двух ЭВМ. (режим с горячим резервом). Периферийные средства управления, интерфейс процесса и соединительные провода приведены в соответствие дуплексному принципу работы. Обе управляющие вычислительные машины имеют станцию гибких дисков для записи рецептов в автономном режиме работы систем управления производственных линий. На основе иерархической структуры система управляющих вычислительных машин (УВМ) координирует управление всем производством. Базой для работы УВМ служит производственный план смесительного отделения. Ввод и изменение производственного плана осуществляются на дисплее оператора в помещении центральной станции управления. Внутри системы управляющих вычислительных машин диалоги оператора синхронизируются на обе вычислительные машины. Каждый диалог оператора с помощью печатающего устройства выдается в виде копии на жесткой основе.
Актуальные части производственного плана в форме массивов данных передаются на вычислительные машины 2 для уп-
Рис. 2.25. Изменение соотношения между затратами на аппаратурное и программное обеспечение (по данным фирмы Бюллер — МИАГГ
ФРГ)
равления производственными линиями, а также на системы оперативного планирования работы складов. Эти данные в подсистемах записываются в память и обрабатываются. В такой же форме управляющая
центральная система принимает результаты дозирования, перемещения на складах и информацию из лаборатории экспресс- контроля. Управляющие вычислительные машины работают в реальном масштабе времени. Поставленные задачи позволяют
применить стандартизованные технические средства управления и унифицированный пакет математического обеспечения.
Для управления оборудованием производственных линий (смесительное, краны-штабелеры) эффективно применение микропроцессоров 3. Если можно применять-стандартные пакеты аппаратного и программного обеспечения, это экономически выгодно и оправданно. Решать задачи в реальном масштабе времени в этом случае нет необходимости, так как не нужно
реализовывать управление процессом в ритме производства.
В случае аварии, инвентаризации или профилактики автономные системы управления производственными линиями, складами и системами транспортирования переключаются на ручное управление с помощью командоаппаратов и сигнальных приборов. На мнемосхемах с соответствующими устройствами индикации и световыми сигнализаторами можно следить за процессом управления и воздействовать на него.
Применение автоматических систем управления для решения указанных задач является важным фактором интенсификации производственных процессов. Связанные системы вычислительных машин способствуют повышению эксплуатационной надежности технологического оборудования. Для реализации децентрализованных задач управления эффективно применение мик
ропроцессоров.
Повышенный спрос на быстродействующие стандартные системы привел к увеличению доли затрат на математическое обеспечение (рис. 2.25).
ПЕРСПЕКТИВНОЕ АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЦЕССАПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
Существенным недостатком аппаратурного оформления процессов приготовления резиновых смесей является загроможден- ность смесительных агрегатов оборудованием, относящимся
к системам автоматического дозирования компонентов резиновых смесей и загрузки готовых навесок в резиносмесители, что мешает свободному доступу к резиносмесителям для их обслуживания и ремонта.
Поточно-технологической схемой приготовления резиновых смесей, показанной на рис. 2.26, предусмотрено применение специального герметичного вращающегося в процессе транспортировки контейнера 1, который герметично примыкает к весам при заполнении и затем герметично стыкуется у резиносмесите- ля при разгрузке. Конструкция контейнера обеспечивает чистую разгрузку его после прохождения опрокидывающей станции 2. В контейнере в процессе транспортировки его по транспортной системе 8 производится предварительное смешивание порошков, каучуков и других материалов. Встроенный разгрузочный клапан обеспечивает быструю разгрузку контейнера, поскольку диаметр клапанной тарелки равен диаметру самого контейнера.
Каждый контейнер, содержащий все предварительно смешанные ингредиенты заданной смеси, может быть направлен на любой резиносмеситель периодического действия, поскольку каждый резиносмеситель рассчитан на обработку любой смеси.
На централизованном складе сырья контейнер передается от одних весов к другим, с одного участка на другой до тех пор, пока не соберет все навески ингредиентов для получения заданного рецепта смеси. Заполненный контейнер медленно поворачивается для предварительного смешивания каучуков, технического углерода, порошков и других материалов, после чего подвесным толкающим конвейером подается к резиносмесителю.
Кипы каучука подаются к измельчителям механического действия от двух источников питания. Измельченный каучук дозируется и загружается в конвейеры. Принципиальная схема подготовки каучуков показана на рис. 2.27. С двух источников питания заполняются также контейнеры для технического углерода, химикатов, жидких и легкоплавких материалов, а также гранулированных маточных смесей (см. рис. 2.26).
Микрокомпоненты развешиваются на централизованном участке, где размещены автоматические дозировочно-упаковочные автоматы, каждый из которых рассчитан на дозирование двух- четырех компонентов. Централизованный участок (на рис. не показан) расположен в стороне от зоны резиносмесителей. Дозировочно-упаковочные автоматы обеспечивают пыленепроницаемое заполнение полиэтиленовых пакетов навесками компонентов согласно заданному рецепту. Распределение автоматов производится так, чтобы примерно для 90% всех рецептов из каждых весов одновременно отбиралась навеска только одного компонента для данного рецепта, чем обеспечиваются минимальные циклы взвешивания. Производительность дозировочноупаковочных автоматов достигает 140 пакетов в час, т. е. каждые 25 с подготавливается пакет с готовой навеской. Максимальная масса навески—10 кг.
Рис, 2.27. Принципиальная схема централизованной подготовки каучуков: /—^подъемно-передаточный конвейер; 2 — конвейер для контейнеров; 3 — контейнер для смеси 1-й стадии; 4— весы; 5— лотковый вибропитатель; 6— реверсивный поперечный койвейер; 7— измельчитель кип каучуков; 8— гравитационный рольганг; 9— толкатель кип каучука; 10— индексирующий конвейер; 11— толкатель и стол растарки кип каучука; 12 — штопор (устройство разгрузки кип каучука с поддонов); 13 — подвесной толкающий конвейер
В автоматическом режиме работы заданные значения навесок, допустимые отклонения, точки переключения контролируются микропроцессором. Все участвующие в формировании данного рецепта весы срабатывают параллельно, и по окончании самого продолжительного цикла навески одновременно разгружаются в автоматически подготовленные полиэтиленовые пакеты. После проверки весов «на нуль» микропроцессор подает команду на начало нового цикла дозирования.
Централизация процессов дозирования ингредиентов резиновых смесей на участке, удаленном от смесительного отделения, способствует выполнению всех операций по обработке материалов в одной зоне, где необходимо предусмотреть систему отсоса и вентиляции.
У резиносмесителей нет весов, поэтому нет необходимости сооружать площадки для обслуживания весов и вспомогательного оборудования. Зона резиносмесителей освобождается от загромождающего ее оборудования, открывается непосредственный доступ к основному и вспомогательному технологическому оборудованию для технического обслуживания.
В результате унификации оборудования на каждом централизованном участке (несколько агрегатов с той же конфигурацией бункеров, питателей, весов и разгрузочных устройств) существенно улучшаются условия эксплуатации и обслуживания оборудования.
ГЛАВА 3
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХИ ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ ПРОЦЕССОВ
СКЛАДЫ СЫРЬЯ И ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
На многих действующих предприятиях шинной и резиновой промышленности наблюдаются резкие контрасты между высоким техническим уровнем механизации и автоматизации основных технологических процессов (в подготовительных цехах, заготовительно-сборочных и вулканизационных цехах и др.) и относительно низким уровнем механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских процессов.
Определяющими факторами для оптимизации транспортных потоков и рационального складирования материалов являются правильный выбор оборудования и совершенство технических решений.
Целесообразность применения транспортных систем достигается только при технически обоснованном выборе складских комплексов, обеспечивающих максимальную надежность и гибкость системы. Значительное количество подлежащих хранению материалов с различной номенклатурой требует применения механизированных комплексов, управляемых компьютерами, отказа от хранения материалов на обширных площадях, а также от выполнения человеком операций грузооборота и управления.
В настоящее время в шинной промышленности уже появляются высотные автоматизированные склады, краны-штабелеры, обеспечивающие компактное хранение запасов продуктов, максимальное использование объема склада, складирование максимального числа наименований продуктов, а также четкое совмещение работы складов с механизированными транспортными системами. Таким образом создаются комплексные установки с высокой степенью автоматизации и технической надежности.
Склады резиновой промышленности в зависимости от назначения разделяются следующим образом.
Склады сырья. Склады сырья — склады большой емкости, поскольку призваны обеспечить устойчивую работу производства даже при возможных перебоях в снабжении его сырьем.
Рис. 3.1. Общий вид автоматического крана-штабелера:
/ — поддон с обрабатываемым грузом; 2— каретка; 3— корпус крана-штабелера; 4— верхняя направляющая; 5 — кабель питания; 6 — электросиловой щит; 7 — опорный направляющий рельс
Сырьевые материалы, поступающие от различных предприятий целесообразно «перемешать» для их усреднения и обеспечения однородности продукции; это требует больших запасов продуктов и, следовательно, усложняет конструкцию и управление складом. Кроме того, следует учесть, что на складах сырья хранятся продукты, упакованные в различную по материалу и форме тару (картонные коробки, цилиндрические рулоны, бумажные мешки и т. п.).
Указанные проблемы успешно решаются с применением высотных складов, обслуживаемых кранами-штабелерами (рис. 3.1) с вилами одинарной или двойной глубины, управляемых от ЭВМ надлежащего уровня (управле
ние штабелером, складом, заводом). Преимущества автоматизированных высотных стеллажных складов и эффективность их становятся еще более очевидны, если учесть количество напольных транспортных средств (электрокар) и необходимый для эксплуатации складов традиционного типа персонал, а также трудности обеспечения рационального оборота материалов.
В производстве шин и РТИ склады выполняют функции сбора, учета, сортировки, распределения и подачи материалов в различные места разными способами, что требует высокой степени надежности и гибкости складского оборудования.
Низкая эффективность применения одноэтажных складов, обслуживаемых погрузчиками, подтверждается простыми расчетами. Для хранения 25 000 поддонов в штабелях с числом поддонов в каждом до четырех нужно занять площадь около 18 000 м2, в то время как при применении механизированного склада высотой 13 м со стеллажами двойной глубины необходимо 6000 м2. Функциональное совмещение складских и транспортных систем обеспечивает бесперебойность производственного процесса и возможность решения проблем, связанных с его оперативным управлением.
Необходимый запас сырья на предприятиях шинной и резиновой промышленности в среднем должен обеспечить работу в течение 25 суток, что для шинных производств соответствует хранению примерно 20 000 т грузов более 50 наименований (а для производств РТИ еще больше), упакованных в различной таре (в коробках, цилиндрических барабанах, бумажных мешках) или без нее.
Частота поступления материалов настолько высока, что необходимо применять штабелеры с двумя вилочными узлами, обладающими высокой скоростью передвижения (до 140 м/мин) и подъема (до 24 м/мин), так как иногда каждый штабелер должен перемещать 40—50 контейнеров в час. При этом необходима быстрая разгрузка автомашин и вагонов, чтобы исключить простои и обеспечить возможность разгрузки других прибывающих транспортных единиц.
Необходимо иметь возможность получения в любой момент точной информации о хранимом фонде сырья, о состоянии запаса .и иметь доступ ко всем требуемым грузам с учетом принципа «Первый вошел — первый вышел». На ряде шинных заводов (ПО «Нижнекамскшина», ПО «Чемкентшина» и др.) эти задачи решены путем применения ПТК для подачи поступающего груза с рамп на склад.
Подвесной толкающий конвейер перевозит подвески с грузом до места перегрузки в складские штабелеры. Таким образом, конвейеры поступают на склад при однократном движении. Распределение по пролетам обеспечивается с помощью петель трассы ПТК. Краны-штабелеры снабжены специальными телескопическими вилами, укладывающими контейнеры на стеллажи «двойной глубины»; при этом емкость каждого пролета удваивается. При этом принцип селективности системы сохраняется, так как два однородных груза укладываются в одну двухместную ячейку двойной глубины. В некоторых случаях применяют краны-штабелеры с двойными вилами. ПТК и складские средства (краны-штабелеры, тележки и т. д.) работают полностью в автоматическом режиме. Выдача груза со склада сырья обычно осуществляется с помощью петель трассы ПТК или рольгангов.
Ритм выдачи грузов должен соответствовать ритму производства с целью сокращения до минимума числа необходимых заделов перед потреблением сырья.
Межоперационные (промежуточные) склады. Из межоперационных складов особый интерес представляют склады, предназначенные для хранения маточных и готовых резиновых смесей в виде листов и гранул.
Для шинных производств необходим запас указанных материалов в расчете на 16 часов хранения для маточных резиновых смесей в виде гранул ина трое суток — для смесей в виде листов. С учетом указанных объемов хранения смесей и необходимости их частых перемещений целесообразно применение быст-
родействующих кранов-штабелеров, снабженных двумя вилочными захватами.
Подача смесей на склад и их выдача со склада осуществляются подвесными толкающими -конвейерами в автоматическом режиме управления.
Так как число складируемых единиц грузов ограничивается производственной потребностью на соответствующий срок хранения, склады характеризуются небольшими размерами, но значительным числом операций приема и выдачи грузов. Повышение производительности достигается применением скоростных кранов-штабелеров с двойным захватом, обеспечивающим одновременное перемещение большого числа единиц груза.
Автоматическая система управления и возможность совместить операции хранения с работой механизированных транспортных систем в зонах приема и выдачи грузов, существенным образом способствует также повышению производительности труда.
Склады готовой продукции. Склады готовой продукции шинных производств имеют следующие особенности: малое соотношение масса/объем; малоэффективна отправка шин в контейнерах или поддонах, поскольку возврат тары на большие расстояния трудоемок и дорог. Поэтому рационально хранение нескольких шин, обвязанных лентой, в пакетах.
Для хранения шин в пакетах требуется особая конфигурация стеллажных ячеек, в которых для поддержки груза предусмотрены седлообразные консоли, выступающие поперечно по отношению к пролетам склада. Кроме того, конструкция вил крана-штабелера должна быть рассчитана на перемещение грузов цилиндрической формы.
Обеспечение пожарной безопасности высотных стеллажных складов. Проблема обеспечения пожарной безопасности во многом упрощается благодаря автоматическому режиму работы складов, включающему автоматическую систему пожаротушения.
В складах обычно хранятся две группы воспламеняющихся продуктов. К первой относятся продукты, обладающие «нормальной» воспламеняемостью и сопротивляемостью тушению. Вторая группа включает легковоспламеняющиеся продукты или продукты, трудно поддающиеся тушению (такие, как каучук).
Противопожарная установка обычно состоит из аппаратуры дымоулавливания и аппаратуры тушения.
Склад сырья завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина» разделен на несколько зон, в каждой из которых установлена сеть труб небольшого диаметра. Через нее воздух постоянно всасывается и подается в дымоулавливающую коробку с двойной камерой ионизации, прочно закрепленной на потолке. Предусмотрена электрическая схема, по которой центральной станции передаются световой и звуковой сигналы тревоги; схе-
ма снабжена устройством для предупреждения ложных сигналов тревоги.
Аппаратура тушения состоит из одной или двух систем, в зависимости от рода хранимых на складе продуктов (каучук, гранулы смеси в листах в одном случае или химикаты — в другом).
В первом случае аппаратура тушения, обеспечивающая распыление воды, приводится в действие системой дымоуловителей. Аппаратура включает центральную станцию подачи воды, состоящую из водяного резервуара, электронасоса, дизельной мотопомпы и автоклава; контрольно-аварийные станции (число которых определяется числом зон на складе), включающие набор клапанов, заслонок, манометров и т. п.; батарею разделительных форсунок открытого типа, расположенных на разных уровнях для обеспечения равномерного распределения воды в любом месте данной зоны.
В нормальных условиях трубы пусты, они заполняются только при возникновении аварийной ситуации. При этом все распылители системы пожаротушения вступают в действие одновременно, заливая водой нужную зону.
Во втором случае предусмотрена спринклерная аппаратура пожаротушения с расположением элементов на разных этажах. В системе трубы разделены по участкам для обеспечения равномерного распределения воды в любом месте склада. На участках приемки и отправки грузов и на потолке склада предусмотрены ряды спринклеров, покрывающие все пожароопасные площади склада.
Спринклеры срабатывают автоматически в результате раскалывания шарика при температуре 68 °C. Противопожарная установка оснащена сигнальной и аварийной системой, состоящей из сети равномерно распределенных дымоуловителей с двойной камерой ионизации. Дымоуловители, сработав, обеспечивают подачу аварийного сигнала о возникновении пожара и вызывают раскрытие клапанов, размещенных на крыше здания и предназначенных для выхода дыма наружу.
Система питания размещается в помещении, предусмотренном рядом с зоной высотных стеллажей.
В случае аварии подается сигнал (используемый как командный) на передвижение кранов-штабелеров в заранее установленные безопасные зоны.
Специализированное складское оборудование. К такому оборудованию относятся стеллажи двойной глубины и краны-штабелеры с двумя парами вил. Выражение «двойная глубина» указывает на то, что в каждом пролете склада имеется возможность обслуживания двух боковых ячеек на каждую сторону стеллажей. Всего в группе имеется четыре ячейки: левая во втором ряду и в первом ряду, правая во втором ряду и в первом ряду.
Для стеллажей двойной глубины краны-штабелеры должны быть оснащены вилами с двойным ходом бокового выдвижения. В ряде складов применяют по две пары вил двойной глубины на каждый штабелер, что обеспечивает одновременное перемещение двух контейнеров. Применение стеллажей двойной глубины обеспечивает сокращение на 50% общей площади под боковые фронты пролетов; сокращение на 20—40% площади, занимаемой стеллажами, пролетами, торцевыми установками и пр.; сокращение длины пролетов и числа погрузочных и разгрузочных торцов примерно вдвое; исключение необходимости перехода кранов-штабелеров из одного пролета в другой посредством перегрузочных мостов; эффективное использование существующих площадей и объемов; уменьшение расходов на выполнение строительных работ.
Краны-штабелеры с двумя парами вил производят укладку и съем четырех контейнеров за каждый двойной цикл (приемки и выдачи), обеспечивают сокращение числа требуемых машин на складе при неизменном объеме перемещаемого груза.
Затраты, связанные с применением двойных вил, компенсируются уменьшением числа штабелеров, автоматических устройств и других установок. Краны-штабелеры с двумя парами вил целесообразно применять в складах со стеллажами двойной глубины.
Многоуровневая система управления складскими комплексами. В механизированных складах оправданно применение двух уровней управления. Первый уровень относится к кранам-штабелерам и линиям перемещения контейнеров на входе и выходе, второй — к организации хранения запаса, распределения и подачи материалов к местам потребления. Управление штабелерами и линиями осуществляется взаимозаменяемыми микрокомпьютерами, а для выполнения всех задач управления, организации, как и оперативных задач, применяется компьютер процесса.
В некоторых случаях можно предусмотреть дублирование компьютера управления в режиме горячего резерва, т. е. при взаимном постоянном контроле двух компьютеров и возможности подключения одного взамен другого в случае аварии.
Принцип многоуровневой системы управления наряду с большой надежностью обеспечивает автоматический режим работы склада при аварии одного или нескольких микрокомпьютеров и полуавтоматический режим — при аварии единственного компьютера процесса.
Склад рулонов корда-суровья. Проект специализированного автоматизированного склада для хранения рулонов корда- суровья разработан фирмой FATA (Италия) и реализован на ПО «Бобруйскшина». Высота склада 12 м, занимаемая площадь примерно 1000 м2, в нем хранятся 710 рулонов корда, масса каждого — 750 кг.
Рис. 3.2. Продольный разрез (а) и план (б) автоматизированного высотного склада для хранения рулонов корда-суровья:
/ — электрокар для подачи рулонов корда на склад; 2— кран-штабелер; 3— рулон корда в секции склада; 4— перегрузочное устройство; 5 — ограждение склада; 6 транспортная система для подачи рулонов корда в производство
Склад обслуживают три автоматических крана-штабелера, оснащенных выдвижными вилами двойного хода. Управление складом полностью автоматизировано (рис. 3.2). Для перемещения больших рулонов корда предусмотрено перегрузочное устройство, которое снимает с крана-штабелера рулоны, выходящие со склада, и укладывает их на напольную тележку либо выполняет аналогичные операции в обратном порядке.
Одно перегрузочное устройство обслуживает несколько кранов-штабелеров. Это позволяет перемещать грузы из одного пролета в другой и обеспечивает большую гибкость работы склада (рис. 3.3).
Выход рулонов со склада осуществляется автоматически по вызову работающих в зоне разгрузки операторов, которые могут выбирать любой тип корда-суровья из 13 имеющихся на
складе. С помощью ряда устройств рулоны погружаются на автоматический монорельсовый конвейер, обслуживаемый подвесными моторизованными тележками. Эти тележки, транспортирующие рулоны, управляются посредством кнопочной станции, на которой оператор набирает адрес точки, где должен разгрузиться рулон; после этого моторизованная тележка перевозит автоматически рулон в пункт назначения.
Ниже приведены технические данные склада:
Занимаемая площадь, м2
100
Число видов складируемых товаров .
13
Габаритные размеры груза, мм . . .
1900ХН00
Тип стеллажей
С кронштейнами
Высота склада, м
12
Длина склада, м
24
Емкость склада
718 мест под поддоны
Число кранов-штабелеров, шт. . . .
3 (одномачтовые)
Глубина выдвижения
Двойная
Число узлов вил
1
Полезная нагрузка, кг
750
Скорость подъема (макс./мин.), м/мин
20/5
Скорость передвижения, м/мин . . .
04-60
Число циклов на входе и выходе в 1 ч
25+25
Склад сырья завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина». На заводе грузовых шин ПО «Нижнекамскшина» эксплуатируется автоматизированный высокостеллажный склад для хранения сырья и материалов, оснащенный высокопроизводительным оборудованием. Хранение сырья и материалов осуществляется в 12 стеллажах высотой 14 м (с двойной глубиной установки поддонов), обслуживаемых шестью автоматизированными кра-
Рис. 3.3. Система отбора рулонов корда-суровья со склада:
1 рулон корда в секции склада; 2— кран-штабелер; 3 — направляющая крана-штабелера; 4 — перегрузочное устройство
Рис. 3.4. Схема автоматического высотного стеллажного склада сырья и материалов завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина»:Рис. 3.4. Схема автоматического высотного стеллажного склада сырья и материалов завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина»:а — план склада; б — положение грузов в различной таре в ячейках склада: 1 — поточно-транспортная система для переработки грузов; 2 —ограждение склада; 3 —• загрузочные петли; 4 — автоматический кран-штабелер; 5— стеллажи; б — петли системы отбора грузов со склада; 7— автомобильная рампа; 8 — автомобили с прибывшим грузом; 9— поддон
Рис. 3.4. Схема автоматического высотного стеллажного склада сырья и материалов завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина»:
Рис. 3.4. Схема автоматического высотного стеллажного склада сырья и материалов завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина»:
нами штабелерами со скоростью передвижения до 140 м/мин.
Высота складского корпуса до низа строительных ферм 14,4 м.
Транспортировка поддонов с сырьем от семи загрузочных устройств оклада (на рампах) до зоны приема поддонов кранами-штабелерами (перед стеллажами) осуществляется подвесным толкающим конвейером с автоматическим адресованием. Управление работой склада выполняется с помощью ЭВМ.
Автоматизированный высокостеллажный склад сырья обеспечивает: максимальное использование объема склада; повышение производительности труда на складских операциях; автоматическое размещение поддонов с грузами в стеллажах и выдачу сырья в производство; соблюдение основного правила «первым вошел — первым вышел»; выдачу информации о наличии сырья и его количестве; сокращение потерь сырья за счет улучшения организации хранения; улучшение качества выпускаемой продукции за счет использования сырья в пределах гарантированного срока хранения и отсутствия посторонних примесей.
В качестве базового варианта при расчете экономической эффективности принят существующий способ хранения сырья и
материалов на многих окладах действующих шинных заводов — в поддонах в штабелерах высотой не более 5 м.
На складе хранятся химикаты, общим числом поддонов 11 200. Все химикаты помещены на поддоны стандартных размеров и могут складироваться и перемещаться по одному или по два, в зависимости от занимаемых ими габаритов.
Поступление на склад контейнеров происходит автоматически посредством НТК, который доходит до товарной платформы, куда прибывают товары извне.
Выдача товаров со склада осуществляется также автоматически посредством НТК, который доставляет их на участок распаковки и потребления (рис. 3.4).
Ниже приведены сравнительные технические данные автоматизированного высотного стеллажного склада сырья и материалов завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина» (/) и одноэтажного склада со штабельным хранением сырья (//):
/
//
Вместимость склада, т:
каучуки
4240,05
4240,05
химикаты
3804,4
3804,4
текстильный корд
1256,2
1256,2
металлокорд
1938,0
1938,0
проволока
867,0
867,0
Суточный расход сырья, т: каучуки
547,8
547,8
химикаты
150,2
150,2
текстильный корд
62,8
62,8
металлокорд
64,6
64,6
проволока
28,9
28,9
Площадь склада, м2
16224
38304
Объем склада, м3
197616
298100
Потери сырья, %
0,1
1,0
Управление складом
С помощью
Степень автоматизации, %
ЭВМ
70
0
Установленная мощность механизмов, кВт Проектная численность работающих, чел.
2220
300
136
302
Годовой экономический эффект, получаемый в результате использования высотного склада сырья с подачей каучука и химикатов в автоматическом режиме и управлением от ЭВМ на заводе грузовых шин ПО «Нижнекамскшина», составляет 1130,3 тыс. руб.; срок окупаемости капитальных затрат 0,42 г. (см, расчет экономической эффективности АСУТП «Склад сырья»).
Склад готовых резиновых смесей завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина». Для обеспечения ритмичной работы заготовительно-сборочного производства завода грузовых шин ПО «Нижнекамскшина» предусмотрен автоматический высокостеллажный склад для хранения листовых резиновых смесей. Вместимость склада — 634 т смесей. Производственные площади составляют 900 м2. Листовые резиновые смеси хранятся на плос-
ких поддонах в стеллажах высотой 15,76 м, обслуживаемых двумя автоматическими кранами-штабелерами высокой производительности.
Стеллажи самонесущего типа выполняют роль опор для ограждающих (противопожарных) конструкций. Масса листовой резины на поддоне до 1350 кг; габаритные размеры поддона 2200X1400 мм.
Склад листовых резиновых смесей размещен в крановом пролете подготовительного цеха, что позволило обойтись без строительства дополнительных площадей.
Управление работой склада осуществляется с помощью ЭВМ.
На большинстве действующих шинных заводов листовые резиновые смеси хранятся на поддонах на специально отведенных площадях в подготовительных цехах. Такой способ хранения приводит к потерям резиновых смесей, составляющим до 0,14%.
За базовый вариант для сравнения приняты показатели автоматизированного склада сырья для хранения листовой резиновой смеси на поддонах в стеллажах высотой 19,5 м, обслуживаемых штабелерами. Грузоподъемность штабелера 1600 кг, высота подъема груза 18 м, масса листовой резиновой смеси 1000 кг, габаритные размеры поддона 1390X1200X200 мм. Поддоны с листовой резиновой смесью поступают на склад из подготовительного цеха от охлаждающих устройств с помощью транспортной системы, состоящей из роликовых и цепных конвейеров. Склад размещается в специальной вставке между подготовительным и заготовительно-сборочным корпусами.
Годовой экономический эффект, получаемый в результате использования автоматического высотного стеллажного склада резиновых смесей на заводе грузовых шин ПО «Нижнекамскши- на», составляет 491,04 тыс. руб.
/634634В пролете под-готовительногоцеха0,17ЭВМ300/634634В пролете под-готовительногоцеха0,17ЭВМ300//3001125Специальная вставка 0,1 32ЭВМ274//3001125Специальная вставка 0,1 32ЭВМ274Ниже приведены сравнительные технические данные автоматического высокостеллажного (/) и автоматизированного (//) складов для хранения листовых резиновых смесей:
/
634
634
В пролете под-готовительногоцеха
0,1
7
ЭВМ
300
/
634
634
В пролете под-готовительногоцеха
0,1
7
ЭВМ
300
//3001125
Специальная вставка 0,1 32
ЭВМ
274
//3001125
Специальная вставка 0,1 32
ЭВМ
274
Суточный расход резиновых смесей, т . Объем хранения (или емкость склада),т Размещение склада
Потери сырья, %
Число работающих, чел
Система управления
Установленная мощность механизмов, кВт.
Высотный склад автомобильных шин. На рис. 3.5 показана схема высотного склада для хранения автомобильных шин, разработанная для завода массовых шин ПО «Бобруйскшина» фирмой FATA (Италия).
Рис. 3.5. Продольный разрез (а) и план (б) высотного склада для хранения автомобильных шин в пакетах:
/— вагон для погрузки пакетов шин; 2— ограждение склада; 3— шины на подвесках транспортной системы; 4— установка для пакетирования шин; 5 — порожние подвески транспортной системы; 6 — участок опрокидывания и подачи пакетов шин на склад; 7 — кран-штабелер; 8— наклонный спуск для пакетов шин; 9— пакеты шин перед погрузкой на электрокар; 10 — станция управления складом; 11— электрокар, подающий пакет) шин к вагону; 12 — система рольгангов для перемещения пакетов шин
Готовые шины, подаваемые из отделения вулканизации посредством автоматической системы ПТК, разгружаются с помощью специальных устройств, связанных с рабочим циклом без какого-либо участия человека. Эти устройства обеспечивают перегрузку шин всех выпускаемых размеров и формирование пакетов из оптимального для складирования числа шин. Пакеты шин обвязываются специальными автоматическими устройствами (рис. 3.6), после чего направляются на склад для хранения.
Другим автоматическим устройством, применяемым для перемещения готовых шин, является опрокидыватель (рис. 3.7), обеспечивающий более удобный съем обвязанного пакета установленным на складе краном-штабелером.
На выходе из склада предусмотрено устройство (рис. 3.8) для перемещения готовой продукции и погрузки ее в железнодорожные вагоны или на грузовики для отправки потребителям.
Погрузочно-разгрузочные операции переработки готовых шин механизированы с помощью устройств, въезжающих в железнодорожный вагон, что исключает применение ручного труда.
Рис. 3.6. Установка для пакетирования шин: 1 — устройство пакетирования; 2 — очередная шина для формирования пакета; 3— шины на подвеске транспортной системы; 4 — трасса транспортной системы; 5 — несущее устройство транспортной системы; 6 — противовесРис. 3.6. Установка для пакетирования шин: 1 — устройство пакетирования; 2 — очередная шина для формирования пакета; 3— шины на подвеске транспортной системы; 4 — трасса транспортной системы; 5 — несущее устройство транспортной системы; 6 — противовесНиже приведены технические данные автоматического склада готовых шин завода массовых шин ПО «Бобруйскшина»:
Рис. 3.6. Установка для пакетирования шин: 1 — устройство пакетирования; 2 — очередная шина для формирования пакета; 3— шины на подвеске транспортной системы; 4 — трасса транспортной системы; 5 — несущее устройство транспортной системы; 6 — противовес
Рис. 3.6. Установка для пакетирования шин: 1 — устройство пакетирования; 2 — очередная шина для формирования пакета; 3— шины на подвеске транспортной системы; 4 — трасса транспортной системы; 5 — несущее устройство транспортной системы; 6 — противовес
Занимаемая площадь, м2 . . . . Габариты поддонов, мм . . . , . Тип стеллажей Высота склада, м Длина склада, м Емкость склада Число штабелеров Глубина выдвижения Число узлов вил
22001200X800 ммС кронштейнами13,8605200 мест под поддоны5Простая110020/50—120110+11022001200X800 ммС кронштейнами13,8605200 мест под поддоны5Простая110020/50—120110+110Полезная нагрузка, кг Скорость подъема (макс./мин.), м/мин Скорость передвижения, м/мин . . Число циклов на входе и выходе за 1ч
2200
1200X800 мм
С кронштейнами
13,8
60
5200 мест под поддоны
5
Простая
1
100
20/5
0—120
110+110
2200
1200X800 мм
С кронштейнами
13,8
60
5200 мест под поддоны
5
Простая
1
100
20/5
0—120
110+110
КОНТЕЙНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ
Расходы на транспортировку и хранение сырья, материалов и различной промышленной продукции увеличивают добавочную стоимость в производственном процессе. Эта стоимость тем выше, чем разнообразнее специфические свойства материалов и продуктов.
В связи с необходимостью использования для транспортировки и хранения материалов на различных стадиях их обработки (от сырья до готовой продукции) специальных приспособлений, захватных, пакетирующих и штабелирующих устройств, а также устройств для хранения и перевозки промышленных грузов возникает проблема унификации тары, используемой в промышленности.
В настоящее время лишь некоторые виды контейнеров унифицированы и для них имеются международные стандарты. К ним относятся контейнеры следующих типов.
Рис. 3.7. Устройство опрокидывания пакетов шин:
1 — транспортер; 2 — пакет шин в опрокинутом положении; 3— пакет шин до опрокидывания; 4 — пневмопривод опрокидывателя; 5 — опрокидыватель
Рис. 3.8. Устройство для перемещения автомобильных шин и погрузки их в железнодорожные вагоны:
/ — шины перед погрузкой в вагон; 2 — рольганговая тележка; 3 — ограждение склада готовой продукции; 4— вагон
Контейнеры ISO ТС 104. Международным Техническим комитетом 104 контейнеры в зависимости от их габаритов и характеристик разделены на три серии.
К серии I относятся контейнеры классов ЛЛ, Л, В, С, D на
30 и Ют, контейнеры Е, F, масса брутто которых от 5 до 7 т. Все они имеют высоту и ширину 2438 мм, кроме контейнера типа Л высотой 2591 мм.
К серии II относятся контейнеры Л, В, С, масса брутто которых 7 т, высота — 2100 мм, а ширина и длина различны.
К серии III относятся контейнеры, масса брутто которых менее 5 т, габариты любые.
Техническим комитетом ISO ТС 104 в 1969 г. установлена
структура и распределены обязанности между государствами членами Технического комитета следующим образом:
Терминология Бельгия
Надежность Швеция
Распознавательныйкод США
ФранцияВеликобритания СССРФранцияВеликобритания СССРГабариты и виды испытаний:
Франция
Великобритания СССР
Франция
Великобритания СССР
общих контейнеров серий I, II . . . специальных контейнеров серий I, III контейнеров серии III
Технические данные унифицированных стандартных контей неров серии I приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Технические характеристики стандартных контейнеров серии I
Класс
Емкость, м3
Габариты, мм
Масса брутто, т
наружные
внутренние
длина
ширина
высота
длина
ширина
высота
АА
77,015
12190
2435
2590
11998
2299
2350
30,48
А
72,467
12190
2435
2435
11980
2299
2197
30,48
В
54,238
9125
2435
2435
8931
2299
2197
25,40
с
36,000
6055
2435
2435
5867
2299
2197
20,32
D
17,122
2990
2435
2435
2802
2299
2197
10,16
Е
11,266
1965
2435
2435
1780
2299
2197
7,Н
F
8,678
1460
2435
2435
1273
2299
2197
5,08
Специальные контейнеры. Почти во всех промышленных областях существует необходимость использования специальной тары для укладки и транспортировки материалов, отличающихся размерами или техническими характеристиками, не позволяющими складировать их в обыкновенных контейнерах. Разновидность этой специальной тары включает как простую оснастку стандартных контейнеров, так и контейнеры, специально разработанные в зависимости от характеристик груза.
На рис. 3.9 даны примеры специализированных контейнеров и поддонов для транспортировки и хранения грузов: поддон для транспортировки и хранения шин в положении лежа (рис. 3.9, а): контейнер для технического углерода (рис. 3.9,6), поддоны для рулонов корда (рис. 3.9, в) и для бочек (рис. 3.9, г).
Кроме перечисленных имеются еще контейнеры самых различных форм и размеров, которые в основном используются либо внутри склада, либо для подачи грузов со склада на рабочие участки и в производство.
800800Рис. 3.9. Специализированные контейнеры и поддоны:а — для транспортировки и хранения шин;б — для технического углерода; е — для рулонов корда; г — для бочекРис. 3.9. Специализированные контейнеры и поддоны:а — для транспортировки и хранения шин;б — для технического углерода; е — для рулонов корда; г — для бочек
800
800
Рис. 3.9. Специализированные контейнеры и поддоны:
а — для транспортировки и хранения шин;
б — для технического углерода; е — для рулонов корда; г — для бочек
Рис. 3.9. Специализированные контейнеры и поддоны:
а — для транспортировки и хранения шин;
б — для технического углерода; е — для рулонов корда; г — для бочек
33. АВТОМАТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ УКЛАДКИ ГРУЗОВ НА ПОДДОНЫ
Укладка мешков. Для одного из складов фирма «Кар-Вен- томатик» предложила конструкцию установки для укладки мешков на поддоны. Решение заключалось в применении пневматических присосок (рис. 3.10), обеспечивающих высокую производительность, вертикальное штабелирование поддонов, отсутствие деформации груза и возможность использования как контейнеров, так и поддонов.
Укладка грузов в картонных коробках. Установка (рис. 3.11) работает следующим образом. Порожний поддон 3 из распределительного склада подается на участок 4 для укладки на него грузов. Подлежащие укладке коробки с грузом, поступающие с упаковочной линии /, направляются на движущуюся вдоль рамы 2 площадку 5 для комплектации пакета коробок.
По окончании пакетирования площадка 5 с грузом поднимается до заданного уровня и перемещается по раме 2 для сталкивания грузов на поддон 3. Штанга противодействия удерживает грузы, которые, скользя по плоскости подвижной площадки 5, укладываются по порядку на поддон 3. После этого рама с площадкой, свободной от пакета грузов, возвращается в позицию загрузки на уровне поступления грузов.
Цикл повторяется до тех пор, пока не будет укомплектована грузовая единица (составление грузовой единицы осуществляется согласно программе, реализуемой с помощью ЭВМ). Грузовые единицы с помощью приводных роликов отправляются с участка 4 укладки коробок в поддоны на участок приема поддонов.
Укладка шин. Шины, подаваемые пластинчатым или ленточным транспортером 1 на участок укладки на поддоны, штабелируются группами по три штуки моторизованным шаговым подъемником, расположенным на торце транспортера (рис. 3.12). Клещи 2 с расширяющимися колодками 5, помещенные на торце подвижного плеча робота 3, вводятся в штабель шин 4 до внутренней полости первой снизу шины.
Рис. 3.10. Вид сбоку (а) и сверху (б) установки для автоматической укладки мешков с грузом на поддоны:
1— транспортер для подачи мешков с грузом; 2— присоска; 3— склад поддонов; 4— мешки с грузом на поддоне
Рис. 3.11. Автоматическая установка для укладки на поддоны грузов в картонных коробках:
1 — линия упаковки; 2 — подвижная рама; 3—поддон; 4—участок укладки загруженных картонных коробок на поддон; 5 — подвижная площадка для пакетирования коробок с грузом
Раскрытие колодок, захват и подъем шин, перемещение и поворот робота к контейнеру, подлежащему заполнению, поиск свободного места для складирования шин, складирование, закрытие клещей с отцеплением шин, подъем клещей и возврат в исходное положение робота для возобновления нового цикла представляют собой основные операции, включенные в память робота.
Все операции управляются и контролируются цифровой управляющей системой, которая способна выполнить в заданной последовательности любое сочетание из 2700 запрограммированных.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТОТЕЛЕЖКИ
Промышленная робототележка — это управляемое гибкое транспортное средство, которое находит широкое применение в комплексных системах распределения грузов. С ее помощью можно решать многие проблемы, встречающиеся в области внутризаводского транспорта. Модульная конструкция тележки позволяет собирать ее с учетом требований данного производства. Тележку можно применять в качестве средства транспортировки поддонов и контейнеров, в качестве подвижной рабочей единицы, подающей детали с одной станции на другую либо до точки разгрузки, завершающей данный производственный цикл.
Тележка получает информацию по пути следования системы, в которой она работает, и выдает информацию о собственном состоянии, что позволяет обеспечить полный контроль и учет производственного потока.
55Puc. 3.12. Автоматическая установка для укладки шин на поддоны при помощи робота:
5
5
а — робот в позиции съема штабеля шин; б — вид сверху; / — ленточный транспортер; 2— клещи; 3 — робот; 4 — штабелируемые шины; 5— расширяющиеся колодки; 6 — подъемный стол;
7 — контейнер
Тележка дополняет обычные области применения других транспортных средств в тех случаях, когда требуется простота доступа к обслуживаемым зонам.
Для применения управляемой напольной тележки не требу- ется^ сооружение каких-либо стационарных конструкций. Нет ог
раничений и в размещении обслуживаемых установок и оборудования. Повышенная степень свободы достигается, когда тележка выполняет операции вне обычной траектории, осуществляя контроль трассы с занесением учетных данных в память микропроцессора.
^Применение робототележки как самостоятельной транспортной установки или как части сложной транспортной системы наилучшим образом обеспечивает выполнение требований, специфичных для данного производства. Ее можно легко приспособить к различным производственным требованиям и к широкой гамме транспортируемых грузов.
Рядом с электрошкафом, включающим бортовые микропроцессоры и аккумуляторные батареи, на раме тележки из нержавеющей стали размещаются, в зависимости от 'конкретных нужд заказчика, различные приспособления: простые или двойные вилы, рольганг, цепной транспортер, подъемный стол, плита под транспортируемые детали.
С помощью этих приспособлений при различных их сочетаниях тележка в состоянии транспортировать грузы массой до 2000 кг и поднимать грузы массой до 3000 кг.
Тележка обеспечивает отбор и укладку грузов в любой транспортной системе, при наличии стеллажей, а также отбор и укладку грузов с пола, поднимая их на высоту свыше 3 м.
Предусмотрено три стандартных типа тележек: с одним, двумя и четырьмя ведущими колесами. Благодаря индивидуальному приводу каждого колеса тележка может передвигаться 146
Рис. 3.13. Общий вид промышленной робототележки фирмы FATA (Италия)
вперед и назад, поворачиваться с минимальными радиусами поворота и вращаться вокруг собственной оси с минимальными затратами времени. Все двигатели работают от источника постоянного тока.
На рис. 3.13 показан общий
вид робототележки. Основные данные одной из робототехниче
ских тележек приведены ниже:
Грузоподъемность, кг*2000
Максимальная скорость перемещения, м/мин: вперед 90
назад 30
Максимальное управляемое ускорение (замедление), м/с20,5
Мощность и напряжение двигателя перемещения в режиме постоянного тока 1,2кВт; 24 В
Размеры колес из полиуретана, мм: ведущих 300X100
управляемых 150x50
Скорость вращения вокруг оси, град/с 20
Радиус поворота, мм 1280
Скорость подъема при максимальной нагрузке, м/мин . .6
Высота подъема вил, мм 0—3200
На рис. 3.14 показан вариант рабочей трассы робототехнической тележки. На рис. 3.15 показана специализированная тележка с рольганговой платформой, встроенная в производственный поток.
АВТОМАТИЗАЦИЯ СКЛАДОВ СЫРЬЯ
Высотные стеллажные склады сырья. Основным недостатком существующего складского хозяйства большинства шинных заводов является отсутствие механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных операций, упорядоченного хранения и оперативных средств контроля поступивших на склад сырья и материалов 1и выдачи их в производство. Это приводит к ограниченности получаемой информации о наличии сырья и материалов на складах.
Внедрение автоматизированных высотных стеллажных складов для хранения химикатов, каучуков, кордов, проволоки, тканей и других материалов позволяет контролировать массу и тип прибывших грузов, определять место его хранения, управлять транспортными системами и краном-штабелером для приема и выдачи материалов в производство, следить за сроками хра-
■нения грузов и по заявкам потребителей обеспечивать выдачу их в производство.
Примером полностью автоматизированного склада сырья может служить склад на ПО «Нижнекамскшина». Емкость склада— 15 225 поддонов; кроме того, 300 поддонов находятся в обращении. Габариты поддонов 1200X1800 мм, максимальная грузоподъемность поддона 1000 кг. В день склад может выдать следующее количество сырья и материалов: 402,5 т каучука; 98,2 т химикатов; 24,0 т проволоки; 7,9 т металлокорда. Склад рассчитан на круглосуточное поступление материлов. Выдача может производиться в течение 20,5 ч в сутки.
Железнодорожные вагоны поступают к одному из восьми приемных окон склада. На каждом окне имеется девять конечных выключателей для контроля прохождения груза через окно и контроля положения механизмов окна. По прибытии груза оператор с пульта вводит данные с накладной.
В ЭВМ хранятся сведения о таре всех грузов. ЭВМ вычисляет, сколько единиц упаковки прибывшего груза помещается на поддоне, и печатает этикетку. Грузы вручную (с помощью автопогрузчика) укладываются на поддоны в соответствии с
Рис, 3.14. Рабочая трасса робототехнической тележки (вариант):
/ — погрузочно-разгрузочная зона цеха; 2 —тележка; 3 —- технологический участок; 4 — погрузочно-разгрузочная станция; 5 — ремонтно-профилактическая петля
Рис. 3.15. Специализированная робототехническая тележка с рольганговой платформой этикеткой. Этикетка вставляется в карман поддона. Сигнал прохождения груза через приемное окно является командой ЭВМ для расчета пути и выбора места хранения. От приемного окна груз по
транспортной системе идет на станцию регистрации, автоматически взвешивается и с помощью фотореле проверяются его габариты. Оператор проверяет соответствие этикетки и груза. Если один из параметров не соответствует требованиям, груз бракуется и отправляется на запасную ветку. Если груз соответствует этикетке, его масса и габариты в норме, оператор дает сигнал в ЭВМ «груз принят» и ЭВМ выдает транспортной системе маршрут.
Дежурный на приемной станции проверки считывает код материала и Порядковый номер с ярлыка и набирает эту информацию на клавиатуре. Набранная информация появляется на дисплее над клавиатурой, и дежурный проверяет ее, прежде чем ввести в ЭВМ.
При проведении проверки данные о габаритах и массе груза должны совпадать с данными кода этого груза в памяти ЭВМ. Код материала и порядковые номера должны совпадать с данными имеющихся ярлыков. Если какая-либо из этой информации неправильна или не соответствует данным, загорается лампочка «Отказ» на приемной панели. Оператор может вторично набрать информацию с ярлыка и, в случае вторичного сигнала «Отказ», освобождает подвеску и отправляет ее на участок технического обслуживания для проверки и исправления.
Если данные совпадают, ЭВМ определяет свободное место для хранения груза и отводит подвеску со станции проверки. Далее ЭВМ направляет подвеску к пункту приема крана-штабелера и открывает доступ к месту, предназначенному для груза. Все подвески имеют индивидуальные, закрепленные за ними, коды, дающие возможность контролировать их движение.
Конвейерная система доставляет груз к стеллажам, где он передается крану-штабелеру. Кран-штабелер получает от ЭВМ адрес ячейки хранения. Выполнение всех манипуляций крана обеспечивает контроллер крана-штабелера. При расчете места хранения ЭВМ учитывает поступившие заявки на выдачу материалов, чтобы оптимизировать работу крана, исключить холостые пробеги.
Стеллажи склада различаются по конструкции и предназначаются для хранения специальных контейнеров с синтетическим каучуком; поддонов с натуральным каучуком; поддонов с хими-
ческими ингредиентами; поддонов с тканями, проволокой и ме- таллокордом; поддонов с тарной сажей.
Грузы, предназначенные для выгрузки по комаде ЭВМ, снимаются краном-штабелером с места хранения и укладываются в порожнюю подвеску вывозной системы подвесных толкающих конвейеров.
В дисковой памяти ЭВМ имеется карта склада — известны код материала каждого места хранения; дата установки груза в это место; места, по той или иной причине недоступные для хранения. У ЭВМ можно запросить сведения об общем запасе любого материала, о грузах, находящихся в пути, о невыполненных запросах на материал, об ярлыках грузов, еще не поступивших с приемных пунктов, а также требуемые участки «карты» склада.
Данные кода материала и места назначения грузов, размещенных на подвесках ПТК, имеются в ЭВМ. Эти грузы по запросу отправляются по следующим адресам: поддоны с кипами НК — на участки резки кип и декристаллизации; мягчители и жидкие химикаты, проволока и корды в барабанах — на место перегрузки в автопогрузчики; контейнеры для каучуков — в зону освобождения поддонов и перевешиваются по "одному на конвейерную систему; химикаты — на участок опорожнения поддонов и заполнения контейнеров для подачи в систему распределения химикатов.
Возвращение на склад поддонов производится по шифру, набранному с помощью клавиатуры на главной диспетчерской. Все подвески имеют индивидуальные, закрепленные за ними коды, дающие возможность ЭВМ контролировать их движение.
В местах передачи поддонов вывозной системы ПТК склада сырья на участок резки кип НК имеется местная панель оператора. Панель имеет управляемый ЭВМ дисплей, который показывает код материала груза, доставленного определенной подвеской. Оператор сверяет показания дисплея с данными приемного ярлыка, прикрепленного к поддону. Если показания ярлыка и дисплея совпадают, оператор нажимает кнопку «прием», если не совпадают — кнопку «отказ». ЭВМ при этом зажигает лампочку «подтверждение», а затем в случае, если груз принят, ждет, пока оператор нажмет кнопку «освободить подвеску», после чего гасит код на дисплее и позволяет возврат порожней подвески для повторной загрузки; в случае, если груз не принят, гасит код на дисплее и направляет загруженную подвеску на участок проверки и исправления. При этом ЭВМ отмечает данный отказ для дальнейшей распечатки регистрированных отказов.
Вывоз химикатов и жидких ингредиентов может производиться по запросам с четырех местных пультов операторов. На каждом пульте имеются устройства для выбора типа материала, кнопка «запрос», четыре индикаторные лампочки «Запрос принят» и одна — «Запрос отказан».
В пункте переноса груза на автопогрузчик имеется местный пульт. На пульте предусмотрен управляемый ЭВМ дисплей, на который выводится код материала груза, доставленного данной подвеской. Код сверяется оператором с кодом на ярлыке, прикрепленном к поддону по прибытии. Алгоритм дальнейшей работы такой же, как в случае с каучуками.
Вывоз химикатов производится в соответствии с запросом системы распределения химикатов.
Прибывшую на участок разгрузки поддонов подвеску ЭВМ направляет на одну из восьми разгрузочных станций, предназначенную для этого химиката (или группы химикатов). Если одна из разгрузочных станций выйдет из строя, можно изменить назначение этих разгрузочных станций.
Каждая станция разгрузки имеет свой пульт оператора с управляемым от ЭВМ дисплеем, на который выводится код материала груза, доставленного определенной подвеской; код сверяется оператором с кодом на прикрепленном к поддону приемником ярлыке. Далее работа оператора соответствует описанному выше алгоритму.
На отдельной секции местного пульта, связанной с вычислительной системой управления распределением химикатов, оператор получает дополнительную информацию, которая дает возможность ему проверить нормальную работу устройств для переноса контейнеров, а также контролировать отправление контейнеров после заполнения.
Все подвески имеют индивидуальные, закрепленные за ними коды, дающие возможность контролировать их движение.
Управляющая ЭВМ — сдвоенная, причем один процессор находится в горячем резерве; ЭВМ одновременно обслуживает склад сырья, технического углерода и подготовительное производство.
В функции АСУ ТП «Склад сырья» входит: контроль поступающих грузов (масса, номенклатура, дата поступления, упаковка и т. п.); хранение сырья и материалов; управление приемными механизмами склада, механизмами выдачи сырья в производство, станцией контроля прибывших грузов, транспортными системами склада, кранами-штабелерами; контроль времени хранения материалов, обработка запросов на выдачу материалов; определение маршрутов выдачи и приемки сырья; контроль состояния оборудования; формирование «карты» склада, ярлыков на контейнеры, информации для вывода на дисплей, журналов поступления и выдачи сырья; прием и передача данных на общезаводскую ЭВМ; связь и обмен информацией с системой управления подготовительным цехом.
Для выполнения перечисленных функций оборудование склада сырья должно быть оснащено необходимыми датчиками. При проектировании склада определяют число и типы стеллажей, кранов-штабелеров, транспортных систем, приемных окон и т. д. Схема дает представление о том, какими датчиками должна
быть снабжена каждая единица складского оборудования для выполнения перечисленных функций.
Каждое приемное окно склада должно быть оборудовано контактными выключателями для регистрации положения приемных механизмов и груза при прохождении через окно. Оператор склада должен иметь пульт для ввода данных о прибывшем грузе, сигнализацию о готовности окон к приему грузов и цифропечатающее устройство для печати ярлыков для поддонов. Цифропечатающее устройство может управляться локальной системой, выполненной, например, на основе микропроцессора.
Каждая подвеска системы ПТК должна иметь датчик кода для обеспечения связи определенного груза с подвеской и определения его местонахождения при транспортировании.
Станции передачи грузов с приемной ПТК кранам-штабелерам и от кранов-штабелеров ПТК выдачи снабжаются конечными выключателями. Все приводы ПТК, кранов-штабелеров, конвейеров пункта резки и распарки каучуков должны иметь реле скорости для контроля работы этих механизмов.
Задание для крана-штабелера вырабатывает ЭВМ, всеми операциями по выполнению этого задания управляет микропроцессор.
Станция регистрации грузов на поддонах для контроля их габаритов оборудована системой фотореле, пультом оператора для ручного ввода данных о грузе на поддоне и системой автоматического взвешивания грузов. В качестве последней может быть использована информационно-измерительная система «каучук», разработанная Киевским институтом автоматики. Магнитоупругий датчик усилий встраивается под монорельс системы ПТК. Информация о массе груза выдается в виде четырехразрядного двоично-десятичного кода. Груз взвешивается в процессе движения. На станции регистрации грузов располагаются пульт оператора для ввода информации в ЭВМ. и средства визуальной регистрации рекомендаций ЭВМ.
Устройства для передачи грузов с одной транспортной системы на другую (от ПТК к кранам-штабелерам и наоборот — от ПТК на конвейеры и места разгрузки при выдаче материалов в производство) управляются средствами локальной автоматики, выполненной на микропроцессорах.
Автоматические разгрузчики поддонов снабжены наряду со средствами локальной автоматики несколькими конечными выключателями для регистрации положения поддона и состояния передаточного устройства.
Для обеспечения максимальной эксплуатационной надежности работы АСУ ТП «Склад сырья» целесообразно использовать сдвоенные микропроцессоры, один из которых должен находиться в горячем резерве.
Исходя из функций АСУ ТП, можно ориентировочно сформулировать перечень задач управляющей ЭВМ: обеспечение всех аспектов сдвоенной обработки данных, регулярное считывание
входных сигналов со всего оборудования и осуществление ввода данных; обеспечение интерфейса с программируемыми контроллерами, управляющими системой подвесок, кранами-штабелерами, цифропечатающим устройством ярлыков, передаточными устройствами, станцией регистрации; управление складом (основная задача), контроль данных о поддонах при поступлении на склад, определение оптимального пути поступления — выдачи поддонов, определение листа для поддона, обработка запросов на выдачу материалов; статистика и сбор данных — формирование итогового журнала поступивших материалов, журнала выданных в производство материалов, материалов в транзите; формирование «карты склада».
Должен быть предусмотрен и ряд задач вывода информации на экран дисплея и выдачи ее на печать. К первым относятся адрес отказавшей НТК, крана-штабелера, передаточного окна и т. п.; перечень материалов и их кодов; данные о подвесках материалов; журнал секций склада; сведения о невыполненных ярлыках; отклоненные на станции регистрации поддоны; перечень материалов в транзите; режим оборудования (авария, восстановление); запрос на материалы и на ярлыки.
Ко вторым относятся журнал секции склада; перечень материалов; печать ярлыков; журналы поступления; выдачи в производство, материалов в транзите.
Кроме того, должны быть разработаны пакеты программ для управления всеми локальными средствами автоматики.
Окончательно функции АСУ ТП и перечень решаемых задач определяют в процессе проектирования системы.
На стадии разработки системы должен быть проведен окончательный выбор ЭВМ. При этом учитывают требование однотипности средств вычислительной техники, применяемых в шинной промышленности.
Экономическая эффективность АСУ ТП «Склад сырья». Основные источники экономической эффективности внедрения автоматизированных складов сырья на шинных заводах следующие: улучшение ритмичности производства, приводящее к увеличению объема производства и экономии условно-постоянных расходов; уменьшение непроизводительных расходов; увеличение среднемесячной оборачиваемости оборотных средств до среднепрогрессивного уровня и сокращение длительности оборота: сокращение расходов каучука и химических ингредиентов; сокращение брака резиновых смесей из-за нарушения сортов ингредиентов; улучшение качества смесей благодаря соблюдению норм сроков хранения; сокращение объема тяжелого ручного труда; уменьшение численности рабочих цеха подготовки сырья.
Особенности системы учета на шинных заводах в настоящее время не позволяют определить размер экономии по всем перечисленным источникам. Фактически не ведется учет брака от
перепутывания ингредиентов, нет данных по бесконтрольному расходу ингредиентов и т. д.
Вариантом определения резерва экономии материалов в настоящее время является сопоставление фактических расходов с достигнутым среднепрогрессивным уровнем. Согласно выполненному расчету по одному из ведущих шинных заводов, резервы экономии при снижении расходов до среднепрогрессивного уровня составили по каучуку и основным видам химических ингредиентов 4706,1 тыс. руб. При этом годовой перерасход каучука достигает 3600 т, или в стоимостном выражении — более 4,0 млн. руб.
Если принять улучшение показателя фактического удельного расхода материалов в размере 15% от выявленного резерва, экономия материалов составит Эм = 705,9 тыс. руб.
Проведенный анализ ритмичности производства товарной продукции за тот же период показал, что резерв относительного прироста объема производства при доведении декадных выпусков продукции до достигнутого среднепрогрессивного уровня составляет А = 5,4%. В дальнейшем в расчетах значение коэффициента ритмичности ДАпринимали равным 1 % во избежание-переоценки эффективности системы. Условно постоянные расходы за исследуемый период составили 38 197 тыс. руб.
Экономия на условно-постоянных расходах за счет улучшения ритмичности производства Эуп = 38 197,1/100 = 382,0 тыс. руб.
По данным годового отчета за исследуемый период непроизводительные расходы составили 2844 тыс. руб. Если считать, что применение автоматизированного склада с АСУ ТП позволит сократить непроизводительные расходы на 1%, то это составит экономию Энр = 2844,1/100 = 28,44 тыс. руб.
Внедрение автоматизированного склада приводит к снижению численности персонала с 408 до 228 чел. (без учета работников ВЦ). Снижение численности обслуживающего персонала на 180 чел. при средней заработной плате 150 руб. в месяц составит экономию фонда зарплаты в размере 324 тыс. руб. Для предотвращения переоценки эффективности системы возьмем 50% от выявленного резерва: Эзп = 162 тыс. руб.
Без учета части перечисленных выше источников экономической эффективности изменение себестоимости продукции при введении системы «Склад сырья» составит (в тыс. руб.):
С = Эм -р Эуп 4~ Эзп -р Эпр = 1278,3, где Эм — экономия материалов; Эуп — экономия условно-постоянных затрат; Эзп — экономия фонда заработной платы; Энр — непроизводительные расходы»
Капитальные затраты К на систему составляют 850 тыс. руб. Зарплата Изп персонала вычислительного центра ВЦ при средней зарплате 170 руб. и численности 5 чел. составит 10,2 тыс» руб. в год. Затраты на амортизацию средств автоматизации Иа равны
Ба — (Иэвм ~р Иср -р Иктс) Ккао/ЮО,
где Иэвм — стоимость ЭВМ; Иср— стоимость строительных работ; Иктс— стоимость КТО, Ккао — коэффициент амортизационных отчислений, %.
Иа= (100,0 + 50,0 + 50,0) 12/100 = 24,0 тыс. руб.
Затраты на ремонт и содержание средств автоматизации ИР—400,0-5/100=20,0 тыс. руб. (где 5% — нормативный коэффициент) .
Затраты на потребляемую электроэнергию Иэ Иэ=ЫктсТгфвЦиэИквч= 10^тыс. руб.
где Nktc — мощность всех КТС, равная 10 кВт; ТПфв— годовой фонд времени работы системы, равный 24X306 дней=7344 ч; Киэ — коэффициент использования мощности электрооборудования, равный 0,8; Иквч— цена одного кВт-ч электроэнергии с учетом ставки за установленную мощность 0,086 руб.
Плата за вновь вводимые основные фонды
Иф = (Иэвм + Иср + Иктс) 6/100 = 200-6/100 =
= 12,0 тыс. руб. (где 6%—норма платы за вновь вводимые фонды).
Дополнительные эксплуатационные расходы Идоп = Иа + Ир + Иэ + Иф + Изп = = 24,0 + 20,0 + 5,05 + 12,0 + 10,2 = 71,25 тыс. руб.
Оборачиваемость оборотных средств, рассчитанная за исследованный период, составляет 10,15 в год при длительности оборота 360 дней/10,15=35,5 дня.
При доведении оборачиваемости оборотных средств до достигнутого среднепрогрессивного уровня длительность оборота сократится на четыре дня. Если принять, что при введении в эксплуатацию автоматизированного склада оборачиваемость оборотных средств увеличится на 10% от выявленного резерва, т. е. на (35,5—4)/100=0,32 дня, а фактическая оборачиваемость оборотных средств равна в среднем 0,846 раз в месяц, то после внедрения системы «Склад сырья»
Ч^Ср = 0,846 + 0,846-1/100 = 0,855 раз в месяц;
4^ = 0,855X12 = 10,26 раз в год.
Высвобождение оборотных средств при 'сокращении оборачиваемости составит
317,251317,251 \_ _
~Тод5~~ПГоГ2б~)'1,01338’35 тыс- ру6-
где 317,251 тыс. руб. — годовой объем реализуемой продукции, 1,01—принятый коэффициент увеличения выпуска продукции (1%) при своде системы
«Склад сырья» в эксплуатацию.
Дополнительные капитальные затраты вместе со стоимостью опытно-конструкторских работ КДоп = 850,0 тыс. руб.
Капитальные затраты уменьшаются на величину высвобождающихся оборотных средств: КЭд=850,0—338,35 = 511,65 тыс. РУб-
Рис. 3.16. Маловысотный склад для хранения готовой продукции:Рис. 3.16. Маловысотный склад для хранения готовой продукции:/ — участок приема грузов с производства и передачи их, для укладки на поддоны; 2 — автоматическая установка для укладки грузов иа поддоны: 3 — механизм регулирования подачи поддонов к установке упаковки грузов; 4 — установка упаковки грузов в термоусадочную полиэтиленовую пленку: 5 — участок контроля профиля -’^груженных поддонов; 6 — складской корпус; 7 — укладчик поддонов с грузом; 8во; 9 — автотранспорт для отбора грузов со ср/ — участок приема грузов с производства и передачи их, для укладки на поддоны; 2 — автоматическая установка для укладки грузов иа поддоны: 3 — механизм регулирования подачи поддонов к установке упаковки грузов; 4 — установка упаковки грузов в термоусадочную полиэтиленовую пленку: 5 — участок контроля профиля -’^груженных поддонов; 6 — складской корпус; 7 — укладчик поддонов с грузом; 8во; 9 — автотранспорт для отбора грузов со срзгрузочносзгрузочнос
Рис. 3.16. Маловысотный склад для хранения готовой продукции:
Рис. 3.16. Маловысотный склад для хранения готовой продукции:
/ — участок приема грузов с производства и передачи их, для укладки на поддоны; 2 — автоматическая установка для укладки грузов иа поддоны: 3 — механизм регулирования подачи поддонов к установке упаковки грузов; 4 — установка упаковки грузов в термоусадочную полиэтиленовую пленку: 5 — участок контроля профиля -’^груженных поддонов; 6 — складской корпус; 7 — укладчик поддонов с грузом; 8
во; 9 — автотранспорт для отбора грузов со ср
/ — участок приема грузов с производства и передачи их, для укладки на поддоны; 2 — автоматическая установка для укладки грузов иа поддоны: 3 — механизм регулирования подачи поддонов к установке упаковки грузов; 4 — установка упаковки грузов в термоусадочную полиэтиленовую пленку: 5 — участок контроля профиля -’^груженных поддонов; 6 — складской корпус; 7 — укладчик поддонов с грузом; 8
во; 9 — автотранспорт для отбора грузов со ср
згрузочнос
згрузочнос
Годовая экономия составит: ЭГоД= 1278,3—71,25=1207,05 тыс. руб.
Годовой экономический эффект Э = ЭГОД—КэД = 1207,05— —511,65-0,15=1130,3 тыс. руб. (где 0,15 — нормативный коэффициент эффективности). Срок окупаемости капитальных затрат ТР = 511,65/1207,05=0,42 года.
Расчетный коэффициент эффективности капитальных затрат ЕР = Эгод/Кэд= 1207,05/511,65=2,36.
Нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений на создание АСУ и внедрение вычислительной техники Ен = 0,3. Как видим, ЕР^>ЕН, следовательно, разработка и внедрение АСУ ТП «Склад сырья» целесообразна.
На основании результатов проведенного расчета можно сделать следующие выводы:
Современное складское хозяйство большинства шинных заводов характеризуется низким коэффициентом использования объема складских помещений, неупорядоченным хранением отдельных материалов, многообразием средств и путей доставки сырья и материалов в производство, отсутствием средств контроля массы поступившего на предприятие и выданного в производство сырья и материалов, отсутствием оперативного учета, большой численностью персонала и большим объемом тяжелого ручного труда.
Создание высотного стеллажного склада, обслуживаемого автоматическими кранами-штабелерами, содержащего средства контроля массы поступающих и выдаваемых в производство сырья и материалов и полностью управляемого ЭВМ обеспечи- 156
рис. 3.17.рис. 3.17.Рис, 3.17. Маловысотный склад для хранения пакетов автомобильных шин: / — участок пакетирования шин; 2 — участок промежуточного хранения шин, поступающих с производства; 3 — стеллажный склад; 4— участок хранения пакетов шин перед погрузкой на автотранспорт; 5 — автотранспорт для приема шин со складаРис, 3.17. Маловысотный склад для хранения пакетов автомобильных шин: / — участок пакетирования шин; 2 — участок промежуточного хранения шин, поступающих с производства; 3 — стеллажный склад; 4— участок хранения пакетов шин перед погрузкой на автотранспорт; 5 — автотранспорт для приема шин со склада
рис. 3.17.
рис. 3.17.
Рис, 3.17. Маловысотный склад для хранения пакетов автомобильных шин: / — участок пакетирования шин; 2 — участок промежуточного хранения шин, поступающих с производства; 3 — стеллажный склад; 4— участок хранения пакетов шин перед погрузкой на автотранспорт; 5 — автотранспорт для приема шин со склада
Рис, 3.17. Маловысотный склад для хранения пакетов автомобильных шин: / — участок пакетирования шин; 2 — участок промежуточного хранения шин, поступающих с производства; 3 — стеллажный склад; 4— участок хранения пакетов шин перед погрузкой на автотранспорт; 5 — автотранспорт для приема шин со склада
вает максимальное использование резервов при организации складского хранения сырья.
Маловысотные склады для хранения сырья и готовой продукции. Строительство высотных стеллажных автоматических складов на заводах шинной и резиновой промышленности не исключает целесообразности применения маловысотных складов на заводах небольшой мощности, а также на действующих предприятиях, где нс всегда возможна реконструкция с механизацией и автоматизацией систем хранения грузов и транспортных потоков «склад сырья — производство» и «производство — склад готовой продукции» на уровне мощных предприятий последних поколений.
Пример автоматизированного маловысотного склада для хранения готовой продукции фирмы КОПО (Финляндия) показан на рис. 3.16.
Грузы поступают на участок 1, г$$ происходит укладка их на поддоны с помощью автоматической установки 2. Механизм 3 регулирует подачу поддонов к установке 4 для упаковки грузов в термоусадочную полиэтиленовую пленку. Контроль профиля нагруженных поддонов выполняется на участке 5, откуда по приводным рольгангам груз подается на склад 6 для хранения. Выдача поддонов с грузом со склада на внешний транспорт производится с помощью укладчика 7 и механизированного загрузочного устройства 8.
Аналогичный склад для хранения автомобильных шин по-
казан на
ГЛАВА 4
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИКАТОВИ ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
Автоматизация контроля качества резиновых смесей. На заводах шинной и резиновой промышленности все большее значение приобретает контроль показателей качества сырья перед его потреблением в производстве, контроль качества маточных и готовых резиновых смесей.
Ранее применявшимися техническими средствами проводился преимущественно «поштучный» контроль образцов резиновых смесей. Современные приборы контроля позволяют автоматизировать управление контролем серий проверяемых образцов и составление итоговых документов о ходе и результатах испытаний. Методика контроля определена в стандартах, где зафиксированы параметры, являющиеся основой для определения результатов контроля.
Применение оборудования для контроля качества резиновых смесей дает максимальный «эффект интенсификации», если оно встроено в производственный процесс и функционирует в его потоке. Это означает следующее:
процесс отбора образцов резиновых смесей для экспресс- контрол я, их идентификация и комплектование сопроводительными картами должен быть автоматизирован;
образцы резиновых смесей должны поступать на экспресс- контроль в ритме технологического процесса приготовления смесей; поэтому производительность оборудования для вырубки образцов, интенсивность их отбора и экспресс-контроля, а также производительность транспортной установки должны соответствовать производительности оборудования и интенсивности производства в подготовительном цехе;
сведения о бракованных заправках резиновых смесей, выявленные по результатам контроля, должны оперативно поступать на обработку;
система учета и регистрации результатов экспресс-контроля и ее связь с микропроцессором склада резиновых смесей через головную ЭВМ должны обеспечить возможность определения ячейки, в которую поступила бракованная смесь.
Решение перечисленных задач предотвращает возможность подачи бракованной смеси для дальнейшей переработки.
Современная система контроля качества резиновых смесей включает следующие приборы:
автономные приборы системы, управляемой с помощью микропроцессоров, которые обрабатывают результаты измерений, 158
проводят проверки предельных значений в соответствии со стандартом и выдают диаграммы контроля;
контрольные приборы, которые подключены к центральной системе регистрации и обработки данных; здесь управляющие вычислительные машины принимают преимущественно все получаемые значения измерений, по стандартизованным алгоритмам определяют результаты проверок, сравнивают заданные и фактические значения, управляют (манипулируют) автоматическим процессом контроля и выдают соответствующие диаграммы испытаний;
контрольные приборы, которые аналогичны автономным приборам, но через линию передачи данных связаны с центральной системой обработки данных, используемой для более широкого анализа результатов испытаний и выполнения статистических задач.
В настоящее время имеются автоматизированные приборы, способные выдавать воспроизводимые результаты при более высокой скорости проведения испытаний. Проблема заключается в сборе и расшифровке данных. Например, на заводе, приготовляющем ежедневно 2 тыс. заправок смесей, требуется проведение примерно 18 000 контрольных испытаний; при этом каждая десятая заправка подвергается расширенному контролю (табл. 4.1).
Отбор данных с помощью компьютера обеспечивает возможность немедленного анализа данных, необходимых для контроля за протеканием процесса. Фирмой «Монсанто» (Бельгия) создана автоматизированная лаборатория для контроля качества ре-
Таблица 4.1. Число расчетных операций, проводимых ежедневно для анализа 2000 заправок смесей
Контролируемый параметр
Число контролируемых параметров
Число образцов
Общее число испытаний
Вязкость по реометру
5
2000
10 000
Твердость
3
200*
600
Плотность
1
200*
200
Предел прочности при растяжении
5
1000**
5000
Вязкость по Муни
4
200*
800
Вязкость по реометру
5
40***
200
Твердость
3
40***
120
Плотность
1
40***
40
Предел прочности при растяжении
5
200*
1000
Вязкость по Муни
Общее число ежедневно проведенных испытаний для всех контролируемых параметров
3
40***
120
18 080
* Каждая десятая заправка.
** Каждая вторая заправка.
*** Каждая заправка, не соответствующая
нормам контроля (примерно 2%).
зиновых смесей, который включает контроль исходного сырья и качества смешения. Из ингредиентов резиновой смеси контролю подвергают полимер, технический углерод, оксид цинка, ускоритель и противостаритель. При этом определяют главным образом их чистоту и размеры частиц.
После установления качества сырья необходима проверка очередности и времени введения в смеситель ингредиентов в требуемом количестве. Погрешности могут быть уменьшены при использовании установок для автоматического взвешивания и дозирования. Точность дозирования во многом зависит от выпускной формы продукта. Так, идеальная выпускная форма твердого продукта — гранулы размером 1—2 мм.
Контроль цикла смешения может осуществляться по затратам времени, по температуре и по расходу энергии. Время смешения может быть не точным, особенно если в процессе смешения наблюдалось проскальзывание смеси или непостоянство давления затвора. Контроль за смешением по температуре дает непостоянные результаты, зависящие от первоначальной температуры в камере смесителя и температуры охлаждающей воды. Наиболее эффективен контроль за процессом смешения по расходу энергии. Интегратор мощности может быть запрограммирован на подъем или опускание затвора и выгрузку при заданной подводимой мощности. При необходимости можно предусмотреть блокировку по температуре или по времени.
Лаборатория рассчитана на проведение испытаний более чем 2500 заправок в сутки, визуальной индикации и программы записей результатов, выдаваемых технологам. Размещение оборудования показано на рис. 4.1. Основным узлом лабораторной системы является центральный компьютер, расположенный вблизи пультовой системы автоматического дозирования. Компьютер получает и хранит данные, поступающие непосредственно со всех испытательных приборов, рассчитывает контролируемые параметры, сравнивает их с находящимися в памяти нормами контроля на показатели контролируемой продукции и сводит их в таблицу. Таблицы, выводимые на дисплей, обеспечивают быстрое определение изменений качества приготовленной смеси.
Компьютер также контролирует правильность результатов испытаний путем постоянной проверки электрической части приборов и выборочного контроля параметров испытательных приборов.
Лаборатория 1 ответственна за выполнение испытаний по определению качества каждой заправки резиновых смесей на реометре. Образцы из каждой приготовленной заправки в форме брусков быстро доставляют в лабораторию, где приготовляют образец с постоянным объемом и направляют его в реометр для испытания. Каждый реометр имеет специально разработанный интерфейс для передачи данных о текущем испытании в компьютер, обеспечивающий ввод идентификационных данных, 160
Рис. 4.1.. Схема размещения оборудования автоматической лаборатории для контроля качества резиновых смесей:
7—цифровая вычислительная машина; 2— печатающее устройство; 3— устройство памяти на магнитных дисках; 4 — дисплей; 5— печатающее устройство, регистрирующее сигналы о неполадках в системе; 6— автоматическая подача образца; 7— лаборатория 1 (контроля качества); 8 — реометры «Монсанто»; 9 — пресс для подготовки образцов; 10 — лаборатория 2 (окончательной проверки качества); // — реометр; 12 — прибор для определения твердости «дюратрон»; 13 — прибор для определения плотности «денситрон»;
14 — тензометр для определения прочности при растяжении; /5 — вискозиметр Муни
относящихся к контролируемой заправке. Он позволяет идентифицировать шифр и номер заправки резиновой смеси, номер линии смешения, на которой ее приготовляли, а также указывает дату ее изготовления. Сигнальные лампочки на интерфейсе оповещают оператора о завершении текущего испытания, о соответствии или несоответствии результатов испытаний требуемым
нормам (например, была ли температура испытания в пределах нормы).
Информация, относящаяся к последующему испытанию, может быть введена во время проведения текущего испытания. Большая часть времени затрачивается на изменение последней цифры номера заправки. Когда зажигаются сигнальные лампочки, оповещающие о завершении текущего испытания, оператору остается лишь выгрузить испытанный образец и загрузить прибор следующим. Если во время испытания зажигаются лампочки, указывающие на то, что смесь не отвечает техническим условиям, оператор направляет оставшуюся часть пробы резиновой смеси на повторное испытание в лабораторию 5.
Лаборатория 2 предназначена для испытания 10% всех выпущенных заправок вместе со всеми образцами, забракованными при испытаниях на реометре в лаборатории 1. Таким образом, создаются условия для повторного испытания на реометре, определения вязкости по Муни, твердости, плотности, модуля при напряжении 300% и относительного удлинения. Все приборы, как и в лаборатории 1, связаны с компьютером и снабжены контрольными устройствами для ввода смеси и идентификации партии. Рядом с лабораторией расположено оборудование для вулканизации образцов; в лаборатории имеются устройства для вырубки образцов. Оборудование размещено так, чтобы путь прохождения образца был по возможности минимальным.
Каждое отделение автоматизированной лаборатории оснащено устройствами для выборки и представления данных, выполняющими специальные функции. Лаборатория 1 выдает заключение о соответствии или несоответствии каждой заправки смеси требуемым нормам. Она снабжена дисплеем с выборкой характерных данных.
Одной из важных форм представления данных является постоянно обновляющаяся таблица результатов испытаний, проводимых на реометрах. В таблице имеются следующие сведения: порядковый номер прибора; шифр смеси и номер заправки; начальную вязкость; минимальную вязкость; время начала под- вулканизации; время достижения 90%-ной вулканизации; максимальный модуль; температуру верхней и нижней плит. Если какой-либо контролируемый параметр не соответствует нормам^ его значение мигает на экране дисплея, что указывает на необходимость браковки заправки. При отклонении от нормы более чем одного контролируемого параметра можно дать первую оценку причины несоответствия заправки требованиям.
Другой формой представления данных является гистограмма анализа тенденций, на которой даны результаты испытаний самых последних заправок из серии смесей одного шифра. Данные приводятся по порядку номеров заправок, результат испытания последней заправки помещается в самом низу гистограммы. Нет необходимости испытывать смеси в той последовательности, в которой их приготовляют, так как компьютер пере-
страивает данные и представляет их по порядку номеров заправки. При получении новых данных для каждой определенной смеси в таблицу могут быть включены свежие результаты путем одной команды оператора дисплея. Анализ тенденций позволяет технологу рассмотреть стабильность качества смесей, получаемых на той или иной линии смешения. По желанию технолог может провести более точный анализ одного из контролируемых параметров.
Выдача данных в лаборатории 2 производится на экране визуального дисплея, высокоскоростном печатающем устройстве, а также на печатающем устройстве, регистрирующем неполадки в системе. В задачи лаборатории 2 входит тщательный анализ физико-механических свойств для перепроверки результатов испытаний на реометре, полученных в лаборатории 1. Кроме того, она выдает информацию о повторных испытаниях заправок, не соответствующих требованиям, что облегчает установление причин несоответствия смеси нормам (ошибки при дозировании, при смешении и т. п.). С помощью визуального дисплея технолог получает ряд показателей, которые может использовать для выдачи рекомендаций. Постоянная запись результатов может быть осуществлена с помощью высокоскоростного печатающего устройства.
Как и в лаборатории 1, в лаборатории 2 на экран дисплея можно вывести данные, представляющие собой результаты текущего анализа и анализа заправки. Оформленные аналогичным образом, они позволяют собрать результаты испытаний для определенной заправки смеси и представить их в виде таблицы, в которой указаны все контролируемые параметры, не соответствующие нормам. Таким образом, технолог имеет данные, позволяющие ему рассмотреть колебания параметров от заправки к заправке и быстро принять решение о том, какие изменения следует внести в технологический процесс и как лучше использовать резиновую смесь, не соответствующую нормам. Печатающее устройство, регистрирующее неполадки в системе, фиксирует все контролируемые параметры, для которых наблюдались нарушения; записывает шифры смесей и номера заправок, номера приборов и время проведения испытания; указывает контролируемый параметр и границу норм контроля, которая нарушена. Такая информация обеспечивает уверенность в том, что все «подозрительные» заправки задержаны.
Визуальный дисплей в помещении, где находятся вычислительная машина и печатающее устройство, используют для различных целей. В распоряжении специалиста имеется множество форм представления данных, которые можно использовать, не нарушая работы лабораторий 1 и 2. Кроме запроса данных по результатам текущих испытаний, технолог может запросить информацию о резиновых смесях, изготовленных за определенный период времени для одной или более линий смешения. Результаты испытаний могут быть представлены по порядку номеров за-
правок или во временной последовательности их испытаний в виде гистограммы или цифровых таблиц; в обоих случаях приводятся нормы контроля.
Пользуясь этими данными, можно сделать анализ среднего значения контролируемого параметра и среднеквадратичного отклонения. В системе возможно автоматическое изменение норм контроля на продукцию, хранившихся в памяти. Нормы контроля могут быть введены вручную, если технологи предпочитают работать по собственным оценкам.
Другим удобным средством анализа смесей является кривая распределения результатов испытаний, полученных в течение определенного периода времени и для определенной смеси. Кривую сопоставляют с установленными нормами контроля на готовую продукцию и сравнивают их с действительными значениями среднеквадратичного отклонения. Такой способ анализа требует больших затрат времени для выполнения его вручную. Автоматизированная лаборатория контроля качества резиновых смесей позволяет экономить рабочее время квалифицированных технологов-резинщиков.
Для получения общего представления о работе подготовительного цеха система обобщает следующие данные по качеству резиновых смесей: данные для заводоуправления; период; число изготовленных шифров смесей, изготовленных заправок, изготовленных резиновых смесей; число резиновых смесей, не удовлетворяющих нормам контроля (в т или в % от общего числа); шифр; число заправок; число смесей, удовлетворяющих нормам контроля; число смесей, не удовлетворяющих нормам контроля; массу смесей, удовлетворяющих и не удовлетворяющих нормам контроля.
В связи с тем что идентификационный номер каждой заправки резиновых смесей включает номер линии резиносмеше- ния, на которой была изготовлена данная заправка, можно обобщить данные по числу изготовленных заправок резиновых смесей для каждого конкретного шифра с указанием общей массы изготовленных смесей, удовлетворяющих и не удовлетворяющих нормам контроля.
Испытания автоматизированной лаборатории контроля качества резиновых смесей на заводе массовых шин ПО «Боб- руйскшина» показали преимущества ее по сравнению с, системами контроля качества, использующими методы ручной обработки данных.
Эти преимущества заключаются в следующем: повышение стабильности качества продукции; раннее выявление нарушений в технологическом процессе; быстрая ответная реакция на запрашиваемую технологом информацию; сокращение трудоемкости расчета и анализа имеющихся в распоряжении данных;
быстрая выдача результатов анализов, которые обычно требуют значительных затрат времени, специалистам при расчете вручную традиционными методами; полное исключение влияния ошибок оператора на результаты.
Состав приборной техники и оборудования автоматизированной лаборатории контроля качества резиновых смесей (АМКЛ) на заводе массовых шин ПО «Бобруйскшина» позволил осуществить оперативный и расширенный контроль качества всех заправок резиновых смесей, изготавливаемых в подготовительных цехах завода массовых шин как на отечественном, так и на импортном смесительном оборудовании. Впервые в практике отечественной шинной и резинотехнической промышленности были реализованы: 100%-ный оперативный контроль качества резиновых смесей методом виброреометрии; полностью автоматическая обработка результатов контрольных испытаний и выдача их с использованием ЭВМ.
Замена ранее существующих методов оперативного контроля по кольцевому модулю, твердости и плотности методом виброреометрии привело к повышению точности отбраковки заправок резиновых смесей, не удовлетворяющих нормам контроля, с 40—70 до 95—99%. Это обеспечило резкое сокращение поступления в производство шин резиновых смесей низкого качества. Обобщенный показатель качества протекторных резиновых смесей увеличился для шин 260—508Р на 5,8%; для шин 320—580Р на 4,1%, для шин 165/80Р — 13 — на 1,5%.
Освоение на ПО «Бобруйскшина» контроля качества резиновых смесей с помощью АМКЛ позволило повысить уровень качества резиновых смесей на 4—5% и стабильность свойств — на 30—50%; сократить количество первичного брака резиновых смесей с 4,5 до 2,1%, т. е. более чем в 2 раза; повысить производительность труда работников контрольной лаборатории на 37% и сократить их численность на 23,6%. Общий годовой экономический эффект от внедрения автоматизированной лаборатории за счет повышения качества резин, сокращения потерь на переработку первичного брака и экономии фонда заработной, платы составил 527 тыс. руб.
Непрерывный контроль процесса смешения. Недостаток традиционных методов определения степени диспергирования технического углерода в каучуке заключается в том, что они не могут быть использованы для контроля в ходе процесса.
В университете г. Брно (ЧССР) предложен метод, позволяю- ний оценивать относительно простым способом процесс смешения и определить время, необходимое для достижения требуемого уровня диспергирования. Метод основан на непрерывном измерении электропроводности в камере смесителя в ходе смешения.
Электрическая схема разработана таким образом, что шкала рекордера не равномерна; средняя часть ее растянута, но перекрывает весь интервал электропроводности от нуля до бесконеч-
ПроВолжительность смешения, сПроВолжительность смешения, сРис. 4.2. График регистрации электро-проводности резиновой смеси
ПроВолжительность смешения, с
ПроВолжительность смешения, с
ности. Этим достигается наибольшая чувствительность при контроле резиновых смесей, в которых варьируется тип и концентрация технического углерода. Средняя часть шкалы соответствует диапазону электропроводности от 10-1 до 103 pS (диапазон изменения сопротивления 107— 103 Ом). Этот диапазон типичен для наиболее распространенных наполненных резиновых смесей. График электропроводности показан на рис. 4.2.
На ранних стадиях процес
са смешения электроды, установленные в верхнем прессе смесителя, находятся в контакте со свободным техническим углеродом и, следовательно, регистрируется высокая электропроводность. По мере добавления технического углерода в смесь электропроводность уменьшается. Точка минимума на кривой проводимости отвечает состоянию, когда весь технический уг- лерод введен в резиновую смесь, но степень диспергирования еще низка. Агрегаты частиц наполнителя разделяются прослойками каучуковой матрицы с низким содержанием технического углерода. Таким образом, среднее расстояние между отдель
ными частицами и их агрегатами увеличивается.
По мере смешения агрегаты разбиваются, их размер уменьшается, число частиц возрастает. Среднее расстояние между агрегатами уменьшается, что приводит к росту электропроводности. В точке максимума кривой проводимости степень диспергирования достигает требуемого значения, и смесь может выгружаться. Высота второго максимума зависит от размера частиц технического углерода, его .концентрации и условий смешения.
Условия смешения должны быть выбраны таким образом, чтобы электропроводность в точках минимума и второго максимума была как можно больше, а время достижения этих экстремальных точек — как можно меньше. Показано, что с увеличе
нием частоты вращения роторов электропроводность выше.
Одновременно с диспергированием под действием напряжения сдвига происходит разрушение вторичной структуры технического углерода. При дальнейшем смешении электропроводность вновь уменьшается. Второй максимум является результатом влияния этих противоположно направленных процессов — диспергирования и разрушения вторичной структуры технического углерода.
Сравнительно небольшое увеличение среднего расстояния между частицами наполнителя в смеси может привести к значительному снижению электропроводности. С ростом температуры в смесителе (по мере приближения к концу цикла смешения) объем каучуковой фазы в смеси увеличивается больше, чем объем агрегатов технического углерода, вследствие их более низкого коэффициента термического расширения, что приводит к снижению электропроводности.
Проведенные исследования показали, что увеличение времени смешения приводит к снижению прочностных показателей смеси. Поэтому диспергирование технического углерода в резиновой смеси до полного разрушения всех агрегатов не может быть признано целесообразным. Процесс смешения должен быть закончен по достижении максимальных электропроводности и степени диспергирования.
Рассмотренный метод оценки степени диспергирования технического углерода характеризуется быстротой, обеспечивает возможность правильного определения момента выгрузки резиновых смесей. Метод полезен для установления оптимального режима смешения. С его помощью может быть оценено влияние на готовую смесь типа резиносмесителя или изменений технологических параметров, а также возможность переработки различных каучуков (с использованием стандартного технического углерода) или диспергирования различных типов технического углерода (с использованием стандартного каучука).
Метод не универсален, но полезен для измерения диспергирования в ходе смешения. Исследования, проведенные с реальными протекторными смесями, показали, что он представляет интерес для крупномасштабного производства.
Миникомпьютер для оптимизации состава резиновых смесей. Разработана система на основе миникомпьютера, получившая название «Оптираб» и предназначенная для оптимизации свойств резиновой композиции, отвечающей определенным требованиям, или для прогнозирования поведения смеси известного состава.
Необходим только один диск для массива данных, состоящего из основных данных системы и данных для программ. В массиве данных обеспечивающий выбор различных программ, наибольшую ценность представляет информации о сырье, техуг- лероде, наполнителях, смесях, уравнениях отклика.
Программа выполняет следующие функции:
выбор потребителем одного из 21 типа технического углерода с целью обеспечения желаемого качества смесей. Типы технического углерода располагают в массиве данных в зависимости от их структуры (масляное число — по абсорбции дибутилфталата) и поверхности частиц (иодное число). Элементы массива данных, выбираемых самим компьютером, содержат набор экономически выгодных типов технического углерода. Компьютер смешивает по два из отобранных типов в различных про-
-6-6Рис. 4.3. Реовулканометр для контроля качества резиновых смесей: а — рабочий узел; б — реовулканометр в качестве капиллярного реометра; 1 — гидроцилиндр; 2 — датчик температуры; 3 — пуансон;-4— рама; 5, 6— верхняя и нижняя полуформы
-6
-6
порциях и вводит в заранее отведенные участки памяти самую дешевую композицию;
выбор потребителям других наполнителей;
оптимизацию (поиск) состава смесей, отвечающих определенным требованиям.
Экономическая оптимизация позволяет выбрать самые дешевые смеси из возможных. Техническая оптимизация позволяет доводить до максимума (или до минимума) одно свойство (при этом другие свойства остаются на установленном пределе). Например, она дает возможность получить максимальное сопротивление раздиру (в частности, для шин) или минимальное сопротивление износу (в частности, для лент транспортера).
Оптимизация позволяет исследовать все возможные комбинации и запоминает наиболее удовлетворительную. Она создает массив данных (до 32) из возможных решений и классифицирует в зависимости от стоимости по объему данных или по уменьшению (или увеличению) значения оптимизируемого фактора. С помощью компьютера обеспечивается выбор необходимых данных из массива решений. Компьютер выдает отпечатанные таблицы композиций с указанием их плотности и прогнозируемых значений других выбранных свойств, а также стоимости.
Соответствующий расчет позволяет предсказать поведение
смеси без ее испытания. Потребитель дает только рецепт смеси, а компьютер отвечает, какими будут ее свойства.
Система «Оптираб» может быть использована на заводах — изготовителях резиновых изделий начинающими технологами и квалифицированными специалистами. Чем выше квалификация технолога, тем полнее может быть использована система.
Выбор качества и значений различных параметров композиции осуществляет технолог; он определяет диапазон изменений параметров и выбирает из предложенных решений одно, по его мнению, наиболее соответствующее условиям производства.
Система «Оптираб» может быть использована при проведении теоретических исследований.
Реовулканометр для контроля качества смесей. Реовулкано- метр разработан в связи с потребностью в простом и надежном средстве для определения реологических свойств резиновой смеси. Этот прибор объединяет капиллярный реометр и простую машину для литья под давлением. Образец под действием постоянного гидравлического давления продавливается из капилляра в сменную пресс-форму с запирающим усилием до 1200 кг. На ленточном самописце регистрируется либо скорость экструзии, либо инжектируемый объем материала. При использовании реовулканометра в качестве капиллярного реометра пресс-форма остается открытой, и регистрируется только скорость экструзии (рис. 4.3).
Испытание на реовулканометре фактически является одноточечным измерением, дающим оперативную оценку технологичности. Регулирование гидравлического давления увеличивает число параметров испытания, что дает возможность строить полную кривую течения. На рис. 4.4 показан график влияния различных технологических добавок на резиновую смесь на основе бутадиен-нитрильного каучука (БНК). Кривая 1 соответствует исходной смеси на основе БНК. При постоянном давлении экструзии 2,5 МПа был экструдирован 1,1 см3 смеси. Линейная часть графика представляет установившийся режим течения: при постоянном давлении экструдируется постоянный объем смеси. Когда наклон кривой уменьшается, начинается процесс структурирования, и через 150 с литье завершается. Инжектируемый объем смеси, содержащей 5 масс. ч. диоктил-
Рис. 4.4. График влияния различных технологических добавок на резиновую смесь (при /=160 °C, Р=25х ХЮ5 Па):
/ — бутадиен-нитрильный каучук (БНК)" 2 — БНК+5 масс. ч. диоктилфталата; 3— БНК+5 масс. ч. спиртовой смазки; 4— БНК+5 масс. ч. цинк-стеаратного мыла
фталата (кривая 2), уже на 60% больше. Добавка 5 масс. ч. спиртовой смазки увеличивает инжектируемый объем смеси до 2,2 см3, т. е. на 100% (кривая 5). Добавка 5 масс. ч. цинк- стеаратного мыла дает наилучшую технологичность при инжектируемом объеме 4 см3 (кривая 4). Для всех серий испытаний процесс литья завершается через 150 с. Очевидно, вулканизационные характеристики не зависят от типа технологических добавок. Зато добавки оказывают сильное влияние на реологические свойства: и угол наклона кривой, и инжектируемый объем указывают на разные реологические характеристики смеси.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОКРЫШЕК
Неоднородность шин может быть г причиной повышенного износа, приводящего к снижению их долговечности в процессе эксплуатации. Поэтому на современных шинных заводах получил широкое распространение метод неразрушающего контроля по показателям силовой и геометрической неоднородности, статическому и динамическому дисбалансу с помощью рентгено- дефектоскопии и голографии.
В соответствии с требованиями ГОСТ 4754—80 шины для легковых автомобилей должны контролироваться по показателям статического дисбаланса, силовой и геометрической неоднородности. Согласно ГОСТ 5513—75, грузовые шины должны контролироваться по статическому дисбалансу; в перспективных требованиях вводится контроль по геометрической неоднородности (радиальному и боковому биению). Шины с регулируемым давлением должны подвергаться контролю по статическому дисбалансу в соответствии с ГОСТ 13298—78.
При производстве грузовых шин с металлокордным каркасом и брекером требуется контроль их по показателям силовой неоднородности и результатам рентгенодефектоскопии, так как значительные преимущества этой конструкции шин реализуются только в случае равномерного расположения и натяжения металлокорда в однослойном каркасе.
Для оценки структурной однородности легковых и грузовых шин с металлокордом в брекере обязателен их контроль методом рентгенодефектоскопии.
Систематический контроль показателей однородности продукции является в то же время эффективным средством контроля стабильности технологического процесса.
В соответствии с требованиями ГОСТов и других нормативных документов на шинных предприятиях создаются участки контроля качества шин, оснащенные набором контрольного и испытательного оборудования, обеспечивающего оценку свойств изделия и уровня технологического процесса.
На участке контроля качества должен быть обеспечен сплошной контроль легковых и грузовых шин по статическому дисба-
лансу (легковых шин — по силовой неоднородности) и выборочный контроль по динамическому дисбалансу; легковых и грузовых шин — по радиальному и боковому биению с помощью рент- генодефектоскопии и голографии. Для грузовых шин с металло- кордом в каркасе и брекере должен быть организован сплошной контроль силовой неоднородности и результатов рентгено- дефектоскопии.
Оборудование для контроля качества шин включает автоматические линии и станки, оснащенные электронными системами, обеспечивающими измерение показателей неоднородности с большой точностью. Автоматические линии обеспечивают прием покрышек с цехового транспортера, определение показателей неоднородности, сортировку и маркировку покрышек в соответствии с нормативом и типоразмером покрышки.
Рентгеновские установки размещают в технологическом потоке. В установках используют средства усиления изображения и передачи его на телевизионные экраны, расположенные вне области действия рентгеновского излучения.
В настоящее время выпускают следующие типы оборудования для контроля качества шин (табл. 4.2).
Рентгеновские установки для дефектоскопии покрышек. Контроль покрышек с помощью рентгеновских установок получает все более широкое распространение. В настоящее время во всем мире рентгеновскую аппаратуру используют на многих стадиях шинного производства. Анализ статистических данных по мировой продаже рентгеновской аппаратуры за 1982— 1983 годы показывает, что около 60% ее общего количества было установлено в США, 20% — в Западной Европе и 20% — в Азии и Тихоокеанском регионе.
Увеличение спроса на рентгеновские установки вызвано, главным образом, следующими обстоятельствами:
появлением радиальных шин с однослойным каркасом, в которых, в отличие от диагональных, дефекты должны практически отсутствовать. На большинстве шинных производств 100% грузовых радиальных шин с однослойным металлокордным каркасом подвергаются проверке на рентгеновских установках;
ростом производства радиальных шин; качество и степень износа этих шин, а также безопасность и комфортабельность езды при их использовании определяются точностью наложения деталей покрышки;
усовершенствованием конструкций выпускаемых рентгеновских установок (это относится и к рентгеновским трубкам, и к конвейеру для подачи шин, и к манипулятору для установки и осмотра шин, и к флюороскопическим системам отображения, разрешающая способность которых позволяет регистрировать на экране все типы армирующих материалов), позволяющим сократить число операций и продолжительность проверки шин;
Таблица 4.2. Типы оборудования для инспекции качества легковых, грузовых, крупногабаритных, сверхкрупногабаритных шин
Оборудование
Модель
Фирма-изготовитель
Легковые шины
Автоматическая линия контроля показателей силовой неоднородности Автоматическая линия контроля статического дисбаланса
Станок для измерения статического .дисбаланса
Станок для измерения динамического дисбаланса
Станок для измерения биения
Рентгеновская установка
PGM-E
EVD-Ш HRL(ARS—5^ EVDAWR
EAVAQ0R 1018-1058
2802
«Хофман» (ФРГ)
»
»
»
«Коллманн»
(ФРГ)
»
Грузов
ые шины
Установка для контроля показателей силовой неоднородности Автоматическая линия для контроля статического дисбаланса Рентгеновская установка
RGM-G
EVD-30QR
2804
«Хофман» (ФРГ)
»
«Коллманн»
(ФРГ)
Станок для измерения биения
1017
»
Шины с регулируемым давлением легковые и грузовые
Станок для контроля статического дисбаланса Рентгеновская установка
EVD-500R
1027
«Хофман» (ФРГ)
«Монсанто» (США) «Роттенколбер» (ФРГ)
Голографическая установка
HRT-220
Крупногаба
р и т н ы е шины
Рентгеновская установка
Голографическая установка
СЫ50-ГУ5
«Мицубиси X. И.» (Япония)
Франция
Легковые и грузовые шины
Установка для контроля бортов шин Машина для осмотра внутренней поверхности шин
WKM-B3 1024
«Хофман» (ФРГ) «Коллманн» (ФРГ)
появлением низкопрофильных шин с высокими эксплуатационными характеристиками, рассчитанных на скорости до 200 км/ч и выше.
Рентгеновский метод неразрушающего контроля экономичен, поскольку приводит к снижению затрат и улучшению качества продукции. Существенная экономия достигается вследствие раннего выявления дефектов покрышек, собранных с нарушениями спецификации, и изъятия их из технологического процесса.
Рентгеноскопический метод неразрушающего контроля имеет ряд неоспоримых достоинств; на работу рентгеновской установки не влияют температурные и вибрационные воздействия; рентгеновские изображения легко анализировать; не требуется специальное время для подготовки шины; методу присуща количественная оценка, т. е. отклонения можно замерить и классифицировать; число покрышек, которые можно проверить на рентгеновской установке в единицу времени, больше, чем возможности всех других методов.
К рентгеновским установкам предъявляют растущие требования в отношении пропускной способности; разрешающей способности при контроле новых синтетических кордных материалов, имеющих низкие плотности; числа контролируемых параметров. Кроме того, применение рентгеноскопии приводит к улучшению качества сборки покрышек, поскольку постоянный контроль дает возможность наладить обратную связь между ОТК и сборщиком и, таким образом, позволяет повысить его мастерство и организовать обучение новых сборщиков.
Находящиеся в эксплуатации в настоящее время рентгенодефектоскопические системы фирмы «Монсанто» (США) можно разделить на ручные, частично автоматизированные и автоматические, в зависимости от типа подающего и манипулирующего покрышкой устройства.
В ручных системах необходимо участие оператора, который вручную перемещает покрышку в зону облучения и устанавливает ее на манипуляторе, раздвигающем борта покрышки. Подобная система предпочтительна там, где небольшие количества вулканизованных и сырых покрышек для легковых и грузовых автомобилей подвергают выборочному контролю. Выпускаемая фирмой ручная установка позволяет проверить от 6 до 10 покрышек в час.
В частично автоматизированных рентгеноскопических системах покрышка автоматически перемещается в зону осмотра и устанавливается на манипуляторе; при этом продолжительность цикла сканирования, скорость вращения и продолжительность осмотра регулируются оператором. Устройством такого типа является установка «Монсанто Инфлейтид Систем», или ЭИД-А1, у которой продолжительность цикла загрузки — выгрузки составляет 9 с, а продолжительность полного осмотра (от борта до борта) легковой покрышки — от 30 до 40 с.
В автоматических системах рентгенодефектоскопии (рис. 4.5) полностью автоматизированы операции подачи покрышек, определения их размеров и выбора оптимального ракурса при полном осмотре покрышки — от борта до борта. В установке фирмы Монсанто все операции можно запрограммировать на миниЭВМ, управляющей их выполнением. Оператор сортирует покрышки по результатам осмотра; на проверку одной покрышки уходит от 50 до 120 с, в зависимости от размера покрышки и типа корда.
Рис. 4.5. Общий вид рентгеноскопической установки для дефектоскопии покрышек в потоке производства:
/ — питающий рольганг; 2 — покрышка в производственном потоке; 3— рентгеноскопическая установка; 4— пульт управления; 5— отборочный рольганг
При радиальной конструкции шин предъявляются высокие требования к технологии ее изготовления. Комфортабельность езды и долговечность радиальной шины зависят от того, насколько точно произведена сборка ее деталей. Брекер должен быть расположен точно по центру шины. Напряжения в шине должны быть равномерно распределены по всей ее структуре. При рентгенодефектоскопии шины проводится проверка симметричности расположения элементов покрышки. Однако контролировать и замерять рентгеноскопическим методом отклонения в расположении деталей покрышки можно только в том случае, если соблюдены следующие требования: манипулятора удерживающий шину, устойчиво отцентрован; положение шины при установке имеет хорошую воспроизводимость (оптимальной является посадка покрышки на обод и накачка ее воздухом); камера, воспроизводящая изображение, имеет разрешающую способность, достаточную для всех типов кордных материалов; камера имеет минимальное «запаздывание» в воспроизведении изображения; покрышка должна вращаться достаточно быстро, чтобы сократилось дорогостоящее время ее проверки, но, с другой стороны, зрение оператора не должно быстро утомляться при поиске отклонений в осматриваемой покрышке.
Совершенные рентгеноскопические системы способны обнаруживать большинство отклонений, встречающихся в покрышках. Однако требование проверки оператором покрышки на все перечисленные отклонения может привести к снижению про- 174
Рис. 4.6. Схема комплексной автоматической установки ИМАЖЕКС СТ-96 для контроля качества автомобильных покрышек;
приемный конвейер; 2— конвейер для подачи покрышек на установку голографического контроля; 3 —покрышка; 4 — питающее устройство; 5, 14 — микропроцессоры; 6 — установка голографического контроля типа «Ротенколбер» ШРТ-56; 7 — головной калькулятор; 8 — выходной конвей- ер; 9 — участок сбора отбракованных покрышек; 10 — участок устранения дефектов шин; 11 — участок сбора годных покрышек: 12 — направляющие плужки: 13— рентгеновская установка типа ИМАЖЕКС ГА-27
пускной способности системы, на практике приходится идти на компромисс, поддерживая приемлемую скорость проверки покрышек и выявляя те дефекты, которые могут наиболее отрицательно
повлиять на безопасность работы шины и на ее общие эксплуатационные характеристики.
Рентгеноскопическое обследование покрышки предусматривает контроль следующих параметров протектора: положения брекера по центру каркаса; однородности расположения заворотов слоев каркаса; стыковки слоев брекера; стыковки по прямой линии; равномерности глубины резиновых элементов протектора наличия пор, пустот, воздушных включений, расслоений, недовулканизации; состояния бортовых колец.
При обследовании борта и плечевой зоны покрышки чаще всего обращают внимание на: расстояние между нитями корда; перекрещенные, оголенные и сдвоенные нити корда; отсутствие нитей корда; смятый корд; S-образное смещение слоев корда; расхождение стыка; увеличенный стык; наличие пор, пустот и воздушных включений; расслоение; адгезию, загрязнение и разрыв корда; наличие инородного материала.
Борт проверяют на: искривление; концентричность бортового кольца; высоту и равномерность заворота слоев на крыло; размеры чеферной ленты; наличие посторонних материалов и воздушных включений; состояние бортовой проволоки.
Комплексная установка для автоматического контроля качества покрышек. Установка ИМАЖЕКС СТ-96 предназначена для контроля и анализа рентгенографическим методом геометрии и однородности составляющих каркаса покрышки и контроля методом голографии качества наложения слоев каркаса покрышки.
После вулканизации и зачистки покрышки доставляются конвейером к установке. Каждая покрышка поступает в зону подготовки перед голографическим анализом (в некоторых случаях
внутри покрышки имеются буксовые направляющие, поддерживающие расстояние между закраинами, достаточное для проведения голографического осмотра). Зона подготовки имеет промежуточный склад вместимостью 5 покрышек. Каждая покрышка поступает отдельно в голографическую машину. Голограмма мгновенно проявляется на термочувствительной пленке; изображение, передаваемое видеокамерой, немедленно анализируется разрешающим устройством, соединенным с микропроцессором.
На выходе из голографической машины покрышки, имеющие дефекты уровня «выброс», автоматически отбрасываются на конвейер брака. Те покрышки, для которых не требуется рентгеновский анализ, также отбрасываются после голографии и направляются к постам механических проверок. Покрышки, которые должны пройти рентгенографию, передаются на вход автоматической рентгеновской машины. Полное рентгенографическое испытание проводится без помощи оператора. Рентгеновская машина также снабжена разрешающим устройством. Закодированные дефекты анализируются микропроцессором.
Обе кривые, выданные микропроцессорами (соответствующие результатам голографии и рентгенографии), хранятся в запоминающем устройстве центральной счетно-решающей машины в течение очень короткого времени, необходимого для запрограммированного расчета, выполняемого для каждой зоны.
Установка снабжена автоматическим устройством для подачи покрышек от входа на линию к различным постам с промежуточным ответвлением с участка голографии, а также трехпутевым устройством сортировки покрышек на выходе установки. Предусмотрен пост голографического контроля, оснащенный испытательной голографической машиной «Ротенкол- бер НРТ-56» с разрешающим устройством изображения ИМАЖТЕСТ и микропроцессором. Возможен также прямой визуальный контроль с помощью телевизионной камеры. Имеются устройство хранения изображений на видеокассетах и центральная счетно-решающая машина с запоминающим устройством.
На установке осуществляются автоматическая классификация покрышек в соответствии с заложенной программой; автоматическая механическая регулировка манипуляторов в зависимости от размеров покрышек; автоматический контроль энергии излучения лазерной и рентгеновской эмиссии; полная защита рабочей зоны от вредных излучений.
Установка ИМАЖЕКС СТ-96 для контроля качества покрышек фирмы ЕМС (Франция) показана на рис. 4.6.
ГЛАВА 5
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ отходовПРОИЗВОДСТВА
Утилизация и рациональное использование продуктов и побочных отходов — важный фактор интенсификации производств шинной и резиновой отраслей промышленности, предприятия которых имеют примерно идентичные технологические схемы построения основных производственных процессов.
Отходы производств перерабатываются в имеющемся на каждом предприятии цехе использования заводских отходов (ЦИЗО) в различные виды резиновых технических изделий: мягкую кровлю (шифр), резинотканевые плиты, формовые изделия (шпальные прокладки и др.), резиновую крошку и др.
Отходы производства разделяются на пять категорий: 1) отходы производства, используемые на заводах шинной и резиновой промышленности; 2) отходы, которые могут быть использованы в других отраслях промышленности (реализуемые «на сторону»); 3) отходы масел и горючих веществ, которые регенерируются (восстанавливаются) для вторичного использования; 4) неперерабатываемые отходы, которые сжигаются с использованием тепла отходящих газов для получения пара, применяемого в производственных целях; 5) неперерабатываемые отходы, требующие захоронения.
Безотходная, или малоотходная, технология предусматривает сведение к минимуму всех перечисленных продуктов и побочных отходов производства, особенно последних двух категорий. Однако все пять категорий отходов все еще значительны, и выявление возможности их утилизации и квалифицированного использования — одна из основных проблем, решению которой в настоящее время уделяется большое внимание, поскольку она связана с интенсификацией и улучшением экономики производства.
ТВЕРДЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ
К твердым промышленным отходам шинного производства относятся: резиновые смеси (выпрессовки резиносмесителей, червячных прессов, каландров, вальцов и др. машин, бракованные резиновые смеси, подвулканизованные смеси); обрезиненные ткани (вискозный корд, капроновый корд, чефер, бязь и др.); необрезиненные ткани (пропитанные, непропитанные); вулканизованные и недовулканизованные изделия (выпрессовки при вулканизации изделий, отработанные варочные камеры на основе бутилкаучука, каучуков общего назначения, а также НК, отработанные диафрагмы и резино-технические детали, ка-
меры на основе бутилкаучука и каучуков общего назначения); отходы, не подлежащие ремонту и использованию (бракованные покрышки, горелая резина, корд металлический, бортовые кольца, латекс, мешки бумажные, уборочный мусор, химикаты).
Подлежащие переработке отходы шинного производства подразделяются на следующие виды: вулканизованные бестканевые отходы — выпрессовки от покрышек, автокамер и диафрагм форматоров-вулканизаторов (после окончания срока их службы); сборные невулканизованные резиновые смеси — выпрессовки из резиносмесителей, резиновые крошки; невулканизованные отходы обрезиненных кордовых тканей и прорезиненных тканей.
На участке хранения отходы тщательно разбирают и сортируют по видам.
Предусматривается использование отходов по следующим назначениям: вулканизованные бестканевые отходы перерабатываются в товарную резиновую крошку; сборные невулканизованные резины после переработки используют как составную часть резиновой смеси для изготовления шифера и как исходный материал для изготовления формовых, неформовых изделий и технической пластины; невулканизованные отходы обрезиненных кордов и прорезиненных тканей целиком идут на изготовление резиновой смеси для шифера.
Вулканизованные бестканевые отходы хранят в контейнерах; невулканизованные резины, невулканизованные отходы обрезиненных кордов и прорезиненных тканей хранят в стеллажах.
Получение резиновой крошки. Контейнеры с отходами подаются электротельфером с участка промежуточного хранения к агрегату для их дробления. Полученная резиновая крошка размером до 1 мм пневмотранспортом подается в агрегат, на котором упаковывается в мешки. Мешки с крошкой укладывают в поддоны и электропогрузчиком отправляют на склад хранения товарной крошки.
Цех использования заводских отходов (ЦИЗО). На заготовительном участке ЦИЗО осуществляется предварительная подготовка отходов, изготовление резиновых смесей, получение заготовок продукции.
Предварительная подготовка отходов заключается в переработке невулканизованных резиновых смесей и невулканизован- ных отходов обрезиненных и прорезиненных тканей.
Сборные невулканизованные резиновые смеси подлежат обработке на смесительных вальцах диаметром 2130 мм для их усреднения. От каждой закладки усредненной смеси отбирается проба для экспресс-анализа. По результатам анализа определяют назначение смеси для дальнейшего ее использования.
Если в процессе усреднения в смеси обнаружены какие-либо включения (подвулканизованная резина, минеральные частицы и т. п.), смесь подается на рифайнер-вальцы для очистки.
С вальцов она поступает на приготовление резиновой смеси для шифера или на изготовление формовых, неформовых изделий и технической пластины.
Отходы обрезиненных и прорезиненных тканей перерабатывают на дробильных вальцах диаметром 800 мм. После получения однородной резино-текстильной массы смесь срезается с вальцев в виде листов. Полученную смесь используют как составную часть резиновой смеси, идущей на изготовление шифера. Резиновые смеси для этой цели готовят на смесительных вальцах диаметром 2130 мм. Переработанные резино-текстильные отходы и резиновые смеси после их усреднения взвешивают в соответствии с рецептом и подают на вальцы. Сюда же вводится расчетное количество серы.
Резиновую заготовку для шифера получают на каландре. Предварительно перед каландрованием резиновые смеси разогревают на вальцах диаметром 1500 мм и ленточным транспортером подают на каландр. Ширина каландрованной резины 500 мм, толщина 5—6 мм.
На отборочном транспортере каландрованная резина разрезается специальным ножом на заготовки нужной длины. Заготовки укладывают на поддоны, которые подвесным краном подают к прессам на вулканизацию. Заготовки для ковриков,, частично неформовых и формовых изделий изготовляют на трехвалковом каландре с отборочным транспортером. Полученные заготовки укладывают в поддоны и подвесным краном подают на последующие операции.
Вулканизация шифера производится в специальных формах в четырехэтажных прессах, размер плит которых 600X1200 мм. Свулканизованные листы шифера укладывают на поддоны и подвесным краном подают на участок обработки. Здесь их обрабатывают на ленточном ноже, отбраковывают, связывают в пачки, укладывают на поддоны и транспортируют электрокарой на склад промежуточного хранения готовой продукции.
Вулканизация ковриков производится в четырехэтажных прессах с плитами размером 800X800 мм в специальных пресс- формах. Свулканизованные коврики обрабатывают на ленточном ноже, отбраковывают, укладывают на поддоны и электрокарой транспортируют на склад промежуточного хранения.
Цехи использования заводских отходов выпускают следующую продукцию:
сельскохозяйственные плиты для животноводческих ферм (состоят из 70—80% резиновой смеси и 30—20% обрезиненного корда);
шифер (состоит из 90% обрезиненного корда и 10% резиновой смеси);
резиновую крошку из бракованных шин (крошку крупного помола применяют для засыпки дорожек стадионов, мелкую используют в электротехнической и кабельной промышленности) ;
формовые изделия (шины и педали для детских велосипедов, лыжные накладки, бытовые коврики, амортизационные прокладки, планки-скребки для транспортеров и др.);
резино-битумную изоляционную мастику получают из резиновой крошки в результате трех операций; дозирования битума и резиновой крошки согласно заданным соотношениям (к битуму добавляют 7—10% резиновой крошки); разогрева битума; введения в расплавленный битум резиновой крошки и последующей «варки» смеси с перемешиванием при температуре около 170 °C. Наиболее простое оборудование для изготовления мастики — стационарные асфальтоварочные установки или передвижные асфальтоварочные котлы, используемые непосредственно на трассах строящихся газопроводов;
бризол и изол — гидроизоляционные и кровельные материалы, отличающиеся от мастики более сложным составом; при их изготовлении в резино-битумную композицию вводят необходимые ингредиенты, усиливающие такие свойства готовых материалов, как гибкость, эластичность, адгезионную способность, температуроустойчивость; применяются без каких-либо армирующих подложек.
Одинаковые требования к свойствам и областям применения определяют сходство способов производства и состава этих материалов. Однако если бризол наносят на цилиндрические металлические поверхности, работающие в грунте, то изол используют на плоских кровлях, работающих в надземных условиях. Этим обусловлено различие в их составе, приведенном ниже в % (масс.):
КомпонентыБризол Изол
Битум БН-IV 5643
Резиновая крошка 2830
Асбест 1525
Пластификатори адгезив 12
Для получения бризола и изола готовят резино-битумную смесь в смесителях периодического и непрерывного действия.
Релин — двухслойный рулонный отделочный материал для полов. Верхний слой изготовляют в резиносмесителях из полу- эбонитовой смеси на основе синтетического каучука, не содержащего выцветающих антиоксидантов. Нижний слой изготовляют из дешевой битумно-резиновой крошки, содержащей около 25% нефтяного битума, 25% дробленой резины и 40% минерального наполнителя, а также из пластификаторов и вулканизующих агентов. Смесь (за исключением вулканизующих агентов) готовят в смесителях, применяемых для изготовления бризола. Серу и ускорители вулканизации вводят в смесь на вальцах. Смеси для обоих слоев релина раздельно каландруют в полотно заданных размеров и закатывают в рулоны с применением прокладочных холстов. Дублирование верхнего и нижнего слоев релина, а также вулканизацию материалов
осуществляют одновременно на непрерывно действующих вулканизаторах барабанного типа;
мешки с прослойками из обрезиненной крафт-бумаги — химически стойкая, герметичная и дешевая мягкая тара для химикатов. Резино-битумную смесь, содержащую 55% битума, 40% .резиновой крошки и пластификатора, готовят в двухшнековом смесителе непрерывного действия, применяемом в производстве бризола. Вулканизующие агенты вводят в смесь при гомогенизации ее на вальцах. На трехвалковом каландре производят одностороннюю обкладку крафт-бумаги полученной смесью. Пройдя петлевой компенсатор, бумага поступает в непрерывно действующую вулканизационную камеру с лампами ИКС в качестве источника тепла. Пройдя второй компенсатор, бумага охлаждается до комнатной температуры на охлаждающих валках и закатывается в рулоны.
Подрельсовые прокладки производятся из резиновой смеси, основным компонентом которой является шинный регенерат. К регенератной основе смеси добавляют около 20% бутадиенового каучука (СКД) для поддержания температуры хрупкости прокладок на уровне —37—40 °C. В смесь вводят наполнители (технический углерод, каолин и др.), тип и количество которых выбирают таким образом, чтобы получить заданные показатели прочности и твердости прокладок с сохранением требуемого удельного объемного электросопротивления.
Смесь готовят в закрытых резиносмесителях обычного типа. Прокладки вулканизуют в индивидуальных пресс-формах на многоэтажных прессах. Температура вулканизации +160 °C, продолжительность— 10 мин.
Резиновую фанеру используют для производства складной многооборотной фанеро-резиновой тары. Для получения резиновой фанеры применяют бросовые отходы резинового и фанерного производства. Вулканизованные резиновые отходы дробят в крошку калибром 1,0—2,0 мм на мельничном агрегате крупного и мелкого помола, затем полученную резиновую крошку смешивают с некондиционными каучуками и «сырыми» резиновыми смесями на вальцах или в резиносмесителе. Резиновую крошку добавляют в количестве до 60% (объемн.) от резиновой смеси. Полученную резиновую смесь каландруют калибром 1,5—2,0 мм и закатывают в рулон с применением прокладки. Сборку пакетов резиновой фанеры проводят на фанерном предприятии, где каландрованную резину используют в качестве промежуточного слоя фанеры.
ЖИДКИЕ И ГАЗООБРАЗНЫЕ ОТХОДЫ
К жидким отходам относятся в основном смазочные материалы для смазки технологического и вспомогательного оборудования. Со склада ГСМ масла поступают в маслораздаточные производственных цехов, а оттуда — на заполнение редукторов
оборудования и смазки узлов трения. Через 3—12 месяцев, в зависимости от установленных для оборудования регламентов, масло меняют.
Отработанное масло засорено механическими примесями, водой; в отдельных случаях меняется первоначальный химический состав масла.
В соответствии с действующими положениями индустриальные масла должны регенерироваться на предприятии, а моторные масла, смесь масел и масла, которые невозможно регенерировать на заводе, сдаются на нефтебазу. На вновь проектируемых заводах, как правило, предусматривается установка для регенерации масел. Она входит в состав типового проекта «Склад ГСМ тарного хранения с регенерацией масел».
В настоящее время для регенерации масел применяют установки УРМ-100 производительнностью 100 кг/ч, потребляющие 1000 л/ч воды при температуре 60 °C и 100 кг/ч пара давлением 0,3 МПа; установленная мощность — 6 кВт.
Уничтожение отходов от регенерации масел производится на установке бездымного сжигания «Вихрь-1». Потребляемая мощность — 40,5 кВт, количество пара для обогрева масла в резервуарах— 10 кг/ч; производительность — 200 кг/ч.
Важной проблемой является использование масла, содержащегося в выпрессовках из лабиринтных уплотнений роторов резиносмесителей. Количество масла в выпрессовках зависит от числа стадий смешения; 30—70% выпрессовок составляют ингредиенты резиновой смеси.
Отходы от регенерации масел и выпрессовок могут быть использованы для сжигания в установке типа «Рутнер», дающей 20 т пара в час давлением 2,6 МПа.
Энергопотребление установки: пар давлением 0,6 МПа — 500 кг/ч; природный газ давлением 0,18—0,24 МПа — 850 м3/ч, охлаждающая вода температурой 24 °C—50 м3/ч; сжатый воздух давлением 0,6 МПа — 60 м3/ч; электрическая энергия — 710 кВт и 180 кВт (резерв); питательная вода — 26,5 м3/ч. Установка перерабатывает 2,5 т отходов в час (горелая резина, брак покрышек, бытовые отходы, использованная тара).
Большинство технологических процессов изготовления и переработки резиновых смесей сопровождается выделением газов, пылей, представляющих собой многокомпонентные смеси. Эти выделения токсичны и удаляются из производственных помещений с помощью вытяжной вентиляции. Газообразные отходы шинных производств можно сгруппировать следующим образом: промышленные пыли различных ингредиентов; пары бензина; газы термической обработки сырой резины.
Пылевидные отходы образуются в основном при разгрузке вагонов с сыпучими ингредиентами, в цехах подготовки сырья и в подготовительном цехе при хранении, растарке, транспортировке, развеске и дозировании в резиносмесители. Согласно результатам обследования, состав их (в %) примерно таков:
технический углерод — 56,5; мел — 12,5; оксид цинка — 5,1; магнезия жженая—1,4; каолин — 9,4; сера—1,5; неозод Д—1,2; прочие ингредиенты—12,4.
Применяемые в шинной промышленности пылеулавливающие установки позволяют возвращать в производство более 50% отходов пыли различных ингредиентов (в основном технического углерода). Остальные пылевидные отходы, представляющие смесь различных веществ, не находят дальнейшего применения.
Около 70% всех выбросов газообразных веществ в атмосферу составляют безвозвратные выделения паров бензина, преимущественно в заготовительно-сборочном и автокамерном цехах. Значительный объем вентиляционных выбросов и низкая концентрация в них бензина (100—300 мг/л) не позволяют использовать существующие методы рекуперации этого растворителя.
Газы термической обработки сырой резины (сернистый ангидрид, оксид углерода, летучие органические соединения и др.), образующиеся в подготовительных, каландровых, автокамер- ных и вулканизационных цехах, выбрасываются системами общеобменной вентиляции в атмосферу.
УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
В настоящее время разрабатывается новая технология переработки отходов резинового производства и старых покрышек в резиновый порошок. Последний представляет собой резиновую крошку мелкого помола (средний размер частиц равен 0,2— 0,3 мм). Проводимые Ярославским политехническим институтом совместно с Ярославским шинным заводом и НИИШП работы показали, что такой материал может быть использован в качестве ингредиента в резиновых смесях для получения изделий как шинного производства, так и производства РТИ.
Одним из методов переработки старых покрышек и отходов резинового производства, не подлежащих переработке указанными выше методами, является пиролиз резины с целью получения технического углерода.
Все резиновые материалы, получаемые из отходов производства шин, которые не могут быть переработаны указанными выше способами, сжигают в специализированных установках для бездымного сжигания с целью получения тепловой энергии (теплотворная способность покрышек — до 7 тыс. ккал/кг).
При термической переработке резиновых отходов не только решают важную экологическую задачу ликвидации промышленных отходов, но и получают продукты, которые могут найти применение: твердый продукт (пироуглерод), который можно использовать в качестве наполнителя вместо технического углерода; жидкий продукт (смола), которую можно использовать в качестве топлива на самой установке или как добавку к ко-
Отходы резиныОтходы резиныПиро углеродПиро углеродсклад-склад-Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема термической переработки отходов резинового производства:1 — приемный бункер; 2— загрузочный бункер; 3 — вращающаяся печь; 4— циклон1 5 —- холодильник; 6, 9— газодувки; 7—емкость; 8— насос; 10— топка; 11— конвейер; ’ 12 бункер; 13— сборная емкость; 14— дробилка; 15, /7 — магнитные сепараторы; 16 —’ мельницаРис. 5.1. Принципиальная технологическая схема термической переработки отходов резинового производства:1 — приемный бункер; 2— загрузочный бункер; 3 — вращающаяся печь; 4— циклон1 5 —- холодильник; 6, 9— газодувки; 7—емкость; 8— насос; 10— топка; 11— конвейер; ’ 12 бункер; 13— сборная емкость; 14— дробилка; 15, /7 — магнитные сепараторы; 16 —’ мельница
Отходы резины
Отходы резины
Пиро углерод
Пиро углерод
склад-
склад-
Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема термической переработки отходов резинового производства:
1 — приемный бункер; 2— загрузочный бункер; 3 — вращающаяся печь; 4— циклон1 5 —- холодильник; 6, 9— газодувки; 7—емкость; 8— насос; 10— топка; 11— конвейер; ’ 12 бункер; 13— сборная емкость; 14— дробилка; 15, /7 — магнитные сепараторы; 16 —’ мель
ница
Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема термической переработки отходов резинового производства:
1 — приемный бункер; 2— загрузочный бункер; 3 — вращающаяся печь; 4— циклон1 5 —- холодильник; 6, 9— газодувки; 7—емкость; 8— насос; 10— топка; 11— конвейер; ’ 12 бункер; 13— сборная емкость; 14— дробилка; 15, /7 — магнитные сепараторы; 16 —’ мель
ница
тельному топливу в системе мазутного хозяйства; газ — используется в качестве топлива на установке.
Принципиальная технологическая схема термической переработки отходов резинового производства представлена на рис. 5.1.
Отходы резиновых технических изделий предварительно измельчают до размера не более 200 мкм и промывают водой. Подготовленное сырье из приемного бункера 1 подается грейферным краном в загрузочный бункер 2 и далее поступает в барабанную вращающуюся печь 3, где при температуре 500 °C происходит термическое разложение отходов без "доступа кислорода. В процессе разложения образуются газ, вода,‘смола и твердый углерод (пироуглерод). Парогазовая смесь, пройдя циклон 4, направляется в холодильник 5. Газ, выходящий из холодильника, газодувкой 6 подается на сжигание в топку 4. Сконденсировавшиеся в холодильнике жидкие продукты (смола, содержащая 8% воды) поступает в емкость 7, откуда часть их насосом 8 подается на сжигание в топку 10, а остальная часть направляется на склад. Пироуглерод из печи 3 поступает на конвейер 11, где охлаждается до 40 °C. Охлажденный продукт подается в дробилку 14 для грубого дробления кусков полученного углеродистого продукта. Из дробилки 14 материал направляется в магнитный сепаратор 15, где пироуглерод отделяется от основного количества металла. Затем в мельнице 16 осуществляется тонкий помол пироуглерода и далее окончательная очистка его от металла в магнитном сепараторе 17. Полученный пироуглерод используют в качестве наполнителя.
При изучении состава отходов производства и методов извлечения ценных компонентов были выявлены резервы, использование которых может дать значительный экономический эффект. Максимальный эффект может быть достигнут при выдаче рекомендаций и технологических регламентов по использованию текстильных отходов, регенерата, горелых резин; по утилизации новых бракованных покрышек; по отработке технологии получения регенерата и резиновой крошки с использованием метода замораживания; по проектированию производства регенерата из отработанных покрышек с металлокордным брекером; по проектированию изделий, получаемых из отходов производства (многооборотной тары; плит для животноводческих помещений; цветочных горшков); по отработке технологии на проектирование производства резинового порошка; по отработке технологии на проектирование производства регенерата из крупногабаритных и сверхкрупногабаритных покрышек; по отработке технологии на проектирование производства изделий расширенного ассортимента, получаемых из отходов производства с учетом опыта зарубежных фирм (ремни, обувь, автомобильные воздушные и водяные шланги, брызговики и щитки для транспортных средств и др.); по изготовлению складских многооборотных фанеро-резиновых ящиков, получаемых из бросовых отходов резинового и фанерного производства; по изучению спроса на изделия, получаемые из отходов производства; по переработке резиновых отходов методом пиролиза; по утилизации смешанной пыли ингредиентов; по изготовлению и выпуску паст, гранул, чешуек на основе сыпучих ингредиентов резиновых смесей; по выпуску эффективного пылеочистного оборудования во взрывобезопасном исполнении; по обезвреживанию (улавливанию) газообразных выбросов (летучие органические вещества, оксид углерода, сернистый ангидрид, формальдегид и др.); по рекуперации низкоконцентрированных выбросов бензина; по выпуску отечественного оборудования для уничтожения (сжигания) неперерабатываемых отходов шинного производства с утилизацией полученного тепла.
Рис. 5.2. Принципиальная технологическая схема установки типа «Рутнер» для сжигания и утилизации отходов производства:
/ — питающий конвейер; 2— камера дожита; 3— клапан; 4— паровой котел-утилизатор;
5 — электрофильтр; 6 — заслонка; 7— вытяжной вентилятор; 8 — газоотводящий трубопровод
Для утилизации и уничтожения неперерабатываемых отходов производства предназначены рассмотренные ниже установки.
Установки типа «Рутнер» (рис. 5.2), сооружаемые на ПО «Чимкентшина» и ПО «Нижнекамскшина», предназначены для сжигания твердых, жидких и пастообразных отходов и газообразных веществ. Ликвидация отходов осуществляется без дыма и без запаха. Загрузка сжигаемых отходов и удаления золы механизированы. Для дожига не сгоревшего в печи газа предусмотрена специальная камера. Дымовые газы выходят из камеры при температуре около 1100 °C и попадают в котел-утилизатор, где вырабатывается до 20 т/ч водяного пара давлением 0,2 МПа при температуре 280 °C. После обогрева поверхностей дымового котла дымовые газы поступают на очистку в электрофильтры.
Производительность печи — 2,5 т/ч. В нее загружают отходы в следующем соотношении: резиновые отходы (в том числе изношенные покрышки максимальным диаметром до 120 см) — 60%; резиновые отходы, в том числе невулканизованные, размером 80X020X70 см — 15%; мусор уборочный, дерево, бочки, шлам обезвоженный — 25%. Потребляемая мощность составляет 370 кВт. Габариты печи со шлюзом—14X3,8X2,4 м; камеры дожигания—10X5,3 м; электрофильтра—15X13X6 м; котла— 13X3,5X10 м.
Все органические соединения, в том числе и ядовитые,, полностью сгорают; вредные газы могут быть удалены газоочистителями до установленных нормами допустимых количеств.
Установка «Вихрь» предназначена для бездымного термического уничтожения жидких горючих отходов, теплотворная способность которых не ниже 12600 кДж/кг (при меньшей теплотворной способности необходима дополнительная подача горючего). Бездымность сжигания обеспечивается окислением сжигаемого продукта при высокой температуре (около 1000°C).
же:же:Производительность, кг/чПроизводительность, кг/чОкислитель . Вентилятор Масса установки, кгОкислитель . Вентилятор Масса установки, кг«Вихрь-1» 100—300«Вихрь-1» 100—300Основные конструкционные ма-териалы . Основные конструкционные ма-териалы . Ц4-70 № 6 800 Х18Н9ТЦ4-70 № 6 800 Х18Н9Т«Вихрь-3» 1000—3000Воздух«Вихрь-3» 1000—3000ВоздухВещество, используемое для «роз-жига» горелки Вещество, используемое для «роз-жига» горелки Ц4-70 № 12,5 16 850Х18Н9Т, Ст. 3шамотный кирпичЦ4-70 № 12,5 16 850Х18Н9Т, Ст. 3шамотный кирпичСтоимость сжигания 1 т обводненных нефтепродуктов, руб. . . Численность обслуживающего персонала Стоимость сжигания 1 т обводненных нефтепродуктов, руб. . . Численность обслуживающего персонала Легкокипящий нефтепродукт: или газЛегкокипящий нефтепродукт: или газ1,341,341 чел1 челОсновные характеристики установок «Вихрь» приведены ни
же:
же:
Производительность, кг/ч
Производительность, кг/ч
Окислитель .
Вентилятор
Масса установки, кг
Окислитель .
Вентилятор
Масса установки, кг
«Вихрь-1» 100—300
«Вихрь-1» 100—300
Основные конструкционные ма-териалы .
Основные конструкционные ма-териалы .
Ц4-70 № 6 800 Х18Н9Т
Ц4-70 № 6 800 Х18Н9Т
«Вихрь-3» 1000—3000
Воздух
«Вихрь-3» 1000—3000
Воздух
Вещество, используемое для «роз-жига» горелки
Вещество, используемое для «роз-жига» горелки
Ц4-70 № 12,5 16 850
Х18Н9Т, Ст. 3
шамотный кирпич
Ц4-70 № 12,5 16 850
Х18Н9Т, Ст. 3
шамотный кирпич
Стоимость сжигания 1 т обводненных нефтепродуктов, руб. . . Численность обслуживающего персонала
Стоимость сжигания 1 т обводненных нефтепродуктов, руб. . . Численность обслуживающего персонала
Легкокипящий нефтепродукт: или газ
Легкокипящий нефтепродукт: или газ
1,34
1,34
1 чел
1 чел
Установки фирмы «Марангони—-механика» предназначены для сжигания покрышек (без предварительной резки) и других
Рис. 5.3. Установка фирмы «Марангони—механика»для
сжигания отходов производства с рекуперацией тепла: 7 — строительный проем; 2 — элеватор для подачи покрышек; 3 — питающий конвейер; 4 — вытяжной зонт; 5 — вращающаяся печь; 6 — вентиляционный воздуховод; 7 — пульт управления отходов (включая промышленный и бытовой мусор) с рекуперацией тепла. Установки включают следующее оборудование: вращающуюся печь пиролиза 5 для сжигания отходов, в которой
рости происходит сначала дистилляция (перегонка) летучих компонентов резины и сгорание других материалов, далее — полное сгорание связанного углерода и затем — превращение в мотки металлической арматуры, которая транспортируется ленточным конвейером к контейнерам для ее упаковки; специальную топку, в которой при заданных давлении и температуре происходит полное окисление горючих компонентов с об- разованием газообразных веществ; паровой котел-утилизатор, использующий тепло отходящих газов для получения пара, применяемого для производственных целей.
По данным фирмы, установки рассчитаны на непрерывную работу в течение суток и обслуживаются одним человеком.
Производительность установок по пару давлением 1,4 МПа — 5; 10; 15 и 20 тыс. кг/ч. Выпускаются установки с давлением пара до 2 МПа.
Установка (рис. 5.3) состоит из питающего конвейера 3, вращающейся печи 5, устройства вторичной термообработки сжигаемых отходов (на рис. не показано), парового котла-утилизатора (не показан), устройств охлаждения и удаления шлаков (не показаны), устройств управления и контроля 7, вспомогательных устройств.
В установке можно сжигать покрышки диаметром до 1200 мм с металлическими включениями, масса которых составляет до 15% общей массы покрышки. Теплотворная способность покрышки 6000 ккал/кг. Расход воздуха на систему пылеулавливания — 39 м3/ч при давлении 0,5—0,6 МПа.
Обезвреженные отходы производства, не поддающиеся утилизации, подлежат захоронению и сжиганию в печах на полигонах промышленных отходов. Площадь полигона должна быть не менее 75—100 га в расчете на 20—25 лет эксплуатации. Территория полигона ограничена по периметру кольцевым каналом для дренажа глубоких грунтовых вод и сбора атмосферных дож
девых и талых вод в целях защиты территории от затопления.
Территория полигона обваловывается по всему внутреннему периметру вынутым при рытье котлована грунтом высотой 1,5—■ 1,7 м, шириной 3,0—3,5 м для предотвращения стока атмосферных вод с территории полигона в кольцевой канал и на прилегающую территорию.
На полигоне организуют две зоны, разделенные полосой шириной не менее 25 м: производственную, предназначенную для захоронения отходов, и зону подсобно-бытового назначения. Производственная зона делится на карты с учетом раздельного захоронения твердых, пастообразных, жидких и пылевидных отходов. Захоронение на одной карте разноименных отходов допускается при условии, что при совместном захоронении они не образуют более вредных или взрыво-пожароопасных веществ.
Полигон должен иметь кольцевую автодорогу из железобетонных плит по периметру производственной зоны, соединяющуюся с картами захоронения отходов и имеющую выезд на внеплощадочную автодорогу. Между кольцевой автодорогой и площадкой для установки оборудования для сжигания отходов должен быть разрыв не более 10 м.
Для контроля за высотой стояния грунтовых вод, их физико-химическим и бактериологическим составом на территории полигона следует проектировать скважины, расположенные выше и ниже мест захоронения по ходу потока грунтовых вод (по отношению к полигону).
В зоне подсобно-бытового назначения размещают контору, столовую, проходную, бытовые помещения и устройства, оборудованные в соответствии со СНиП П-92—76 «Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий. Нормы проектирования». Здесь же в отдельном здании размещается контрольно-аналитическая лаборатория.
По всему периметру полигона за кольцевым каналом должно быть установлено проволочное ограждение высотой 2,4 м и размещена зона озеленения (густорастущий кустарник). Ширина санитарно-защитной зоны — не менее 3000 м.
ГЛАВА 6
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
СМЕСИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Главным агрегатом в процессах приготовления резиновых смесей является резиносмеситель. Основные требования к ре- зиносмесителям — высокая надежность, экономичность, долговечность, простота обслуживания и ремонтопригодность.
Требования, предъявляемые к качеству резиновых смесей, их ассортименту и объемам производства, могут быть удовлетворены при использовании различных модификаций роторных систем резиносмесителей, так как геометрия роторов для различных групп рецептур резин различна. Большое влияние на качество смесей оказывают частота вращения ротора; возможность регулирования давления плунжера; типы приводных агрегатов (с постоянным либо с регулируемым числом оборотов роторов); совершенство системы управления процессом смешения; типы установленного за резиносмесителем дорабатывающего оборудования и др.
В последние годы развитие современных закрытых резиносмесителей шло по двум основным направлениям: машины (и, следовательно, полезные объемы) становились все больше, появились смесители с объемом смесительной камеры 620—650 л; объемы готовых заправок, отнесенные к полезной емкости, становились все больше благодаря соответствующим разработкам роторов, повышению частоты вращения и использованию автоматических весовых дозирующих устройств.
Для резиносмесителей, например типа СК-650, при установлении соответствующего оптимального режима можно получить производительность по маточной смеси до 15 т/ч, по готовой смеси — 18 т/ч.
В табл. 6.1 и 6.2 приведены технические данные резиносмесителей, изготовляемых фирмой «Вернер — Пфлейдерер» (ФРГ). Некоторые типы этих резиносмесителей эксплуатируются на заводах Советского Союза.
Большие объемы заправок резиновых смесей требуют применения дорабатывающих машин соответствующей производительности. Очевидно, эти задачи не могут быть выполнены с помощью вальцов.
Для последующей обработки резиновой смеси применяют системы с использованием формовочных экструдеров, позволяющие автоматизировать производство.
Наряду с транспортными шнеками, подающими материал,, рабочие шнеки должны обеспечивать рост давления для преодоления сопротивления грануляционных головок или головок
Таблица 6.1. Технические данные для закрытых резиносмесителей фирмы Вернер —
Шифр
Показатели
Тип
30
60
70
А
Емкость смесительной камеры, л:
А1
с нормальными роторами
30
60
70
А2
с четырехлопастными роторами
—
—
—
Б
Полезная емкость, л:
при коэффициенте наполнения 0,70
21
42
49
(для А1)
при коэффициенте наполнения 0,75
—•
В
Частота вращения роторов, мин-1
35/38,7
28,7/31,7
28,7/31,7
до
ДО
ДО
105/116
86/95
86/95
Г
Номинальная мощность двигателя, кВт:
для А1
95—285
135—405
165—500
для А2
—
—
—
д
Вращающий момент вала ротора,
15,7
29,5
36
Н-м-103
Е
Размеры без редуктора и двигателя, мм:
длина
1600
1800
1800
глубина
1300
1550
1560
высота
2600
3300
3600
Ж
Масса, т
5,5
8,5
8,7
при меча ния: А1 и А2 — эффективные свободные объемы при закрытом плун Б — производное коэффициента наполнения (АХО,70 — для нормального ротора, смеси, вязкости, допустимой температуры, давления плунжера, а также от метода сме
В — обычно встречающиеся на практике минимальная (числитель) и максимальная Г — мощности двигателя, относящиеся к минимальной и максимальной частоте вра Д — граничные вращающие моменты каждого вала ротора, выдерживаемые продол коэффициент перегрузки;
Е — внешние размеры без припуска на демонтаж;
Ж—масса (нетто) резиносмесителя — без редуктора, приводного двигателя и ап
стрейнера. В последние годы разработаны шнеки, геометрия которых обеспечивает наряду с транспортировкой и ростом давления улучшение качества смеси.
Технологические шнеки обычно на входе выполняют одноза- ходными, а на разгрузке (а также на выгрузке смеси без давления с применением валковой головки)—двухзаходными для уплотнения материала.
Эффект смешения в установ!ках типа «Трансфермикс» достигается взаимодействием шнека с профилированным корпусом. По мере того как уменьшается объем зоны шнека, увеличивается объем зоны корпуса. Благодаря особому исполнению шнека и корпуса (рис. 6.1) смесь перемещается от шнека к корпусу и обратно. При этом частицы смеси сдвигаются.
На рис. 6.2 показана схема смешения в установках типа EVK фирмы «Вернер Пфлейдерер» (ФРГ). Эффект смешения обусловлен взаимодействием шнека особой конструкции и цилиндрического корпуса с гладкими стенками. Особенностью геометрии шнека являются расположенные по всей его длине распределительные элементы, которые обусловливают интенсив-
типового ряда GK—N с тангенциальными роторами (производство Пфлейдерер, ФРГ)
резиносмесителя
90
ПО
160
190
300
400
650
90
105
158
185
300
—
—
—
—
275
412
650
63
74
по
130
210
—
—
-—-
—.
—,
—,
206
310
490
25,3/28
25,3/28
22,5/25
22,5/25
19/21
18/20
14,5/16
ДО
до
до
ДО
до
ДО
до
101/112
101/112
90/100
90—100
76/84
72/80
58/64
165—660
205—820
280—1120
340—1360
530—2130
—
—
. - .1 —
—
615—2460
745—3000
1000—4000'
41,5
49,7
95
из
219
318
640
2100
2100
2700
2700
3200
3600
4200
1700
1720
2100
2200
2360
2800
3400
3900
4200
5000
5200
5500
6100
7800
12,8
13
19,5
20
29
42
72,5
жере;
АХО,75 — для четырехлопастного ротора) — переменная величина, зависящая от состава- шения;
(знаменатель) частота вращения роторов;
щения роторов при высоком давлении плунжера;
жительное время; граничный вращающий момент выше, чем номинальный, и учитывает
паратуры системы управления.
ные напряжения сдвига, хорошее продольное перемешивание и. почти равномерную температурную нагрузку.
Самый короткий и самый длинный путь частиц вдоль шнека точно установлен его геометрией. Несмотря на различную длину пути, проходимого частицами смешиваемого материала, число точек максимальной нагрузки сдвига для каждой частицы одинаково.
Системы типов «Трансфермикс» и EVK обеспечивают повышение производительности, улучшение качества получаемой смеси, выравнивание негомогенности смеси.
В табл. 6.3 приведены технические данные экструдеров фирмы Вернер— Пфлейдерер (ФРГ).
Для улучшения качества управления смесителями применяют микропроцессоры. С их помощью регулируют колебания количества требуемого сырья и другие помехи, возникающие во время цикла смешения.
На ряде отечественных шинных заводов установлены высокопроизводительные резиносмесители и экструдеры, удовлетворяющие современным требованиям, предъявляемым к процессам приготовления резиновых смесей (табл. 6.4).
6.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
Сложные многооперационные процессы переработки резиновых смесей разделяются на выпуск полуфабрикатов, выпуск деталей, сборку изделий и их вулканизацию.
Перемещаемые в процессе производства массы полуфабрикатов и деталей в несколько раз превосходят массу выпускаемой продукции. Набор технологических процессов, состоящих из отдельных операций, определяется ассортиментом продукции, конструкцией изделий, техническим уровнем оборудования, способами сочетания (соединения) операций и перемещения обрабатываемых полуфабрикатов и деталей.
В последнее время определилась общая тенденция агрегирования операций (соединения их в технологические поточные линии), увеличения единичной мощности оборудования и автоматизации управления им.
Создание технологических потоков и увеличение единичной мощности оборудования характерно и для производства шин. Создаются линии обрезинивания кордов, профилирования протекторов, поточные линии сборки и вулканизации покрышек и т. д.
Вместе с тем даже в условиях массового производства могут быть эффективны и машины, агрегаты небольшой мощности с автоматизированными операциями, объединенные таким обра-
Шифр
Показатели
Тип резиносмесителя
45
90
по
135
190
250
320
А
Емкость смесительной камеры, л
47
87
107
135
195
252
320
Б
Полезная емкость при коэффициенте наполнения 0,60, л
28
52
65
81
117
151
192
В
Частота вращения роторов, мин-1
10—60
10—60
10—60
10—60
10—60
10—60
10-60
Г
Мощность электродвигателя при 60 мин-1, кВт
Вращающий момент вала ротора, Н-м-103 Размеры (без редуктора и двигателя), мм:
260
480
590
740
1050
1350
1700
Е
35,2
64,9
79,9
100,1
142
182,7
230
длина
2000
2300
2500
3000
3100
3300
3500
глубина
1600
1700
1800
2100
2200
2300
2400
высота
3400
3900
4200
4800
5300
6100
6500
Ж
Масса (без редуктора и двигателя), т
8,5
И
13,5
17
26
33
38
Таблица 6.2. Технические данные закрытых резино смесит елей типового ряда GK—Е со сцепляющимися роторами (производство фирмы
Вернер — Пфлейдерер)
Примечания: Б — производное коэффициента наполнения (АХО,60); Г — мощ- ®ости двигателя, относящиеся к частоте вращения 60 об/мин; остальное — см. Приложения к табл. 6.i.
§
CD 7 CD
о ю о см Ю со
ою ю -
см со
CM ID CM —
Ю О
. CM
CM
s § b~ 00
—< (D b- 00
со w- — О)
о ь»
о о
о См
1
id id со Ю со ^
ID CD О J.
ID
О о —. Th ID CO
о
's' S
см
ID id со" id" СО ^
ID
—i Th ID CO
ОО ОО
со" ть
у я а
о. н О)
S та S
о о Т’
^
О У СО а>
«У а со
»а о
а со Еч
^
а а а е-,
о. со
СО
ю СМ
ю см
О ID ID —■
СМ СО
ID ID
CM -
CO
О
CO 4< id"
о « 00 a> a.
a co
OO
1 oo
О ID Th cm co Th
Th ID co -
CM Th
ОО ОО
со ть
1 1
00
см
та о.
<и
* г** о. н и м СП
<и S
о о СО
со со
1 со со
CO О ID O0
CO CD
ID
CD
ID Th
rh oo
<m"
*a о
a
CD k
co
ID CM 1
ID cm"
oo О ID CM cm
О to CM CM
00 ть см
СО —
см"
СО
сх о а К
о ю см
о
1 ть
см о
CM ^
00 ^ CM
ID ID cm"^-
к ьц
a a a
^
el a a
<10
oo
5
О CO co
О о ID OO ID J)
со см
см ть
о о
ей ^ и а СО
S
b~ Ю b- CD rl id
ID ID b-
CM
| |
co CO
О ID о см
1 1
см ^
•а 5 а а* о
ID
b- О
o"
о су О a
CD
CO
О ID
cm"
ID С>
СМ -
-о
о
о ^ о. о
»а
а
j
1 1
oo b. a a ^ о a о <D
1
S ч О) Е- та та та М о С
а СО о а
О
7 у s 5
CO M 0) у a
к у я 0) a CO CX
H CQ у
Л H о о у a_
5 co i ।
59Q
th
H и
у
§ Th co
S9A
CD CO a> a. h co a
CT)
7 к s 2
a id 0) у a
к у У cu a CO
t- CQ
У
Л H и о
У a о 2
К СО 00
th
у н
о
у
5 О 00
COSO1*"^
£УSSco®S
5SсСоСе
СУоСХ
cd cq
£ у у у 2 s CX CX 5 2 К К co о
5^7^ S S S я сх сх о с G сх с
Рис. 6.1. Схема смешения в установках типа «Трансфермикс»:
— питающая воронка; 2 — резиновая смесь, поступающая от резиносмесителя;
3 — корпус; 4 — шнек
зом, что исключено промежуточное складирование заготовок (например, линии обрезинивания кордов, раскроя и
стыковки металлокорда, агре
гаты формирования массива протектора навивкой узкой резиновой ленты, линии раскроя обрезиненного металлокорда и др-).
Экструдерная установка для трехкомпонентной смеси. Экст- рудерная установка (рис. 6.3) представляет собой комбинацию из трех экструдеров и одной шприц-головки. Установку используют в шинной промышленности для получения протекторных заготовок из трех различных смесей резины. Такие заготовки необходимы для современных радиальных шин, поступающих на комплектацию легковых автомобилей. Существенным пре
имуществом применения трехкомпонентных установок является то, что детали из трех различных типов резин соединяются в одном рабочем процессе без образования воздушных прослоек.
Установка работает следующим образом: два экструдера 3 и 4, расположенные друг над другом, подают смесь с задней стороны шприц-головки 2. Третий экструдер 5 расположен по отношению к ним фронтально и подает смесь с передней стороны головки 2 в распределительную плиту. Экструдер 5 перемещается в осевом и поперечном направлениях по отношению к агрегату. Все три экструдера — с холодной футеровкой, с питающим валком.
Основой трехкомпонентной экструдерной установки является оправдавшийся в эксплуатации двухкомпонентный агрегат, предназначенный для производства протекторов и (или) боковин из двух различных смесей резины.
/2/2К достоинствам трехкомпонентных экструдерных установок относятся: возможность одновременной переработки трех различных типов резиновых смесей в одном рабочем процессе, обеспечивающем получение высококачественных деталей для данной конструкции покрышек; изготовление деталей радиальных шин с небольшим сопротивлением качения (для легковых и грузовых автомо-
/2
/2
Рис. 6.2. Схема смешения в установках типа EVK фирмы «Вернер Пфляйдерер»:
/ — корпус; 2 — шнек; стрелками показаны направления перемещения резиновой смеси
Рис. 6.3. Экструдерная установка для трехкомпонентной смеси: /•—питающий рольганг; 2 — шприц-головка; 3— экструдер £>=250 мм; 4, 5— экструдеры £> = 150 мм
билей), например бортов с упругой поверхностью, жестких ободных лент с дополнительными защитными полосами или клеевым слоем; возможность изготовления всех видов протекторных заготовок благодаря универсальным свойствам шприц- головок со сменными каналами для текучего материала; минимизация риска в отношении качества полуфабрикатов; сокращение производственных дефектов шин.
Установки для формирования протектора навивкой резиновой ленты на каркас автопокрышек. Качество автопокрышек в значительной мере определяется точностью изготовления и наложения профилированных резиновых заготовок, особенно беговой части протектора. Однако применяемый на шинных заводах традиционный метод изготовления протекторов не обеспечивает стабильности геометрических размеров заготовок и требует значительных затрат ручного труда. Более прогрессивен способ навивки протектора узкой шприцованной или широкой каландрованной лентой. При этом способе достигается оптимальная прочность связи между слоями резиновой ленты для обеспечения монолитности протектора.
Заводом опытных машин НИИШИНМАШа по технической документации Ярославского политехнического института изготовлена установка для наложения протектора методом навивки каландрованной ленты переменной ширины при сборке брекер- но-протекторных браслетов для автопокрышек 165 /?13 и 155 £13.
Установка (рис. 6.4) представляет собой двухпозиционное устройство карусельного типа, работающее в комплекте с листовальным каландром 10 и червячным прессом.
Установка включает укрепленный на станине рабочий барабан 6 с приводом (электродвигатель — червячный редуктор — вариатор); механизмы 4 и 2 поперечной и продольной резки 196
каландрованной ленты 7; устройство 5 для отделения кромок от ленты, подаваемой на навивку; разжимные браслетные барабаны 1 и 2; механизм 3 подъема и поворота браслетных барабанов; устройство 8 для контроля калибра ленты.
Требуемый профиль протектора формируется из каландрованной ленты резиновой смеси переменной ширины, изменяемой ступенчато при каждом обороте браслетного барабана или через п полных его оборотов с помощью механизма продольной резки. Последовательность и величину уменьшения ширины ленты устанавливают исходя из конфигурации протектора и принятого калибра ленты, таким образом, чтобы суммарная масса смеси в ленте соответствовала массе протектора, указанной в спецификации на собираемую покрышку.
Калибр ленты 6 выбирают из условия приближения профиля навитого протектора к профилю шприцованной заготовки с учетом производительности процесса, причем наибольшая толщина//протектора должна быть кратной калибру ленты. В соответствии с принятыми последовательностью и величиной изменения ширины ленты составляют программу управления перемещением ножей для раскроя ленты. Продолжительность навивки (в мин) протектора может быть определена по формуле
7 = л ЦЧВД V6),
где D — диаметр браслетного барабана с брекером, м; V — скорость навивки, м/мин; б — калибр ленты, м; Н — толщина протектора, м.
Установка работает следующим образом. Каландр выводят на рабочий режим и включают привод барабана 6, причем линейную скорость поверхности барабана устанавливают равной скорости каландрования. Резиновая лента 7 подается на барабан 6, где разрезается ножами на центральную ленту, идущую на .навивку, и две кромки, которые выводятся из зоны дублирования устройством 5 и возвращаются на каландр для повторного использования.
Рис. 6.4. Схема установки для навивки протектора:
1, 2— браслетные барабаны; 3— механизм поворота барабанов; 4, 9— механизмы поперечной и продольной резки ленты; 5 — устройство для отделения кромок; 6 — рабочий барабан; 7— каландрованная лента; 8 — устройство контроля калибра ленты; 10 — лисю- вальиый каландр
Браслетный барабан с заранее сдублированным брекерным поясом опускается на поверхность рабочего барабана 6 и фрик- ционно приводится во вращение. Центральная лента резиновой смеси навивается на брекер, причем ножи уменьшают ее ширину в соответствии с программой. Нож 4 отрезает центральную ленту в поперечном направлении в начале и в конце цикла навивки. После окончания навивки ножи 4,9 отводятся от барабана 6 и возвращаются в исходное положение, а центральная часть ленты увлекается кромками на каландр.
Установка осуществляет автоматический цикл навивки протектора на брекерный пояс с одновременным дублированием, что позволяет ликвидировать ручной труд при наложении протектора. Кроме того, исключается стык и достигается равномерное распределение материала протектора по периметру браслета, что обеспечивает снижение дисбаланса покрышки и устранение брака по стыковке. Увеличение прочности связи между брекером и протектором способствует повышению качества готовых покрышек. Принятая схема накатки протектора позволяет добиться полного удаления воздуха с поверхности контакта между слоями навиваемой ленты; центровка слоев протектора осуществляется с точностью ±0,2 мм.
Производительность установки составляет 60 браслетов в час при скорости каландрования 12—15 м/мин. Установка может быть использована для изготовления брекерно-протектор- ных браслетов и питания ими поточно-автоматизированных линий, станков второй стадии сборки или станков для совмещенной сборки легковых покрышек радиальной конструкции. Кроме того, возможна комплектация установки различными видами специализированного оборудования для изготовления брекерно- протекторных браслетов.
Установки конструкции НИИШИНМАШ для формирования протектора навивкой резиновой ленты эксплуатируются на ПО «Бобруйскшина».
Фирма АМФ (США) поставляет на многие шинные и шиновосстановительные заводы установки типа «Орбитред» для наложения протектора на каркас восстанавливаемой, а также вновь изготовляемой покрышки.
На рис. 6.5 показана автоматическая установка типа «Орбитред» серии 220, предназначенная для восстановления радиальных шин.
Резиновая лента 1 подается непрерывно в воронку экструдера 2, где происходит ее разогрев, а по выходе из головки 5 непрерывная лента 6 приобретает определенную форму и размеры. По заданной программе, определяемой требуемым профилем и размерами протектора, лента накладывается на вращающуюся покрышку 7, на которой и формируется протектор.
По данным фирмы «АМФ», установка серии 220 может восстанавливать за два часа больше шин, чем несколько цехов за один день, экономя при этом рабочую силу и сырье. Используя 198
Рис. 6.5. Автоматическая установка типа «Орбитред» серии 220 для восстановления радиальных покрышек:
/ — лента сырой резины, поступающая в экструдер; 2 — экструдер; 3— приборы оперативного контроля; 4 — пульт управления; 5— головка экструдера; 6 — шприцуемая резиновая лента для формирования протектора; 7— восстанавливаемая покрышка; 8 — ножная педаль управления
программу, установка гарантирует 100%-ную воспроизводимость, причем автоматически, без регулировок, что исключает возможность ошибок, совершаемых оператором.
Программный диск запоминающего устройства установки определяет размер и форму каждой шины. Диск охватывает широкий диапазон профилей (все шины легковых автомобилей до 13" и КГШ— до 1400X24", а также 19,5X19,5" двойной ширины, включая любые шины, размеры и формы которых находятся в пределах указанных значений). Программный диск откалиброван так, чтобы горячая резиновая лента воспроизводила профиль шины. Следящие датчики фиксируют каждый шаг программного диска. Кроме того, закодированный пластмассовый диск заменяет большое число используемых на старых установках головок, устанавливаемых при изменении размера шины.
Для облегчения работы с вязкими резиновыми смесями установка серии 220 снабжена экструдером с температурным модулем. Высокопроизводительный экструдер позволяет быстро наматывать резиновую ленту на шину и таким образом получать большее число готовых шин за короткое время. Неоднородная лента вводится в установку и превращается в липкую ленту определенных размеров. Резина выдавливается со скоростью 5,5 кг/мин. Температурные блоки регулируют температуру на экструдере, а независимые термостатические системы поддерживают заданную температуру в различных зонах.
Для начала работы в автоматическом режиме требуется установить программный диск на консоль, поставить головку 5 требуемого размера, установить восстанавливаемую покрышку 7, закрепить ее и отрегулировать радиус обмотки. Функции оператора сводятся лишь к заправке резиновой ленты под плавающий валик на головке экструдера и нажатию пусковых кнопок. В дальнейшем установка работает автоматически и управляется от программного диска. В настоящее время установки типа «Орбитред» поставляются с системой управления на основе микропроцессора.
Покрышка, полученная в результате восстановления на установке «Орбитред», однородна. Протектор, выполненный не из отдельных деталей, а из резиновой ленты, не имеет ни одной стыковой накладки, что обеспечивает однородность по всей окружности. Это, в свою очередь, приводит к лучшей балансировке, уменьшению износа и увеличению ходимости восстановленной покрышки.
Ниже приведена техническая характеристика установки типа «Орбитред-220»:
Размеры (с покрышкой максимального диаметра), мм: длина 4572
ширина 2286
высота 1905
Высота (без покрышки), мм 1524
Размеры шкафа управления, мм: длина 3760
ширина 1550
Масса, кг 3624
Потребляемый ток Трехфазный
переменный
Напряжение, В 220
Частота, Гц 60
Сила потребляемого тока, А 125
Давление сжатого воздуха, МПа 0,12
Расход сжатого воздуха, м3/мин 1,68
Установки для восстановления протектора методом навивки выпускает также фирма «Марангони» (Италия).
Установки для шприцевания и автоматического наложения на каркас массива протектора. Установки предназначены для ремонта покрышек методом наложения на каркас шприцуемого массива протектора (что отличает этот метод от метода «Орбитред», при котором протектор формируется из узкой резиновой ленты). Установки «Барвелл» (Англия) характеризуются очень высокой производительностью, так как за один оборот ремонтируемой покрышки (14-2 мин) накладывается весь массив протектора.
Габариты установки «Барвелл» — длина —6200 мм, ширина— 2400 мм, высота— 1830 мм, масса установки — 3000 кг; установленная мощность — 26 кВт; потребляемая мощность — 16 кВт; давление сжатого воздуха 0,7—1,0 МПа; расход воды —
20 л/мин; продолжительность одного оборота покрышки—1 — 2 мин; управление осуществляется микропроцессором.
Автоматические линии для обрезинивания текстильного корда. Одним из основных условий, обеспечивающих прочность и долговечность службы покрышки, является надежность работы обрезиненного корда в ее каркасе. Процесс обрезинивания состоит в наложении слоя резиновой смеси на корд под некоторым давлением (прессование) при прохождении корда через зазор между валками каландра, вращающимися с одинаковой частотой.
Процесс обрезинивания корда сложен и связан с необходимостью регулирования многочисленных параметров для достижения высокого качества продукции при наилучших экономических показателях.
Нити основы корда должны быть обрезинены верхним и нижним слоями заданной толщины. При отсутствии точного регулирования толщины из каландра выходит обрезиненное кордное полотно с завышенной толщиной верхнего и нижнего слоев, что приводит к значительному перерасходу резиновых смесей и нарушению заданной конструкции каркаса покрышки.
Для того чтобы избежать перерасхода резины, разработаны различные системы автоматического регулирования процесса обрезинивания корда. В последнее время начинают использовать системы автоматического управления каландровыми линиями на основе ЭВМ.
Наряду с толщиной резинового слоя необходимо строго контролировать и другие параметры — ширину полотна, скорость его продвижения на различных участках линии, температуру и влажность полотна» в различных зонах его обработки, концентрацию пропиточных составов и др.
Автоматические установки для обработки металлокорда. В связи с производством грузовых и легковых радиальных покрышек, в конструкцию которых входят металлокордные детали каркаса, брекера и борта, появились различные варианты технологического процесса обработки металлокорда. Наиболее характерными в производстве шин являются: обрезинивание металлокорда, раскрой обрезиненного металлокордного полотна, стыковка раскроенных полос в непрерывную ленту, изоляция кромок стыкованных полос.
Для обрезинивания металлокорда разработана отечественная линия ЛОМК-800.
Ниже приведены технические данные линии «Стилластик» (США):
Производительность, м/ч 302,4
Погрешность при раскрое по ширине, мм ±0^6
Погрешность закроя по углу, градv.±0,25
Трудоемкость изготовления единицы выпускаемой продукции чел-ч/м 0,0033
Численность обслуживающего персонала, чел 1
Расход электроэнергии, кВт/м 0,19
Расход воды, м3/м 0,02
Годовые эксплуатационные расходы, руб.........109092
Требуемая производственная площадь, м2 76,8
Объем, м3 162,9
Габариты линии, мм: длина 17 000
ширина 4520
высота 2120
Масса линии, т 5,15
За последние годы линии «Стилластик» в значительной мере модернизированы, системы управления основаны на применении микропроцессоров. На рис. 6.6 показана линия «Стилластик» для обрезинивания металлокордной ленты, предназначенной для изготовления каркасов грузовых шин. Аналогичные линии выпускают для изготовления металлокордных брекеров.
Автоматические установки для раскроя и стыковки слоев обрезиненного металлокорда. На шинных заводах ПО «Чим- кентшина» и Белоцерковского ПО шин и РАИ эксплуатируются установки, предназначенные для автоматического раскроя и стыковки полос обрезиненного металлокорда, применяемых для сборки каркасов шин радиальной конструкции.
Качество полученного стыка таково, что сохраняется равенство расстояний -кордных нитей, в зоне стыка не возникают геометрические дефекты (утолщение или углубление) и механические характеристики стыковки идентичны характеристикам самого корда.
Обрезиненный металлокорд, используемый в этой операции, должен отвечать обычным требованиям: должны быть обеспе-
0.00006 ’ а о о ооо 0,0 00000.00006 ’ а о о ооо 0,0 0000Рис. 6.6. Линия типа «Стилластик» для обрезинивания металлокордной ленты, предназначенной для изготовления каркасов грузовых шин:Рис. 6.6. Линия типа «Стилластик» для обрезинивания металлокордной ленты, предназначенной для изготовления каркасов грузовых шин:1 — шпулярник для металлокорда на 12 шпуль; 2 — экструдер; 3 — цифровой индикатор толщины обрезиненной металлокордной ленты; 4 — автоматический регулятор давления с указателем температуры в головке экструдера; 5 — барабанное охлаждающее устройство с натяжной станцией; 6 — диагонально-резательная машина; 7 — устройство автоматической стыковки раскроенных полос металлокорда; 8 — устройство для автоматической обрезки кромок металлокорда; 9— рентгеновская установка с телевизионным экраном;10 — закаточная установка1 — шпулярник для металлокорда на 12 шпуль; 2 — экструдер; 3 — цифровой индикатор толщины обрезиненной металлокордной ленты; 4 — автоматический регулятор давления с указателем температуры в головке экструдера; 5 — барабанное охлаждающее устройство с натяжной станцией; 6 — диагонально-резательная машина; 7 — устройство автоматической стыковки раскроенных полос металлокорда; 8 — устройство для автоматической обрезки кромок металлокорда; 9— рентгеновская установка с телевизионным экраном;10 — закаточная установка
0.00006 ’ а о о ооо 0,0 0000
0.00006 ’ а о о ооо 0,0 0000
Рис. 6.6. Линия типа «Стилластик» для обрезинивания металлокордной ленты, предназначенной для изготовления каркасов грузовых шин:
Рис. 6.6. Линия типа «Стилластик» для обрезинивания металлокордной ленты, предназначенной для изготовления каркасов грузовых шин:
1 — шпулярник для металлокорда на 12 шпуль; 2 — экструдер; 3 — цифровой индикатор толщины обрезиненной металлокордной ленты; 4 — автоматический регулятор давления с указателем температуры в головке экструдера; 5 — барабанное охлаждающее устройство с натяжной станцией; 6 — диагонально-резательная машина; 7 — устройство автоматической стыковки раскроенных полос металлокорда; 8 — устройство для автоматической обрезки кромок металлокорда; 9— рентгеновская установка с телевизионным экраном;
10 — закаточная установка
1 — шпулярник для металлокорда на 12 шпуль; 2 — экструдер; 3 — цифровой индикатор толщины обрезиненной металлокордной ленты; 4 — автоматический регулятор давления с указателем температуры в головке экструдера; 5 — барабанное охлаждающее устройство с натяжной станцией; 6 — диагонально-резательная машина; 7 — устройство автоматической стыковки раскроенных полос металлокорда; 8 — устройство для автоматической обрезки кромок металлокорда; 9— рентгеновская установка с телевизионным экраном;
10 — закаточная установка
Рис. 6.7. Установка для автоматического раскроя, перекладки и стыковки полос металлокорда:
1 — раскаточное устройство; 2 — перекладчик полос (отводящее устройство); 3 — машина для .раскроя обрезиненного металлокорда; 4— машина для стыковки полос металлокорда;
5 — закаточное устройство
чены геометрическая равномерность кордных нитей; гомогенность смеси, которой обрезинен металлокорд; постоянство калибра обрезиненного металлокорда; механическая нейтральность металлических кордных нитей, т. е. отсутствие продольной деформации после раскроя, что обеспечивает хорошую плоскостность стыкуемых слоев.
В зависимости от требований производства машину для стыковки можно включать в производственную линию по-разному.
На рис. 6.7 машина для стыковки агрегирована с машиной для раскроя металлокорда под стационарным углом 90°. Первая машина расположена за отводящим устройством, размещенным после установки для раскроя. Обе машины работают синхронно в автоматическом режиме — от раскатки обрезиненного металлокорда до закатки стыкованных слоев; при этом роль оператора сводится к подготовке установок к работе и пуску их нажатием кнопок управления.
Возможен вариант, когда оператор берет каждую срезанную полосу с отводящего транспортера машины для раскроя и накладывает ее на входной стол машины для стыковки металлокорда. Рабочие циклы двух машин синхронизированы и сблокированы с операцией стыковки таким образом, что последовательность раскроя металлокорда определяет последовательность операций стыковки. Преимуществом такой схемы (по сравнению со схемой на рис. 6.7) является то, что участие оператора позволяет постоянно держать под контролем качество обрезиненного металлокорда и систематически устранять раскроенные полосы, имеющие дефекты. Кроме того, такое расположение позволяет установить стыковочную машину в цехах, уже оборудованных машинами для раскроя металлического корда. Ма-
шину для стыковки полос металлокорда можно использовать независимо от машины для его раскроя, что позволяет одной машиной обслужить последовательно несколько машин для раскроя. В этом случае раскроенные полосы металлокорда должны храниться на поддонах, в которых они подаются к той или иной машине для их стыковки.
Ниже приведены технические данные машины для стыковки:
Максимальная ширина раскатываемого корда, мм ... .1400
Максимальная длина раскроя, мм 1400
Длина стыка, мм: максимальная 1400
минимальная 500
Толщина стыкуемых полос металлокорда, мм 4—8,5
Производительность,число стыков в 1 мин 8
Станок СПК-8 для сборки легковых автопокрышек. Автоматизированный станок СПК-8 с питателем предназначен для сборки легковых автопокрышек посадочным диаметром 13— 15" с открытой схемой борта на жестких разжимных сборочных барабанах.
Высокая степень механизации и автоматизации большинства операций, выполняемых в цикле сборки, полуавтоматическая работа машин по заданной программе обеспечивают высокую производительность труда; стабильное качество собираемых покрышек; легкость и удобство в работе сборщика, сокращение сроков его обучения; перемонтаж сменных узлов на станке занимает не более часа.
Техническая характеристика станка приведена ниже:
Посадочный диаметр собираемых покрышек ...13", 14", 15"
Производительность станка (при сборке камерных автопокрышек размера 155—330), шт/ч 25—30
Диаметр сборочного барабана (мм) для покрышек при посадочном диаметре: 13".. 308—360
14" 330—391
15" 358—414
Раздвиг сборочного барабана (мм) для покрышек при посадочном диаметре: 13" 330—450
13"Р 285—310
14" 420—480
14"Р 320—370
15" 420—480
Частота вращения сборочного барабана, об/мин ..0—100
Электродвигатель вращения вала сборочного барабана: мощность, кВт .... 3,2
потребляемый токПеременный,трех
фазный напряжение, В .... 380
Давление сжатого воздуха в магистрали, МПа . .0,4—0,6
Габаритные размеры, мм 4000X1200X1250
Масса (без сменных узлов), кг ... ,.. .2380
Автоматизированный питатель предназначен для хранения и подачи на сборочный барабан корда, брекера, бортовых лент и протекторов. Питатель снабжен системой безвытяжной подачи материалов на сборочный барабан, эффективными центрирующими устройствами, механизмом откидывания лотков, системами механизированной подачи бортовых лент и протекторов, программным устройством смены бобин, механизмом одного оборота.
Питатель может работать как при централизованных системах подачи протекторов к станкам, так и со специальным магазином-накопителем, входящим в комплект поставки питателя.
58005651005800565100304933401701428,24750X3390X37904550304933401701428,24750X3390X37904550Ниже приведена техническая характеристика питателя ПСПК 800-5:
5
800
565
100
5
800
565
100
30
49
33
40
170
14
28,24750X3390X3790
4550
30
49
33
40
170
14
28,24750X3390X3790
4550
Число пар бобин с каждой стороны питателя .
Максимальная ширина подаваемых материалов, мм: корда ..
протектора •
бортовых лент
Максимальная длина подаваемых в одну бобину мате риалов, м: корда при толщине 2,25 мм корда при толщине 1,15 мм брекера при толщине 1,75 мм брекера при толщине 1,5 мм бортовой ленты одинарной ....
Запас протекторов в питателе с одной заправки, шт
Скорость закатки корда в бобину, м/мин .
Габаритные размеры, мм .
Масса, кг
В состав оборудования, необходимого для сборки автопокрышек посадочным диаметром 13—15", входят станок СПК-8, питатель ПСПК 800-5 и пять комплектов сменных узлов 13", 13"Р, 14", 14"Р и, 15".
Каждый комплект состоит из сборочного барабана, левого шаблона, правого шаблона, опрессовочного устройства и механизма вытаскивания покрышки.
Технологические операции сборки автопокрышек на станке СПК-8 показаны на рис. 6.8.
Станок для сборки малогабаритных покрышек и резинокордных оболочек. Станок СПК-11 предназначен для сборки малогабаритных покрышек с отношением наружного диаметра к посадочному 2,7—3,6 и резинокордных оболочек с посадочным диаметром 90—180 мм с одним кольцом в борту на жестком разжимном барабане.
Применение станка позволит отказаться от тяжелого ручного процесса сборки и повысить производительность труда в 2—2,5 раза. Механизация большинства операций, выполняемых в цикле сборки, обеспечивает легкость и удобство в работе сборщика, сокращение сроков его обучения. Станок прост в
Рис. 6.8. Технологические операции сборки автопокрышек на станке СПК-8: а — заправка бортовых колец в шаблоны и отвод правого шаблона в исходное положение; б — наложение бортовых лент, слоев корда и брекера; в — разжим основного барабана и посадка бортовых колец; г— отвод шаблонов и раскрывание левого шаблона; о разжим вспомогательных барабанов и заворот слоев корда на крыло; е — наложение протектора и складывание вспомогательных барабанов; ж — подвод опрессовочного устройства и опрессовка покрышки; з— складывание основного барабана, съем собранной покрышки, складывание левого шаблона и подвод правого шаблона в зону заправкиРис. 6.8. Технологические операции сборки автопокрышек на станке СПК-8: а — заправка бортовых колец в шаблоны и отвод правого шаблона в исходное положение; б — наложение бортовых лент, слоев корда и брекера; в — разжим основного барабана и посадка бортовых колец; г— отвод шаблонов и раскрывание левого шаблона; о разжим вспомогательных барабанов и заворот слоев корда на крыло; е — наложение протектора и складывание вспомогательных барабанов; ж — подвод опрессовочного устройства и опрессовка покрышки; з— складывание основного барабана, съем собранной покрышки, складывание левого шаблона и подвод правого шаблона в зону заправкиэксплуатации и изготовлении. Его можно изготовить на любом машиностроительном заводе.
Рис. 6.8. Технологические операции сборки автопокрышек на станке СПК-8: а — заправка бортовых колец в шаблоны и отвод правого шаблона в исходное положение; б — наложение бортовых лент, слоев корда и брекера; в — разжим основного барабана и посадка бортовых колец; г— отвод шаблонов и раскрывание левого шаблона; о разжим вспомогательных барабанов и заворот слоев корда на крыло; е — наложение протектора и складывание вспомогательных барабанов; ж — подвод опрессовочного устройства и опрессовка покрышки; з— складывание основного барабана, съем собранной покрышки, складывание левого шаблона и подвод правого шаблона в зону заправки
Рис. 6.8. Технологические операции сборки автопокрышек на станке СПК-8: а — заправка бортовых колец в шаблоны и отвод правого шаблона в исходное положение; б — наложение бортовых лент, слоев корда и брекера; в — разжим основного барабана и посадка бортовых колец; г— отвод шаблонов и раскрывание левого шаблона; о разжим вспомогательных барабанов и заворот слоев корда на крыло; е — наложение протектора и складывание вспомогательных барабанов; ж — подвод опрессовочного устройства и опрессовка покрышки; з— складывание основного барабана, съем собранной покрышки, складывание левого шаблона и подвод правого шаблона в зону заправки
Техническая характеристика станка приведена ниже:
Производительность, шт/ч: для десятислойной покрышки для резинокордной оболочки
Размеры устанавливаемого на станке сборочного барабана, мм:
максимальный диаметр разжатого барабана . . минимальный диаметр сжатого барабана . . . . максимальный раздвиг барабана минимальный раздвиг барабана Частота вращения сборочного барабана, об/мин . . . Режим работы
Привод станка (электродвигатель П-31): мощность, кВт напряжение, В
Привод прикатчиков (электродвигатель АОЛ-12-14М-361):
мощность, Вт
6126122009046525260—134 Полуавтоматический2009046525260—134 Полуавтоматический18014001801400частота вращения, об/мин
6
12
6
12
200
90
465
252
60—134 Полуавтоматический
200
90
465
252
60—134 Полуавтоматический
180
1400
180
1400
Переменныйтрехфазный3800,4-0,62750X1320X11502000Переменныйтрехфазный3800,4-0,62750X1320X11502000Потребляемый ток
Переменныйтрехфазный3800,4-0,62750X1320X11502000
Переменныйтрехфазный3800,4-0,62750X1320X11502000
Напряжение, В
Давление сжатого воздуха, МПа
Габаритные размеры станка, мм
Масса, кг
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ ПОКРЫШЕК
Сборка радиальных грузовых покрышек с текстильным каркасом и металлокордным брекером в отечественной шинной промышленности осуществляется двухстадийным методом при использовании сборочных станков с питателями для индивидуальной сборки каркасов покрышек (на первой стадии), бре- керных браслетов, формования каркасов и окончательной сборки покрышек (на второй стадии), а также поточных линий сборки каркасов покрышек. При этом 30—40% общих затрат времени занимают операции прикатки накладываемых в процессе сборки деталей покрышек.
Интенсификация процесса и рациональный выбор последовательности и числа прикаток создают возможности для повышения производительности современного сборочного оборудования без снижения качества собираемых изделий.
Технологический процесс второй стадии сборки, используемый в отечественной промышленности при выпуске грузовых радиальных покрышек с металлокордным брекером, выполняется на двух отдельностоящих станках — ИДО-59М (для сборки брекерных браслетов) и СПР-И2М (для формования каркаса и окончательной сборки покрышек). При этом предусмотрена трехкратная прикатка брекерного браслета (при сборке браслета на станке ИДО-59М, на станке СПР-И2М — после совмещения браслета с каркасом покрышки и вместе с наложенными на кромки браслета профилированными деталями). Четвертый раз брекерный браслет прикатывают на станке СПР-И2М вместе с протекторной заготовкой.
Конструктивные особенности современного оборудования для второй стадии сборки грузовых покрышек (в том числе станков двухпозиционного типа) позволяют варьировать технологический процесс второй стадии сборки так, что обеспечивается повышение производительности и снижение трудоемкости процесса.
В НИИШПе проведены работы по оценке возможности изменения технологического процесса второй стадии сборки покрышек 260-508Р на двухпозиционном станке TR-6 фирмы «Пирелли», оснащенном питающими устройствами для наложения слоев брекера на разжимной сегментный барабан для сборки брекерного браслета; устройством для переноса брекерного браслета на позицию формования каркаса и окончательной сборки покрышки; питателями для профилированных резиновых деталей брекера и мерной заготовки протектора, накладывае-
мых и последовательно прикатываемых с каркасом покрышки на позиции окончательной сборки.
В отличие от процесса сборки покрышек на отечественных станках ИДО-59М и СПР-И2М, процесс сборки на станке TR-6 выполняется без прикатки брекерного браслета после его сборки на первой позиции станка, что не приводит (как показывает практика использования станков TR-6 на ПО «Нижне- камскшина») к возникновению технологических дефектов сборки, связанных с этой особенностью процесса.
Проведенные в НИИШПе работы по интенсификации процесса второй стадии сборки покрышек 260—508Р позволяют сократить число прикаток деталей на стадии окончательной сборки с трех до двух (в случае брекерного браслета с деталями на кромки) или до одной (при сборке с брекерно-протекторным браслетом). Путем соответствующей корректировки режима работы прикаточного устройства и повышения давления сжатого воздуха в полости формующей диафрагмы обеспечивается качественное выполнение прикатки деталей как по первому, так и по второму технологическому варианту.
Производительность сборочных станков TR-6 может быть повышена на 8—12 % при использовании одновременной прикатки брекерного браслета с профилированными деталями брекера и на 13—40% —при сборке покрышек с брекерно-протек- торными браслетами.
Наиболее экономичен вариант технологического процесса второй стадии сборки с брекерно-протекторными браслетами, у которых объединенные надбрекерные детали заранее наложены на низ протекторных заготовок на линиях профилирования, что не отражается на работоспособности шин и позволяет улучшить динамические свойства изделий.
Автоматизированные установки для сборки покрышек с ме- таллокордом в каркасе и брекере. Наиболее перспективной конструкцией шин, в первую очередь грузовых, является шина с металлокордом в каркасе и брекере. В связи с созданием однослойной шины с металлокордом в каркасе повысились требования к точности изготовления пневматических шин.
Особенности технологического процесса сборки металлокордных шин определяются физико-химическими (адгезионными) и упруго-эластическими свойствами металлокордного слоя, обусловившими введение в бортовую часть покрышки колец сложной конфигурации (соединяемых в процессе сборки с различными профилированными резиновыми деталями и бортовыми металлокордными лентами).
Для сборки металлокордных покрышек радиальных шин разработано специализированное оборудование с использованием на первой стадии плоского или полуплоского способа сборки на разжимных или сегментных барабанах, а на второй стадии— принципа разделения сборки покрышек на отдельные позиции.
На предприятиях ведущих зарубежных фирм сборку радиальных металлокордных покрышек осуществляют на двух станках в две стадии (раздельная сборка) или на многопозиционных станках. На первой стадии собирают каркас с боковинами с помощью мнотосекторного разжимного барабана. Заворот кромок на крыло производят камерами, подворот кромок под крыло (вовнутрь)—роликовыми прикатчиками. Вторая стадия выполняется на двухпозиционном станке, состоящем из соосно смонтированных барабанов для сборки брекерно-протекторных браслетов и устройств переноса браслетов к станку второй стадии сборки.
Формование однослойной покрышки выполняется с применением эластичной или армированной диафрагмы, на жестком формующем барабане или без диафрагм (бездиафрагменный способ). Перспективны агрегаты, включающие оборудование для выпуска металлокордного слоя каркаса и сборочные станки с использованием принципа разделения технологических процессов на отдельные операции. Эти операции выполняются специализированными сборочными станками, соединяемыми в единый комплекс или линии, оснащенными автоматизированными системами питающих устройств для наложения, отмера и отреза герметизирующего слоя, слоя металлокорда, резиновых профилированных деталей, боковин и слоев брекера. Комплексы или линии оснащены также автоматическими операторами (манипуляторами) и промышленными роботами для выполнения вспомогательных погрузочно-разгрузочных и транспортных операций и установками для наложения протектора методом навивки резиновой ленты.
Высокая производительность сборки металлокордных покрышек достигается в результате следующих мероприятий:
дифференциации операций технологического процесса сборки и синхронизации операций на различных сборочных станках, объединенных транспортными устройствами в единый технологический процесс;
автоматизации вспомогательных операций (в том числе таких, как транспортирование собранных узлов покрышки с позиции на позицию, загрузка шаблонов крыльями, съем собранных покрышек автоматическими манипуляторами);
отмера по длине и отреза резиновых деталей, гермослоя и других слоев непосредственно в питающих устройствах;
одновременного наложения на сборочные барабаны одноименных симметричных деталей (например, правой и левой бортовых лент, боковин и др.);
использования минимально возможного числа деталей при сборке покрышек (отработка покрышек на технологичность, предварительная сборка и т. п.);
Станок-агрегат РМ-3 для сборки металлокордных покрышек с герметизирующим слоем разработан фирмой «Пирелли» (Италия). Он характеризуется высокой производительностью и гиб-
костью перенастройки на другой размер собираемых покрышек. Управление станком-агрегатом осуществляется четырьмя микропроцессорами, которые обеспечивают строгую повторяемость технологических операций и стабильность качества их выполнения.
Трехпозиционный агрегат РМ-3 предназначен для сборки грузовых металлокордных покрышек бескамерного типа. Станок укомплектован системами питания, обеспечивающими подачу слоев каркаса, гермослоя, брекера и других деталей. Рядом со станком расположены металлические стеллажи кассетного типа. Каждая кассета рассчитана на три катушки диаметром 1100—1300 мм. Это резервные катушки, которые устанавливаются в рабочую позицию по мере израсходования материала в катушках, ранее установленных в рабочую позицию.
Поскольку для обслуживания систем питания требуется 1 чел. на два станка, для группы станков в цехе количество обслуживающего персонала определяется из расчета 0,5 чел. на один станок.
Длительность перестройки станка на другой размер покрышек зависит от их размера. При изменении, например, диаметра собираемой покрышки с 15" на 22,5" перестройка осуществляется четырьмя рабочими в течение 274 мин.
В помещении, где собираются покрышки на станках РМ-3, предусматривается кондиционирование воздуха, обеспечивающее постоянную температуру его +22 °C и влажность 50%. Это необходимо для повышения качества собираемых покрышек и производительности процесса сборки. По данным фирмы, регулирование параметров окружающей среды влияет прежде всего на сохранение (постоянство во времени) физико-механических и адгезионных свойств резинокордных материалов.
Первая стадия сборки осуществляется на разжимном барабане 1 плоским способом (рис. 6.9). В первой позиции выполняются следующие операции сборки каркаса: наложение боковин на барабан, герметизирующего слоя, бортовых лент, металлокордного слоя; автоматическая подача и установка крыльев. Все эти операции выполняются автоматически. Рабочий выполняет вручную операции отреза и прикатки роликом стыка мета ллокордного слоя и бортовых лент. Так, при заделке стыка герметизирующего слоя сборщик проводит 2—3 раза вручную роликом с одного края слоя до другого.
Питатель боковин, под- и надбрекерных слоев 2 расположен над питателями герметизирующего слоя и металлокорда 3. Питающие устройства обеспечивают подачу резиновых деталей (боковин, под- и надбрекерных слоев) из бобин, их отмер и отрез (закрой) на заготовки нужных размеров.
Заготовки резиновых деталей из раскаточных устройств подаются наверх (на высоту около трех метров). Здесь автоматически отмеряются и отрезаются заготовки боковин под- и надбрекерных слоев, которые затем автоматически накладываются
•16
1
Рис. 6.9. Принципиальная схема трехпозиционного станка-агрегата модели РМ-3 для сборки грузовых шин с металлокордом в каркасе и брекере:
А, Б — станки для первой и второй стадий сборки; В — станок для сборки брекерно-про- текторного браслета; 1— многосекторный разжимной барабан; 2— питатель боковин, под- и надбрекерных слоев; 3 — питатель слоев гермослоя и металлокорда; 4— перекладчик каркаса; 5 — двурукий манипулятор; 6— кассета с крыльями; 7, 10 — формующие барабаны; 8, /2 — механизмы формирования борта покрышки (правый и левый); 9 — правая поворотная группа станка второй стадии сборки покрышки; 11 — прикаточное устройство; 13 — перекладчик каркаса; 14 — питатель брекера; 15— барабан сборки бре- керно-протекторного браслета; 16 — стеллаж; 17 — манипулятор для съема покрышек
на барабан в последовательности, определенной технологическим процессом.
Отмер и отрез деталей перед наложением их на сборочный барабан производится с высокой точностью, т. е. обеспечивается прецизионность собираемых покрышек.
Одновременно с первой позицией осуществляется сборка брекерно-протекторного браслета в третьей позиции, в которой выполняются следующие технологические операции: наложение двух слоев металлокорда подряд и затем третьего слоя; добавление еще двух слоев металлокорда; наложение протектора.
Во второй позиции осуществляется вторая — окончательная— сборка покрышки. Брекерно-протекторный браслет передается перекладчиком напольного типа на сформованный каркас, затем происходит доформовывание каркаса и соединение его с брекерно-протекторным браслетом. На этой позиции осуществляется операция прикатки каркаса по контуру.
При наложении боковин, гермослоя, бортовых лент и металлокордного слоя на первой позиции двурукий манипулятор 5 захватывает два бортовых крыла из кассеты питателя 6 и поворотом рук подает их к перекладчику каркаса 4. Далее схваты перемещаются вдоль оси станка и осуществляют посадку крыльев в гнезда перекладчика 4. По окончании наложения слоев на сборочный барабан 1 перекладчик перемещается в первую позицию и устанавливается над барабаном, который^ разжимаясь, фиксирует бортовые крылья в каркасе.
Каркас с помощью магнитных захватов (или пневмоприсосок) захватывается перекладчиком 4, сборочный барабан 1
Рис. 6.10. Принципиальная схема четырехпозиционного агрегата для сборки грузовых и автобусных шин:
1 — станок для сборки каркасного браслета; 2 — перекладчик каркасного браслета; 3 — станок для сборки каркаса (первая стадия); 4— станок для сборки брекерно-протектор- ного браслета; 5 — перекладчик брекерно-протекторного браслета; 6 — манипулятор для съема готовой покрышки; 7 — манипулятор для передачи каркаса; 8 — станок для сборки покрышек (вторая стадия)
сжимается и освобождается от каркаса. Перекладчик с каркасом, перемещаясь по направляющим станины на расстояние примерно 4 м, останавливается над формующим барабаном 7.
Каркас формируется в профильных канавках барабана 7, а секторы-захваты и корпус перекладчика 4 отводятся в стороны с помощью гидравлической системы.
Освободившись от каркаса, перекладчик 4 перемещается в первоначальное положение, в котором манипулятор 5 производит автоматическую фиксацию крыльев в перекладчике. В это время правая поворотная группа элементов 9 станка Б поворачивается на 90° в позицию формования каркаса, обработки борта и сборки на формующем барабане 10. Левый механизм формирования борта 12 подводится на вторую позицию сборки, к формующему барабану 10, и упирается торцом в его левый диск.
Два гладких диска формующего барабана 10 в процессе формования каркаса синхронно перемещаются вдоль вала с помощью сжатого воздуха благодаря тому, что бескамерная покрышка снабжена герметизирующим слоем.
Механизмы формирования борта покрышки (правый 8 и левый 12^ имеют однотипную лепестково-камерную конструкцию. Они снабжены кольцевыми камерами (слева и справа), осуществляющими предварительный заворот кромок каркасного браслета на сформованную часть покрышки.
В конце процесса формования каркаса брекерно-протектор- ный браслет с третьей позиции передается перекладчиком 13 на позицию формования каркаса, обработки борта и общей сборки и устанавливается точно над сформованным каркасом. Каркас дополнительно подформовывается, соединяясь с брекерно-про- текторным браслетом. После этого формующий барабан 7 начинает вращаться, и группой роликов прикаточного устройства 11 производится дублирование брекерно-протекторного браслета с каркасом. В это же время продолжается процесс формирования
бортовой части лепестковыми механизмами. С помощью шариков, закрепленных с торцов лепестков, осуществляется заворот слоя каркаса на крылья при вращающемся барабане 7. После завершения операции окончательной сборки покрышка снимается манипулятором /7 с ручным управлением.
Производительность станка-агрегата РМ-3 составляет 330 покрышек в сутки.
На рис. 6.10 приведена схема четырехпозиционного станка- агрегата для сборки грузовых и автобусных шин с металло- кордом в каркасе и брекере фирмы «Мицубиси-Хеви-Индаст- риез» (Япония). На первой позиции собирается каркасный браслет (наложение металлокордных бортовых лент, гермослоя, металлокордного слоя каркаса); на второй позиции осуществляется сборка каркаса (обжатие слоев, посадка крыльев, заворот кромок браслета на крыло, наложение текстильных бортовых
Рис. 6.11. Литьевой вертикальныйРис. 6.11. Литьевой вертикальныйпресс типа GSP-V:1 — блок впрыска; 2 — блок пластификации; 3 — пластифицирующий шнек;онный поршень; 5 — инжекционная втулка; 6— обогреваемые плиты; 7— нижнее гидравлическое выталкивающее устройство; 8— гнездо пресс-формы; 9 — верхнее механическое выталкивающее устройство; 10— быстрозамыкающий цилиндр; 11 — стопорный блок; 12 — гидравлический цилиндр; /3 —защитная решетка; 14 — гидравлический блок управления; 15 — щит управления; 16 — коммутационная плита для набора программыпресс типа GSP-V:1 — блок впрыска; 2 — блок пластификации; 3 — пластифицирующий шнек;онный поршень; 5 — инжекционная втулка; 6— обогреваемые плиты; 7— нижнее гидравлическое выталкивающее устройство; 8— гнездо пресс-формы; 9 — верхнее механическое выталкивающее устройство; 10— быстрозамыкающий цилиндр; 11 — стопорный блок; 12 — гидравлический цилиндр; /3 —защитная решетка; 14 — гидравлический блок управления; 15 — щит управления; 16 — коммутационная плита для набора программы4 — инжекци-4 — инжекци-
Рис. 6.11. Литьевой вертикальный
Рис. 6.11. Литьевой вертикальный
пресс типа GSP-V:
1 — блок впрыска; 2 — блок пластификации; 3 — пластифицирующий шнек;
онный поршень; 5 — инжекционная втулка; 6— обогреваемые плиты; 7— нижнее гидравлическое выталкивающее устройство; 8— гнездо пресс-формы; 9 — верхнее механическое выталкивающее устройство; 10— быстрозамыкающий цилиндр; 11 — стопорный блок; 12 — гидравлический цилиндр; /3 —защитная решетка; 14 — гидравлический блок управления; 15 — щит управления; 16 — коммутационная плита для набора программы
пресс типа GSP-V:
1 — блок впрыска; 2 — блок пластификации; 3 — пластифицирующий шнек;
онный поршень; 5 — инжекционная втулка; 6— обогреваемые плиты; 7— нижнее гидравлическое выталкивающее устройство; 8— гнездо пресс-формы; 9 — верхнее механическое выталкивающее устройство; 10— быстрозамыкающий цилиндр; 11 — стопорный блок; 12 — гидравлический цилиндр; /3 —защитная решетка; 14 — гидравлический блок управления; 15 — щит управления; 16 — коммутационная плита для набора программы
4 — инжекци-
4 — инжекци-
лент и боковин, прикатывание деталей); на третьей позиции собирается брекерно-протекторный браслет (наложение слоев брекера, протектора и их прикатывание); на четвертой позиции— формование каркаса, совмещение брекерно-протекторного браслета со сформованным каркасом. Съем и транспортирование (передача) собранных узлов на позиции сборки осуществляются манипуляторами.
ПРЕССЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ РЕЗИНЫ
К литьевым прессам предъявляют следующие требования: большая доза впрыска; горизонтальная установка на полу; простота обслуживания; современная система управления; хорошее для обзора и удобное для обслуживания расположение элементов. В зависимости от предъявляемых требований прессы могут быть оборудованы ассортиментом дополнительных устройств и приспособлений для извлечения из пресс-форм готовой продукции.
На рис. 6.11 и 6.12 показаны вертикальный и горизонтальный литьевые прессы фирмы «Вернер Пфлейдерер» (ФРГ) с высоким уровнем автоматизации процесса литья под давлением (включая автоматический съем готовых изделий).
Рис. 6.12. Литьевой горизонтальный пресс типа GSP-H:
/ — блок впрыска; 2— инжекционный поршень; 3 — блок пластификации; 4 — пластифицирующий шнек; 5 — инжекционый цилиндр; 6 — обогреваемые плиты; 7, 8 — выталкивающие устройства со стороны впрыска и со стороны замыкания; 9 — защитная дверь; 10 — стопорный блок; 11—гидравлический цилиндр; 12 — гидравлический блок управления; 13 — щит управления; 14 — гидропривод; 15 — силовой шкаф
Технические данные прессов приведены ниже:
Литьевые вертикальные
прессы типа
GSP-V
160 V
250 V
400 V
630 V
Блок замыкания Усилие замыкания, кН . .
1600
2500
4000
6300
Усилие обратного хода, кН Ход раскрытия пресс-фор-
150
150
550
250
350
мы, мм
Размер обогреваемой пли-
448
625
750
ты, мм
Монтажная высота между
450x500
550X600
650X700
850X900
обогреваемыми плитами, мм Высота пресс-формы, мм:
550
102
650
750
900
минимальная . . . .
100
125
150
максимальная . . . .
295
340
390
490
Скорость замыкания, мм/с
200
200
200
150
Блок впрыска
Усилие впрыска максимальное, кН
380
780
1120
1120
Удельное давление впрыска максимальное, МПа . . .
156
156
145
145
Доза впрыска, л . . . .
1
2,6
4,8
6,4
Производительность впрыска максимальная, см3/с .
120
180
260
260
Блок пластикации
Диаметр шнека, мм . . . Отношение длины к диамет-
50
63
80
80
РУ
12
10
10
10
Производительность, л/ч Размер ленты для питания,
40—80
65—130
100—200
100—200
мм
50X8
70ХЮ
90X12
90X12
Приспособление
для выталкивания гидравлическое (снизу):
усилие, кН
35
40
60
100
ход, мм
250
250
250
300
механическое (сверху)
усилие, кН
4
8
8
16
ход, мм
Гидравлический
250
250
250
300
привод
Рабочее давление, МПа . Производительность насоса,
25
25
25
25
л/мин
46
67
92
92
Мощность, кВт:
двигателя
22
30
37
37
идущая на нагрев . .
15
20
28
35
Размеры, мм:
высота
2510
2900
3100
3800
ширина
2520
2800
3100
3810
глубина
900
900
1040
1230
Масса, т
5
7,5
И
19
Литьевые горизонтальные прессы типа GSP-H
160 н160 н250 Н250 Н
160 н
160 н
250 Н
250 Н
Блок замыканияУсилие замыкания, кНУсилие обратного хода, кН Ход раскрытия пресс-формы, мм Размер обогреваемой плиты, мм Монтажная высота между обогреваемыми плитами, мм Высота пресс-формы, мм: минимальная максимальная Скорость замыкания, мм/сБлок впрыскаУсилие впрыска максимальное, кН Удельное давление впрыска максимальное, МПа .Доза впрыска, лПроизводительность максимальная, см3/с . . . .Блок пластикации Диаметр шнека, мм Отношение длины к диаметру Производительность, л/ч Размеры ленты для питания, мм ....... .Гидравлическое приспособление для выталкиванияУсилие, кН .. . ,Ход, ммГидравлический привод Рабочее давление, МПа Производительность насоса, л/мин Мощность, кВт: двигателя . . . . идущая на нагрев Размеры, мм: высота ширина длинаМасса, т Размеры шкафа управления (высотаХширинаХдли- на), ммБлок замыканияУсилие замыкания, кНУсилие обратного хода, кН Ход раскрытия пресс-формы, мм Размер обогреваемой плиты, мм Монтажная высота между обогреваемыми плитами, мм Высота пресс-формы, мм: минимальная максимальная Скорость замыкания, мм/сБлок впрыскаУсилие впрыска максимальное, кН Удельное давление впрыска максимальное, МПа .Доза впрыска, лПроизводительность максимальная, см3/с . . . .Блок пластикации Диаметр шнека, мм Отношение длины к диаметру Производительность, л/ч Размеры ленты для питания, мм ....... .Гидравлическое приспособление для выталкиванияУсилие, кН .. . ,Ход, ммГидравлический привод Рабочее давление, МПа Производительность насоса, л/мин Мощность, кВт: двигателя . . . . идущая на нагрев Размеры, мм: высота ширина длинаМасса, т Размеры шкафа управления (высотаХширинаХдли- на), мм1600 ПО 558 450X45065092 320 2404401561,21205012 50—80 50x81600 ПО 558 450X45065092 320 2404401561,21205012 50—80 50x82500150550 550X600650100 340 2607801562,61806310 65—130 70X102500150550 550X600650100 340 2607801562,61806310 65—130 70X1040402502502525466722302X6,52X1019002000120013004400500069,240402502502525466722302X6,52X1019002000120013004400500069,2600X600X1800600X600X1800Литьевой вакуумный автомат для производства мелких резиновых технических изделий. В НИИРПе разработан многопозиционный литьевой автомат НМ-АЛВ для мелких резиновых технических изделий, обеспечивающий высокую производительность при малых трудовых затратах. Для предварительного разогрева и пластикации резиновой смеси использован литьевой узел шнек-плунжерного типа.Автомат работает следующим образом. Поворотом барабана 1 (рис. 6.13) пресс-форма, находящаяся в открытом с одной стороны контейнера барабане, подается на позицию заливки, где смыкается гидравлическим цилиндром зажимного устройства 5 под действием усилия, превышающего распорные усилия, возникающие в момент заливки. При подводе литьевого механизма 5 к форме головка его, снабженная уплотнительной втулкой, запирает контейнер и одновременно контактирует с коническойЛитьевой вакуумный автомат для производства мелких резиновых технических изделий. В НИИРПе разработан многопозиционный литьевой автомат НМ-АЛВ для мелких резиновых технических изделий, обеспечивающий высокую производительность при малых трудовых затратах. Для предварительного разогрева и пластикации резиновой смеси использован литьевой узел шнек-плунжерного типа.Автомат работает следующим образом. Поворотом барабана 1 (рис. 6.13) пресс-форма, находящаяся в открытом с одной стороны контейнера барабане, подается на позицию заливки, где смыкается гидравлическим цилиндром зажимного устройства 5 под действием усилия, превышающего распорные усилия, возникающие в момент заливки. При подводе литьевого механизма 5 к форме головка его, снабженная уплотнительной втулкой, запирает контейнер и одновременно контактирует с конической
Блок замыкания
Усилие замыкания, кН
Усилие обратного хода, кН Ход раскрытия пресс-формы, мм Размер обогреваемой плиты, мм Монтажная высота между обогреваемыми плитами, мм Высота пресс-формы, мм: минимальная максимальная
Скорость замыкания, мм/с
Блок впрыска
Усилие впрыска максимальное, кН Удельное давление впрыска максимальное, МПа .
Доза впрыска, л
Производительность максимальная, см3/с . . . .
Блок пластикации Диаметр шнека, мм Отношение длины к диаметру Производительность, л/ч Размеры ленты для питания, мм ....... .
Гидравлическое приспособление для выталкивания
Усилие, кН .. . ,
Ход, мм
Гидравлический привод Рабочее давление, МПа Производительность насоса, л/мин Мощность, кВт: двигателя . . . . идущая на нагрев Размеры, мм: высота ширина длина
Масса, т Размеры шкафа управления (высотаХширинаХдли- на), мм
Блок замыкания
Усилие замыкания, кН
Усилие обратного хода, кН Ход раскрытия пресс-формы, мм Размер обогреваемой плиты, мм Монтажная высота между обогреваемыми плитами, мм Высота пресс-формы, мм: минимальная максимальная
Скорость замыкания, мм/с
Блок впрыска
Усилие впрыска максимальное, кН Удельное давление впрыска максимальное, МПа .
Доза впрыска, л
Производительность максимальная, см3/с . . . .
Блок пластикации Диаметр шнека, мм Отношение длины к диаметру Производительность, л/ч Размеры ленты для питания, мм ....... .
Гидравлическое приспособление для выталкивания
Усилие, кН .. . ,
Ход, мм
Гидравлический привод Рабочее давление, МПа Производительность насоса, л/мин Мощность, кВт: двигателя . . . . идущая на нагрев Размеры, мм: высота ширина длина
Масса, т Размеры шкафа управления (высотаХширинаХдли- на), мм
1600 ПО 558 450X450
650
92 320 240
440
156
1,2
120
50
12 50—80 50x8
1600 ПО 558 450X450
650
92 320 240
440
156
1,2
120
50
12 50—80 50x8
2500
150
550 550X600
650
100 340 260
780
156
2,6
180
63
10 65—130 70X10
2500
150
550 550X600
650
100 340 260
780
156
2,6
180
63
10 65—130 70X10
40
40
250
250
25
25
46
67
22
30
2X6,5
2X10
1900
2000
1200
1300
4400
5000
6
9,2
40
40
250
250
25
25
46
67
22
30
2X6,5
2X10
1900
2000
1200
1300
4400
5000
6
9,2
600X600X1800
600X600X1800
Литьевой вакуумный автомат для производства мелких резиновых технических изделий. В НИИРПе разработан многопозиционный литьевой автомат НМ-АЛВ для мелких резиновых технических изделий, обеспечивающий высокую производительность при малых трудовых затратах. Для предварительного разогрева и пластикации резиновой смеси использован литьевой узел шнек-плунжерного типа.
Автомат работает следующим образом. Поворотом барабана 1 (рис. 6.13) пресс-форма, находящаяся в открытом с одной стороны контейнера барабане, подается на позицию заливки, где смыкается гидравлическим цилиндром зажимного устройства 5 под действием усилия, превышающего распорные усилия, возникающие в момент заливки. При подводе литьевого механизма 5 к форме головка его, снабженная уплотнительной втулкой, запирает контейнер и одновременно контактирует с конической
Литьевой вакуумный автомат для производства мелких резиновых технических изделий. В НИИРПе разработан многопозиционный литьевой автомат НМ-АЛВ для мелких резиновых технических изделий, обеспечивающий высокую производительность при малых трудовых затратах. Для предварительного разогрева и пластикации резиновой смеси использован литьевой узел шнек-плунжерного типа.
Автомат работает следующим образом. Поворотом барабана 1 (рис. 6.13) пресс-форма, находящаяся в открытом с одной стороны контейнера барабане, подается на позицию заливки, где смыкается гидравлическим цилиндром зажимного устройства 5 под действием усилия, превышающего распорные усилия, возникающие в момент заливки. При подводе литьевого механизма 5 к форме головка его, снабженная уплотнительной втулкой, запирает контейнер и одновременно контактирует с конической
Рис. 6.13 Схема литьевого вакуумного автомата конструкции НИИРПа для производства мелких резиновых технических изделий (отдельно показана схема пресс-формы):/ — вулканизационный барабан; 2 — разъемник; 3 — литьевой механизм; 4 — датчик давления; 5— зажимное устройство; 6 — механизм поворота пресс-форм; 7— верхняя плита; 8— нижняя плита с литьевым и выпарным каналомРис. 6.13 Схема литьевого вакуумного автомата конструкции НИИРПа для производства мелких резиновых технических изделий (отдельно показана схема пресс-формы):/ — вулканизационный барабан; 2 — разъемник; 3 — литьевой механизм; 4 — датчик давления; 5— зажимное устройство; 6 — механизм поворота пресс-форм; 7— верхняя плита; 8— нижняя плита с литьевым и выпарным каналом
Рис. 6.13 Схема литьевого вакуумного автомата конструкции НИИРПа для производства мелких резиновых технических изделий (отдельно показана схема пресс-формы):
/ — вулканизационный барабан; 2 — разъемник; 3 — литьевой механизм; 4 — датчик давления; 5— зажимное устройство; 6 — механизм поворота пресс-форм; 7— верхняя плита; 8— нижняя плита с литьевым и выпарным каналом
Рис. 6.13 Схема литьевого вакуумного автомата конструкции НИИРПа для производства мелких резиновых технических изделий (отдельно показана схема пресс-формы):
/ — вулканизационный барабан; 2 — разъемник; 3 — литьевой механизм; 4 — датчик давления; 5— зажимное устройство; 6 — механизм поворота пресс-форм; 7— верхняя плита; 8— нижняя плита с литьевым и выпарным каналом
выточкой на форме, через которую производится заливка ее смесью. Пресс-форма имеет каналы для отсоса воздуха перед заливкой и в процессе заливки. По окончании процесса заливки литьевой механизм возвращается в исходное положение, и включается червячный питатель.
При заполненной литьевой камере датчик давления 4 передает импульс на выключение питателя и одновременно разрешает последующую заливку. После этого пресс-форма раскрывается, и механизмом поворота 6 подается на следующую позицию, освобождая позицию литья для следующей формы.
В процессе вулканизации форма находится под давлением тарельчатых пружин, температура в гнездах барабана задается и поддерживается в каждом гнезде индивидуально. По окончании вулканизации форма направляется к разъемнику 2, где отжимаются тарельчатые пружины, при этом форма выдвигается и раскрывается. Раскрытая форма перемещается относительно вращающихся зубчатых валиков, с помощью которых изделия вынимаются из формы. Очищенная форма устанавливается в вулканизационный барабан, который затем направляется на позицию заливки.
2005—20110X84X341,2X2,5X2,02005—20110X84X341,2X2,5X2,0Ниже приведены технические данные 12-позиционного литьевого автомата роторного типа:
200
5—20
110X84X34
1,2X2,5X2,0
200
5—20
110X84X34
1,2X2,5X2,0
Давление литья, МПа
Давление рабочей жидкости, МПа
Размеры четырехплитной формы с расположением изделий в два этажа, мм..........
Габариты автомата, м.
Автомат рекомендуется применять для изготовления мелких неармированных резиновых технических изделий, съем которых может осуществляться вращающимися валиками (например,
давлением с поворотным столом.давлением с поворотным столом.Рис. 6.14. Установка фирмы DESMA для литья под давлением с поворотным столом
давлением с поворотным столом.
давлением с поворотным столом.
колец круглого, профильного и прямоугольного сечения, пробок, втулок, шайб, прокладок). Изделия получают без выпрессовок, они не требуют последующей обработки.
Установки для литья под
Установки для литья под
давлением с поворотным столом предназначены для получения мелких или среднего размера прецизионно формованных изделий с вкладышами и без них. Установки фирмы «Десма» (ФРГ) типов 931 и 933 (рис. 6.14) работают по шнеково-порш
невому принципу, высокопроизводительны и экономичны.
Литьевые установки с поворотным столом имеют следующие достоинства; небольшую продолжительность цикла; высокое качество формованных изделий; отсутствие необходимости в предварительном конфекционировании заготовок и в заключительных операциях; рациональное использование времени вулканизации (благодаря многопозиционной конструкции); быстрое достижение требуемой температуры процесса (обусловленное скоростным впрыском); наличие одного блока впрыска для нескольких пресс-форм; применение малых, компактных пресс- форм с короткими литниковыми путями; высокий уровень автоматизации установок, позволяющий автоматизировать все технологические операции; компактность конструкции; возможность переработки различных эластомеров в форме гранул или
жгутов.
В состав стандартных установок входят поворотный стол с 8—14 (модификация 931) или 8—12 (модификация 933) блоками замыкания пресс-форм; блок впрыска ЙД-Ш; пульт обслуживания с распределительным шкафом; гидравлический блок; усилитель замыкания блока пресс-форм в позиции впрыска; зажимные устройства для блоков впрыска и замыкания пресс- форм.
Блок впрыска включает три зоны нагрева смеси, устройство для охлаждения шнекового цилиндра, шнек с приводом от гидравлического двигателя с бесступенчатым регулированием числа оборотов. Бесступенчато регулируются также усилие прижима сопла и скорость движения резИнойой смеси.
Дозирование поступающей в установку смеси производится по ее объему. Постоянная температура впрыскиваемой смеси поддерживается с помощью приборов.
Давление впрыска, давление подпитки и пластикации можно
установить дистанционно заранее для каждого блока замыкания. Предусмотрено охлаждение зоны загрузки резиновой смеси.
Поворотный стол состоит из основания самонесущей рамной конструкции, электропривода, устройств крепления блоков замыкания, точного позиционирования блоков замыкания, распределения электроэнергии.
Блоки замыкания представляют собой двухколонную (модификация 931) или трехколонную (модификация 933) вертикальную конструкцию с гидравлической системой замыкания; в состав блоков входят нагревательные плиты с терморегулятором, изоляционные плиты и прямоугольные крепежные плиты.
Узел гидравлики имеет блочную конструкцию и включает: регулировочный насос с пропорциональным управлением блока впрыска; регулировочный насос с регулированием давления для карусельного стола и дополнительных устройств; распределительный шкаф с аппаратурой регулирования количества подаваемой смеси и давления впрыска; масляный охладитель; поплавковый выключатель для отключения установки при минимальном уровне масла; автоматический выключатель, срабатывающий при понижении давления в случае загрязнения масла.
«Десма» 931
«Десма» 933
15
14
45
55
150
150
230
710
150
300
65 170
60 140
15
22
766
1000
57
50
300
350
290
290
260x230
260x230
500
550
200
200
2X2
2X2
37—61
37—53
32
39
Технические данные ряда литьевых прессов с поворотным столом производства фирмы «Десма» (ФРГ) приведены ниже:
Блоки впрыска Длина шнека, мм . . . .
Диаметр шнека, мм Максимальное давление впрыска, МПа . . Максимальная доза впрыска, см3 . . . . Ход шнека, мм Частота вращения шнека, об/мин . . . . Производительность, см3/с
Блоки замыкания
Усилие замыкания, кН
Усилие раскрытия, кН Максимальное раскрытие, мм
Расстояние между колоннами, мм.
Размеры крепежной плиты, мм
Расстояние между крепежными плитами, мм Высота встройки пресс-формы, мм ...
Мощность нагревательных элементов, кВт . Потребляемая мощность на обогрев, кВт Мощность двигателей, кВт
УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ВУЛКАНИЗАЦИИРЕЗИНОВЫХ ПОЛОТНИЩ
Установка AUMA фирмы Берсторфф (ФРГ) предназначена для вулканизации резиновых технических изделий — резиновых полотнищ (гладких или профилированных, с прокладочной тканью), подошв, кровельных покрытий, уплотняющих пласти-
Рис. 6.15. Агрегат для дублирования и одновременной вулканизации нескольких резиновых полотнищ:
/ — раскаточное устройство; 2— установка AUMA; 3 — охлаждающее устройство; 4 — закаточное устройство
нок, офсетных покрышек, ткани мембран и лодок, транспортерных лент, плоских ремней и т. д.
На рис. 6.15 показан агрегат, включающий установку AUMA рда дублирования и одновременной вулканизации нескольких резиновых полотнищ. После размотки на размоточном устройстве полотнища входят веерообразно в зоны обогрева и сжатия. Таким образом, предотвращается образование воздушных пузырей. Используя канал для дополнительного нагрева, расположенный на станине машины, производительность установки можно повысить на 40%.
При вулканизации офсетной покрышки необходимо дополнительное устройство для растяжки материала, посредством которого поддерживается постоянное напряжение материала перед входом в машину. Для достижения необходимой точности габаритов офсетных покрышек от ±0,02 до 0,05 мм применяют гибкие прижимные ленты из ткани на стальном тросе.
На рис. 6.16 показана комбинированная установка, включающая машины Roller Head и AUMA. При таком сочетании достигается более экономное использование установки AUMA, так как утилизируется и используется для непосредственной вулканизации выделяющееся в экструдере при производстве резиновых полотнищ тепло. Отпадает необходимость в применении охлаждающих и намоточных устройств за каландром, а также в промежуточном складировании и внутризаводских транспортных средствах.
Машина Roller Head размещается до машины AUMA и состоит из экструдера с широкошприцевальной головкой и двух-
Рис. 6.16. Агрегат из машины Roller-Head и установки AUMA:
/ — экструдер с загрузочным устройством типа Roller-Head.-, 2— двухвалковый каландр; 3— калиброметр; 4— установка AUMA; 5 — охлаждающее устройство; 6— устройство для ориентирования кромок полотна; 7 — продольное режущее устройство; 8 — поперечное режущее устройство; 9 — намоточное устройство
валкового каландра. В экструдере, оснащенном цилиндром со штифтами, пластифицируется резиновая смесь. С помощью широкошприцевальной головки смесь распределяется по ширине, при этом формуется резиновое полотнище, которое затем заправляется в межвалковый зазор каландра.
Из каландра выходит резиновое полотнище требуемой толщины, без раковин, с равномерным калибром по всей ширине. Далее полотнище входит в машину AUMA, где вулканизуется. На резиновое полотнище может наноситься тиснение с одной или с двух сторон в одном рабочем режиме.
На машине AUMA со специальными приспособлениями эффективно вулканизуются также транспортерные ленты, плоские и клиновые ремни. Для вулканизации транспортерной ленты машина снабжена прижимной полоской из высокопрочной стали. Для формования кромок ленты либо крепят сегменты с каждой стороны нагревательного барабана, либо применяют бесконечные боковые полосы из жаростойкой прорезиненной ткани. Клиновые ремни длиной от 700 мм могут быть вулканизованы с нитями корда, хлопка, искусственного шелка, полиэфира и др.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Ангина А. М„ Глушич В. Е., Немировский И. Л.//Каучук и резина. 1977. № 1. С. 47—49.
Баврин Г. Н., Кузьмин С. Т., Дворецкий С. И., Озеров Е. Л./Состояние и перспективы применения промышленных роботов в производстве резиновой обуви. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. С. 5, 33, 35.
Вострокнутов Е. Г., Прохорова JI. И., Гришин Б. С., Вольнов А. Л .//Каучук и резина. 1985. № 4. С. 4—6.
Геттферт А., Методы и приборы для реалогических испытаний каучуков и резиновых смесей//Международная конференция по каучуку и резине. М., 1984. Препринт 3.
Гуревич X. Г. и др.//Каучук и резина. 1978. № 12, С. 36—39.
Затеев В. С., Ищенко В. Г. Современное состояние и перспективы использования порошкообразных каучуков в резиновой промышленности, М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1980. С. 12—14.
Затеев В. С., Ищенко В. Г., Климович А. И., Мелихова Г. Л.//Производство шин, РТИ и АТИ. 1982. № 1. С. 23—28.
Захаркин О. А. и др. Исследование возможности переработки высокодисперсных порошковых композиций литьем по давлением//Материалы Всесоюзной научно-технической конференции «Современные проблемы в области синтеза резин». Днепропетровск, 1980, с. 136—138.
Захаркин О. А., Захаров И. Д., Нейенкирхен Ю. //.//Каучук и резина. 1981. № 2. С. 31—33.
Захаркин О. А., Исаев В. П., Захаров И. Д., Грищин Б. С.//Каучук и резина. 1985. № 4. С. 22—24.
Кравцов В. Г., Толныгин Ю. Д .//Производство шин, РТИ и АТИ. 1978. № 5. С. 30—31.
Кузнецов А. И.ЦГзж же. С. 27—29.
Применение ПР и опыт создания РТК на предприятиях отрасли, сборник докладов и сообщений школы передового опыта на ВДНХ СССР по робототехнике. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. С. 49—52.
Прохоров JL И. и др.//Каучук и резина. 1982. № 10. С. 31—33.
Сарле X., Вандорен П., Бергугнан Б., Вингри Ф. Миникомпьютер для техноло- гов-резинщиков//Международная конференция по каучуку и резине. М., 1984. Препринт 2.
Смит М. Л., Росбук X., Современный контроль качества резиновых смесей. Международная конференция по каучуку и резине. М., 1984. Препринт 2.
Соботка 3., Стары Л., Микропроцессорные системы. М., Энергоиздат, 1981, с. 493, 495.
Тарасов А. //.//Производство шин, РТИ и АТИ. 1978. № 5. С. 15, 16.
Шелли Д., Пи Эль Си, Ньюхоз Т. Рентгеновские установки для дефектоскопии покрышек//Международная конференция по каучуку и резине. М., 1984. Препринт 3.
Шпачек И., Томис Ф., Кршакова В. Непрерывный контроль процесса смеше- ния//Международная конференция по каучуку и резине. М., 1984. Препринт 2.
Юретич С. М. На основе модульного принципа//Наука и жизнь. 1986. № 6, с. 6—7.
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ
АНДРАШНИКОВ БОРИС ИОСИФОВИЧ
Интенсификацияпроцессовприготовленияи переработкирезиновыхсмесей
Редактор Р. Е. МиневичХудожник Е. В. БекетовХудожественный редактор Л. А. ЛеонтьеваТехнический редактор В. М. СкитинаКорректор П. Б. Иваницкая
ИБ № 1789
Сдано в наб. 11.07.86. Подл, в печ. 08.10.86. Т-18638.
Формат бумаги 60X90716. Бумага тип. № 1. Гари. литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 14. Усл.( кр.-отт. 14. Уч.-изд. л. 15,68. Тираж 3400 экз.
Заказ 403. Цена 1 р. 20 к. Изд. № 2813.
Ордена «Знак Почета» издательство «Химия».107076, Москва, Стромынка, 21, корп. 2.
Московская1 типография № 11 Союзполиграфпромапри Государственном комитете СССР по деламиздательств, полиграфии и книжной торговли.
113105, Москва, Нагатинская ул., д. 1.
ВНИМАНИЮ СПЕЦИАЛИСТОВ!
В 1987 ГОДУ ВЫЙДЕТ В СВЕТ КНИГА,ЗАКАЗЫ НА КОТОРУЮ ОФОРМЛЯЮТСЯТОЛЬКО ЧЕРЕЗ ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»:
СКЛЯРСКИЙ Э. И., БАРСКИЙ Л. А. Пневмоэлектронные комплексы в системах управления химико-технологическими процессами. — 14л., 75 к.
В книге впервые в систематизированном виде рассмотрены вопросы, связанные с одновременным применением средств вычислительной техники и локальной автоматики, при решении вопросов централизованного контроля и управления химико-технологическими процессами. Дано описание пневмоэлектронных комплексов технических средств (КТС), предназначенных для автоматизации широкого класса непрерывных, непрерывно-периодических и периодических процессов в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и промышленности по производству минеральных удобрений. В книге приведены сведения по техническим характеристикам и структурам КТС. Описаны примеры использования указанных средств при автоматизации типовых химико-технологических процессов, а также примеры проектирования, монтажа, наладки и промышленной эксплуатации автоматизированных систем управления технологическими процессами. Рассмотрены двухуровневые структуры типовых систем управления.
Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, занимающихся проектированием, внедрением и обслуживанием автоматизированных систем управления химикотехнологическими процессами. Может быть полезна студентам и преподавателям вузов и техникумов соответствующих специальностей.
Книготорговые организации сбором заказов на эту книгу заниматься не будут. Специалисты, заинтересованные в ее приобретении, направляют свои заказы по адресу:
107076, Москва, ул. Стромынка, д. 21, к. 2, отдел рекламы и распространения издательства «Химия».
В письме необходимо указать точный почтовый адрес заказчика. Индивидуальные заказчики оформляют свои заказы на открытках, предприятия и организации — гарантийными письмами.
Книга будет высылаться наложенным платежом по выходе из печати.
Заказы принимаются до 31 марта 1987 года.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ХИМИЯ»
Б.И.АНДРАШНИКОВ
Интенсификацияпроцессовприготовленияи переработкирезиновыхсмесей
МОСКВА*ХИМИЯ • 1986
6П7.1
А65
УДК 678.4.54—185
Рецензент — Пискотин Н. М.
УДК 678.4 54—185
Андрашников Б. И. Интенсификация процессов приготовления и переработки резиновых смесей. —М.: Химия, 1986. 224 с.
Освещены вопросы интенсификации процессов приготовления и переработки резиновых смесей. Особое внимание уделено оборудованию большой единичной мощности, механизации и автоматизации производственных процессов, применению промышленных роботов, манипуляторов и микропроцессорной техники
Для технологов, механиков, проектировщиков производств приготовления и переработки резиновых смесей шинной и резиновой промышленности.
Табл. 21. Ил. 86. Библиографический список 19 названий.
90—8790—872803090200—194 (050)01—86
90—87
90—87
© Издательство «Химия», 1986 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 5
ГЛАВА 1. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ШИН И РЕЗИНОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 12
Применение промышленных роботов и манипуляторов ..12
Основные технические характеристики промышленных роботов .12
Условия применения промышленных роботов ....17
Технико-экономическая эффективность применения роботизированных технологических комплексов19
Промышленные роботы и манипуляторы в производстве шин 24 Промышленные роботы и манипуляторы в производстве резиновых технических изделий и резиновой обуви .27
Техника безопасности и охрана труда при внедрении роботов35
Применение микропроцессоров в системах управления технологическими процессами36
Системы управления линиями приготовления резиновых смесей41
Системы управлениялиниямиобрезиниваниякорда..45
Система управленияпротекторнымилиниями....52
ГЛАВА 2. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ56
Состав и технический уровень подготовительных производств новых поколений56
Технологические факторы интенсификации подготовительных производств .... 60
Применение гранулированных и негранулированных каучуков61
Применение порошковой технологии в процессах смешения63
Интенсификация процессов подготовки жидких и сыпучих компонентов смесей69
Механизация и автоматизация подготовительных производств70
Принципиальная схема механизации и автоматизации ,,70
Транспортно-складские процессы73
Дозирование каучуков и химикатов84
Приготовление резиновых смесей .. 91
Хранение и транспортирование резиновых смесей ...94
Унификация проектных решений подготовительных производств на модульной основе 100
Унификация оборудования поточно-транспортныхсистем106
Автоматизация управления производственными процессами приготовления резиновых смесей119
Перспективное аппаратурное оформление процесса приготовления резиновых смесей ....124
ГЛАВА 3. МЕХАНИЗАЦИЯ И РАЗГРУЗОЧНЫХ И ЦЕССОВ ,..
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ ПРО-АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ ПРО-128128Склады сырья и готовой продукции ......128
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-
ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ ПРО-
АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОГРУЗОЧНО-
ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ ПРО-
128
128
Контейнерные системы хранения и перевозки грузов .141
Автоматические установки для укладки грузов на поддоны 144
Промышленные робототележки145
ГЛАВА 4.ГЛАВА 4.продукцииАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИ1<АТОВ И ГОТОВОЙпродукцииАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИ1<АТОВ И ГОТОВОЙ158158Контроль качества резиновых смесейКонтроль качества покрышекКонтроль качества резиновых смесейКонтроль качества покрышек158170158170ГЛАВА 5. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯПРОИЗВОДСТВАГЛАВА 5. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯПРОИЗВОДСТВАОТХОДОВОТХОДОВ177177Твердые промышленные отходыЖидкие и газообразные отходыУтилизация отходов производстваТвердые промышленные отходыЖидкие и газообразные отходыУтилизация отходов производства177181183177181183ГЛАВА 6.ГЛАВА 6.ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ1891896.1.6.2.6.3.6.4.6.5.6.1.6.2.6.3.6.4.6.5.Смесительное оборудование Оборудование для переработки резиновых смесейОборудование для сборки покрышекПрессы для литья резины<Установка для непрерывной вулканизации резиновых полотнищ .Библиографический список Смесительное оборудование Оборудование для переработки резиновых смесейОборудование для сборки покрышекПрессы для литья резины<Установка для непрерывной вулканизации резиновых полотнищ .Библиографический список 189192207214189192207214219221219221Автоматизация складов сырья147
ГЛАВА 4.
ГЛАВА 4.
продукцииАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИ1<АТОВ И ГОТОВОЙ
продукцииАЧЕСТВА ПОЛУФАБРИ1<АТОВ И ГОТОВОЙ
158
158
Контроль качества резиновых смесей
Контроль качества покрышек
Контроль качества резиновых смесей
Контроль качества покрышек
158
170
158
170
ГЛАВА 5. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯПРОИЗВОДСТВА
ГЛАВА 5. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯПРОИЗВОДСТВА
ОТХОДОВ
ОТХОДОВ
177
177
Твердые промышленные отходы
Жидкие и газообразные отходы
Утилизация отходов производства
Твердые промышленные отходы
Жидкие и газообразные отходы
Утилизация отходов производства
177
181
183
177
181
183
ГЛАВА 6.
ГЛАВА 6.
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОВЫХ СМЕСЕЙ
189
189
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
Смесительное оборудование
Оборудование для переработки резиновых смесей
Оборудование для сборки покрышек
Прессы для литья резины<
Установка для непрерывной вулканизации резиновых полотнищ .
Библиографический список
Смесительное оборудование
Оборудование для переработки резиновых смесей
Оборудование для сборки покрышек
Прессы для литья резины<
Установка для непрерывной вулканизации резиновых полотнищ .
Библиографический список
189
192
207
214
189
192
207
214
219
221
219
221
В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года» поставлена задача: «Добиться перелома в интенсификации производства на основе широкого использования достижений науки и техники».
Выявление и использование резервов интенсификации производства — одна из важнейших форм достижения высокой эффективности в результате увеличения съема продукции с единицы оборудования при одной и той же или уменьшенной численности эксцлуатационного персонала.
Важный показатель интенсификации — повышение производительности основного технологического и вспомогательного оборудования.
К основным факторам интенсификации производственных процессов приготовления и переработки резиновых смесей относятся комплексная механизация и автоматизация производства, технологические, экономические, организационно-технические, социальные и прочие факторы.
К технологическим факторам интенсификации процессов в производстве шин и резиновых технических изделий относятся сокращение продолжительности процессов смешения и вулканизации в результате совершенствования рецептуры резиновых смесей (в том числе применения активных химических добавок), регулирование частоты вращения роторов резиносмеси- телей, улучшение условий теплообмена технологического оборудования, применение оборудования большой единичной мощности, внедрение малоотходной и безотходной технологии.
Наряду с решением задач по интенсификации производств, базирующихся на современной технологии, ведутся работы по интенсификации процессов на основе принципиально новой технологии.
Намечаются принципиально новые технологические схемы приготовления и переработки резиновых смесей. К ним, в первую очередь, относятся литье шин из жидких каучуков и схемы с применением порошкообразных каучуков и резиновых смесей. Обе схемы позволяют вести процессы приготовления и переработки резиновых смесей при значительно большей производительности труда на менее капиталоемком, металлоемком и энергоемком оборудовании.
Применение литьевой технологии в производстве пневматических шин позволит отказаться от громоздких резиносмесите-
лей, протекторных агрегатов, кордных линий и вулканизационного оборудования и облегчит возможность автоматизации шинного производства.
Важным направлением технического прогресса в технологии шинного производства, обеспечивающим высокую степень его интенсификации, является переход от периодических процессов к непрерывным поточным процессам производства.
Применение смесительного оборудования большой единичной мощности позволяет сократить число основных машин в 2—2,5 раза по сравнению с подготовительными производствами той же мощности, оснащенными смесительным оборудованием средней производительности. При этом в случае применения оборудования большой единичной мощности достигнутая фактическая выработка смесей на одного рабочего в сутки в 2,1 раза выше. Численность работающих сокращается на 35—40%, металлоемкость оборудования — на 25%, производственные площади— в 1,5 раза, расход воды — более чем на 30%. Соответственно качество основных смесей повышается на 4—5%, показатели стабильности — на 15—20%. При практически равных энергозатратах снижение технически неизбежных отходов производства составляет 50%.
Ускорение темпов научно-технического прогресса обусловливает решение проблем комплексной механизации и автоматизации производства.
Техническая оснащенность вспомогательных служб в 3—4 и более раз ниже, чем оснащенность основного производства. Это приводит к тому, что на вспомогательных работах занято более 40% промышленного персонала.
Подсчитано, что при росте механизации в промышленности на 1% (по объему работ) производительность труда на подъемно-транспортных операциях увеличивается более чем на 5%, а капитальные затраты на механизацию подъемно-транспортных работ в размере одного миллиона рублей позволяют высвободить около 600 рабочих.
Основным показателем повышения уровня механизации производственных процессов является повышение производительности труда.
Результаты сравнительного анализа (табл. В.1 и В.2) показывают, что внедрение на действующих заводах шин и РТИ, построенных до 60-х годов, поточных линий приготовления резиновых смесей, а также технологического и транспортного оборудования, уровень механизации которых отвечает современным требованиям, позволяет эффективно использовать значительные резервы производительности труда.
В целом для шинной и резиновой отраслей промышленности характерна прогрессивная тенденция увеличения абсолютной и относительной численности рабочих механизированного и автоматизированного труда*. При этом уровень механизации труда 6
Таблица ВЛ. Повышение производительности труда на действующих шинных заводах, построенных до 60-х годов, при внедрении высокомеханизированных поточных линий и оборудования (по данным НПО «Прогресс»)
Поточные линии и оборудование
Повышение производительности труда
Днепропетровский
шинный завод
Поточно-автоматические линии приготовления резиновых смесей
1,02*
Комплекс оборудования контейнерной системы для химикатов
В 11 раз
Дозировочно-упаковочные автоматы для микрокомпонентов с навесками до 3 и 10 кг
В 2 раза
Оборудование для выгрузки брикетов синтетических каучуков из ящичных поддонов и дозирование методом счета
В 2 раза
Поточно-автоматическая линия сборки легковых шин «Р»
В 3 раза
Омский ШИНН
ы й завод
Поточные линии раскроя, стыковки и изоляции кромок крыльевых металлокордных заготовок шин «Р»
В 2—3 раза
Поточная линия изготовления металлокордных бре- керных браслетов для грузовых шин
В 2,5 раза
Высокопроизводительное сборочное оборудование типа СПК
В 1,5—2 раза
Свердловский шинный завод
Установка для химической обработки алюминиевой арматуры массивных шин
В 4 раза
* Относительно низкий показатель повышения производительности труда обусловлен, тем, что уровень механизации базового объекта, выбранного для сравнения, равен —80%, что значительно выше уровня механизации шинных предприятий, построенных до 60-х годов.
рабочих, занятых во вспомогательных цехах, почти вдвое ниже, чем занятых в основных цехах.
Механизация труда рабочих, занятых на транспортных, погрузочно-разгрузочных и подсобных работах, на сортировке, упаковке и фасовке продукции — важный фактор интенсификации вспомогательных служб производства шин и РТИ. При решении этой задачи ведущее место отводится внедрению промышленных роботов и манипуляторов.
Интенсификация при автоматизации производства достигается в результате стабилизации показателей качества полуфабрикатов и готовой продукции, оптимизации энергетических параметров, ведущей к экономии энергетических и топливных ресурсов. Автоматизация управления обеспечивает сокращение режимов производственных процессов, ведущее к повышению производительности труда.
Таблица В.2. Повышение производительности труда на действующих объектах производства РТИ при внедрении высокомеханизированных поточных линий и оборудования (по данным ВНИКТИРП)
Поточные линии, оборудование
Повышение производительности .труда
Действующие производства с уровнем механизации 35%
Более чем в 2 раза при' уровне механизации 80%; высвобождение производственных площадей (10%)Более чем в 2 раза при' уровне механизации 80%; высвобождение производственных площадей (10%)Линия непрерывного изготовления шприцованных профильных изделий с вакуумированием резины в стадии шприцевания и вулканизацией в расплаве солей
Более чем в 2 раза при' уровне механизации 80%; высвобождение производственных площадей (10%)
Более чем в 2 раза при' уровне механизации 80%; высвобождение производственных площадей (10%)
Действующие производствас уровнем механизации 20 %
Линии непрерывного изготовления зубчатых Более чем в 4 раза при шприцованных профилей с вулканизацией в псев- уровне механизации 80% доожиженном слое
В 1,3 разаВ 1,3 разаДействующие производствас применением к ом б ин ат-м аш ин
В 1,3 раза
В 1,3 раза
Дорновый способ сборки напорных прокладочных рукавов диаметром до 100 мм
Действующие производства с применением кассетных пресс-фор м Внедрение кассетных пресс-форм в производстве I В 1,3 раза формовых РТИI
Обычные гидравлические прессы
Литьевые прессыРТИЛитьевые прессыРТИдля производства формовыхдля производства формовыхВ 5—6 разВ 5—6 раз
Литьевые прессы
РТИ
Литьевые прессы
РТИ
для производства формовых
для производства формовых
В 5—6 раз
В 5—6 раз
Современные заводы шинной и резиновой промышленности характеризуются сложным комплексом разнообразных технологических процессов (непрерывных, периодических, дискретных), для управления которыми необходимо перерабатывать большой объем информации.
Существующие системы контроля и управления технологическими процессами шинных заводов и заводов резиновых технических изделий имеют существенные недостатки: многообразие средств автоматизации с различным уровнем характеристик входных и выходных сигналов; несовершенство форм представления информации; отсутствие технических средств первичной переработки информации. Эти недостатки приводят к запаздыванию и ошибкам при выборе величины и направления регулирующего воздействия, нарушениям технологических процессов и большим производственным потерям.
При существующих методах сбора и обработки информации управление таким производством малоэффективно и обладает рядом существенных недостатков.
Оперативное управление производством базируется на информации, поступающей в виде различных рапортов, сводок, по-
лучаемой по телефону и т. п. Полученная таким образом информация зачастую является неполной, несвоевременной, мало достоверной, в результате чего ее ценность для оперативного управления производством теряется. Это приводит, в свою очередь, к низкой эффективности управления производством, к его нарушению, вызываемому различными возмущениями (отсутствием материалов, полуфабрикатов, оснастки, рабочих, транспорта) .
Возмущения приводят к потерям производства, связанным с простоями оборудования, увеличением расхода материалов, чрезмерно большими запасами материалов, полуфабрикатов И т. д.
Большой парк работающего оборудования требует оперативного контроля за его работой и оперативного устранения причин, вызывающих егр простои.
Вследствие запаздывания оперативной информации, большого ее объема и отсутствия ряда важных показателей невозможны непрерывный качественный и количественный анализ производственной деятельности предприятия, предупреждение аварийных ситуаций.
Схема оперативного управления заводом позволяет обеспечить своевременный сбор, передачу и обработку информации; решение оперативных задач, а также технико-экономических задач с требуемой периодичностью; выбор оптимальных вариантов управления производством в конкретных условиях; выдачу оптимальных указаний и команд на основе анализа обработанной информации.
Тесная увязка между различными разделами планов и отдельными плановыми показателями, научная обоснованность каждого показателя плана (базирующаяся на выполнении значительного количества расчетов) обеспечивается применением экономико-математических методов и вычислительной техники. Это позволит ускорить проведение плановых расчетов и сократить сроки планирования, а также улучшить его качество. Кроме того, необходимо учесть, что широкое применение вычислительной техники позволит усовершенствовать расчеты.
Создание информационно-вычислительного центра освободит отделы заводоуправления от работ по составлению отчетов, расчетов, связанных с планированием, и т. п. При этом появляется возможность выполнения многовариантных расчетов, связанных с нахождением наилучших (оптимальных) решений при планировании, что невозможно в настоящее время без средств вычислительной техники из-за огромной трудоемкости таких расчетов.
При таких условиях основными функциями отделов заводоуправления должны стать анализ выполненных расчетов и совершенствование методов планирования производства.
Важным условием создания АСУП является неразрывная связь с общим комплексом работ по усовершенствованию систе-
мы управления. Создание АСУП является основным, но не единственным, мероприятием усовершенствования управления. Одновременно с созданием АСУП могут осуществляться различные мероприятия, не имеющие непосредственного отношения к внедрению вычислительной техники и использованию экономико-математических методов. Но в силу того, что все элементы системы управления прямо или косвенно связаны друг с другом, мероприятия по ее усовершенствованию должны быть взаимосвязаны. Поэтому комплекс работ по созданию АСУП желательно совмещать с работами по другим направлениям (использование последних достижений в области физиологии труда, технической эстетики и т. п.).
Одной из главных задач при переходе к комплексной автоматизации технологических процессов является замена разнотипных систем автоматизации комплексом технических средств, позволяющих создавать наряду с централизованными автоматизированные локальные информационно-управляющие системы для отдельных агрегатов, участков производства и технологических процессов.
При автоматизации производств встречаются трудности, причинами которых являются: дискретный характер производств, вследствие чего вопросы автоматизации легче решаются по отдельным агрегатам и видам оборудования, а не комплексно, по всему производству или его участкам; недостаточная степень специализации производств; отсутствие «перспективности» ряда конструкций оборудования; отсутствие научно обоснованных рекомендаций, которые могли бы быть приняты за основу для решения проблем по автоматизации технологических процессов.
На базе двух оригинальных систем управления (САД и СУРД), разработанных полностью на отечественном оборудовании и средствах автоматики, отраслевыми институтами и специализированными организациями созданы АСУТП для подготовительных цехов. Эти системы внедрены и успешно эксплуатируются на Днепропетровском, Барнаульском и других шинных заводах и заводах РТИ.
Ведутся работы по определению возможности использования отечественных серийных ЭВМ для расширения функций контроля и управления процессами приготовления резиновых смесей.
К экономическим факторам интенсификации производства Относятся ускорение оборачиваемости оборотных средств; снижение себестоимости товарной продукции, рост фондоотдачи и пр. На стадии строительства новых и реконструкции действующих предприятий особое значение приобретает ускорение сроков начала ввода мощностей. Эффективность строительства и пуска в эксплуатацию новых и реконструируемых объектов резко возрастает, если проектом предусмотрена модульная основа как строительства объекта, так и ввода мощностей. Модульная основа обеспечивает возможность строительства и ввода мошно-
стей объектов поочередно отдельными модулями, т. е. тоже пусковыми комплексами, но не временными, а постоянными, предусмотренными основным проектом. Каждый модуль (пусковой комплекс) представляет собой законченное производство.
На модульной основе разработаны «Проект подготовительного производства шинного завода унифицированной мощности с уровнем техники 90-х годов» с использованием прогрессивных технических решений; типовой проект шиновосстановительных производств и др.
Организационно-технические факторы интенсификации связаны с совершенствованием организации производственных процессов— от приема сырья и материалов с внешних транспортных средств до подачи и-погрузки продукции на внешние транспортные средства, доставляющие ее потребителям.
Значительные резервы скрываются в таких отдаленных, на первый взгляд, от вопросов интенсификации факторах, как генплан объекта, архитектурно-строительные решения производственных корпусов, планировка основного технологического и вспомогательного оборудования, совершенство организации вспомогательных служб (энергетических, ремонтных и др.).
Большое влияние на интенсификацию производственных процессов оказывает блокировка производственных корпусов и строительных конструкций, от которой во многом зависят протяженность трасс и коммуникаций, потери тепла, кратность воздухообмена, освещенность, отдаленность постов получения грузов, поставляемых со склада в производство и с производства на склад и т. д.
Интенсификация за счет социальных факторов достигается в основном в результате внедрения научной организации труда, т. е. оптимальных производственных и бытовых условий, способствующих достижению высоких показателей роста производительности труда эксплуатационного, обслуживающего и административного персонала. Важным социальным фактором является сведение к минимуму текучести кадров (особенно в ведущих технологических цехах производств шин и РТИ), охрана труда и техника безопасности, повышение культуры производства.
К прочим факторам относятся: замена морально устаревшего оборудования оборудованием, отвечающим современным требованиям; унификация основного и вспомогательного технологического, транспортно-складского оборудования, аппаратуры систем автоматического управления, а также проектных решений по различным переделам производства; специализация производства; решение экологических проблем.
Рассмотренные вопросы, связанные с интенсификацией производственных процессов, нашли отражение в предлагаемой книге. Критические замечания читателей будут приняты автором с благодарностью.