Синтез компоновочных схем механосборочных цехов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Синтез компоновочных схем механосборочных цехов

Synthesis of layout schemes machine-assembling shops

Усачев Юрий Ильич / Usachev Yuriy Ilich

кандидат технических наук, доцент,

кафедра технологии машиностроения,

факультет машиностроительных технологий

Аннотация: приведены методика и пример синтеза компоновочной схемы цеха. Предлагаемая методика применяется при выполнении практических работ.

Abstract: the methodology and an example of the synthesis of the layout scheme of the shop. The proposed method is used for performing practical work.

Ключевые слова: компоновочная схема, мощность грузопотока. Keywords: layout scheme, power flow products.

Процесс разработки компоновочного плана включает этапы синтеза структуры цеха, определения организационной формы механосборочного производства, процедуру принятия решения о взаимном размещении участков, которые формируют компоновочную схему цеха [1…5]. При одинаковых исходных данных может быть получено множество вариантов, каждое из которых будет отличаться не только расположением участков, но и одним из важных показателей - мощностью грузопотока.

К настоящему времени, в основном, сформировались основные принципы и правила разработки компоновочных схем. Однако, в большинстве учебной и справочной литературы приводятся рекомендации без подробного анализа принимаемых решений. Поэтому в работе рассмотрен практический пример выполнения одного из главных этапов проектирования цеха, а именно, разработке компоновочной схемы. Известно, что на данном этапе решаются три задачи размещения производственных, вспомогательных участков, отделений и служб. К первой из них относится выбор варианта размещения сборочных участков (цехов) по отношению к механическим. Решение второй задачи сводится к определению расположения вспомогательных отделений и участков по отношению к производственным. Решение этой задачи должно выполняться во взаимосвязи с решением первой и третьей задач. К последней относится выбор варианта расположения вспомогательного здания относительно производственного.

Наиболее сложной задачей является выбор расположения вспомогательных отделений относительно производственных. Из возможных схем размещения вспомогательных участков можно условно выделить пять вариантов: параллельно (вдоль) пролетам производственных участков; перпендикулярно пролетам производственных участков; параллельно (вдоль) пролетов производственных участков и между технологическими потоками изготовления деталей; внутри технологических потоков механических участков; между пролетами механических и сборочных участков. Также используется вариант расположения вспомогательных участков на первом этаже технологических пристроек (вставок).

При выборе варианта должны быть учтены выполнение таких принципов: простота связей рабочих мест со вспомогательными помещениями, учитывая, что предельные расстояния от рабочих мест до вспомогательного здания должно быть не более 75 м.; рациональный маршрут с минимальными затратами времени движения рабочих в цехе; обеспечение условий эвакуации людей из зданий; возможность поэтапного ввода производственных и вспомогательных зданий; возможность расширения и реконструкции производственных и вспомогательных зданий; возможность ремонта и трансформации вспомогательных зданий; сокращение площади застройки и прилегающей не используемой площади; рациональное использование объемов производственного здания; сокращение площади наружных ограждающих конструкций; применение типовых конструкций вспомогательных помещений; изоляция вспомогательных помещений от производственных вредностей; обеспечение естественной освещенности и аэрации помещений; создание полузамкнутых пространств для отдыха; исключения, по возможности, пересечения транспортных и людских потоков.

Разработка компоновочной схемы механосборочного цеха производится в соответствии с рекомендациями [3] в такой последовательности.

1. Определяются габаритные размеры производственного цеха исходя из общей площади производственной части здания. Для этого выбирается один из вариантов УТС. Размер длины унифицированного пролета будет составлять 72 м. Считаем, что данный параметр определяет длину проектируемого цеха, обозначив его через А. Ширину цеха Б можно определить как частное от деления общей площади производственной части здания на размер длины цеха А. Зная размер ширины пролета можно определить количество пролетов, необходимых для размещения проектируемого цеха.

2. Согласно принятым размерам строительных параметров цеха строится схема цеха в виде сетки продольных и поперечных разбивочных осей, на пересечении которых указываются расположение колонн.

3. Принимается решение о направлении технологических потоков. При использовании подвесных кран-балок технологические потоки направляются вдоль пролётов. В остальных случаях технологические потоки могут направляться как вдоль, так и поперёк пролётов.

4. Устанавливаются размеры и вариант расположения производственных участков, причём термоконстантное отделение не должно размещаться возле наружной стены здания.

5. Выбирается вариант схемы расположения вспомогательных служб цеха. Для этого находится отношение вспомогательной площади Sвсп к длине (ширине) производственной части цеха. Полученный результат округляется до ближайшего целого и представляет собой ширину полосы Ввспi отведённую для размещения вспомогательных служб. Размеры глубины помещений, определяемые шириной полосы, не регламентируются. Однако с точки зрения разработки в дальнейшем планировки оборудования вспомогательных участков следует изменять схему размещения вспомогательных служб, если размер ширины полосы будет меньше 6…7 м. При любом расположении вспомогательных служб глубина помещений Ввспi не должна превышать 12 м исходя из требований к естественному освещению производственных помещений.

6. Намечается расположение вспомогательных служб в выделенных зонах. Допускается увеличивать расчётные площади в случае, если стена подразделения оказывается расположенной поперёк оконного проёма.

7. Разрабатывается схема грузопотоков для проектируемых производственных и вспомогательных подразделений.

8. Согласно принятой схеме намечается расположение магистральных проездов необходимой ширины, определяемой применяемыми транспортными средствами (4,5; 5,5 м.).

В соответствии с изложенной методикой рассмотрим решение задачи, условие которой сформулировано ниже.

Разработать компоновочную схему цеха механической обработки шестерен и дисков, если известны размеры площадей производственных, вспомогательных, административно-бытовых помещений (таблица 1). Максимальная масса заготовок не превышает 10 кг. Тип производства - серийный. Цех размещен в одноэтажном производственном корпусе, состоящим из трех унифицированных типовых секций, каждая из которых имеет размеры 72х144 м. Строительные параметры каждого пролета имеют размеры 18х12; 7,2 м.

Решение. Согласно приведенным данным суммарная площадь производственных и вспомогательных участков, определяющая площадь производственного здания, составляет 4885 м². Предварительные проектные расчеты показали, что для межоперационной передачи деталей применяются транспортные тележки, в том числе и с ручным управлением, а для межцехового транспортирования - электропогрузчики, электрокары. В этом случае цех является бескрановым и технологические потоки обработки деталей могут быть направлены как вдоль, так и поперек пролета. Административно-бытовые помещения размещаются в пристройке.

компоновочный схема механосборочный цех

Таблица 1 - Расчетные значения площадей механического цеха

В соответствии с общей последовательностью разработки компоновочной схемы определяем размеры проектируемого цеха. Примем, что длина цеха А равна 72 м (заданный параметр УТС). Тогда, размер Б определим, как частное от деления общей площади на размер А. В результате размер Б равен 67,8 м. Таким образом, для размещения производственных и вспомогательных отделений достаточно будет четырех пролетов с L=18м.

При разработке компоновочной схемы механического цеха решим две задачи (сборочные участки отсутствуют): выбор вариантов размещения вспомогательных отделений (первая задача) и административно-бытовых помещений (вторая задача).

Для первой задачи, как показал анализ вариантов размещения вспомогательных подразделений, альтернативными являются две схемы (рисунок 1). Учитывая небольшие размеры площадей административно-бытовых помещений, необходимых для обслуживания проектируемого цеха (при ширине пристройки равной 12 м длина равна 70м), они могут быть размещены на одном этаже пристраиваемого вспомогательного здания (в частности, на втором). В этом случае первый этаж при его высоте 4,2 м, может быть использован для размещения вспомогательных подразделений.

Рисунок 1 - Варианты компоновочных схем

Схемы расположения вспомогательных и шлифовальных участков механического цеха в каждом из вариантов имеют различия. Определим ширину полосы Ввспi, отведённую для размещения вспомогательных служб. Длина полосы вспомогательных участков согласно приведенным вариантам равна 140, 162 м. для первого и второго вариантов соответственно. Тогда ширина полос составят 8,25 и 7,2 м. Так как данные параметры больше шести метров варианты размещения вспомогательных служб могут быть для каждого варианта сохранены. Учитывая, что часть вспомогательных отделений находятся на первом этаже вспомогательного здания и занимают соответственно 864 м², определим ширину помещений остальных подразделений. Она составляет 10,3; 7,8 м соответственно для первого и второго вариантов при условии, что часть производственных участков находятся в зоне вспомогательных. Это обусловлено необходимостью их размещения у стен промышленного здания (участки 3,5).

Каждая из рассматриваемых компоновочных схем является комбинированной - вспомогательные подразделения размещаются как вдоль пролета, так и перпендикулярно, не нарушая принципа прямоточности. При таких способах размещения обеспечивается рациональное использование производственных площадей, компактное группирование вспомогательных участков, реализация ограничений, накладываемых на размещение отдельных вспомогательных подразделений (например, обеспечение дополнительных выходов за пределы цеха), минимальное количество перегородок, удобство размещения цеховых, в том числе, магистральных проездов, возможность организации обслуживания производственных участков подвесными или опорными транспортными средствами, создания общекорпусных вспомогательных баз (заточного отделения, мастерской по ремонту технологической оснастки и инструмента, ремонтной базы и др.). Однако при сравнении приведенных на рисунке 1 схем можно отметить на их различие по величине мощности грузопотоков заготовок, обработанных деталей, средств технологического оснащения. Для обоснования выбора компоновочной схемы по этому показателю в таблице 2 приведена характеристика основного грузооборота цеха.

Для определения мощности грузопотоков найдем среднее значение длин ломаных линий, соединяющих центры тяжести фигур, определяющих производственные и вспомогательные подразделения и проходящих по проездам цеха. Результаты расчета приведены в таблице 3.

Согласно полученным данным мощность грузопотока по второму варианту меньше чем по первому на 4651,8 тм. Поэтому данный вариант принимаем в качестве проектного, который с указанием основных грузопотоков приведен на рисунке 2.

Таблица 2 - Основной грузооборот цеха (т.)

Таблица 3 - Расчет мощности грузопотока

Рисунок 2. Компоновочная схема механического цеха (стрелки - направление основных грузопотоков)

Пример разработки компоновочной схемы цеха при сравнении двух исполнений показывает, что данный процесс является сложным и многовариантным. Можно найти еще не одно решение, конкурирующее с рассмотренными.

Приведенная методика позволяет при соблюдении правил и рекомендаций, рассмотренных в работе, создавать альтернативные варианты схем, которые в дальнейшем могут быть дополнительно оптимизированы с использованием различных программных продуктов.

Целесообразно данную методику применять при выполнении как домашних работ, так и курсовых и дипломного проектов по дисциплине «Проектирование технологических комплексов механосборочного производства».

Литература

1. Мельников Г. Н., Вороненко В. П. Проектирование механосборочных цехов. Учебник для ВУЗов. М.: Машиностроение, 1990, - 352 с.

2. Технология машиностроения: В 2 т. Т.2. Производство машин: Учебник для вузов / В. М. Бурцев, А. С. Васильев, О. М. Деев и др.; Под ред. Г. Н. Мельникова. - М.: Изд-во МГТУ им Н. Э. Баумана, 2012. - 551 с.

3. Бакунина Т. А., Тимофеева Е. В. Проектирование механосборочных цехов: Учебное пособие. - Рыбинск: РГАТА имени П. А. Соловьева, 2011.-154с.

4. ОНТП 14-93. Нормы технологического проектирования предприятий машиностроения, приборостроения и металлообработки. Механообрабатывающие, сборочные цехи. - АО «Институт Гипростанок», 1995. - 120с.

5. Грундиг К. Г. Проектирование промышленных предприятий: Принципы. Методы, Практика / КлаусГерольд Грундиг; Пер. с нем.-М.:Альпина Бизнес Букс, 2007.-340с.

Размещено на Allbest.ru