Федеральноеагентство по образованию
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Северо-западныйгосударственный заочный технический университет
Кафедратехнологии машиностроения
Контрольнаяработа
попредмету: Комплексная механизация
Расчети проектирование внутрицеховой транспортно-складской системы роботизированноготехнологического комплекса
г.Тихвин, 2010 г.
Темаработы – « Расчет и проектирование внутрицеховой транспортно-складской системы роботизированноготехнологического комплекса».
Транспортно-складскаясистема предназначена для организационно-технического обеспечения комплексного технологическогопроцесса. Принципиальный состав простейшего комплексного технологического процессаукрупнено можно представить в виде операции по доставке исходных материалов (груза)на предприятие и его участки (транспортные операции), изготовлению изделий (производственные0,хранению и отправке готовой продукции (складские). Таким образом, в комплексномтехнологическом цикле обозначаются две системы – производственная транспортно-складская.Хотя каждая из этих систем имеет свои особенности, действуют они совместно для качественноговыпуска продукции с наименьшими затратами. Транспортно-складская система выполняетзадачи не только транспортирования и складирования, но и распределения всех производственныхгрузов, регулирования и управления ходом производства.
Транспортно-складскаясистема разделяется на межзаводскую и внутризаводскую. Внутризаводская ТСС в своюочередь взаимодействует с цеховыми ТСС, выполненными в виде ряда автономных участков,входы и выходы которых четко определены. Это дает возможность планировать, проектировать,рассчитывать, изготавливать, монтировать, отлаживать и запускать в эксплуатациюкаждый участок независимо от других. Кроме того, это обеспечивает более целесообразноеформирование единой структуры управления транспортных связей, складских операцийи предотвращает рассогласование транспортно-складской системы в случае появлениянеисправностей.
Таблица 1. — Исходныеданные для расчета:ПАРАМЕТРЫ Вариант 58 1. Расстояние транспортирования заготовок, деталей и комплектующих изделий, в т.ч. и из смежных производств (поступление на склад) 350 м в таре ящичной грузоподъемностью 0,5 т. на поддонах плоских грузоподъемностью - 2. Годовое поступление грузов на участок приемки склада 3,2 тыс.т. из них – для хранения в стеллажах механизированных элеваторного типа 2% 3. Нормативный запас хранения грузов 13 дней 4. Коэффициент грузоперевозки на складе 3 5. Количество технологического оборудования на производственном участке 10 шт. 6. Высота здания 4.8 м
Примечание: Типсклада — внутрицеховой многономенклатурный, предназначен для хранения заготовок,деталей и комплектующих изделий, работа склада двухсменная.
Выбор типови конструкций внутризаводской тары
Для межцеховыхперевозок выбираем ящичную тару ( ГОСТ 14861-86 ); тип 1 металлическая с ножкамитара; габаритные размеры: L= 800 мм, B= 600 мм ,
H= 750 мм; грузоподъёмность тары qтном = 0,5 т.
На участке приёмкисклада производится перегрузка поступающих грузов в ящичной таре грузоподъемностью0,5 т во внутризаводскую (внутрицеховую) грузоподъемностью 0,05 т.
4062,5 шт.-необходимое число внутрицеховойтары.
Выбираем внутрицеховуюящичную тару по ГОСТу 14861-86, тара ящечная мелкая с полуоткрытой торцевой стенкой.
Габаритные размерытары: L=300мм.,В=200мм., Н=200мм.,
Грузоподъемностьтары qтном = 0,05т.
Определениемаксимального запаса и потребности в таре РТК
Определениемаксимального запаса грузов, т.,
Qmax= QгодМ / 256,
где Qгод – годовое поступление (потребность)грузов (материалов), т;
М-норма запасов грузов (материалов)в днях;
256 — число рабочих дней в годупри 5 дневной работе.
Qmax = 3200 · 13 / 256 = 162,5т
Общая потребностьв таре Nтна предприятииопределяется по формуле:
Nт= Nт.хр + Nт.р. + Nт.об + Nт.п+ Nт.пр ,
где Nт.хр — складская тара;
Nт.р. – находящаяся в ремонте;
Nт.об — задержанная потребителем(в обороте);
Nт.п — находящаяся в пути;
Nт.пр – находящаяся на производствепо принадлежности в соответствующих цехах (производственная).
Ориентировочноезначение фактической грузовместимости тары можно получить с помощью коэффициентаКгриспользованиятары по грузоподъемности:
qфт= qтном Кгр,
где qтном- грузоподъемность(номинальная)тары данного типоразмера по стандартам.
Для пластмассовыхи других электротехнических материалов или узлов Кгр целесообразно принимать равным0,6, для заготовок и крепежных деталей Кгр принимается в пределах 0,8…0,9.
qфт= 0,05 · 0,8 = 0,04т
Количество тарына складе определяется исходя из величины максимального запаса Qmax 162,5
Nт.хр = ——— = ——— = 4060 шт.
qфт 0,04
4060
Nт = ————— = 4274шт.
0,95
Nт.хр · 2% = 4060 ·2: 100 = 82шт. – количество тары для хранения в стеллажах мех. элеваторного типа
4060 – 82 = 3978шт.
Выбираем элеваторныйстеллаж по количеству тары и высоты здания:
Методичка с. 51табл. 16
Выбираем стеллажСМЭ-3600
Грузоподъемность– 3,6 т
Количество полок– 12 шт.
Грузоподъемностьполки – 0,3т.
Шаг полок – 0,508м.
Длина полок –1,648 м.
Ширина полок –0,38 м.
Высота полок –0,3 м.
Скорость движениягруза – 12 м/мин.
Установленнаямощность – 3,0 кВт
Высота стеллажа– 4,06 м.
Длина стеллажа– 2,655 м.
Ширина стеллажа– 2,082 м.
Масса стеллажа(без груза) – 2,55 т.
82: 12 = 7
Длина полки 1,648м., достаточно одного элеватора.
Определениепотребности машин напольного транспорта по доставке груза на РТК
Определение потребностимашин напольного транспорта производится по формуле
NNT=Qгп / TcПэ (1) ,
где Qгп — среднесуточный грузопоток,т/сутки ;
Тс=16 часов (2-х сменный) – время работымашин в сутки, ч;
Пэ – производительность, т/ч.
Производительностьопределяется по формуле
Пэ = 60 ·qмном · Кгр · Кв / τц (2),
где qмном=1,0т.- грузоподъемность машины,т; (электропогрузчик ЭП-103, выбран из табл.12, стр.43)
Кгр =0,5 (тара 0,5т.,а грузоподъем =0,1,0) — коэффициент использования машины по грузоподъемности;
Кв – коэффициент использованиямашины по времени (Кв = 0,75 для погрузчиков с крановой или безблочной стрелой;
Кв = 0,85 для погрузчиков с виламиили со сталкивателем);
τц – средняя продолжительностьцикла работы машины, мин.
Средняя продолжительностьцикла работы авто- и электропогрузчиков определяется по формуле
τц = 2,1 · Н / vn+ 2 · Ln/ vтр + 4 t1+ tо (3),
где Н =4,8/2=2,4–средняя высота подъема, м;
Ln=350м. – длина пути в цикле, м (Н и Lmp следует брать из исходных данных на проектирование);
vn=0,19 км/час=11,4м/мин- скорость подъема (табл.12стр.43)
vтр=9км/час=150 м/мин– соответственно и скоростьпередвижения (транспортирования );
t1 — времянаклона рамыв транспортное, загрузочное или разгрузочное положение, мин; t 1 = 0,25 мин;
tо — суммарное время, затрачиваемоена захват груза, освобождение от захвата, уточнение установки, мин ( tо = 0,8 мин для погрузчикас вилами или со сталкивателем; tо = от 0,8 до 1,0 мин для погрузчиков с крановойили безблочной стрелой).
Подставим значенияв ф-лу 3 и получаем.
τц = 2,1*2,4/11,4+2*350/150+4*0,25+0,8=0,44+4,67+1+0,8=6,91 мин.
Производительность(Пэ по ф-ле (2)) равна
Пэ = 60* 1,0*0,5*0,85/6,91=3,7м/час
Находим среднеп.грузопотокQгп
Qгп= Qгод/256* Кн, (4) где:
Qгод=3200т.-годовое поступление грузов
256-колличестворабочих дней в году
Кн=1,1-коэффициент
Qгп= 3200/256* 1,1=3200/281,6=11,36т.
Определяем количествонапольного транспорта ф-ла (1)
NNT =11,36/16*3,7=1,36/59,2=0,19=1машина.
Пример электропогрузчикЭП-103 грузоподъемность 1т., наибольшая высота подъема груза 4,5м., база 1,35м.,максимальная масса 2,4т.
Определениеосновных параметров стеллажей для хранения груза в таре
Оборудование складскойподсистемы состоит, как правило, из стеллажей различных конструкций и штабелирующихмашин.
Точные результатырасчета ячеек при стеллажном хранении груза могут быть получены после расчета потребногоколичества тары, так как количество стеллажных ячеек должно соответствовать количествутары, необходимой для переработки заданного грузопотока.
Высота грузовойячейки клеточного одноместного стеллажа превышает высоту тары в среднем на 0,1 –0,2 м. Этот зазор необходим для микроподъема захватных устройств (вил или площадки)каретки с грузом для их извлечения из ячейки стеллажа или при вводе на них грузав стеллажах. Зазор между вертикальными стойками стеллажа и стенками (отбортовками)тары для автоматизированных штабелирующих машин должен быть не менее 20 – 30 мм.Глубина размещения тары в ячейке стеллажа выбирается конструктивно в зависимостиот хода грузозахватных устройств каретки.
Высота ячейкиНяч=0,2+0,1=0,3м.
Длина ячейкиLяч=Вт+2·0,03+2·0,1=0,2+0,06+0,2=0,46м.
При определенииполезной высоты стеллажей клеточного типа следует исключать из расчета необслуживаемыештабелирующей машиной зоны. К зонам относятся высота от уровня пола до первого ярусаравна 0,66м. и высота от загруженного последнего яруса до перекрытия равна 0,33м.
Высота стеллажаравна: Нст.=Нздания-0,23-0,66=4,8-0,23-0,66=3,91м.
3,91/0,3=13-количествоярусов грузовых ячеек
3978/13=313-количестворядов
Добавляем количестворезервных. Количество резервных ячеек может составлять до 5-10% от их общего числас учетом роста производства или его особенностей.
3978 · 5 / 100= 199 ячеек
3978 + 199 = 4177ячеек
Получается всего4177 ячеек, два ряда штабелей, где Крядов = 161, Кяр = 13 ярусов,число ячеек 4177 / 2 = 2089
Находим длинустеллажа Lст = Кряд · Lяч = 161 · 0,34 = 54,8 м
Итого получаемдве секции стеллажей, где в каждой:
Lст = 54,8 м, Кряд = 161, Кяр= 13, 2089 ячеек
Определениепотребного количества складских роботов
Оборудование складскойподсистемы состоит из штабелирующих машин и стеллажного оборудования.
В качестве штабелирующихмашин преимущественно используют крановые конструкции: мостовые и стеллажные краны– штабелеры. Кран – штабелер представляет собой складскую подъемно-транспортнуюмашину циклического действия, передвигающуюся по рельсовым путям и оборудованнуювертикальной колонной, по которой перемещается возвратно-поступательно грузоваякаретка (кабина) с грузовым устройством.
Расчет рабочегоцикла складского робота, мин., определяется по формуле.
Расчет рабочегоцикла складского робота, мин, определяется по формуле:
τц = 2 (Lс / vр + Нс · Ксов / vк + l/ v3) + ∆t+ tдоп ,
где Lс – средний путь передвиженияскладского робота вдоль прохода между стеллажами с выходом в зону погрузки и разгрузки,м;
vр– скорость передвижения складского робота, м/мин;
Н – средняя высота подъемагрузовой каретки, м;
vк — скорость подъема грузовой каретки, м/мин;
Ксов ≈ 0,3 — коэффициентсовмещения операции (передвижение складского робота совместно с подъемом грузовойкаретки в стеллажах, м;
l–длина ячейки выдвижения телескопическогозахвата грузовой каретки в стеллажах, м;
v3 – скорость выдвижениятелескопического захвата,м/мин;
∆t≈ 0,1 мин — время на захват и установкугруза;
tдоп ≈ 1 мин — время на выполнение дополнительныхфункций оператором склада (проверка груза, поиск и набор адреса и т.д.).
В случае использованияскладского робота в автоматической транспортно-складской системе РТК ( управлениеот ЭВМ) время на выполнение дополнительных функций оператором склада исключаетсяиз расчета цикла.
Lс = 54,8 / 2 + 1,4 = 27,4м
vр = 1,9 м/с = 114 м / мин
vк = 0,2 м / с = 12 м / мин
Нс = 3,91 / 2= 1,96 м
l = 0,4 м
v3 = 0,13 м / с = 7,8 м / мин
τ ц = 2(27,4/114+1,96·0,3/12+0,4/7,8)+0,1+1=2(0,24+0,049+0,051)+1,1=1,78 мин
Эксплуатационнаяпроизводительность складских роботов, т/год, определяется из выражения
Пэ = 60 ·q рном · Кгр · Кв ·Fр / τц ,
где q рном – номинальная грузоподъемностьскладского робота по паспорту, т;
Кгр – коэффициентиспользования складского робота по грузоподъемности, этот коэффициент необходимосогласовывать с Кгр использования тары по грузоподъемности; Кв – коэффициент использованияскладского робота по времени, Кв = 0,8-0,9; Fр – действительный годовойфонд времени работы складского робота при одно-, двухсменной работе ( соответственно2030 и 4015 ч).
q рном = 0,25 т по паспорту
Пэ = 60 · 0,25 · 0,8 ·0,85 · 4015 / 1,78 = 230079 т / год
Рассчитываем потребноеколичество складских роботов по формуле
Np = Qгод · Кн · Кпер/ Пэ ,
где Qгод – годовое поступлениегрузов на участок приемки склада, т; Кн – коэффициент неравномерности поступлениягрузов, Кн = 1,1…1,2; Кпер – коэффициент грузопереработки на складе (приведен взадании).
Np = 3200 · 1,1 · 3/ 23007 = 0,459 ≈ 1
Принимаем одинкран-штабелер СКШК-0,16
грузоподъемностью0,16 т,
длина груза –0,4…0,6 м,
ширина груза –0,6…0,8,
высота подъемагруза 6,66 м,
высота склада8,4 м,
минимальное расстояниеот грузозахвата в нижнем положении до пола – 0,5 м,
ширина прохода– 0,95 м,
длина штабелера– 2,36 м,
скорость передвижения– 1,33 м / с,
скорость подъема– 0,2 м / с,
скорость выдвижениязахвата – 0,13 м / с.
Определениеобщей площади роботизированного складского комплекса
Расчеты складскойплощади производится по формуле
Sобщ = Sосн + Sсл + Sконстр ,
где Sосн – основная площадь склада;
Sсл – служебная площадь (конструктора,бытовые помещения);
Sконстр — конструктивная площадь(лестничные клетки, лифты, внутренние стены и т.п.);
Sосн = Sхр + Sтехн + Sвсп + Sрез + Sпр + Sотп ,
где Sхр – площадь участка хранениягруза ( материалов);
Sтехн – площадь технологическихучастков;
Sвсп – вспомогательная площадь,занятая проходами и проездами; Sрез – резервная площадь;
Sпр – площадь для приемки исортировки груза перед укладкой их на месте хранения;
Sотп – площадь для подготовкик отправке и временного хранения отправляемых грузов.
Площадь участкахранения груза Sхр определяется по технической планировке при известных габаритныхразмерах стеллажей (штабелей) и их количестве.
Так, например,площадь участка хранения материалов (изделий) определяется как сумма площадей, занятыхроботизированным складским комплексом и механизированными стеллажами элеваторноготипа.
Sхр =
Площадь технологическихучастков Sтехн(при их наличии в складе) определяют исходя из объема работ по нормам технологическогопроектирования. К ним относятся обычно участки заготовительного производства.
Sтехн =
Вспомогательнаяплощадь Sвспопределяется по планировке из расчета одностороннего движения транспортных и штабелирующихмашин с учетом их технических характеристик. При этом расстояние от края транспортныхсредств до мест хранения (стеллажей, штабелей) не должно быть менее 0,15 м.
Sвсп =
Резервная площадьSрез принимается ориентировочнов размере до 10% площади хранения с последующим уточнением при планировке склада.
Sрез = 10 · / 100 =
Площадь для приемкии сортировки груза Sпр (площадь экспедиции приема) определяется по среднесуточному поступлениюгрузов Qгод/ Тпр, коэффициенту неравномерности поступления грузов Кнп = 1,2…1,5, количествудней нахождения груза на площадке Тхр (не более 2 дней), нагрузке на 1 м2приемочной площадки qпр, определяемой исходя из объемной массы груза, находящегося в штабеляхили на поддонах, приготовленных к дальнейшей перегрузке или комплектации.
Sпр =
Таким образом,
Sотп = Qгод · Кн.отп / Тотп,
где Кн.отп – коэффициентнеравномерности отправления грузов. Кн.отп = 1,1…1,2;
Тотп — число днейотпуска грузов в году.
Sотп =
Служебная площадьSсл, предназначенная для размещенияконторы и бытовых помещений склада, определяется из расчета 5 м² на каждогослужащего при их численности до 3 человек, 4 м² — при численности служащих3...5 человек и 3,25 м² — при численности более 5 человек, а площадь бытовыхпомещений, где занято более 15 человек в смену — из расчета 3…4 м² на одногоработающего.
Sсл =
Количество основныхпроизводственных рабочих Рскл ( грузчиков, комплектовщиков, механизаторов) определяетсяпо среднесуточному объему работ Qгод / Траб ( т / сут ) и норме выработки Нвыр ( т / смену ) сучетом коэффициента невыхода на работу Кнев по болезням, отпускам и пр. ( Кнев =1,12…1,14 ):
Рскл = Qгод · Кнев / Тнераб.
Рскл = 3200 ·1,12 /
Количество инженерно-техническихработников и служащих, а также МОП определяется в процентах от основных производственныхрабочих соответственно 20…25 % и 1…2%.
Конструктивнаяплощадь Sконстропределяется по общепромышленным нормам проектирования.
Sконстр =