Требования рынка диктуют новые условия и предприятия вынуждены обновляться и развиваться, опережая время, так как современный мир нуждается в новой продукции, не такой, которая была несколько десятилетий назад, а машиностроение играет важную роль в этом развитии, как в масштабах страны, так и в мире. Оборудование, необходимое для выполнения различных операций, должно быть на уровень выше, имеющегося на сегодняшний день. Разрабатывая новую конструкцию, необходимо учитывать ее актуальность, конкурентоспособность, минимальный брак при производстве, высокую производительность, надежность конструкции, дешевизну.
Как правило, любой производственный процесс требует большого участия машин, ускоряющих и облегчающих работу человека. Практически в любом производственном процессе применяются конвейерные системы, которые многократно увеличивают скорость производства и, соответственно, упрощают его процесс, транспортируя грузы, распределяя грузопотоки, обслуживая сложные технологические процессы, поэтому на сегодняшний день очень важно внедрение новых конструкций конвейеров, соответствующие требованиям производства. Основными характеристиками современных конструкций конвейеров по-прежнему остаются требуемая производительность машины, длина и конфигурация трассы транспортирования груза, способы загрузки и разгрузки, условия работы, надежность, легкость в обслуживании и работе, затраты на обслуживание и ремонт, срок окупаемости от внедрения новой техники, а также затрат на капитальный и текущий ремонт.
Одним из важных вопросов в производстве является транспортирование штучных грузов, которые транспортируются штуками или группами. Они различны по габаритам, массе, форме и физико-механическим свойствам. Разнообразие штучных грузов требует использования различных типов конвейеров, так как основными условиями для выбора того или иного вида конвейера, служат именно физико-механические свойства и геометрическая форма груза. Поэтому, использование большого количества разнообразных конвейеров на производстве, чревато огромными затратами. В связи с чем, необходим универсальный и переналаживаемый, в зависимости от поставленной задачи, конвейер, который сможет транспортировать штучные грузы с разными свойствами, при этом способный обеспечить дополнительные операции по ориентированию и накоплению.
Для транспортирования штучных грузов используют различные виды конвейеров, отвечающие основным требованиям по транспортированию штучных грузов. На рисунке 1 представлена классификация наиболее часто применяемых конвейеров на предприятиях машиностроения.
При выборе того или иного типа конвейера в качестве транспортного средства, подающего устройства, накопителя для штучных грузов отдают предпочтения конвейерам с наименьшей энергоемкостью. Следует отметить, что особое место занимают роликовые конвейеры, которые очень часто используются для межоперационного транспортирования в сборочных и механических цехах, а также в качестве подавателей, накопителей и т.д. для перемещения штучных грузов с плоской, ребристой или цилиндрической поверхностью.
Роликовые конвейеры используются для транспортирования по горизонтали или под небольшим углом наклона штучных грузов с плоской опорной поверхностью или прямыми продольными ребрами, а также грузов различной формы на поддонах.
Рис. 1. Классификация конвейеров для перемещения тарно-штучных грузов
По способу действия роликовые конвейеры подразделяют на приводные и неприводные. На приводных конвейерах ролики приводятся во вращение от двигателя, и они, в свою очередь, сообщают движение лежащим на них грузам. На неприводных конвейерах грузы перемещаются непосредственно от действующей на них силы и, накатываясь на ролики, приводят их во вращение. В неприводных роликовых конвейерах, установленных под небольшим углом, силой, движущей груз, является составляющая силы тяжести. такие конвейеры назвали гравитационными.
Роликовые конвейеры используются в качестве межоперационного транспорта, а также для погрузочно-разгрузочных и складских работ. Элементы роликовых конвейеров часто применяются в виде составных частей во многих погрузочных и перегрузочных устройствах, в технологических линиях на приеме и выдаче штучных грузов в сочетании с другими подъемно – транспортными машинами и технологическим оборудованием. Конвейеры могут составлять сложные транспортные системы, большой протяженности, многочисленные разветвления и пересечения траектории транспортирования грузов, прямолинейные и криволинейные участки и другие элементы, с помощью которых возможно создание полной комплексной механизации и автоматизации производства.
Роликовые конвейеры можно стыковать с грузоподъемными устройствами и другими видами машин непрерывного транспортирования, с технологическим оборудованием, легко изменять транспортирующие системы по конфигурации трасс, длине участков и типам используемых элементов. В связи с этим данный вид конвейера можно использовать в широком спектре гибких автоматизированных систем и переналаживаемых производствах.
На кафедре «Машиноведение» Балаковского инженерно-технологического институтаНИЯУ МИФИ разработаны и запатентованы конструкции конвейеров с инерционным приводом.
Разработанные усовершенствованные конструкции инерционных конвейеров позволяют не только осуществлять перемещение штучных грузов, а также ориентировать груз в плоскости транспортирования. Основное отличие от инерционных конвейеров с постоянным давлением груза на дно желоба заключается в том, что опорная поверхность желоба, выполненного в виде рамы, оснащена роликами с механизмами свободного хода, которые обеспечивают их вращение в прямом направлении движения груза и стопорят их в обратном [1].
К основным параметрам инерционного роликового конвейера, характеризующим его работу, можно отнести амплитуду колебаний рамы, частоту вращения привода, массу, форму и вид опорной поверхности груза, геометрическую форму и вид грузонесущего элемента конвейера, интенсивность работы (производительность), а также угол наклона конвейера. Также одной из важных характеристик работы инерционного роликового конвейера является низкая энергоемкость. Поэтому, проведя анализ параметров конвейера, можно выделить оптимальные из них, которые обеспечат наиболее выгодную работоспособность, с точки зрения производственных затрат.
Для решения поставленной задачи по выбору оптимальных параметров работы инерционных конвейеров необходимо, прежде всего, выбрать математический метод, который позволит прийти к конечному результату с наименьшими затратами на вычисления, предоставляющий возможность использования наибольшего объема информации, касающейся условий движения груза на конвейере. На сегодняшний день для решения задач по выбору оптимальных параметров машины существует несколько методов [2]:
методы исследования функций классического анализа;
методы, основанные на использовании неопределенных множителей Лагранжа;
вариационное исчисление;
динамическое программирование;
принцип максимума;
линейное программирование;
нелинейное программирование.
Также в последнее время разработан и успешно применяется для решения определенного класса задач метод геометрического программирования.
Как правило, для решения поставленной задачи по оптимизации пользоваться только одним каким-либо конкретным методом невозможно, так как для решения каждой группы задач используется определенный метод, а иногда и в комплексе несколько различных методов. Поэтому наилучшим способом при выборе метода оптимизации, наиболее пригодного для решения соответствующей задачи, следует выделить исследование возможностей и опыта применения различных методов оптимизации.
Важной характеристикой любой оптимальной задачи является ее размерность, равная числу переменных, задание значений которых необходимо для однозначного определения состояния оптимизируемого объекта. Как правило, решение задач высокой размерности связано с необходимостью выполнения большого объема вычислений.
Таким образом, используя описанные методы можно решить задачи по выбору оптимальных параметров работы новых машин, качественно определяющих критерии эксплуатации инерционных конвейеров с наименьшим потреблением энергии.
Литература:
- Лускань О.А. Теоретические основы перемещения грузов импульсными конвейерами: монография / О.А. Лускань. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2010. – 99 с. ISBN 978-5-7433-2345-6.
- Применение математических методов и ЭВМ: Практикум. Мн.: Выш.шк. 1988. Фурунжиев Р.И., Бабушкин Ф.М., Варавко В.В. 191с.
- Спиваковский, А.О. Транспортирующие машины: учеб. пособие для машиностроительных вузов / А.О. Спиваковский, В.К. Дьячков. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1968. – 504с.
