Расчет и проектирование внутрицеховой транспортно-складской системы роботизированного технологического комплекса
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Северо-западный государственный заочный технический университет
Кафедра технологии машиностроения
Контрольная работа
Расчет и проектирование внутрицеховой транспортно-складской системы роботизированного технологического комплекса
г. Тихвин, 2010 г.
Транспортно-складская система предназначена для организационно-технического обеспечения комплексного технологического процесса. Принципиальный состав простейшего комплексного технологического процесса укрупнено 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 комплексном технологическом цикле обозначаются две системы – производственная транспортно-складская. Хотя каждая из этих систем имеет свои особенности, действуют они совместно для качественного выпуска продукции с наименьшими затратами. Транспортно-складская система выполняет задачи не только транспортирования и складирования, но и распределения всех производственных грузов, регулирования и управления ходом производства.
Транспортно-складская система разделяется на межзаводскую и внутризаводскую. Внутризаводская ТСС в свою очередь 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 эксплуатацию каждый участок независимо от других. Кроме того, это обеспечивает более целесообразное формирование единой структуры управления транспортных связей, складских операций и предотвращает рассогласование транспортно-складской системы в случае появления неисправностей.
Таблица 1. - Исходные данные 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 |
- |
|
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. 8м |
Примечание: Тип склада - внутрицеховой многономенклатурный, предназначен для хранения заготовок, деталей и комплектующих изделий, работа склада двухсменная.
Выбор типов и конструкций внутризаводской тары
Для межцеховых перевозок выбираем ящичную тару ( ГОСТ 14861-86 ); тип 1 металлическая с ножками тара; габаритные размеры: L
= 800 мм,
B
= 600 мм ,
H
= 750 мм
; грузоподъёмность тары q
т
ном
= 0,5 т.
На участке приёмки склада производится перегрузка поступающих грузов в ящичной таре грузоподъемностью 0,5
т во внутризаводскую (внутрицеховую) грузоподъемностью 0,05 т.
4062,5 шт
Габаритные размеры тары: L=300мм., В=200мм., Н=200мм.,
q
т
ном
Определение максимального запаса и потребности в таре РТК
Определение максимального запаса грузов, т.,
Q
max
=
Q
год
М / 256,
где Q
год
М
-норма запасов грузов (материалов) в днях;
256
- число рабочих дней в году при 5
Q
max· 13 / 256 = 162,5 т
N
т
=
N
т. хр
+
N
т. р
. +
N
т. об
+
N
т. п
+
N
т. пр
,
где N
т. хр
- складская тара;
N
т. р
.
– находящаяся в ремонте;
N
т. об
- задержанная потребителем (в обороте);
N
т. п
- находящаяся в пути;
N
т. пр
– находящаяся на производстве по принадлежности в соответствующих цехах (производственная).
Ориентировочное значение фактической грузовместимости тары можно получить с помощью коэффициента К
гр
q
ф
т
=
q
т
ном
Кгр
,
где q
т
ном
- грузоподъемность(номинальная) тары данного типоразмера по стандартам.
Для пластмассовых и других электротехнических материалов или узлов Кгр
целесообразно принимать равным 0,6гр 0,8…0,9
.
q
ф
т
= 0,05 · 0,8 = 0,04 т
Qmax
162,5
N
т. хр
=
——— = ——— = 4060 шт.
q
ф
т
0,04
4060
N
т—————
= 4274
0,95
Nт. хр
· 2% = 4060 ·2 : 100 = 82 шт.
– количество тары для хранения в стеллажах мех. элеваторного типа
4060 – 82 = 3978 шт.
Выбираем элеваторный стеллаж по количеству тары и высоты здания:
Методичка с. 51 табл. 16
Количество полок – 12 шт.
Шаг полок – 0,508 м.
Длина полок – 1,648 м.
Ширина полок – 0,38 м.
Высота полок – 0,3 м.
Длина стеллажа – 2,655 м.
Ширина стеллажа – 2,082 м.
Масса стеллажа (без груза) – 2,55 т.
82 : 12 = 7
Длина полки 1,648 м., достаточно одного элеватора.
Определение потребности машин напольного транспорта по доставке груза на РТК
NNT
=
Q
гп /
Tc
Пэ (1) ,
где Q
гп
Тс=16 часов
Пэ
– производительность, т/ч.
Пэ = 60 ·
q
м
ном
· Кгр · Кв /
τ
ц (2),
где q
м
ном=
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 использования машины по времени (Кв = 0,75
для погрузчиков с крановой или безблочной стрелой;
Кв = 0,85
τ
ц
– средняя продолжительность цикла работы машины, мин.
τ
ц = 2,1 · Н /
v
n
+ 2 ·
Ln
/
v
тр
+ 4
t
1
+
t
о
где Н =4,8/2=2,4
– средняя высота подъема, м;
Ln
=350м.
– длина пути в цикле, м ( Н и Lmpследует брать из исходных данных на проектирование);
v
n
=0,19 км/час=11,4м/мин-
v
тр=
9км/час=150
м/мин
t
1
- времянаклона рамы в транспортное, загрузочное или разгрузочное положение, мин; t1
= 0,25
t
о
- суммарное время, затрачиваемое на захват груза, освобождение от захвата, уточнение установки, мин ( tо = 0,8
мин для погрузчика с вилами или со сталкивателем; t
о = от 0,8 до 1,0
мин для погрузчиков с крановой или безблочной стрелой).
Подставим значения в ф-лу 3 и получаем.
τ
ц = 2,1*2,4/11,4+2*350/150+4 *0,25+0,8=0,44+4,67+1+0,8=6,91 мин.
Пэ = 60* 1,0*0,5*0,85/6,91=3,7м/час
Находим среднеп. грузопотокQ
гп
Q
гп=
Q
год/256* Кн , (4)
где:
Q
год=3200
256-колличество рабочих дней в году
-коэффициент
Q
гп=
3200/256* 1,1=3200/281,6=11,36т.
Определяем количество напольного транспорта ф-ла (1)
NNT
=11,36/16*3,7=1,36/59,2=0,19=1 машина
.
Пример электропогрузчик ЭП-103 грузоподъемность 1т., наибольшая высота подъема груза 4,5м., база 1,35м., максимальная масса 2,4т.
Определение основных параметров стеллажей для хранения груза в таре
Оборудование складской подсистемы состоит, как правило, из стеллажей различных конструкций и штабелирующих машин.
для переработки заданного грузопотока.
Высота грузовой ячейки 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 груза в 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 зависимости от хода грузозахватных устройств каретки.
Высота ячейки Няч=0,2+0,1=0,3м.
Длина ячейкиL
яч=Вт+2·0,03+2·0,1=0,2+0,06+0,2=0,46м.
и высота от загруженного последнего яруса до перекрытия равна 0,33м.
Высота стеллажа равна: Нст.
=Нздания-0,23-0,66=4,8-0,23-0,66=3,91м.
3,91/0,3=13
-количество ярусов грузовых ячеек
3978/13=313
-количество рядов
Добавляем количество резервных. Количество резервных ячеек может составлять до 5-10% от их общего числа с учетом роста производства или его особенностей.
3978 · 5 / 100 = 199 ячеек
3978 + 199 = 4177 ячеек
Получается всего 4177 ячеек, два ряда штабелей, где Крядов = 161
, Кяр = 13
ярусов , число ячеек 4177 / 2 = 2089
Находим длину стеллажа L
ст = Кряд ·
L
яч
L
Определение потребного количества складских роботов
В качестве штабелирующих машин преимущественно используют крановые конструкции: мостовые и стеллажные краны – штабелеры. Кран – штабелер представляет собой складскую подъемно-транспортную машину циклического действия, передвигающуюся по рельсовым путям и оборудованную вертикальной колонной, по которой перемещается возвратно-поступательно грузовая каретка (кабина) с грузовым устройством.
Расчет рабочего цикла складского робота, мин, определяется по формуле:
τ
ц = 2 (
L
с /
v
р + Нс · Ксов /
v
к +
l
/
v
3
) + ∆
t
+
t
доп ,
где L
с
– средний путь передвижения складского робота вдоль прохода между стеллажами с выходом в зону погрузки и разгрузки, м;
v
р
– скорость передвижения складского робота, м/мин;
Н
– средняя высота подъема грузовой каретки, м;
v
к
- скорость подъема грузовой каретки, м/мин;
Ксов≈ 0,3
l
–длина ячейки выдвижения телескопического захвата грузовой каретки в стеллажах, м;
v
3
–
скорость выдвижениятелескопического захвата, м/мин;
∆
t
≈
0,1
мин - время на захват и установку груза;
t
доп ≈ 1 мин
- время на выполнение дополнительных функций оператором склада (проверка груза, поиск и набор адреса и т. д.).
В случае использования складского робота в автоматической транспортно-складской системе РТК ( управление от ЭВМ) время на выполнение дополнительных функций оператором склада исключается из расчета цикла.
Lс = 54,8 / 2 + 1,4 = 27,4 м
v
р
= 1,9 м/с = 114 м / мин
v
к
= 0,2 м / с = 12 м / мин
Нс = 3,91 / 2 = 1,96 м
l= 0,4 м
v
3
= 0,13 м / с = 7,8 м / мин
τц = 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
Эксплуатационная производительность складских роботов, т/год, определяется из выражения
· qр
ном
· Кгр · Кв · Fр / τц ,
где qр
ном
– номинальная грузоподъемность складского робота по паспорту, т;
робота по времени, Кв = 0,8-0,9; Fр – действительный годовой фонд времени работы складского робота при одно-, двухсменной работе ( соответственно 2030 и 4015 ч).
qр
ном
= 0,25 т по паспорту
Пэ
= 60 · 0,25 · 0,8 · 0,85 · 4015 / 1,78 = 230079 т / год
Рассчитываем потребное количество складских роботов по формуле
Np= Qгод · Кн · Кпер / Пэ ,
где Qгод – годовое поступление грузов на участок приемки склада, т; Кн – коэффициент неравномерности поступления грузов, Кн = 1,1…1,2; Кпер – коэффициент грузопереработки на складе (приведен в задании).
Np= 3200 · 1,1 · 3 / 23007 = 0,459 ≈ 1
Принимаем один кран-штабелер СКШК-0,16
грузоподъемностью 0,16 т,
длина груза – 0,4…0,6 м,
ширина груза – 0,6…0,8,
высота подъема груза 6,66 м,
минимальное расстояние от 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 выдвижения захвата – 0,13 м / с.
Определение общей площади роботизированного складского комплекса
Расчеты складской площади производится по формуле
Sобщ = Sосн + Sсл + Sконстр ,
Sконстр - конструктивная площадь (лестничные клетки, лифты, внутренние стены и т. п.);
Sосн = Sхр + Sтехн + Sвсп + Sрез + Sпр + Sотп ,
где Sхр – площадь участка хранения груза ( материалов);
Sтехн – площадь технологических участков;
Sвсп – вспомогательная площадь, занятая проходами и проездами; Sрез – резервная площадь;
Sпр – площадь для приемки и сортировки груза перед укладкой их на месте хранения;
Sотп – площадь для подготовки к отправке и временного хранения отправляемых грузов.
Площадь участка хранения груза Sхр определяется по технической планировке при известных габаритных размерах стеллажей (штабелей) и их количестве.
Так, например, площадь участка хранения материалов (изделий) определяется как сумма площадей, занятых роботизированным складским комплексом и механизированными стеллажами элеваторного типа.
Sхр =
Площадь технологических участков Sтехн (при их наличии в складе) определяют исходя из объема работ по нормам технологического проектирования. К ним относятся обычно участки заготовительного производства.
Sтехн =
Вспомогательная площадь Sвсп определяется по планировке из расчета одностороннего движения транспортных и штабелирующих машин с учетом их технических характеристик. При этом расстояние от края транспортных средств до мест хранения (стеллажей, штабелей) не должно быть менее 0,15 м.
Sвсп =
Sрез = 10 · / 100 =
Площадь для приемки и сортировки груза Sпр (площадь экспедиции приема) определяется по среднесуточному поступлению грузов Qгод / Тпр, коэффициенту неравномерности поступления грузов Кнп = 1,2…1,5 , количеству дней нахождения груза на площадке Тхр (не более 2 дней), нагрузке на 1 м2
приемочной площадки qпр, определяемой исходя из объемной массы груза, находящегося в штабелях или на поддонах , приготовленных к дальнейшей перегрузке или комплектации.
Sпр =
Sотп = Qгод · Кн. отп / Тотп,
Тотп - число дней отпуска грузов в году.
Sотп =
Служебная площадь Sсл, предназначенная для размещения конторы и бытовых помещений склада, определяется из расчета 5 м² на каждого служащего при их численности до 3 человек, 4 м² - при численности служащих 3... 5 человек и 3,25 м² - при численности более 5 человек, а площадь бытовых помещений, где занято более 15 человек в смену - из расчета 3…4 м² на одного работающего.
Sсл =
с учетом 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-технических работников и служащих, а также МОП определяется в процентах от основных производственных рабочих соответственно 20…25 % и 1…2%.
Конструктивная площадь Sконстр определяется по общепромышленным нормам проектирования.
Sконстр =
| 
