Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов

Подождите немного. Документ загружается.

УДК 681.5

ББК 32.965я73

В67

Волчкевич Л.И.

В67 Автоматизация производственных процессов: Учеб. пособие. –

2-е изд., стер. – М.: Машиностроение, 2007. – 380 с.: ил.

ISBN 978-5-217-03387-4

Пособие призвано дать будущим инженерам-машиностроителям ком-

плекс знаний и умений по трем квалификационным уровням: 1) общей

эрудиции, знанию материальной части; 2) вариантности технических ре-

шений, их сравнительному анализу и оценке; 3) синтезу технических ре-

шений, расчету и проектированию. Особое внимание обращено на выбор

оптимальных структурно-компоновочных решений при проектировании

машин-автоматов и их систем на этапе технического предложения.

Для студентов вузов, обучающихся по направлению 651600 "Техноло-

гические машины и оборудование" специальности 120900 "Проектирова-

ние технических и технологических комплексов", может быть полезна

инженерно-техническим работникам промышленных предприятий.

УДК 681.5

ББК 32.965я73

ISBN 978-5-217-03387-4 © Волчкевич Л.И., 2007

Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов,

опубликованных в данной книге, допускаются только с разрешения

издательства и со ссылкой на источник информации.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ……………………………………………………... 8

Глава 1. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И

ИХ АВТОМАТИЗАЦИЯ ………………………………….

1.1. Бизнec-пpoцeccы в сфере материального производства 11

1.2. Технологии материального производства ………………. 13

1.3. Принципы автоматизации производственных процес-

сов. Вопросы технической политики …………………….

1.4. Ступени автоматизации производственных процессов 27

1.5. Общность машин-автоматов различного технологиче-

ского назначения ………………………………………….. 45

1.6. Системы автоматического управления ………………….. 52

1.7. Вариантность технических решений при автоматизации.

Критерии сравнительной оценки ………………………... 64

Глава 2. ЭКОНОМИКА АВТОМАТИЗАЦИИ ……………………... 75

2.1. Инженерные подходы к экономическим оценкам вари-

антов технических решений ……………………………… 75

2.2. Взаимосвязь технических и экономических показателей 83

2.3. Факторный анализ показателей экономической эффек-

тивности автоматизации ………………………………….. 86

2.4. Технико-экономические допуски ………………………... 94

2.5. Пути повышения экономической эффективности новой

техники – пути автоматизации …………………………...

Глава 3. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ МАШИН ……………………. 105

3.1. Показатели производительности ………………………… 105

3.2. Оценка производительности в условиях массового и се-

рийного производства ……………………………………..

117

3.3. Зависимость производительности от параметров про-

цессов и конструкций ……………………………………..

122

Глава 4. НАДЕЖНОСТЬ МАШИН …………………………………. 130

4.1. Причины отказов в работе ………………………………... 130

4.2. Показатели надежности …………………………………... 141

4.3. Зависимость технико-экономических показателей от на-

дежности …………………………………………………...

151

4.4. Допуски на надежность …………………………………... 155

Глава 5. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МАШИН-АВТОМАТОВ 161

5.1. Дифференциация технологического процесса и концен-

трация операций …………………………………………... 161

5.2. Автоматы последовательного действия …………………. 171

5.3. Автоматы параллельного действия ……………………… 177

5.4. Автоматы последовательно-параллельного действия ….. 180

Глава 6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ

ЛИНИЙ ……………………………………………………… 187

6.1. Виды автоматических линий ……………………………… 187

6.2. Структурная вариантность ………………………………... 189

6.3. Транспортно-накопительные системы …………………… 202

6.4. Проблемы переналадки ……………………………………. 221

Глава 7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПОСТАВКА АВТОМАТИЗИ-

РОВАННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВА-

НИЯ ………………………………………………………... 229

7.1. Принципы и методы оптимального проектирования …... 229

7.2. Этапы проектирования ……………………………………. 234

7.3. Изготовление и поставка …………………………………. 241

7.4. Вариантность технических решений на различных эта-

пах проектирования ………………………………………. 244

7.5. Организационное управление процессами создания и

поставки …………………………………………………… 255

Глава 8. ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИ-

РУЕМЫХ МАШИН-АВТОМАТОВ ……………………….

260

8.1. Основные положения ……………………………………... 260

8.2. Формирование совокупности возможных вариантов …... 262

8.3. Отбор по качественным и количественным критериям 267

8.4. Расчет и выбор оптимального варианта …………………. 271

Глава 9. ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ПРОЕКТИ-

РУЕМЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ ЛИНИЙ ………………..

278

9.1. Основные положения ……………………………………... 278

9.2. Формирование совокупности возможных вариантов …... 280

9.3. Сравнительный анализ и отбор вариантов ……………… 284

9.4. Выбор оптимального варианта …………………………... 293

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 10. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУА-

ТАЦИИ …………………………………………………….. 300

10.1. Цели и содержание испытаний и исследований ……….. 300

10.2. Качество выпускаемой продукции ……………………... 303

10.3. Производительность оборудования …………………….. 312

10.4. Безотказность в работе …………………………………... 320

10.5. Целесообразность автоматизации действующего обо-

рудования ………………………………………………... 327

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………. 334

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ РАЗДЕЛЫ ………………………………….. 338

Д1. Производительность труда и прогрессивность новой тех-

ники ………………………………………………………...

338

Д2. Становление и задачи теории надежности машин и их

систем ……………………………………………………… 349

Д3. Особенности разработки технологических процессов для

автоматических линий. Составление циклограмм ……... 354

Д4. Расчет производительности и надежности проектируе-

мых автоматических линий ………………………………. 364

Д5. Организация проектирования автоматических линий …... 375

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………… 378

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Задача настоящего учебного пособия состоит не только в при-

обретении студентами конкретных знаний и умений в области,

обозначенной названием книги, и соответствующих учебных дис-

циплин.

Сверхзадача книги – способствовать воспитанию у будущих

специалистов аналитического мышления: умения постигать глу-

бинную сущность предметов и явлений; осознавать причинно-

следственные связи и закономерности, выходящие за рамки оче-

видности; видеть противоречия в любых конкретных задачах и

ситуациях.

Такому подходу в вузовских курсах учат недостаточно. Пре-

обладают систематизированные описания и рецептурные методы,

способные, как максимум, дать конкретную эрудицию и воспитать

логическое мышление.

Только один пример. Мы учим студентов кинематике и уст-

ройству универсального токарного станка. Звенья кинематической

настройки – коробки скоростей и подач. Студентов учат опреде-

лять число ступеней настройки, передаточные отношения шесте-

рен, величину межцентровых расстояний валов и т.д.

Потом переходят к изучению многошпиндельного токарного

автомата, в котором, как оказывается, кинематическая настройка

выполняется гитарой сменных шестерен. И опять студентам го-

ворят о том, как выбирать число шестерен, их модули, числа

зубьев и др.

Наконец, токарный полуавтомат с ЧПУ, где для кинематиче-

ской настройки почему-то используется регулируемый электро-

двигатель постоянного тока. И здесь студентам рассказывают, как

подбирать двигатель по типу и мощности и т.д., не акцентировав

их внимание на том, почему в трех станках одинакового назначе-

ния три вида звеньев кинематической настройки.

А ведь существуют еще сменные шкивы, вариаторы, двигате-

ли переменного тока с регулируемой частотой и др. И если все это

применяется – значит у каждого вида свое сочетание достоинств и

недостатков. Каких? Как они проявляются? Почему так, а не ина-

че? Это остается вне процесса обучения.

Умение оценивать всю вариантность решения конкретных

задач, определять перечень критериев сравнительного анализа и

оценки, понимать приоритеты для различных условий применения

и в итоге осознавать закономерности – именно такой путь вос-

питания аналитического мышления – через категорию вариант-

ности – представляется автору единственным.

Учить нужно не частностям, а закономерностям, из которых

частности вытекают естественным образом. Любые приводимые

студентам в лекционных курсах и учебниках конкретные процессы

и конструкции должны трактоваться как взаимозаменяемые при-

меры, которые должны, с одной стороны, формировать знания

предметной части, с другой – иллюстрировать подходы и законо-

мерности, выходящие за пределы данной конкретики.

Автору представляется, что наиболее приемлемым для такой

методологии инженерной подготовки является изучение автомати-

зации производственных процессов. Именно создание автоматизи-

рованных производств несет в себе наибольшую вариантность за-

дач, не разрешаемых на основе только традиционных методов и

критериев кинематики и прочности конструкций, качества про-

дукции, экологичности процессов.

Поэтому вопросы вариантности технических решений, их

оценки выбора красной нитью проходят через всю книгу. Рассмот-

рение конкретных процессов и конструкций трансформируется в

познание общих принципов и закономерностей.

Не случайно параллельно рассматриваются примеры из таких,

казалось бы, далеких отраслей производства, как машиностроение

и электронная промышленность.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Особенностью книги является и разделение ее материала на

две категории: 1) основной текст (гл. 1 – 10), где изложение по-

строено в логической последовательности на уровне, доступном

пониманию "среднего" студента (это относится прежде всего к ма-

тематическому аппарату); 2) дополнительные разделы, предна-

значенные для "продвинутых" студентов и аспирантов и рекомен-

дуемые для написания рефератов; здесь автор сознательно ввел

некоторые спорные положения и трактовки.

Любое учебное пособие рассчитано прежде всего на студен-

тов, но оно необходимо и для преподавателей, которым положено

знать свой предмет обширнее и глубже. Рассыпанные по тексту

реплики есть обращения автора к преподавателям именно с такой

целью.

Следовательно, настоящая книга – более концептуальная, не-

жели предметно-познавательная.

Автор взял на себя трудную задачу: систематизировать все

лучшее из трудов основоположников науки об автоматизации:

Г.А. Шаумяна, А.П. Владзиевского, С.И. Артоболевского,

Л.Н. Кошкина, А.Н. Рабиновича, Ю.Б. Эрпшера, развитых и до-

полненных работами А.И. Дащенко, И.А Клусова, Б.И. Черпакова,

Г.И. Меламеда и др. Это трансформировано через собственный,

почти полувековой опыт преподавания в Московском высшем

техническом училище им. Н.Э. Баумана (ныне Техническом уни-

верситете).

Книга почти не содержит обширных систематизированных

описаний технологических процессов и конструкций, обзоров и

классификаций. Наличие таких материалов потребовало бы значи-

тельного расширения объема. Такую информацию можно найти в

технической литературе и в Internet.

ПРЕДИСЛОВИЕ