Лесонакопители » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Лесонакопители

15.09.2014

Лесонакопители предназначены для хранения некоторого межоперационного запаса древесины между двумя смежными агрегатами. Необходимость установки лесонакопителей в технологическом потоке автоматизированной линии объясняется тем, что мгновенная производительность смежных станков или агрегатов различна. Например, производительность сучкорезной установки в какой-то момент времени выше производительности раскряжевочного аппарата. В этом случае в лесонакопителе должно иметься свободное место, куда мог бы поступать после обрезки сучьев хлыст. Если же производительность сучкорезной установки в данный момент времени ниже производительности раскряжевочного агрегата, то в лесонакопителе должен быть запас хлыстов для раскряжевки. Таким образом, в лесонакопителе всегда должно быть свободное место для приема древесины и всегда должен быть запас древесины. С одной стороны, вместимость лесонакопителя должна быть оптимальной, т.е. не слишком большой, так как это усложняет конструкцию и увеличивает стоимость, и вместе с тем не слишком маленькой, в противном случае он быстро переполнится. С другой стороны, лесонакопители увеличивают коэффициент использования работы всей автоматической линии, так как при простое агрегата другой будет работать в лесонакопителе или брать сырье из него. С учетом этих факторов и определяется оптимальная вместимость лесонакопителя.
Два работающих смежных агрегата и лесонакопитель следует рассматривать как систему массового обслуживания с ожиданием и ограниченной очередью — вместимостью лесонакопителя, которая выражается числом заготовок (сортиментов, хлыстов и т.д.).
Источником входящего потока в лесонакопитель с интенсивностью δ является первый агрегат, а последующий агрегат является обслуживающим устройством с показателем μ.
Можно предположить, что число заготовок, выдаваемых первым агрегатом в результате воздействия различных факторов, является случайной величиной, распределенной по закону Пуассона, а время обслуживания заготовки во втором агрегате распределяется по показательному закону.
Если лесонакопитель заполнен до отказа, то следующая заготовка получает отказ, т.е. первый агрегат останавливается. При отсутствии заготовок простаивает второй агрегат. В соответствии с теорией массового обслуживания можно определить вероятность того, что в лесонакопителе k заготовок, т. е.
Лесонакопители

где k — число заготовок в лесонакопителе (к = 0, 1,2, ..., n); S — полная емкость накопителя; α = λ/μ (λ — число заготовок в первом агрегате; μ — число заготовок во втором агрегате).
Вероятность обслуживания Pоб равна вероятности того, что заготовка застанет свободным второй агрегат или хотя бы будет одно свободное место в буферном магазине:
Лесонакопители

Вероятность того, что второй агрегат будет занят обслуживанием:
Лесонакопители

Тогда среднее число заготовок
Лесонакопители

При α = 1 Scp = (S+1)S/S+2.
Среднее время нахождения заготовки в запасе (время ожидания) составит tож = Sch/λ.
При неограниченной емкости лесонакопителя (S = ∞) стационарный режим (λ и ц постоянны) может существовать только при α ≤ 1. В этом случае вероятность наличия к заготовок в буферном магазине
Лесонакопители

где k = 0, 1, 2, ..., n.
Такое распределение вероятностей называется распределением Паскаля, При этом вероятность обслуживания Pоб = 1, а δ3 = α.
Тогда среднее число заготовок в лесонакопителе
Лесонакопители

Среднее время нахождения заготовки в лесонакопителе
Лесонакопители

Общее среднее время нахождения заготовки в системе
Лесонакопители

Из этой формулы можно найти вероятность простоя второго агрегата: P2 = Pk=0 = (1 - α)/(1 - αS+2) при α = 1 и P2 = 0,5.
При отсутствии лесонакопителя (S = 0) вероятность простоя агрегата будет большой:
Лесонакопители

В этом случае вся система будет функционировать как система с отказами (простоями).
При неограниченной емкости (S = ∞ и α ≤ 1) вероятность простоя составит P2 = 1 - а.
Вероятность простоя первого станка P1 равна вероятности того, что в системе будет S + 1 заготовок, т.е, лесонакопитель будет заполнен до отказа, а одна заготовка будет находиться во втором агрегате.
При ограниченном значении S
Лесонакопители

a при S=0 (система с отказами)
Лесонакопители

При неограниченном значении S вероятность простоя P1 = 0.
За время t функционирования системы первый агрегат будет работать tPоб = е(1 - P2) и простаивать tР1 времени. За это время второй агрегат будет работать tδ = (1- P2) и простаивать (P2 времени.
Средняя производительность агрегатов должна быть равной, т.е.
Лесонакопители

По этой формуле можно определить, как изменится производительность двух последовательно установленных агрегатов при изменении вместимости лесонакопителя, установленного между ними. При этом оптимальная вместимость определяется по возможной максимальной производительности смежных агрегатов.
Результаты расчетов, приведенные на графике (рис. 7.9), показывают, что производительность устройств снижается при уменьшении вместимости лесонакопителя. В то же время и значительное увеличение числа ячеек окажется неэффективным, так как рост производительности практически прекратится. Сделанный анализ позволяет обосновать целесообразность лесонакопителя.
Лесонакопители

Следует отметить, что лесонакопители увеличивают надежность работы автоматизированного потока в целом, так как при кратковременном выходе одного агрегата из строя работа смежных с ним агрегатов производится на лесонакопитель или запас древесины берется из него.
Если между смежными агрегатами не установлен лесонакопитель, то вся система будет простаивать при выходе из строя одного из агрегатов или обоих вместе и будет работать только в случае исправности обоих. Возможные варианты состояний обоих станков и вероятности этих вариантов состояний представлены в табл. 7.1.
При этом сумма всех вероятностей состояний ∑Р равна единице.
Пусть теперь между двумя станками включен лесонакопитель соответствующей вместимости. Тогда состояния станков примут иной вид (табл. 7.2).
Если принять P1 = P2 = Р, то в первом случае, когда между агрегатами не установлен лесонакопитель, коэффициент использования линии будет k = P2.
Лесонакопители

При наличии буферного магазина
Лесонакопители

Так как P ≤ 1, то Р ≥ P2, и, следовательно, наличие лесонакопителя повышает общий коэффициент использования автоматической линии.
Если линия состоит из n агрегатов или станков, связанных друг с другом без промежуточных лесонакопителей, то общий коэффициент использования линии k = Pn. При наличии лесонакопителей k = Р.
Величина P зависит от надежности самих агрегатов, а также от надежности управляющих систем.
Лесонакопители

Лесонакопители подразделяются на гравитационные с отсекателем (рис. 7.10, а), гравитационные с ячейками (рис. 7.10, б), с принудительным перемещением и отсекателем (рис. 7.10, в), ячейковые с принудительным перемещением (рис. 7.10, г).
Работает гравитационный лесонакопитель с отсекателем (см. рис. 7.10, а) следующим образом. При повороте отсекателя 1 на угол 90° очередной сортимент подается на транспортер 2 следующего агрегата. Поворачивается отсекатель однооборотным устройством через редуктор с передаточным отношением i = 360:90 = 4.
Гравитационный лесонакопитель с ячейками (см. рис. 7.10, б) работает следующим образом. При движении хлыста по наклонной плоскости он свободно отклоняет упоры, которые пропускают его до первого закрытого хлыстом упора. Выдача хлыста (сортимента) на транспортер 5 производится смещением упора 3 на один шаг ячейки.
Лесонакопитель с принудительным перемещением (см. рис. 7,10, в) работает аналогично лесонакопителю с отсекателем (см. рис. 7.10, а), только хлысты (сортименты) перемещаются постоянно движущимся транспортером 6 и удерживаются отсекателем 7.
Перемещение хлыстов или сортиментов в ячейковом лесонакопителе с принудительным перемещением (см. рис. 7.10, г) производится поворотом крестовин. Привод крестовин осуществляется также от однооборотного устройства через редуктор.
Рассмотрим процесс автоматизации управления перемещением хлыстов в ячейковом лесонакопителе с принудительным перемещением. В качестве датчиков, фиксирующих наличие или отсутствие хлыста в ячейках, возьмем конечные выключатели с самовозвратом SQ1, SQ2, SQ3 и т.д. Поворот крестовины (событие Y) должен производиться в том случае, если в данной ячейке есть хлыст, а в последующей нет хлыста, т.е. логические уравнения будут иметь вид:
Лесонакопители

где KK1, КК2, КК3 — обмотки реле, управляющие однооборотными устройствами.
Принципиальная электрическая схема управления показана на рис. 7.10, д. Управление отсекателем производится оператором или конечным выключателем, расположенным на транспортере. При отсутствии хлыста (сигнала нет) на транспортере конечный выключатель выключает однооборотное устройство, т.е. Y = SQKK.
На рис. 7.10, е приведена электрическая схема управления отсекателем.
Возможно и другое решение автоматического управления перемещением хлыстов (сортиментов). На рис. 7.10, ж приведена принципиальная конструкция циклического лесонакопителя, который состоит из следующих основных узлов: толкающая балка 8, упоры 9, гидроцилиндр 10 с золотником 11. При попадании хлыста в первую ячейку срабатывает конечный выключатель SQ1, который дает команду на перемещение балки 8 вперед на один шаг.
Перемещение осуществляется гидроцилиндром 10. В крайнем переднем положении балка включает конечный выключатель SQ2, который дает команду на движение назад. При движении назад при помощи электромагнитов и веса хлыстов упоры 9 складываются и проходят под хлыстом. Хлыст остается на месте второй ячейки. При движении назад срабатывает выключатель SQ3, выдающий команду на движение балки вперед. При движении вперед упоры поднимаются специальными пружинами и перемещают хлыст на один шаг вперед и так до тех пор, пока хлыст не переместится в последнюю ячейку.
При этом сработает конечный выключатель SQ4, который отключит всю систему. Сброска сортимента на роликовый транспортер 13 производится оператором путем нажатия кнопки SQ. Реверсирование движения гидроцилиндра 10 происходит при переключении золотника 11, который управляется электромагнитами 12. Включение и выключение электромагнитов происходит при помощи самоблокирующихся реле K1 и К2 и их контактов. Составим принципиальные логические уравнения автоматического управления этим буферным магазином:
- при движении вперед
Лесонакопители

- движении назад
Лесонакопители

Принципиальная электрическая схема управления приведена на рис. 7.10, з. Имеются и другие конструкции лесонакопителей.
В сплошных лесонакопителях, когда сортименты не разделены ячейками, возникает задача о поштучном их отделении и передаче на следующую операцию. Эту операцию выполняют специальные отсекатели. Если диаметры сортиментов варьируют в небольших пределах, то отделение одного сортимента от других не представляет трудностей. Для этих целей применяются простейшие одноэлементные отсекатели. На рис. 7.11, a приведена схема одноэлементного поворота отсекателя.
Лесонакопители

При повороте отсекателя 1 сортимент передается на транспортер 2. Линейный отсекатель 1 (рис. 7.11, б) совершает движение вверх-вниз, отделяя сортимент, и передает его также на транспортер 2.
Разрешающая способность таких отсекателей составляет
Лесонакопители

где dmax — максимальный диаметр сортиментов; dmin — минимальный диаметр сортиментов.
Для увеличения разрешающей способности применяют многоэлементные отсекатели.
На рис. 7.11, в приведена принципиальная схема двухэлементного отсекателя. Отсекатель состоит из двух захватывающих элементов 1 и 2. В начальный момент поворота оба элемента движутся вместе (синхронно).
При достижении угла поворота а, равного 30...40°, элемент 1 останавливается, а элемент 2 продолжает поворот. Этой кинематикой движения достигается следующее: если на отсекателе лежат два сортимента минимальных диаметров, то вначале их подъем происходит одновременно, так как их центры тяжести α1 и α2 находятся в зоне действия общего рычага отсекателя длиной l1. Затем элемент 1 останавливается, а элемент 2 продолжает свое вращение. При этом отделяется только один сортимент с минимальным диаметром. Затем отсекатели занимают исходное положение.
В начальный момент отделения сортимента с максимальным диаметром dmax, центр тяжести которого α3 находится в зоне действия рычага отсекателя длиной l1, он начинает перемещаться вправо на расстояние А и его центр тяжести α3 входит в зону действия рычага l2 второго элемента 2. Далее при движении только элемента отсекателя 2 происходит сброс сортимента с dmax на транспортер 1.
Такая конструкция двухэлементного отсекателя позволяет производить отделение сортиментов друг от друга различных диаметров. Разрешающая способность этих отсекателей составляет P = 5...6.
Автоматическое управление движением отсекателя происходит в тот момент, когда продольный транспортер будет свободным от сортимента (рис. 7.11, г), т.е. условие его срабатывания записывается в виде
Лесонакопители

где QV — датчик размеров (фотодиод) с лампой-подсветкой Л.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: