Оборудование и транспорт для приема и переработки грузов

В зоне приема и выдачи грузов предусматривают перегрузочные механизмы и накопительные устройства для устранения неравномерности внешних и внутренних грузопотоков.

Рис.11. Оборудование для приёма и переработки груза на складе:

а) шарнирно-балансирный многозвенный манипулятор;

б) перегрузочный роликовый приводной конвейер;

в) подъёмник;

г) секция контроля габаритных размеров;

Для механизации операций подъема и перемещения эффективно используют шарнирно-балансирные уравновешенные манипуляторы с ручным управлением, пневматическим и электромеханическим приводом, (рис.11 а)); грузоподъемность таких машин 40 – 250 кг, а радиус обслуживания - до 3 м.

Для перемещения грузов и поддонов (например, с участка разгрузки в зону хранения) используют роликовые конвейеры (рис.11 б)), а для подъема грузов и поддонов применяют подъемники (рис.11 в)).

На складах выполняют также операции контроля, пересчета, сортировки и комплектации производственных партий с укладкой в специальную технологическую тару или спутники. На рис.11 г) показана секция контроля габаритных размеров грузов.

1.2.6. Компоновочные схемы складов заготовок и проката.

В большинстве случаев используют тупиковую схему. Зоны приема и выдачи заготовок размещены с одного торца склада. Склад получается более компактным, удобна передача освобождающейся тары с одного участка на другой, оба участка могут обслуживаться одними и теми же рабочими.

Второй вариант – поточная схема позволяет совмещать начало линий обработки и сборки изделий с участками выдачи грузов со склада.

Пример схемы планировки автоматизированного склада тупикового типа показан на рис. 12:

Рис.12. Пример схемы планировки автоматизированного склада тупикового типа.

Обозначения к рисунку 12:

1. - заготовки, полуфабрикаты;

2. - участок временного хранения;

3. - конвейер приема поддонов;

4. - кран-штабеллер;

5. - участок комплектования;

6. - площадка временного хранения;

7. - контора;

8. - цеховой конвейер;

9. - стол участка комплектования;

10. - конвейер-накопитель;

11. - конвейер;

12. - кран-балка;

13. - передаточные устройства;

14,15,16 - участки распределительного конвейера.

«З» Заготовки (1) поступают на участок ВХ (2) или непосредственно на конвейер приема поддонов (3), где загружаются в тару, и далее на один из участков 14, 15 и 16 распределительного конвейера. После поворота поддон с заготовками попадает на одно из передаточных устройств 13 в зоне обслуживания каждого штабеллера, а затем штабеллером 4 перемещается в ячейку склада.

Для комплектования партии запуска поддон с заготовками доставляется штабеллером 4 к устройству передачи 13, а далее с помощью конвейера 10, 11 на участок 5 комплектования. На столе 9 участка 5 операторы склада формируют в поддоне производственную партию. Поддон с оставшимися заготовками возвращается в ячейку склада. Поддон с партией заготовок передают на площадку 6 временного хранения для отправки на участки механической обработки.

Загрузку и выгрузку поддонов осуществляют напольными погрузчиками или подвесной кран-балкой 12. Поддоны с заготовками, не требующими комплектования, попадают на выходной конвейер-накопитель и далее на площадки ВХ отправляемых грузов. Отсюда заготовки цеховым конвейером 8 передают на участки и линии обработки.

Циклы работы крана-штабеллера:

· одноходовой цикл (перемещение к заданной ячейке, загрузка или выгрузка; возврат к устройству передачи поддонов);

· двухходовой цикл (подача поддона на штабеллер, перемещение к свободной ячейке, выгрузка поддона, перемещение к другой ячейке, захват поддона; перемещение в исходное положение, укладка поддона в передающее устройство).

·

1.2.7.Накопительные подсистемы на производственных участках

Для уменьшения потерь производительности из-за неритмичности работы и отказов отдельных элементов технологических систем на производственных участках предусматривают накопители. Эффективность накопительных систем зависит от их структурной схемы, вместимости и надежности работы.

Возможны две структурные схемы накопителей (рис. 13): транзитная и тупиковая. Через накопители транзитной схемы проходит весь поток заготовок. Однако при остановке накопителя прекращается работа двух смежных участков. Тупиковые накопители включаются в действие только при останове смежного участка производственной системы, поэтому надежность этого типа накопителей выше.

Рис.13. Структурные схемы накопительных систем:

а) транзитного типа;

б) тупикового типа.

Транзитные типы накопителей применяют для простых деталей, например типа тел вращения. В линиях изготовления корпусных деталей, а также при использовании спутников и кассет для транспортирования деталей используют накопители тупикового типа.

В качестве накопителей могут использоваться различные конструкции: межоперационные транспортные системы, стеллажи, лотки, магазины, тактовые или поворотные столы, бункеры, накопительные ячейки и т.п.

Полуфабрикаты могут размещаться в накопителях либо навалом, либо в ориентированном виде. В последнем случае полуфабрикаты размещают в таре-кассетах, поддонах или спутниках. Автоматизированный накопитель деталей и заготовок в таре показан на рис. 14.

Рис.14. Автоматизированный накопитель деталей и заготовок в таре.

Для ориентирования изделий, поступающих навалом, используются бункеры-накопители. Одна из таких конструкций накопителя показана на рис. 15. От электродвигателя 1 через редуктор 8, кривошип 7 и шатун 6 возвратно-поступательное движение передается плоскому шиберу 5. Шибер воздействует на кольца 4 в бункере 3 и направляет их в щель, образованную шибером 5 и стенкой 2. По наклонному дну 9 кольца поступают к выходному окну 10, где стоит подпружиненная собачка 12, которая позволяет изделию поштучно выкатываться в штанговый подъемник.

Рис.15. Бункер-накопитель.

Структурные схемы функционирования накопителей зависят от способа транспортирования изделий, их числа и номенклатуры. Типовые схемы функционирования накопителей приведены на рис. 16. Схема на рис.16 а) (транзитная схема) используется при условии, что вместимость участка 1 конвейера между технологическим оборудованием достаточна для обеспечения необходимого задела. При недостаточной вместимости используют дополнительные встроенные накопители кольцевого (рис.16 б)), тупикового (рис.16 в)) и комбинированного (рис.16 г)) типов. В последней схеме происходит циркуляция изделий в накопителе и возможна выдача любого изделия на технологическое оборудование.

Рис.16. Типовые схемы функционирования накопителей: а) транзитного типа; б) кольцевого типа; в) тупикового типа; г) комбинированного типа.

Варианты планировочных решений размещения накопителя в виде складской цеховой системы зависят от компоновки размещения технологического оборудования. На рис. 17 показаны варианты планировочных решений. Т-образное планировочное решение характеризуется наличием транспортных систем доставки изделий из складской системы-накопителя 3 к технологическому оборудованию 1, а также загрузочных устройств 4. Вариант кольцевого решения требует кольцевого размещения не только склада 3, но и транспортной системы 2. Линейная планировка обеспечивается транспортной системой 3, при остановке по техническим причинам любого технологического оборудования 1, 2 накопительная складская система 4 с помощью транспортного робота загружает работающее оборудование полуфабрикатами. Цифрой 5 обозначена позиция линии, где контролируется выходящая с линии продукция.

Рис.17. Варианты планировочных решений складской системы: а) Т-образная; б) кольцевая; г) линейная

В производственном процессе накопители могут выполнять следующие функции:

-принимать изделия с предыдущего основного оборудования и выдавать их на последующее – работа на накопление;

-выдавать полуфабрикаты на последующее основное оборудование и не принимать с предыдущего – работа на расход;

-принимать изделия с предыдущего оборудования и посылать их на последующее, т.е. работать напрямую, причем темп приема и выдачи может быть разный при смене производительности технологического оборудования.

Накопители большой вместимости располагают между механообрабатывающим и термическим оборудованием, поскольку механообрабатывающие участки работают чаще в две смены, а термические – непрерывно.

В поточном производстве накопители практически не устанавливают между основным оборудованием, их чаще всего размещают в начале и конце поточной линии, а также между участками линии.

В непоточном производстве накопители обычно размещают после группы основного оборудования или около каждого оборудования, т.к. из-за широкой номенклатуры изготавливаемых изделий постоянно изменяется продолжительность выполнения технологических операций, а это приводит к необходимости наличия накопителей для обеспечения равномерности загрузки основного оборудования.

1.3 Расчет основных параметров складов.

Склады проектируют в одну стадию (рабочий проект) или в две стадии (проект и рабочая документация).

Рабочий проект выполняют обычно в два этапа. На первом этапе определяют техническую возможность и экономическую целесообразность основных технологических, объемно-планировочных и конструктивных решений по складу и составляют смету. На втором этапе разрабатывают рабочие (монтажные) чертежи склада.

На первом этапе выполняют:

-выбор возможных конкурентно-способных вариантов склада по способам складирования, параметрам складского здания, компоновкам технологических участков и склада в целом, типу и основным характеристикам складской тары, стеллажного и штабелирующего оборудования, технологии, механизации, организации и автоматизации работ;

-технологические расчеты по складу (емкость, параметры грузовых потоков, приемно-отправных экспедиций, внутрискладского транспорта, производительности и потребного количества подъемно-транспортного оборудования и т.д.);

-выбор технологии и организации складских работ, порядок переработки грузов и документов;

-расчёт технико-технологических показателей и сравнение их с соответствующими номативными показателями.

После утверждения принятых технических решений по первому этапу разрабатывают:

-рабочие (монтажные) чертежи расположения оборудования (планы, разрезы, виды);

-ведомости покупного оборудования;

-технологические карты, определяющие содержание операций на складе, их трудоемкость, способы и последовательность выполнения;

-должностные инструкции складских работников.

1.3.1. Детальный расчет складов.

Расчет параметров складской системы начинают с выбора нормы запаса хранения (таблица 2).

Зная норму запаса хранения в днях, определяют запас хранения соответствующей группы грузов (т) по формуле:

где - годовое поступление груза соответствующего наименования, т/год;

- норма запаса хранения, дни.

При выборе основных параметров складской системы необходимо учитывать характеристики грузов:

-габаритные размеры;

-геометрическую форму;

-массу;

подверженность повреждениям;

-необходимость пространственной ориентации при хранении и перемещении;

-строительные характеристики здания.

Перечисленные характеристики влияют на тип, количество и параметры складского оборудования. На выбор последнего влияют также выбранный технологический процесс переработки грузов, количество перерабатываемого груза, периодичность его поступления и отправления.

Таблица 2. Нормы для расчёта цеховых складов и кладовых, определения числа кладовщиков.

Далее осуществляют выбор типа и параметров производственной тары, при этом возможны следующие варианты:

-тип и параметры тары известны, т.к. грузы поступают в таре;

-тип и параметры тары неизвестны, но есть рекомендации по использованию унифицированной тары, например, накопителей;

-тип и параметры тары неизвестны, однако ограничений выбора нет.

После выбор типа и параметров тары рассчитывают необходимое число единиц тары для размещения необходимого запаса по каждой группе заготовок:

, где - средняя вместимость тары.

Среднюю вместимость тары определяют по максимальной грузоподъемности тары , с учетом коэффициента использования ее по грузоподъемности по формуле:

Число стеллажей рассчитывают следующим образом:

где m - число групп грузов, хранящихся на складе; - число ярусов стеллажа.

Необходимо установить число ярусов по высоте здания. Высоту яруса стеллажа можно определить, зная высоту и толщину тары (для плоского поддона) Δили сумму высоты ножек поддона и толщины его настила (для стоечных и ящичных поддонов), собственную высоту груза C , зазор e между верхом нижнего поддона (для стоечных и ящичных поддонов) и лежащего на нем груза (для плоских поддонов) до низа опорной поверхности следующей по высоте тары с грузом, по формуле: C_Я = Δ + C + e.

Для бесполочных стеллажей принимают e = 60 - 100 мм, для каркасных e = 110 - 220 мм (в зависимости от толщины полки), а при штабельном хранении e = 0.

Высота складского помещения в зоне хранения грузов H_X определяется стандартными строительными размерами здания.

Число ярусов определяют по формуле:

= ε {(H_X - h_H – h_B) / C_Я} + 1

где h_H -высота нижнего яруса над полом; h_B расстояние по высоте от низа строительных конструкций покрытия здания до опорной поверхности верхнего яруса стеллажей или штабеля (для стеллажных кранов-штабелеров h_B =1,5 м; для мостовых кранов-штабелеров h_B = 1,8 ÷4,1 м).

При использовании мостовых кранов-штабелеров, напольных штабелеров и погрузчиков принимают высоту уровня первого яруса над полом h_H =0, т.к. нижняя тара устанавливается на пол.

При применении стеллажных кранов-штабелеров высоту h_H рассчитывают так:

h_H = d_H + λ + e₀

где d_H - минимальное приближение грузозахвата крана-штабелера к уровню опорной поверхности стеллажей; λ - зазор между низом тары и верхней поверхностью грузозахвата; e₀ - высота ножек тары.

Число рядов в зоне хранения:

y= Z_ст / Z

где Z – число единиц тары, размещаемой в одной секции данного типа стеллажа

Длина стеллажей, занятых грузами в зоне хранения, рассчитывают по следующим формулам:

-для без полочных стеллажей:

-для каркасных стеллажей:

где A - длина ячейки стеллажа; a - длина грузовой единицы (размер вдоль зоны хранения); X - толщина стоек стеллажей; P_Д - количество тары по длине ячейки каркасного стеллажа (P_Д = 2÷3 при установке тары длинной стороной вдоль стеллажей и P_Д = 3 ÷ 4 при установки их длинной стороной вглубь стеллажа); λ - зазоры между грузовыми единицами или между грузовой единицей и стойкой стеллажа.

По числу стеллажей устанавливают полезную площадь склада для хранения грузов S_СК путем планировки выбранного количества стеллажей с учетом используемого транспортного оборудования и размещения приемно-передаточных столов и рабочих мест.

1.3.2. Укрупненный расчет параметров складов

При укрупненном проектировании площадь складов определяют на основании нормативных данных о запасах хранения грузов (заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей до сборки), используя технико-экономические показатели аналогичных складов:

где m_∑ - масса грузов, проходящая через цех в течение года, т; t - нормативный запас хранения грузов на складе, календарные дни; Д - число календарных дней в году; q - средняя грузонапряженность площади склада, т/кв.м.

где q_табл - типовая норма из таблиц; K - коэффициент, зависящий от типа производства: для единичного и мелкосерийного K = 0,8; для среднесерийного - K = 1; для крупносерийного - K = 1,1; для массового -K = 1,2.

K_П - коэффициент использования площади, который учитывает наличие переходов для транспортных средств и площадок приема, комплектации и выдачи грузов: для напольного конвейера K_П = 0,25 ÷ 0,3; для стеллажного и мостового крана-штабелера K_П = 0,35 ÷ 0,4,

Типовые нормы для проектирования цеховых складов представлены в таблице 3.

Таблица 3. Нормы для расчёта площади кладовых цеха.

1.3.3. Расчет общей площади СС

Общая площадь склада дополнительно включает площадь временного хранения принимаемых и отпускаемых грузов, площадь подъездных путей, проходов, проездов и служебных помещений.

Площадь участков временного хранения грузов S_ВХ определяют по формуле:

где m_Г - масса поступающих за год (отправляемых) грузов, т; К_Н - коэффициент неравномерности поступления (К_Н = 1,3) и отпуска (К_Н = 1,5) грузов; t - время нахождения груза на площадке (t = 2 – 3 дня); - грузонапряженность приемной и отпускной площадок, принимаемая равной половине средней грузонапряженности склада q:

где Z- число поддонов, размещаемых в одной ячейке; Zя - число рабочих ярусов по высоте; f_C - площадь, занимаемая одной секцией стеллажа, кв.м.

1.3.4.Расчет числа транспортных машин

Количество транспортных машин периодического действия для выполнения операций перемещения грузов на складе определяют по формуле:

где t_C∑ - суммарное время работы транспортного средства для перемещения годового объема груза,т; Ф₀ - эффективный годовой фонд времени работы штабелера или другой транспортной машины; К_Н - коэффициент использования транспортного оборудования, принимаемый равным 0,8.

Суммарное время транспортных операций на перемещение годового объема груза транспортом данного вида:

где T_Ц - средняя продолжительность одного транспортного цикла, мин; - суммарный годовой грузопоток, перерабатываемый данным видом транспорта, тонн или количество поддонов; К_П - число транспортных операций в технологическом процессе перемещения; - масса груза или количество поддонов, перемещаемых транспортным средством за один цикл.

При определении К_П необходимо иметь в виду, что при приеме груза погрузчик осуществляет транспортные операции дважды – сначала для разгрузки на площадку ВХ, а затем для перемещения поддона на приемный стол накопителя; штабелер при одноадресном цикле работы совершает два перемещения: сначала при загрузке, а затем при выгрузке, при двухадресном цикле средняя длительность цикла перемещения зависит от скорости штабелера, числа секций и ярусов хранения и составляет, например, при одноадресном цикле работы 1,2 ÷ 1,6 мин при высоте склада 10 м и числе секций 30 ÷ 50.

1.3.5.Расчет числа работающих на складе

Число кладовщиков в складах механического цеха определяют при укрупненном расчете в зависимости от числа производственных станков в складах сборочного цеха - в зависимости от числа производственных рабочих по нормам, приведенным в таблице 4.

Таблица 4. Нормы для определения числа кладовщиков.

Число рабочих в смену, обслуживающих разгрузочный участок склада, при детальном расчете определяют по числу транспортных единиц:

где n_М - число рабочих, обслуживающих один механизм (n_М = 2 для мостового крана (крановщик и стропальщик); n_М = 1 для крана-штабелера, управляемого с пола или из кабины; n_М = 1,5 для электропогрузчиков при перемещении деталей и заготовок в таре (в том числе один рабочий зарядной станции на два электропогрузчика)).

Число рабочих, занятых сортировкой, комплектованием или укладкой деталей в ориентированном виде в кассеты, определяют по норме переработки грузов одним рабочим склада в смену, составляющей 1 ÷ 1,5 Т.

1.3.6. Классификация производственной тары.

Признаки классификации тары:

-по функциям, выполняемым в процессе товарного обращения; делят на транспортную и технологическую (спутники, паллеты);

-по назначению; делят на универсальную и специализированную;

-по кратности использования; делят на многооборотную, возвратную и разового использования;

-по материалу; изготавливают из дерева, металла, полимеров или комбинированную;

-по конструкции; делят на ящичную, стоечную и плоскую;

-по конструктивным особенностям; делят на разборную, неразборную, складную, разборно-складную, со съемными деталями.

Параметры и конструкции ящичной тары показаны на рисунке 18 и в таблице 5.

Рис. 18. Конструкция ящичной тары.

Таблица 5. Параметры ящичной тары.

1.3.7. Классификация стеллажей – складов.

Фронтальные стеллажи представляют собой рамы с продольными балками, на которых хранятся поддоны. Оптимальными являются варианты таких стеллажей с расположение 2-3 поддонов на секцию. Доступ к поддонам обеспечен с фронтальной стороны.

Достоинства данного типа стеллажей:

-независимость от номенклатуры грузов; используются для средней и широкой номенклатуры грузов;

-простота и удобство доступа к каждой хранящейся паллете;

-простота конструкции.

Недостатки стеллажей:

-нерациональное использование складских помещений из-за широких проходов для подъемно-транспортного оборудования.

Глубинные стеллажи (рис. 19) – груз загружается по горизонтальным направляющим внутрь глубины стеллажа; ширина прохода между стеллажами составляет 1350 мм. Для того чтобы выгрузить внутренние паллеты, необходимо сначала выгрузить внешнюю паллету. Эффективность использования объема помещения в данных стеллажах на 25% выше, чем во фронтальных, и составляет до 50-60% от площадисклада. Глубинные стеллажи наилучшим образом подходят для изделий узкой номенклатуры или для хранения однотипных изделий.

Рис. 19. Фронтально-глубинные стеллажи.

Стеллажи полочной конструкции (рис. 20) делят на две подгруппы: рамной и стоечной конструкции. Стоечная конструкция используется при небольших нагрузках, рамная – для средних и высоких нагрузках – до 600 кГ на полку. Предназначены для хранения изделий, не упакованных на паллеты (в различных коробках, ящиках и другой фасовочной таре).

Рис. 20. Стеллажи полочной конструкции.

Консольные стеллажи (рис. 21) предназначены для хранения длинномерных или крупногабаритных грузов, конструктивно они представляют собой стойку на опоре и прикрепленные к стойке консоли.

Рис. 21. Консольные стеллажи.

Многоуровневые стеллажные системы (стеллажи мезонины) имеют широкую функциональность, позволяют создать индивидуальную конфигурацию.

1.4. Проектирование отделения по подготовке производственных (транспортных) партий

Комплектация грузов является ответственным этапом в технологическом процессе складирования и состоит в совокупности операций по перемещению грузов с разных мест хранения в одно место накопления для формирования транспортной (производственной) партии.

Детали, полуфабрикаты и готовые изделия доставляются к основному оборудованию с помощью транспортной системы в специальной таре, поддонах, кассетах, спутниках, паллетах или без использования перечисленных средств. Для обеспечения необходимого количества этих средств их необходимо складировать, кроме того для установки и фиксирования изделий, например, на спутниках и паллетах, используется универсально-сборная оснастка (УСО).

Освободившиеся спутники, паллеты с УСО и другую тару перед складированием разбирают, моют и консервируют. Для выполнения этих работ в складских системах предусматривают следующие отделения:

· сборки и разборки технологической оснастки;

· установки и съема изделий;

· мойки и консервации технологической оснастки.

1.4.1.Проектирование отделения сборки и разборки технологической оснастки

А. Функции этого отделения следующие:

· хранение оборотного запаса производственной тары;

· хранение оборотного запаса элементов УСО;

· комплектация элементов УСО и установка их на тару (на спутники, кассеты, поддоны и паллеты);

· своевременное обеспечение тарою рабочих мест по комплектации производственной партии, установки и съема изделий;

· разборки УСО;

· своевременная передача элементов УСО на мойку и консервацию.