CC BY
14
Науковий вісник НЛТУ України. - 2010. - Вип. 20.9
6. Дзюбик А.Р. Вплив параметрів режиму зварювання на напружений стан зварних стиків магістральних трубопроводів / А.Р. Дзюбик, В.М. Палаш // Науковий вісник НЛТУ України : зб. наук.-техн. праць. - Львів : РВВ НЛТУ України. - 2009. - Вип. 19.12. - С. 91-95.
Дзюбык Л.Р., Палаш Р.В., Ковальчук Р.А., Величко Л.Д. Влияние сварочных деформаций на остаточные напряжения в кольцевых швах труб
Проанализировано влияние параметров, которые характеризуют поле пластических деформаций, на распределение остаточных напряжений в стыковом сварном соединении с кольцевым швом. В результате выполненных исследований доказано, что с ростом ширины зоны пластических деформаций, растягивающие кольцевые напряжения вблизи шва спадают, а сжимающие растут. Установлено, что полученные результаты имеют практическое приложение для решения обратных задач из определения напряжений на реальных объектах, и для разработки технологии сварки магистральных трубопроводов дуговыми способами.
Ключевые слова: зона пластических деформаций, напряжения, магистральный трубопровод, экспериментально расчетный метод, градиент поля деформаций.
Dsyubyk A.R., Palash R. W., Kowalshuk Welychko L.D. Influence of welding deformations is on remaining tensions in the circular guy-sutures of pipes
Influence of parameters which characterize the field of flowages is analyses, on distributing of remaining tensions in the butt welded connection with circular guy-sutures.
It is rotined as a result of conducted, that with growth of width of area of flowages stretchings circular tensions fall, and squeeze grow. It is set that the got results have practical application for the decision of reverse tasks from determination of tensions on the real objects, and for development of technology of welding of main pipelines by arc methods.
Keywords: area of flowages, tension, main pipeline, experimentally calculation method, gradient of the field of deformations._____
УДК[674:658.011.54/56]:674.214 Cm. викл. T.B. Іванишин, канд. техн. наук-
НЛТУ , м. Львів
ОПТИМІЗАЦІЯ СТРУКТУРИ ТА ПАРАМЕТРІВ АВТОМАТИЗОВАНОЇ ЛІНІЇ ДЛЯ МЕХАНІЧНОГО ОБРОБЛЕННЯ БРУСКОВИХ ЗАГОТОВОК ВІКОННИХ СТУЛОК
За результатами отриманих статистичних даних внаслідок виконаних експериментальних досліджень процесу функціонування автоматизованої системи машин ОК208 для механічного оброблення брускових заготовок віконних стулок, розв'язано задачу з підвищення ефективності її роботи в умовах стохастичної зміни тривалос-тей технологічних операцій на дільницях лінії. За допомогою створеної імітаційної моделі методом динамічного програмування виконано оптимізацію її структури та параметрів за критеріями мінімуму питомих зведених витрат та максимуму продуктивності оброблення брускових заготовок.
Актуальність теми. Близько половини всього оперативного часу функціонування деревообробного обладнання становлять додаткові, або, так звані, накладені втрати робочого часу (ВРЧ), спричинені нераціональним верстатним компонуванням автоматизованих ліній [1]. Виявлення причин і джерел ВРЧ, знаходження шляхів і методів їхнього кількісного оцінювання та повного чи часткового усування є сьогодні важливим техніко-економічним завданням і має велике значення для створення наукових основ проектування оптимальних структур деревообробних ліній та оптимізації функціональних
3. Технологія та устаткування деревообробних підприємств
ш
Національний лісотехнічний університет України
на виробництві машинних систем за показниками надійності, продуктивності та економічної ефективності.
Методика розв'язання задачі. На багатьох спеціалізованих підприємствах з виробництва віконних блоків типу ВС, ВР і ВОСП досліджено закономірності функціонування автоматизованої лінії моделі ОК208 з жорстким агрегатуванням обладнання, призначеної для механічного обробляння брускових заготовок віконних стулок [3]. Експериментальним шляхом визначено середні значення тривалостей технологічних операцій tt на верстатах, які за своєю природою є стохастичними і описуються Ерланговим законом розподілу імовірностей, коефіцієнти стабільності Kj операцій (параметр Ерланга), циклові продуктивності Р, верстатів та витрати Z, на оброблення заготовок на кожній технологічній дільниці. Отриманий унаслідок виконаних експериментів статистичні дані використано під час імітаційного моделювання процесу функціонування лінії ОК208 з метою визначення її фактичної продуктивності Р/у, питомих зведених витрат Zji на оброблення заготовок та коефіцієнтів використання робочого часу верстатів ph Тривалість моделювання дорівнювала обробленню 500000 заготовок (рис. 1).
Для оптимізації структури системи машин ОК208 та обґрунтування її параметрів застосовано метод динамічного програмування. За допомогою створеної імітаційної моделі порівнювали ефективність роботи різнотипних варіантів верстатного компонування машинної системи ОК208 з її базовою структурою [2]. Особливістю розв'язання такої оптимізаційної задачі є те, що лінію розглядали як імовірнісну систему, якість функціонування якої визначає комплекс вхідних показників машин (рис. 1).
М|—>00 рі=0,6025 р2=0,8630 рз=0,9280 р4=0,8619
t|= 12,53 с, t2= 17,73 с, tj = 19,29 с, Ц= 17,73 с,
К, = 12, К2 = 42, К-з =51, К4 = 42,
Р, = 0,08 с,1 Р2 = 0,056 с1, Р3 = 0,052 с'1, Р4 = 0,056 с1,
а) Zi= 0,01 грн/шт Z2=0,007 грн/шт Z3= 0,0054 грн/шт Z4=0,007 грн/шт
М,-ИХ> р,=0,5677 р2 =0,8998 р3=0,8870 р4 =0,9012
tj = 19,03 с, t2 = 29,95 с, t3 = 29,45 с, t4 = 29,95 с,
К, = 18, К.2 = 43, К.3 = 54, Км = 43,
Р, = 0,053 с1, Р2= 0,033 с1, Р3 = 0,034 с'1, Р4= 0,033 с'1,
б) Z|= 0,0162 грн/шт Z2=0,0114 грн/шт Z3= 0,0054 грн/шт Z4=0,0114 грн/шт
Рис. 1. Базова структура та параметри лінії моделі ОК208 під час профільного оброблення: а - короткомірних (горизонтальних) брусків віконних стулок і брусків
кватирок; б - довгомірнш (вертикальних) брусків віконних і підкватиркових стулок
112
Збірник науково-технічних праць
Науковий вісник НЛТУ України. - 2010. - Вип. 20.9
У підсумку оптимальною вважали ту структуру машинної системи, яка забезпечувала мінімальне значення критерію питомих зведених витрат —> тіп з максимально можливою продуктивністю Рл —> max роботи машинної системи [4].
Результати розрахунку показали (рис. 1), що під час оброблення ко-роткомірних заготовок віконних стулок і кватирок найбільші накладені втрати робочого часу в потоці має двобічний фугувальний верстат С2Ф4 (перша операція). Його коефіцієнт використання робочого часу порівняно з чотирибічним профілювальним С26-2 (друга операція, коефіцієнт р2), двобічним шипонарізним ШД10-8 (третя операція, коефіцієнт р3) і чотирибічним фрезувальним С26-2 (четверта операція, коефіцієнт р4) верстатами, є найнижчим. З найбільшим завантаженням у лінії працює двобічний шипонарізний верстат, але його не можна вважати в машинній системі ОК208 "вузьким" місцем, оскільки внаслідок перебудови лінії в розгалужену структуру з двома паралельно працюючими шипонарізними верстатами (методика оптимізації структури за допомогою "розшивання" вузьких місць) погіршується значення вибраного критерію оптимізації до Іл= 0,04 грн/шт.
З іншого боку, перетворення лінії в несинхронну структуру з нестабільним ритмом роботи обладнання та встановлення між її визначеними дільницями міжопераційних нагромаджувачів заготовок дає змогу зменшити накладені втрати робочого часу машинної системи. Дослідження показали, що
- + Z
для витрат на міжверстатні нагромаджувані Z6k = > грн/шт оптимальна
їхня місткість має становити М3 - М4 =1-4 заготовки (значення Z63 і Z64 не по-
Z' + Z-
винні перевищувати величину —----— грн/шт). Таке структурне перетворен-
ня машинної системи (Ж208 дає змогу підвищити її продуктивність Рл на 7 % і зменшити питомі зведені витрати Z,7 оброблення заготовок на 2-6 % (рис. 2).
Залежність якісних показників Рл і Zjj оптимізованої системи машин моделі ОК208 від величини міжопераційних запасів М3іМ4під час оброблення короткомірних заготовок віконних стулок графічно зображено на рис. З і
адекватно описується регресійними моделями (1) і (2).
М,—>00 рі= 0,6465- рь= 0,9254- М3=1-4шт рз= 0,9972- М4=1- 4 шт р4= 0,9243-
0,6518 0,9307 0,9999 0,9305
Z63= 0,0000124 грн/шт ZM= 0,0000124 грн/шт
Рис. 2. Оптимальна структура лінії ОК208 для механічного оброблення короткомірних брускових заготовок віконних стулок і кватирок
рл = о, 04879 + 0,00107М3 + 0,00126М4 - 0,0002М32 - 0,0001 . (1)
Zjj = 0,03 822 - 0,00057М3 - 0,00069М4 + 0,00015 + 0,00013MJ . (2)
3. Технологія та устаткування деревообробних підприємств
113
Національний лісотехнічний університет України
0,0525
Рл,
1/С 0,052 0,0515 0,051 0,0505 0,05 0,0495 0,049 0,0485 0,048
Рис. 3. Вплив місткості нагромаджувачів і на якісні показники %л І Рл
оптимізованої структури лінії ОК208 під час механічного оброблення
короткомірних заготовок віконних стулок і кватирок
Під час механічного оброблення вертикальних (довгомірних) брускових заготовок віконних стулок, оптимальною також буде несинхронна структура лінії ОК208 із гнучким агрегатуванням обладнання та місткістю міжопе-раційних нагромаджувачів М3 = М4 =1-4 заготовки. У такому разі, порівняно з базовою структурою системи машин ОК208, продуктивність оптимізованої лінії Рл зросте на 7-9 %, а питомі зведені витрати 2Л на оброблення заготовок зменшаться на 2-6 % (рис. 4).
м,—>00
рі — 0,6183-0,6277
рі= 0,9798- М3=1- 4 шт рз= 0,9624- М4=1-4шт рз= 0,9803-
0,9954
0,9783
0,9951
Рл= 0,0327-0,0332 с1
Zл= 0,0561-
0,0584 грн/шт
Z63= 0,0000168 грн/шт ZM= 0,0000168 грн/шт
Рис. 4. Оптимальна структура системи машин моделі ОК208 для механічного оброблення довгомірних брускових заготовок віконних стулок
Розглянуті залежності Рл = f(M3, М4) і 2Л = f(M3, М4) для оптимізованої структури лінії ОК208 під час механічного оброблення довгомірних брусків віконних стулок аналітично описуються моделями (3) і (4) і зображені на рис. 5.
Рис. 5. Вплив місткості нагромаджувачів і М4на якісні показники Zjj і Рл оптимізованої структури лінії ОК208 під час механічного оброблення короткомірних заготовок віконних стулок і кватирок
114
Збірник науково-технічних праць
Науковий вісник НЛТУ України. - 2010. - Вип. 20.9
Рл =0,03046 + 0,0011М3 + 0,0008М4 - 0,00024М32 - 0,00009М42 . (З)
гл =0,0592-0,0015 5М3 - 0,0009 Ш4 + 0,00045М32+ 0,0001671^ . (4)
Висновок. Експлуатація автоматизованої системи машин ОК208 з жорстким агрегатуванням обладнання є нераціональною, оскільки складна природа стохастичного взаємовпливу суміжних верстатів зумовлює появу в її структурі значних накладених втрат машинного робочого часу. Для механічного обробляння брусків віконних стулок доцільно застосовувати несинхрон-ну структуру лінії ОК208 з гнучким агрегатуванням обладнання на другій, третій і четвертій дільницях, де встановлені міжверстатні нагромаджувані оптимальної місткості локалізують простоювання чи перевантаження верстатів, максимально вирівнюючи коефіцієнти використання їхнього робочого часу в технологічному потоці.
Література
1. Дудюк Д.Л. Елементи теорії автоматичних ліній / Дудюк Д.Л., Загвойська Л.Д., Максимів В.М. та ін. - К.: Вид-во "Престиж-Інформ", 1998. - 192 с.
2. Іванишин Т.В. Імітаційна модель функціонування автоматизованих ліній механічної оброблення віконних та дверних блоків / Т.В. Іванишин // Науковий вісник УкрДЛТУ : зб. наук.-техн. праць.-Львів : УкрДЛТУ.- 1998.-Вип. 8.1.-С. 149-152.
3. Іванишин Т.В. Про деякі результати математичного опису тривалості технологічних операцій столярно-будівельного виробництва / Т.В. Іванишин // Проблеми автоматизації лісопромислового комплексу : зб. матер, допов. Міжнар. наук.-прак. конф., 27-28 травня 1996 р.
- Львів : УкрДЛТУ, 1996. - С. 43-46.
4. Иванишин Т.В. Формализация критерия оптимизации систем машин из стохастическими интервалами обработки заготовок / Т.В. Иванишин // Актуальные проблемы лесного комплекса : сб. науч. труд, по итогам Междунар. науч.-техн. конф. - Брянск : Изд-во БГИТА.
- 2008. - Выл. 21. - С. 240-242.
Иванишын Т.В. Оптимизация структуры и параметров автоматизированной линии для механической обработки брусковых заготовок оконных створок
По результатам полученных статистических данных во время проведенных экспериментальных исследований процесса функционирования автоматизированной системы машин ОК208 для механической обработки брусковых заготовок оконных створок, решена задача по повышению эффективности ее работы в условиях стохастического изменения длительности технологических операций на участках линии. С помощью созданной имитационной модели методом динамического программирования выполнена оптимизация ее структуры и параметров по критериям минимума удельных приведенных затрат и максимума производительности обрабатывания брусковых заготовок.
Ivanyshyn Т. V. Optimization of structure and parameters of the automated line is for the production of window blocks
A research object is a process of mechanical processing of squared beam purveyances of window blocks on the automated systems of machines. Aim - improving effectiveness of their functioning due to the grounding of structures and parameters. Results: practical recommendations were proposed for optimizing aggregation by components according to indicators of correlation of benches productivities and holding capacity for inter-operational drives; structures and parameters of automated lines for mechanic processing of window blocks was optimized. ____________________
3. Технологія та устаткування деревообробних підприємств
115
