Дипломная работа: Оптимизация материальных и финансовых потоков

Исходя из общей планировки здания обменного пункта принимаем площади участков:

хранения овощей закрытого грунта – 440 м2;

хранения овощей открытого грунта – 740 м2;

хранения квасильной продукции – 440 м2;

бытовые помещения – 18 м2.

В соответствии с технологическим процессом на складе необходимо предусмотреть сквозной проезд (Впр), ширина которого определяется по формуле [14]:

Впр = Втс + 1,7, (4,6)

где Втс – максимальный габарит по ширине транспортного средства, подаваемого в склад, м (Втс = 2,3 м).

Впр = 2,3 + 1,7=4 м.

Для обеспечения сохранности агрегатов на складах, а также при их транспортировке разработана специальная технологическая оснастка:

−       стеллажи для хранения агрегатов и узлов;

−       контейнеры, тара стоечная, подставки и поддоны для хранения и перевозки агрегатов и узлов.

Расчет потребности в стеллажах и поддонах (N) производится по формуле:

N = Sп / b*l, (4.7)

где b – ширина стеллажа (поддона), м;

l – длина стеллажа (поддона), м.

Для участка хранения овощей закрытого грунта выбираем стеллажи размером 8740x2090x5400и поддоны размером 1200*800*148.

Исходя из этого и габаритных размеров рассматриваемого участка, примем количество стеллажей в размере 48 штук.

Для того что бы сохранить продукцию в надлежащем качестве и виде, на складе агрокомбината всегда поддерживается оптимальная температура хранения (5–10 градусов), что требует больших материальных затрат. Для того что бы, как можно максимально их снизить, на нашем складе мы будем использовать комплекс передвижных стеллажей, что позволит эффективно использовать площадь склада. А также применим метод Парето.

4.3 Использование метода Парето для принятия решения о размещении товаров на складе

Склад является наиболее общим элементом логистических цепей. Рационализация материальных потоков на нем – резерв повышения эффективности функционирования любого предприятия.

Применение метода Парето позволяет минимизировать количество передвижений на складе посредством разделения всего ассортимента на группы, требующие большого количества перемещений, и группы, к которым обращаются достаточно редко.

Как правило, часто отпускаемые товары составляют лишь небольшую часть ассортимента, и располагать их необходимо в удобных, максимально приближенных к зонам отпуска местах, вдоль так называемых «горячих» линий. Товары, требующиеся реже, отодвигают на «второй план» и размещают вдоль «холодных» линий.

Вдоль «горячих» линий могут располагаться также крупногабаритные товары и товары, хранящиеся без тары, так как их перемещение связано со значительными трудностями [6].

Графическая иллюстрация метода Парето представлена на листе 6 графической части проекта.

5. Конструкторская разработка (проектирование комплекса передвижных стеллажей КСП – 2,0–5,4)

5.1 Устройство и принцип работы комплекса передвижных стеллажей КСП – 2,0 – 5,4

Предназначен для хранения, уложенных в тару или на плоские поддоны массой брутто 1 т, на складах предприятия снабжения. Обслуживается из 13 передвижных стеллажей с одним проходом, который может быть образован между любыми смежными стеллажами в результате их раздвижения. Представляет собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из перфорированных стоек, полок для груза, ограничителей, и смонтированную на раме с колесами. Каждый стеллаж имеет механизм передвижения.

Основные технические данные комплекса приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Технические данные стенда

Допускаемая нагрузка, т:
на ячейку	2
на комплекс	624
Скорость передвижения стеллажей, м/мин	4
Число:
ячеек встеллаже	24
грузовых мест в ячейке	2
ячеек в комплексе	312
Ширина прохода между стеллажами, мм	2000
Установленная мощность, кВт	19,5
Габаритные размеры, мм:
ячейки	265x900x1250
стеллажа	8740x2090x5400
комплекса	28500x8740x5400
Масса комплекса, т	47,5

5.2 Технические расчеты

Выбор схемы передвижения контейнеров

Проведя анализ существующих схем механизмов подъема, выбираем схему, состоящую из следующих составных частей:

– привод (мотор-редуктор);

– тормоз дисковый:

– барабан:

Перемещение груза осуществляется с помощью тележки.

Исходя из конструкции проектируемого механизма подъема, наиболее рациональной является следующая схема механизма подъема (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 Кинематическая схема механизма подъема

1 электродвигатель;

2 – муфта;

З – тормоз дисковый;

4 – редуктор;

5 – ходовое колесо.

Эта схема позволяет получить привод с минимальными габаритами.

Выбор и расчет ходовых колес

При проектировании механизма передвижения необходимо нагрузку на колеса распределять равномернее. Число ходовых колес в зависимости от грузоподъемности можно принять 4.

Рисунок 5.2 Схема для определения распределения нагрузки на колеса механизма передвижения

При симметрично расположенном грузе (рисунок 5.2) нагрузка на колесо будет равна

Fмах=F1= F2=(Fгр+Fт)/z (5.1)

где Fгр и Fт – соответственно вес груза и тележки;

z – число колес.

Fгр=60*9,81=588,6 кН,

Fт=0,1*Fгр=0,1*588,6=58,9 кН. (5.2)

Fмах=588,6+58,9)/4=162кН.

Определяем сопротивление перемещению тележки.

При движении колесного хода тележки преодолеваются сопротивления: перекатыванию колес, уклона рельс, сил инерции при трогании с места. Сумма сопротивлений может быть выражена в виде толкающей силы на ходовых колесах:

Fпер=F+Fα+Fв+Fин (5.3)

Сила F и момент сопротивления М перекатыванию колес по рельсу состоят из сопротивлений: качения колеса, трения в подшипниках, в ребордах колес и торцах втулок.

F=Fмахβ (2*μ +fd)/D (5.4)

где Fмах – общая (суммарная) нагрузка на колеса, Н;

μ – коэффициент трения качения колеса, мм;

f – коэффициент трения в цапфе (подшипниках колес);

β – коэффициент, учитывающий сопротивление от трения реборд и торцов втулок;

d=0,2*D=0,2*200=40 мм диаметр цапфы (средний диаметр подшипника) колеса, мм.

F=162000*2,5 (2*0,0004+0,015*40)/200=1217 Н,

Сила сопротивления от уклона подкрановых путей определяются по формуле Fα =α*Fмах

Расчетный уклон подкрановых путей с железобетонным фундаментом на металлических балках принимаем 0,001.

Fα =0,001*162000=162Н,

Сила сопротивления движению от ветровой нагрузки при работе кранов в закрытых помещениях равны 0.

Сила сопротивления от инерции поступательно движущихся масс на колесе

Fин= Fо*V/(g*tp) (5.6)

где g – ускорение силы тяжести, (м/с2);

tp – время разгона. Принимаем tp=2 с.

Fин= 162000*0,07/(9,81*2)=578 Н.

Fпер=1216+162+0+578=1956 Н;

Выбор электродвигателя

Определяем потребную мощность механизма передвижения тележки при установившемся движении.

Р= Fпер*V/(1000*ŋ) (5.7)

где ŋ КПД механизма.

Р= 1956*0,07/(1000*0,8)=0,17 кВт.

Из каталогов подбираем электродвигатель 4А71В8УЗ. Мощность – 250 Вт, число оборотов – 750 мин-1 [12].

Определим частоту вращения ходового колеса

nк=60*V/(π*D)=60*0,07/(π*0,2)=6,7 мин-1. (5.8)

Определим передаточное число механизма передвижения

u=n/ nк=750/6,7=112. (5.9)

Выбор редуктора

Выбираем редуктор КЦ2–500 с передаточным числом Uр=118, номинальный крутящий момент – 8900 Н*м, масса – 420 кг [11].

Проверка: (118–112)*100%/118=5%. Следовательно, дополнительной передачи в приводной станции не используем.

Проверка электродвигателя и тележки

Проверим выбранный двигатель по пусковому моменту.

Находим номинальный момент, передаваемый двумя муфтами двигателя, равный моменту статических сопротивлений

Тмном=Тс=Fпер*D/(2*up*ŋ)= 1956 *0,2/(2*118*0,8)=2 Н*м. (5.10)

Расчетный момент для выбора соединительных муфт

Тм= Тмном*к1*к2 (5.11)

где к1, к2 – коэффициенты.

Тм= 2*1,2*1,1=2,64Н*м.

Из таблиц подбираем муфту упругую со звездочкой с крутящим моментом 63 Н*м, учитывая, что диаметр трансмиссионного вала равен 25 мм. Диаметр муфты D=58 мм.

Всего на валу предусматривается 4 муфты.

Фактическая скорость передвижения тележки

Vфпер=Vпер*u/up=0,07*112/118=0,066 м/с (5.12)

Полагаем, что общее число ходовых колес тележки z=4, из них приводных zпр=2.

Находим максимально допустимое ускорение крана при пуске

амах= {[zпр*(φ/кφ+f*dк/D)/z – (2*μ+f*dк)*kp/D] – Fp/(m*g)}*g (5.13)

где zпр – число приводных ходовых колес;

z – общее число ходовых колес;

φ – коэффициент, учитывающий сцепления ходовых колес с рельсами;

кφ коэффициент запаса сцепления;

kp – коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес и торцов ступиц колеса;

Fp – ветровая нагрузка;

m – масса тележки, кг.

амах={[2*(0,15/1,2+0,015*0,04/0,2)/4 (2*0,0004+0,015*0,04)*2/0,2] – -0}*9,81=0,49 м/с2.

Наименьшее допускаемое время пуска по условию сцепления

Tдоп=V/aмах=0,07/0,49=0,14 с. (5.14)

Средний пусковой момент двигателя

Тср.п=(φмах+ φмin)*Тном/2 (5.15)

где φмах – максимальная кратность пускового момента двигателя,

φмin – 1,1…1,4;

Тном=9550*Р/n=9550*0,25/750=1,18 Н*м (5.16)

Тср.п=(15+1,1)*1,18/2=9,5 Н*м.

Момент статических сопротивлений при работе тележки без груза

Тс=FIпер*D/(2*up*ŋ) (5.17)

FIпер=кр*m*g*(f*dк+2μ)/D=2*5890*9,81 (0,015*0,04+2*0,0004)/0,2=809 Н (5.18)

Тс=809*0,2/(2*204,8*0,8)=0,5 Н*м.

Момент инерции ротора двигателя Ip=0,002 кг*м2 и муфт вала IIм=4*Iм=4*0,00028=0,00112 кг*м2

I=Ip+IIм=0,002+0,00112=0,00312 кг*м2 (5.20)

Фактическое время пуска механизма передвижения без груза

tп=δIn/(9,55 (Тср.п Тс))+9,55 (m+Q) V2/(n((Тср.п-Тс) ŋ (5.21)

tп =1,1*0,00312*750/(9,55 (9,5–8,6))+9,55*(588,6+58,9)*0,072/(750 (9,5–

-8,6)*0,8)=0,4 с.

Фактическое ускорение тележки без груза при пуске

аф= Vфпер/ tп=0,07/3,25=0,02 м/с2< амах =0,49 м/с2 (5.22)

Проверим тележку на отсутствие буксования ходового колеса по рельсу. Проверяем фактический запас сцепления. Суммарная нагрузка на приводные колеса без груза

Fпр=m*zпр*g/z=5890*2*9,81/4=28890 Н (5.23)

Фактический запас сцепления будет равен

kφ=Fпр φ/ (FIпер+mg (a/g-zпрfdk/(zD)) (5.24)

kφ =288900*0,15/(8090+58900*9,81 (0,02/9,81–2*0,015*0,04/(4*0,2))=5,15>1,2

Расчет тормоза

Максимально допустимое замедление крана при торможении

амах=0,49 м/с2.

Принимаем по таблицам амах=0,15 м/с2 [12].

Время при торможении крана без груза

tт= Vфпер/ амах=0,07/0,15=0,47 с (5.25)

Сопротивление при торможении крана без груза

Fттр=mg(fdk+2μ)/D=58900*9,81 (0,015*0,04+2*0,0004)/0,2=4050 Н (5.26)

Момент статических сопротивлений на тормозном валу при торможении тележки

Ттс= FттрDŋ/(2*uр)= 4050*0,2*0,8/(2*118)=2,75Н*м (5.27)

Момент сил инерции при торможении тележки без груза

Ттин=δIn/(9,55*tт)+9,55mV2 ŋ /(n*tт) (5.28)

Ттин = 1,1*0,00312*750/(9,55*0,47)+9,55*58900*0,072*0,8/(750*0,47)=2 Н*м

Расчетный тормозной момент на валу тормоза

Ттр= Ттин-Ттс=2–0,16=1,84≈2 Н*м. (5.29)

Из таблиц выбираем тормоз типа ТКТ-100 с диаметром тормозного шкива Dт=100 мм и наибольшим тормозным моментом Тт=20 Н*м, который следует отрегулировать до Тт=2 Н*м [11].

Расчет валов и опор ходовых колес

Мощность на валу

Р=10-3*F0*V=10-3*1956 *0,07=0,14кВт. (5.30)

Крутящий момент

Т=30*Р/(π*n)= 30*140/(3,14*6,7)=200 Н*м. (5.31)

Составляем расчетную схему приводного вала:

Рисунок 5.3 – Расчетная схема приводного вала

Определим реакции в опорах вала:

 – F1*1,25+Rв*2,5=0;

Rв=323750*1,25/2,5=161875 Н.

 F1*1,25 – RА*2,5=0;

RА=323750*1,25/2,5=161875 Н.

Проверка: Σ Fiy= RА+ Rв-F1=0 32375+32375–64750=0

Изгибающие моменты в сечениях:

Сечение 1: Ми1=1,25*RА =1,25*161875 =202344 Н*м.

Сечение 2: Ми2=1,25*RА =1,25*161875 =202344Н*м.

Вычислим эквивалентный изгибающий момент:

Мэкв=√ М2экв+Т2=√2023442 +2002=202344 Н*м (5.32)

В качестве материала для изготовления вала выбираем сталь 45 с термообработкой (улучшение). Твердость заготовки – 240…270 НВ,   

Рассчитаем диаметр вала в опасном сечении:

dв= 3√ Мэкв/(0,1*[σ])= 3√ 202344 /(0,1*80)≈29 мм (5.33)

Конструктивно принимаем 30 мм

Принимаем диаметр вала под подшипник dп=30 мм, под муфту для соединения валов dм=25 мм.

Для закрепления на валу ходового колеса и соединительной муфты применяем призматические шпонки, выполненные по ГОСТ 23360/СТ СЭВ 189–75. Материал шпонок сталь 45 с пределом прочности [13]

Расчет шпонки под муфту.

Определим рабочую длину шпонки:

lр ≥2*Т*103/(d (h-t1) [σ])=2*60*103/(25 (7–4) 60)=27 мм (5.34)

где Т наибольший крутящий момент на валу, Нм;

d – диаметр вала, мм;

h – высота шпонки, мм;

 – допускаемые напряжения смятия;

 – заглубление шпонки в валу, мм.

Выбрана шпонка для диаметра 40 мм с размерами b=8 мм; h=7 мм; t1=4 мм [13].

Определим полную длину шпонок: l=lp+b=27+8=35 мм.

Длину шпонки выбираем из ряда стандартных (с. 58, /6/): l =36 мм.

Обозначение выбранных шпонок:

Шпонка 8х7х36 ГОСТ 23360–78.

Выбор и расчет подшипников вала

Принимаем под диаметр вала d=30 мм предварительно подшипники шариковые радиальные сферические двухрядные легкой узкой серии по ГОСТ 5720 – 75, 8545 – 75 [14].

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14