Д.т.н. Астанин В.К., к.т.н. Титова И.В.

Воронежский государственный аграрный университет

им.императора Петра I

Основные принципы параметрического ряда перерабатывающего оборудования

Наиболее энергоёмкой операцией подготовки отходов вторичных полимерных материалов к переработке является их измельчение до размеров, пригодных для переработки в червячных литьевых машинах. Используемое в настоящее время измельчающее оборудование характеризуется увеличивающимся количеством выполняемых функций, возрастающей сложностью конструктивного исполнения, широкой номенклатурой. Возникает задача – упорядочить номенклатуру выпускаемых технических средств производства. С этой целью необходимо обосновать параметрический ряд технологического оборудования, чем достигается существенное улучшение технико-экономических показателей технических средств производства одинакового функционального назначения.

В качестве параметрического ряда оборудования определяем закономерно построенную в определённом диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машины одного функционального назначения и принципа действия.

Оптимизация параметрического ряда технических средств производства должна обеспечить получение эффективных результатов у изготовителя и потребителя оборудования [1]. Любой параметрический ряд несёт в себе противоречие между потребителем и производителем изделий. Производителю технических средств выгоден как можно более редкий параметрический ряд, поскольку он способствует увеличению серийности продукции, а значит, снижению её себестоимости.

Потребителю оборудования, наоборот, выгоден наиболее частый параметрический ряд, поскольку вместо необходимого по расчёту изделия приходится брать либо два меньших, либо одно большее. В обоих случаях решение приводит к увеличению массы и габаритов технологического оборудования, повышению энергоёмкости и себестоимости конечной продукции. В качестве критерия обоснования параметрического ряда оборудования взяты приведённые затраты средств. Задача решается по схеме: составляющие принятого критерия выражаются в зависимости от числа типов машин, программы выпуска каждого из них и устанавливаемого параметра. Затем посредством интегральной кривой выпуска измельчителей по интересуемому параметру исключается в целевой функции одно неизвестное – параметр машины; методом последовательного приближения устанавливается число типов машин, их программа выпуска, следовательно, и искомые параметры, обеспечивающие минимум приведённых затрат. Найденные значения параметров оптимального ряда машин корректируются рядом предпочтительных чисел. Такие ряды устанавливают внутритиповую и межтиповую унификацию и агрегатирование изделий, а также возможность создания различных модификаций изделий на основе агрегатирования.

Параметрические и типоразмерные ряды представляют собой ряды изделий всей технологической линии, которые обеспечивают выполнение соответствующего их паспортным данным объёма работ, с установленными техническими условиями показателями качества, при условии минимизации затрат и получения максимальной прибыли [2].

В качестве базового технического средства для обоснования параметрического ряда технологического оборудования нами выбрано измельчающее оборудование, обладающее наибольшей удельной энергоёмкостью. Измельчающее оборудование, как было выше отмечено, работает в составе технологической линии, включающей сортировальное оборудование, очистное, оборудование, осуществляющее металлодетекцию. Параметры названного оборудования для обеспечения непрерывного потока должны соответствовать единому показателю производительности.

Показатели функционального назначения оборудования по переработке пластмасс – производительность, мощность, габаритные размеры, масса, цена и др. одновременно являются и параметрами оптимации оборудования. Для целей стандартизации параметры подразделяются на главные, основные и вспомогательные.

Главным параметром изделия считается такой, который наиболее полно определяет важнейший показатель функционального назначения изделия. Особенностью главных параметров изделий являются их стабильность при конструктивных модификациях, технических и технологических усовершенствованиях изделия, а также независимость от организационных типов производств, характера оборудования, методов технологии и т.д. В качестве главных параметров для оборудования по вторичной переработке пластмасс нами приняты производительность и мощность привода.

Основные параметры, которых для каждого изделия несколько, характеризуют в дополнение к главному параметру другие важные эксплуатационные показатели изделия. Для перерабатывающего оборудования – это диаметр и частота вращения ротора, количество роторных ножей, размер загрузочного окна, плотность перерабатываемых отходов, тип выгрузки. В качестве основных параметров мы принимаем массу, цену и площадь, занимаемую оборудованием. Основной и главный параметры взаимосвязаны, поэтому при их обосновании удобно выражать основные параметры через главный параметр.

Вспомогательные параметры составляют наиболее обширную группу. Применительно к оборудованию по переработке пластмасс – это силовая передача, физико-химико-механические параметры используемых в конструкции материалов и поверхностных слоев деталей, геометрические параметры размеров, формы, шероховатости и волнистости поверхностей деталей, параметры режимов работы электросистемы, требования к внешнему виду и отделке. Вспомогательные параметры изделий непосредственно связаны с конструктивными и технологическими решениями и подвержены гораздо более частым изменениям, чем главные и основные параметры, в связи с внедрением в производство достижений науки, техники и передового опыта, и потому они не являются объектом параметрической стандартизации.

При обосновании параметрических рядов оборудования применяют одномерную и многомерную параметрическую стандартизацию. Одномерная стандартизация предполагает стандартизацию одного, как правило, главного параметра изделия. Объектами многомерной стандартизации являются несколько параметров изделий.

Для построения параметрического ряда оборудования необходимо располагать такими данными: потребностью сельскохозяйственного производства в каждом типоразмере изделия или данными об их фактическом выпуске; себестоимостью каждого типоразмера; показателями эксплуатационных характеристик; величиной эксплуатационных затрат. Нами предлагается следующая последовательность решения.

1. В исходном ряду изделий выделяются группы типоразмеров. На первом этапе оценивается потребность сельскохозяйственного производства в каждом типоразмере технологического оборудования. С этой целью проводится оценка объёмов образования вторичного полимерного сырья и его распределения по населенным пунктам на примере Воронежской области.

2. Населенные пункты группируются по интервалам значений объёмов образования сырья.

3. Определяется закономерность распределения объёмов образования вторичного полимерного сырья по населенным пунктам.

4. По характеру кривой распределения плотности значений объёмов определяется потребность в технических средствах, обеспечивающих планируемый типоразмер производительности оборудования.

Затем проводится сравнение двух типоразмеров с целью исключения одного из них; если исключение одного типоразмера целесообразно – проводится сравнение большего их числа; после разрежения (или сгущения) исходного ряда определяется программа выпуска каждого типоразмера, далее полученный ряд, при необходимости может быть округлён и представлен в виде ряда предпочтительных чисел.

В соответствии с обозначенными выше основными принципами был сформирован параметрический ряд измельчителей для утилизации отработанных полимерных изделий [3]. Было установлено: 3 ряда дробилок, различающихся по параметру и производительности. 1-й ряд представлен дробилками с производительностью 50, 125, 175, 250 кг/ч, 2-й ряд – 80, 140, 250, 3-й ряд – 125 и 250 кг/ч. Значения мощности, цены, площади, массы дробилки для каждого параметра стандартизации определяем в зависимости от производительности машины.

Сравнив суммарные затраты, мы видим, что наименьшие издержки производства наблюдаются в 3-м параметрическом ряду, состоящем из двух типоразмеров машин производительностью 125 и 250 кг/ч. Этот параметрический ряд обеспечивает максимальный экономический эффект. Применение дробилок с меньшей производительностью, чем 125 кг/ч, приводит к увеличению суммарных затрат на переработку вторичного полимерного сырья, в связи с тем, что затраты на оплату труда составляют значительную долю в себестоимости переработки.

Это даёт основание рекомендовать параметрический ряд измельчителей для сельских перерабатывающих предприятий, включающий два типоразмера 125 и 250 кг/ч.

Литература:

1. Антипенко В.С. Модели и методы оптимизации параметрических рядов / В.С. Антипенко, Г.Б. Кац, В.А. Петрушов. – М.: Машиностроение, 1990. – 176 с.

2. Вернер С. Стандартизация – основа экономики машиностроения: научное издание: пер.с чеш./ С.Вернер; пер. А.Ю.Феник; ред. В.В.Кузьмин. – М.: Стандарт, 1967.- 183 с.

3. Титова И.В. Обоснование параметров перерабатывающего оборудования для утилизации полимерных отходов технического сервиса / В.К.Астанин, В.В.Василенко, Е.В.Пухов, А.Л.Тоцкий. - Вестник Воронежского аграрного университета №2(33), 2012/ Москва, С.148-151.