Bài giảng môn Thiết kế dây chuyền sản xuất

ì gáön bäü pháûn nguäüi sæía chæîa làõp raïp. + Caïc kho duûng cuû vaì bäü pháûn maìi dao tuyì thuäüc vaìo âiãöu kiãûn noï phuûc vuû maì bäú trê cho thuáûn tiãûn, nãn âàût åí trung tám nhæîng nåi cáön phuûc vuû. 9. Mäüt säú chè tiãu kinh tãú kyî thuáût cuía phán xæåíng sæía chæîa Nhæîng chè tiãu kinh tãú kyî thuáût cå baín âàûc træng cho phán xæåíng sæía chæîa laì : 1/ Kãú hoaûch sæía chæía haìng nàm cuía phán xæåíng âæåüc tênh bàòng säú âån vë báûc phæïc taûp sæía chæîa 2/ Säú læåüng maïy càõt kim loaûi cuía phán xæåíng 3/ Väún cäú âënh cuía phán xæåíng (tiãön mua thiãút bë, xáy dæûng nhaì cæía cäng trçnh) 4/ Saín læåüng saín pháøm saín xuáút haìng nàm cuía 1 cäng nhán saín xuáút (tênh bàòng tiãön, táún saín pháøm hoàûc säú âån vë báûc phêa taûp sæía chæîa) 5/ Tyí lãû % giæîa säú maïy cuía phán xæåíng sæía chæîa våïi säú thiãút bë cáön sæía chæîa cuía toaìn nhaì maïy 6/ Diãûn têch saín xuáút, diãûn têch chung cuía phán xæåíng vaì diãûn têch tênh cho 1 thiãút bë chênh 7/ Cäng suáút âiãûn trung bçnh tênh cho 1 maïy chênh trong phán xæåíng . 86 CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG LẮP RÁP 1. Vai trò phân xưởng lắp ráp trong nhà máy cơ khí Mục tiêu của nhà máy cơ khí là sản xuất ra những sản phẩm hoàn chỉnh. Vì vậy, phân xưởng lắp ráp cùng với phân xưởng cơ khí chiếm vai trò hết sức quan trọng trong việc hình thành các sản phẩm đó. Tầm quan trọng của phân xưởng lắp ráp thể hiện trên các mặt sau : 1/ Thời gian tiêu tốn cho quá trình lắp ráp rất lớn. Tuỳ theo dạng sản xuất, thời gian lắp ráp sản phẩm có thể bằng 20-60 % thời gian gia công cơ các sản phẩm đó. Trong một số trường hợp (ví dụ lắp ráp máy cắt kim loại hạng nặng) thời gian lắp ráp bằng 65-80 % thời gian gia công cơ. 2/ Góp phần quan trọng đảm bảo chất lượng của sản phẩm Dù các chi tiết được gia công với chất lượng cao, nhưng lắp ráp không đúng thì chất lượng sản phẩm vẫn không tốt. 3/ Công việc lắp ráp phức tạp, tinh vi, nhiều khi đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao Thường trình độ bậc thợ phân xưởng lắp ráp cao hơn phân xưởng cơ khí. 4/ Lắp ráp là giai đoạn kết thúc của quá trình hình thành sản phẩm Giai đoạn này chịu trách nhiệm hoàn chỉnh, sửa chữa tất cả những sai sót còn lại của gia công cơ. 2. Những tài liệu ban đầu để thiết kế phân xưởng lắp ráp Muốn thiết kế được phân xưởng lắp ráp, ta cần chuẩn bị các tài liệu và số liệu cần thiết sau : 1/ Chương trình sản xuất của phân xưởng lắp ráp bao gồm : tên, số lượng, trọng lượng các sản phẩm và các bộ phận cần phải lắp ráp hàng năm; tên, số hiệu, số lượng của những chi tiết để lắp thành bộ phận và sản phẩm; tên các phân xưởng mà từ đó các chi tiết, bộ phận được đưa đến phân xưởng lắp ráp. 2/ Các bản vẽ lắp từng bộ phận và toàn bộ sản phẩm với đầy đủ các điều kiện kỹ thuật và lắp ghép. 3/ Các điều kiện kỹ thuật yêu cầu khi thử máy và khi nghiệm thu máy 3. Các phương pháp lập chương trình sản xuất cho phân xưởng lắp ráp Tương tự như phân xưởng cơ khí, chương trình sản xuất cho phân xưởng lắp ráp cũng có hai phương pháp lập : - Cách lập chương trình sản xuất chính xác. - Cách lập chương trình sản xuất ước định. 3.1. Chương trình sản xuất chính xác của phân xưởng lắp ráp Dựa trên chương trình sản xuất của nhà máy, thống kê lại tất cả các số liệu dưới dạng các bảng. Căn cứ vào đó nghiên cứu qui trình công nghệ lắp ráp một cách tỉ mỉ, chính xác cho tất cả các sản phẩm và bộ phận cần lắp ráp. 87 Khi lập qui trình lắp phải nghiên cứu tỉ mỉ từng bước, nguyên công và xác định chính xác thời gian cần thiết để lắp ráp. Công việc này tốn nhiều công sức, vì vậy chỉ thích ứng đối với dạng sản xuất hàng khối và loạt lớn. 3.2. Chương trình sản xuất ước tính cho phân xưởng lắp ráp Đối với những phân xưởng lắp ráp sản xuất loạt nhỏ, đơn chiếc và loạt vừa, số loại sản phẩm nhiều mà số lượng mỗi loại ít, tài liệu kỹ thuật không đầy đủ nên không thể lập chương trình sản xuất chính xác được. Trong những trường hợp này, căn cứ vào : - kết cấu, - công nghệ, - điều kiện lắp ráp ta tiến hành phân loại sản phẩm thành từng nhóm gần giống nhau. Ở mỗi nhóm lại chọn một sản phẩm điển hình và tiến hành nghiên cứu tỉ mỉ qui trình công nghệ lắp ráp sản phẩm điển hình đó để rút ra thời gian cần thiết lắp ráp nó. Thời gian lắp ráp các sản phẩm khác được tính theo sản phẩm điển hình nhân với hệ số ước định K Tương tự như ở phân xưởng cơ khí : K = K1.K2.K3 (6.1) Trong đó K1 là hệ số kể đến sự khác nhau về trọng lượng giữa sản phẩm đang xét với sản phẩm điển hình. K2 là hệ số kể đến sự khác nhau về mức độ phức tạp lắp ráp của sản phẩm đang xét so với sản phẩm điển hình. K2 được dựa vào kinh nghiệm và bản vẽ lắp ráp ; người thiết kế tự xác định. K3 là hệ số kể đến sự khác nhau về loạt sản phẩm sản xuất. (K1 và K3 được xác định như ở phân xưởng cơ khí). . 4. Thành phần của phân xưởng lắp ráp Nói chung phân xưởng lắp ráp cũng có 4 bộ phận chính : gian sản xuất, gian phụ, bộ phận phục vụ và bộ phận sinh hoạt. 1/ Gian sản xuất bao gồm - Chỗ để gia công nguội các chi tiết trước khi lắp. - Chỗ để lắp bộ phận, lắp chung - Chỗ để đánh bóng, thử, sơn, sấy. - Chỗ để bao gói ... 2/ Gian phụ gồm có hệ thống kho (kho trung gian, kho dụng cụ, kho vật liệu phụ, kho thành phẩm...), chỗ để kiểm tra, chỗ phát dụng cụ... 3/ Bộ phận phục vụ bao gồm phòng kỹ thuật, văn phòng, chôî làm việc của quản đốc... 4/ Bộ phận sinh hoạt có phòng tắm, nhà vệ sinh, phòng thay quần áo, nhà ăn, trạm xá.... Tuỳ theo dạng sản xuất, đặc điểm của sản phẩm và vị trí của phân xưởng trong nhà máy mà các bộ phận có thể thêm, bớt. Ví dụ trong sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ và loạt vừa thì chỗ lắp ráp bộ phận và chỗ lắp chung nằm trong phân xưởng lắp ráp. Trong sản xuất loạt lớn 88 và hàng khối thì chỗ lắp bộ phận thường nằm trong phân xưởng cơ khí ở cuối dây chuyền gia công, còn chỗ lắp chung thì nằm trong phân xưởng lắp ráp. 5. Các giai đoạn của quá trình lắp ráp Để lập qui trình công nghệ lắp ráp, trước hết người cán bộ kỹ thuật phải nghiên cứu phân sản phẩm thành các đơn vị lắp ráp (như tổ hợp bộ phận ; nhóm hoặc nhóm nhỏ). (xem trong giáo trình “công nghệ chế tạo máy”). Trên cơ sở các đơn vị lắp ráp lập những sơ đồ lắp ráp để biểu thị trình tự của quá trình lắp ráp. Nói chung, quá trình lắp ráp của bất kỳ sản phẩm nào cũng có thể chia ra các giai đoạn chính sau : 1/ Gia công nguội bằng tay các chi tiết trước khi đưa vào lắp ráp Giai đoạn này tiến hành nhiều trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ. 2/ Lắp bộ phận (lắp sơ bộ) tức là lắp các chi tiết thành các tổ hợp, nhóm hoặc nhóm nhỏ. 3/ Lắp chung là giai đoạn lắp cuối cùng để hoàn chỉnh sản phẩm. 4/ Kiểm tra, điều chỉnh nhằm sửa các sai sót còn lại để đảm bảo vị trí tương quan đúng giữa các bộ phận của sản phẩm. 6. Những điểm cần chú ý khi lập qui trình công nghệ lắp ráp Lập qui trình công nghệ lắp ráp và chọn thiết bị phục vụ cho quá trình lắp ráp có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất của phân xưởng lắp ráp Đặc trưng cho năng suất của phân xưởng lắp ráp là khả năng lưu thông của phân xưởng. Khả năng lưu thông của phân xưởng lắp ráp được biểu thị bằng thời gian mà sản phẩm phải nằm lại chỗ lắp. Thời gian đó càng ngắn thì thì khả năng lưu thông càng lớn năng suất càng cao. Nhiệm vụ của người cán bộ kỹ thuật lập qui trình công nghệ lắp ráp để thiết kế phân xưởng lắp ráp là làm tăng khả năng lưu thông của phân xưởng. Muốn vậy, khi lập qui trình công nghệ lắp ráp cần chú ý các điểm sau đây : 1/ Đề ra yêu cầu để các phân xưởng gia công các chi tiết đảm bảo tính lắp lẫn Có như vậy mới loại trừ được những công việc nguội, sửa các chi tiết trước khi lắp. 2/ Tận lượng lắp sơ bộ các chi tiết thành những bộ phận ở ngoài chỗ lắp chung. 3/ Sử dụng các gá lắp và dụng cụ chuyên dùng nhằm giảm bớt thời gian thực hiện các nguyên công lắp. 4/ Tận lượng tổ chức lắp ráp theo dây chuyền nếu điều kiện cho phép. 5/ Tận lượng sử dụng các trang bị, dụng cụ tiên tiến phục vụ cho lắp ráp. 6/ Chú ý khâu vận chuyển. Vạch sơ đồ vận chuyển các chi tiết, dụng cụ, bộ phận đến chỗ lắp ráp hợp lý và ngắn nhất. 89 7/ Định mức chính xác thời gian các nguyên công lắp ráp. Quá trình công nghệ lắp ráp được lập dưới dạng những phiếu công nghệ có kèm theo các sơ đồ lắp. Trong sản xuất đơn chiếc, lập phiếu công nghệ cho từng bộ phận trong đó có sơ đồ lắp và bản kê thứ tự các nguyên công. Trong sản xuất hàng loạt và hàng khối lập qui trình công nghệ lắp rất tỉ mỉ, trong phiếu công nghệ có ghi đầy đủ các bước, nguyên công lắp, chỉ rõ những đồ gá, dụng cụ và phụ tùng cần thiết của mối lắp ... Ở đây sơ đồì lắp cũng được thành lập rất tỉ mỉ có kèm theo hình vẽ của từng nguyên công. 7. Các dạng và các phương pháp tổ chức lắp ráp 7.1. Các dạng lắp ráp Dù là phương pháp tổ chức lắp ráp thế nào cũng nằm trong hai dạng lắp ráp sau : - Lắp cố định. - Lắp di động. 7.1.1 Lắp cố định Đây là dạng lắp mà trong quá trình lắp ráp sản phẩm cũng như công nhân đều ở một chỗ cố định, các bộ phận và chi tiết lắp ráp được đưa tới đó. Dạng lắp cố định được sử dụng trong sản xuất đơn chiếc, hàng loạt và khi lắp ráp các bộ phận riêng lẻ trong sản xuất hàng khối . 7.1.2 Lắp di động Đây là dạng lắp mà trong quá trình lắp ráp, sản phẩm được chuyển từ chỗ làm việc này đến chỗ làm việc khác, còn công nhân (hoặc 1 nhóm công nhân) đứng ở một chỗ làm việc cố định để hoàn thành một nguyên công nhất định có tính chất lặp đi lặp lại. Cũng có thể công nhân dịch chuyển cùng với sản phẩm. Dạng lắp di động được ứng dụng trong sản xuất hàng khối và hàng loạt. 7.2. Các phương pháp tổ chức lắp ráp Tuỳ thuộc dạng sản xuất và dạng lắp ráp ta có thể tổ chức lắp ráp theo các phương pháp sau : - Phương pháp riêng lẻ - Phương pháp chia thành bộ phận - Phương pháp chia thành nguyên công - Phương pháp lắp ráp theo dây chuyền 7.2.1 Phương pháp riêng lẻ Ở phương pháp này sản phẩm được tạo thành từ các chi tiết và bộ phận riêng lẻ do một nhóm công nhân lắp ráp từ đầu cho đến cuối. Lắp bộ phận và lắp chung không được chia ra rõ ràng và cũng do nhóm công nhân đó làm tất cả. Đặc điểm của phương pháp riêng lẻ là : - Các chi tiết thường phải qua sửa chữa, cạo trước khi lắp, do đó thời gian lắp ráp dài, không định mức được chính xác. - Trình tự lắp ráp chỉ được nghiên cứu có tính chất sơ đồ đơn giản, thậm chí có trường hợp do công nhân tự đặt ra. 90 Phương pháp này có nhiều nhược điểm chỉ thường dùng trong sản xuất đơn chiếc với dạng lắp cố định mà thôi. 7.2.2 Phương pháp chia thành bộ phận Trong phương pháp này quá trình lắp ráp được phân từng bộ phận riêng biệt. Công việc lắp bộ phận và lắp chung sản phẩm được tiến hành bởi các nhóm công nhân khác nhau ở những chỗ làm việc khác nhau. Đặc điểm phương pháp chia thành bộ phận là : - Các bộ phận đã được lắp trước ở ngoài chỗ lắp chung nên khả năng lưu thông của phân xưởng lớn, năng suất lắp cao. - Do được chuyên môn hóa công việc nên sử dụng tốt và hợp lý các loại công nhân, có điều kiện để nâng cao trình độ nghề nghiệp của công nhân. Phương pháp phân từng bộ phận thường dùng trong sản xuất hàng loạt dạng lắp cố định. 7.2.3 Phương pháp chia thành nguyên công Là phương pháp mà quá trình lắp ráp được chia thành các nguyên công riêng biệt. Mỗi nguyên công được hoàn thành ở một chỗ làm việc nhất định, bởi một (hoặc một nhóm) công nhân thực hiện trong một thời gian nhất định phù hợp với nhịp lắp ráp. Đặc điểm của phương pháp này là : - Quá trình lắp ráp được thực hiện liên tục - Mức độ chuyên môn hoá khá cao. - Năng suất cao Phương pháp này được ứng dụng trong sản xuất hàng loạt (nhất là loại lớn) và hàng khối. 7.2.4 Phương pháp lắp ráp theo dây chuyền Lắp ráp theo dây chuyền là phương pháp lắp ráp tiên tiến nhất, có năng suất cao. Theo phương pháp này công việc lắp ráp được tiến hành liên tục và sản phẩm lắp xong được đưa ra khỏi dây chuyền một cách có chu kỳ. • Điều kiện để tổ chức lắp ráp theo dây chuyền là : - Đảm bảo tính lắp lẫn của các chi tiết để loại trừ công việc cạo sửa trước khi lắp. - Thời gian các nguyên công lắp bằng nhau hoặc bằng bội số của nhau. - Số lượng, trình độ công nhân; số lượng đồ gá, dụng cụ cần cho lắp ráp được xác định chính xác. - Bảo đảm việc cung cấp vật liệu, chi tiết, dụng cụ đến chỗ lắp ráp liên tục và kịp thời. - Phải nghiên cứu tỉ mỉ, chính xác và đầy đủ tất cả các công việc cần thiết để tổ chức lắp ráp dây chuyền. • Lắp ráp theo dây chuyền tuy phức tạp, tốn kém nhưng có những ưu điểm sau : + Vì chuyên môn hoá cao nên trình độ công nhân không đòi hỏi cao và có điều kiện để nâng cao trình độ. + Tốc độ lắp ráp nhanh, năng suất cao. + Diện tích của phân xưởng có thể giảm + Sản phẩm xuất xưởng đều đặn và liên tục. 91 • Các dạng lắp ráp theo dây chuyền Lắp ráp theo dây chuyền có 2 dạng: 1/ Lắp dây chuyền sản phẩm di động Ở dạng này, quá trình lắp ráp đuợc phân thành các nguyên công đơn giản có thời gian bằng nhau hoặc bằng bội số của nhau. Đặc trưng của dạng lắp ráp này là : mỗi nguyên công hoàn thành tại một nơi làm việc nhất định bởi một hoặc một nhóm công nhân. Sản phẩm được di chuyển từ chỗ làm việc này đến chỗ làm việc khác nhờ các cơ cấu vận chuyển. Các loại cơ cấu vận chuyển thường là: - Đường lăn - Xe đẩy chạy trên ray hoặc trên đất, - Xe có động cơ chạy trên ray - Các loại băng tải, - Các loại bàn quay... Việc di chuyển sản phẩm có thể liên tục hoặc theo chu kỳ : a) Di chuyển sản phẩm liên tục: Công nhân dừng tại một chỗ để hoàn thành nguyên công lắp đã xác định, sản phẩm được chuyển đến một cách liên tục. Trường hợp này cần xác định tốc độ di chuyển sản phẩm sao cho người công nhân kịp hoàn thành nguyên công đó. Cách di chuyển sản phẩm liên tục thường ứng dụng khi chương trình sản xuất lớn, nhịp sản xuất ngắn mà các nguyên công lắp ráp đơn giản. b) Di chuyển sản phẩm theo chu kỳ : Ở cách di chuyển này, sản phẩm di chuyển đến chỗ làm việc của công nhân và dừng lại ở đó một cách có chu kỳ. Thời gian dừng của sản phẩm phải được xác định sao cho người công nhân có thể hoàn thành được nguyên công lắp ráp đó. Cách di chuyển này được ứng dụng khi nhịp sản xuất dài, các nguyên công lắp ráp phức tạp. Ví dụ lắp ráp trong ngành chế tạo máy. 2/ Lắp ráp dây chuyền dạng sản phẩm cố định : Trong dạng lắp ráp này, quá trình lắp ráp này cũng được chia thành các nguyên công có thời gian bằng nhau. Đặc trưng của dạng này là : các chi tiết lắp ráp được đặt cố định thành hàng dài, còn các nhóm công nhân di chuyển từ chỗ làm việc này sang chỗ làm việc tiếp để hoàn thành chỉ một nguyên công của nhóm mình trong thời gian nhất định phù hợp với nhịp lắp ráp. Ở dạng này, các dụng cụ, gá lắp cần cho lắp ráp được đặt trên các bàn di động dịch chuyển theo công nhân. Khi lắp dây chuyền có dạng sản phẩm cố định, cần chú ý các điểm sau: - Thời gian các nguyên công được phân bằng hoặc bằng bội số thời gian làm việc trong một kíp, có như vậy thì khi đổi kíp cũng là đổi chỗ làm việc, như vậy có thể tận dụng khoảng thời gian đổi kíp để lấy sản phẩm ra và đặt các chi tiết vào. - Số lượng mỗi nhóm công nhân được xác định tuỳ thuộc vào độ phức tạp của nguyên công, xuất phát từ thời gian hoàn thành nguyên công đó. - Cần có sự chuẩn bị chu đáo để tránh sự chờ đợi giữa các nhóm công nhân. Thường cách lắp ráp này ứng dụng khi lắp sản phẩm có trọng lượng lớn, khó di chuyển. 8. Cách xác định thời gian để thiết kế phân xưởng lắp ráp 92 Thời gian lắp ráp được xác định theo 3 cách sau : - Theo qui trình công nghệ lắp. - Theo tỉ lệ thời gian gia công cơ. - Theo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. 8.1. Xác định thời gian theo qui trình công nghệ lắp Đây là phương pháp tính chính xác, dựa vào thời gian định mức của từng nguyên công lắp ráp trong phiếu công nghệ : tchiếc = to+ tf + tfv+ ttn (6.2) t chiếc : là thời gian lắp ráp của từng nguyên công to : là thời gian gia công lắp ráp cơ bản tf : là thời gian phụ tfv : là thời gian phục vụ chỗ làm việc ttn : là thời gian yêu cầu tự nhiên của công nhân Nếu ta gọi : tof = to + tf là thời gian công tác, mặt khác thường thời gian phục vụ (tfv) và thời gian yêu cầu tự nhiên (ttn) được tính theo tỷ lệ phần trăm (%) của thời gian công tác, lúc đó công thức (6.2) được viết dưới dạng :    ++= 100 1 γβofttchiãúc (6.3) β là số % thời gian phục vụ so với thời gian công tác. Lắp dây chuyền β = 2 – 3. γ là số % thời gian yêu cầu tự nhiên so với thời gian công tác. Lắp dây chuyền γ = 3-4 Nếu gọi Tchiếc là thời gian để lắp xong 1 bộ phận (hoặc một sản phẩm) chưa kể thời gian chuẩn bị - kết thúc, thì : ∑ = = n i tT 1 chiãúcchiãúc (6.4) (n là số nguyên công lắp ráp) Tiếp tục nếu ta gọi : - Ttính là thời gian tính toán để lắp xong 1 bộ phận (hoặc 1 sản phẩm), - Tck là thời gian chuẩn bị kết thúc cho cả loạt bộ phận (hoặc sản phẩm), - N số bộ phận (hoặc sản phẩm) của loạt, thì ta có : N T TT ck+= chiãúctênh (6.5) 8.2. Tính thời gian lắp ráp theo thời gian gia công cơ Tuỳ theo dạng sản xuất và dạng công việc lắp, theo kinh nghiệm người ta định tỷ lệ phần trăm (%) của thời gian lắp ráp so với thời gian gia công cơ, có thể tham khảo bảng 6.1. 93 Bảng 6.1 Tỷ lệ phần trăm (%) của thời gian lắp ráp so với thời gian gia công cơ Tỷ lệ phần trăm (%) Dạng sản xuất Dạng công việc lắp ráp Đơn chiếc Loạt nhỏ Loạt vừa Loạt lớn Hàng khối Công việc nguội Lắp bộ phận Lắp chung 25-30 5-10 60-70 20-25 10-15 60-70 15-20 20-30 50-65 10-15 30-40 45-60 45-60 40-55 8.3. Tính thời gian lắp theo các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Trong phương pháp này, thời gian lắp ráp toàn bộ sản phẩm được tính toán dựa vào những chỉ tiêu về thời gian cần để lắp ráp 1 tấn, 1 chiếc hoặc 1 đơn vị công suất của sản phẩm. Những chỉ tiêu này được rút ra từ những bản thiết kế mẫu hoặc những nhà máy thực tế. Thường những chỉ tiêu này có cho trong sổ tay thiết kế xưởng. 9. Tính toán thiết bị phân xưởng lắp ráp Thiết bị của phân xưởng lắp ráp gồm có : - Các thiết bị, đồì gá phục vụ cho quá trình lắp ráp. - Các thiết bị, đồ gá dùng để đặt các bộ phận của sản phẩm lắp ráp - Các thiết bị vận chuyển. 9.1. Các thiết bị đồ gá phục vụ cho quá trình lắp ráp Loại này gồm có : - Những dụng cụ, đồ gá để thực hiện các nguyên công lắp ráp như : + Các loại tuôc nơ vít + Các loại cờ lê, mỏ lếch + Các đục, cạo + Các loại êtô... - Các loại đồ gá để lắp bánh răng, lật bàn dao, gá lắp động cơ vào máy, để rửa các bộ phận... - Những máy cắt kim loại để thực hiện các công việc gia công cơ còn lại như máy khoan bàn, máy khoan cần, máy mài băng máy... - Những đồ gá để kiểm tra, thử các sản phẩm sau khi lắp. 9.2. Các thiết bị để gá đặt các sản phẩm khi lắp ráp Các thiết bị này có thể rất đơn giản như nền đất, sàn nhà, mặt bàn; có thể là những loại phức tạp để gá các sản phẩm có thể thực hiện chuyển động tịnh tiến và quay theo các phương, chiều. Những loại thiết bị này tuỳ thuộc vào số chỗ làm việc, thường mỗi chỗ làm việc có 1 thiết bị gá đặt sản phẩm. 9.3. Những loại thiết bị vận chuyển Thường dùng chuyên dùng cho phương pháp lắp theo dây chuyền, dùng để vận chuyển chi tiết, cụm chi tiết hoặc sản phẩm như băng truyền, bàn trượt, máng nghiêng, các loại xe chạy bằng điện hoặc bằng tay; các loại xe chạy trên đường ray. Ngoài ra có các loại thiết bị để chuyên chở sản phẩm, chi tiết, các bộ phận sản phẩm như cầu trục quay, cầu trục nâng hạ, thang máy... 94 Số lượng máy móc thiết bị cho phân xưởng lắp ráp được xác định tuỳ thuộc vào số chỗ lắp ráp. 10. Tính toán số chỗ lắp ráp Số chỗ lắp ráp được xác định theo dạng lắp ráp và phương pháp tổ chức lắp ráp. 10.1. Đối với dạng lắp ráp cố định theo phương pháp lắp ráp riêng lẻ và chia thành bộ phận Trong trường hợp này, tính số chỗ lắp ráp cũng chính là tính toán số bàn lắp hoặc số nền dùng để đặt sản phẩm khi lắp Công thức tính toán là : m TN E . . 1,1 tênh tênh F′ = (6.6) Etính : số chỗ để lắp sản phẩm (hoặc bộ phận) theo tính toán N : số sản phẩm (hoặc bộ phận) cần lắp hàng năm Ttính : thời gian cần thiết để lắp 1 sản phẩm (hoặc 1 bộ phận) theo tính toán F’1,1 : Thời gian làm việc của 1 chỗ lắp trong 1 năm với chế độ làm việc 1 kíp F’1,1 = (365 - 104 - n).8.K (6.7) n : số ngày nghỉ lễ, tết trong 1 năm K : hệ số kể đến thời gian nghỉ việc để sửa chữa chỗ lắp + Chỗ làm việc là nền nhà, không có thiết bị : K = 1 + Chỗ làm việc có thiết bị : K = 0,98 (làm 1 kíp) K = 0,97 (làm 2 - 3 kíp) m : số kíp làm việc trong 1 ngày đêm. Thường lấy m=2 Chú ý (1) Công thức (6.6) ứng dụng khi làm ở 1 chỗ lắp, chỉ đặt được 1 bộ phận hoặc 1 sản phảm mà thôi. (2) Nếu gọi M là số sản phẩm (hoặc bộ phận) có thể lắp tại một chỗ làm việc trong 1 năm thì : tênhT mF M .1,1′= (6.8) Thay vào công thức (6.6) ta có : M NE =tênh (6.9) Như vậy rõ ràng số chỗ lắp bằng số bộ phận (hoặc sản phẩm) cần lắp trong 1 năm chia cho số bộ phận (hoặc sản phẩm) lắp được tại chỗ đó trong 1 năm. 10.2. Đối với dạng lắp ráp theo dây chuyền 10.2.1 Lắp ráp dây chuyền khi sản phẩm di động 95 Muốn tính toán được chỗ lắp khi lắp theo dây chuyền, điều đầu tiên là phải tính nhịp sản xuất của dây chuyền Nhịp sản xuất sản phẩm của dây chuyền lắp ráp là thời gian mà cứ sau khoảng thời gian đó sản phẩm lắp xong được đi ra khỏi dây chuyền lắp ráp. Nhịp sản xuất được xác định xuất phát từ yêu cầu số lượng sản phẩm cần lắp hàng năm và được tính theo công thức sau N mF t dn ..60 = (6.10) tn : nhịp sản xuất sản phẩm của dây chuyền Fd : thời gian làm việc thực tế để lắp dây chuyền trong 1 năm với chế độ làm việc 1 kíp, tính bằng giờ Fd = (365 - 104 - n).8.K’1.K’2 (6.11) K’1 : hệ số kể đến thời gian nghỉ việc của băng chuyền để sửa chữa + Làm việc 1 kíp K’1= 0,98 + Làm việc 2 kíp K’1= 0,97 K’2 : hệ số kể đến thời gian nghỉ việc của băng chuyền để phục vụ chỗ làm việc và những yêu cầu tự nhiên của công nhân . + Nếu có công nhân phụ phục vụ cho công nhân trong dây chuyền, có người thay thế khi công nhân trong dây chuyền nghỉ do những yêu cầu tự nhiên (uống nước, đi vệ sinh...) thì lấy K’2 = 1 + Nếu 2 điều kiện trên không đảm bảo thì lấy K’2= 0,95- 0,97 Công thức (6.10) có thể viết : g d d n N mF NN mF t 60 . 60..60 === (6.12) Ng : số sản phẩm lắp được trong 1 giờ. Từ công thức (6.10) , ta có nhận xét : nếu N càng lớn thì tn càng nhỏ có nghĩa là nếu số lượng sản phẩm phải lắp hàng năm lớn thì nhịp sản xuất phải nhỏ, nhưng mặt khác thời gian thực hiện nguyên công ở từng chỗ làm việc trong dây chuyền không thể giảm tuỳ ý mà phải có giới hạn tuỳ thuộc vào đặc tính và độ phức tạp của từng nguyên công. Trong trường hợp này muốn đảm bảo chương trình sản xuất, lắp ráp được toàn bộ sản phẩm ta cần tiến hành tổ chức những dây chuyền lắp ráp song song, mỗi dây chuyền sẽ lắp ráp 1 số lượng sản phẩm nhất định. Số lượng đường dây lắp ráp song song P được xác định theo công thức: n P t tP = (6.13) tP : nhịp công việc của mỗi đường dây chuyền - là thời gian thực hiện nguyên công tại một chỗ làm việc (nhịp sản xuất của dây chuyền). 96 tn : nhịp sản xuất sản phẩm chung theo chương trình sản xuất (nhịp sản xuất của phân xưởng lắp ráp), tính theo (6.10) • Nếu lắp ráp dây chuyền sản phẩm dịch chuyển theo liên tục thì : tP = ttcmax • Nếu dây chuyền sản phẩm dịch chuyển theo chu kỳ thì : tP = ttcmax + td ttcmax : thời gian lắp ráp của nguyên công dài nhất trong dây chuyền td là thời gian dịch chuyển sản phẩm từ chỗ làm việc này đến chỗ làm việc tiếp theo Trên cơ sở đó, số chỗ lắp ráp song song tại một chỗ lắp ráp cho những nguyên công có thời gian lắp ráp lâu hơn nhịp sản xuất của dây chuyền tP được xác định như sau : P ss t t E chiãúc= (6.14) tchiếc : là thời gian lắp ráp của nguyên công lâu hơn nhịp sản xuất của dây chuyền. Chú ý là nếu chỉ tổ chức một dây chuyền lắp ráp, thì giá trị tP trong công thức (6.14) sẽ là tn. Đến đây, số chỗ lắp ráp của toàn bộ dây chuyền (có thể có 1 hoặc nhiều dây chuyền lắp ráp song song) có thể xác định bằng công thức : tbR T E . .60 n tênh t =∑ (6.15) EΣ : số chỗ lắp ráp trên toàn bộ dây chuyền Rtb: số lượng công nhân trung bình ở một chỗ làm việc, còn gọi là mật độ công nhân trung bình ở một chỗ làm việc. Thường Rtb =1-1,8 10.2.2 Lắp ráp dây chuyền khi sản phẩm cố định Như ta đã biết : lắp dây chuyền khi sản phẩm cố định thì các sản phẩm lắp được đặt thành hàng dài tạo thành một đường chuyền cố định. Tại mỗi chỗ, sau khi hoàn thành quá trình lắp ta nhận được 1 sản phẩm hoàn chỉnh, vì thế : - Số sản phẩm đồng thời được lắp một lúc bằng số chỗ lắp. - Số chỗ lắp bằng số nguyên công - Số sản phẩm lắp ráp được tại một chỗ làm việc trong 1 năm được xác định theo công thức sau : tênhT mFN d .1 = (6.16) - Số đường dây chuyền cùng làm việc song song để lắp ráp hết toàn bộ sản phẩm theo chương trình sản xuất đã cho là : 11.EN NP = (6.17) P : số đường dây cùng làm việc song song N : số lượng sản phẩm cần lắp trong cả năm N1: số lượng sản phẩm lắp ráp được tại 1 chỗ làm việc trong năm 97 E1 : số chỗ lắp ráp trên 1 đường dây 11. Tính số lượng công nhân phân xưởng lắp ráp Công nhân, cán bộ của phân xưởng lắp ráp gồm có : - Công nhân sản xuất gồm công nhân nguội, công nhân lắp bộ phận và công nhân lắp chung - Công nhân phụ : công nhân lái cầu trục, công nhân giữ kho, công nhân vận chuyển ... - Kỹ sư, cán bộ kỹ thuật và nhân viên hành chính 11.1. Tính công nhân sản xuất 11.1.1 Số công nhân nguội được xác định theo công thức sau : c m i i ng F DT R .60 . 1 ∑ = = ng tênh(1) (6.18) m : số loại chi tiết cần g/c nguội Rng : công nhân nguội nói chung ng tinhT )1( : thời gian cần thiết để gia công nguội 1 chi tiết (phút) Di : số lượng chi tiết phải gia công nguội trong 1 năm của loại i Fc : thời gian làm việc thực tế của 1 công nhân trong 1 năm (giờ) Fc= (365 - 104 - n - f) .8. Kc (6.19) n : số ngày nghỉ lễ, nghỉ tết trong 1 năm f : số ngày nghỉ phép trong năm Kc : hệ số kể đến thời gian nghỉ việc của công nhân do những nguyên nhân bất thường. Thường lấy Kc = 0,91. 11.1.2 Tính số công nhân lắp ráp Công thức tổng quát để tính công nhân lắp ráp (cả lắp bộ phận và lắp chung) là : c q i i l F NT R .60 . 1 ∑ = = l tênh(1) (6.20) Rl : số công nhân lắp ráp (bộ phận hoặc chung). Tltính (1) : thời gian cần thiết để lắp một bộ phận (hoặc lắp chung 1 sản phẩm) (giờ). Ni : số lượng bộ phận (hoặc sản phẩm) của loại bộ phận (hoặc sản phẩm) thứ i cần lắp. q : số loại bộ phận (hoặc sản phẩm) cần lắp. Riêng với dạng lắp theo dây chuyền thì công nhân lắp ráp trong sản xuất dây chuyền được tính cho từng chỗ làm việc để hoàn thành những nguyên công riêng biệt phụ thuộc vào thời gian thực hiện nguyên công và nhịp công việc. Số công nhân lắp ráp này được tính toán theo công thức sau : 98 P chiãúc t t R ld =1 (6.21) R1ld : số công nhân lắp ráp tính cho một chỗ làm việc trong dạng lắp theo dây chuyền. tchiếc : thời gian thực hiện nguyên công lắp tại chỗ làm việc đó. tp : nhịp công việc của dây chuyền Số công nhân lắp được tính từ các công thức (6.18) (6.20); (6.21) nếu là số lẻ thì cần qui tròn thành số nguyên và gọi là số công nhân chọn dùng. Trong trường hợp số công nhân chọn dùng Rchọn ≥ 2 thì có 2 cách giải quyết : 1) Bố trí cho tất cả các công nhân vào cùng một chỗ làm việc nếu như điều kiện công nghệ của nguyên công đó cho phép. 2) Khi cách 1 không giải quyết được thì cần bố trí thêm chỗ làm việc song song và phân số công nhân đó ra các chỗ song song. 11.1.3 Tính bậc thợ bình quân của phân xưởng lắp ráp Tương tự như tính toán trong phân xưởng cơ khí 11.2. Tính công nhân phụ, nhân viên và cán bộ của phân xưởng lắp ráp Thường loại này được tính theo tỷ lệ % số công nhân sản xuất : 11.2.1 Công nhân phụ : Tuỳ theo dạng sản xuất ta lấy các tỷ lệ sau : - Sản xuất đơn chiếc, hàng loạt lấy 20-25 % công nhân sản xuất. - Sản xuất hàng khối lấy 15-20 % công nhân sản xuất. 11.2.2 Nhân viên phục vụ : Chiếm khoảng 2-3 % công nhân nói chung (công nhân sản xuất và công nhân phụ). 11.2.3 Kỹ sư , cán bộ kỹ thuật : Chiếm 8-10 % công nhân nói chung. 11.2.4 Nhân viên, hành chính văn phòng : Chiếm 4-5 % công nhân nói chung. 12. Tính diện tích và bố trí mặt bằng phân xưởng lắp ráp 12.1. Tính diện tích phân xưởng lắp ráp Tương tự như ở phân xưởng cơ khí, diện tích phân xưởng lắp ráp có thể được xác định bằng 3 phương pháp : - Tính chính xác dựa vào bố trí thiết bị, chỗ làm việc, đường đi... - Xác định diện tích theo diện tích đơn vị - Xác định theo tỷ lệ % của diện tích phân xưởng cơ khí Riêng phương pháp thứ nhất việc tính toán như ở phân xưởng cơ khí 12.1.1 Tính diện tích phân xưởng lắp ráp theo diện tích đơn vị Diện tích phân xưởng lắp ráp bằng diện tích đơn vị nhân với số người làm việc đông nhất của ca có trong phân xưởng SLR = s.Rmax (6.22) 99 SLR : diện tích phân xưởng lắp ráp. s : diện tích đơn vị tính cho một công nhân. Rmax : số người làm việc đông nhất của ca có trong phân xưởng. Diện tích đơn vị của phân xưởng lắp ráp là phần diện tích tính cho một công nhân trong ca làm việc đông nhất của phân xưởng. s là một chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật đánh giá việc sử dụng diện tích của phân xưởng . Tuỳ thuộc đặc tính sản phẩm, phương pháp tổ chức lắp ráp mà diện tích đơn vị có khác nhau (cho trong các sổ tay thiết kế xưởng). Ví dụ : - Trong sản xuất hàng loạt, sản phẩm có kích thước trung bình (máy cắt kim loại, động cơ, bơm, máy dệt...) thì s = 18 - 25 m2/ công nhân - Diện tích đơn vị của công việc nguội lấy s = 5 - 6 m2/ công nhân nguội 12.1.2. Tính diện tích phân xưởng lắp ráp theo diện tích phân xưởng cơ khí Gọi SLR là diện tích phân xưởng lắp ráp SCK là diện tích phân xưởng cơ khí, thì : - Dạng sản xuất đơn chiếc, loạt nhỏ SLR = (50 - 60 %) SCK - Sản xuất loạt vừa, loạt lớn SLR = (30 - 40 %) SCK - Sản xuất hàng khối SLR = (20 - 30 %) SCK - Sản xuất dây chuyền SLR = (15 - 20 %) SCK 12.2. Bố trí mặt bằng phân xưởng lắp ráp Bố trí mặt bằng phân xưởng lắp ráp phải đảm bảo trong quá trình lắp các chi tiết và các bộ phận di chuyển theo một đường hợp lý nhất, ngắn nhất, không cắt nhau và không đi ngược chiều nhau. Muốn vậy, trước tiên phải dựa vào các giai đoạn của quá trình lắp để bố trí các bộ phận của phân xưởng theo thứ tự tổng quát sau : chỗ gia công nguội → chỗ lắp ráp bộ phận → chỗ lắp chung → chỗ để thử sản phẩm → chỗ để sơn... 12.2.1 Chỗ để gia công nguội Để gia công nguội, chủ yếu ở đây là đặt các bàn nguội có ê tô và một ít bàn nguội không có ê tô. Trên các bàn nguội có các ngăn kéo để bảo quản dụng cụ. Bàn phải chắc chắn, cứng vững Khoảng cách giữa các ê tô; giữa ê tô với đường đi, với tường phải đảm bảo khoảng cách an toàn và tiết kiệm (có thể tham khảo hình 6.1) Hình 6.1 Vị trí của ê tô 80 0 10 00 1250-1500 Tường Đường đi Bàn nguội 100 Ngoài những bàn nguội còn để các chỗ trống trên nền nhà để đặt các thân máy tiến hành cạo sửa và có thêm một vài máy khoan bàn, khoan cần, máy cắt ren, máy mài phẳng... 12.2.2 Chỗ để lắp bộ phận máy Ở chỗ lắp bộ phận cũng đặt một số bàn nguội thông thường không có hoặc chỉ có vài ê tô, chủ yếu đặt các băng lăn, băng truyền. Ngoài ra trong bộ phận này tuỳ theo mức độ cần thiết có thể có vài máy khoan, máy ép (để lắp chặt), máy rửa chi tiết Ở phân xưởng lắp bộ phận cần lưu ý bố trí theo thứ tự lắp và sản phẩm đưa đến nơi lắp chung ngắn nhất, kịp thời nhất. 12.2.3 Chỗ để lắp chung toàn sản phẩm 12.2.3.1 Lắp cố định Ở dạng lắp cố định cần bố trí các bàn lắp, những bãi trống trên nền nhà để đặt sản phẩm . Trong gian đặt các máy lắp ráp để gá đặt các sản phẩm lên đó mà tiến hành các nguyên công lắp. 12.2.3.2 Lắp di động Dạng lắp di động phải bố trí các cơ cấu vận chuyển để di chuyển sản phẩm trong quá trình lắp. Các cơ cấu vận chuyển có thể là : - Dây chuyền xe đẩy trên mặt đất khép kín - Dây chuyền băng, đai - Dây chuyền chạy trên ray treo - Các đường lăn, đường trượt - Các toa xe nối - Các bàn quay ... 12.2.4 Chỗ để thử các sản phẩm Để đánh giá chất lượng sản phẩm, sau khi lắp xong đưa ra chỗ thử. Chỗ thử sản phẩm gồm có thử không tải và thử có tải 1/ Thử không tải : để kiểm tra vị trí tương quan giữa các bộ phận sản phẩm 2/ Thử có tải : để kiểm tra công suất, độ chính xác, độ cứng vững của sản phẩm. Thử không tải và có tải thường tiến hành ở vị trí khác nhau, cũng có thể tiến hành chung 1 chỗ Số lượng bệ thử có thể tính theo công thức : mF TNTNC . .. 1,1 11+= (6.23) N : số lượng sản phẩm cần thử hàng năm. N1 : số lượng sản phẩm cần thử lại hàng năm (thử sau khi điều chỉnh). T : thời gian cần thiết để thử 1 sản phẩm (giờ). T1 : thời gian cần thiết để thử lại 1 sản phẩm (giờ). F1,1 : thời gian làm việc thực tế của 1 bệ thử trong 1 năm với chế độ làm việc 1 kíp. F1,1.= (365 - 104 - n).8.K (6.24) 101 K : hệ số kể đến thời gian nghỉ để sửa bệ thử. 12.2.5 Chỗ để sơn và khô sơn Mục đích sơn là bảo vệ bề mặt bên ngoài của sản phẩm, đồng thời trang trí mặt hàng. Tuỳ thuộc qui mô của phân xưởng và loại sản phẩm có thể tiến hành sơn bằng những phương pháp khác nhau như : sơn khi sản phẩm dịch chuyển, sơn tại một chỗ cố định. Sản phẩm sau khi sơn phải sấy khô bằng cách để khô tự nhiên, bằng sấy nhân tạo. 12.2.6 Tính toán và bố trí các bộ phận phụ, sinh hoạt của phân xưởng lắp ráp Phần này tương tự như ở phân xưởng cơ khí 13. Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của phân xưởng lắp ráp 13.1. Các chỉ tiêu tuyệt đối - Sản lượng sản phẩm cần lắp hàng năm (chiếc, tấn, tiền). - Tổng số thiết bị sản xuất. - Tổng số công nhân sản xuất và công nhân, cán bộ nhân viên khác. - Chế độ làm việc của phân xưởng. - Quĩ tiền lương hàng năm của phân xưởng. - Tổng công suất điện (KW). 13.2. Các chỉ tiêu tương đối - Sản lượng sản phẩm lắp hàng năm tính cho 1 công nhân sản xuất; 1m2 diện tích. - Sản lượng sản phẩm lắp hàng năm tính cho 1 đơn vị giá tiền trang thiết bị chính và cho 1 đơn vị tiền lương. - Diện tích đơn vị cho 1 công nhân sản xuất ca đông nhất. - Diện tích phân xưởng lắp ráp theo % diện tích phân xưởng cơ khí. - Khối lượng lao động cần thiết để lắp 1 bộ phận hoặc 1 tấn sản phẩm. - Tỷ lệ % thời gian lắp sản phẩm so với gia công cơ. - Giá thành phân xưởng cho 1 sản phẩm hoặc 1 tấn sản phẩm. - Tỷ lệ % giữa kinh phí phân xưởng so với lương công nhân sản xuất. 102 Chương VII THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG VÀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN 1. Đại cương Năng lượng là một yếu tố rất quan trọng để nhà máy có thể hoạt động được. Việc thiết kế hệ thống năng lượng trong nhà máy cơ khí chủ yếu do nhóm cán bộ kỹ thuật chuyên môn về năng lượng đảm nhận. Nhu cầu vận chuyển (vật liệu, sản phẩm, nhiên liệu ...) cũng là một yếu tố không kém quan trọng nhằm đảm bảo cho quá trình sản xuất của nhà máy cơ khí được liên tục. Số nhân lực phục vụ cho khâu vận chuyển trong nhà máy cơ khí chiếm tỷ lệ 10 –18% số công nhân sản xuất. Vì vậy thiết kế hệ thống vận chuyển hợp lý cũng là một nhiệm vụ cần thiết trong quá trình thiết kế nhà máy cơ khí để đảm bảo hiệu quả kinh tế. 2. Thiết kế hệ thống cung cấp năng lượng Trong phần này chỉ đề cập đến việc xác định nhu cầu năng lượng khi thiết kế hệ thống cung cấp năng lượng 2.1 Khái niệm Trong nhà máy cơ khí, các dạng năng lượng thường sử dụng là nhiệt, lực, ánh sáng v.v... Những dạng năng lượng này được sản ra từ các nguồn sau: - Nhiên liệu rắn (than đá, than cốc v.v...), - Dòng điện, - Khí đốt (nhiên liệu thể khí), - Dầu đốt (nhiên liệu thể lỏng), - Hơi nước nóng, - Khí nén, - Cột nước bị nén. 2.2 Tính toán hệ thống cung cấp điện năng 2.2.1 Đại cương Năng lượng do dòng điện sinh ra rất quan trọng đối với việc sản xuất trong nhà máy cơ khí. Điện năng dùng để chạy máy và các thiết bị sản xuất, để tạo ra nhiệt năng và ánh sáng phục vụ sản xuất. Khi thiết kế xưởng phải dự tính về nhu cầu điện năng của nhà máy. Công việc tính toán do chuyên viên ngành điện trong tổ chức thiết kế đảm nhiệm. 2.2.2 Xác định nhu cầu cần thiết về điện năng Có hai cách tính: • Cách tính chính xác: Dựa trên cơ sở tổng công suất thiết kế của toàn bộ thiết bị dùng điện trong nhà máy. Đầu tiên phải thống kê số lượng các loại thiết bị dùng điện năng, phân theo hai loại: loại điện phát động (dùng điện năng để làm hoạt động các máy móc thiết bị) và loại điện thắp 103 sáng. Sau đấy tổng hợp công suất thiết kế của các loại thiết bị theo từng phân xưởng và bộ phận, chú ý là phải xác định riêng nhu cầu về loại điện xoay chiều và một chiều. Tổng nhu cầu điện năng của các loại thiết bị trong phân xưởng, bộ phận được xác định theo công suất thiết kế Ne và thời gian tiêu thụ điện năng của mỗi loại hàng năm T: k i j 1 1 W . . . m n e ij z i j j j i N T gη = = = ∑ ∑ [Kw.h/năm] (7.1) trong đó: i - chỉ thiết bị thứ i, j - chỉ loại (nhóm) thiết bị thứ j, k - chỉ phân xưởng, bộ phận thứ k, m - số loại (nhóm) thiết bị dùng điện, n - số lượng thiết bị dùng điện thuộc nhóm j, gj - hệ số nhu cầu của các loại thiết bị thuộc nhóm j (hệ số này kể đến sự tiêu thụ điện không đồng thời hoặc làm việc non tải,gj cho biết tỷ lệ điện năng tiêu thụ thực tế đồng thời của một loại thiết bị cụ thể so với công suất thiết kế. Giá trị gj có thể xem bảng 7.1). Như vậy, nhu cầu điện năng của toàn bộ nhà máy là: h k k = 1 W = W∑ [Kw.h/năm] (7.2) Bảng 7.1 Hệ số nhu cầu của các loại thiết bị. Loại điện Thiết bị hoặc nơi dùng điện Hệ số nhu cầu gj Động cơ điện của máy cắt vạn năng 0,20 Động cơ điện của máy cắt tự động, máy phay răng 0,25 Động cơ điện của cầu trục 0,15 Động cơ điện của máy búa, máy ép, máy nghiền 0,45 Lò điện, lò sấy 0,60 Máy hàn hồ quang 0,35 Các thiết bị cao tần 0,30 Máy bơm, băng tải, máy nén 0,75 Điện phát động Quạt gió 0,70 Gian sản xuất lớn 0,70 ÷0,80 Gian sản xuất vừa 0,80 ÷0,90 Văn phòng phân xưởng 0,70 ÷0,90 Điện thắp sáng Kho chứa, hầm chứa 0,50 ÷0,60 • Cách tính gần đúng: 104 Cách này dùng để xác định sơ bộ nhu cầu về điện năng của nhà máy thiết kế. Ta có thể dựa vào các chỉ tiêu kinh nghiệm cụ thể về nhu cầu điện năng tính theo một đơn vị sản phẩm (Kwh/chiếc, Kwh/đồng, Kwh/tấn) ( ví dụ ở bảng 7.2), theo một đơn vị diện tích sản xuất (Kwk/m2) (xem bảng 7.3) hoặc theo một đơn vị thiết bị sản xuất (Kwh/thiết bị). Bảng 7.2 Nhu cầu điện năng theo một đơn vị sản phẩm. Sản phẩm Nhu cầu điện năng để chế tạo 1 sản phẩm (Kwh/chiếc) Sản phẩm khi nhiệt luyện Nhu cầu điện năng tính cho 1 tấn sản phẩm (Kwh/tấn) Nung 200 ÷ 280 Thường hóa 160 ÷ 250 Tôi 100 ÷ 250 Ủ 130 ÷ 140 Ô tô Vật đúc 5000 ÷ 8000 300 Thấm than 510 ÷ 600 Bảng 7.3 Nhu cầu điện năng theo một đơn vị diện tích sản xuất m2. Loại hàng sản xuất Nhu cầu điện năng (Kwh/m2) Loại hàng sản xuất Nhu cầu điện năng (Kwh/m2) Chế tạo máy nặng 395 Chế tạo máy công cụ 143 Chế tạo động cơ diesel 163 Sản xuất thép 152 Chế tạo máy bơm, máy nén 163 Chế tạo đồ dùng bằng kim loại 201 Chế tạo ô tô 282 Chế tạo máy điện 197 Nhu cầu về điện năng của toàn nhà máy sẽ được xác định theo tổng số thiết bị dùng điện và mức tiêu thụ điện thực tế của các thiết bị đó. Cụ thể ta có thể xác định nhu cầu về điện năng theo 2 dạng: điện phát động và điện thắp sáng. - Điện phát động: 1W . . .e tb tb tb z tbN C g T η∑ ∑= (Kwh/năm) (7.3) trong đó: Netb – công suất qui định trung bình cho một thiết bị sản xuất (Kw), ví dụ ở bảng 7.4. CΣ - tổng số thiết bị sản xuất dùng điện, gtb - hệ số nhu cầu trung bình (nhà máy thường: gtb = 0,25÷0,32, nhà máy có nhiều lò điện hồ quang: gtb = 0,40÷0,45). Ttb - thời gian tiêu thụ điện trung bình hằng năm của một thiết bị sản xuất (giờ/năm). ηztb - hệ số tải trọng trung bình của thiết bị sản xuất, có thể lấy ηztb = 0,75. - Điện thắp sáng: 105 2 1 . . h Ak k k k W N A T∑ = =∑ (Kwh/năm) (7.4) trong đó: Ak - diện tích phân xưởng, bộ phận cần thắp sáng (m2), NAk – công suất cần thiết để thắp sáng 1 m2 diện tích (Kw/m2), xem bảng 7.5, Tk - tổng số giờ cần thắp sáng hàng năm của phân xưởng, bộ phận k (giờ/năm) h - số phân xưởng, bộ phận cần thắp sáng. Bảng 7.4 Công suất quy định trung bình cho 1 thiết bị sản xuất (Netb) thuộc phân xưởng Cơ khí chế tạo máy cắt kim loại. Chi tiết sản xuất Chi tiết lớn Chi tiết vừa và nhỏ Chi tiết tiêu chuẩn Netb (Kw) 15 ÷ 19 6 ÷ 8 4,5 ÷ 6,5 Bảng 7.5 Nhu cầu về điện thắp sáng cho 1 m2 diện tích (NA). Phân xưởng, bộ phận NA (W/m2) Phân xưởng cơ khí, lắp ráp,dụng cụ, rèn dập; phòng thí nghiệm, thiết kế 20 ÷ 22 Phân xưởng đúc, sửa chữa cơ khí, mộc 16 ÷ 18 Kho chứa 8 ÷ 10 Phòng lãnh đạo 15 Phòng sinh hoạt 10 Bộ phận năng lượng 12 ÷ 15 2.3 Tính toán hệ thống cung cấp khí nén 2.3.1 Đại cương Khí nén được dùng trong các phân xưởng sản xuất của nhà máy cơ khí để thực hiện các công việc cụ thể như sau: - Vận hành thiết bị và dụng cụ (ví dụ dụng cụ siết bu lông), - Tạo lực kẹp chặt ở các đồ gá, - Làm nguội, - Đẩy sản phẩm đến các vị trí cần thiết, - Làm sạch phoi, ... 2.3.2 Tính toán nhu cầu về khí nén Có hai cách tính: • Tính gần đúng: Dựa theo chỉ tiêu tính cho một thiết bị hoặc một tấn sản phẩm. Số lượng thiết bị dùng khí nén được tính theo tỷ lệ phần trăm của tổng số thiết bị có trong các phân xưởng và 106 bộ phận, cụ thể khoảng 5 ÷10 %. Nhu cầu về khí nén của toàn bộ thiết bị trong nhà máy được tính như sau: 0 1 . . . . n tbi i i tb ztb i Q Q C g T η∑ = =∑ (m3/năm) (7.5) trong đó: n - số loại trang thiết bị dùng khí nén, Q0tbi - lượng khí nén cần thiết trung bình cho loại trang thiết bị i, xem bảng 7.6, Ci - số trang thiết bị loại i dùng khí nén, gi - hệ số nhu cầu của các trang thiết bị loại i (hệ số kể đến sự tiêu thụ khí nén không đồng thời hoặc làm việc non tải), Ttb - thời gian tiêu thụ khí nén trung bình hàng năm của các thiết bị (giờ/năm), ηztb - hệ số tải trọng trung bình; thường ηztb = 0,75 Bảng 7.6 Lượng khí nén cần thiết trung bình Q0tb cho các loại thiết bị Loại thiết bị Q0tb (m3/h) Áp suất (atm) Trang bị gá lắp, kẹp chặt trên máy cắt kim loại 0,1 6 ÷ 7 Dụng cụ khí nén (khoan, búa tán, máy cắt, máy mài bóng liên tục) 2,5 ÷ 4,5 5 ÷ 6 Thiết bị rửa sạch 0,7÷ 1 3 Thiết bị nâng hạ (tải trọng 0,17÷ 1,7 Tấn) 0,07 ÷ 0,4 - Vòi phun sơn xì sản phẩm 2 3 ÷ 6 • Tính chính xác: Dựa vào công suất thiết kế cho từng thiết bị dùng khí nén, ta xác định chính xác lượng khí nén cần thiết theo các bước sau: - Tổng hợp các thiết bị trong cùng một hệ thống cung cấp khí nén, phân chia nhóm theo áp suất và yêu cầu chất lượng, - Xác định lượng khí nén cần thiết cho từng nhóm thiết bị dựa vào hệ số nhu cầu và tổng thời gian làm việc của thiết bị trong năm, - Xác định lượng khí nén mất mát do đường ống vận chuyển bị hở, do chênh lệch giữa công suất thiết kế và công suất hiệu dụng của mỗi thiết bị dùng khí nén. Lượng khí nén cần thiết cho nhóm thiết bị j là: 0 ij 1 . . . n j ij j zij i Q Q g T η = = ∑ (m3/năm) (7.6) trong đó: n - số lượng trang thiết bị dùng khí nén thuộc nhóm j, Q0ij - lượng khí nén cần thiết cho trang thiết bị i thuộc nhóm j, 107 gj - hệ số nhu cầu của các trang thiết bị thuộc nhóm j, Tij - thời gian tiêu thụ khí nén hàng năm của thiết bị i thuộc nhóm j (giờ/năm), ηzij - hệ số tải trọng của thiết bị i thuộc nhóm j. Lượng khí nén tổng cọng cho tất cả các nhóm thiết bị của một phân xưởng, bộ phận là: 0 ij 1 1 . . . . m n k ij j zij j i Q K Q g T η = = = ∑∑ (m3/năm) (7.7) với: K - hệ số kể đến sự hao hụt khí nén do đường ống bị hở (K =1,02 ÷1,5) m - số nhóm thiết bị dùng khí nén. Như vậy, nhu cầu về khí nén của toàn nhà máy là: 1 h k k Q Q∑ = =∑ (m3/năm) (7.8) h là số phân xưởng, bộ phận của nhà máy. 3. Thiết kế hệ thống vận chuyển 3.1 Khái niệm Hoạt động vận chuyển vật liệu, sản phẩm, dụng cụ gá lắp, v...v đóng vai trò rất quan trọng trong việc đảm bảo quá trình sản xuất trong nhà máy được liên tục. Số công nhân phục vụ khâu vận chuyển thường chiếm 10 ÷ 18 % số công nhân sản xuất. Các dạng vận chuyển chủ yếu trong nhà máy cơ khí thường là: - Vận chuyển giữa nhà máy với bên ngoài. - Vận chuyển trong nội bộ nhà máy (giữa các bộ phận, phân xưởng). - Vận chuyển trong nội bộ phân xưởng. Thiết kế hệ thống vận chuyển trong một nhà máy cơ khí bao gồm: xác định quan hệ vận chuyển hợp lý giữa các phân xưởng, bộ phận, chỗ làm việc; tính và chọn số lượng thiết bị vận chuyển và giải quyết khâu xếp dỡ phù hợp với kích cỡ, trọng lượng và tính chất của các đối tượng được vận chuyển. 3.2 Các loại thiết bị vận chuyển Thiết bị vận chuyển trong nhà máy được phân loại theo phương thức hoạt động (bằng tay, cơ khí, tự động), theo tính chất công việc (liên tục, gián đoạn), theo phương vận chuyển (đứng, ngang), v...v. Theo nhiệm vụ vận chuyển, ta phân 2 loại như sau: a/ Phương tiện vận chuyển giữa nhà máy với bên ngoài: ô tô, xe lửa, tàu thủy v...v. b/ Phương tiện vận chuyển trong phạm vi nhà máy: thường dùng các phương tiện sau: - Phương tiện vận chuyển liên tục: chủ yếu là các băng tải đai cao su, băng tải xích có móc treo, băng tải xích có móc xe con, băng tải có con lăn dịch chuyển và con lăn không dịch chuyển. 108 - Phương tiện vận chuyển gián đoạn: máng trượt, thang máy, xe đẩy tay, xe chạy điện acqui (xe rùa), cần trục quay, cầu trục điện. 3.3 Tính số lượng thiết bị vận chuyển Số lượng thiết bị của phân xưởng để vận chuyển nguyên vật liệu, phôi liệu, chi tiết và bộ phận của sản phẩm được xác định trên cơ sở số lượng hàng cần vận chuyển, số lần vận chuyển, thời gian vận chuyển, thời gian xếp dỡ hàng v...v. a/ Xác định số lượng các xe vận chuyển (xe rùa, xe đẩy, ...) • Với hệ thống vận chuyển 2 chiều (đi, lại): Số lượng xe đẩy X1 được tính như sau: 1 1 0 2 . . 2. . . . .60 c x Q k TX q k F m = (7.9) trong đó: Q - khối lượng vận chuyển hàng năm [tấn], k1 - hệ số xét đến những hư hỏng bất thường (xe làm việc không liên tục), k2 - hệ số sử dụng xe vận chuyển (k2 = 0,8), q0 - trọng tải của một xe vận chuyển [tấn], Fx - số giờ làm việc thực tế của 1 xe vận chuyển trong 1 năm theo chế độ làm việc 1 ca/ngày [giờ] (tính như F1-1 ở các chương thiết kế phân xưởng), m - số ca làm việc trong một ngày đêm, Tc - thời gian vận chuyển [phút]. Tc được tính như sau: Tc = Ttb + Tch + Td + Tn (7.10) với: Ttb - thời gian trung bình của một lần xe đi về, Tch - thời gian trung bình của một lần chất hàng, Td - thời gian trung bình của một lần dỡ hàng, Tn - thời gian nghỉ vì những lý do ngẫu nhiên (khoảng 10% Tc ở mỗi hành trình). • Với hệ thống vận chuyển 1 chiều: Số lượng xe đẩy X2 được tính như sau: 1 2 1 0 2 . .2. . . . .60 c x Q k TX X q k F m = = (7.11) b/ Xác định số lượng cầu trục • Tính gần đúng: Số lượng cầu trục có thể xác định sơ bộ theo cách gần đúng như sau: - Ở phân xưởng cơ khí: 1 cầu trục cho 40 ÷ 80 m chiều dài nhịp nhà, - Ở phân xưởng lắp ráp: 1 cầu trục cho 30 ÷ 50 m chiều dài nhịp nhà. 109 • Tính theo số lượng hàng cần vận chuyển: Số lượng cầu trục C được tính: 1 . . . c c n i TC n F = (7.12) trong đó: n - số lượng chi tiết cần vận chuyển trong 1 ca, i - số lượng trung bình các nguyên công cần vận chuyển của một chi tiết, n1 - số các chi tiết trong 1 lần vận chuyển, Fc - thời gian làm việc thực tế của 1 cầu trục trong 1 ca sản xuất [phút]. Fc = F.k (7.13) với: F - thời gian làm việc danh nghĩa của cầu trục trong 1 ca, F = 420 ÷ 480 phút, k - hệ số xét đến thời gian ngừng vận chuyển để sửa chữa (k = 0,90). Tc - thời gian vận chuyển [phút]. Tc được tính như sau: Tc = Ttb + Tch + Td + Tn (7.14) với: Ttb - thời gian một lần vận chuyển, Ttb được tính như sau: tb tb LT v = [phút] (7.15) với: Ltb – quãng đường vận chuyển trung bình, [m], v - vận tốc di chuyển trung bình của cầu trục (30 ÷ 80 m/ph). Tch - thời gian chất, móc hàng vận chuyển, Td - thời gian dỡ, tháo hàng, Tn - thời gian nghỉ vì những lý do ngẫu nhiên (khoảng 10% Tc ở mỗi hành trình). Riêng số lượng cầu trục ở phân xưởng lắp ráp có thể xác định trên cơ sở tiến độ lắp ráp, thời gian làm việc của cầu trục ở mỗi nguyên công lắp ráp, v...v. c/ Xác định số lượng băng tải Cơ sở để xác định là tốc độ di chuyển và năng suất của băng tải. Tốc độ của băng tải được tính bởi công thức: . 60. Q l v n = [m/phút] (7.16) hoặc: . l v nτ = [m/phút] (7.17) 110 trong đó: Q – năng suất của băng tải [chi tiết/giờ], l - bước treo tải hay bước có đặt hàng [m], n - số lượng chi tiết ở mỗi bước treo [chi tiết], τ - nhịp làm việc [phút]. Tốc độ của băng tải thường là 1 ÷ 6 m/ph. Với sản phẩm nặng 30 ÷ 50 kg, v = 3 m/ph. Trong công thức tính toán người ta thường đưa thêm phần dự trữ trên băng tải qua hệ số tăng năng suất (lấy đến 5). Với các băng tải phục vụ cho bộ phận rửa sạch, sơn, sấy thì tốc độ của băng tải được lấy theo chiều dài đoạn làm việc của buồng công tác L [m] (buồng rửa, buồng sơn hoặc buồng sấy) và thời gian công nghệ T0 [phút] (phụ thuộc công việc): 0 L v T = [m/phút] (7.18) Trong một số trường hợp, việc tính toán số lượng băng tải có thể dựa vào năng suất của chúng (Q), với tốc độ (v), bước treo tải (l) và số chi tiết ở mỗi bước treo (n) đã chọn trước: . .60v nQ l = (7.19) Nếu năng suất cần vận chuyển là Qvc thì số lượng băng tải sẽ là: vcQB Q= (7.20)