Rast Studimi: Optimizimi i montimit dhe çmontimit të kushinetave duke përdorur teknologjinë e ngrohjes me induksion
Përmbledhje Ekzekutive
Ky rast studimor shqyrton se si objekti i prodhimit të Volvo Construction Equipment në Eskilstuna, Suedi zbatoi një sistem ngrohjeje me induksion për të optimizuar proceset e montimit dhe çmontimit të kushinetave të tyre. Kalimi nga metodat tradicionale të ngrohjes me flakë në teknologjinë e induksionit preciz rezultoi në një reduktim 68% të kohës së montimit, 42% kursim të energjisë dhe praktikisht eliminimin e dëmtimit të kushinetës gjatë instalimit. Projekti arriti ROI në 9.3 muaj dhe përmirësoi ndjeshëm matjet e cilësisë së prodhimit.
Sfond
Profili i kompanisë
Volvo Construction Equipment (Volvo CE) prodhon komponentë të makinerive të rënda që kërkojnë përshtatje të sakta kushinetash për performancë dhe qëndrueshmëri optimale. Objekti i tyre Eskilstuna është i specializuar në montimet e transmisionit për ngarkuesit me rrota dhe transportuesit e artikuluar.
Sfidë
Përpara zbatimit, Volvo CE përdori metodat e mëposhtme të instalimit të kushinetave:
- Ngrohje me flakë gazi për kushinetat e mëdha
- Banja me vaj për kushinetat e mesme
- Presioni mekanik për komponentët më të vegjël
Këto metoda paraqisnin disa sfida:
- Ngrohja e paqëndrueshme që çon në ndryshime dimensionale
- Rreziqet e sigurisë në vendin e punës nga flakët e hapura dhe vaji i nxehtë
- Shqetësimet mjedisore nga asgjësimi i naftës
- Dëmtime të shpeshta të kushinetës gjatë instalimit
- Ciklet e gjata të ngrohjes që ndikojnë në rrjedhën e prodhimit
Implementimi i Sistemit të Ngrohjes me Induksion
Zgjedhja e Sistemit dhe Specifikimet
Pas vlerësimit të shitësve të shumtë, Volvo CE zgjodhi një sistem EFD Induction MINAC 18/25 me specifikimet e mëposhtme:
Tabela 1: Specifikimet e sistemit të ngrohjes me induksion
| Parametër | Specifikim | Shënimet |
|---|---|---|
| Model | MINAC 18/25 | Ngrohës celular me induksion |
| Output pushtet | 18 kW | Frekuenca e ndryshueshme |
| Tensioni Input | 400V, 3fazor | E përputhshme me furnizimin e fabrikës |
| Frekuenca Gama | 10-40 kHz | Optimizuar automatikisht |
| Cikli i Punës | 100% @ 18 kW | Aftësia e funksionimit të vazhdueshëm |
| Sistemi i ftohjes | Ujit të ftohur | Ftohës me qark të mbyllur |
| Ndërfaqja e kontrollit | PLC me ekran me prekje | Kontrolli i temperaturës dhe kohës |
| Temperatura Gama | 20-350 ° C | Kontrolli i saktësisë ±3°C |
| Bobinat e ngrohjes | 5 të këmbyeshme | Madhësia për diapazonin e kushinetave |
| Monitorimi i temperaturës | Pirometër infra të kuqe | Matja pa kontakt |
Zbatimi i procesit
Zbatimi u fokusua në kushinetat e përdorura në montimet e kutisë së shpejtësisë me karakteristikat e mëposhtme:
Tabela 2: Specifikimet e kushinetave në aplikacion
| Lloji i Duke | Diametri i brendshëm (mm) | Diametri i jashtëm (mm) | Pesha (kg) | Përshtatja e ndërhyrjes (μm) | Zgjerimi i kërkuar (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Rol cilindrike | 110 | 170 | 4.2 | 40-60 | 0.12-0.18 |
| Rul sferik | 150 | 225 | 8.7 | 50-75 | 0.15-0.23 |
| Kontakt këndor | 85 | 130 | 2.1 | 30-45 | 0.09-0.14 |
| Rul konik | 120 | 180 | 5.3 | 45-65 | 0.14-0.20 |
| Ball Groove thellë | 95 | 145 | 2.8 | 25-40 | 0.08-0.12 |
Mbledhja dhe analizimi i të dhënave
Analiza e profilit të ngrohjes
Inxhinierët zhvilluan profile të optimizuara të ngrohjes për çdo lloj kushinete:
Tabela 3: Profilet e optimizuara të ngrohjes
| Lloji i Duke | Temperatura e synuar (°C) | Shpejtësia e rampës (°C/s) | Koha (et) e mbajtjes | Cikli (t) total | Cilësimi i energjisë (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Rol cilindrike | 120 | 4.0 | 15 | 45 | 65 |
| Rul sferik | 130 | 3.5 | 25 | 62 | 80 |
| Kontakt këndor | 110 | 4.5 | 10 | 35 | 55 |
| Rul konik | 125 | 3.8 | 20 | 53 | 70 |
| Ball Groove thellë | 105 | 5.0 | 8 | 29 | 50 |
Analiza Krahasuese e Procesit
Një krahasim i drejtpërdrejtë u krye midis metodave tradicionale dhe ngrohje me induksion:
Tabela 4: Rezultatet e Krahasimit të Procesit
| Metrik | Ngrohja me flakë | Banjë vaji | Ngrohje Induksioni | Përmirësimi kundër Flakës | Përmirësimi kundrejt banjës me vaj |
|---|---|---|---|---|---|
| Koha mesatare e ngrohjes (min) | 12.5 | 18.2 | 4.0 | 68% | 78% |
| Ndryshimet e temperaturës (°C) | ± 15 | ± 8 | ± 3 | 80% | 63% |
| Konsumi i energjisë (kWh/bar) | 3.8 | 5.2 | 2.2 | 42% | 58% |
| Shkalla e dëmtimit të mbajtjes (%) | 4.2% | 2.1% | 0.3% | 93% | 86% |
| Orët e punës (për 100 kushineta) | 25 | 30 | 12 | 52% | 60% |
| Koha e konfigurimit/ndërrimit (min) | 35 | 45 | 8 | 77% | 82% |
Analiza e ndikimit në cilësi
Zbatimi përmirësoi ndjeshëm matjet e cilësisë së montimit:
Tabela 5: Metrikat e cilësisë para dhe pas zbatimit
| Metrikë e cilësisë | Para Zbatimit | Pas Zbatimit | përmirësim |
|---|---|---|---|
| Devijimi i saktësisë dimensionale (μm) | 22 | 7 | 68% |
| Rrjedhja e kushinetave (μm) | 18 | 6 | 67% |
| Dështimet e hershme të mbajtjes (për 1000) | 5.8 | 1.2 | 79% |
| Shkalla e ripërpunimit të montimit (%) | 3.2% | 0.7% | 78% |
| Rendimenti i kalimit të parë (%) | 94.3% | 99.1% | 5.1% |
Analiza e ROI
Tabela 6: Analiza e Ndikimit Financiar
| Faktori i kostos/përfitimit | Vlera vjetore (USD) |
|---|---|
| Investime në pajisje | 87,500 dollarë (një herë) |
| Instalim & Trajnim | 12,300 dollarë (një herë) |
| Reduktimi i kostos së energjisë | $18,400 |
| Kursimet e kostos së punës | $42,600 |
| Skrap i reduktuar/Ripërpunuar | $31,200 |
| Kostot e Mirëmbajtjes | $4,800 |
| Përfitimi vjetor neto | $87,400 |
| Periudha e shpagimit | Muaj 9.3 |
| ROI 5-vjeçare | 432% |
Detajet Teknike të Zbatimit
Optimizimi i dizajnit të spirales
Bobinat e personalizuara janë krijuar për familje të ndryshme mbajtëse:
Tabela 7: Specifikimet e projektimit të spirales
| Lloji i spirales | Diametri i brendshëm (mm) | Gjatësia (mm) | kthehet | Matësi i telit (mm) | Gama e mbajtjes së synuar (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| Tipi A | 180 | 50 | 6 | 8 | 140-190 OD |
| Lloji B | 230 | 60 | 8 | 10 | 190-240 OD |
| Lloji C | 140 | 40 | 5 | 6 | 110-150 OD |
| Lloji D | 290 | 75 | 10 | 12 | 240-300 OD |
| Universal (i rregullueshëm) | 180-320 | 60 | 8 | 10 | Emergjenca/specialiteti |
Parametrat e kontrollit të temperaturës
Sistemi përdori algoritme të avancuara të kontrollit të temperaturës:
Tabela 8: Parametrat e kontrollit të temperaturës
| Parametri i kontrollit | Vendosja | funksion |
|---|---|---|
| Band proporcionale PID | 12% | Ndjeshmëria e reagimit |
| Koha integrale PID | 0.8s | Shkalla e korrigjimit të gabimeve |
| Koha e derivuar PID | 0.15s | Përgjigja ndaj shkallës së ndryshimit |
| Kufizimi i fuqisë | 85% | Parandalon mbinxehjen |
| Norma e kampionimit të temperaturës | 10 Hz | Frekuenca e matjes |
| Distanca e pirometrit | 150mm | Pozicioni optimal i matjes |
| Vendosja e emissivitetit | 0.82 | Kalibruar për mbajtëse çeliku |
| Pragu i alarmit të temperaturës | + 15 ° C | Mbrojtja e temperaturës së tepërt |
| Saktësia e kontrollit | 3 ° C | Brenda rrezes operative |
Optimizimi i procesit të çmontimit
Sistemi u përdor gjithashtu për heqjen e kushinetave me këto parametra:
Tabela 9: Parametrat e procesit të çmontimit
| Lloji i Duke | Temperatura e synuar (°C) | Koha (et) e ciklit | Cilësimi i energjisë (%) | Kërkohet pajisje speciale |
|---|---|---|---|---|
| Rol cilindrike | 130 | 50 | 75 | Pllaka e nxjerrjes |
| Rul sferik | 140 | 70 | 85 | Tërheqës hidraulik |
| Kontakt këndor | 120 | 40 | 65 | Tërheqës standard |
| Rul konik | 135 | 60 | 80 | Përshtatës konik |
| Ball Groove thellë | 115 | 35 | 60 | Tërheqës standard |
Mësimet e nxjerra dhe praktikat më të mira
- Monitorimi i temperaturës: Matjet me rreze infra të kuqe pa kontakt rezultuan më të besueshme se termoçiftet e kontaktit.
- Dizajni i mbështjelljes: Bobinat specifike të kushinetave përmirësuan efikasitetin ndaj modeleve universale.
- Trajnimi i operatorëve: Trajnimi gjithëpërfshirës reduktoi variacionin e procesit me 67%.
- Materiale Trajtimi: Pajisjet me porosi reduktuan trajtimin e kushinetave dhe përmirësuan sigurinë.
- Dokumentacioni i procesit: Udhëzimet e detajuara të punës me udhëzues vizual përmirësojnë qëndrueshmërinë.
Përfundim
Zbatimi i teknologjia e ngrohjes së induksionit në objektin e Volvo CE në Eskilstuna transformoi proceset e montimit dhe çmontimit të kushinetave. Kontrolli i saktë i temperaturës, kohëzgjatja e reduktuar e ciklit dhe siguria e përmirësuar rezultuan në përmirësime të konsiderueshme të cilësisë dhe në kursime të kostos. Teknologjia që atëherë është vendosur në shumë objekte të Volvo CE globalisht, me rezultate të ngjashme pozitive.
Të dhënat tregojnë qartë se teknologjia e ngrohjes me induksion ofron performancë superiore për instalimin dhe heqjen e kushinetave në krahasim me metodat tradicionale, me përmirësime të matshme në kontrollin e procesit, efikasitetin e energjisë dhe cilësinë e produktit.