Таким образом, для выполнения программы по первой технологической группе стержней достаточно одной линии, которая будет работать с коэффициентом загрузки Кз = 0,7

4.3.5 Расчет площадей стержневого отделения

ширина пролета: 24м,

4.4.1 Определения количества и состава формовочных смесей на годовую программу

Количество и состав формовочных смесей на годовую программу определяем по нормам расхода формовочных смесей на 1 т годного литья. Данные сводим в таблицу 4.13

Таблица 4.13 - Расчет формовочных смесей

Составы формовочных смесей определяются технологией изготовления форм, тродом металла, конфигурацией и массой отливки.

Основными компонентами песчано-глистой смеси является отработанная смесь, кварцевый песок, связующее.

Составы смесей приведены в табл 4.14

Таблица 4.14 - Состав песчано-глинистой смеси

4.4.2 Выбор и количество оборудования для приготовления формовочных смесей

Для приготовления формовочных смесей применяют смешивающие бегуны.

Потребное количество бегунов определяем по формуле:

, (4.8)

где n - потребное количество бегунов, шт;

Р_У - годовое количество смеси, т;

К_Н - коэффициент неравномерности, К_Н = 1,2...1,3;

Т_Д - эффективный фонд рабочего времени, ч, Т_Д = 5720 ч;

q - производительность бегунов, т/ч.

При расчете учитываем потери смеси при транспортировки, формовки и раздачи смеси. Принимаем потери равными 12%.

Для приготовления облицовочной смеси предусматриваем смесители модели 15104М, с производительностью q = 30 т/ч. Потребное количество смесителей:

Принимаем один смеситель с коэффициентом загрузки К_З = 0,57.

Для приготовления наполнительной смеси предусматриваем смесители модели 114, с производительностью q = 15 т/ч. Потребное количество смесителей:

Принимаем 1 смеситель с коэффициентом загрузки К_З = 0,83.

4.4.3 Определение количества и состав стержневой смеси на годовую программу

Количество стержневой смеси на годовую программу было определено при расчете стержневого отделения. ХТС приготавливаем в стержневом отделении. Составы смесей представлены в таблице 4.15.

Таблица 4.15 - Составы ХТС

4.4.4 Определение площадей смесеприготовительного отделения

Площадь смесеприготовительного отделения определяется с учетом проходов, проездов, рабочих мест, на этой же площади размещаем экспресс-лабораторию для контроля качества формовочных и стержневых смесей. Площадь, занимаемую экспресс-лабораторией принимаем равной 54 м². Общая площадь смесеприготовительного отделения составляет 198 м².

4.5 Расчет очистного отделения

В числе затрат труда по изготовлению отливок очистные операции составляют до 40%, причем в очистных отделениях применяется наибольшее количество ручного труда. Под очисткой отливок понимается весь цикл операций, которым подвергается отливка начиная от выбивки из опоки до грунтовки. В очистном отделении выполняются операции по удалению стержней из отливок, отделению литниковых систем и прибылей, очистке, обрубке, зачистке, термической обработке, исправлению дефектов в отливках и грунтовке отливок. В связи с выделением большого количества пыли в очистных отделениях следует предусматривать местную вытяжку на каждом рабочем месте и оборудовании. Приточная вентиляция должна составлять не менее 30 м³/ч на одного работающего.

Проектирование очистного отделения начинается с анализа номенклатуры отливок и выполнения последовательно следующих операций:

разбивки всей номенклатуры отливок на группы по массе, что позволяет выявить количество предполагаемых технологических потоков;

выбора рационального технологического процесса и оборудования для данной группы;

расчета и компоновки оборудования и рабочих мест, т. е. создания технологической линии.

4.5.1 Разбивка на группы по массе и определение технологических потоков

Проектирование очистного отделения начинаем с разбивки номенклатуры по массе, что позволяет определить потоки. Разбивка представлена в таблице 4.16.

Таблица 4.16 - Разбивка литья по массе очистного отделения

4.5.2 Выбор тезнологического процесса очистки и выбор оборудования

Типовой технологический процесс литья включает следующие операции:

удаление стержней из отливок;

отделение литниковых систем и прибылей;

очистка;

обрубка;

зачистка;

термическая обработка;

исправление дефектов в отливках;

грунтовка отливок.

Все оборудование должно назначаться согласно последовательности операций по очистке с соблюдением поточного метода обработки отливок.

Для очистки 1 потока принимаем комплексную механизированную линию

Обрубку отливок, удаление заливов, швов и других неровностей на наружных и внутренних поверхностях средних отливок из стали, а также вырубку дефектов для заварки, технологических (ложных) ребер в отливках из стали и обычно выполняют пневматическими рубильными молотками с зубилами (модели МР-4, МР-5, МР-6) или воздушно-дуговой резкой.

Следующая операция - зачистка. Для зачистки питателей, прибылей и других мелких неровностей на наружных поверхностях стальных отливок применяют специальные установки, снабженные абразивными корундовыми или карборундовыми кругами. Установки подразделяются на стационарные маятниковые - подвесные и с гибким валом. Заусенцы, острые кромки и другие подобные неровности отливок удаляют на заточных шлифовальных станках. В проектируемом отделении целесообразно установить стационарные маятниковые - подвесные станки модели 3374С.

После зачистки проводят исправление дефектных отливок. Основными методами исправления дефектных отливок являются декоративная заделка мелких поверхностных раковин пастами - мастиками и замазками; пропитывание специальными составами (водным раствором хлористого аммония и др.) для устранения пористости отливок, подвергающихся гидравлическому испытанию; газовая или электрическая заварка. Дефектные отливки исправляют на специализированных участках термообрубных отделении.

Следующая технологическая операция - термообработка отливок. Основной целью термообработки является снятие внутренних напряжений и улучшение обрабатываемости отливок при обработке резанием, придание металлу определенной структуры и физико-механических свойств. При проектировании термообрубных отделений сталелитейных цехов операции и режимы термообработки назначают с учетом требований к качеству получаемых отливок согласно техническим условиям. Отливки из углеродистой и низколегированной стали, изготовляемые в цехе, должны подвергаться нормализации. Время термообработки - 15…18 часов.

Завершающей операцией в цикле изготовления отливок является грунтовка. Грунтовку применяют для предохранения отливок от коррозии при их длительном хранении или транспортировке. Окраске подвергают наружные и внутренние поверхности отливок, не подлежащие обработке резанием, специальной густой краской (грунтом). Перед грунтовкой поверхности отливки очищают от песка и пыли в моечных установках. Отливки массой < 500 кг очищают струёй раствора едкого натра и тринатрийфосфата, а >500 кг - протиркой уайт-спиритом. Мелкие и средние отливки грунтуют в проходных окрасочных камерах на подвесных конвейерах. Грунтовка производится пневматическими распылителями или ручными электрораспылителями После грунтовки отливки сушат в специальных камерах или выдерживают в атмосфере цеха.

В термообрубном отделении применяют два вида контроля - промежуточный и окончательный. Первый осуществляется в процессе очистки, обрубки и зачистки с целью изъятия из технологического потока бракованных и дефектных отливок, а второй - для приемки прошедших эти операции отливок. В зависимости от предъявляемых к отливкам требований окончательный контроль проводится на постах наружного осмотра отливок, на разметочном пункте или стенде гидравлических испытаний, а также в цеховых и заводских лабораториях.

4.5.3 Расчет количества очистного отделения

Отливки первого потока, массой до 100 кг будем очищать в галтовочных барабанах, а отливки второго потока по массе будем очищать на дробеметных столах.

Количество очистного оборудования рассчитывается по формуле:

n = Q·К_Н/(Тд·q), (4.9)

где Q - количество очищаемого литья на программу, т;

К_Н - коэффициент неравномерности, К_Н = 1,2…1,4;

Тд - действительный годовой фонд времени работы, ч, Тд = 5710 ч;

q - производительность установки, т/ч.

Количество галтовочных барабанов равно:

n = 30000·1,4/(5710·5) = 1,4 шт.

Принимаем два галтовочных барабана модели 314, который будет работать с коэффициентом загрузки К_З = 0,76.

Количество дробеметных столов равно:

n = 30000·1,2/(5710·4) = 1,5 шт.

Принимаем два дробеметных стола, которые будут работать с коэффициентом загрузки К_З = 0,90.

4.5.4 Определение площади очистного отделения

Площадь очистного отделения определяется наличием оборудования, рабочих мест, расположением транспортных средств, проездов и проходов.

Укрупнено принимаем:

S_О.О = 0,4·S_Ф.О, (4.10)

где S_О.О - площадь очистного отделения, м²;

S_Ф.О - площадь формовочного отделения.

S_О.О = 0,4·3248 = 1300 м²

Нормы размеров пролета термообрубного отделения и грузоподъемности мостовых кранов выбираются в соответствие с нормами проектирования:

грузоподъемность кранов: 15т / 5т,

ширина пролета: 24м,

шаг колонн: 6м, 12м,

высота до головки подкранового рельса: 9,65м

высота до низа конструкции покрытия: 12,6м

5. Проектирование вспомогательных отделений цеха

5.1 Расчет участка подготовки свежих формовочных материалов

Склады имеют участки приема песка, глины, угля; участки просеивания, размола глины и песка.

Для сушки песка и глины предусматриваем участок оснащенный сушилами и установкой сушки в кипящем слое.

Количество барабанных сушил для сушки глины рассчитываем по формуле:

n = Q·К_Н/(Тд·q), (4.11)

где Q - количество глины на программу, т;

К_Н - коэффициент неравномерности, К_Н = 1,2…1,4;

Тд - действительный годовой фонд времени работы, ч, Тд = 5710 ч;

q - производительность установки, т/ч.

n = 13205·1,3/(5710·3,45) = 0,87 шт.

Принимаем одно барабанное сушило, которое будет работать с коэффициентом загрузки К_З = 0,87.

Помол угля и глины производим в шаровых мельницах. Принимаем модель мельницы Ш4 производительностью 4 т/ч.

n = (4388 + 13205)·1,3/(5710·4) = 0,99 шт.

Принимаем одну шаровую мельницу модели Ш4, которая будет работать с коэффициентом загрузки К_З = 0,99.

Песок будем сушить в установке с кипящим слоем.

n =20659,8·1,3/(5710·5) = 0,94 шт.

Принимаем 1 установку для сушки песка, которая будет работать с коэффициентом загрузки К_З = 0,93.

Для просеивания используем полигональное сито количество которых можно рассчитать по формуле:

n = V·К_Н/(Тд·q), (4.12)

где V - объем материала для просеивания, м³;

К_Н - коэффициент неравномерности, К_Н = 1,2…1,4;

Тд - действительный годовой фонд времени работы, ч, Тд = 5710 ч;

q - производительность установки, т/ч.

n = 20659,8·1,3/(5710·20) = 0,24 шт.

Принимаем одно полигональное сито модели 175М1, которое будет работать с коэффициентом загрузки К_З = 0,57.

5.2 Расчет участка ремонта оборудования

Ремонтная служба цеха должна обеспечить бесперебойную работу технологического и подъемно-транспортного оборудования. В обязанности службы входит осмотр оборудования и выполнение мелкого и среднего ремонта. Подбор типов металлообрабатывающего оборудования для ремонтного участка зависит от вида выполняемых ремонтов и степени механизации цеха.

Общее количество станков на ремонтном участке: 9,в том числе:

токарно-винторезных - 3,

строгальных - 1

фрезерных - 2,

сверлильных - 2,

расточных - 1.

5.3 расчет кладовых и лабораторий

Для хранения различных вспомогательных материалов в проектируемом литейном цехе необходимо предусмотреть общецеховую кладовую, инструментальную кладовую обрубного отделения, материальную кладовую отделения грунтовки и кладовую цехового механика и электрика. Согласно нормам проектирования принимаем следующие площади:

общецеховая кладовая - 75 м²;

кладовая обрубного отделения - 90 м²;

кладовая отделения грунтовки - 40 м²;

кладовая цехового механика и электрика - 150 м².

Кладовые оборудуются стеллажами, ларями и размещаются на площади вспомогательных отделений. Для проведения химического анализа металла во время плавки, текущего контроля качества формовочных и стержневых смесей в проектируемом цехе предусматриваются экспресс - лаборатории.

Размещаются они непосредственно в производственных отделениях. Согласно нормам проектирования, площади цеховых экспресс-лабораторий составляют: химическая лаборатория - 108 м², лаборатория формовочных материалов - 54 м².

Площади цеховых служб механика и энергетика принимаем по нормам, они составляют:

служба механика и энергетика - 500 м²;

цеховая контора мастеров - 80 м²;

цеховой диспетчерский пункт - 48 м².

6. Проектирование административных зданий

К бытовым помещениям литейного цеха относятся гардеробные, душевые, медпункт, столовая, умывальные, санузлы, курительные помещения, помещения для отдыха и личной гигиены женщин. К конторским помещениям -- кабинеты и комнаты руководящего и технического персонала цеха, красные уголки и залы заседаний.

Бытовые и конторские помещения будем размещать отдельно стоящих зданиях. В этом случае следует предусматривать отапливаемые переходы между вспомогательными и производственными зданиями.

Вспомогательные помещения допускается размещать иногда внутри производственных здании.

Полы в бытовых помещениях делают из керамических рифленых плиток, бетонные и мозаичные. В конторах полы застилают ксилолитом, линолеумом или деревом. Высоту этажей вспомогательных зданий в зависимости от условий принимаем равной 3,3. Отношение площади окон к площади помещения составляет 1:6 1:9.

Площадь гардеробных определяется количеством шкафов для хранения одежды. Нормами предусмотрен один шкаф для одного рабочего. Размер одинарного шкафа 50Х25 см, двойного--50Х33 см с высотой 1,65 м. Ширина прохода между закрытыми шкафами не менее 1 м. Верхняя одежда работников конторы, лаборатории и различных служб по согласованию с органами санитарного надзора может храниться на вешалках. Длина вешалки определяется из расчета 5 крючков на 1 пог. м.

Душевые размещают в помещениях, смежных с гардеробными. При душевых предусматривают помещения для переодевания, на каждый душ устанавливается скамейка на три места длиной 1,2 м и шириной 0,3 м. Размещать душевые и преддушевые у наружных стен не допускается.

Количество душей определяется из расчета один душ на 10 человек, работающих в наиболее многочисленной смене. Размеры открытых душевых кабин 0,9Х0,9 м, а закрытых-- 1,8х0,9 м, мест для переодевания--не менее 0,6Х0,9 м.

Ширина проходов между рядами кабин не менее 1,5 м, а между кабинами и стеной-- не менее 0,9 м. Расчетное время действия душевой после каждой смены принимается 45 мин. Душевое помещение должно иметь вытяжную и приточную вентиляцию.

Количество умывальников определяется из расчета один умывальник на 20 человек с подачей горячей воды к 30% умывальников. Расчет ведется по наиболее многочисленной смене. По нормам проектирования площадь на один кран составляет 2,1 м², расстояние между кранами -- 0,6 м, ширина проходов -- 1,6 м.

В цехах, где работает не менее 100 женщин, устраивается комната личной гигиены. Она состоит из приемной площадью 10--20 м² и процедурной с душем 1,5 м2. На каждые 200 человек сверх указанного количества добавляется по одному душу.

Величина площади кабинетов зависит от количества служащих. Так, при количестве служащих до 150 человек площадь кабинетов составляет 15% площади рабочих комнат, для учебных занятий -- 1,75 м² на одно ученическое место, для кабинетов по технике безопасности при списочном количестве работающих до 1000-- 25 м2.

Площади помещений цеховых общественных организаций следует принимать согласно нормам.

В цехе предусматривается столовая или буфет, комната приема пищи. При количестве работающих в дневной смене в 250 человек и более предусматривается столовая, работающая на полуфабрикатах. Если количество работающих в смене менее 250 человек, предусматриваются буфеты с отпуском горячих блюд, доставляемых из столовой. Расстояние до пункта питания должно приниматься при обеденном перерыве в 30 мин не более 300 м, а при обеденном перерыве 1 ч -- не более 600 м.

Количество обеденных мест в столовых и буфетах следует принимать из расчета одно место на 4 человека, работающих в дневной смене. Количество раздаточных стоек и их оборудование должны обеспечить отпуск обедов в каждом потоке в течение не более 10 мин.

Площадь отдельных рабочих помещений и кабинетов должна быть не менее 9 м².

Расстояние от рабочих мест до питьевых фонтанчиков или до установок раздачи газированной воды должно быть не более 75 м.

При числе работающих 300--800 человек в литейном цехе предусматривается фельдшерский пункт и врачебный пункт -- при 800-- 2000 человек. Медицинские пункты размещаются на первом этаже бытовых помещений. Площадь фельдшерского пункта составляет 48 м², врачебного -- 66 м².

7. Проектирование складских помещений

7.1 Расчет складов шихтовых и формовочных материалов

Характерной особенностью литейного производства является потребление большого количества исходных материалов. При поступлении в цех неподготовленных материалов, на складах должны быть предусмотрены подготовительные отделения: разделки шихты, дробления, размола и сушки глины, песка и др. Склад шихтовых материалов располагается параллельно плавильному отделению литейного цеха, а склад формовочных материалов - в противоположном торце литейного цеха, параллельно стержневому или обрубному отделению

Исходной базой для проектирования складов служат результаты расчетов площади закромов и всей площади складов, выполняемые в соответствии с нормами проектирования литейных цехов. Этими нормами предусматриваются: расход материалов, сроки их хранения, режим работы и фонд времени литейных цехов. Для всех участков складов проектируемого литейного цеха устанавливаем - параллельный трехсменный режим работы. Количество материалов, хранящихся на складе, определяется согласно расчетам плавильного и смесеприготовительного отделений. Расход вспомогательных материалов устанавливают на основании принятых нормативных данных по каждому виду изделия.

Расчет площади закромов складов шихтовых материалов ведется по формуле:

Fз.ш = 1,1·(f₁+f₂+...+fn) (7.1)

где Fз.ш - площадь закромов складов шихтовых материалов, м²;

1,1 - коэффициент увеличения расчетной площади закромов с учетом их фактического заполнения;

f₁, f₂, fn - расчетные площади для соответствующих компонентов шихты.

Для складов формовочных материалов площади закромов определяются по формуле:

Fф.м. = 1,25·(f₁+f₂+...+fn), (7.2)

где f1, f2, fn - расчетные площади закромов формовочных материалов, м²,

1,2 - коэффициент увеличения расчетной площади закромов с учетом их фактического заполнения

Данные по расчетам расходов формовочных материалов заносим в таблицу 7.1.

Площадь закромов шихты составит:

Fз = 1.1·(19,92 + 1,41 + 1,02 + 1,05 + 0,39) = 26,16 м².

Площадь закромов формовочных материалов составит:

Fф = 1,2(2,5 + 4,97 + 5,79) = 16,58м²

Общая площадь складов:

Fобщ = 26,16 + 16,58 = 42,74 м².

Площадь на проходы и проезды составляет 10 - 15% полезной площади. Склад шихтовых материалов должен иметь участки приема и хранения, составления шихты, дробления известняка, грануляции шлака и очистки литников. Основным подъемно-транспортным средством складов шихты являются электрические мостовые краны, снабженные магнитной шайбой или грейфером.

Fпр = 0,15·42,74 = 6,41м².

Площадь, занятая внутренними эстакадами и местами для разгрузки определяется длиной склада, количеством эстакад и необходимой шириной мест разгрузки:

Fэ = m·l·n (7.3)

где m -ширина разгрузки (при эстакадной разгрузке принимается равной 6-8 м),

l - длина эстакады, м, l = 24 м,

n - количество эстакад, n =1.

Fэ = 8·24·2 = 384 м2.

Площадь, занимаемая приемными устройствами для подачи материалов в производство , составляет 10-15% полезной площади:

Fпр = 0,15·142,52 = 21,38 м².

Склад формовочных материалов должен иметь участки приема песка и глины, хранения формовочных материалов, сушки песка и глины, просевки песка, размола глины, приготовления глинистой суспензии.

Общая площадь склада равна:

42,74 + 6,41 + 384 + 21,38 = 454,53 м².

Принимаем общую площадь склада равной 455 м².

7.2 Расчет складов оснастки, стержней и отливок

Литейные цехи обладают большим количеством дорогостоящей оснастки (модели, стержневые ящики, опоки и др.), хранение которой организуется в специально оборудованных складах.. Склады модельной оснастки оборудуются подъемными средствами, стеллажами, этажерками, позволяющими хранить модели, стержневые ящики, подмодельные плиты с моделями в несколько ярусов. Транспортировка модельной оснастки в литейных цехах осуществляется вилочными электропогрузчиками или электрокарами в унифицированной таре.