Вакуумная сублимационная установка для фермерского хозяйства

Проектирование вакуумной сублимационной установки для фермерского хозяйства с заданной производительностью. Схема узловой и общей сборки роторно-пластинчатого вакуумного насоса и его испытаний на работоспособность. Определение себестоимости установки.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 17.02.2011
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Объём водяного пара при среднем давлении в системе

= 8 - количество намороженного льда за 1 час, кг/ч;

= 0.525 - среднее давление в системе, мм. рт. ст. с учётом коэффициента

неравномерности испарения 1.2

Скорость откачки пара конденсатором

Так как пропускная способность соединительного трубопровода, полученная в расчете.

- примерно в 10000 раз больше объёма пара, подлежащего, откачке , то членом - пренебрегаем.

поверхность конденсатора, обеспечивающая требуемую скорость откачки,

,

где = 0.167 - давление у поверхности конденсации, мм. рт. ст.;

= 0.72 - определяется по графику, по среднему давлению в системе;

= 0.525рт. ст. и принятом расстоянии между испарительными

батареями =0.05м.

Принимаем допускаемую толщину слоя льда = 0.007м, тогда площадь поверхности для обеспечения льда такой толщины

Сравнивая площади поверхностей = 0,0467 и = 4.665, делаем вывод, что поверхность с площадью = 4.665 обеспечивает необходимую толщину слоя льда и в то же время гарантирует полную откачку пара конденсационной поверхностью, так как для откачки требуемого количества пара достаточно иметь поверхность, равную

= 0.0467 (эта поверхность была бы достаточна для непрерывной конденсации, если бы она полностью и непрерывно очищалась от конденсата).

Таким образом, принимаем = 4.665.

Удельный тепловой поток через поверхность конденсации

Коэффициент теплоотдачи от стенки к хладагенту - хладон-22

Как видно из расчёта, удельный тепловой поток получается значительно меньше величин, предлагаемых в работах основанных на опытных данных, Т.е. выбранная поверхность с площадью = 4.665, справится с необходимой нагрузкой.

Термическое сопротивление.

Для простоты расчёта принимается то, что температура стенки трубы и связанного с ней ребра будут одинаковы. Ввиду малой толщины стенки трубы определение термического сопротивления проводим по формуле для плоской стенки.

Где =0,001 - толщина стенки трубы наготовленной из коррозионностойкой стали;

- коэффициент теплопроводности коррозионностойкой стали.

Температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания при толщине намороженного льда

,

где ,°С - температура поверхности конденсации в конце цикла намораживания; = 35°С - температура поверхности конденсации в начале цикла намораживания;

q = 5378, - удельный тепловой поток;

- толщина слоя намороженного льда;

- коэффициент теплопроводности льда.

Следовательно, в конце цикла намораживания температура поверхности конденсации будет равна = - 29,°С, т.е. ниже максимально допустимой.

Определение габаритов сублимационного конденсатора.

Предельно допустимую рабочую длину охлаждающих элементов конденсатора находим из графиков. Для температуры конденсации t = - 30,°С и давлении системы =0.525, мм. рт. ст., и принятом расстоянии между испарительными батареями =0.05, м имеется

Эта величина является предельной для принятого расстояния между испарительными батареями.

В качестве вымораживающих элементов конденсатора принимаем вертикальные короткошланговые батареи с одним сплошным касательным ребром вдоль всех вертикальных труб батареи.

Диаметр вертикальных труб = 0.02, м, диаметр верхнего и нижнего коллекторов = 0.032, м, шаг труб в батарее принимаем =0.045, м.

Теплообменная поверхность 1 м вертикальной трубы с учётом касательного ребра

Высота вертикальных труб определится из выражения

Общее количество вертикальных испарительных труб

Общая длина коллекторных труб

Площадь поверхности коллекторных труб

Полная поверхность теплообмена в конденсатор

Расход тепла на расплавлении намороженного в конденсаторе льда.

Предварительное оттаивание намороженного льда от испарительных труб осуществляется парами горячего хладагента. Конструкция испарительных батарей выполнена таким образом, что намороженные плиты льда после подачи в испарительные батареи горячих паров Хладола-22 подтаивают и сползают на дно, где лед окончательно расплавляется за счёт тепла, выделяемого электронагревательным элементом конденсатора. Для расплавления намороженного в конденсаторе льда необходимо подвести тепло

где

= 32кг - количества льда сконденсированного за цикл;

= - 30°С - температура конденсации;

= 5°С - температура выводимого жидкого конденсата;

= 0°С - температура плавления льда;

- теплота плавления льда;

- теплота нагрева жидкого конденсата;

- теплоемкость льда;

- теплоемкость материала батареи (конструкционная сталь);

- масса испарительных батарей, кг;

Испарительные батареи конденсатора изготовлены из стальных коррозионностойких труб с толщиной стенки 1 мм.

Полная поверхность теплообмена в конденсаторе = 5.12, ,

тогда объём

Плотность коррозионностойкой стали = 7630 , масса испарительных батарей

Электрическая мощность нагревателя.

- тепловая нагрузка па нагреватель;

= 45мин = 0.75ч - время оттаивания намороженного льда

860 - тепловой эквивалент 1 кВт/ч

= 0.95 - коэффициент полезного действия нагревателя.

3. Охрана труда и экология

3.1 Анализ установки с точки зрения БЖД

В данном дипломном проекте разрабатывается установка, используемая в фермерском хозяйстве для изготовления сублимированного пищевого продукта. При работе установки могут возникать различные опасные и вредные производственные факторы. Установка состоит из проектируемого вакуумного механического ротационно-пластинчатого насоса; вакуумной сублимационной камеры объемом 1м3; камеры-десублиматора, рассчитанную на 50 кг льда; холодильного агрегата для подачи хладагента. Рабочий газ-воздух.

Проектируемый вакуумный насос обладает следующими номинальными параметрами: быстрота откачки 60 м3/ч, предельное остаточное давление 10 Па, давление нагнетания 105 Па. Привод насоса осуществляется от электродвигателя мощностью 2,2 кВт и частотой вращения вала 1500 об/мин.

Насос откачивает из камеры воздух, содержащий пары воды, которые конденсируются в десублиматоре. Опасные факторы для оператора установки - вибрация, шум, поражение электрическим током, т.к. почти все приборы работают от электрической цепи.

Основными факторами, которые следует учитывать при оценке условий труда людей при эксплуатации установки являются:

- шум

- вибрация

- нагретые поверхности

- возможность возникновения пожара

- поражение электрическим током

3.2 Освещение

Важное место в комплексе мероприятий по охране труда и оздоровлению условий труда работающих занимает создание оптимальной световой среды, т.е. рациональная организация естественного и искусственного освещения помещения и рабочих мест. Для создания нормальных условий при обслуживании установки освещение на участке комбинированное.

Проектируемая установка снабжена измерительными приборами, показание которых выводится на жидкокристаллический экран, толщина линий шрифта которого составляет 0.5 мм. Наименьший размер объекта различия (0.3…0.5) мм. Поэтому правильная организация естественного и искусственного освещения рабочего места имеет очень важную роль для обеспечения благоприятных условий труда оператора.

Требования, которые должны соблюдаться при оборудовании рабочих мест, предназначенных для работы с вычислительной техникой:

1. Обеспечить уровни освещенности и контрастности на экране и вокруг него, которые обеспечили бы зрительный комфорт и позволяли бы адаптацию к типу задачи оператору.

2. Соблюдать равномерную яркость в различных зонах зрительного пространства так, чтобы избежать зрительного дискомфорта.

Освещенность на рабочем месте должна быть порядка 500 люкс, так как согласно СНиП 23-09-95 при сборке и разборке установки скорость различения деталей при этой освещенности максимальна и не требует большого зрительного напряжения.

Для общего освещения не менее 300 люкс при использовании газоразрядных ламп.

3.3 Вибрация и шум

По ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность. Общие требования" вибрация от насосов относится к общей вибрации. Для общей вибрации нормы вибрационной нагрузки на оператора установлены для категорий вибрации.

К категории 3 типу "а" относится технологическая вибрация, которая образуется в результате работы машин или передается на рабочие места, не имеющие источников вибрации. Данная установка используется в помещениях с возможным использованием других источников вибраций, поэтому в нашем случае вибрация по источнику ее возникновения относится к категории 3 тип "а" - технологическая вибрация (вертикальная и горизонтальная) в производственных помещениях с источниками вибраций. Вибрации в данной установке относятся к общим вибрациям, передающимся через опорные поверхности на тело стоящего или сидящего человека.

В соответствии с ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность. Общие требования", установлены допустимые значения и оценки гигиенических характеристик вибраций, определяющих ее воздействие на человека.

При постоянных шумах нормируются уровни звуковых давлений в восьми октавных полосах со среднегеометрическими частотами от 63 до 8000 Гц. По ГОСТ 12.1.003-83 "Шум. Общие требования безопасности" (СТ СЭВ 1930-79) установлены следующие допустимые уровни звукового давления в лаборатории с шумным оборудованием.

Таблица 3.2

Рабочее место

Уровни звукового давления Lp в дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами в Гц.

Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА.

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Выполнение всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий

95

87

82

78

75

73

71

69

80

Основными шумовыми характеристиками машин, используемых в установке, являются октавные уровни звуковой мощности в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц и корректированный уровень звуковой мощности (дБА).

Причинами возникновения шума и вибрации в установке могут быть: местные сопротивления в трубопроводе вакуумной линии; местные сопротивления во всасывающих патрубках, соединяющих линию с вакуумным насосом; насос, электродвигатель.

Всасывающий патрубок представляет собой прямой трубопровод с диаметром проходного сечения не менее диаметра проходного сечения всасывающего патрубка насоса, т.е. эта часть установки не может быть источником возникновения шума и вибрации.

Покупной электродвигатель и агрегат для подачи хладагента так же не могут быть источниками появления шума, поскольку для него норма уровня шума соблюдена производителем. Их вибрация значительно снижена за счет применения виброизолирующих опор.

Потенциальным источником возникновения шума и вибрации является проектируемый вакуумный насос. В насосе шум возникает:

1) на всасывании в результате неравномерности заполнения газом ячейки всасывания;

2) на нагнетании в результате быстрого выталкивания газа из ячейки нагнетания через нагнетательные патрубки в обеих ступенях и через нагнетательное окно в первой ступени;

3) в трубопроводах из-за местных сопротивлений (во всасывающем патрубке при прохождении газа через фильтр, в нагнетательном патрубке при прохождении газа через маслоотбойник, в клапанах из-за изменения направления потока, при прохождения газа от окна нагнетания к окну всасывания через выфрезированный канал);

4) в результате трения поверхностей пластин и расточки цилиндров, пластин и роторов.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 установлен допустимый уровень шума на постоянных рабочих местах работников цеха, в котором от работников не требуется высококвалифицированная работа без часто получаемых указаниями, не требующая сосредоточенности: 80 дБА.

При расчете насоса определены диаметры всасывающего и нагнетательных патрубков, а также проходная площадь нагнетательного окна и канала, при которых скорость газа в них не превышает 15 м/с. При такой скорости газа уровень шума не превышает норму.

Трущиеся поверхности смазываются маслом ВМ-1, что уменьшает трение, а следовательно и уровень шума. В пользу незначительности уровня шума, возникающего в результате трения, говорят практические данные.

Вибрация в проектируемом насосе может возникнуть из-за дисбаланса ротора либо из-за изменения положения центра масс пластин.

Для снижения дисбаланса ротора проводится его статическая балансировка на специализированном станке.

При изменении положения центра масс пластин вибрацию насоса вызывают нескомпенсированные свободные силы и моменты, которые можно определить математически.

Свободная сила , где - сумма масс пластин первой и второй ступеней насоса; - относительный эксцентриситет ротора и цилиндра; - радиус расточки цилиндра; - угловая скорость вращения ротора.

Свободный момент

Значение свободной силы является значительным, необходимо применить виброизоляцию опор насоса.

Вывод: насос может быть размещен в производственных помещениях с постоянными рабочими местами, где эквивалентный уровень звука не должен превышать 80 дБА. Дополнительная защита от шума не требуется. Для предотвращения вредного воздействия вибрации необходимо применить виброизоляцию опор вакуумных насосов.

3.4 Расчет виброизолирущих опор

Для снижения вредного воздействия вибрации проектируемого вакуумного насоса необходимо установить его на виброизолирующие опоры.

Установка машин и агрегатов на виброизолирующие опоры приводит к ослаблению передачи вибраций от этих машин фундаменту, что в свою очередь обусловливает снижение уровня вибраций рабочих мест.

Поэтому для снижения уровня вибраций, вызываемых работой пластинчато-роторного насоса, применяются резиновые виброизолирующие прокладки. Они крепятся между опорой насоса (лапкой) и рамой, на которой устанавливается агрегат.

Частота вращение ротора проектируемого насоса .

Основная частота возмущающей силы

Собственная частота колебаний насоса, установленного на виброизолирующие опоры

Принято

Коэффициент передачи

В качестве материала виброизоляции выбрана резина на каучуковой основе №3311 с твердостью по ГОСТ 263-75 Па и динамическим модулем упругости равным Па или 250 , где = 5·106 Па - допустимое напряжение сжатия. Выбрана резина ИРП1015.

Динамический модуль упругости выбранного материала

Статическая осадка виброизоляционной прокладки

Высота прокладки

Масса насоса

Число опор

Суммарная площадь виброизоляционной опоры

Из конструкторских соображений опоры насоса имеют размеры . Площадь опоры насоса превышает расчетную площадь виброизоляционной опоры. Следовательно можно принять площадь виброизоляционной опоры .

Таким образом, для уменьшения вредного воздействия вибрации насоса необходимо установить виброизоляционные опоры размером , изготовленные из резины №3311.

3.5 Электробезопасность

Установка спроектирована с учетом требований по ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84).

При проектировании насоса были учтены требования "правил устройства электроустановок", которые регламентируют устройство электрооборудования. Для обеспечения безопасной, безаварийной и высокопроизводительной работы насоса необходимо наряду с совершенным исполнением и оснащением средствами защиты так организовать эксплуатацию, чтобы исключить всякую возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. Структура организации эксплуатации приведена в "Правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей" и "Правилах техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей".

В соответствии с Правилами устройства электроустановок производится классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током. Помещение в которой находится данная установка - сухое, беспыльное с нормальной температурой воздуха, но в ней присутствуют токопроводящие железобетонные полы. Поэтому она относится ко второму классу помещений, т.е. к помещениям с повышенной опасностью.

Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

Проектируемый насос имеет в качестве привода асинхронный двигатель питаемый от сети 380В, мощностью 2.2КВт, мощность холодильного агрегата 900 Вт, мощность нагревателей камеры 3 КВт, поэтому в работе установки электробезопасность имеет большое значение.

Проводка электродвигателя и щита автоматики изолирована. Корпусы насосов, электродвигатель, щит автоматики заземлены по системе TN-C (с глухозаземленной нейтралью, рис. 2.).

Рис.2 Схема заземления.

1 - заземлитель нейтрали источника питания, 2 - открытые проводящие части.

Токоведущие части, находящиеся под напряжением, изолированы и недоступны для случайного прикосновения. Устранена возможность поражения током при появлении напряжения на корпусе и других частях электрооборудования посредством автоматического срабатывания реле защиты и останова насоса блоком управления.

Таким образом, можно сделать вывод об электробезопасности установки.

3.6 Пожарная безопасность

Установка спроектирована с учетом требований по ГОСТ 12.1.004-81 (Пожарная безопасность. Общие требования).

Источником пожара в проектируемой установке (форвакуумный насос, электродвигатель насоса, холодильный агрегат для подачи насоса, щит автоматики и управления) могут послужить электродвигатели и система прогрева камеры.

Для оценки пожароопасности того или иного агрегата необходимо знать, какие огнеопасные вещества или смеси используются или образуются при работе системы. В соответствии со строительными нормами и правилами производства подразделяются по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности на 6 категорий. Данное помещение относится к категории

В - пожароопасное, т.к. в нем применяется вакуумное масло ВМ-1 ГОСТ 38.01402 с температурой вспышки 140оC.

Для предупреждения пожароопасностей при работе с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) (бензином и спиртом, которые применяются для очистки и обезжиривания деталей при сборке) необходимо соблюдать требования по безопасному ведению работ с ЛВЖ, действующие на данном предприятии.

Причиной возникновения пожара при эксплуатации установки может стать электродвигатель. Чтобы избежать перегрева двигателя насоса НВР, статор охлаждается проточной водой. Для этого на корпусе электродвигателя предусмотрена рубашка охлаждения. Подшипниковые узлы смазываются маслом. Чтобы масло не попадало в электродвигатель, предусмотрены лабиринтные уплотнения. В двигатели насоса охлаждающая вода и масло не попадают, следовательно, установка с этой точки зрения опасности не представляет.

Может произойти короткое замыкание при повреждении изоляции электродвигателя. Изоляция не испытывает никаких механических нагрузок, но может повредиться в результате перегрева электродвигателя. Поэтому при повышении температуры электродвигателя больше допустимой, электродвигатель автоматически отключается (срабатывает реле защиты).

Подвод воды обеспечен таким образом, чтобы охлаждался не только электродвигатель, но и подшипники. Помимо охлаждающей воды, тепло от подшипников отводит масло, непрерывно подаваемое к ним. Таким образом исключается перегрев подшипников.

При температуре 140оC происходит вспышка масла. Поэтому недопустимо повышение температуры масла свыше 80оC. Рабочая температура 60оC, что является допустимым значением. В случае возникновения возгорания, срабатывает реле автоматического останова насосов установки и подается звуковой сигнал.

Проектирование и эксплуатация всех промышленных предприятий регламентируется "Строительными нормами и правилами" (СниР11-90-81, СниР 11-2-80), "Правилами устройства электроустановок", а также "Типовыми правилами пожарной безопасности промышленных предприятий".

Вывод: при правильной эксплуатации в соответствии с "Типовыми правилами пожарной безопасности для промышленных предприятий" и "Правилами устройства электроустановок" проектируемая установка соответствует нормам пожарной безопасности.

3.7 Герметичность установки

Установка предназначена для пищевой промышленности. В процессе работы из камеры откачивается газ. Откачиваемый газ - воздух. Этот газ не содержит вредных веществ. Отсутствие режима герметичности сказывается только на длительности производства партии готового продукта и его качестве и не приносит вреда здоровью человека. В установке применяется вакуумная камера с рабочим давлением до 10Па. Материалом для вакуумной камеры является коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т.

Степень герметичности вакуумной установки характеризуется потоком воздуха через все имеющиеся течи, приведенным к нормальным условиям. Для определения степени негерметичности нормальными считаются условия перетекания воздуха при температуре 293 К из атмосферы в объем, откачанный до давления меньше 100 Па, при атмосферном давлении 105 Па. Методы испытания на герметичность изложены в соответствие с ГОСТ 24054-80 и ОСТ 11293.031-81. Испытание на герметичность проводится масс-спектрометрическим методом ГОСТ 6525-81 с допустимым потоком натекания Q=0,4 мм3*Па/с.

Обдув гелием производится сверху вниз. При обнаружении дефектов в конструкции или мест течи устраняют последние. После устранения дефектов производится повторная проверка на прочность и в дальнейшем на герметичность.

Прочностные характеристики разрабатываемого насоса и вакуумной камеры соответствуют критериям, т.к. вид и размеры конструктивных элементов выбирались согласно рекомендациям по проектированию вакуумной техники, основанной на большом опыте расчетов и испытаний аналогичных систем.

3.8 Автоматика

Для обеспечения пожаробезопасности в установку включена система автоматического отключения от электрической сети при помощи автомата защиты, являющегося одновременно включателем/выключателем питания. В случае возникновения чрезвычайной ситуации в виде скачка напряжения на 15% от рабочего напряжения или изменения силы тока срабатывает термозащитный автомат, связанный с датчиком давления. Через него подводится питание к насосам, и при изменении силы тока автомат отключает насосы от питания.

При засорении трубопроводов и патрубков опасности не возникает, т.к. насос в таком случае будет работать "на себя".

3.9 Охрана окружающей среды

Рассматривая установку в целом, необходимо отметить следующее: источником загрязнения окружающей среды может быть масло, а точнее его пар. Масло в данной системе используется для уменьшения сил трения качения в подшипниковых узлах в насосах. В насосе подшипники находятся в замкнутом пространстве, отделенном от соседних полостей лабиринтными уплотнениями, с окружающей средой они контакта не имеют. Для масла организован замкнутый цикл, что снижает вероятность попадания масла в окружающую среду. Для предотвращения утечек в конструкции предусмотрены уплотнения. Отработанное масло сливается из системы и утилизируется. Применяемое вакуумное масло не обладает токсичностью. В случае его пролива необходимо собрать разлитое масло и произвести уборку и обработку места пролива.

В данной установке используется проектируемый вакуумный насос НВР, который удовлетворяет нормам по загрязнению окружающей среды (ГОСТ 12.1.005-88).

Расположение составных частей всей системы и трубопроводов спроектировано таким образом, чтобы габариты установки были минимальными. Следовательно на изготовление требуется меньшее количество металла, что благоприятно с точки зрения сохранения природных ресурсов.

Благодаря более компактному расположению проектируемая система имеет большую проводимость, что позволило использовать насос меньшей производительности и, следовательно, меньшего энергопотребления. Затраты электроэнергии в проектируемой установке 6 кВт.

Применяемые в установке газ (воздух) и жидкости (масло) не обладают общетоксическим, мутагенным, раздражающим, канцерогенным действиями и не представляют опасности для окружающей среды.

В помещение предусмотрена система вентиляции. Воздух очищается фильтрацией с последующим кондиционированием до необходимой относительной влажности (45±5) %, температуры зимой (21±1) оС, летом (23±1) оС. Кондиционирование воздуха обеспечивает постоянную температуру поступающего очищенного воздуха.

Форвакуумный насос сбрасывает воздух в атмосферу по трубопроводу, выведенному из помещения, на конце которого находится фильтр очистки воздуха от масляных паров.

Исходя из приведенного выше, можно сделать вывод о безопасности работы установки с точки зрения загрязнения окружающей среды.

3.10 Общий вывод

В проведенном анализе работы установки с точки зрения безопасности жизнедеятельности были рассмотрены возможные влияния высокой температуры, давления, электрического тока, шума, вибраций на безопасность человека и экологию.

Все эти опасные и вредные факторы учитывались при проектировании установки и для их нейтрализации были применены необходимые конструкционные решения.

Оценивая установку по проведенному анализу и прочностным расчетам, можно сказать, что она достаточно безопасна для жизнедеятельности человека и окружающей среды.

4. Организационно-экономическая часть

В данном дипломном проекте разрабатывается установка, используемая в фермерском хозяйстве для изготовления сублимированного пищевого продукта. Сублимированные продукты обрели необычайную популярность благодаря ряду своих неоспоримых преимуществ. Во-первых, это биологически полноценная пища - сублимация позволяет сохранить первозданный внешний вид, аромат и вкус исходного продукта и содержащийся в нем комплекс полезных веществ.

Помимо этого, сублимированные продукты имеют небольшой вес, практически неограниченный срок годности, приемлемую цену (они значительно дешевле зарубежных аналогов). Учитывая невысокую закупочную цену исходного сырья, сделаем вывод, что заниматься разработкой установок по производству таких продуктов очень выгодно и актуально.

Установка состоит из проектируемого вакуумного механического ротационно-пластинчатого насоса, вакуумной сублимационной камеры объемом, камеры-десублиматора, холодильного агрегата для подачи хладагента.

Цель данного раздела - расчет себестоимости установки по изготовлению сублимированного продукта для пищевой индустрии, определение затрат на проведение одного рабочего цикла изготовления продукта и как следствие, определение затрат за один час работы установки.

4.1 Определение себестоимости установки

4.1.1 Расчет затрат на материалы

Используемые в установке материалы:

Таблица 4.1

Материал

Вес, кг

Стоимость 1 кг, руб

Затраты, руб

АК-8

4

150

600

Сталь 12Х18Н10Т

230

130

37700

Сталь 3сп/пс

200

21

4200

Резина

0,5

190

95

Медь

0,3

250

120

Итого:

42715

Общая стоимость материалов:

Sм = 42715 руб

Транспортные расходы для материалов

Sтр = Sм 0.05

(4.1)

Sтр = 42715 0.05 = 2135 руб

Общие затраты на материалы:

S1 = Sм + Sтр

(4.2)

S1 = 42715 + 2135 = 44850 руб

4.1.2 Расчет затрат заработную плату основным рабочим

Таблица 4.2

Наименование работ

Средний разряд

Трудоемкость, час

Тарифная ставка, руб/час

Общая зараб. плата, руб.

1

Токарные

IV

48

125

6000

2

Сварочные

V

12

156

1872

3

Фрезерные

VI

10

150

1500

4

Сверлильные

III

6

110

660

5

Сборочные

VI

18

180

3240

6

Контрольные

V

16

130

2080

Итого

15352

Дополнительная заработная плата:

Lдоп = Lосн 0.15

(4.3)

Lдоп = 15352 0.15 = 2302 руб

Отчисление в фонд социального страхования:

Lсоц. ст = (Lосн + Lдоп) 0.26

(4.4)

Lсоц. ст = (15352+ 2302) 0.26 = 4590 руб

Суммарные затраты на зарплату основным рабочим:

Sсум = Lсоц. ст + Lосн + Lдоп

(4.5)

Sсум = 4590 + 15352+ 2302= 22245 руб

4.1.3 Расчет затрат создание установки

Данные о стоимости покупных изделий приведены в таблице VIII.3:

Таблица 4.3

Наименование изделия

Количество

Стоимость за единицу, руб

Итого, руб

1

Электродвигатель

1

3100

3100

2

Датчик ПМТ-6-3

3

250

750

3

Вакуумметр Мерадат-ВТ12СТ2

1

9300

9300

4

Датчик HIH-4602-C

1

3520

3500

5

Регулятор Термодат-37ДГ1

1

15450

15450

6

Силовой блок

1

4500

4500

7

Вакуумная арматура

-

55000

55000

8

Стойка для аппаратуры

1

1700

1700

10

Клапан натекатель КН-6

2

3250

3250

11

Холодильный агрегат

M8-2SA-45X

1

31000

31000

12

Прочие материалы (вакуумное масла, хладагент и др.)

-

20000

20000

Итого Sпок = 150800 руб

Транспортные расходы для покупных изделий:

Sтр = Sпок 0.03

(4.6)

Sтр = 1500800 0.03 = 4525 руб

Установку собирают 2 инженера-механика. Длительность сборки - 12 часов. Тарифная ставка механика составляет 200 руб/ч

Тогда затраты на сборку установки:

Sсб = 12 200 = 2400 руб.

Сумма затрат на создание установки:

Sст = Sпок + Sсб + Sтр

(4.7)

Sст = 150800 + 2400+ 4525 = 157725 руб.

Себестоимость установки:

S = Sст + S1 + Sсум

(4.8)

S = 157725 + 44850 + 22245= 224820 руб.

4.2 Определение эксплуатационных затрат

Эксплуатационные затраты на использование установки за один цикл работы складываются из:

затраты на заработную плату обслуживающего персонала

затраты на электроэнергию

затраты на смазочные материалы

амортизационные отчисления

Рабочий цикл изготовления партии готового продукта t = 9 часов.

4.2.1 Затраты на заработную плату обслуживающего персонала

Обслуживание установки проводится одним механиком.

Тарифная ставка механика 160 руб/ч.

Итого, суммарные затраты на эксплуатацию данной установки составляют:

Sс = 9 160 = 1440 руб.

Затраты на заработную плату за один час работы установки:

(4.9)

4.2.2 Затраты на электроэнергию

Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии sэ = (на 03.05.2009)

PВИТ-3 = 75 Вт - мощность вакуумметра;

PНВР-16Д = 2200 Вт - мощность вакуумного насоса;

Pосвещ = 200 Вт - мощность ламп освещения;

Pвспом = 150 Вт - мощность вспомогательного оборудования и инструмента;

Pагр = 500 Вт - мощность агрегата подачи хладагента.

Pнагр = 3000 Вт - мощность нагревателей продукта

Суммарная потребляемая мощность:

Р = PВИТ-3 + PНВР-16Д + Pосвещ + Pвспом ++ Pагр+ Pнагр

(4.10)

Р = 75 + 2200 + 200 + 150 + 500+3000 = 6.125 кВт

Удельные затраты мощности потребляемой электроприборами:

Sэ. час = sэ Р

(4.11)

Sэ. час = 6.125 2.5 = 15.3 руб/час

Удельные затраты мощности потребляемой электроприборами за один рабочий цикл:

Sэ. э = Sэ. час t

(4.12)

Sэ. э = 15.3 9 = 137.7 руб

4.2.3 Затраты на смазочные материалы за один цикл установки

Расход масла:

в форвакуумном насосе НВР-16Д применяется вакуумное масло ВМ-1с в расчёте 2 литра на полгода.

Стоимость 1 литра масла ВМ-1с в среднем составляет 500 руб

Средние затраты на масло: Sмасла = 1 руб/час

Средние затраты на масло за один рабочий цикл: Sмасла = 9 руб

Эксплуатационные затраты на выполнение 1 рабочего цикла складываются из вышеперечисленных затрат и составляют:

Sэкспл = Sз. час + Sмасла + Sэ

(4.15)

Sэкспл = 1440 + 9 + 137.7 = 1586.7 руб

Эксплуатационные затраты за один час рабочего цикла составляют:

Sэкспл. час = Sэкспл /t

(4.16)

Sэкспл. час = 1586.7 /9 = 176 руб/час

4.2.4 Амортизационные отчисления

(4.17)

Списание стоимости стенда происходит за 10 лет равными долями.

Годовая норма амортизации а = 10%.

А = 224820 0.1 = 22480 руб/год

4.2.5 Стоимость эксплуатационного цикла установки

Стоимость эксплуатационного цикла установки:

Sуст = Sэкспл. час tэкспл + А/n

(4.18)

n - среднее число рабочих циклов в год.

Sуст = 176 9 + 22480/200 = 1696 руб

Стоимость одного часа работы установки.

Sуст. час = Sуст /t

(4.19)

Sуст. час = 1696 /9 = 188 руб/час

Стоимость производства готового продукта на установке в течение года.

Sгод = Sуст n

Sгод = 1696 200 = 339200 руб.

4.3 Увеличение стоимости 1кг готового продукта

В сублимационную камеру установки производится загрузка 50 кг исходного сырья - белых грибов. Выход готового продукта составляет не менее 9кг. Готовый продукт - сублимированные белые грибы (остаточная влажность до 5%)

В процессе сушки пищевого продукта цена 1кг готовой продукции увеличится на величину, равную эксплуатационным затратам, отнесенным к количеству килограмм полученного продукта:

Д= Sэкспл / X (руб)

В нашем случае, при 9-ти часовом рабочем цикле, имея выход готовой продукции в размере 9 кг, получим:

Д= 1696/9= 188 (руб) -

т.е этот тот минимум, на который возрастет цена 1 кг готовой продукции, вследствие покрытия затрат процесса обработки исходного сырья методом вакуумной сублимации.

Целью дипломного проекта является разработка вакуумной установки для производства сублимационных продуктов питания.

В данном разделе были произведены расчёты затрат на создание вакуумной установки, затрат на эксплуатацию и стоимость одного эксперимента, в том числе в расчете на 1 час и на 1 рабочий цикл производства продукта:

стоимость вакуумной установки: S = 224820 рубля

эксплуатационные затраты на один час эксперимента:

Sэкспл. час = 176 руб.

эксплуатационные затраты на один полный рабочий цикл: Sэкс =1587 руб.

эксплуатационные затраты на год работы установки: Sгод = 339200 руб.

5. Технологическая часть

5.1 Анализ технологичности изделия

Конструкция роторно-пластинчатого вакуумного насоса допускает возможность производить сборку из предварительно собранных узлов машины. В этом случае возможна параллельная сборка узлов агрегата. Это обеспечивает сокращение длительности цикла сборки, повышение производительности и качества сборки за счет закрепления сборщиков за одними и теми же аналогичными работами и за счет улучшения организации рабочих мест и труда, проведение испытаний собранных узлов и соответствующий контроль перед их подачей на общую сборку (этим устраняется появление дефектов при общей сборке, повышается качество изделия).

Для удобства сборки и регулировки обеспечивается свободный доступ ко всем собираемым изделиям, возможность удобного и свободного подвода инструмента к крепежным деталям, легкость захвата деталей, а также необходимость измерений при сборке.

Для более легкого соединения на сопрягаемых поверхностях выполнены фаски.

Так как производство единичное, то для сборки используется универсальное оборудование, и лишь на отдельных операциях - специальные приспособления.

На сборочном участке необходимо предусмотреть оборудование для сверления и развертывания отверстий и запрессовки штифтов.

Разборка вакуумного насоса производится в обратном порядке.

5.2 Контроль качества сборки

При проектировании технологических процессов общей и узловой сборки важное место занимает технологический контроль качества производимой продукции.

Качество обеспечивается предупреждением и своевременным выявлением брака продукции на всех этапах производственного процесса. Контроль направлен на проверку комплектующих изделия, на проверку сборочного оборудования, а также на систематическую проверку правильности протекания технологического процесса сборки.

При сборке проверяют:

необходимое наличие всех деталей в собранном узле (осмотр);

правильность положения собранных деталей (осмотр);

величина зазоров (измерительный инструмент);

герметичность и прочность изделия;

качество штифтовых соединений;

выполнение технических требований;

соблюдение размеров сборочных чертежей;

выполнение рабочих параметров;

внешний вид изделия;

точность взаимного расположения сопряженных деталей.

Собранное изделие должно удовлетворять техническим требованиям, обеспечивающим его надежную и безотказную работу в составе изделия более высокого порядка.

Технологичностью изделия является то, что можно собрать доступными средствами, методы проверки и балансировки осуществляются на имеющемся в промышленности оборудовании.

Разрабатываются технологические схемы сборки.

Технологические схемы сборки в наглядной форме выражают маршрут узловой и общей сборки.

На листе представлены технологическая схема общей сборки изделия и технологическая схема сборки его узлов. Последовательность выполнения соединений определяется конструкцией изделия.

5.3 Сборка узлов

Сборка осуществляется на верстаке, приспособлением являются тиски (струбцины монтажные), используемый инструмент - гаечные ключи: рожковые, накидные, торцевые (наборы), отвертки и динамометрический ключ.

5.3.1 Сборка центральной крышки

В корпус крышки поз.9 сборочного чертежа устанавливаем шайбу поз 32 и запрессовываем подшипник поз 32.

5.3.2 Сборка правой крышки

В корпус крышки поз.10 сборочного чертежа устанавливаем шайбу поз 32 и запрессовываем подшипник поз 31.

5.3.3 Сборка ротора 1 ступени

Две пластины поз.16 соединить 5-ю пружинами поз.33 и вставить в корпус ротора поз. 20.

5.3.4 Сборка ротора 2 ступени

Две пластины поз.17 соединить 2-мя пружинами поз.33 и вставить в корпус ротора поз.21.

5.3.5 Сборка электродвигателя

На двигатель поз.3 одеть барабан поз 3, завернуть 4 болта поз.26, вставить шпонку в вал, одеть левую полумуфту.

5.3.6 Сборка ступеней РПВН

В корпус поз.7 запрессовать подшипник поз.31, установить манжету поз.13, одеть кольцо поз.30, установить прокладку поз.4. Вставить ротор 1 ступени, поставить прокладку поз.4, установить центральную крышку поз.6, поставить прокладку поз.5, установить корпус 2 ступени поз.8, поставить прокладку поз.4. Установить ротор 2 ступени, поставить прокладку поз.5, установить правую крышку. Прикрутить болты поз.27 через шайбы поз.36 гайками поз.29 клапан. Установить клапана поз.1 винтами поз.39. На вал вставить шпонку поз.38

5.3.7 Общая сборка ротационно-пластинчатого вакуумного насоса

На двигатель установить прокладку, установить ступень так, чтобы упругая часть правой полумуфты вошла в отверстие левой полумуфты, установить прокладку поз.5, установить прокладку поз.5, установить корпус, установить прокладку, установить крышку насоса поз.3, вставить 3 шпильки поз.34, одеть 6 шайб поз.3 5, завернуть 6 гаек поз.28 Установить 2 прокладки, завернуть 2 пробки поз 40 Ввернуть всасывающий патрубок поз 14, ввернуть нагнетательный патрубок поз 15.

Заключение

Спроектирована вакуумная сублимационная камера с полезным объемом 1.2м3, рабочим давлением 70 Па, производительностью 45кг по испаренной влаге за 1 рабочий цикл

Установка служит для производства сублимированных пищевых продуктов.

Спроектирован роторно-пластинчатый вакуумный насос с быстротой действия 7 л/с и предельным остаточным давлением 10 Па, а также подобрана и рассчитана вакуумная система установки.

Список использованной литературы

1. "Вакуумная техника" Справочник / Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев, А.Т. Александрова и др.; под общей редакцией Е.С. Фролова, В.Е. Минайчева - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.: ил.

2. "Вакуумная техника" Розанов Л.Н. - М.: Высшая школа, 1990 г. - 320с.: ил.

3. "Механические вакуумные насосы" / Е.С. Фролов, И.В. Автономова, В.И. Васильев и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 288 с.: ил.

4. "Теоретические основы вакуумной техники" / Е.С. Фролов, Н.К. Никулин: МГТУ им. Баумана, 1993, 77с

5. "Охрана труда в машиностроении." Под ред. Е.Я. Юдина и С.В. Белова - М.: “Машиностроение" 1983г.

6. П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов "Конструирование узлов и деталей машин": Учеб. пособие для техн. спец. Вузов. / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов - М.: Высш. шк., 1998. - 447 с., ил.

7. В.И. Анурьев "Справочник конструктора-машиностроителя" “Машиностроение” 1979 г-728с., ил. Том 1

8. В.И. Анурьев "Справочник конструктора-машиностроителя" “Машиностроение” 1982 г. - 585 с., ил. Том 2

9. В.И. Анурьев В.И. "Справочник конструктора-машиностроителя" “Машиностроение” 1982 г. - 576 с., ил. Том 3.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.