Проект цеха по производству закаленного стекла

В данном курсовом проекте будем производить закаленное стекло следующего ассортимента:

- стекло закаленное строительное толщиной 4 мм для остекления оконных и дверных блоков. Габаритные размеры составляют 1500Ч1000Ч4. Годовой выпуск данной продукции - 1050000 м²/год. Масса 1м² стекла толщиной 4 мм = 10 кг.

- стекло закаленное строительное толщиной 3 мм для остекления элементов ограждения лоджий, балконов. Габаритные размеры составляют 1300Ч1000Ч3 мм. Годовой выпуск данной продукции - 450000 м²/год. Масса 1м² стекла толщиной 3 мм = 7,5 кг

По нормируемым показателям внешнего вида: локальным и линейным порокам, цвету закаленное стекло должно соответствовать требованиям, предъявляемым к исходному стеклу и условиям договора на поставку. Допускаются на поверхности стекла радужные пятна, видимые под определенным углом. Трещины, посечки, грубые царапины, сколы, щербление кромки и повреждения углов стекла не допускаются.

Стекло должно быть механически прочным и выдерживать без разрушения удар стального шара массой (227±2) г (диаметр шара 38 мм), падающего с высоты, указанной в таблице 2.1.



Таблица 2.1

Характеристики стекла

Номинальная толщина стекла, мм	Высота падения шара, мм
От 3,0 до 4,0 включ.	2000±30

Стекло должно быть термостойким и выдерживать перепад температур не менее 200°С. Стекло при разрушении (характер разрушения) не должно образовывать крупные (более 3 см) осколки. Количество осколков стекла при испытании на характер разрушения в квадрате (50Ч50) мм должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Количество осколков стекла при разрушении

Вид стекла	Номинальная толщина стекла, мм	Количество осколков, шт., не менее
Листовое	3,0	15
	Св. 4,0 до 12,0 включ.	40

Осколки не должны иметь заостренных концов: угол, образованный двумя смежными сторонами, не должен быть менее 45°, при этом длина осколков не должна превышать 75 мм, а число осколков длиной от 60 до 75 мм не должно превышать 5 шт. Стекло должно выдерживать без разрушения удар мягкого тела массой (45±1) кг.

Оптические искажения стекла, видимые в проходящем свете под углом менее или равным 30°, при просмотре экрана типа "кирпичная стена" не допускаются.

Оптические характеристики (спектральные коэффициенты пропускания и отражения света) закаленного стекла должны соответствовать требованиям, предъявляемым к оптическим характеристикам исходного стекла (кроме случаев, когда производитель исходного стекла особо оговаривает изменение его оптических характеристик в процессе закалки).

Стекло, применяемое для наружного остекления, должно выдерживать нагрузки согласно действующим строительным нормам и правилам.

На современном этапе закаленное стекло имеет широкий ассортимент в двух основных направлениях: в сфере архитектурного и транспортного стекла. Для производства закаленного стекла применяется следующий график работы: склады сырьевых материалов и готовой продукции ? 1 рабочая смена в сутки; отделение порезки стекла на форматы, шлифовка, сверление, закалка ? 3 смены в сутки; упаковка в тару ? 1 рабочая смена в сутки. Продолжительность смены ? 8 часов. Годовой фонд рабочего времени цеха составляет 342 дня. На основе двух направлений и самых распространенных типоразмеров стекла с учетом выпуска готовой продукции в количестве 1,5 млн. м² /год (15000 т/год) составим производственную программу

Количество закаленного стекла толщиной 4 мм в сутки составит:

1050000/342=3070 м² (в тоннах 30700,01=30,7 т)

Количество закаленного стекла толщиной 4 мм в смену составит:

3070/3=1023 м² (10,23 т)

Количество закаленного стекла толщиной 4 мм в час составит:

1023/8=128 м² (1,28 т)

Таким же образом рассчитываем производственную программу для стекла толщиной 3 мм.

Производственная программа сведем в таблицу 2.3



Таблица 2.3

Производственная программа

Наименование продукции	Единица измерения	Выпуск
		В год	В сутки	В смену	В час
«Стекло закаленное строительное» толщиной 4 мм для остекления оконных и дверных блоков, Технические условия ГОСТ 30698	м2	1050000	3070	1023	128
	т	10500	30,7	10,23	1,28
«Стекло закаленное строительное» толщиной 3 мм для остекления элементов ограждения лоджий, балконов, Технические условия ГОСТ 30698	м2	450000	1316	438,6	54,8
	т	3375	9,87	3,29	0,411

2.2 Применяемое сырье и его характеристика

Исходным материалом для производства закаленного стекла является листовое полированное стекло следующих марок:

? М0?М1 (зеркальное улучшенное), М2 (зеркальное).

Оптические искажения листов стекла должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.4

Таблица 2.4

Требования, предъявляемые к листовому стеклу

Наименованиепоказателя	Норма для стекла марок
	М0	М1	М2
Оптические искажения, видимые в проходящем свете для стекла толщиной:	Не допускается искажение полос экрана «зебра»
	под углом, град. менее или равным
до 2,5 мм	45	40	35
св. 2,5 мм	50	45	40
Оптические искажения, видимые в отраженном свете	Не допускаются отклонения показателя отраженного растра, мм, более
	3	5	7

По видам и количеству допускаемых пороков стекло должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.5.

Таблица 2.5

Количество допускаемых пороков

Марка стекла	Общее количество допускаемых пороков размером более 0,5 мм на один лист стекла площадью, м2	Размеры пороков, мм, не более
	до 1	св. 1 до 5	св. 5 до 10	св. 10 до 15	св. 15	локальные	линейные
М0	0	0	1	2	3	2	5
М1	1	2	3	4	5	2	10
М2	1	3	4	6	7	3	20

Количество пороков размером до 0,5 мм не нормируется, если расстояние между ними не менее 500 мм. Если расстояние менее 500 мм, количество этих пороков включается в общее количество допускаемых пороков. Допускается по согласованию изготовителя и потребителя устанавливать дополнительные требования к порокам в крае стекла. Коэффициент направленного пропускания света должен соответствовать значениям, указанным в таблице 2.6.

Таблица 2.6

Коэффициент направленного пропускания света

Толщина стекла, мм	Коэффициент направленного пропускания света, не менее
3,0	+0,2
4,0	+1,0

Величина остаточных внутренних напряжений, характеризуемая разностью хода лучей при двулучепреломлении, не должна быть более 70 нм/см.



2.3 Обоснование выбора технологической схемы производства и ее описание

строительный закаленный стекло оборудование

В основе любого производства лежит выпуск продукции высокого качества с максимальным выходом, для этого за основу следует выбрать оборудование передовых фирм по производству оборудования для обработки и закалки стекла.

В данном курсовом проекте используется стекло Jambo формата. Для выполнения заданной производственной программы, было подобрано следующее оборудование:

резка стекла реализуется на автоматической линии раскроя Genius 61 line, которая включает в себя:

? автоматический погрузчик с опрокидывающейся рамой на присосках для загрузки стеклянных листов с боковых стоек. Может быть представлен в различных вариантах (Genius 61 LS).

? трехосный автоматический стол раскроя с ЧПУ с одной рабочей головкой для прямого и криволинейного раскроя и разлома стеклянных листов.(Genius 61 ST).

? стол для разлома монолитных стеклянных листов с ЧПУ Genius 61 ST.

Выбор этой линии обеспечивает высокую производительность, высокое качество и минимальное участие человеческого фактора. Вид линии в целом показан на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 ? Автоматическая линия раскроя Genius 61 line

В ходе процесса ведется контроль качества порезки по резу и геометрическим размерам в соответствии с шаблоном потребителя.

Второй этап ? механическая обработка (шлифовка, полировка или притупление) кромок стекла, а так же сверление отверстий производится на обрабатывающих станках с ЧПУ Intermac Master 55-65 (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 ? Обрабатывающий станок с ЧПУ Intermac Master 55

Master 65 представляют собой обрабатывающий центр с мостовой структурой с компьютерным управлением и тремя интерполирующими осями и автоматической сменой инструмента для выполнения следующих операций на заготовках из стекла: шлифование, полирование, фрезерование, сверление, гравирование (опция).

Новое поколение обрабатывающих центров Intermac, призванных удовлетворять требования предприятий, желающих не ограничиваться размерами выпускаемой продукции. Данные машины обеспечивают удобную и производительную обработку структурного стекла, крупногабаритного листового стекла, а также особенно больших элементов интерьера (столы, двери и т.д.). Являются идеальным решением для выполнения работы на двух позициях. Master 55-65 в стандартном исполнении снабжены двумя пультами управления, расположенными с обоих концов обрабатывающего центра, для обеспечения удобной работы оператора. Качество продукции Intermac закладывается уже на этапе проектирования; программа CAD для моделирования твердых тел способна воспроизводить динамические нагрузки, развиваемые во время работы, и определять зоны, в которых необходимо производить усиление. Максимальная надежность обеспечивается выбором материала, качеством отдельных компонентов и многочисленными испытаниями, которым подвергаются станки перед поставкой клиенту.

Механическая конструкция с подвижным порталом

Сварная конструкция из стальных нормализованных элементов с надлежащими ребрами жесткости для обеспечения максимальной надежности. Структура станка позволяет осуществлять подачу и разгрузку заготовок прямо с рабочего стола машины при помощи вакуумных станций. Новое покрытие станины на керамической основе еще лучше препятствует образованию коррозии. Вес станка - 9,5 тонн - является существенной составляющей его прочности.

Рабочий стол Master 65 3250Ч6150 мм обеспечивает оптимальное использование рабочего пространства, в том числе при обработке крупных изделий, например, столов и столешниц для кухни в режиме «мульти пост». Система позиционирования и закрепления заготовок посредством присосок с двойным вакуумным контуром для быстрой установки без механических крепежных устройств. Вакуумная система для обслуживания присосок крепления заготовок и упоров с водокольцевым насосом на 75 куб. м/час, не требующим никакого технического обслуживания; возможность разделения рабочего стола на две независимые части. Устройства крепления присосок быстросрабатывающего типа. Система сбора и слива охлаждающей воды в комплекте с соединительными шлангами для слива или выдвигаемыми ваннами (опция), установленными под рабочим столом.

Автоматический магазин револьверного типа на 14 позиций обеспечивают хранение оптимального количества инструментов и значительное уменьшение времени простоя станка благодаря доступности магазина даже во время общих обработок. Загрузка и выгрузка инструмента производится в полной безопасности с наружной стороны станка даже во время работы. На машине допускается использовать инструмент с максимальным диаметром 150 мм и весом не более 10 кг. Станок предназначен для работы с любым типом агрегатов. Система автоматического контроля наличия нужного инструмента в положении разгрузки рабочего инструмента. Предусмотрена возможность комплектации станка вторым и третьим револьверным магазином инструментов на 14 позиций.

Электрошпиндель нового поколения. Электрошпиндель мощностью 7,5 кВт с векторной системой контроля частоты вращения от 0 до 12 000 об/мин. Шпиндель оснащен четырьмя керамическими подшипниками для максимального сопротивления нагрузкам. Шпиндель оснащен двойной системой охлаждения:

- система внутреннего охлаждения инструмента чистой водой с увеличенным напором, что обеспечивает наилучшее охлаждение и увеличивает ресурс инструмента

- контур внешнего охлаждения шпинделя с независимым замкнутым циклом с использованием специальной охлаждающей жидкости. Охлаждающее устройство расположено на одном из концов мостовой балки

Быстросрабатывающее устройство крепления для инструмента с хвостовиком типа ISO 40 с механической системой блокировки, состоящей из пакета тарельчатых пружин, и системой разблокировки посредством пневматического. IWNC: новое числовое управление на базе ПК.

Благодаря новой технологии, разработанной компанией INTERMAC, ЧПУ полностью интегрирован во внутреннюю структуру ПК с оперативной системой WINDOWS XP.

Основные характеристики:

- процессор, совместимый с современными технологиями, представленными на рынке

- сменная встроенная карта осей (XP615), разработанная компанией INTERMAC

- монитор 15" LCD с плоским экраном, буквенно-цифровой клавиатурой и мышью

- полная совместимость с сетевыми системами и оптическими/магнитными системами, представленными на рынке

- встроенный модем

- ТЕЛЕСЕРВИС: удаленный контроль состояния станка с возможностью обновления логики, интерфейса, параметров, а также диагностики через ИНТЕРНЕТ и ИНТРАНЕТ

- предусмотрена возможность подключения Web-камеры с микрофоном и наушниками

- комплектующие к блоку управления представлены в свободной продаже

- значительное снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт

- новый интерфейс оператора стал значительно проще в использовании благодаря функции TOOLTIP (hot mouse), обеспечивающей отражение функций по наведению на них курсора мыши. Возможность работы в многозадачном режиме:

- возможность пользоваться CAD-CAM и всеми приложениями INTERMAC на ПК, установленном на станке, даже во время работы станка

- возможность использования всех обычных функций ЧПУ во время работы станка (ввод новых инструментов, изменение параметров и т.д.)

В новом компьютерном управлении сохранены и улучшены все характеристики ЧПУ предыдущего поколения (например, автоматическая компенсация износа полировальных кругов со считыванием рабочего давления в реальном времени). Новый пакет программного обеспечения WINGLASS CAD-CAM позволяет управлять станком с любого внешнего компьютера. Программное обеспечение включает в себя набор программ CAD-CAM, называемый WINGLASS, разработанный в среде Windows для полного управления рабочим циклом станка. Основные характеристики программного обеспечения:

- возможность импортирования файлов из других систем CAD (dxf, tag).

- возможность импортирования шрифтов в формате.

- широкая библиотека параметрических фигур.

- возможность «растягивать» параметрические фигуры.

- создание геометрических фигур при помощи функции автоматического сплайна.

- Настройка последовательности работы инструментов с возможностью повторной обработки, выбора начального положения обработки для каждого инструмента, создания последовательностей, включающих различные типы обработки.

- подсчет времени, затрачиваемого на обработку, и стоимости обработки. Помимо этого, программное обеспечение включает в себя приложение Doors Cad для автоматизированной обработки дверей.

- графическая симуляция прохода инструмента.

- считывание фигур с дигитайзеров.

- считывание фигур с лазерных агрегатов.

- считывание фигур при помощи сканеров.

Цифровая технология контроля за движением по осям Новая технология обеспечивает контроль за осями без преобразования сигналов по схеме цифровые-аналоговые-цифровые. С помощью этого достигаются следующие преимущества:

- программа для автоматического уменьшения скорости подачи инструмента в зависимости от его усилия

- отсутствие помех от электромагнитных полей.

- большая скорость передачи данных обеспечивает лучший контроль за осями. Кроме того, исключается риск «ударов» по заготовке.

Телесервис ПК, установленный на станке, оснащен встроенным модемом с функцией удаленной диагностики через интернет и локальную сеть, которая обеспечивает:

- дистанционное диагностирование и поиск неисправностей.

- обновление программного обеспечения и параметров станка.

- Резкое снижение затрат на техническое обслуживание.

Безопасность работы и надежность.

- станок представляет собой закрытую кабину для защиты рабочей зоны станка от механических повреждений и уменьшения уровня шума. Предусмотрен специальный пульт дистанционного управления, обеспечивающий полную безопасность оператора при позиционировании упоров и присосок во время работы станка.

- все движущие органы станка защищены от попадания воды и пыли.

- герметичный электрошкаф с защитой IP64, оснащенный кондиционером.

- система автоматической смазки всех скользящих частей обеспечивает безотказность работы и упрощенное техническое обслуживание.

Данный обрабатывающий станок обеспечивает высокую производительность, хорошее качество, а так же исключает отдельную технологическую стадию сверления отверстий и покупку соответствующего оборудования.

Обработанные и прошедшие контроль качества стекла устанавливаются на пирамиды и транспортируются на вертикальную моечно-сушильную машину на мойку и сушку.

Данная операция проводится на вертикальной моечной машине с сушкой компании Triulzi.

Назначение:

предназначены для мойки стекла и стекла. Автоматическое управление режимами работы, автоматическое считывание толщины стекла. Позволяет работать с LOW-E покрытием с различной степенью эмиссии. Применение: Применяются в производствах среднего и крупного масштаба.

Упаковочные размеры

Длина = 7670 мм; ширина = 3290 мм; высота = 1900 мм;

Роликовый конвейер на входе

Конвейер на входе с роликами, покрытыми ректифицированной вулканизированной резиной. Первые 2 вала холостые.

Зона мойки в корпусе из нержавеющей стали

Зона мойки состоит из 3 секций с цилиндрическими щетками, каждая постоянно смачивается из пульверизаторных трубок, ванны с насосом и фильтров. Основной корпус станка покрыт изнутри звукопоглощающим материалом. 6 цилиндрических щеток (3 пары), состоящих из секторов. Частичная замена сектора не требует большого времени: заменяется ближайший сегмент и фиксируется болтом. 2 ванны для сбора воды из нержавеющей стали с насосом и выдвижным фильтром. 1ая ванна обслуживает 1 и 2 пары щеток и снабжена системой нагрева воды (электрорезистор 6 КВ, поплавок и цифровой термостат). Вторая ванна с холодной водой обслуживает последнюю пару щеток (предназначена для деминерализованной воды). Ванны смонтированы на колесиках для выдвижения. Воды перед попаданием в насос проходит через фильтр и через фильтр с сеткой из нержавеющей стали, установленный в ванне.

Зона сушки из нержавеющей стали

Сушка осуществляется при помощи специально отформованных воздуходувных устройств, расположенных под наклоном к рабочей плоскости для получения хорошего качества. Воздуходувные устройства питаются от вентилятора высокого давления с фильтром.

Вентилятор находится в звуконепроницаемом кожухе, снабженном дверцей для ухода и чистки.

Конвейер на выходе

Конвейер моторизованный. Транспортировка стекол происходит при помощи зубчатого ремня. Снабжен устройством упора для остановки стекол в конце конвейера и кнопкой запуска.

Характеристики:

Корпус станка, включая дверцы и воздуходувные устройства сделаны из нержавеющей стали. Машина предназначена для подключения деминерализатора. Шарниры конвейеров защищены эпоксидным и полиуретановыми слоями. Валы для транспортировки стекла внутри станка покрыты вулканизированной и выровненной резиной. Механизмы вращения валов находятся в нижней части и вынесены за пределы рабочей зоны. Все движущиеся части защищены картерами. Панель управления марки Telemecanique изготовлена в соответствии со стандартами. Скорость выводится на специальный дисплей на панели. Скорость выводится на специальный дисплей на панели. Регулировка скорости производится с помощью инвертера. Толщина стекла регулируется с панели и цифрового дисплея моторизованным устройством. Пневматическое устройство для отключения первых двух передних щеток, которые снабжены пневмоцилиндрами для поднятия; последняя щетка мягкая и работает постоянно.

Все дальнейшие операции проходят контроль качества на визитаже.

Для нестираемой маркировки (штампа) на стекла применяются эмалевые и надглазурные краски. Расположение маркировки (штампа) на стекло должно соответствовать КД. В основу получения нестираемой маркировки на стеклах положен принцип адгезии. На первоначальном этапе термической обработки стекла возникает адгезия, то есть прилипание краски за счет молекулярной связи между поверхностями двух соприкасающихся разнородных фаз (краски и стекла). Этот процесс носит поверхностный характер. Согласно заданному температурному режиму закалки в результате взаимной диффузии происходит окончательное спаивание краски (маркировки) со стеклом. Существующая технология дает необходимые условия образования высококачественного нестираемого покрытия. Прочность покрытия можно проверить только при разрушении стекла.

Чистые, сухие стекла с нанесенной маркировкой укладывают на приемный рольганг по ширине печи в один или более потоков, в зависимости от размера стекла.

Последнюю стадию закалки стекла осуществляем на печи Tamglass HTF ProE™ конвейерного типа, которая обеспечивает заданную производительность и отличное качество. Печь представлена на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - Печь закалки Tamglass HTF ProE™

Конструкция линии плоской закалки типа HTF

Линия горизонтальной плоской закалки модели HTF состоит из стола загрузки, нескольких модулей предварительного разогрева, секции закалки и охлаждения, разгрузочного стола, блока управления, шкафов электрообеспечения и системы нагнетания воздуха для осуществления самой закалки и охлаждения стекла.

Конструкция печи рассчитана на поточную организацию производства. Стекло загружается партиями, размеры которых ограничены габаритами зоны закалки. В стандартном исполнении линии HTF гарантируют качественную закалку стекла толщиной 4-12 мм. При заказе дополнительного оборудования возможна закалка стекла толщиной от 2,2 до 19 мм. По мере разогрева, стекло поступает в зону закалки где осциллируется в 2-4 цикла, закаливается, а затем выходит с температурой 40-60°, что позволяет оператору спокойно снимать его с рольганга. Специальная система инжекторов в сочетании с движением осцилляции в момент закалки, позволяет максимально сохранить исходные плоскостные характеристики стекла.

Специалисты знают, что закалить специальное стекло, особенно стекло с мягким покрытием, очень трудно.

Тамгласс решил и эту проблему. Для разогрева таких типов стекол применяется запатентованная система Forced Convection, принудительная конвекция. Идея заключается в том, что стекло разогревается не только за счет прямого радиационного потока от нагревательных элементов, но и за счет принудительного теплообмена от потоков перегретого воздуха, что позволяет стеклу с покрытием прогреваться более равномерно в поперечном сечении. С использованием системы Forced Convection исчезли проблемы с качеством конечного продукта и отходами в брак.

По желанию заказчика линия HTF может быть оснащена системой непрерывного мониторинга за работой печи, которая автоматически, в режиме online отслеживает соблюдение заданных технологических параметров производства, а также следит за общим состоянием линии и работой ее узлов. В случае возникновения отклонений, система оповестит оператора и, при необходимости, внесет соответствующие коррективы в технологический процесс.

HTF РгоЕ - новейшая разработка Тамгласс.

В настоящее время компания Тамгласс начала крупномасштабную кампанию по промоушену новейшей линии горизонтальной закалки плоского стекла HTF РгоЕ, специально спроектированной для закалки стекол с низкоэмиссионным покрытием, т.н. Low-E glass. Печи HTF предыдущего поколения зарекомендовали себя как чрезвычайно надежное и производительное оборудование, что послужило основой для создания линий нового образца. Линия HTF РгоЕ вобрала в себя все лучшее от своего предшественника и, вместе с тем, имеет ряд бесспорных преимущество. Новая линия позволяет закаливать не только стекла, традиционно представленные на строительном рынке, но и производить закалку стекол с низкоэмиссионным покрытием с более высокой производительностью. В этой линии предусмотрено использование специального нагревательного модуля, который позволяет равномерно разогревать стекло при помощи метода принудительной конвекции, что практически исключает отходы в брак. Использование запатентованных нагревательных элементов с управляемым фокусированным тсплопотоком исключает подгорание кромки стекла установленной мощности Система контроля качества QMS, установленная на разгрузочном конвейере удовлетворяет стандартам ISO 9001/9002 и позволяет контролировать качество конечного продукта, а также вести контроль за производственным процессом К услугам клиента Тамгласса также предлагается договор на проведение сервисного обслуживания и консультаций (МСС), а также модемное подключение линии к сервисному центру компании для осуществления постоянного мониторинга за работой линии, т.н. R0LS

В поставку Tamglass HTF ProE™ входят все необходимые части для комплектной рабочей установки для производства плоского закаленного стекла в соответствии с техническим заданием. Оборудование доставляется разобранным на подузлы, готовые для быстрого монтажа на площадке

Основные части Tamglass HTF ProE^TM

? загрузочный и разгрузочный конвейеры с подъемными столами;

? полная система нагрева печи с механизированным открытием, системой принудительной конвекции, системой быстрого охлаждения, оптимизированным качеством кромки стекла и системой защиты от перегрева OPS™;

? энергосберегающая опция для тонкого стекла (ES);

? система ограничения пиковой мощности PPL™ (PPL);

? комбинированная закалочная / охладительная секция;

? виброконвейер для стеклобоя под закалочной секцией;

? система нагнетателей и трубопроводов для закалки / охлаждения » полная и независимая система привода;

? аккумуляторы для аварийного привода постоянного тока и системы беспрерывного питания;

? система управления на микропроцессоре с интерфейсом пользователя на основе Windows NT - удобство для пользователя;

? электрические шкафы с внутреннейпроводкой и полный набор руководств по эксплуатации и техническому обслуживанию на русском языке;

- контракт по техническому обслуживанию и консалтингу МСС™ с дистанционной интерактивной службой ROLS™ (МСС);

дополнительная нагревательная камера радиации/конвекции или конвекции (Combi) другие опции обеспечиваются по требованию.

2.4 Расчет материального баланса

Исходные данные: годовой выпуск продукции - 1500000 м²/год закаленного стекла в том числе:

Закаленного строительного стекла 1500Ч1000Ч4 мм ?1050000 м²/год;

Закаленного строительного стекла 1300Ч1000Ч3 мм - 450000 м²/год.

Масса 1м² стекла толщиной 4 мм = 10 кг, стекла толщиной 3 мм - 7,5 кг.

Составляем принципиальную технологическую схему производства безопасного закаленного стекла:

Внутризаводское транспортирование распаковка черновых заготовок, контроль качества, транспортирование к резным столам порезка стекла на заданные размеры сверление отверстий обработка кромок стекла закалка стекла упаковка изделий в тару транспортировка продукции на склад



На каждой операции по выпуску закаленного стекла существуют потерн, которые необходимо учитывать в статье расхода. Допускаемые потери представлены в таблице 2.7.

Таблица 2.7

Допускаемые потери

Наименование операций	Послеоперационные потери, %	Возвратные потери, % в стекловаренную печь
1	2	3
Распаковка и транспортировка	0,3	99,7
Порезка стекла на форматы	14	86
Сверление отверстий	7,5	92,5
Обработка кромок	4,5	95,5
Мойка и сушка	0,5	95
Закалка стекла	4,5	95,5
упаковка	0,05	99

Расчет производительности ? H и технологических потерь? R ведем отдельно для каждого вида стекла, пооперационно, используя следующие формулы:

R_i = H_i-1•P_i / (100-P_i), (2.1)

где R_i - технологические потери на данной операции; H_i-1 - количество материала, перерабатываемого на предыдущей операции; P_i - пооперационные потери на данной операции.

H_i = H_i-1+ R_i,(2.2)

где H_i - количество перерабатываемого материала на данной операции.

1. Расчет материального баланса для стекла толщиной 4мм с отверстиями.

Потери при упаковке стекла в контейнеры или паллеты 0,05 %, м²:

Потери при закалке стекла 4,5 %,м²:

Потери на стадии мойки и сушки стекла 0,5% составляет,

Потери при сверлении стекла 7,5 %, м²:

Потери при обработке кромок стекла 4,5 %, м²:

Потери при порезке стекла на форматы 14 %, м²:



Потери при распаковке и транспортировке стекла на пирамиды 0,3%, м²

2. Рассчитаем материальный баланс для закаленного стекла толщиной 3 мм.

Потери при упаковке стекла в контейнеры или паллеты 0,05%, м²:

Потери при закалке стекла 4,5 %,м²:

Потери на стадии мойки и сушки стекла 0,5 % составляет,

Потери при обработке кромок стекла 4,5 %, м²:

Потери при порезке стекла на форматы 14 %, м²:



Потери при распаковке и транспортировке стекла на пирамиды 0,3 %, м²:

Итого количество стекла с потерями 2038262,1 м²/год.

Данное количество потерь необходимо учесть при выпуске стеклоизделий определенного вида и его количества.

Полученные данные сводим в таблицу 2.8.

Таблица 2.8

Проверка материального баланса

Стекло закаленное толщиной 4мм
Приход	Расход
м2	т	м2	т
H7 =1459625,1	H7 =14596,251	R = 409625,1 H0 = 1050000	R = 4096,251 H0 = 10500
Итого: 1459625,1	Итого: 14596,251	Итого:1459625,1	Итого: 14596,251
Стекло закаленное толщиной 3мм
H6 =578637	H6 = 4339,78	R = 128637	R = 964,78
		H0 = 450000	H0 = 3375
Итого: 578637	Итого: 4339,78	Итого: 578637	Итого: 4339,78
Итого сумма: 2038262,1	Итого сумма: 15286,97	Итого сумма: 2038262,1	Итого сумма: 15286,97

2.5 Расчет и подбор оборудования

В соответствии с производственной программой и выбранной технологической схемой подберем оборудование для порезки стекла.

При работе на линии программной порезки Genius 61 line фирмы INTERMAK с возможностью раскроя стекол размером 6000Ч3210 средняя производительность достигает 500 м². Максимальная скорость движения стекла на столе 40 м/мин. Максимальная скорость порезки 140 м/мин.. Толщина обрабатываемого стекла от 2 до 12 (±0,2) мм. Производственная мощность оборудования в год составляет: 1404000 м² (167 м²/час.).

Количество стекла поступающего на линию программной порезки в смену, N_п:

N_п=H/F/n (2.3)

где Н - количество стекла, поступающего на порезку, м²;

F - фонд работы оборудования, сут;

N - количество смен.

N_п=2032147,4/342/3=1980,7 м²/ в смену.

Тогда количество линий:

К=N_п/P/t (2.5)

где Р - производственная мощность оборудования, м²/час;

t - рабочее время одной смены, час.

К=1980,7/167•8 =1,48

Для выполнения производственной программы необходимо 2 линии программной порезки стекла типа Genius 61 line. Подбор линии обработки кромок стекла ведется аналогично подбору столов порезки.

Для обработки стекол размером 6000Ч3210 (Jambo) ранее был выбран обрабатывающий станок с ЧПУ Intermac Master 65, который позволяет не только обрабатывать кромку, но и одновременно осуществлять сверление отверстий согласно заданной программе. Его параметры соответствуют: толщина обрабатываемого стекла 2-11,5 мм; минимальные размеры обработки стекла 130Ч180 мм; максимальные 3250Ч6150 мм; средняя производительность составляет 150 м²/час.

Тогда, количество стекла, поступающего на обработку составит:

N_п=1747646,7/342/3= 1703,4 м²/ в смену

Рассчитаем необходимое количество обрабатывающих станков:

К=1703,4/150 •8 = 1,42 (принимаем 2 станка).

Вертикальная моечно-сушильная машина компании Triulzi при скорости движения стекла 7 м/мин позволяет промыть и высушить до 3360 м погонных стекла в смену размером 1300Ч1600 мм.

Количество стекла, поступающего на обработку составит:

N_п=1579363,1/342/3= 1539,3 м²/ в смену

1539,3•2=3078,6 погонных метров.

При такой производительности достаточно 1 моечно-сушильной машины, но так как ее производительность приближается к 100%, то для обеспечения беспрерывной работы необходимо установить две таких линии.

Подбор линии закалки основан на режиме работы, который складывается из следующих факторов: нагрев стекла 80 сек за цикл. По этим данным определяется сменная выработка линией закалки, с учетом закладки стеклом на 70% площади рольганга.

Рассчитаем необходимую производительность линии закалки стекла. На закалку за вычетом предыдущих потерь поступает 1571466,3 м²/год стекла, отсюда следует, что сменная производительность будет равна:

Р=1571466,3/342/3 = 1531,6 м² /смену. За час 191,5 м²

Линия закалки стекла Tamglass Tamglass HTF ProE™ -2142-CTS-10-L производительностью 193 м²/час наиболее подходит к нашему проекту. Для бесперебойной работы цеха достаточно одной линии закалки.

Техническая характеристика всего описанного выше оборудования представлена в таблице 2.9.

Таблица 2.9

Характеристика применяемого оборудования

Оборудование	Техническая характеристика
Автоматическая линия раскроя Genius 61 line
Атоматический погрузчик с опрокидывающейся рамой на присосках для загрузки стеклянных	Автоматический загрузчик с двойной опрокидывающейся рамой с присосками для снятия листов стекла с вертикальных
листов с боковых стоек Genius 61 LS компании INTERMAC	пирамид. Функции загрузчика: захват стекла зеркала с пирамид и подача на стол резки в горизонтальном положении; обеспечение постоянной загрузки стола для бесперебойной работы. Возможны различные варианты компоновки загрузчиков
Трехосный автоматический стол раскроя с ЧПУ с одной рабочей головкой для прямого и криволинейного раскроя и разлома стеклянных листов Genius 61 ST.	Максимальный размер распила 6100 Ч 3210мм; Толщина стекла 3-19 мм; Погрешность +/- 0,15 мм; Максимальная рабочая скорость осей 150 м/мин; Цикл наклона 30 сек; Общий вес 3900 кг Установленная мощность 7,5 кВт 9,7 кВт (стол с подъемом); Высота рабочего стола 900 (-15,+40); Общие размеры (аЧbЧh) 8875Ч5842Ч 1400 мм; Размеры в упаковке (аЧbЧh) 8600Ч2275Ч2000 мм; Давление сжатого воздуха 7 Бар; Примерное потребление воздуха на лист 60 л.
Стол для разлома монолитных стеклянных листов с ЧПУ Genius 61 ST	Толщина стекла 2-19 мм; Общий вес 2500 кг; Установленная мощность 4,8 кВт; Высота рабочего стола880-940 мм; Общие размеры (аЧbЧh)7300Ч3850Ч920 Размеры в упаковке (аЧbЧh)7300Ч2200Ч 2300 мм; Давление сжатого воздуха 7 Бар; Примерное потребление воздуха на лист 50 л.
Вертикальноя моечная машина с сушкой компании Triulzi	Полезная высота 2000 мм Мин размеры 300Ч150 мм (длина x высота) Толщина от 3 до 35 мм (определяется автоматически) Скорость (контролируется инвертером) 7 м/мин Установленная мощность: 20 Kw Напряжение-Частота-Фа 380V 50Гц фазы Наклон 6° Длина конвейера на входе/выходе 2500/2500 мм
Обрабатывающий станок с ЧПУ Intermac Master 65	Рабочее давление воздуха,7 бар; Расход воздуха, 400Нл/мин; Рабочее давление воды,3бар; Расход воды,11 л/мин; Макс размер стекла,3250Ч6150 мм; поперечная ось, 3350мм; продольная ось,6250 мм;
	вертикальная ось,240 мм; поворотная ось (C),360 град.; Наклонная ось (T,A), -90°/+90 град.; Мощность электрошпинделя,7,5кВт; Максимальные обороты шпинделя, 12000 об/мин.; Максимальный диаметр инструмента,150 мм; Тип конуса ISO40; Требуемая электрическая мощность, 19 кВт; Длина,6565мм; Ширина, 8135 мм ; Высота,3150 мм; вес,11000 кг; Максимальная толщина заготовки,115 мм; Максимальная ширина гравирования, 30мм; Максимальный угол фацета, 90 град.; Максимальная ширина фацета,150 мм;
	Угол вращения рабочей головки C = 360° операции: - обработка кромки (внутренней и внешней); - фрезерование; - двустороннее сверление; - обработка кромки чашечным инструментом; - фацет; - пиление профильным диском; - рисование на поверхности и кромке; - гравирование;
Вертикальноя моечная машина с сушкой компании Triulzi	Полезная высота 2000 мм Мин размеры 300Ч50 мм (длина x высота) Толщина от 3 до 35 мм (определяется автоматически) Скорость (контролируется инвертером) 7 м/мин Установленная мощность: 20 Kw Напряжение-Частота-Фа 380V 50Гц фазы
Печь закалки стекла Tamglass HTF ProE™ -2142-CTS-10-L	Общая длина 18,5 м; Общая ширина 4,9 м; Общая высота 3,1 м; Размеры нагнетательной камеры LЧWЧH м-8,5Ч5,5Ч4,0 м; Максимальный размер листа( площадь загрузки) LЧW=2100Ч3600 мм; Производительность 193 м2/час.; Номинал закаляемого стекла 2-19 мм.

2.6 Расчет складов сырья и готовой продукции

В процессе производства закаленного стекла необходимы стекольные полуфабрикаты для бесперебойной работы цеха. Для этой цели необходимы складские помещения. Так как стекло при длительном хранении под открытым небом или навесом со временем начинает покрываться мутными пятнами (выщелачивание) и в дальнейшем не пригодно в производстве, необходимы закрытые складские здания в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП П-104-82). Данные помещения могут быть отдельно стоящими или в комплексе с производством.

Основным показателем при расчете склада является срок между поставками полуфабрикатов. В соответствии с тем, что основное производство стекла находится с проектируемым цехом промышленной переработки стекла на территории одного предприятия, склад рассчитываем из запаса стекла на 10 суток работы цеха.

Поставляемое стекло из цеха полированного стекла в цех промышленной переработки осуществляется форматами 6000Ч3210Ч4мм и 3мм. По производственной программе 10-ти суточный запас стекла соответствует для стекла 4 мм ?30700 м², для стекла 3 мм - 13160 м². Из ЦПС стекло поставляется в цех промпереработки в деревянных L - образных пирамидах размером 6300Ч3300Ч250 мм с вместимостью 20 листов. Одна пирамида соответственно вмещает: 20•6,0•3,21=385,2 м², и занимает площадь: 6,3•0,25=1,5 м². Для хранения необходимо: (30700+13160)/385,2=113,8 (114) пирамид, которые будут занимать площадь: 114•1,5= 171 м². С учетом расстояния между пирамидами принимаем площадь склада 200 м².

Принимаем ширину склада - 12 м. Длина составит 17 м, округляем до кратного шести 18 м.

Аналогично рассчитывается склад готовой продукции, который по проекту будет находиться на территории цеха. Стекло размером 1500Ч1000Ч4 пакуется в ПКС по 110 шт., так же как и стекло размером 1300Ч1000Ч3. Площадь контейнера 1800Ч1200 мм.

Требуемая площадь склада, с учетом короткого срока хранения готовой продукции 5 суток составит: 281м².

Склад готовой продукции расположен в зоне хранения и упаковки стекла, поэтому дополнительные площади на проходы и проезды не учитываются.

2.7 Контроль качества продукции

Контроль качества продукции - проверка соответствия качества продукции или процесса, от которого оно зависит, установленным требованиям. Контроль качества продукции включает государственный надзор за качеством продукции, ведомственный контроль качества продукции и технический контроль качества в объединениях, предприятиях и организациях.

Перед испытаниями образцы выдерживают при температуре 20±4°C. Время выдержки образцов перед приемосдаточными испытаниями устанавливают в технологической документации, а перед периодическими испытаниями - не менее 12 ч.

Образцы, испытываемые на оптические искажения и характеристики, на механическую прочность, термостойкость и класс защиты, должны отвечать требованиям согласно образцам-эталонам, утвержденным в установленном порядке. Длину, ширину и длину диагоналей прямоугольных стекол измеряют металлической рулеткой или другим мерительным инструментом с ценой деления не более 1 мм.

Размеры стекол сложной конфигурации допускается проверять наложением шаблона, аттестованного в установленном порядке.

Порядок измерения формы и размеров кромок (например, размера фаски кромки) устанавливают в технологической документации.

Качество обработки кромок проверяют путем сравнения с образцами-эталонами при освещенности не менее 300 лк с расстояния 300-600 мм.

Наличие трещин, сколов, щербин на кромках и повреждения углов проверяют визуально при освещенности не менее 300 лк.

Внешний вид (пороки) и цвет закаленного стекла определяют по НД на соответствующий вид исходного стекла.

Испытания на механическую прочность

Метод состоит в определении минимальной механической прочности при ударе стальным шаром. Испытания проводят на образцах размером 1100Ч900±5 мм, изготовленных вместе с испытываемой партией.

Средства испытания:

- стальной шар диаметром 38 мм и массой (227±2) г.

- стенд для проведения испытания.

Стенд должен состоять из жесткой стальной рамы и зажимающей рамки, обеспечивающей равномерное зажатие испытываемого образца по четырем сторонам с перекрытием края (30±5) мм

Оборудование должно удерживать испытываемый образец в горизонтальном положении.

Зажимающая рамка должна быть покрыта в местах контакта с испытываемым образцом резиновыми полосами шириной 30 мм, толщиной 4 мм. Шар сбрасывают с высоты 2,0; 2,5; 3,0 м, таким образом, чтобы точка удара была на расстоянии не более 25 мм от геометрического центра образца. По каждому образцу наносят один удар.

Образец считают выдержавшим испытание, если стекло не имеет разрушений.

Испытания на характер разрушения

Метод состоит в определении числа и размеров осколков стекла при его разрушении на нормируемой площади.

Испытания проводят на образцах размером (300-500)Ч(300-500) мм, изготовленных вместе с испытываемой партией. Допускается проводить испытания на готовых изделиях.

Инструмент, способный вызвать разрушение стекла в точке удара, например молоток массой (без рукоятки) (75±2) г и радиусом при вершине (0,20±0,05) мм.

По образцу наносят удар в любом месте на расстоянии не менее 50 мм от края образца. Если после удара стекло не разрушилось, то наносят последующие удары до его разрушения. После чего осматривают поверхность образца и выделяют квадрат размером 50Ч50 мм с наиболее крупными осколками стекла.

В течение не более 5 мин после разрушения стекла определяют число осколков на нормируемой площади (в выделенном квадрате) и размер максимального осколка. Принимают во внимание только трещины, возникающие в результате первоначального растрескивания. Осколок, пересекающий стороны нормируемой площади, учитывают как половину целого осколка.

Испытания на термостойкость проводят на трех образцах размером не менее 100Ч100 мм, изготовленных вместе с испытываемой партией.

Испытание стекла на удар мягким телом

Метод состоит в оценке стойкости стекла к механическому удару мягким телом некомпактной формы.

Испытания проводят на трех образцах стекла размером (1100Ч900)±10 мм, не имеющих пороков внешнего вида.

Кожаный мешок грушевидной формы, заполненный свинцовой дробью, высотой (33±10) мм, с диаметром максимального сечения (220±10) мм, массой (45±1) кг.

Образец должен крепиться к стальной раме стенда при помощи зажимающей рамки по четырем сторонам с перекрытием края (30±5) мм. Зажимающая рамка должна быть покрыта в местах контакта с образцом резиновыми полосами шириной 30 мм, толщиной 4мм.

Мешок должен быть подвешен на креплении таким образом, чтобы область максимального диаметра мешка в спокойном состоянии находилась на расстоянии не более 10 мм от поверхности образца и на расстоянии не более 50 мм от центра образца. Высота подвеса мешка - не менее 2500 мм.

Удар производят по центру образца, мешок при этом описывает дугу, падая с высоты, двигаясь по направлению центральной горизонтальной оси поверхности образца. Удар по каждому образцу должен быть только один.

Примечание. Высоту падения мешка отсчитывают от центра максимального диаметра мешка до центра горизонтальной оси поверхности образца.

Образцы считают выдержавшими испытания, если стекло не имеет разрушений.

Отклонение от плоскостности листов стекла определяют в вертикальном положении (угол отклонения от вертикали не должен превышать 15°) наложением металлической линейки или строительного уровня длиной не менее 1000 мм в продольном и поперечном направлениях в центре листа стекла. Расстояние от поверхности листа стекла до линейки или уровня измеряют щупом по НД. Размер щупа, вошедшего в зазор, не должен превышать требований, приведенных к линейному размеру.

Отклонение от прямолинейности кромок сторон стекла определяют прикладыванием металлической линейки или строительного уровня вдоль измеряемой кромки стороны стекла и измерением щупом по НД максимального зазора между линейкой или уровнем и кромкой стекла. Максимальный зазор (толщина щупа) должен находиться в поле допуска на размер.

Оптические характеристики (цвет, спектральные коэффициенты пропускания и отражения света) закаленного стекла контролируют в соответствии с НД на исходное стекло.

Маркировку стекол проверяют визуально.



3. Охрана труда и охрана окружающей среды

3.1 Охрана труда

При организации производства закаленного стекла, на работающих будет воздействовать комплекс опасных и вредных производственных факторов описанных ниже.

К числу опасных факторов, воздействующих на персонал во время производства, можно отнести возможность соприкосновения с движущимися и вращающимися частями оборудования, поражения электрическим током при работе с технологическим оборудованием, воздействие шума на центральную нервную систему, тепловое излучение и возможность получения ожогов при соприкосновении с горячими частями технологического оборудования. Так же существует возможность получения травм в виде порезов при неосторожном обращении со стеклом.

Наиболее неблагоприятными стадиями в производственном процессе являются следующие операции:

1. линия закалки стекла (пыление, выделение тепла);

2. линия обработки кромок стекла (шум, высокое напряжение на электродвигателях,);

3. участок резки и упаковки стекла (возможность порезов, образования и накопления зарядов статистического электричества). Получение травм возможно при наездах электрических погрузчиков и соприкосновения с вращающимися и движущимися частями транспортеров шихты и стеклобоя.

Помещение цеха промышленной переработки стекла в соответствии с классификацией зданий по взрывопожарной и пожарной опасности подразделяются на следующие категории в соответствии с НПБ 5-2000: Резное отделение и склад готовой продукции относятся к категории В2, которая характеризуется присутствием твердых горючих веществ и материалов.

Согласно классификации помещений по пожаро- и взрывоопасное, по ПУЭ помещение цеха относится к классу В-a, так как в нем при нормальной эксплуатации нет взрывоопасных смесей с воздухом, но возможно их появление в результате аварии или неисправности технологического оборудования. Резное отделение и склад готовой продукции участки линии шлифовки, закалки стекла относятся к классу П-IIa, что обусловлено содержанием твердых горючих веществ.

С целью безопасной работы на предприятии предусмотрены следующие мероприятия по охране труда:

расстояние на рабочих проходах между машинами или аппаратами, не менее 1,2 м;

расстояние на рабочих проходах между стеной и машиной или аппаратом, не менее 1,0 м;

местные сужения на проходах не менее 0,8 м;

все обслуживающие площадки и лестницы снабжены перилами высотой 1м и бортиками у поля высотой 0,15 м;

все вращающиеся и движущиеся части агрегатов, машин и механизмов закрыты металлическими ограждениями;

во избежание ожогов обслуживающего персонала нагретые поверхности установок линий закалки теплоизолированы, чтобы на наружной поверхности этих устройств температура не превышала плюс 45°С;

для обслуживания арматуры при воздушной прокладке трубопроводов предусматривается устройство лестниц и площадок.

С целью защиты от поражения электрическим током технологическое оборудование в цехах заземляется.

Инженерные мероприятия по обеспечению требуемых санитарно-гигиенических условий труда определяются графиком работы.

В связи с тем, что данное предприятие работает по непрерывному графику предусматривается совмещенная система освещения. Естественное освещение обеспечивается за счет основных проемов и фонарей. Искусственное - за счет равномерного расположения светильников. Разряд и подразряд зрительной работы IVa, требуемая освещенность искусственным светлом 200 люкс, коэффициент освещения (КЭО) = 1,5%.

В тамбурных отделениях предусмотрена установка воздушно-тепловых завес.

Производственные помещения цеха оснащены общеобменной, приточно- вытяжной системой вентиляции. Для обеспечения состояния воздушной среды в пределах допустимых нормативными документами в рабочих зонах производственных помещений и в пределах воздушного бассейна предприятия предусматривается:

? очистка от пыли наружного и рециркуляционного воздуха в системах;

? обеспечение нормативных разрывов между источниками выбросов воздуха и аэрационными шахтами и фонарями.

В процессе производства вода расходится на хозяйственно-питьевые, противопожарные и технологические нужды. Для обеспечения этих потребностей на предприятии предусмотрены две системы: объединенная на хозяйственно- питьевые и противопожарные нужды и отдельная на технологические потребности. Забор воды на хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды осуществляется их городских водопроводных сетей.

На предприятии имеется хозяйственно-фекальная система канализации, предназначенная для отведения сточных вод от столовой, душевых и санитарных узлов, которые направляются на городские очистные сооружения. Производственные сточные воды подвергаются первичной очистке на локальных установках для извлечения и утилизации токсичных пожароопасных веществ, нейтрализации щелочей и кислот, и извлечения других веществ до пределов, допустимых для сброса этих стоков на биологические и другие очистные сооружения. Попадание даже небольшого количества этих химикатов в прилегающие к предприятию водоемы совершенно недопустимо.

Для предотвращения или уменьшения воздействия на работающих опасных и вредных факторов применяются средства индивидуальной защиты. Для снижения воздействия на организм работника. Рабочая одежда хранится отдельно от чистой (в раздельных шкафчиках или секциях). На производственных участках предусмотрены аптечки первой доврачебной помощи, комплектация которой определяется здравпунктом завода.

С целью предупреждения возникновения пожара, стены проектируемого здания изготовлены из материала I степени огнестойкости.