Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Спроектировать цех центробежного литья по следующим данным:

Материал отливки - Сталь углеродистая;

Производительность цеха - 10 тыс. т/год;

Характеристика производства - серийное;

Масса отливки - до 500 кг;

Группы сложности - 2;

Максимальный габарит отливки - 1000 мм.

Реферат

В курсовом проекте произведен расчет цеха центробежного литья мощностью 10000 т отливок в год. Пояснительная записка состоит из 35 страниц, 12 таблиц, 4 рисунка.

Ключевые слова: автоматическая линия формовки, формовочная смесь, отливка, опока, номенклатура, производственная программа, дуговая печь, шихта, ковш, сталь, отливка.

Цель данной работы: научиться проектировать цех.

Содержание

Введение

1. Производственная программа

2. Фонды времени работы оборудования

3. Проектирование плавильного отделения

3.1 Расчет потребности цеха в жидком металле

3.2 Выбор плавильного агрегата

3.3 Выбор вместимости и количества плавильных агрегатов

3.4 Расчет потребного количества шихтовых материалов

3.5 Выбор вместимости ковша и расчет их парка

4. Проектирование формовочно-заливочно-выбивного отделения (ФЗВО)

4.1 Выбор технологического процесса формовки

4.2 Расчет оборудования ФЗВО

4.3 Расчет расхода формовочных смесей и стабилизация их свойств

5. Проектирование смесеприготовительного отделения

5.1 Расчет количества неуплотненной смеси

5.2 Выбор типа смесителя и расчет потребного оборудования

6. Выбор и организация транспорта

7. Объемно планировочные решения

Список использованных источников

Введение

Литье - один из основных способов получения заготовок, который заключается в изготовлении специальной формы и заполнении ее жидким расплавом, принимающим очертания полости формы и образующим отливку в процессе затвердевания и охлаждения.

Отливки являются заготовками для изготовления деталей машин посредством механической обработки или без нее, (некоторые виды литья позволяют сразу получать готовые детали). Доля литых заготовок в различных отраслях машиностроения колеблется от 25 до 80% и, в среднем, составляет 38% от всех видов заготовок. Кроме машиностроительного, существует также художественное литье для изготовления скульптурных композиций, памятников, ювелирных изделий, украшений, сувениров и предметов быта.

Литейное ремесло зародилось в глубокой древности. Более 5000 лет до н.э. в древних центрах человеческой культуры литейное ремесло и искусство достигли высокого уровня. Об этом свидетельствуют найденные при раскопках литые античные вазы-амфоры, статуи, предметы домашнего обихода.

В середине XVIII в. основы науки о металлах были заложены великим русским ученым М.В. Ломоносовым. Дальнейшее развитие эта наука получила в трудах Д.К. Чернова (1839--1921) -основоположника металловедения и термической обработки стали, крупнейшего специалиста в области кристаллизации расплавов. Большой вклад в литейную науку внесли А.С. Лавров, Н.В. Калакуцкий, изучившие причины образования в отливках ликвации, газовых раковин, внутренних напряжений, впервые разработавшие в нашей стране технологию получения высококачественных отливок промышленного назначения.

Первые чугунные отливки изготовлялись на металлургических заводах непосредственно из жидкого металла, выплавленного в доменных печах. Позже, с началом развития машиностроения, при заводах стали строить самостоятельные литейные цехи, где в специальных печах переплавляли чушковый доменный чугун с металлическим ломом. Первый такой цех был построен в 1774 г. на Гусевском заводе.

Бурное развитие литейного производства произошло в годы первых пятилеток. Так в 1930-1935 гг. на заводах крупносерийного и массового производства (автомобильных, тракторных и др.) появились комплексно-механизированные цехи с литейными конвейерами, а общее производство литья в стране более чем в шесть раз превысило уровень литейного производства царской России.

Развитие литейной базы всех отраслей машиностроения в предвоенные годы обеспечило в период Великой Отечественной войны выпуск необходимого количества отливок для самолетов, танков, артиллерии и боеприпасов. После войны литейное производство было быстро восстановлено и в 1980 г. СССР производил более 25 млн. т. отливок в год, что составляло около 1/3 мирового выпуска. Начиная с 1990 года, произошел резкий спад производства литья (1990 - 13,4;1993 - 6,8; 1996 - 4,8 млн. т.) Такой уровень производства сохраняется и сейчас.

Выжить и развиваться в конкурентной борьбе литейное производство сможет лишь в том случае, если оно будет постоянно заботиться о повышении производительности труда и снижении трудозатрат и доли ручного труда на всех переделах литейного производства. При этом оно должно стремиться к повышению качества отливок (их геометрической точности, снижению шероховатости поверхности и припусков на механическую обработку, улучшению качества выплавляемых сплавов и повышению их служебных характеристик), снижению металлоемкости заготовки за счет получения тонкостенных отливок и улучшения их товарного вида.

Все эти задачи нельзя решить, сохраняя неизменным технический уровень литейного производства и не занимаясь техническим перевооружением, а так же проектированием и строительством новых цехов на базе совершенных прогрессивных технологических процессов.

Сокращение производства в машиностроении и других отраслях промышленности привело к резкому снижению объемов производства литья в стране, и целый ряд цехов во многих отраслях промышленности в настоящее время загружены чрезвычайно слабо, а некоторые литейные цехи вообще прекратили производство литья.

Восстановление производства литья на прежнем низком техническом уровне в значительных объемах маловероятно, несмотря на низкую стоимость рабочей силы в России. Подъем отечественного литейного производства возможен лишь на качественно новых технологических процессах и новом оборудовании, что позволяет ожидать резкого повышения производительности труда и улучшения качества литья [2].

плавильный металл формовка

1. Производственная программа

В зависимости от характера производства программа может быть точной, приведенной или условной. По точной программе проектируют цеха крупносерийного и массового производства с устойчивой и ограниченной номенклатурой деталей на основе технологических карт на все отливки. По приведенной программе - цеха серийного производства на основе технологических карт для типовых отливок - представителей разных групп по массе. По условной программе - цеха мелкосерийного и единичного производства и единичного производства на основе типовых технологических процессов. Т.к. в нашем случае серийное производство, следовательно, производственную программу составим приведенную. Заданную номенклатуру необходимо разбить на массовые группы. Производственная программа приведена в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Производственная программа

Отливки по весовым группам
Весовые группы литья, кг	Количество отливок в год	% к общему весу литья
	Наименование детали	Количество, шт	Масса, кг
			1 шт	общий
0-10	Стакан	876	6	5256	1
	Патрубок	48	3	144
	Стакан	39	10	390
	Обойма	321	10	3210
	Патрубок	56	10	560
	Стакан	123	9	1107
	Корпус	452	8	3616
	Чашка	365	6	2190
	Стакан	313	5	1565
	Обойма	568	9	5112
	Корпус	482	8	3856
	Чашка	1147	10	14700
	Крышка	498	8	3984
	Обойма	82	8	656
	Стакан	17	6	102
	Обойма	44	7	308
	Стакан	321	8	2568
	Патрубок	654	8	5232
	Корпус	211	8	1688
	Патрубок	789	8	6312
	Патрубок	456	9	4104
	Корпус	123	9	1107
	Патрубок	147	6	882
	Чашка	258	6	1548
	Крышка	369	6	2214
	Корпус	134	6	804
	Чашка	121	5	605
	Корпус	124	7	868
	Чашка	723	7	5061
	Крышка	254	9	2286
	Корпус	423	8	3484
	Дверка	66	8	528
	Крышка	58	7	406
	Корпус	122	9	1098
	Крышка	450	9	4050
	Корпус	617	9	5553
	Чашка	486	10	4860
	Обойма	2200	10	22000
	Обойма	1299	10	12990
	Чашка	451	9	4059
	Обойма	1400	10	14000
				200000
Итого:	Крышка	56	45	2520
10-50	Крышка	60	49	2940	9
	Корпус защитный	180	43	7740
	Корпус защитный	2400	43	103200
	Корпус защитный	4100	50	205000
	Корпус защитный	1200	20	24000
	Корпус защитный	800	35	28000
	Корпус защитный	368	40	14720
	Корпус защитный	985	48	47280
	Цилиндр	300	15	4500
	Цилиндр	1200	26	31200
	Крышка	845	18	15210
	Крышка	1503	13	19539
	Крышка	329	45	14805
	Стакан	1300	40	52000
	Стакан	560	50	28000
	Стакан	1100	12	13200
	Стакан	852	45	38340
	Крышка	648	30	19440
	Цилиндр	1600	22	35200
	Цилиндр	966	50	48300
	Крышка	833	24	19992
	Крышка	963	20	19260
	Цилиндр	1928	20	38560
	Корпус защитный	1000	40	40000
	Корпус защитный	1500	20	30000
	Крышка	1998	21	41958
	Стакан	1900	38	72200
	Стакан	1039	40	41560
	Крышка	2100	34	71400
	Корпус	2300	40	92000
	Цилиндр	856	34	29104
	Цилиндр	988	24	23712
				1380000
Итого:	Пломба конусная	700	60	42000
50-100	Пломба конусная	1200	80	86000	30
	Корпус	1100	60	66000
	Пломба конусная	1456	60	87360
	Чашка	2458	60	147480
	Чашка	1458	60	87480
	Чашка	1325	75	99375
	Пломба конусная	1789	80	143120
	Пломба конусная	1478	90	133020
	Кронштейн	2987	80	238960
	Чашка	800	65	52000
	Чашка	3900	90	351000
	Чашка	800	69	55200
	Корпус защитный	100	60	6000
	Корпус защитный	1688	90	151920
	Чашка	1466	55	80630
	Пломба конусная	140	87	12180
	Пломба конусная	180	97	17460
	Пломба конусная	1888	70	132160
	Пломба конусная	1888	75	141600
	Чашка	600	65	39000
	Чашка	900	85	76500
	Крышка	1236	94	116184
	Крышка	1278	60	76680
	Корпус защитный	1000	63	63000
	Корпус защитный	1110	63	69930
	Корпус защитный	1588	85	134980
	Корпус защитный	2000	95	190000
	Корпус защитный	1852	56	103712
	Корпус защитный	1784	76	135584
	Корпус защитный	1598	70	111860
	Корпус защитный	1453	95	138035
	Корпус защитный	1894	96	181824
	Корпус защитный	3900	100	390000
	Корпус защитный	1988	85	168980
	Чашка	1400	75	105000
	Чашка	1244	63	78372
	Корпус	800	55	44000
	Корпус	1200	72	86400
	Чашка	1200	60	72000
	Пломба конусная	1846	55	101530
	Пломба конусная	1684	65	109460
				5000000
Итого:	Ковш	599	120	71880
100-500	Пломба конусная	824	165	135960	60
	Пломба конусная	466	150	69900
	Корпус	478	170	81260
	Половина обоймы	895	350	313250
	Половина обоймы	125	400	50000
	Ковш	758	260	197080
	Ковш	10	430	4300
	Пломба конусная	400	341	136400
	Пломба конусная	258	490	126420
	Пломба конусная	900	102	91800
	Корпус защитный	902	103	92906
	Корпус защитный	1236	335	414060
	Корпус защитный	1278	331	423018
	Корпус защитный	1000	355	355000
	Корпус защитный	800	248	198400
	Корпус защитный	1200	500	600000
	Корпус защитный	866	420	363720
	Ковш	222	330	73260
	Ковш	784	130	101920
	Ковш	245	490	120050
	Корпус	683	380	259540
	Корпус защитный	1000	200	200000
	Корпус защитный	1000	200	200000
	Ковш	1000	270	270000
	Ковш	1000	270	270000
	Пломба конусная	895	495	443025
	Пломба конусная	125	205	25625
	Пломба конусная	759	120	91080
	Пломба конусная	10	120	1200
	Ковш	400	120	48000
	Стакан	256	137	35072
	Стакан	900	271	243900
	Стакан	800	396	316800
	Стакан	1200	310	372000
	Стакан	100	433	43300
	Стакан	124	380	47120
	Стакан	248	227	56296
	Ковш	43	390	16770
	Ковш	7	500	3500
				3600000
Итого:

Расчетная ведомость приведенной программы цеха центробежного литья представлена в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Расчетная ведомость приведенной программы цеха центробежного литья, рассчитанной по деталям - представителям весовой группы

Весовая группа	Детали	Заданная программа	Переводной коэффициент	Приведенный годовой выпуск по группе, шт
		Годовой выпуск, шт	Вес одной отливки, кг	Годовой выпуск одной детали, т	Годовой выпуск по группе, т
0-10	Чашка	10000	10	1,0	200	20	20000
10-50	Пломба конусная	2000	50	100	1380	13,8	27000
50-100	Стакан	4800	100	480	5000	10,417	50000
100-500	Корпус защитный	600	500	300	3600	12	7200
Итого:		10000		104200

2. Фонды времени работы оборудования

Примем график работы двухбригадный двухсменный 4а-П с продолжительностью смены 8 часов (без работы в праздничные дни и выходные).

При проектировании применяют три вида годовых фондов времени работы оборудования:

1.календарный фонд Фк = 365·24 = 8760 ч;

2.номинальный фонд (Фн). Является временем, в течении которого может выполняться работа по принятому режиму, без учета неизбежных потерь.

3.действительный фонд времени (Фд). Определяется путем исключения из номинального фонда неизбежных потерь времени для нормального организованного производства.

Для определения действительного фонда времени работы оборудования из номинального фонда исключают время пребывания оборудования в плановых ремонтах, установленное нормами системы планово-предупредительных ремонтов (ППР). Простои оборудования, вызванные недостатками в организации производства по внешним причинам, при определении Фд не учитывают [1].

Действительный фонд времени работы оборудования определим по формуле:

Фд = (К-В-П)·n··(100-Пр)/100,

где К - календарное число дней в году (К=365),

В - число выходных дней в году (В=105),

П - число праздничных дней в году (П=12),

n - число смен (n = 2),

- продолжительность смены( = 8часов),

Пр - процент простоя оборудования (Пр = 12% ).

Фд = (365-105-12)·2·8·(100-12)/100 = 3492 ч.

3. Проектирование плавильного отделения

При проектировании плавильного отделения цеха центробежного литья необходимо выбрать технологический процесс плавки металла или сплава, обеспечивающий заданную производительность цеха, как по количеству, так и по качеству металла.

Технология плавки наряду с этим должна быть достаточно гибкой в организационном отношении, обеспечивать непрерывную заливку жидким металлом готовых форм, позволять быстро переходить на выплавку различных сплавов, приспосабливаться к возможному изменению в шихтовке плавки при перебоях в снабжении шихтовыми материалами и обслуживать агрегат персоналом низкой квалификации.

Выбранная технология плавки должна иметь широкий диапазон воздействия на процесс с целью получения металла заданного химического состава, т.е. должна позволять проводить рафинирование, легирование, модифицирование расплава.

Плавильные агрегаты, используемые в различных цеха центробежного литья, и технологии выплавки, в них применяемые. Существенно отличаются по возможностям воздействия на процесс, как по металлургическим, так и тепловым параметрам. Поэтому выбор технологического процесса должен учитывать эти обстоятельства в зависимости от номенклатуры и качества получаемых отливок.

3.1 Расчет потребности цеха в жидком металле

Таблица 3.1 - Определение потребности в жидком металле

Участки и технологические потоки	Марка сплава	Годные отливки	Прибыли и литники	Брак	Сливы и всплески	Всего жидкого металла
%		%	т/год	%	т/год	%	т/год	%	т/год	%	т/год
36	35Л	58	3600	42	2592	2	124	7	442	109	6758
50	30Л	58	5000	42	3600	3	258	7	620	110	9478
13	25Л	56	1380	44	1131	4	100	7	183	111	2794
1	20Л	55	200	45	160	4	14	7	26	111	400
Итого:		10000		7483		496		1271		19430

Расчет потребности жидкого металла приведен в таблице 3.1

3.2 Выбор плавильного агрегата

В современных цехах центробежного литья используются различные способы выплавки стали преимущественно - монопроцессы. Наибольшее количество стали для цехов центробежного литья выплавляется в электрических печах - дуговых садкой от 1,5 до 25 т, индукционных тигельных садкой 0,06-6,0 т, плазменных емкостью 0,16-1,6 т, печах сопротивления - переплавных печах для получения электрошлакового литья.

Так как необходимо получить углеродистую сталь марки Ст 20Л - Ст 35Л, то выплавку будем производить в электро-дуговой печи с основной футеровкой. Печи с основной футеровкой позволяют производить рафинирование металла от серы и фосфора за счет наведения жидкоподвижных основных шлаков и их удаления в процессе доводки металла [2].

3.3 Выбор вместимости и количества плавильных агрегатов

Часовая потребность отделения в жидком металле устанавливается по формуле:

Q'= В_г * К_н / Ф_д ,

где Q' - часовая потребность (производительность) плавильного отделения, т/ч;

В_г - потребное годовое количество чугуна для цеха, т/г ;

К_н - коэффициент неравномерности потребления металла, К_н = 1,10 - 1,25;

Ф_д - действительный годовой фонд времени работы печи, ч.

Q' = 19430 * 1,2 / 3492 = 6,67 т/ч.

Существуют для установки печи ДСП-12. Установка в плавильном отделении трех печей, даже обеспечивающих требуемую потребность в жидком сплаве нежелательна. Так как потребность в жидком металле цеха центробежного литья устанавливается по определенным группам отливок в зависимости от массы, а так же по видам металла и сплава. Переход на выплавку другого сплава может сопровождаться некоторой потерей производительности печного агрегата по сравнению с режимом плавки одного и того же сплава. А так же выход из строя печи или ее ремонт приводит в данном случае к полной парализации работы цеха. Поэтому устанавливаем четыре ДСП-12.

Таблица 3.2- Технические характеристики устанавливаемой печи

Тип печи	Вместимость печи, тонн	Мощность печи по трансформатору, кВ·А	Диаметр элекрода, мм	Производительность печи, т/ч
ДСП-12	12	8000	350	4,2

Количество печей определим по формуле

N=B* К_н / q

где В - часовая потребность в жидком металле, т/ч;

q - паспортная производительность печи, т/ч;

К_н - коэффициент неравномерности производства.

N = 6,67* 1,2/4.2 = 1,9 шт.

При проектировании плавильного всегда необходимо предусматривать резервные мощности с учетом дальнейшего развития цеха.

Анализ убедительно показал, что лучшие технико-экономические показатели процесса имеют печи большей садки и, следовательно, они являются экономичными. Уменьшение обслуживающего персонала, а так же затраты на эксплуатацию, по сравнению с печами малой вместимостью [2].

3.4 Расчет потребного количества шихтовых материалов

Потребность цеха в металлошихте будет больше, чем потребность в жидком металле на величину угара сплава и величину безвозвратных потерь, которые имеют место в процессе плавки и выпуска металла из печи. Угар металла зависит от многих факторов: типа применяемого плавильного агрегата, вида получаемого сплава, характера используемой шихты, ее загрязненности, окисленности, развитости поверхности, атмосферы печи, удельной нагрузки на под и других.

Безвозвратные потери при выпуске и плавке сравнительно невелики и зависят от технологии плавки и метода выпуска ее. Сюда входят потери металла со скачиваемым шлаком и корольками в конечном шлаке, потери в виде брызг и насыпей на ковше.

По результатам таблицы 3.1 видно, что в цехе будет образовываться 7483 т/год возврата, что нужно учитывать при шихтовке плавки в плавильном агрегате. Возврат идет в завалку печи, что снижает потребность в свежих материалах. Средний угар шихты при плавке стали в электродуговых печах составляет 4%.

Общая потребность в металлозавалке будет определяться по формуле:

G=G_Ж.Ме+G_Уг.Ме-G_Возв.,

где G_Ж.Ме - потребность цеха в жидком металле, г/год;

G_Уг.Ме - количество угоревшего металла (G_Уг.Ме составляет 4% от G_Ж.Ме);

G_Возв - возврат, т/год.

G = 19430 + 777,2 - 7483 = 12724,2 т/год.

3.5 Выбор вместимости ковша и расчет их парка

Нормальная организация работ в плавильном отделении невозможна без оптимального количества разливочных ковшей, служащих для приема плавки, кратковременного хранения, перемещения и заливки расплава.

Для перемещения ковша должно быть запроектировано соответствующее грузоподъемное и транспортное оборудование - монорельс с ручным или электрическим приводом, электрифицированным монорельсовыми тележками, кран-балками или мостовыми кранами соответствующей грузоподъемности.

Вместимость заливочного ковша определяется, в первую очередь, максимальной металлоемкостью формы и может быть равна или кратна ей [2].

Принимаем поворотные ковши емкостью 13 тонн.

Число ковшей, необходимых для обеспечения металлом данного потока, определяем по выражению:

,

где - число ковшей определённой металлоёмкости, находящихся одновременно в работе, шт.;

- потребность в металле для заполнения готовых форм из такого ковша, кг/ч;

- время оборота (цикла) работающего ковша, ч;

- металлоёмкость ковша, используемая на заполнение литейных форм, кг;

- коэффициент неравномерности потребления металла под заливку.

Потребность в жидком металле составляет по рассчитанному ранее значению 6670 кг/ч. Время цикла составляет 1 час. Металлоёмкость ковша примем равной 13000 кг. Коэффициент неравномерности примем равным 1,4. Таким образом, число ковшей равно

шт.

Число ковшей, постоянно находящихся в ремонте в течение года, устанавливается по формуле:

,

где - число ковшей постоянно находящихся в ремонте в течение года, шт.;

- число ковшей, находящихся одновременно в работе, шт;

- общая длительность ремонтного цикла ковша, ч;

- число ремонтов ковша в год, шт;

- коэффициент неравномерности поступления ковшей в ремонт;

- фонд рабочего времени ремонтных рабочих, ч.

Число ковшей, находящихся одновременно в работе, равно 1. Общую длительность ремонтного цикла ковшей примем равной 8 часам. Число ремонтов в год примем равное 12. Коэффициент неравномерности примем равным 1,4. Кроме того, необходимо иметь резервные ковши на случай аварийного выхода их из строя. Число резервных ковшей не должно быть меньше двух, а при большом числе одновременно работающих ковшей составлять 15-20 % от их числа.

Фр=(365-105-12)·1·8·(100-12)/100 = 1746 ч.

Таким образом, число постоянно находящихся в ремонте равно

шт.

Таким образом, в ремонте постоянно находится 1 ковш.

Таблица 3.3 - Расчет парка ковшей

Сплав	Вместимость, кг	Оборот ковша, ч	Число, работающих ковшей в смену, шт.	Стойкость футеровки, количество разливок	Длительность ремонтного цикла, ч.	Число ковшей, шт.
						в ремонте	в резерве	общее
Сталь	13000	1	1	35	8	1	1	4

4. Проектирование формовочно-заливочно-выбивного отделения (ФЗВО)

Это отделение является основным в составе любого цеха центробежного литья, так как на нем замыкается работа целого ряда основных отделений цеха - плавильного, стержневого смесеприготовительного, а также ряда вспомогательных. Устойчивая и качественная работа ФЗВО определяет как производительность цеха по объему и номенклатуре производства, так и качество литья по геометрическим размерам, массе и шероховатости поверхности [2].

4.1 Выбор технологического процесса формовки

Выбор технологического процесса для конкретного отделения тесно связан с общими и специальными требованиями, которые предъявляются к готовым отливкам по геометрической точности, эксплуатационной надежности и шероховатости поверхности, герметичности, коррозионной стойкости и др. [2]

Исходя из условия задания будем осуществлять производство форм на автоматической линии, т.к. производительность цеха, сравнительно, большая 10 тыс. т/год; характеристика производства - серийное; масса отливки - до 500 кг; группы сложности - 2; максимальный габарит отливки - 1000 мм. По приведенной производственной программе видно (таблица 1.2), что годовой выпуск отливок 104200, а фонд времени равен 3492 ч/г. Использовать будем опоки 600?1200?500 мм. Форма будет состоять из двух полуформ. В связи с тем, что имеются отливки с маленьким весом и габаритами, их можно разместить несколько в одной форме. Из таблицы 4.1 определим количество форм для каждой весовой группы.

Следовательно 42283/3492 = 12 форм в час нужно изготавливать или 24 полуформ.

Таблица 4.1 - Технологические группы литья для серийного производства

Весовые группы отливок, кг	Размер опок в свету, мм	Число отливок в форме, шт.	Годовой выпуск по группе, шт.	Годовой выпуск форм, шт.
0-10	1600?1200?500	6	20000	3333
10-50	1600?1200?500	4	27000	6750
50-100	1600?1200?500	2	50000	25000
100-500	1600?1200?500	1	7200	7200
Итого			104200	42283

Наиболее подходящий вариант, к выше перечисленным требованиям, автоматическая линия завода ОАО «Сиблитмаш». Схема линии показана на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 - Автоматическая формовочная линия

В линии используются опоки с размерами в свету от 500?400 до 1600?1200 мм. В автоматическом режиме выполняются операции:

- выдавливание кома горелой смеси с отливкой из формы, очистка опок, отделение отливок от горелой смеси на инерционных транспортирующих решетках;

- разборка опок и последовательная передача их на формовочную машину;

- изготовление полуформ импульсным уплотнением, сборка форм

- транспортировка форм в зону заливки и охлаждения.

Для запитки силовых приводов применена гидросистема на основе лопастных или шестеренных насосов с рабочим давлением 6,3 МПа (63 кг/см²).

В качестве системы управления приводами линий и системы диагностики используется программируемые командоконтроллеры.

Формы будут транспортироваться по рольганговой линии, а изготавливаться при помощи воздушно-импульсной головки (ИНД) на рисунке 4.2, работающей методом воздействия на формовочную смесь воздушного потока с последующей подпрессовкой. Техническая характеристика отображена в таблице 4.2.

Рисунок 4.2 - Воздушно-импульсная головка (ИНД)

Таблица 4.2 - Техническая характеристика машины

Размеры опок в свету: минимальные максимальные	500?400 мм 1600?1200 мм
Производительность полуформ/ч	160…40 в зависимости от механизации и размера опок
Давление сжатого воздуха в головке, МПа (кгс/см2)	0,63±0,05 (6,3±0,5)
Удельное давление при подпрессовке МПа (кгс/см2)	0,8…1,2 (8…12)
Применяемая формовочная смесь	Единая песчано-глинистая

Т.к. машина производит 160…40 полуформ/ч, то график работы двухбригадный двухсменный 4а-П с продолжительностью смены 8 часов (без работы в праздничные дни и выходные) вполне устроит, даже с учетом того, что около 500 ч/г уйдет на смену моделей из-за большой номенклатуры. Т.е. фонд рабочего времени автоматической линии будет составлять: 3492 - 500 = 2992 ч., а производительность форм/ч: 49750/2992 = 17 ф/ч (34 полуформы/ч). При выборе автоматической линии учитывается развитие цеха и увеличения серийности и мощности.

4.2 Расчет оборудования ФЗВО

Годовая производительность формовочной линии, с учетом простоев по техническим, технологическим и организационным причинам, которые влияют на снижение действительного фонда работы оборудования, определим по формуле:

В₁ = g * N_ц * Ф_д * К_з *К_б ,

где g - средняя масса отливок в форме, т;

N_ц - цикловая производительность линии, форм/ч;

Ф_д - действительный фонд работы оборудования, ч;

К_з - коэффициент загрузки (0,5 - 0,8);

К_б - коэффициент потерь из-за брака форм и отливок (0,90-0,97).

В₁ = 0,4 * 40 * 2992 * 0,6 * 0,97 = 27861,5 т/г.

Рассчитаем количество линий

n = В_пр/В₁,

где В_пр - количество литья по производственной программе, т/г;

В₁ - годовая производительность выбранной линии, т/г.

n = 10000/27861,5 = 0,36 шт.

При проектировании конвейерной линии, на разных участках которых параллельно осуществляются различные стадии технологического процесса: формовка, сборка, заливка, охлаждение и выбивка отливок. Для установления возможности размещения таких линий или определения требуемых габаритов произведем расчет длины линии.

Длина конвейерной линии будет зависеть от расположения оборудования, длительности отдельных операций, где определяющими является длительность охлаждения отливки до выбивки, а также скорость движения конвейера [2].

Общая длина конвейерной линии (L_к), она определяется как сумма длин отдельных технологических участков конвейера.

где L_ф, L_сб, L_зал, L_охл, L_выб, L_во - соответственно длины участков формовки, сборки, заливки, охлаждения, выбивки и возврата опок.

Определяющими участками в расчете общей длины конвейера является длина участка охлаждения, формовки и заливки. Длина других участков сравнительно мала и определяется конструктивными параметрами используемого оборудования.

Длина участка формовки:

L_ф=nl₀,

где n - количество машин или пар машин, расположенных вдоль продольной оси конвейера;

l₀ - расстояние между осями машин или пар машин, м.

L_ф = 1 ? 1 = 1 м.

Прибавляем конструктивный размер 1 м. и получаем L_ф = 2 м.

Количество опок на полной линии (П₀) определяется исходя из цикла оборота опок и количества форм, изготовляемых в течении часа:

П₀ = (1,25-1,3) ·N_ф·t₀₀

где N_ф - производительность линии, форм/ч;

t₀₀ - время оборота опок в цикле, ч

П₀ = 1,25·17·1=21,5 шт.

В случае ручной заливки длина заливочных участков будет определяться:

L_зал = t_зал V_к m,

где t_зал - время заливки металла из одного ковша , мин;

V_к - скорость конвейера, м/мин.;

m - число одновременно разливаемых ковшей, шт.(1 ковш).

Скорость движения конвейера (V_к м/мин) может быть определена по формуле

где В₀ - часовое количество форм, поступающих с формовочных машин, шт;

l_пл - шаг платформы конвейера, м. (1,6 м);

n - число форм на одной платформе, шт. (1 шт.);

h₃ - коэффициент загрузки конвейера (0,8-0,85).

Таким образом, = = 0,56 м/мин.

Скорость движения конвейера V_к = 0,56 м/мин.

Длина заливочных участков будет:

L_зал = 1 ? 0,56 ? 1 = 0,56 м.

При массе отливок 100-500 кг температура выбивки равна 600-500 ⁰С, в зависимости от толщины стенки отливки (от 30 до 50) время охлаждения, достигает, 2,8-7,1 часов [1].

Установив время охлаждения отливки, и зная скорость движения конвейера, определим длину охладительной ветви, при скорости перемещения форм на ветке охлаждения равной V_к=0,56 м/мин.

.

м.

Длина участка выбивки сравнительно невелика и составляет 4 м, длин сборки форм равна 3 м, длина возврата опок 4 м.

Итак

Работа данной линии циклическая, т.е. линия приходит в движение вследствие нажатия пусковой кнопки на пульте управления. Это сделано для того, чтобы линия не перегружалась. Следовательно, необходимо, чтобы линия начинала движение в нужный момент, за этим следит оператор на пульте управления.

Выбивка кома с отливкой производится на обычной универсальной выбивной решетке. Решетка с размерами полотна 2500х2000 мм.

4.3 Расчет расхода формовочных смесей и стабилизация их свойств

Средняя норма расхода единой формовочной смеси для серийного производства на 1 т годных отливок составляет 6,9 т, расчет параметров ФЗВО сведен в таблице 4.4 [2].

Таблица 4.1 - Ведомость разработки технологического процесса формовочно-сборочных работ

Наименование детали-представителя	Чашка	Плита защитная	Стакан	Плита защитная
Масса одной детали, кг	10	50	100	500
На год	шт.	15000	27000	45000	18000
	т.	150	1350	4500	9000
Количество деталей в форме	6	4	2	1
Количество форм на год	2500	6750	22500	18000
Размер опок в свету, мм	длина	1600	1600	1600	1600
	ширина	1200	1200	1200	1200
	высота	500	500	500	500
Объем опок, м3	одной	0,96	0,96	0,96	0,96
	на годовую программу	2400	6480	21600	17280
Тип машины	низа	АЛЛ
	верха
Расход формовочной смеси на годовую программу, м3	единой	2400	6480	21600	17280
	итого	47760
	наполнительной	-	-	-	-

На год необходимо смеси 47760 м³ ·6,9 = 329544 т/год .

Примерные рецепты и свойства сырых глинистых формовочных смесей в таблице 4.4 [1].

Таблица 4.2 - Потребность формовочных смесей и свежих материалов на годовую программу

Технологические потоки (конвейеры АЛЛ, участки)	Наименование смесей	Потребность, т/год	Рецепты смесей и расходных компонентов
		По расчету	На просыпи, 10 %	Всего	Оборотная смесь	Песок	Связующие	Добавки
					%	т/год	%	т/год	%	т/год	угля	крахмалита
											%	т/год	%	т/год
1	Единая с повышенной прочностью (для автоматов)	329544	32954,4	362498,4	94	340748,50	3	10874,95	1,9	6887,47	1	3624,98	0,1	362,50

5. Проектирование смесеприготовительного отделения

Создание отдельной смесеприготовительной установки для каждой высокопроизводительной АЛЛ позволяет получать стабильные свойства формовочных смесей и сокращать брак литья. В этом случае лучше использовать автоматизированные системы смеси приготовления и регенерации в соответствии с их производительностью.

5.1 Расчет количества неуплотненной смеси

Необходимое количество смеси составляет 362498,4 т/год (таблица 4.2)

Часовая потребность:

362498,4·1,2/3492=124,56 т/ч

Уравнение для определения количества неуплотненной смеси имеет вид:

Q_ну = 0,831•,

где 0,831 - коэффициент перехода от весовых к объемным величинам с учетом уплотнения смеси, м³/т;

- количество уплотненной смеси.

Q_ну = 0,831•362498,4 = 301236,17 м³.

Количество неуплотненной смеси в час:

301236,17·1,2/3492 = 103,51 м³/ч.

5.2 Выбор типа смесителя и расчет потребного оборудования

Для смесей, содержащих глину, целесообразно использовать катковые смесители. Смесители с высокоскоростной мешалкой значительно лучше перемешивают компоненты смеси, время перемешивания может быть сокращено при увеличении прочности смеси и улучшении ее газопроницаемости. Это связано с тем, что реализуется принцип механоактивации смеси, что положительно отражается на ее свойствах.

Для каждого типа смесителя имеется свое рациональное время перемешивания компонентов. Для катковых смесителей оно больше, для сдвоенных с горизонтальными катками меньше, а для лопастных смесителей еще меньше [2].

Смеситель с неподвижной чашей, вращающимися лопостями и высокоскоростной мешалкой для песчано-глинястых смесей выпускаются фирмой Georg Ficher (Швецария). Технические характеристики указаны в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Технические данные смесителя GF

Тип	Производство, т/ч	Диаметр D, мм	Загрузка, т	Цикл, с	Турбина, кВт	Плужки, кВт
SAM 160	160	2800	4,5	100	250	110

Для просеивания и охлаждения отработанных формовочных смесей будем использовать два сита инерционных для грубой и тонкой очистки, модели 13514. Технические характеристики в таблице 5.2

Таблица 5.2 - Технические характеристики инерционного сита 13514

Производительность, м3/ч	Температура смеси на выходе, 0С	Мощность электродвигателей, кВт	Габаритные размеры	Массакг	Производительность отсасывающего вентилятора, м3/ч	Завод изготовитель
100	20	11,0	4000?3200?4500	8000	10000	Пинский завод литейного оборудования

Для разрыхления формовочной смеси после приготовления ее в смесителе будем использовать аэратор модели 16142. Технические характеристики аэратора приведены в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Технические характеристики аэратора 16142

Производительность, м3/ч	Ширина ленточного конвейера	Количество отсасывающего воздуха, м3/ч	Мощность электродвигателей, кВт	Габаритные размеры	Масса, кг	Завод изготовитель
650	70	600	7,5	2345?1065?2165	920	Пинский завод литейного оборудования

Необходимое количество смесителей найдем по формуле:

,

где Q_у - количества уплотненной смеси, м³/г

К_н - коэффициент неравномерного потребления смеси, для единичного мелкосерийного и серийного 1,2 - 1,4;

q - производительность смесителя, м³/час;

Ф_д - действительный годовой фонд времени работы смесителей, ч.

шт.

Принимаем к установке один смеситель SAM 160.

Определим необходимое количество оборудования установленного по той же формуле, что и для определения количества смесителей

Количество установок для охлаждения отработанной смеси:

шт.

Количество аэраторов:

шт.

Устанавливаем два аэратора, т.к. имеется два вида смеси.

Количество установок для охлаждения отработанной смеси:

шт

При проектировании смесеприготовительного отделения было установлено следующее оборудование: аэратор, установка для охлаждения отработанной смеси, два сита инерционных, весовой дозатор для подачи смеси в смеситель, дозатор для дозирования глины, два подвесных электромагнитных сепаратора ЭПР - 120.

6. Выбор и организация транспорта

Цех обслуживают четырьмя мостовыми кранами грузоподъемностью 20/5 т. Для транспортировки опок, моделей и готовых отливок из одного пролета в другой используют передаточные тележки. В цеху три передаточные тележки, расположенные напротив складов для опок, моделей и готовых отливок. Имеются ж/д пути: первые расположены рядом с шихтовым двором, вторые непосредственно расположены на складе готовых отливок для отгрузки продукции.

7. Объемно планировочные решения ФЗВО

При проектировании цехов с центробежным литьём обязательным является соблюдение санитарных норм проектирования промышленных предприятий и выполнение указаний по строительству и проектированию предприятий, зданий и сооружений соответствующей отрасли промышленности, для условий которой проектируется или реконструируется литейный цех. Отклонение от норм проектирования приведет к непринятию объекта в эксплуатацию с большими капитальными затратами на переделку объекта, а следовательно, к затягиванию строительства.

Площадки для цехов с центробежным литьём должны быть отделены от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Для нашего проекта санитарно-защитная зона составляет 500 м, и относится ко 2 классу производства.

Санитарно-защитная зона не может рассматриваться как резерв для расширения промышленной площадки предприятия.

Здание цеха представляет собой двухпролетное одноэтажное строение с шагом колон 6м. Высота железобетонных колонн составляет 18 м. Высота цеха 21,35м. Площадь ФЗВО определяется по фактическому размещению оборудования в пролете. Ширину пролета примем 30м, а длину 168м. За отметку 0,00 принят уровень чистого пола цеха. В пролете А - Е в осях 4 - 17 располагаются четыре дуговых печи ДСП-12. АЛЛ расположена в пролете А - Е в осях 13 - 25, ветви охлаждения форм АЛЛ расположены за пределами цеха. Пролет А - Е обслуживают два мостовых крана грузоподъемностью Q = 20/5. Смесеприготовительное отделение расположено в пролете Е - Л в осях 2 - 15 и обслуживается мостовым краном грузоподъемностью Q = 20/5.



Рисунок 8.1 - Компоновочная схема цеха:

1 - ж\д проезд;

2 - плавильное отделение;

3 - комплексная автоматическая линия формовки, заливки и выбивки отливок;

4 - смесеприготовительное отделение;

5 - склад опок;

6 - склад готовых отливок;

7 - склад моделей

Список использованных источников

1 Основы проектирования литейных цехов и заводов / Под ред. Б.В. Кнорре. -М. : Машиностроение, 1979. -376 с.

2 Миляев А.Ф. Проектирование новых и реконструкция действующих литейных цехов.- Магнитогорск: МГТУ им Г.И. Носова, 2001. -410 с.

3 Сафронов В.Я. Справочник по литейному оборудованию. - М.: Машиностроение, 1985, - 320с.

Размещено на Allbest.ru