Проектирование цехов машиностроительного производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция №1. Стадии проектирования (1 час)

Стадии проектирования регламентированы стандартами ГОСТ 2.103-68 и ГОСТ Р 15.201-2000. Последовательность выполнения всех стадий образует официальную структуру процесса разработки проектной документации, которая, как правило, используется при официальных взаимоотношениях между заказчиком и исполнителем или между соисполнителями работ. Сама документация необходима для отчета перед заказчиком о проделанной работе, возможности проверки или повторения разработок другими исполнителями, подготовки производства и обслуживания изделия в период эксплуатации.

Стадии создания других систем регламентируются своими стандартами, например, для автоматизированных систем -- ГОСТ 34.601-90.

Структура устанавливает стадии разработки конструкторской документации на изделия всех отраслей промышленности и этапы выполнения работ внутри каждой стадии, то есть состав документации и виды работ, что помогает ответить на вопрос «Что нужно делать?» в процессе проектирования. Основные стадии структуры включают:

Эскизный проект (ЭП) -- совокупность документов, содержащих принципиальные решения и дающих общее представление об устройстве и принципе работы разрабатываемого объекта, а также данные, определяющие его назначение, основные параметры и габаритные размеры. В случае большой сложности объекта этому этапу может предшествовать аван-проект (предпроектное исследование), обычно содержащий теоретические исследования, предназначенные для обоснования принципиальной возможности и целесообразности создания данного объекта.

При необходимости на стадии ЭП проводят изготовление и испытание макетов разрабатываемого объекта.

Технический проект (ТП) -- совокупность документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого объекта, исходные данные для разработки рабочей документации.

На стадии рабочего проекта (РП) сначала разрабатывают подробную документацию для изготовления опытного образца и последующего его испытания. Испытания проводят в ряд этапов (от заводских до приемо-сдаточных), по результатам которых корректируют проектные документы. Далее разрабатывают рабочую документацию для изготовления установочной серии, её испытания, оснащения производственного процесса основных составных частей изделия. По результатам этого этапа снова корректируют проектные документы и разрабатывают рабочую документацию для изготовления и испытания головной (контрольной) серии. На основе документов окончательно отработанных и проверенных в производстве изделий, изготовленных по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу, разрабатывают завершающую рабочую документацию установившегося производства.

Завершает цикл работ этап, подводящий итог проектной деятельности, -- сертификация. Её назначение -- определение уровня качества созданного изделия и подтверждение его соответствия требованиям тех стран, где предполагается его последующая реализация. Необходимость выделения этого этапа в виде самостоятельного вызвана тем, что в настоящее время экспорт продукции или её реализация внутри страны во многих случаях недопустимы без наличия у неё сертификата качества. Сертификация может быть обязательной или добровольной. Обязательной сертификации подлежат товары, на которые законами или стандартами установлены требования, обеспечивающие безопасность жизни и здоровья потребителей, охрану окружающей среды, предотвращение причинения вреда имуществу потребителя. Добровольная сертификация проводится по инициативе предприятий. Обычно это делается с целью официального подтверждения характеристик продукции, изготавливаемой предприятием, и, как следствие, повышения доверия к ней у потребителей.

В процессе разработки проектной документации в зависимости от сложности решаемой задачи допускается объединять между собой ряд этапов. Этапы постановки ТЗ и технического проектирования могут входить в цикл научно-исследовательских работ (НИР), а этапы технического предложения и эскизного проектирования -- образовывать цикл опытно-конструкторских работ (ОКР).

Масштабы

Масштаб -- в общем случае отношение двух линейных размеров. Во многих областях практического применения масштабом называют отношение размера изображения к размеру изображаемого объекта.

Для архитектурно-строительных чертежей, общественных и жилых зданий, используют следующие масштабы:

1:100; 1:200	Планы фасады зданий, фундаментов и кровли, подвалов, этажей, монтажные планы этажей и перекрытий
1:50; 1:100	Планы секций, разрезы, фрагменты планов и фасадов
1:2; 1:5; 1:10; 1:20	Изделия и узлы

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое строительные чертежи?

2. Какие стадии проектирования вы знаете?

3. Что такое технический проект?

4. Что такое масштаб?

проектирование машиностроительный строительство

Лекция № 2. Основные положения проектирования (1 час)

Производственный процесс включает в себя труд и средства производства.

Средства производства состоят из средств труда и предметов труда.

Средства труда делят на две группы: производственные основные средства (фонды) и непроизводственные основные средства (фонды). К первым относят здания сооружения, оборудование, транспортные средства, инструмент, инвентарь и т.д. Эти средства изнашиваются постепенно, в течение всего срока службы, и переносят свою стоимость на выпускаемую продукцию постепенно. К непроизводственным фондам относят объекты культурно-бытового обслуживания, торгово-снабженческого назначения, подсобные хозяйства и т.п.

Предметы труда образуют оборотные средства (фонды) предприятия. Оборотные фонды целиком расходуются в производственном процессе, а их стоимость целиком ложится на стоимость выпускаемой продукции. К ним относят материалы, полуфабрикаты, топливо, тара, быстроизнашивающийся инструмент и др.

Производственный процесс на предприятиях принять делить на основное производство и вспомогательное.

Основное производство связано с получением готового изделия - мехобработка, кузнечное производство, термообработка и т.д.

Вспомогательное производство весьма обширно и включает в себя обслуживающие цеха и участки: обеспечение теплом, изготовление инструмента, транспорт технологический, складское хозяйство, подразделения по ремонту оборудования и зданий и т.д.

Основное и вспомогательное производство подразделяются на цехи, участки, отделения и вспомогательные службы.

Цехи делятся на основные (производственные), вспомогательные и обслуживающие.

Основные цехи делят на заготовительные, обрабатывающие и сборочные.

Заготовительные цехи - литейные, кузнечные, прессовые, раскройно-заготовительные и др. Обрабатывающие цехи организуются по технологическому принципу - (механические, котельно-сварочные, металлических конструкций, термические, металлопокрытий, окрасочные. Сборочные цехи - механосборочные, сборочные (узловой и общей сборки), сварочно-сборочные.

Вспомогательные цехи: инструментальные, модельные, ремонтно-механические и электроремонтные, а также энергетические заводские установки (котельные, станции водоснабжения, электроподстанции и т.п.).

К обслуживающим цехам относят транспортные цехи и складское хозяйство.

Первоначальным документом проектирования и строительства любого крупного производственного объекта является технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое содержит: 1) схему развития и размещения соответствующего предприятия и его производственную мощность; 2) номенклатуру продукции; 3) организацию снабжения сырьем, топливом, энергией, водой; 4) основные технологические и строительные решения; 5) важнейшие технико-экономические показатели. Только после согласования ТЭО с заинтересованными организациями, контролирующими и государственными орланами приступают к проектированию.

Проектирование зданий и сооружений осуществляют в две стадии - технический проект и рабочие чертежи или в одну стадию - технорабочий проект. Последнее допускается для объектов, строящихся по типовым и повторно-применяемым индивидуальным проектам, а также для технически несложных объектов.

Технический проект рассматривает и решает целый комплекс вопросов, в том числе: применение наиболее прогрессивной технологии производства; выбор передовых форм организации труда; выбор оптимальных объемно-планировочных и архитектурных решений, обеспечивающих индустриализацию строительства.

В технологической части технического проекта содержатся: производственная программа цеха; организация производства в цехе; технологический процесс и новая техника; трудоемкость и станкоемкость; оборудование; состав работающих; механизация и автоматизация производства; техника безопасности и охрана труда; площадь цеха; материала; приспособления и инструмент; энергетика для технологических нужд; основные технико-экономических показателей.

Для расчетов технологических и экономических показателей требуется знание годовых фондов времени работы оборудования и рабочих. Различают следующие фонды времени:

1) Полный календарный годовой фонд времени: 365 дн. х 24 ч. = 8760ч.

2) Номинальный или режимный фонд времени оборудования, зависящий от числа рабочих смен в сутки.

3) Действительный или расчетный фонд времени оборудования, зависящий от вида оборудования и учитывающий потери времени на его плановые ремонты (рисунок 1).

Рисунок 1 Фонды времени оборудования при двухсменном режиме и состав норм времени

Работа в цехах и на участках проектируется в две или три смены при восьмичасовой рабочей смене. Трехсменный режим целесообразен при работе оборудования в автоматическом режиме и использовании экструзионных и выдувных агрегатов, характеризующихся высокой производительностью и стоимостью оборудования. В остальных случаях следует назначать двухсменный режим работы.

Фонды времени оборудования и рабочих при пятидневной и 41-часовой рабочей неделе даются в отраслевом справочнике [1-т.1, 184]. Указанные фонды времени рассчитаны при восьми праздничных днях. По закону от 13.12.2001г. № 267 - II «О праздниках в Республике Казахстан» и Постановлению Кабинета министров установлено 14 праздничных дней. Поэтому необходима корректировка табличных значений фондов времени оборудования и рабочих.

Корректировка номинальных фондов времени производится по формуле:

ч, (2.1)

где Ф_н - номинальный фонд времени при 14-ти праздничных днях;

Ф_н(8) - номинальный фонд времени оборудования при восьми праздничных днях (из табличные данные из справочника [1-т.1, 184]);

6 - дополнительные праздничные дни;

1 - сокращение рабочих смен на 1 час в предпраздничные дни;

n_см - количество рабочих смен в сутки;

t_см - продолжительность рабочей смены, ч.

Скорректированный действительный фонд времени оборудования:



Ф_д = ч, (2.2)

где П - процент потерь времени от Ф_н на ремонт оборудования (табличные данные).

Номинальный годовой фонд времени рабочих не зависит от количества рабочих смен в сутках и равняется номинальному годовому фонду времени оборудования при односменном режиме работы. Следовательно, скорректированный номинальный фонд времени рабочих можно определить по формуле, приняв Ф_н(8) = 2070 ч и n_см = 1. Действительный фонд времени рабочих находят по последней формуле.

Действительный фонд времени оборудования используется при расчете числа машин, затрат времени в машино-часах и некоторых других показателей. Действительный фонд времени рабочих используется при расчете трудоемкости выпуска продукции.

В проектах обязательно дается характеризуется режим работы цеха. Понятие режим работы включает в себя следующие составляющие: прерывное или непрерывное производство: число праздничных дней в году; число рабочих дней в неделе: продолжительность рабочей недели в часах; число смен работы в сутки; продолжительность рабочей смены в часах; принятый график работы [11-8].

Рекомендуемая литература

1. [1 - тома 1 и 5]

2. [11]

Вопросы для самопроверки

1. Инструментальное хозяйство предприятий.

2. Ремонтное хозяйство.

3. Характеристика производства по серийности.

4. Действительный фонд времени рабочих.

Лекция № 3. Строительные чертежи. Выбор и расчет оборудования. (2 часа)

Производственная программа -- перечень продукции, которая должна быть изготовлена цехом за установленный период. Выражается в шт., т (кг), м² (м³) и т.п. При проектировании новых и реконструкции действующих цехов в производственную программу включают только товарную продукцию. Различают следующие виды программ: точная (или полная, развернутая), приведенная и условная. В точной программе присутствует полная спецификация изделий, ТУ на изделие и маршрутная ведомость. Приведенная программа включает в себя не все изделия, а только часть их -- так называемые представители, к которым приводят остальные изделия полной программы. Условная программа используется с тех случаях, если точные характеристики изделий еще не известны, в номенклатура изделий задана условно, в качестве представителей в этом случае используют изделия-аналоги.

В практике проектирования широко используют приведенные программы, которые содержат сравнительно небольшой перечень продукции (позиций) при сохранении основных конструктивных и технологических особенностей изделий, планируемых к выпуску. Применение приведенных программ оправдано в двух случаях: если точная программа известна, но она весьма обширна; если известны данные только на часть номенклатуры подлежащих изготовлению изделий, к которым приводят остальные изделия. Приведение программы заключается в пересчете номенклатуры изделий полной программы на ограниченное число изделий-представителей с помощью коэффициентов приведения по массе, серийности и сложности изготовления. Изделие-представитель заменяет группу изделий, называемую группой приведения. Изделие-представитель выбирают по одному из критериев: число изделий-представителей должно быть преобладающим в годовой программе или общая трудоемкость изделий- представителей должна составлять значительную величину от общей годовой трудоемкости данной группы. Составление приведенной программы не решается в точных цифрах и даже возможно отступление от литературных рекомендаций, главное при ее составлении -- выработка достаточно компактного документа (не более нескольких десятков позиций), но при сохранении конструктивных и технологических особенностей изделий, позволяющих осуществлять дальнейшее технологическое проектирование.

Общий коэффициент приведения

К = К₁К₂К₃ … К_n,

где К₁, К₂, К₃ - коэффициенты приведения по массе, серийности, сложности; К_n - коэффициент любого параметра, учитывающего особенности рассматриваемых изделий,

где Q и Q_х - массы изделия-представителя и приводимого изделия.

Коэффициент приведения по серийности определяется в зависимости от соотношения , где N и N_х - годовые программы в штуках изделия-представителя и приводимого изделия. Значения коэффициентов К₂ даются в отраслевом справочнике [1 - т. 4].

Основные требования к выбору базовых представителей: 0,5Q_х < Q < 2Q_х, 0,1N_х < N < 2N_х.

Коэффициент приведения по сложности К₃ учитывает различие и сложность конструкций и является в основном субъективным показателем, зависящим в большей степени от квалификации проектанта.

При проектировании по условной программе известна только общая масса новых изделий, подлежащих изготовлению. Поэтому выбирают условный представитель (изделие-аналог), для которого масса известна. Далее делением общей массы изделий, закладываемых в проект цеха, на массу изделия - аналога получают условное число изделий, используемое в дальнейшем проектировании [1 - т.4].

Проектирование по приведенной и условной программам широко используется в механических и механосборочных цехах. При расчете приведенной и условной программ общая масса изделий в программе не должна изменяться, меняется только количество изделий. Производственные программы всех видов оформляются по типовым формам [1]. Для цехов пластмассовых и резинотехнических изделий производственной программой является ассортиментная программа, в которой указываются: наименование изделий, их вес, объем выпуска в штуках и кг [1-т.5].

Производственная программа - основа для составления технологического маршрута, подбора оборудования, расчет топлива, энергии материалов и т.д.

Выбор оборудования зависит от многих факторов, но главными являются характеристика самого изделия и серийность его изготовления. Например, для цехов пластмассовых изделий, выбор оборудования зависит от того является ли изделие штучным продуктом или погонажным? В первом случае используют литьевые машины, прессы, во-втором, экструзионные установки. Далее, если продукция штучная, то для более точного выбора оборудования решающую роль играет материал: для реактопластов выбирают прессы, для термопластов - литьевые машины. При большой серийности и ограниченной номенклатуре изделий рационально назначить в проект цеха термопластавтоматы и реактопластавтоматы. При мелкосерийном и единичном производстве с большой номенклатурой изделий вне конкуренции остаются машины циклического действия менее производительные, но более универсальные по назначению.

В ряде случаев определяющим фактором является точность изготовления деталей. Например, для более качественного изготовления деталей из пресс-материалов выбирают прессы колонные.

В практике проектирования выбор оборудования, а следовательно и технологии, может быть многовариантным, тогда выбор оптимального варианта делается на основе технико-экономического анализа.

Расчет потребного количества оборудования на годовую программу дает возможность выполнить планировку помещения и определить производственные и прочие площади.

В самом общем виде потребное число оборудования определяется как отношение годовой программы производства к суммарной годовой производительности выбранного оборудования, выраженной в той же размерности, что и годовая программа. Годовая программа известна из задания на проектирование, необходимо рассчитать только годовую производительность оборудования. Годовая производительность оборудования - это произведение часовой производительности машины на годовой фонд времени работы оборудования. Годовой фонд времени оборудования для большинства цехов - величина известная [1-т.1, 184].

В зависимости от базы данных часовая производительность оборудования может определяться несколькими способами. Один из наиболее простых и надежных способов - использование статистических данных по производительности аналогичных производств.

Для цехов пластмассовых изделий такие данные приведены в отраслевом справочнике [1-т.5, 166], а также в учебном пособии [11-2224]. Годовая производительность i-го оборудования равна:

т/год

где q_т - табличные значения часовой производительности, кг/ч;

Ф_q - действительный годовой фонд времени оборудования при 14-и праздничных днях в году и принятой в проекте сменности работы оборудования, ч;

Количество машин на годовую программу:

где А_г - годовая программа производства, т/год;

К_п.св. - коэффициент, учитывающий совокупное влияние марок перерабатываемых полимеров на производительность оборудования [11-24, 34];

_i - доля i-го типоразмера оборудования в общем его количестве;

N - количество типоразмеров оборудования, принятых в расчет.

Другой способ определения часовой производительности базируется на использовании различного рода технологических и технических нормо-показателей. Например, для экструзионных установок по переработке полимеров, шприц-машин для неформовых РТИ, как правило, известна скорость отвода изделия в м/мин. Зная удельную массу материала, площадь поперечного сечения изделия, легко найти часовую производительность установки, а затем и годовую - с помощью известного фонда времени Ф_q.

Третий способ определения производительности - расчетный. В расчете используются конкретные значения технических или технологических параметров. Для оборудования циклического действия - литьевых машин, гидравлических прессов, вулканизационных прессов, плунжерных литьевых прессов - годовая производительность равна:



кг/год,

где m - масса одного изделия, г;

n_гн - число гнезд в форме;

t_ц - время одного цикла работы машины, с.;

К - коэффициент, учитывающий потери времени на обслуживание рабочего места, подготовительно-заключительные операции, отдых и личные надобности К ? 0,9 - 0,95 [11-28].

Для термического оборудования, работающего по циклической технологии (камерные и шахтные печи, ТВЧ - установки), вначале находят часовую производительность нетто:

Р_н = кг/ч,

где Q_с - масса одной садки (одной детали при обработке на ТВЧ-установке), кг;

Т₀, Т_вн - соответственно основное технологическое время на термообработку и время на вспомогательные операции, несовмещенных с основным технологическим временем, ч.

Время термообработки (нагрева и выдержки) определяют расчетом, время Т_вн находят по нормативам времени на ТО или по заводским данным.

Годовая производительность одной печи равна:

Р = т/год

Рекомендуемая литература

1. [1 - тома, 1,3,5]

2. [9]

3. [10]

Вопросы для самопроверки

1. Виды продукции предприятия.

2. Типы производство по серийности.

3. Станкоемкость и трудоемкость продукции.

4. Мощность предприятия.

5. Выбор погрузочно-транспортного оборудования.

Лекция №4. Выбор здания и элементы их конструкций. (2 часа)

Производственное здание (корпус) состоит из пролетов, ограниченных радами внутренних и внешних колон.

К основным технологическим характеристикам зданий относятся (рисунок 3.2): ширина пролета L, равная расстоянию между разбивочными осями здания: расстояние между осями подкрановых путей (пролет мостового крана) L _к; длина пролета L _П; шаг колонн t; высота пролета здания Н; высота от уровня пола до головки подкранового рельса Н₁; грузоподъемность транспортных средств Q_к.

Длина пролета определяется по длине технологической цепочки установленного оборудования. Она должна быть достаточной для размещения оборудования, необходимого для полной обработки деталей в пределах одного пролета. Для механических цехов L _П ˜ 50 ч 200 м, но в отдельных отраслях машиностроения может достигать 1000 - 1500 м.

Ширина пролета здания связана с пролетом мостового крана L _к (таблица 4.1).

Рисунок 2 Основные размеры пролета здания

Таблица 1 Пролеты зданий и мостовых кранов

L, м	Lк по группам кранов, м*1
	I и II*2	III
12 18 24 30 36	10,5 (10) 16,5 (16) 22,5 (22) 28,5 (28) 34,5 (34)	9,5 15,5 21,5 27,5 33,5
*1 - грузоподъемность кранов по группам, т: I - до 50; II - 80-125; III - свыше 125. *2 - в скобках для кранов II группы.

Высота пролета здания Н связана с шириной пролета и грузоподъемностью подъемно-транспортных средств Q_к. Размеры унифицированных пролетов в одноэтажных зданиях с шагом внутренних колонн t = 12 м даны в таблице 4.2.

Таблица 2 Размеры унифицированных пролетов и грузоподъемность подъемно-транспортных средств в одноэтажных зданиях с шагом колонн 12 м по СН-223-62

L	Н, м	Отметка головки кранового рельса, м	Qк, т
18 24 30	6; 7,2; 8,4	-	0,25- 5*1
	7,2; 8,4
18 24	8,4; 9,6; 10,8	6,15; 6,95; 8,15	10; 20/5*2
18 24 30	12,6; 14,4	9,65; 11,45	10*2 20/5*2 30/5*2
*1 Краны подвесные. При соответствующем обосновании допускается применение мостовых кранов грузоподъемностью 5 т. *2 Краны электрические мостовые.

Шаг колонн t для большинства одноэтажных зданий принят равным 12 м для внутренних колонн и 6 м для колонн периметра здания. Размеры колонн и фундаментов зависят от грузоподъемности крана и ширины пролета [1-т.4, с. 110-111]. Широко применяют здания с пролетами шириной 18,24 и 30м.

Строят преимущественно одноэтажные многопролетные здания (корпуса), в которых облегчается установка тяжелого оборудования, упрощаются транспортные связи между отдельными цехами, лучше планировочные решения. Здания состоят из железобетонных или металлических конструкций. Широко используют сборные железобетонные конструкции заводского изготовления (колонны, стеновые панели, подкрановые балки и т.д.). Для строительства применяют унифицированные габаритные схемы, предусматривающие здания прямоугольной формы, состоящих из нескольких параллельных пролетов. В габаритных схемах унифицированы ширина пролета, грузоподъемность кранов, шаг колонн и высота до подкрановых путей.

При выборе внутрицехового транспорта проектант должен учитывать его двоякую роль: во-первых, это обслуживание основного грузопотока (сырье, материалы, готовая продукция); во-вторых, обеспечение возможной перестановки оборудования, доставки и установки отдельных узлов и механизмов при ремонте. Первую роль идеально выполняет напольный электрический транспорт (кары), который мобилен, автономен, не загрязняет атмосферу, безопасен в эксплуатации, имеет достаточно большую грузоподъемность. К недостаткам следует отнести то, что для своей эксплуатации требует устройство специальных проездов, отнимающих полезную площадь в цехе. Электрический напольный транспорт получил весьма широкое применение как технологический транспорт. Для проведения монтажно-демонтажных работ, ремонта оборудования, а также для перемещения и установки тяжелых грузов используются внутрицеховые краны. В цехах применяют мостовые и подвесные краны.

Мостовые краны имеют две главные несущие балки, образующие мост крана. Мост крана передвигается по рельсам, уложенным на подкрановых балках эстакад. Грузоподъемная тележка крана перемещается по рельсам, уложенным вдоль главных балок. Тележка может иметь один механизм подъема груза (при Q_к = 10т) или два - главный и вспомогательный (при Q_к > 10т). Вспомогательный привод обеспечивает подъем более легких грузов с более высокой скоростью. Краны мостовые имеют грузоподъемность от 10 до 50 и более тонн. Недостатки мостовых кранов: их дороговизна, высокая стоимость устройства эстакады, использование более тяжелых двухветвевых опорных колонн, необходимость иметь большую высоту пролета здания, чем для других видов транспорта.

Краны мостовые однобалочные с электроталью отличаются легкостью конструкции, применяются для подъема и перемещения грузов до 5 т. Мост однобалочного крана представляет собой двутавровую ездовую балку. Управление краном осуществляется из кабины или дистанционно.

Однобалочный подвесной кран представляет собой конструкцию, у которой балка ездовая с тельфером укреплена к ходовым кареткам, передвигающимся по двутавровым путям, прикрепленным к строительным фермам или балкам перекрытия. Грузоподъемность подвесных кранов колеблется от 0,25 до 5 т. Размещение подвесных кранов в цехах показано на рисунке 3.3, основные установочные размеры приведены в таблице 3.4.

Таблица 3 Подвесные краны для зданий механических и сборочных цехов

L, м	Qк, т	LП, м	Lк, м	l1=l2, м	L3=l4, м
Однопролетные краны (см. рис. 4.2 а)
12	1; 2; 3,2; 5	9	10,2 10,8 11,4	0,6 0,9 1,2	0,9 0,6 0,3
18	2; 3,2; 5	15	16,2 16,8	0,8 0,9	0,9 0,6
Двухпролетные краны (см. рис. 4.2 б)
18	2; 3,2; 5	7,5 + 7,5	16,2 16,8	0,6 0,9	0,9 0,6
24		10,5 + 10,5	22,2 22,8	0,6 0,9	0,9 0,6
Трехпролетные краны (см. рис. 4.2 в)*
30	2; 3,2; 5	9+9+9	28,2 28,8	0,6 0,9	0,9 0,6
36		10,5 + 12 + 10,5	34,2 34,8	0,6 0,9	0,9 0,6
* Установочные размеры для двух подвесных кранов в одном пролете цеха (см. рисунок 4.2 г) даны в источнике [1-т.4, с.110].

При выборе внутрицехового транспорта проектант должен учитывать его двоякую роль: во-первых, это обслуживание основного грузопотока (сырье, материалы, готовая продукция); во-вторых, обеспечение возможной перестановки оборудования, доставки и установки отдельных узлов и механизмов при ремонте.

Тележка может иметь один механизм подъема груза (при Q_к = 10т) или два - главный и вспомогательный (при Q_к > 10т). Вспомогательный привод обеспечивает подъем более легких грузов с более высокой скоростью. Краны мостовые имеют грузоподъемность от 10 до 50 и более тонн.

Рисунок 3 Схема расположения подвесных кранов в зданиях: с пролетами шириной L_П, м: а - 12 и 18; б - 18 и 24; в - 30 и 36; г - 18, 24, 30 и 36

Рекомендуемая литература

1. [1 - том 4]

2. Гриневич Г.П. Комплексная механизация и автоматизация погрузочно-разгрузочных работ на железнодорожном транспорте. Изд. 4-е. - М.: Транспорт, 1981, 343с.

Вопросы для самопроверки

1. Понятие «Производственный корпус».

2. Критерии для выбора схемы здания.

3. Ограждающие строительные конструкции здания, кровли зданий.

4. Устройство проездов для напольного транспорта.

5. Вентиляция цехов.

Лекция №5. Компоновка цехов в производственном корпусе и планировка оборудования в производственном зале. (2 часа)

В производственном корпусе, образованном несколькими пролетами может размещается несколько цехов. Размещения отдельных цехов показывается на компоновочном плане корпуса. Назначение компоновочного плана - взаимная увязка, входящих в состав корпуса цехов и участков, выбор оптимального направления производственного процесса и внутрицехового транспорта, определение наилучшего размещения вспомогательных и бытовых помещений. На компоновочном плане указывают [1-т.1, с. 226]:

- габариты здания (корпуса), маркировку осей здания, стены капитальные наружные и внутренние перегородки, сетку колонн пролетов, границы между участками и цехами, вспомогательные службы, помещения и устройства (трансформаторные станции, венткамеры и т.п.);

- общекорпусные и цеховые подъемно-транспортные средства;

- подвалы, тоннели, антресоли (с отметками их пола).

Цехи металлопокрытий, по переработке пластмасс и резины, окрасочные должны быть размещены на компоновочном плане вдоль наружных стен здания с обязательной изоляцией от других производств с помощью глухих перегородок. Естественная освещенность и вентиляция через окна является дополнительным фактором безопасности для данных цехов.

Цех включает в себя производственные и вспомогательные площади. К производственным площадям относят площади, занятые: производственным и транспортным оборудованием; заготовками, деталями у рабочих мест и у оборудования; проходами между оборудованием (кроме магистральных проездов). К вспомогательным площадям относят площади: инструментального и ремонтного хозяйства; цеховых складов и кладовых; помещений ОТК; прочих вспомогательных помещений; пожарных и магистральных проездов.

Площадь цеха по производству пластмассовых изделий приближенно можно определить по укрупненным нормам технологического проектирования приведенных в таблице 5.

Таблица 5 Нормы площади для цехов по переработке пластмасс

Помещения	Площадь на единицу основного оборудования для различных видов производств, м2
	литьевое	прессовое	выдувное
Производственный зал	30	16	72
Общая площадь цеха	60	40	148

Для термических цехов приближенно площадь цеха определяют из отношения:

F = Мг/Мн м²

где Мг - годовая программа, т.;

Мн - удельный съем продукции с 1 м² общей площади, усредненное значение которого берется из отраслевого справочника [1-т.3, с.168].

Наиболее точно площадь производственного зала определяют методом графических построений, габариты выбранного оборудования и нижеизложенные рекомендации.

При планировке помещений и размещении оборудования руководствуются нормами и правилами, принятыми в машиностроительной отрасли [1-т.1 и 4].

На размещение оборудования влияет совокупность факторов. Однако, проектант должен выполнить прежде всего следующие требования:

оборудование должно занимать необходимый минимум площади и не должно быть свободных мест в ряду или линии машин, если в соседних рядах (линиях) нечетное количество машин, то допускается обозначать не занятую площадь как место под резервное оборудование (контуры резервного оборудования показывают пунктиром);

в пределах досягаемости внутрицехового транспорта должны быть все линии установки прессов и ряды литьевых машин (допускается размещать литьевые машины в сдвоенных рядах, но не более);

машины с наименьшими габаритами необходимо размещать в крайнем ряду около окон, чтобы не затенять остальную площадь цеха;

должны быть соблюдены нормируемые зазоры между машинами, ограждающими конструкциями здания и проездами.

Выбор конкретной схемы размещения оборудования зависит от его типа. Гидравлические прессы располагают, группируя их по типоразмерам, т.е. создают линии однотипных машин. За основу принимают фронтальное (линейное) взаимное расположение, которое, как показала практика, обеспечивает наиболее рациональное их обслуживание и упрощает прокладку коммуникаций (сжатый воздух, вода, электроэнергия). Такое расположение оборудования учитывает возможность обслуживания двух прессов одним оператором (рисунок 5.).

Для облегчения графических построений можно воспользоваться рекомендацией расстояние между осями линий с фронтальной стороны, там, где находятся рабочие места прессовщиков, составляет 4800 мм, с тыльной стороны - 2700 мм; расстояние между осями соседних в линии прессов определяется организацией каждого рабочего места, но в среднем составляет 2500 - 2700 мм [11-43].

Литьевые машины группируют по типоразмерам и располагают рядами, расстояние (проезд) между которыми имеет ширину от 2500 до 3500 мм. Ряды могут быть и сдвоенными. Проход между рядами литьевых машин в сдвоенном ряду должен быть 800 мм при обслуживании одним оператором одной или двух машин и 1400 мм при обслуживании трех машин. Многостаночное обслуживание требует размещать литьевые машины в ряду отдельными парами, в которых машины обращены фронтом друг к другу, или «тройками», как это показано на рисунках 5.2. Расстояние между осями машин зависит от типоразмера машин [11-43].

На размещение оборудования влияет совокупность факторов. Однако, проектант должен выполнить прежде всего следующие требования:

оборудование должно занимать необходимый минимум площади и не должно быть свободных мест в ряду или линии машин, если в соседних рядах (линиях) нечетное количество машин, то допускается обозначать не занятую площадь как место под резервное оборудование (контуры резервного оборудования показывают пунктиром);

в пределах досягаемости внутрицехового транспорта должны быть все линии установки прессов и ряды литьевых машин (допускается размещать литьевые машины в сдвоенных рядах, но не более).

Рисунок 4 Пример размещения четырех гидравлических прессов 1 - пресс 100 т.с.; 2 - рабочие места прессовщика; 3 - высокочастотная установка; 4 - подвод сжатого воздуха; 5 - местный вентиляционный отсос; 6 - стол прессовщика

Рисунок 5 Примеры размещения литьевых машин Д-3231 и оргоснастки на рабочем месте при полуавтоматическом режиме 1- литьевая машина Д-3231; 2 - элекрошкаф; 3 - контейнер для сырья; 4 - тумостатирующий агрегат; 5 - стол оператора; 6 - лоток готовой продукции; 7-местный вентиляционный отсос; 8 - подвод холодной воды; 9,10 - рабочие места оператора

Основой любого плана расположения оборудования является архитектурно-строительный чертеж. Поэтому разбивочные оси здания цеха (оси рядов колонн) и другие элементы строительных конструкций обозначаются как на строительных чертежах.

На плане указываются только основные размеры здания в целом (длина, ширина здания, ширина пролетов, шаг колонн). Строительные размеры конструкций здания, оконных и дверных проемов и т.п. на планировке не указываются.

На планировке цеха должны быть показаны:

стены наружные и внутренние, колонны, перегородки, дверные и оконные проемы, ворота, антресоли, галереи, люки;

расположение основного технологического оборудования и средств периферийной механизации, складские площадки материалов, полуфабрикатов и места для контроля изделий, внутрицеховые проезды и заезды в линии;

расположение вспомогательных помещений.

Оборудование изображают упрощенным контуром в пределах габаритных размеров. Внутри контура (а для мелкого оборудования - вне контура на выносной полке) указывают номер оборудования по спецификации к плану.

Возле габаритов оборудования дают условные обозначения места рабочего, а также подвода энергоносителей, воды, сжатого воздуха, местного вентиляционного отсоса и т.п. Условные обозначения производственного, транспортного и вспомогательного оборудования, а также элементов строительной конструкции должны соответствовать требованию отраслевого справочника [1-том 1, с.224230].

По завершению планировки производственного зала определяют по чертежу его фактическую площадь и приступают к компоновке остальных помещений цеха.

Компоновка помещений цеха во многом зависит от производственной мощности. Для небольших цехов и участков по производству пластмассовых и резинотехнических изделий характерна петлеобразная схема транспортирования сырья и готовой продукции. Сырье поступает на склад или участок подготовки сырья, откуда в подготовленном виде составляется в производственный зал, готовая продукция возвращается на склад или на доработку.

В небольших цехах и участках вспомогательные службы могут объединяться в целях экономии производственных площадей. При объединении учитывается одинаковость категории пожароопасности и класса по ПУЭ. Выбор категории пожарной опасности производится по СНиП И-М.2-72 «Производственные здания промышленных предприятий», а класса помещения - по правилам установки электрооборудования (ПУЭ). Бытовые помещения размещают в противоположной стороне от производственного зала, с отдельным выходом наружу. В заключение проектант определяет общую площадь цеха.

Рекомендуемая литература

1. [1-т.1,3,4,5]. [2].[9].[11]

Контрольные задания

1. Расчет площади производственного зала и вспомогательных помещений (приближенный).

2. Условные обозначения для компоновочного плана.

3. Условные обозначения на плане расположения оборудования и рабочих мест.

Лекция №6. Расчет энергии основных и вспомогательных материалов. (2 часа)

В техническом проекте цеха указывают:

для электроэнергии -- установленную мощность токоприемников (отдельно по электродвигателям оборудования и отдельно по нагревательным, сварочным устройствам и высокочастотным установкам), а для остальных видов энергии - максимальный и средний часовые расходы.

Площади вспомогательных участков и служб, как правило, определяют по их процентным отношениям к площади производственного зала, соответствующие рекомендации см. в источниках [1,2,9,11].

Расчет потребного количества оборудования участка

Количество производственного оборудования, необходимого для выполнения производственной программы, определяется по каждому его виду (токарные, фрезерные, строгальные и др.).

Расчетное число станков С_р по каждому виду (группе) определяется по формуле:

(10)

где N -- годовая программа выпуска деталей (изделий), шт.;

t_шт-к -- штучно-калькуляционное время обработки детали на i-ом виде (группе) оборудования, мин.;

Ф_д -- действительный годовой фонд времени работы единицы оборудования, ч.;

(11)

где Ф_н -- годовой номинальный фонд времени оборудования при работе в 1-смену в ч. (365 дней минус 52 воскресенья и 52 дополнительных выходных дня, а также минус 10 праздничных дней); Ф_д=2008 часов.

р = потеря времени на ремонт оборудования (36)% ;

т - режим работы в сменах (1 смена);

К_ВН - средний коэффициент выполнения нормы;

Произведём расчёт коэффициента загрузки по каждому виду оборудования Кзi по формуле:

где C_p.i - расчетное количество оборудования,

C_пp.i - принятое количество оборудования.

(

Стоимость оборудования определяется по прейскуранту оптовых цен на металлорежущие станки или данным базового предприятия по отпускным и договорным ценам. В балансовую стоимость оборудования кроме прейскурантной стоимости станков входят затраты на их транспортировку и монтаж в цехе, расходы на которые принимаются в размере 10-12% от стоимости оборудования.

(13)

где К_зн - нормативный коэффициент загрузки оборудования, К_зн=0,8;

К_зi - фактический коэффициент загрузки оборудования.

Определяем коэффициент закрепление операций:

(14)

где К_до - коэффициент деталей операций,

С_пр - принятое количество станков.



т.к. коэффициент закрепления операций К_сер 5, то производство массовое.

Общие затраты на основное оборудование заносятся в таблицу 7.

Таблица 7 Сводная ведомость станков на участке

№ п/п	Наименование станков	Модель станка	Кол-во. станков	Мощность кВт	Цена одного станка, тенге	Затраты на монтаж, тенге	Балансовая стоимость станков, тенге
				Одного станка	Всех станков
1	Фрезерно-отрезной	8В66	2	10	20	780000	78000	1560000
2	Трубонарезной	9Н14	10	4	40	1440000	144000	14400000
	Итого:		18	22,5	88	37500000	375000	20370000

По каждому виду энергии приводят наименования групп оборудования -- потребителей энергии и общий расход энергии - по форме 15 [1-т.1, с. 233] .

В тех случаях, когда расход энергии определяют по укрупненным показателям (на 1 изделие, на 1 т выпуска), потребителей можно не перечислять. Более детальные данные по энергетике цеха выдают технологические и другие отделы, по установленной форме.

Требующиеся для производства вспомогательные материалы в проекты, как правило, не специфируются. Стоимость годового расхода этих материалов (необходимая для сметы производства) определяют по укрупненным нормам, установленным для разных цехов и производств, исходя из расхода на единицу производственного оборудования, на единицу выпуска продукции и т.п.

Потребность в основных материалах для новых изделий определяют по спецификациям и чертежам изделий, а затем уточняют в зависимости от принятых в проекте технологических решений. При наличии изделий аналогов эта потребность определяется на основе имеющихся плановых норм расхода материалов, но с обязательной последующей корректировкой.

Ведомость расхода основных материалов на технологические нужды составляют по типовой форме 13 по укрупненной номенклатуре с приведением их к группам и выделением характерного представителя каждой группы [1-т.1, с.231].

Рекомендуемая литература

1. [1 - том 1]

Контрольные задания для СРС (тема 6) [1 - том 1]

1. Типовые формы расчета энергозатрат и основных материалов для технологических нужд.

Лекция №7. Тема: Общие сведения о чертежах. Основные положения проектирования. (2 часа)

Общие сведения о строительных чертежах.

Строительными называются чертежи, на которых изображают строительные объекты: здания, машиностроительные заводы, производственные цеха т. п. а также отдельные элементы указанных объектов.

Строительные чертежи отличаются большим разнообразием. Содержание строительных чертежей, их оформление, применяемые масштабы, условные изображения и обозначении зависят от вида строительных объектов, изображаемых на чертежах.

В зависимости от изображаемых на строительных чертежах объектов условимся называть:

архитектурно-строительными - чертежи жилых, общественных и производственных зданий;

инженерно-строительными - чертежи различных инженерных сооружений и строительных конструкций из бетона, железобетона, грунта, металла, пластмасс, дерева и других материалов;

топографическими - чертежи земной поверхности, изображающие рельеф местности, ситуацию (водоемы, насаждения, строения, дороги и т. и.).

Содержание и оформление чертежей зависят также от стадии проектирования. Внедрение новых технологических процессов может вызвать или строительство новых объектов, или реконструкцию действующих термических подразделений. Иногда это внедрение связано с выполнением отдельных проектных работ.

При новом строительстве имеются возможности для внедрения принципиально новых технологических процессов, наиболее совершенных средств технологического оснащения и передовых форм организации производства. Однако проектирование и строительство новых предприятий связаны с большими капитальными затратами и требуют большого времени.

В настоящее время особое внимание уделяют реконструкции действующих объектов, которая позволяет быстро достигать увеличения объема производства при меньших капитальных вложениях. Чтобы ускорить научно-технический прогресс и быстрее перейти на интенсивный путь развития, необходимо увеличить долю средств, выделяемых на реконструкцию и техническое перевооружение, с одной трети, по крайней мере до половины.

Эффективность реконструкции состоит в том, что увеличения объема производства достигают путем развития лишь той части основных фондов, которая непосредственно связана с повышением производительности. Еще одним преимуществом реконструкции является то, что, капитальные вложения направлены, прежде всего, на развитие основного производства, которое непосредственно связано с выпуском продукции. Это существенно сокращает средства, вкладываемые в объекты вспомогательного назначения, а также на содержание транспорта, строительство зданий, энергетических коммуникаций. Упрощается решение задач по подбору и подготовке кадров, налаживанию производственных связей. Наряду с этим, однако, снижается свобода проектных решений в части изменения действующей технологии, замены имеющейся техники, изменения схем компоновочных и планировочных построений термических участков. При этом, чем меньше объем реконструкции, тем в большей степени местные условия влияют на характер проектных решений. Конечно, если окажется целесообразным, то и при реконструкции производят коренное изменение характера действующего производства, в том числе внедряют принципиально новые процессы, осуществляют радикальную перепланировку термических участков и др.

Перед реконструкцией действующих цехов следует провести предварительное обследования оборудования, технологии и технико-экономических показателей. Действующий цех до реконструкции принимается за базовый.

Классификация производства и термических цехов. Различают три основные классификационные категории производств:

- характеризующиеся применяемым методом изготовления изделия, например, литейное, сварочное, листоштамповочное, механосборочное, кузнечное и т. д.;

- определяемые по признакам широты, номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий: единичное, серийное или массовое;

- поточные или непоточные, характеризующиеся уровнем специализации рабочих мест и принципом расположения оборудования.

Основным признаком поточного производства является непрерывность перемещения обрабатываемых деталей в процессе обработки с операции на операцию в порядке последовательности их выполнения.

Единичное производство -- производство, при котором изготовляется детали широкой номенклатуры в небольшом количестве. Единичное производство распространено в тяжелом машиностроении при изготовлении крупных и уникальных станков, нестандартного оборудования, специальной оснастки (штампы, приспособления).

Массовым производством называется производство, при котором в течение длительного времени непрерывно осуществляется изготовление одних и тех же изделий узкой номенклатуры с большим объемом выпуска.

Основные положения проектирования.

Классификация производства.Производственные цеха можно разделить по следующим признакам:

-по месту в заводской структуре

-по выпускаемой продукции

-по производственному признаку.

Место в заводской структуре определяется объемом производства.

Наиболее правильной является классификация по производственному признаку,по которому все цеха завода разделяются на две группы:основные цеха для выпуска товарной продукции и вспомогательные цеха.

Основные цеха завода связаны с заготовительными цехами(кузнечными,литейными и т.д.),с обрабатывающими механическими цехами.

Стадии проектирования. Пректирование зданий может производиться в три стадии:

1) Проектное здание, цель которого установить техническую возможность и экономическую целесообразность строительства цеха, провести ориентировочные расчеты потребной площади, рабочей силы и энергетики. Завершается это задание составлением сметы затрат на строительства цеха, на приобретение и монтаж оборудования и составление технико-экономических показателей.

2) Технический проект содержит более полное решение строительной и особенно технологической части,т. е. полное описание технологического процесса с обоснованием его выбора. Состовляются технологические ведомости и схемы термической обработки деталей. В экономической части составляется калькуляция себестоимости продукции и приводятся технико-экономические показатели.

3) Рабочие чертежи разрабатываются на основе утвержденного проектного задания. В состав рабочей документации входят маршрутные, операционные карты и ведомостина термообработку, чертежи планировки цеха с точной привязкой оборудования, направления грузопотоков и т. д.

Первоначальной стадией проектирования является составление проектного задания, которое представляет собой общие содержания и укрупненные данные по проектируемому цеху. Согласно инструкции по составлению проектов, проектное задание имеет целью установить техническую возможность и экономическую целесообразность строительства цеха. Оно должно обеспечить правильный выбор расположения цеха, источников снабжения топливом,водой, электроэнергией и т.д., а также установить основные технические решения проектируемого цеха- общую стоимость строительства и основные технико-экономические показатели.

В проектном задании дается краткое описание технологического процесса; указывается оборудование, на котором будет осуществляться принятая технология, и производятся ориентировочные расчеты потребной для цеха площади, рабочей силы и энергетики. Проектное задание завершается подсчетом капиталовложений,т.е. сметой затрат на строительство цеха, на приобретение и монтаж оборудования и приобретение инвентаря и составлением технико-экономических показателей.

Проектное задание должно быть предельно сжатым, без излишней детализации и углубления второстепенных вопросов. Объем проектного задания зависит от ряда факторов:от серийности и масштаба производства,характеристики изделий и оборудования.

Все расчеты в проектном задании производятся по укрепненным или удельным показателям.Количество потребного оборудования рассчитывается по сроедней производительности печей в час.Расход топлива,электроэнергии и других видов энергии рассчитывается по средним удельным нормам на 1 т(или на 1 кг)обрабатываемой продукции.Все материалы проектного задания оформляются в пояснительной записке.

Технический проект, в отличие от проектного задания,содержит детальные расчеты по тем же разделам.В техническом проекте дается полное описание технологического процесса с обоснованием его выбора и составляются технологические ведомости и схеиы термической обработки деталей.

...