Проект цеха литья чугуна в формы из ХТС мощностью 15000 тонн в год

1.5.1 Лаборатории

В литейном цехе предусматривается лаборатория формовочных материалов, располагаемую вблизи смесеприготовительного отделения, и лабораторию химического анализа металлов, размещаемую вблизи плавильного отделения.

Таблица 1.13. Площади цеховых лабораторий, м².

Мощность цеха, тыс.т/год	Лаборатория формовочных материалов, мІ	Лаборатория химического анализа металлов, мІ
До 30	48	48

1.5.2 Службы механика и энергетика

Службы механика и энергетика выполняют профилактику и ремонт оборудования.

Площадь участка механика определяется исходя из номенклатуры проводимых на участке работ, количества и норм расстановки механообрабатывающего и вспомогательного оборудования.

Площадь участка механика принимается из расчета норм установки оборудования: для мелких станков 5 - 9 мІ, средних 10 - 16 мІ, крупных 18 - 60 мІ; площадь слесарного участка определяется из расчета 8 - 10 мІ на каждого слесаря; площадь для осмотра технологического оборудования демонтированного для ремонта, составляет 20% от площади участка механика. В итоге участок механика должен занимать ориентировочно площадь в цехах мощностью до 15000 т/год - 85-100 м². [2, стр. 151]

Площадь участка энергетика для цеха мощностью до 15000 т/год равна 65-90 м².

1.6 Транспортная система цеха. Грузопотоки

Для литейных цехов характерно многократное перемещение большого количества насыпных и штучных грузов, поэтому при их проектировании транспортной системе необходимо уделить большое внимание, поставив цель механизировать и, где возможно, автоматизировать транспортные операции.

В литейных цехах используется напольный и надпольный транспорт. Рациональное применение этих видов транспорта позволяет оптимально организовать грузопотоки. Следует стремиться к созданию грузопотоков с наименьшим числом пересечений, причем в узлах пересечений транспортировка груза должна вестись на разных уровнях.

Компоновку оборудования, проектирование транспортных межоперационных связей и связей между отделениями нужно вести с учетом требований к грузопотокам и соответственного выбора рациональных транспортных средств.

На шихтовой склад металлическая шихта привозится ж/д транспортом или автотранспортом и выгружается с помощью мостового крана. Шихта после дозирования транспортируется по рельсовым путям на место подогрева шихты. После подогрева, мостовым краном шихту распределяют по печам. Готовый металл разливается по ковшам, движущимся по монорельсу. Свежий формовочный песок пневмотранспортом подается в бункера над смесителями, которые находятся на формовочных и стержневых автоматах. Связующее поступает по трубопроводу непосредственно в смесители автоматов.

После выбивки отливок, отработанная смесь по транспортеру поступает в бункер, при помощи ковшевого элеватора. Из бункера оборотная смесь по питателям попадает в установку регенерации песка(выжигание связующего в пневмопотоке). Регенерированный песок пневмотранспортом доставляется в бункера над смесителями автоматов.

Отработанный песок, не подлежащий регенерации, пневмотранспортом доставляется в бункер, находящийся за пределами помещения.

Выбитые отливки по транспортеру попадают в дробеметный барабан. После очистки, по транспортеру, отливки и литники попадают на сортировочный стол, где отделяют готовые отливки от брака и литников.

Доставка отходов металла от сортировочных столов осуществляется с помощью электропогрузчика в бадьях. Готовые отливки упаковывают в тару и увозятся электропогрузчиком на склад готовой продукции.

Схема грузопотоков представлена на чертеже ДП 03.03.08.

1.7 Энергообеспечение

Расчет потребности в энергии по видам ведется по удельным нормам расхода, которые можно принять по данным цеха-аналога.

Расход электроэнергии складывается из расходов на технологические нужды W_т, силовой привод W_с и освещение W_ос.

Общий расход электроэнергии по цеху [2, стр. 153]:

W = К_w(W_т + W_c + W_ос) (1.33)

где: К_w - коэффициент потери электроэнергии в цепи, Кw = 1,05 - 1,10.

Расход электроэнергии на технологические нужды:

W_т = Р_т • G_отл, (1.34)

где: Р_т - удельный расход электроэнергии на данном переделе на 1 т годных отливок, при плавке чугуна в индукционных печах тигельного типа 1200 - 1400 кВт•ч/т;

G_отл - годовой выпуск годных отливок, т

W_т = 1400 • 15000 = 21000000 кВт

Расход электроэнергии на силовой электропривод:

W_с = Р_с • Ф_д • G_отл (1.35)

где: Р_с - установленная мощность оборудования на 1 т годных отливок в год, Р_с = 0,09 - 0,10 кВт;

Ф_д - действительный годовой фонд времени, ч;

W_с = 0,1 • 3935 • 15000 = 5902500 кВт

Расход электроэнергии на освещение:

W_ос = с • F_ос • Ф_д(ос) (1.36)

где: с - средний расход электроэнергии за 1 час на 1 мІ площади (для производственных помещений 0,015 кВт; для складов и бытовых помещений 0,008 кВт);

F_ос - освещаемая площадь, мІ;

Ф_д(ос) - годовое количество часов осветительной нагрузки (при двухсменной работе 2300-2500 ч).

W_ос = 0,015 • 4668 • 2500 + 0,008 • 2376 • 2500 = 1798020 кВт

W = 1,1 • (21000000 + 5902500 + 1798020) = 31570572 кВт

Сжатый воздух необходим для работы формовочных и стержневых машин и т.д.: [2, стр. 158]

Q_с.в. = 1,5 • g_с.в. • G_отл (1.37)

где: g_с.в. - удельный расход сжатого воздуха на 1 т годных отливок, g_с.в. = 900 ч 1100 м³;

G_отл - годовой выпуск отливок в цехе, т.

Q_с.в. = 1,5 • 1000 •15000 = 22500000 мі

Расход воды на технологические нужды: [2, стр. 159]

Q_в = g_в • G_отл (1.38)

где: g_в - удельный расход воды 1 т годных отливок, g_в = 158 ч 210 мі.

Q_в = 200 • 15000 = 3000000 мі

Вода для бытовых нужд = 68698 м³

2. Строительная часть

В строительной части проекта выбираются и обосновываются габариты и взаимное расположение пролетов здания литейного цеха в зависимости от необходимых производственных и других площадей, в первую очередь, определенных расчетами технологических отделений цеха, участков, складов и др., с учетом норм размещения технологического и вспомогательного оборудования и его габаритов. Затем выбираются основные строительные конструкции (колонны, фермы, перекрытия и др.). Компоновочные решения должны отвечать требованиям безопасных и комфортных условий работы в цехе, а также обеспечивать быструю эвакуацию работающих в экстренных случаях (пожар, сигнал гражданской обороны и др.).

2.1 Общая характеристика зданий

В практике строительства литейных цехов наиболее распространены одноэтажные здания пролетного типа из типовых строительных конструкций.

После определения состава цеха разработана его технологическая схема, т.е. взаимное размещение производственных, вспомогательных отделений и участков. Составление этой схемы связано с выбором взаимного расположения пролетов и их размеров. При этом учитываются особенности транспортных связей между отделениями и участками.

Здание литейного цеха спроектировано в каркасном исполнении, выполнено из железобетонных и металлических элементов. Несущей частью каркаса здания являются колонны, опирающиеся на фундаменты. Расстояния между колоннами 6, 12м, ширина пролетов составляет 18 м.

Высотой здания считается расстояние от уровня пола до низа конструкции перекрытия и составляет 18 м.

При компоновке здания и его пролетов учтены температурные колебания их размеров. В связи с этим установлены размеры типовых секций промышленных зданий, разъединяемых между собой температурными швами.

Фундаменты под колонны зданий выполнены из монолитного бетона. Размеры фундаментов принимают в зависимости от действующих на них нагрузок, наличия рядом с ними подвалов или фундаментов под оборудование, гидрогеологических условий строительной площадки. Глубину заложения фундамента устанавливают в зависимости от свойств грунтов, их промерзания и уровня грунтовых вод.

Несущие колонны, предназначены для крепления самонесущих и навесных торцевых стен, имеют нижнюю консоль на внешней стороне колонны для опирания фахверковых балок.

Подкрановые балки предназначены для опирания крановых рельсов.

Фермы и балки перекрытий, относящиеся к плоским несущим конструкциям, могут быть железобетонными или металлическими.

Плиты перекрытия кладутся на балки перекрытия или фермы, на которые они опираются своими концами.

Плиты керамзитовые и из ячеистого бетона эффективны: они совмещают функции настила, утеплителя и обеспечивают жесткость зданию.

Кровля обычно делается утепленной из рулонных материалов и мастик. В состав примерного покрытия входят: слой рубероида по плитам перекрытия, затем слой утеплителя, состоящий из пенобетона или керамзитобетона толщиной от 60 до 200 мм, который стягивается цементной стяжкой толщиной 20-30 мм, затем кладется до трех слоев пергамина, уложенных на битумную мастику, и один слой рубероида.

Гардеробные предназначены для переодевания работающих в цехе и хранения их одежды. Они оборудованы металлическими шкафами с двумя секциями. Шкафы оборудуются скамьями. Предусмотрен резерв шкафов 15%. Душевые размещаются в отдельных помещениях, смежных с гардеробными.

Умывальники размещаются в отдельном помещении, смежном с гардеробными. Умывальники также устанавливаются в тамбурах и туалетах. Умывальники закрепляются на стенах, облицованных глазурованной плиткой. Санузлы оборудуются кабинами. Двери кабин открываются наружу. Кабины оснащаются унитазами.

Административно-конторские помещения - это совокупность комнат для размещения руководящего состава цеха, технологического отдела, планово-распределительного бюро, бухгалтерии.

Комнаты отдыха. Количество посадочных мест в этих помещениях равно числу работающих в наиболее многочисленной смене.

В площадь административно-бытового корпуса входят площади коридоров, лестниц, которые ориентировочно составляют 25% при ширине коридора 3 м от суммарной площади, занятой всеми служебно-бытовыми помещениями.

Планировка и разрезы цеха представлены на чертежах ДП 03.01.08 и ДП 03.02.08.

3. Технологическая часть

3.1 Анализ технических условий на отливку

Отливка «Муфта» изготавливается из серого чугуна СЧ 20, имеет внутреннюю полость, которая выполняется песчаным стержнем.

Таблица 3.1 Химический состав и механические свойства серого чугуна ГОСТ 1412 - 85

Марка чугуна	Содержание элементов, % (остальное железо)	Механические свойства
	С	Si	Mn	P	S	уВ	HB
				Не более	МПа
СЧ 20	3,3 - 3,5	1,4 - 2,4	0,7 - 1,0	0,2	0,15	200	170-241

Рассмотрим влияние химических элементов на структуру и свойства чугуна.

С - в наибольшей степени способствует графитизации чугуна, понижает прочность, повышает пластичность, улучшает литейные свойства.

Si - способствует графитизации чугуна, укрупняет графитовые включения, повышает механические свойства, улучшает литейные свойства.

Mn - нейтрализует вредное влияние серы, тормозит процесс графитизации, повышает склонность к отбелу, устойчивость аустенита, дисперсность перлита, прочность, ухудшает литейные свойства.

S - сильно тормозит графитизацию, способствует образованию горячих трещин, понижает механические и литейные свойства.

Р - в небольшой степени способствует процессу графитизации, повышает прочность, твёрдость, износостойкость, жидкотекучесть, понижает ударную вязкость и хладостойкость.

Сплав СЧ 20 обладает хорошими литейными свойствами, необходимой прочностью, хорошей обрабатываемостью резанием, малой склонностью к образованию трещин, достаточной износостойкостью.

3.2 Конструирование литой заготовки

Чертёж отливки разрабатывается по чертежу детали в соответствии с требованиями ГОСТ 2.423 - 73 и включают следующие вопросы:

· выбор положения отливки в форме, что определяет способ формовки; плоскость разъёма формы;

· назначение припусков на механическую обработку;

· формовочные уклоны и галтели на отливках;

· неуказанные литейные радиусы;

· выбор классов точности и шероховатости.

С целью обеспечения направленного затвердевания, исключающее образование усадочных раковин в отливке, данную отливку располагаем в одной полуформе.

Припуски на механическую обработку отливки назначают с целью получения заданных размеров и шероховатости поверхности детали в соответствии с чертежом. Размер припусков берется в зависимости от вида сплава, габаритов детали, от допусков размеров отливки, класса точности, типа производства, положения отливки в форме в соответствии с ГОСТ 26645-85. Отливка «Муфта» изготавливается из чугунного сплава СЧ-20, согласно ГОСТ 26645-85 имеет 10 класс точности и размер припуска 5 мм.

При разработке модели учитывается усадка металла отливки. Для отливки «Муфта», изготовленной из серого чугуна объёмная усадка берётся в размере 0,7-1,3 %, литейная усадка 1,1 %.

Чтобы избежать образования трещин и снизить внутренние напряжения в местах переходов от толстых стенок к более тонким, предусматривают галтели. Радиусы галтелей зависят от толщины сопрягаемых стенок, для отливки «Муфта» литейные радиусы составляют 3 мм.

Отливку изготавливают по 10 классу точности, поэтому величина формовочного уклона составляет 1^о.

Параметры шероховатости поверхности, установленные ГОСТ 2789-73, определяем, исходя из способа получения отливки, сплава и размеров отливки Ra 12,5.

3.3 Разработка литейно-модельных указаний

При разработке метода заливки решают следующие вопросы:

· выбор способа формовки;

· выбор разъёма формы;

· определение мест установки, границ и количества стержней в форме;

· выбор литниковой системы;

· определение габаритных размеров опок, метод центрирования, выбор вентиляции формы;

· выбор способа сборки форм при заливке.

Способ формовки определяется конфигурацией и габаритами отливки, типом производства и положения отливки в форме. При данных габаритах отливки и типе производства принимаем машинную формовку по неразъемной модели. Данную отливку лучше расположить в форме вертикально, при этом неразъёмная модель отливки будет располагаться в нижней полуформе. В форме будет изготовлено четыре отливки. На основании выбранного положения и количества отливок в форме определяется размер формы.

Разъём формы должен обеспечить свободный выход воздуха и газа из стержня и углублений. Выбранный разъём формы должен обеспечить наименьшее количество дефектов по перекосам, а также минимальную протяжённость литейных швов по поверхности отливки и соответственно заливов.

Выбор границ, количества и мест установки стержней производится в зависимости от конфигурации внутренней полости отливки и её габаритов. Для получения отливки «Муфта» достаточно одного стержня, выполняющего центральное отверстие. Стержень имеет знаки, с помощью которых стержень устанавливают в литейную форму и фиксируют в заданном положении. Параметры знака стержня определяют согласно ГОСТ 3212 - 92.

Выбор литниковой системы зависит от конфигурации отливки, вида сплава, габаритов, количества и расположения отливки в форме.

Для чугунных отливок применяют сужающиеся литниковые системы, которые обеспечивают спокойную заливку формы и задержание шлака.

Так как отливка невысокая для нее применима горизонтальная литниковая система с подводом металла по плоскости разъёма. Шлакоуловитель и питатели расположены в форме горизонтально. Чтобы обеспечить отделение неметаллических включений и исключить попадание шлака в отливку, питатели располагаем в нижней полуформе. Такая система обеспечивает поступление расплава через питатель постепенно и без разбрызгивания.

Вентиляция формы осуществляется через каналы литниковой системы, через газоотводные каналы в стержнях, через форму.

Размеры опок выбирают в зависимости от размеров моделей, количество их на модельной плите, массы жидкого металла, толщины стенки отливки, конструкции и размеров литниковой системы. При выборе размеров опок исходят из максимального использования их объёма.

Для сборки формы используем штыри и гайки.

3.4 Расчёт литниковой системы

Конструкция литниковой системы зависит от сплава, размеров и конфигурации отливки. Для чугунных отливок применяют обычно заполненные литниковые системы, обеспечивающие спокойную заливку формы и задержание шлака.

Т.к. отливка невысокая для нее применима горизонтальная литниковая система с подводом металла по плоскости разъёма. Чтобы обеспечить отделение неметаллических включений и исключить попадание шлака в отливку, питатели располагаем в нижней полуформе. Такая система обеспечивает поступление расплава через питатель постепенно и без разбрызгивания.

Сначала определяем суммарное сечение питателей по формуле Озанна Диттера:

(3.1)

где: G - масса отливки, литниковой системы и прибыли, кг;

- общий коэффициент расхода литниковых систем, для среднебоковой литниковой системы со средним сопротивлением формы принимаем ;

- время заливки, сек;

- плотность жидкого металла, для чугунного сплава СЧ 20

кг/см³;

g - ускорение свободного падения, g = 980 м/с²;

H_ср - среднедействующий металлостатический напор, см;

По формуле А.Ф. Соболева, Т.М. Дубицкого определяем время заполнения формы:

(3.2)

где: S₁ - эмпирический коэффициент, учитывающий технологические условия заполнения формы, для горизонтальной литниковой системы и чугунного сплава S = 2;

- толщина стенки (средняя), мм;

G - вес отливки с литниковой системой, кг;

n - количество отливок получаемых в форме, шт.

сек

Определяем скорость заливки:

, (3.3)

где: H - высота отливки, мм;

- время заливки, сек

Определяем среднедействующий металлостатический напор (подвод металла в среднюю часть отливки).

Н₀ - расстояние от верхнего уровня металла в чаше до горизонтальной оси питателей, Н₀ = 20 см;

см²

Определение размеров элементов литниковой системы.

Принимаем соотношение площадей сечения литниковых систем:

F_пит: F_шл: F_ст = 1: 1,0: 1,5

Число питателей = 4, тогда

= см²;

Площадь шлакоуловителя:

см²,

Число шлакоуловителей = 2 тогда F_шл=5,17/2=2,5 см²

Площадь стояка:

см²,

· Определяем размеры стояка.

Для обеспечения замкнутости системы и удобства формовки используем конический, расширяющийся вверху круглый стояк.

Диаметр стояка внизу:

; см

Диаметр стояка в верху:

d_ст.в = d_ст.н. + 0,01 · Н₀,

где- высота стояка

d_ст.в = 2,8 + 0,01 · 11 = 3 см

· Определение размеров воронки осуществляется в зависимости от диаметра стояка вверху:

- высота воронки

см

- верхний диаметр воронки

см

· В зависимости от площади поперечного сечения определяем размеры шлакоуловителя [1, таб. 34]. Так как F_шл = 2,5 см², то ширина шлакоуловителя у основания b_шл = 1,6 см, ширина шлакоуловителя в верху b_в.шл. = 1,3 см, высота шлакоуловителя h_шл = 1,6 см.

· Определяем размеры питателей:

В зависимости от площади поперечного сечения определяем размеры питателя [1, таб. 34]. Так как F_пит = 1,2 см², то ширина питателя внизу b_пит = 2,2 см, ширина вверху b_{пит в.} = 2,5 см, высота питателя h_пит = 0,5 см.

Длина питателя берется в пределах 10 - 50 мм.

3.5 Проектирование модельного комплекта

Разработка технологической оснастки производится на основании чертежа отливки с литейно-модельными указаниями. При машинной формовки разрабатывают: подмодельные плиты низа и верха формы, и стержневой ящик. Для получения качественной отливки с заданными размерами модель должна быть больше ее на величину литейной усадки 1,1 %. На нижней подмодельной плите (ДП 03.05.08) располагаются модели с питателями, а на верхней подмодельной плите - верхний знак стержня с шлакоуловителем, стояком и воронкой. Подмодельные плиты изготавливают из стали 45 ГОСТ 977 - 88. Конструкция любого стержневого ящика зависит, в первую очередь от конфигурации и размеров стержня, а также от способа его изготовления, оборудования, на котором будут стержни получать. Конструкция ящика должна обеспечить его эксплуатационную прочность и жесткость, необходимую длительность пользования. В данном случае изготавливаем стержни из ХТС на пескодувной машине с последующей продувкой их СО₂, непосредственно на машине. Материал стержневого ящика - сталь 45 ГОСТ 977 - 88. Размеры стержневого ящика позволяют получать два стержня за один съем.

3.6 Технологический процесс изготовления отливки

1. Подготовка шихтовых материалов.

Металлическая шихта по рельсовому пути поступает из бункеров на место подогрева шихты . Шихта подогревается в термической печи 20 для удаления влаги при температуре 300 - 400 єС в течении 15 минут. После подогрева металлическую шихту распределяют по печам ИЧТ-2,5 19, мостовым краном.

2. Приготовление сплава СЧ-20.

После полного расплавления всех составляющих шихты расплав перегревают до температуры 1440 - 1450 єС, скачивают шлак и отбирают пробу для определения химического состава чугуна. Готовый металл сливается в ковши 15 и 16, которые по монорельсу передвигаются к месту заливки.

3. Подготовка формовочных материалов.

Свежий формовочный песок просыпается сквозь решетку 21, затем пневмотранспортом доставляется в смесители, которые входят в состав стержневых и формовочных автоматов 22, 33, 34.

4. Приготовление формовочной и стержневой смеси.

Приготовление формовочной и стержневой смеси осуществляется в смесителях, входящих в состав формовочного и стержневого оборудования. Регенерированный песок поступает к смесителям по пневмотранспорту, его освежают 30 % кварцевого песка. Связующее поступает в смесители по трубопроводам. После тщательного перемешивания всех материалов, входящих в состав смесей производят отбор проб на влажность, газопроницаемость и сырую прочность. Контроль свойств формовочной смеси производят два раза в смену (первый и последний замес). Готовая смесь задувается в форму.

5. Изготовление стержней.

Для получения стержней используют металлические ящики. Стержни изготавливают на пескодувной машине 22 модели L5. После изготовления стержни укладывают в тару и элекропогрузчиками доставляют к местам простановки стержней.

6. Формовка.

Полуформы изготавливают две формовочные машины 33 и 34 типа L40 и L250 по RESOL-CO₂ процессу. На одной машине получают полуформы верха и низа.

7. Сборка.

После изготовления полуформы поступают на участок сборки. На участке сборки рабочий осматривает поверхность полученной полуформы и проставляет стержни. Полуформы низа и верха проходят через сборщик 27 и 28, и готовая форма поступает на участок заливки.

8. Заливка.

Заливка форм производится заливочными ковшами 15 и 16. Заливочные ковши движутся по монорельсам. Заливка производится заливщиком. После заливки формы ковш возвращается в исходное положение для заливки, следующей формы.

9. Охлаждение.

Формы заполненные металлом поступают на участок охлаждения, который закрыт кожухом с принудительной вентиляцией для удаления вредных испарений.

10. Выбивка.

Охладившиеся отливки проходят через выбивное устройство 31 и 32, где при помощи механизма выдавливания кома смеси отливка со смесью поступает на выбивную решетку, а опоки пройдя после этого через распаровщик, поступают обратно на участок формовки. Разрушение кома смеси происходит на выбивной решетке, после которой смесь поступает на участок регенерации смеси.

11. Регенерация смеси.

Отработанная смесь по ленточному транспортеру попадает в бункер 8, при помощи ковшевого элеватора 36. Далее по питателям смесь попадает в устройство для регенерации (выжигание связующего в пневмопотоке) 30. Регенерированный песок пневмотранспортом доставляется в бункера над смесителями.

12. Обрубка.

С выбивной решетки отливки по транспортерам перемещаются к дробеметным барабанам 1 модели 42322М. В дробеметном барабане из-за хрупкости чугуна от отливки отламываются литниковые системы.

После этого отливки попадают на участок сортировки.

13. Контроль.

Детали поступают на сортировочные столы 23, где по внешнему виду, разделяют годные детали от брака, а так же литников. Если деталь годная, то ставят клеймо и отправляют на склад готовой продукции при помощи электропогрузчика.

4. Специальная часть

4.1 Описание работы устройства для простановки стержней

Устройство предназначено для автоматической простановки стержней в полуформу. При этом выполняются следующие операции: простановка стержней (вручную) в гнезда кондуктора 1; включение вакуумного насоса на конце трубопровода 2 (стержни присасываются к гнездам кондуктора 1) и цилиндра 8 (звенья рычажно-шарнирной системы поворачиваются, в результате чего кондуктор 1 устанавливается гнездами вниз - над полуформой низа 10 на небольшой высоте); опускание цилиндра 3 (кондуктор 1 ложится на полуформу 10, стержни входят в углубления полуформы 10); вакуумный насос выключается в результате стержни остаются в полуформе 10; производится отвод кондуктора 1 в исходное положение.

Схема устройства приведена на чертеже ДП.03.08.08.

4.2 Расчет элементов механизма

Расчет цилиндра подъема.

В данном случае центр тяжести поднимаемых частей не находится на линии действия поднимающей силы, в результате возникает эксцентричная нагрузка принимаемая роликами, опирающимися на направляющую.

Определение расчетного усилия находим из уравнения моментов реакций опор

Где, G - вес поднимаемых частей. Принимаем G = 500 кг.

l^г - расстояние между центром тяжести поднимаемых частей и линией действия сил. Принимаем l^г = 0,28 м.

l^в - расстояние между роликами. Принимаем l^в = 0,2 м.

Определяем расчетное усилие:

1074 кг

Где f₁ - коэффициент трения в опорах роликов. Принимаем f₁ = 0,05

d₀ = 0,01 м - диаметр оси ролика.

d_р = 0,05 м - диаметр ролика.

к - коэффициент трения качения. Принимаем к = 0,05.

Согласно ГОСТу диаметр цилиндра примем 110 мм. Диаметр штока примем равным 50 мм, следовательно

Расчет диаметров цилиндра:

что обеспечивает требуемое усилие.

Расчет цилиндра поворота:

Центр тяжести поворачиваемых масс совпадает с осью поворота, момент сил сопротивления, возникающих при движении, определяется моментом сил трения в опорах:

М_тр = f₁ G (d_в / 2)

G - поворачиваемые массы, G = 400 кг;

f₁ - коэффициент трения в опорах, f₁ = 0,2;

d_в - диаметр шейки вала; d_в = 10 мм.

М_тр = 0,2 • 400 • (10 / 2) = 40 кг•см

М = G R cos г + М_тр

г - угол поворота (примем 40 град);

R - расстояние от центра тяжести поворачиваемых масс до оси поворота, R = 76см .

М = 76 •400 • cos 40 + 40 = 23288+40=23328 кг•см

Расчетное усилие определяют по формуле:

Ррасч = М /(l*2) = 23328 / 27 = 432/2=432 кг

l - плечо, l =27см

Расчетный диаметр гидроцилиндра получаем следующий

.

Согласно ГОСТу ближайший диаметр равен 70 мм. Диаметр штока примем равным 30 мм, следовательно

,

что обеспечивает требуемое усилие.

4.3 Схема автоматизации

При включении рубильника QS1 подается электроэнергия к трансформатору TV1, питающего управляющую ветвь схемы управления. Для предохранения оборудования от высоких напряжений в цепь включен плавкий предохранитель FU1. Силовая ветвь схемы управления включается рубильником QS2, она также содержит плавкий предохранитель FU2 и трансформатор TV2. При нажатии кнопки SB1 срабатывает реле напряжения KV1, замыкая контакты KV1.1 и KV1.2, которые подводят питание к цепи управления схемы управления. Загорается сигнальная лампа HL1, сигнализирующая о включении цепи управления. Отключение цепи управления производится нажатием кнопки SB2, при этом отключается реле напряжения KV1, размыкая тем самым контакты KV1.1 и KV1.2, погасает сигнальная лампа HL1.

При нахождении ключа Р-А в положении А цепь работает в автоматическом режиме. При нажатии кнопки SB3 (пуск) срабатывает реле напряжения KV2, которое замыкает контакты KV2.1, KV2.2, KV2.3. Одновременно срабатывает реле времени KT1 которое отсчитывает время операции. Подается питание на электромагнит YA1. Включается вакуум и происходит захват стержня, после того как операция завершена, срабатывает размыкающий контакт KT1.1. Питание реле KV2 заканчивается, оно отключается, тем самым размыкая контакты KV2.1, KV2.2, KV2.3. Разрывается цепь питания электромагнита YA1 и вакуум выключается.

При срабатывании размыкающего контакта KT1.1. подается кратковременный импульс на замыкающий контакт KT1.2., срабатывает реле напряжения KV3 которое замыкает контакты KV3.1, KV3.2, KV3.3. Подается питание на электромагнит YA2.Начинается поворот, после того как операция поворота завершена, срабатывает размыкающий контакт SQ1.1. Питание реле KV3 заканчивается, оно отключается, тем самым размыкая контакты KV3.1, KV3.2, KV3.3. Разрывается цепь питания электромагнита YA2 и поворот заканчивается.

При срабатывании размыкающего контакта SQ1.1. подается кратковременный импульс на замыкающий контакт SQ1.2., срабатывает реле напряжения KV4 которое замыкает контакты KV4.1, KV4.2, KV4.3. Подается питание на электромагнит YA3.Начинается простановка стержня, после того как эта операция завершена, срабатывает размыкающий контакт SQ2.1. Питание реле KV4 заканчивается, оно отключается, тем самым размыкая контакты KV4.1, KV4.2, KV4.3. Разрывается цепь питания электромагнита YA3 и простановка стержня заканчивается.

При срабатывании размыкающего контакта SQ2.1. подается кратковременный импульс на замыкающий контакт SQ2.2., срабатывает реле напряжения KV5 которое замыкает контакты KV5.1, KV5.2, KV5.3. Одновременно срабатывает реле времени KT2. Подается питание на электромагнит YA4. Срабатывает размыкающий контакт KT2.1. Питание реле KV5 заканчивается, оно отключается, тем самым размыкая контакты KV5.1, KV5.2, KV5.3. Разрывается цепь питания электромагнита YA4 вакуум выключается.

При срабатывании размыкающего контакта KT2.1. подается кратковременный импульс на замыкающий контакт KT2.2., срабатывает реле напряжения KV6 которое замыкает контакты KV6.1, KV6.2, KV6.3. Подается питание на электромагнит YA5.Начинается подъем гидроцилиндра, после того как эта операция завершена, срабатывает размыкающий контакт SQ3.1. Питание реле KV6 заканчивается, оно отключается, тем самым размыкая контакты KV6.1, KV6.2, KV6.3. Разрывается цепь питания электромагнита YA5 и подъем заканчивается.

При срабатывании размыкающего контакт SQ3.1. подается кратковременный импульс на замыкающий контакт SQ3.2., срабатывает реле напряжения KV7 которое замыкает контакты KV7.1, KV7.2, KV7.3. Подается питание на электромагнит YA6.Начинается поворот гидроцилиндра, после того как эта операция завершена, срабатывает размыкающий контакт SQ4.1. Питание реле KV7 заканчивается, оно отключается, тем самым размыкая контакты KV7.1, KV7.2, KV7.3. Разрывается цепь питания электромагнита YA6 и поворот заканчивается.

При нахождении ключа Р-А в положении Р (ручное управление) включение и выключение каждой операции производится отдельно. Допустим запуск операций в произвольном порядке для отладки оборудования. Запуск операций производится кнопками SB4, SB6, SB8, SB10, SB12, SB14. Отключение соответственно SB5, SB7, SB9, SB11, SB13, SB15. Механизм работы цепей управления операциями приведен выше.

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Введение

Человеческая практика дает основание для утверждения, что любая деятельность потенциально опасна. Ни в одном виде деятельности невозможно достичь абсолютной безопасности.

Необходимость разработки мероприятий по безопасности жизнедеятельности на предприятии предусматривается статьей 11 "Основ законодательства Российской Федерации об охране труда", согласно которой проектирование, строительство и реконструкция производственных объектов, разработка и выпуск средств производства, внедрение технологий, в том числе приобретенных за рубежом, использование средств коллективной и индивидуальной защиты, не отвечающих требованиям по охране труда, не допускаются. Кроме того, в Трудовом Кодексе РФ прописано, что каждый имеет право на труд, безопасный для жизни и здоровья работающего

Безопасность жизнедеятельности выявляет и изучает производственные опасности и профессиональные вредности, а также обеспечивает нормальные (комфортные) условия деятельности людей. Улучшение условий труда и повышение его безопасности приводят к снижению производственного травматизма, уменьшению случаев профессиональных заболеваний, инвалидности, что не только сохраняет здоровье работников, но и снижает затраты на оплату льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных условиях труда.

Проектируемый цех отличается от аналога введением автоматической линии, сокращением операций выполняемых ручным трудом.

5.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов на участке плавильного отделения, которые воздействуют на рабочего

Технологический процесс плавки чугуна в индукционных печах включает следующие операции: загрузку шихты, нагрев и расплавление металла при температуре 1260°С, перегрев, науглероживание и доведение химического состава до заданного, а также его выдержка. Готовый расплав переливают в миксер. Заливку форм производят ковшом емкостью 500 т., который по монорельсу подходит к миксеру и заполняется металлом.

На участке плавильного отделения имеются следующие вредные и опасные производственные факторы:

5.2.1 Повышенная загазованность воздуха рабочей зоны

Вредные вещества в воздушной среде образуются от раскаленных форм, расплавленного металла, пыли, осевшей на оборудовании. Газы также образуются при выделении легкоплавких и легко испаряемых элементов в процессе плавки заливки.

Опасность этих выделений в том, что при длительном воздействии на организм они могут привести к отравлениям, к хроническим изменениям в организме, проявляемым в повреждениях внутренних органов, кровеносной системы, нервной системы; могут иметь канцерогенное действие, оказывать удушающее и раздражающее воздействие на дыхательные пути: отдышка, воспалительные реакции, отеки.

Согласно ГОСТ 12.1.005-88ССБТ и СНиП 2.04.05-91 должны соблюдаться мероприятия по обеспечению рабочих коллективными и индивидуальными средствами защиты:

1. На пультах и постах управления технологическими процессами при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным напряжением, физической нагрузкой должны соблюдаться оптимальные величины температуры воздуха 22-24°С, его относительной влажности 60-40% и скорости движения (не более 0,1 м/с).

2. Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м² при облучении 50% поверхности тела и более, 70 Вт/м² - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50% и 100 Вт/м² - при облучении не более 25% поверхности тела.

3. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать допустимых концентраций (ПДК).

5.2.2 Повышенная температура воздуха рабочей зоны и поверхности оборудования

Возникает от нагретых частей оборудования, а также при перемещении заливочного ковша от печи к заливаемой форме.

На организм человека влияние фактора повышенной температуры рабочей зоны заключается в снижении работоспособности, ослаблении сопротивляемости организма - к повышению заболеваемости, к тепловому истощению или удару. Повышенная температура поверхности оборудования может привести к ожогам различной степени тяжести.

Согласно ГОСТ 12.3.38-86 ССБТ и СНиП 2.04.05-91 рабочие плавильного участка должны иметь коллективные средства защиты:

1. Лица, работающие на оборудовании с повышенной температурой поверхности, должны подвергаться медицинскому осмотру.

2. К работе на оборудовании с повышенной температурой поверхности допускаются лица, прошедшие соответствующее обучение, инструктаж и проверку знаний требований безопасности в соответствии с ГОСТ 12.0.004-79.

3. Для удаления избытков тепла применяется механическая вентиляция.

4. Источники повышенного тепловыделения подвергают дополнительной теплоизоляции. При этом температура наружной поверхности не должна превышать +45 єС.

Согласно ГОСТ 12.3.011-80 ССБТ индивидуальные средства защиты:

1. Рабочие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты: сапоги, рукавицы, суконные брюки и куртка.

2. Рабочие, получившие средства индивидуальной защиты, должны быть проинструктированы о порядке пользования и ухода за ними.

3. На плавильном участке должны быть предусмотрены средства для оказания первой медицинской помощи и условия соблюдения личной гигиены.

5.2.3 Движущиеся машины и механизмы (груз, поднятый на высоту)

Т. к. плавильный участок расположен в центральном пролете цеха, то особую опасность представляют мостовые краны, которые передвигаются с грузами над центральным пролетом.

Движущийся транспорт может привести к травмам различной степени тяжести: ушибы, вывихи, переломы, а также к летальному исходу.

Согласно ГОСТ 12.3.020-80 ССБТ рабочие плавильного участка должны иметь коллективные средства защиты:

1. Порядок и виды обучения, организация инструктажа работающих, согласно ГОСТ 12.0.004-90.

2. К управлению транспортными средствами погрузочно-разгрузочных работ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение по специальной программе и имеющие удостоверение на право выполнения соответствующего вида работ.

3. Программы для обучения работающих, занятых перемещением грузов на предприятиях, должны составляться с учетом требований стандартов безопасности труда, "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов", утвержденных Госгортехнадзором РФ и других нормативно-технических документов.

Согласно ГОСТ 12.3.020-80 ССБТ индивидуальные средства защиты:

1. Работающие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты с учетом воздействующих на них опасных и вредных производственных факторов в соответствии с отраслевыми нормами.

2. Все средства индивидуальной защиты, применяемые работающими при работах, связанных с внутризаводским перемещением грузов, должны подвергаться периодическим контрольным осмотрам и испытаниям в порядке и в сроки, установленные нормативно-технической документацией на эти средства.

3. Работающие, участвующие в выполнении погрузочно-разгрузочных работ грузоподъемными механизмами, должны носить защитные каски по ГОСТ 12.4.091-80 и ГОСТ 12.4.128-83.

5.2.4 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека

На плавильном участке имеются токопроводящие полы, пыль, химические вещества, которые при длительном воздействии могут разрушить изоляцию проводов.

Поражение человека электрическим током может привести к ожогам, электрическим ударам, электроофтальмии, металлизации кожи, к прекращению работы сердца и остановке дыхания.

Согласно ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ рабочие плавильного участка должны иметь коллективные средства защиты: защитное заземление, зануление, выравнивание потенциала, система защитных проводов, защитное отключение, изоляция нетоковедущих частей, электрическое разделение сети, малое напряжение, контроль изоляции, компенсация токов замыкания на землю.

Согласно ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ рабочие плавильного участка должны иметь индивидуальные средства защиты: защитные оболочки, защитные ограждения (временные или стационарные), безопасное расположение токоведущих частей, изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная), изоляция рабочего места, малое напряжение, защитное отключение, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

5.3 Описание методики необходимой для оценки безопасного рабочего места по условиям труда

Оценка безопасности рабочего места проводится по следующей методике:

1. Оцениваются все источники опасности: параметры источников опасности, соответственно - мощность; с - приведенное расстояние; ф - время воздействия.

2. Записываются все допустимые значения параметров источников:

· повышенная температура поверхности оборудования: _д = 50С, с_д = 0,5 м, _д = 8 ч.

· опасность поражения электрическим током при замыкании на корпус: ^д = 0,01А, с^д = 0,3 см, ф^д = 0,1 сек.

· груз, поднятый на высоту: ^д = 50 кг, с^д = 4 м, ^д = 8 ч.

· повышенная запыленность воздуха: _д = 4 мг/м³, _д = 0,5 м, _д = 8 ч;

3. Измеряются действующие фактические значения источников опасности: на предприятии создается комиссия, которая производит замеры различными приборами.

4. Вычисляются показатели безопасности каждого источника опасности:

.

Если показатель безопасности b_i = 0, то источник опасен, т.к. фактический параметр сравнялся с допустимым параметром; если b_i < 0, то источник еще опаснее и необходимо предусмотреть дополнительные меры безопасности.

5. Вычисляется показатель безопасности каждого рабочего места: показатель безопасности рабочего места при воздействии на него нескольких источников опасности определяется по формуле:

,

где М - количество источников опасности на рабочем месте.

5.4 Анализ безопасности работающего в соответствии с условиями его труда

Рабочее место 1. Участок плавильного отделения.

На данном рабочем месте действуют следующие источники опасности:

1. Повышенная температура поверхности оборудования.

2. Опасность поражения электрическим током при замыкании на корпус;

3. Груз, поднятый на высоту;

4. Повышенная запыленность воздуха.



95

Размещено на http://www.allbest.ru/

< 0 => источник опасен

На участке имеются следующие средства защиты:

· для удаления избытков тепла применяется механическая вентиляция;

· источники повышенного тепловыделения подвергают дополнительной теплоизоляции;

· рабочие плавильного участка имеют средства индивидуальной защиты: сапоги, рукавицы, суконные брюки и куртка;

Данные средства защиты соответствуют ГОСТ 12.3.38-86ССБТ и СНиП 2.04.05-91. При выполнении действующих инструкций b₁ > 0.

< 0 => источник опасен

На участке имеются следующие средства защиты:

- Проводится периодический контроль состояния электрооборудования и изоляции.

- Электроустановки имеют блокировки, которые исключают включение оборудования при открытых его частях, которые находятся под напряжением.

- Электрооборудование имеет сигнализацию, о его включении.

Данные средства защиты соответствуют ГОСТ 12.1.019-79 ССБТ и при выполнении существующих инструкций значительно снижают вероятность повреждения работающего электричеством. В результате b₂ > 0.

...