Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Институт горного дела и строительства

Кафедра "Строительство, строительные материалы и конструкции"

Курсовая работа

по дисциплине: «Оборудование и технологические комплексы в производстве строительных материалов и изделий»

На тему: «Разработка формовочного комплекса по производству тротуарной плитки»

Тула 2015



Содержание

Введение

1. Описание технологического процесса производства тротуарной плитки

1.1 Технологическая схема процесса производства изделий

1.2 Перечень операций и продолжительность их выполнения на каждом посту

2. Расчет оборудования

2.1 Расчет формовочного оборудования

2.2 Расчет количества камер естественного твердения и поддонов

3. Бетоносмесительный цех

3.1 Описание производственного процесса

3.1.1 Состав технологической линии

3.2 Расчеты производства



1. Описание технологического процесса производства тротуарной плитки

Одним из условий рациональной работы предприятия является необходимость окупить затраты на подготовку производства. В течение определенного периода нельзя снимать изделие с производства без опасности ухудшения экономических показателей предприятия. Наиболее высоким уровнем поточности являются непрерывность и равномерность производственного процесса, в результате чего обеспечивается максимальная загрузка оборудования полное использование рабочей силы. Для изготовления тротуарной плитки используют агрегатно-поточную технологию и наиболее

Эта технология характеризуется главным образом: 1) наименьшими удельными затратами на оборудование (10-12% от общих капиталовложений, против 40-45% при конвейерной схеме); 2) низкой производительностью оборудования; 3) высокой трудоемкостью изготовления изделий, в 1,7-1,9 раза превышающей при работе на специальном оборудовании. Применение этой схемы дает необходимую гибкость при смене продукции, так как основное оборудование (пропарочные камеры, виброплощадки, транспортные средства, бетонораздатчики) являются универсальными, а замене подлежат в основном формы.

Для производства бетонной тротуарной плитки используют два метода: вибропрессование жестких смесей с низким водосодержанием; вибролитья с использованием пластифицирующих добавок.

В моей курсовой работе рассмотрен метод вибропрессования.

Технология вибропрессования заключается в том, что вибрирование бетонной смеси в прессформе (пуансон-матрице) производиться под давлением на вибропрессе. Метод высокопроизводителен, допускает высокую степень автоматизации, даёт возможность производить тротуарную плитку разных расцветок.

1.1 Технологическая схема процесса производства изделий

Рисунок 1 - Технологическая схема процесса производства изделий



1.2 Перечень операций и продолжительность их выполнения на каждом посту

Процесс изготовления вибропресованных изделий на формовочной линии состоит из следующих основных операций:

- подача бетонной смеси в загрузочный бункер вибпропресса;

- вибродозирование;

- вибропрессование;

- транспортирование поддонов с отформованными изделиями;

- тепловая обработка изделий;

- транспортирование изделий с поста набора прочности;

- штабелирование готовой продукции;

- упаковка изделий;

- возврат технологических поддонов.

Формование изделий на вибропрессе «КВАДР 3У02» производится на деревянных технологических поддонах размером: 1100х540х12 мм.

Для формования каждого вида бетонной продукции вибропресс оснащается различными пресс-формами.

Таблица 1 - Основные технические характеристики

Производительность за одну рабочую смену (8 часов):
Плиты тротуарные по ГОСТ 17608-91,м2	290
Камни бортовые по ГОСТ 6665-91, пог.м	700
Камни бетонные	50
Необходимая площадь производственного помещения, м2	Не менее 600
Высота производственного помещения, м	Не менее 6,5
Минимальное количество обслуживающего персонала, чел	2
Способ формования	Объемное вибропрессование на металлическом поддоне
Цикл формования,с	30…40
Максимальные габаритные размеры формовочной зоны (LxBxH), мм	1000х500х60-200
Емкость бункера, м3	0,53
Установленная мощность, кВт	9,7
Габаритные размеры (LxBxH), мм	5100х1950х2400
Масса, кг	4030

Подача бетона

При работе технологической линии в автоматическом режиме разгрузка смесителя производится по запросу формовочной смеси от датчика нижнего уровня, расположенного в расходном бункере смеси вибропресса. Смесь транспортируется в расходный бункер вибропресса при помощи ленточного конвейера. Затем происходит открывание донного шибера смесителя по запросу от датчика. Приготовленная в смесителе смесь через направляющую конусную воронку перегружается на ленточный транспортер, который перемещает формовочную смесь к вибропрессу. По окончании выгрузки смесителя происходит закрывание донного шибера смесителя, а после этого, через 10-15 сек, прекращается работа ленточного конвейера. Бункер смеси вибропресса должен вмещать полный объем приготавливаемого в смесителе замеса.

Вибродозирование.

Цель вибродозирования - равномерное заполнение каждой ячейки формы. В каждую ячейку необходимо уложить одинаковое количество бетонной смеси. В исходном положении расходный бункер вибропресса «RH-2000 VA» должен быть заполнен свежеприготовленной бетонной смесью.

Дозирование может производиться как при работающем вибростоле, так и без включения вибрации. При помощи ящичного дозатора происходит объёмное дозирование бетонной смеси (смесь заполняет матрицу). Заполнение бетонной смесью матрицы зависит от габаритов изделия, в частности его высоты, от толщины стенок, например, стеновых камней (блоков), от качества бетонной смеси.

При дозировании происходит заполнение и предварительное уплотнение бетонной смеси в гнездах матрицы.

Время вибродозирования составляет 1-5 сек. в зависимости от вида изделий и требуемой плотности и прочности изделий и сильно зависит от соотношения высоты матрицы и высоты формуемого изделия. Эффективнее всего работает предварительная вибрация после того, как дозатор достигнет своего переднего положения.

Необходимо добиваться равномерного распределения бетонной смеси во все отсеки матриц. Это достигается подбором числа и времени проходов дозатора и временем вибрирования.

После загрузки в ячейки в дозаторе всегда должен оставаться одинаковый объём бетонной смеси. В противном случае высота, прочность и плотность изделий могут существенно отличаться.

Вибропрессование.

После отхода ящичного дозатора опускается пуансон, и смесь уплотняется под действием давления и вибрации. Удельное давление пуансона на бетонную смесь составляет 0,1…0,4 МПа.

Общий цикл формования изделий длится 10-15 сек. в зависимости от качества заполнителей и номенклатуры изделий. При подборе режимов формования оператор ПУ должен измерять высоту отформованных изделий и сверять с заданными величинами. Цикл формования зависит, кроме перечисленных ранее моментов, и от консистенции бетонной смеси. Общее время нахождения приготовленной бетонной смеси в расходном бункере вибропресса не должно превышать 20 мин.

По окончании процесса вибродозирования, при возвращения дозатора в исходное положение происходит чистка пуансонов при помощи металлической щетки, установленной на ящичном дозаторе.

Принцип работы вибропресса «RH-2000 VA»

На вибростол подается пустой технологический поддон механизмом перемещения поддонов. Под действием гидроцилиндров матрица опускается на технологический поддон и усилием цилиндров прижимает матрицу к поддону. При этом срабатывает конечный выключатель, фиксирующий нижнее положение матрицы и выдает команду на перемещение дозатора бетонной смеси. Дозатор под действием гидроцилиндров перемещается в зону формования. Укладка смеси производится при одновременном воздействии вертикально направленной вибрации вибростола с частотой колебаний 10…50 Гц и амплитудой до 1,4 мм, (возможна укладка смеси без включения вибрации вибростола) а также горизонтальной низкочастотной вибрации дозатора с частотой 3-10 Гц и амплитудой до 0,2 мм с ворошением смеси внутри дозатора горизонтальной решеткой. После укладки смеси дозатор возвращается в исходное положение под расходный бункер, открывается его затвор и происходит заполнение дозатора бетонной смесью. Датчик положения срабатывает и подается команда на опускание пуансона. Начинается процесс вибропрессования. При этом пассивный пригруз, выполненный в виде траверсы под действием собственного веса опускается вместе с пуансоном.

Вибропрессование прекращается при достижении изделием заданной высоты по периметру поддона или по истечении заданного времени. Далее пуансон поднимается вверх на 3-10 мм. При этом нижние амортизаторы вибростола разжимаются и возвращаются в исходное положение.

Гидрозолотник пуансона устанавливается в нейтральное положение и пуансон запирается. Матрица под действием гидроцилиндров поднимается вверх и сдергивается с отформованных изделий до полного их освобождения.

Когда датчик верхнего положения матрицы срабатывает, дается команда на подъём пуансона до исходного положения. Датчик исходного положения пуансона дает команду на удаление технологического поддона с изделиями из-под пресса на транспортер и одновременную подачу нового пустого поддона под пресс. На этом цикл заканчивается.

Транспортирование поддонов с отформованными изделиями.

С поста формовки отформованные изделия на технологических поддонах по транспортеру подаются под щетку, которая снимает с изделий просыпи и заусенцы и далее поступают на 20-и ярусный подъемник, совмещенный с транспортером. Поддоны с отформованными изделиями располагаются на подъемнике в 20 рядов по высоте и в два ряда по горизонтали. Емкость подъёмника 40 поддонов максимально (для изделий высотой менее 80 мм)

При формовании стеновых камней емкость подъемника 10 поддонов.

Заполненная этажерка снимается передаточной тележкой, оснащенной специальными захватами, и транспортируется в камеру твердения бетона.

Тепловая обработка изделий

В камерах естественного твердения осуществляется тепловлажностная обработка (ТВО) изделий. За счет герметичных камер естественного твердения - без пара, но в определенных условиях - они позволяют бетону набирать крепость в течение одних суток. Во время твердения внутри изделия происходит гидратация цемента с выделением тепла. Поскольку вся зона выдержки герметична, в ней создается теплый влажный микроклимат. Установка оснащена устройством перемещения воздушных масс: забирая теплый воздух из верхних участков камеры в нижние, оно обеспечивает необходимую циркуляцию и создает во всех зонах камеры оптимальные температурно-влажностные условия. За счет этого все изделия, помещенные в камеру, набирают прочность равномерно. Уже через сутки продукция готова к отгрузке и соответствует предусмотренным для этого ГОСТам.

Транспортирование изделий с поста набора прочности.

Изделия, после набора необходимой прочности в камерах, доставляются передаточной тележкой на снижатель-накопитель поддонов с готовой продукцией.Далее со снижателя-накопителя поддоны с готовой продукцией перемещаются балочным транспортером на 4-сторонний автоматический пакетировщик. На этом участке, между подъёмником и пакетировщиком, происходит разбраковка изделий по внешнему виду и замена изделий с дефектами на изделия, соответствующие стандарту.

Штабелирование готовой продукции.

Поддоны с изделиями от снижателя транспортером подаются к посту перекладки готовых изделий на транспортный поддон. Далее поддон подается на пост к перекладчику для штабелирования.

Далее готовые изделия снимаются с поддона и гидравлическим захватом перекладывается на транспортный поддон. транспортные поддоны укладываются на пост пакетирования со склада транспортных поддонов шаговым транспортером. На склад транспортные поддоны подают автопогрузчиком.

В зависимости от вида продукции, дальности транспортирования изделий определяется количество рядов изделий по высоте на транспортном поддоне и должно соответствовать таблице 3.9.

Таблица 1 -Количество рядов по высоте на транспортном поддоне

Наименование и марка изделий	Кол-во рядов по высоте
Стеновой камень КСЛ 39.19.19	5 рядов;
Стеновой камень КСР 38.25.22	4 ряда;

В зависимости от условий погрузки и доставки и требований покупателя допускается изменять количество рядов на транспортном поддоне.

Возврат технологических поддонов.

Технологические поддоны после снятия готовой продукции, толкателем подаются на пост чистки, где щеткой очищаются от мусора и остатков бетона. Очищенные поддоны толкателем подаются на кантователь, где они переворачиваются.

Кантование поддонов предусмотрено с целью удаления с поддонов остатков бетонной крошки и повышения износоустойчивости поддона, поскольку формование изделий происходит попеременно на обеих сторонах поддона.

По окончании кантования производится смазка поддона маслом при помощи распылительной удочки. При необходимости замены или отбраковки технологических поддонов они подаются на пост замены. Смазанные поддоны вновь подаются на стол вибропресса.



2. Расчет оборудования

2.1 Расчет формовочного оборудования

Бетонная смесь, поступающая на формовочный пост, приготавливается из материалов, удовлетворяющих требованиям ГОСТов, с заданным В/Ц отношением, жесткостью, при этом она должна сохранять однородность при транспортировке и укладке. Допустимые отклонения по В/Ц до 5%, по жесткости до 30%. Температура бетонной смеси к моменту укладки в формы должна быть не ниже +5°С. Для формования используется вибропресс HESS «RH-2000 VA».

Произведем технологический расчет формовочного оборудования, то есть определим производительность вибропресса и необходимое количество данных установок для выполнения производственной программы по данному переделу.

, где

П- кол-во оборудования, подлежащего установке;

П-требуемая часовая производительность по данному переделу;

П- часовая производительность оборудования выбранного типоразмера;

К - нормативный коэффициент использования оборудования во времени (К =0,8-0,9).

П=180 формовок в час;

П=250 формовок в час.

Таким образом, по расчету принимаем одну формовочную линию.

2.2 Расчет количества камер естественного твердения и поддонов

1) Длину камеры определяют по формуле:

L_к = l_П • n • n₁ + l₁ • (n - 1) + l₂ • 2;

где l_П - длина технологического поддона, м;

n - количество поддонов в ряду, шт.;

n₁ - количество рядов по длине камеры;

l₁ - расстояние между штабелями спаренных поддонов, м (l₁=0,04)

l₂ - расстояние между штабелем и стенкой камеры, штабелем и воротами, м (l₂ = 0,05 м).

L_к = 1,3 • 1 • 15 + 0,04 • (15 - 1) + 0,05 • 2 = 20 м;

2) Ширина камеры:

B_к = b_ф + l₁ •2;

где b_ф - ширина технологического поддона, м;

l₁ - расстояние между штабелем и стенкой камеры;

B_к = 1,05 + 0,05 • 2 = 1,15 м;

3) Высота камеры:

H_к = h₁ • n + h₂ + h₃;

Где: h₁ - высота ряда, м;

n - количество рядов;

h₂ - высота между нижним поддоном и дном камеры, м;

h₃ - высота между верхним поддоном и потолком камеры.

H_к = 0,4 • 22+ 0,5 + 0,5 = 9,8 м.

4) Объём камеры:

V_к = L_к • B_к • H_к;

V_к = 20 • 1,15 • 9,8 = 225,4 м³.

Число камер для одной конвейерной линии находим из уравнения, в котором левая часть представляет собой производительность конвейера в поддонах:

; ,

где - ритм конвейера, мин

- время тепловой обработки, ч

- емкость одной камеры в поддонах

Принимаем 12 камер.

Количество технологических поддонов с изделиями, которое вмещает одна камера, определяется следующим образом:

, где

n- количество поддонов, шт.

n1- количество поддонов на одном этаже одного ряда, шт.

n2- число этажей по высоте камеры для расположения поддонов с изделиями определенного размера

k- количество рядов по длине камеры, шт.

Количество технологических поддонов с изделиями марки КСЛ -ПР-ПС 39, КСР-ПР-ПС 39, КП-ПР-ПС39, которое вмещает одна камера:



3. Бетоносмесительный цех

3.1 Описание производственного процесса

3.1.1 Состав технологической линии

В состав бетоносмесительной установки входит:

- тележка весовая;

- расходный бункер для заполнителей;

- питатель заполнителей;

- скип для загрузки в бетоносмеситель;

- бетоносмеситель;

- шнек для подачи цемента из силоса цемента в дозатор цемента;

- дозатор цемента весовой;

- узел приготовления химических добавок;

- дозатор химических добавок;

- конвейер подачи бетонной смеси.

3.2 Расчеты производства

Потребность в бетонных смесях и составляющих для их производства.

Таблица 2 - Потребность в бетонных смесях и составляющих для их производства

№ п/п	Наименование материала	Ед. изм.	год	сутки	смена	час
	Годовая потребность в сырье
1	бетонная смесь	м3	126741	513	256,6	32
2	портландцемент М 400	т	22294,8	90,26	45,13	5,64
3	песок речной	т	86502,6	350,21	175,1	21,89
4	керамзитовый песок	т	9583,2	38,8	19,4	2,4
5	щебень	т	10877,4	44	22	2,75
6	добавки	кг	144356	584,4	292,2	36,53

Расчет потребности в энергоресурсах и в воде на технологические нужды производства.

Таблица 3 - Расчет потребности в энергоресурсах и в воде на технические нужды производства

№ п/п	Наименование показателя	Ед. изм.	год	сутки	смена	час
1	Вода на технологические нужды: -формовочный цех -БСУ	м3	26429466,6 13214734,2	1070018 53500,9	535009 26750,5	66876 3343,8
2	Сжатый воздух: -формовочный цех -БСУ	м3	197797,6 98898,8	800,8 400,4	400,4 200,2	50,05 25,025
3	Расход электроэнергии: -формовочный цех -БСУ	кВт*ч	1812988,3 413063,3	7340 1672,3	3670 836,2	458,75 104,5

Технологическая схема процесса приготовления бетонной смеси

Рисунок 2 - Технологическая схема процесса приготовления бетонной смеси

Последовательность операций при приготовлении бетонной смеси

Для производства вибропрессованных изделий при приготовлении бетонной смеси выполняются следующие операции:

- подача заполнителей в бункеры инертных материалов;

- дозирование заполнителей на замес бетоносмесителя;

- подача цемента в бетоносмеситель;

- дозирование цемента на замес бетоносмесителя;

- подача добавки в дозатор бетоносмесителя;

- дозирование добавки на замес бетоносмесителя;

- подача воды в дозатор бетоносмесителя;

- дозирование воды на замес бетоносмесителя.

Бетонная смесь для обеспечения установки по изготовлению вибропрессованных изделий (вибропресса «RH-2000 VA») готовится в бетоносмесительной установке, которая размещается в производственном корпусе.

Подготовленные для производства заполнители автосамосвалом, разгружаются в приемный бункер. Портландцемент загружается в силос цемента с помощью пневмотранспорта.

Цемент из силоса по шнеку подаётся в весовой дозатор. Масса дозы на замес определяется нормами расхода материалов. После набора заданной дозы открывается затвор дозатора и цемент высыпается в бетоносмеситель. Процесс дозирования осуществляется автоматически; управление производится с пульта управления технологической линии «Schlosser» оператором. Точность дозирования ±1% по ГОСТ 7473-94.

Из расходного бункера заполнители при помощи челюстного питателя выгружаются на весовую тележку, оборудованную тензодатчиками. Питатель, обеспечивает равномерность загрузки весовой тележки. После набора необходимого количества заполнителей тележка, доставляет материал в ковш скипового подъёмника, с помощью, которого осуществляется загрузка заполнителей в бетоносмеситель. Количество заполнителей на замес задает оператор пульта управления в соответствии с нормами расхода материалов и корректировкой состава по фактической влажности. Точность дозирования заполнителей ±2,0% по ГОСТ 7473-94.

Процесс дозирования водных растворов химических добавок осуществляется весовым дозатором в автоматическом режиме в соответствии с нормами расхода материалов и корректировкой состава бетона и в зависимости от влажности заполнителей на момент изготовления смеси (по данным лаборатории).

Дозирование воды производится автоматически системой автоматического получения заданной влажности бетонной смеси.

Потребность воды на замес определяется нормами расхода материалов и корректируется в зависимости от влажности применяемых заполнителей. Влажность бетонной смеси должна находиться в пределах 6-8% для мелкозернистого бетона и по подбору - для легкого бетона. Точность дозирования воды имеет первостепенную важность, так как ее изменения, даже слабые, приводят к значительным нарушениям на уровне производства. Подобранная для данного состава бетонной смеси влажность, не должна отличаться более чем на ±0,2%.

Процесс загрузки бетоносмесителя производится в следующей последовательности: сухие компоненты бетонной смеси (заполнители, цемент) выгружаются в бетоносмеситель и перемешиваются в течение 30 сек. затем в бетоносмеситель подается основная часть воды до общей влажности смеси не превышающей 6%. Смесь перемешивается еще в течение 20-30 сек. в зависимости от вида заполнителей и объёма приготовляемого замеса. Во время последнего перемешивания системой автоматического получения заданной консистенции бетонной смеси добавляется остальная часть воды (раствора добавки). Общий цикл приготовления формовочной смеси, включая время разгрузки скипа (10 сек) составляет 85-120 сек. Загрузка сухих компонентов производится при вращающихся лопастях бетоносмесителя.

Сокращение времени перемешивания ведет к снижению прочности бетона и к неэффективному использованию цемента. Увеличение времени перемешивания, против оптимального, приводит к разогреву бетонной смеси, преждевременному увеличению жесткости бетонной смеси, ухудшению качества продукции. Длительность перемешивания должны быть одинакова для всех замесов в течение смены. Длительность перемешивания следует контролировать.

Требуемая влажность бетонной смеси зависит от вида и характеристик цемента (в первую очередь от НГ цементного теста), качества и вида заполнителей, номенклатуры формуемых изделий.

Управление процессом перемешивания и выгрузка бетонной смеси производится оператором пульта управления линии «Schlosser» в автоматическом режиме.

Расчет потребного количества бетоносмесителей

Количество бетоносмесительных машин определяется из выражения:

А=П/Б*М, где

П - часовая производительность бетоносмесительного узла;

Б - вместимость смесительного барабана по загрузке (определяется по паспорту бетоносмесителя);

М - число рабочих часов в сутки.

,где

Р₁ - годовая производительность завода, м³;

247 - число рабочих дней в году;

1,4 - коэффициент часовой неравномерности;

1,2 - коэффициент запаса мощности.



(м³/ч)

А=53,87/3,5*16=0,96=1

Таким образом, для БСУ потребуется один бетоносмеситель.

Состав работающих БСУ

Состав работающих для БСУ определяем по необходимости выполнения конкретных операций в БСУ. Количественный и профессионально-квалификационный состав рабочих устанавливаем на основании трудоемкости и удельного веса работ. Дежурные слесари, электрики и другие, связанные с ремонтом и обслуживанием, в состав производственных бригад не включаются и проходят по статье «Содержание и эксплуатация оборудования».

Суточную численность рабочих определяем суммированием по всем сменам.

изделие производство цех линия

Таблица 4 - Состав работников БСУ

№ п/п	Наименование специальности рабочих	Тарифный разряд	Количество рабочих
1	Рабочий по обслуживанию бетоносмесителя	IV	2

Размещено на Allbest.ru

...