Проект участка тепловой обработки зубчатых колес угольного комбайна

В термическом производстве чаще механизируются процессы и приемы связанные с перемещением изделий или орудий труда. Для этого используют различные подъемно-транспортные средства и механизмы. Эти средства рассматриваются не только как устройства для перемещения грузов, но и как выполняющие рад технологических, распределительных и регламентирующих функций, как средства для поддержания связей термообработки со смежными производствами.

Для выполнения загрузочно-выгрузочных и передаточных приемов на проектируемом участке термической обработки используем мостовой однобалочный кран (кран - балка) опорный, грузоподъемностью Q = 3,2т. Он имеет ряд преимуществ:

Мостовой кран представляет собой мост, перемещающейся по крановым путям на ходовых колесах, которые установлены на концевых балках.

Пути укладываются на подкрановые балки, опирающиеся на выступы верхней части колонны цеха. Механизм передвижения крана установлен на мосту крана.

Управление всеми механизмами происходит из кабины, прикрепленной к мосту крана. Питание электродвигателей осуществляется по цеховым троллеям. Для подвода электроэнергии применяют токосъемы скользящего типа, прикрепленные к металлоконструкции крана.

Для транспортировки тяжелых изделий в пределах цеха или завода в целом используются электрокары, также используются ручные тележки для транспортировки изделий по цеху.

5. Технические расчеты

Расчет годового фонда времени работы оборудования

Номинальный годовой фонд времени работы оборудования Ф_н,ч, вычисляют по формуле:

Ф_н=Ф_к-[(П+В)·а·b+ПП·а·с] (1)

где Ф_к - календарный фонд времени работы оборудования, ч;

П - число праздничных дней в году;

В - число выходных дней в году;

а - количество рабочих смен в сутках;

b - продолжительность рабочей смены, ч;

ПП - число предпраздничных дней в году;

с - сокращение рабочей смены в предпраздничные дни на 1 час;

Ф_к=Д·а·b (2)

где Д - количество суток в году;

при 3-х сменной работе:

Ф_к= 365·3·8 = 8760 (ч)

Ф_н= 8760 - [(12 + 104)·3·8 + 5·3·1] = 5961 (ч)

Действительный годовой фонд времени работы оборудования Ф_д, ч:

Ф_д=Ф_н·(1-ПР/100) (3)

где ПР - простой оборудования в плановых ремонтах (ПР=15%)

Ф_д= 5961·(1 - 15/100) =5067 (ч)

Расчет потребного количества технологического оборудования

Расчет потребного количества оборудования для выбранного процесса производится в следующей последовательности:

1) Рассчитываем производительность установки Р, кг/ч

P=M/t (4)

где М - масса садки печи, кг;

t - время нахождения деталей в печи, ч

2)Рассчитываем задолженность единицы оборудования П₃, ч

П_з = Q/P (5)

где Q - годовая программа, кг;

Р - производительность установки, кг/ч

3) Определяем расчетное количество оборудования N_p, шт.

N_p =П₃/Ф_д (6)

где П₃ - задолженность единицы оборудования, ч;

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч.

4)Находим коэффициент загрузки оборудования К₃, %

K₃=N_p/N_пр ·100% (7)

где N_p - расчетное количество оборудования, шт. N_np - принятое количество оборудования, шт.

Расчет потребного количества оборудования приводится в таблицах 5.1 - 5.7

Таблица 5.1

Расчет потребного количества шахтных отпускных электропечей СШО- 10.10/10 М1 для нормализационного отжига

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производительность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	44,8	847,5	0,17
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	67,8	777,1	0,15
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	65,8	1443,01	0,28
Итого	0,6
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	60

Таблица 5.2

Расчет потребного количества шахтных отпускных электропечей СШО- 10.10/10 М1для высокого отпуска

Наименова ние	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производитель ность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	37,33	1017,09	0,20
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	56,5	932,5	0,18
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	54,83	1731,72	0,34
Итого	0,72
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	72

Таблица 5.3

Расчет потребного количества шахтных электропечей муфельного типа СШЦМ 6.12/9,5 для цементации

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производительность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	11,2	3390	0,66
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	16,95	3108	0,61
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	16,45	5772	1,14
Итого	2,41
Принятое количество оборудования	3
Коэффициент загрузки оборудования, %	80,3

Таблица 5.4

Расчет потребного количества шахтных отпускных электропечей СШ0- 10.10/10 М1 для высокотемпературного отпуска после цементации

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производительность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	22,4	1695	0,33
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	33,9	1554,2	0,31
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	32,9	2886,02	0,57
Итого	1,21
Принятое количество оборудования	2
Коэффициент загрузки оборудования, %	60,5

Таблица 5.5

Расчет потребного количества шахтных электропечей муфельного типа СШЦМ 6.12/9,5 для закалки

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производительность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	74,67	508,48	0,10
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	113	466,26	0,092
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	109,67	865,78	0,17
Итого	0,36
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	36

Таблица 5.6

Расчет потребного количества шахтных отпускных электропечей типа СШ0- 10.10/10 М1 для низкого отпуска

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производительность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	56	678	0,13
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	84,75	621,68	0,12
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	82,25	1154,4	0,23
Итого	0,48
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	48

Таблица 5.7

Расчет потребного количества закалочных баков

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q, кг	Производительность установки Р, кг/ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	37968	448	84,75	0,02
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	52687	678	77,71	0,02
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	94950	658	144,3	0,03
Итого	0,07
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	7

Расчет потребного количества твердомеров ТК-2

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q,шт	Производительность установки Р, шт./ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	1582	70	22,6	0,004
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	1121	70	16,0	0,003
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	2110	70	30,1	0,006
Итого	0,013
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	1,3

Таблица 5.9

Расчет потребного количества дробеструйной камеры КСО 130-И

Наименование	№ деталей	Годовая программа Q,шт	Производительность установки Р, шт./ч	Задолженность единицы оборудования ПЗ, ч	Расчетное количество оборудования NР, шт.
Зубчатое колесо	К500.16.00.21	1582	4	395,5	0,08
Зубчатое колесо	К500.16.00.22	1121	2	560,5	0,11
Зубчатое колесо	К500.16.00.25	2110	3	703,3	0,14
Итого	0,33
Принятое количество оборудования	1
Коэффициент загрузки оборудования, %	33

Расчет расхода электроэнергии

Расход электроэнергии на освещение Q_Э, кВт-ч, определяется по формуле:

Q_Э = (F·g·T·h₀)/1000 (8)

где F - площадь участка, м² ;

g - удельный расход электроэнергии на освещение (g= 11 Вт/м);

Т - число часов горения, ч;

h_o- коэффициент одновременного горения (ho=0,8).

Q₃=(1188·11·5067·0,8)/1000=52972.44 (кВт)

Расчет электроэнергии для технологического оборудования.

Подсчет потребного количества электроэнергии для электропечей ведется по их мощности и количеству часов работы с учетом коэффициента использования мощности печи и коэффициента загрузки, а для прочего оборудования только коэффициента загрузки.

Годовой расход электроэнергии Э, Дж (кВт/час), определяется по формуле:

Э = n·N·Ф_Д·К_з-·з_н (9)

где п - число единиц оборудования, шт.;

N - мощность, кВт;

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

К_з - коэффициент загрузки оборудования;

з_н - коэффициент полезного действия оборудования по мощности (0,6).

1) Шахтная отпускная электропечь СШ0- 10.10/10 М1 для нормализационного отжига

Э₁ = 1·128·5067·0,6·0,6= 233487,36 (кВт·час)

2) Шахтная отпускная электропечь СШ0- 10.10/10 М1 для высокотемпературного отпуска

Э₂ = 1·128·5067·0,72·0,6= 280185 (кВт·час)

3) Шахтная электропечь муфельного типа СШЦМ 6.12/9,5для цементации

Э₃ = 3·42·5067·0,0,803·0,6 = 307601,4 (кВт·час)

4) Шахтная отпускная электропечь СШ0- 10.10/10 М1для высокотемпературного отпуска

Э₄ = 2·128·5067·0,605·0,6 = 470866,2 (кВт·час)

5) Шахтная электропечь муфельного типа СШЦМ 6.12/9,5 для закалки

Э₅ = 1·42·5067·0,36·0,6= 45967,8 (кВт·час)

6) Шахтная отпускная электропечь СШ0-10.10/10 М1 для низкотемпературного отпуска

Э₆ = 1·128·5067·0,48·0,6 = 186789,9 (кВт·час)

7) Твердомер ТК-2

Э₇ = 1·0,075·5067·0,013·0,6 = 2,96 (кВт·час)

8) Подвесной однобалочный кран

Э₈ = 1·6,7·5067·0,01·0,6 =203,7 (кВт·час)

Общий годовой расход электроэнергии Э_общ, кВТ·час, определяется по формуле:

Э_общ = Э₁ + Э₂ + Э₃+ Э₄ + Э₅ + Э₆ + Э₇ +Э₈ +Q_з (10)

где Э_i - годовой расход электроэнергии каждой единицы оборудования, кВТ·час;

Q₃ - расход электроэнергии на освещение, кВт

Э_общ⁼233487,36+280185+307601,4+470866,2+45967,8+186789,9+2,96+203,7+52972.44 = 1578076,76 кВт

Расчет расхода природного газа для цементации

Q_Г = n ·H_В.В.Д. ·Ф_Д ·К_З м³/год

где n - количество оборудования;

H_В.В.Д. - средний часовой расход газа, (0,56 м³/час);

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

К_з - коэффициент загрузки оборудования;

Q_Г = 3·0,56·5067·0,803 = 6836 м³/год

Расход воздуха высокого давления (6 атм)

Q_В = n ·H_В.В.Д. ·Ф_Д ·К_З м³/год

где n - количество оборудования;

H_В.В.Д. - часовой расход воздуха, (48 м³/час);

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

К_з - коэффициент загрузки оборудования;

Q_В = 1·48·5067·0,33 = 80261,28 м³/год

Расчет расхода воды

Расход воды на бытовые нужды рассчитываем исходя из норм g = 0,05м³ на человека в смену Р_в.б.н., м³/год

Р_в.б.н = g·k·Ф·а

где k - число работающих в смену, чел.;

Ф - число рабочих дней;

а - число смен

Р_в.б.н = 0,05·4·249·3 = 149,4м³/год

Расчет расхода вспомогательных материалов

Расчет расхода масла: удельный расход к обрабатываемой продукции по весу составляет 0,75 - 1,0%

Q_М= 185605· 0,01 = 185605(кг · год)

Расчет расхода дроби: удельный расход к обрабатываемой продукции по весу составляет 0,03 - 0,05%

Q_П= 185605· 0,04 = 7424,2 (кг · год)

6. Автоматизация управления параметров технологических процессов обработки

Общие сведения об автоматизации.

Автоматизацией называется полная или частичная замена труда человека работой автоматизированного оборудования и автоматов, включая ЭВМ. Она позволяет не только физическую работу, но и функции управления, регулирования и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передать приборам и автоматическим устройствам, что способствует повышению качества продукции и эффективности производства.

Использование автоматики в термическом производстве постоянно расширяется. В современных термических цехах используют следующие основные виды автоматизации:

– автоматический контроль и автоматическое регулирование различных технологических параметров (температуры, давления, расхода газов и жидкостей, соотношения топлива и воздуха, состава контролируемых атмосфер и др.);

– автоматический контроль качества термически обработанных деталей;

– автоматическое управление механизмами и транспортными устройствами (толкатели, выталкиватели, шнеки, рольганги, конвейеры, дверцы печей и т.д.) термического оборудования.

Автоматический контроль технологического процесса применяют для получения информации о ходе процесса по значению одного или нескольких технологических параметров.

Автоматическое регулирование применяют для поддержания требуемого значения технического параметра на определенном уровне - постоянном во времени или изменяющемся по заданной программе.

Автоматический контроль качества термообработанных деталей заключается в определении получаемых структур, толщины слоя при химико-термической обработке или закалке ТВЧ, твердости и других параметров. Этот контроль чаще всего осуществляется магнитно-электрическими приборами с использованием эталонных образцов.

Автоматическое управление работой термического оборудования осуществляется с целью последовательного выполнения различных операций технологического процесса; автоматизации трудоемких и вредных операций загрузки и выгрузки деталей при термической обработке с помощью промышленных роботов. зубчатый колесо обработка оборудование

Системы автоматического контроля, регулирования и управления в термических цехах состоят из различных устройств: датчиков, измерительных, самопишущих и регулирующих приборов, исполнительных механизмов и регулирующих органов.

Первичные приборы систем автоматического регулирования.

К первичным приборам систем автоматического регулирования относятся датчики. Датчики - устройства, обеспечивающие восприятие и преобразование входной величины в выходной сигнал, удобный для усиления передачи на расстояние. Измерение температуры при термической обработки осуществляют двумя способами - контактным и бесконтактным. Для контактного способа измерения температур в качестве датчиков используют термопары и термометры сопротивления. При бесконтактном способе датчиками являются телескопы радиационных или фотоэлектрических пирометров.

Термопары и термометры сопротивления применяют для контроля и регулирования температуры с помощью широко распространенных вторичных приборов типа потенциометров, милливольтметров, мостов и т.п., а также приборов ГСП, измеряющих унифицированный электрический сигнал.

Термопары представляют собой замкнутую цепь из двух разнообразных электродов (проводников или полупроводников) со спаянными концами. Если концы электродов (спаи) будут иметь разные температуры, то в замкнутой цепи (термопаре) возникнет термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), величина которой зависит от разности температур концов цепи (горячего и холодного спаев) и природы материалов, образующих данную цепь (термопару). Зная температуру холодного спая и температурную зависимость величины ТЭДС для материалов, составляющих цепь термопары, можно определить температуру горячего спая (температуру измеряемого объекта).

Для измерения температуры в пределах от -50 до 2500°С применяют термопары с металлическими и неметаллическими электродами. Промышленностью выпускаются следующие термопары:

1) платинородий - платина, условное обозначение градуировки ПП, Т_max= 1300єС

2) хромель - алюмель, условное обозначение градуировки ХА , Т_max = 1100єС;

3) хромель - копель, условное обозначение градуировки ХК , Т_max = 800єС;

4) железо - копель, условное обозначение градуировки ЖК , Т_max = 800єС;

Наиболее широкое применение в термических цехах нашли термопары типа ТХА, срок службы которых составляет около 1000 ч при температуре 1000°С в атмосфере воздуха. Для повышения срока службы термопар с градуировкой ХА разработан новый состав сплавов повышенной жаростойкости: для положительного электрода - Ni + 9% Сu + 0,9% Si (сплав сильх) и отрицательного - Ni + 2,4% Si (сплав силин). Во избежание неправильных показаний свободные концы термопары должны находиться при постоянно низкой температуре, соответствующей градуировочной температуре термопары. Для этого к свободным концам термопары присоединяют так называемые компенсационные провода, которые как бы удлиняют термопару и переносят её свободные концы на некоторое расстояние от печи, где температура приближается к температуре градуировки прибора

Принцип действия манометрических термометров связан с использованием зависимости между температурой и давлением газа или паров низкокипящих жидкостей в замкнутой системе. Аналогично работают жидкостные манометрические термометры, у которых изменяется объем жидкости в системе при изменении температуры.

Манометрический термометр состоит из термобаллона, капилляра и пружинного манометра, измеряющего давление в системе.

Манометрические термометры изготавливают как показывающие, так и самопишущие, их также снабжают дополнительными пневматическими и электрическими устройствами. Самопишущие термометры выпускаются с дисковой и ленточной диаграммной бумагой. Привод диаграммной бумаги осуществляется синхронным двигателем или часовым механизмом.

Основные преимущества манометрических термометров -- простота, виброустойчивость и взрывобезопасность при отсутствии электрических контактов и приспособлений. К недостаткам относятся повышенная инерционность и трудность восстановительного ремонта при поломке капилляра.

Принцип действия термопреобразователей сопротивления (термометров сопротивления - ТС) основан на свойстве проводников и полупроводников изменять свое электрическое сопротивление при изменении температуры.

Термометры сопротивления бывают двух типов: металлические и полупроводниковые. Из металлических термометров сопротивления наибольшее распространение получили платиновые и медные.

Также применяются полупроводниковые термометры сопротивления (ПТС) или термисторы. Они представляют собой объемные нелинейные резисторы различной формы (цилиндрические, каплевидные, шаровидные).Точность показаний температур с помощью термисторов примерно в 100 раз больше, чем при измерении термометром или термопарой.

Средство измерения, предназначенное для бесконтактного измерения температуры вещества по его тепловому излучению и преобразования ее в сигнал температурной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, называется пирометром.

Методы измерения температур, использующие различные свойства теплового излучения тел, основаны на законах излучения абсолютно черного тела. По степени поглощения лучистой энергии все реальные тела отличаются от абсолютно черного тела и имеют коэффициенты поглощения меньше единицы.

Температуры реальных тел, измеренные по их тепловому излучению, называют условными или кажущимися и подразделяют на яркостную, радиационную и цветовую температуры.

Вторичные приборы систем автоматического регулирования

В системах автоматического контроля и регулирования технологических процессов термической обработки первичные приборы (датчики) используются в комплекте с вторичными измерительными, самопишущими и регулирующими

приборами (милливольтметры, логометры, электронные приборы). Наиболее совершенными и распространенными вторичными приборами являются автоматические электронные приборы.

Промышленностью выпущено большое число различных типов вторичных электронных приборов и их модификации.

Автоматические электронные потенциометры

Автоматический потенциометр предназначен для измерения, записи и регулирования температуры и других величин, значения которых могут быть преобразованы в напряжение постоянного тока. В основу его работы положен компенсационный метод измерения напряжения, создаваемого термопарой или другими датчиками, преобразующими измеряемый параметр в напряжение постоянного тока На показания автоматического потенциометра практически не влияет изменение сопротивления проводов, соединяющих датчик и потенциометр.

Использование компенсационного метода в автоматических потенциометрах обеспечивает их высокий класс точности до 0,25. Потенциометры предназначены для работы в комплекте со стандартными термоэлектрическими термометрами соответствующих градуировок. Эти потенциометры градуируются в °С. Пределы измерений потенциометров, предназначенных для измерения напряжения постоянного тока, имеют следующие значения: 0-1, 0-5, 0-10, 10-0-10, 0-20, 25-0-25, 0-50, 0-100, 100-0-100 мВ.

Все электронные автоматические потенциометры можно разделить на три группы. В первую группу входят показывающие малогабаритные приборы с вращающейся шкалой типа ЭПУ. Вторая группа включает приборы показывающие, регулирующие и записывающие на дисковой диаграмме в полярных координатах типа ЭПД и ЭМД. Третью группу составляют автоматические приборы регулирующие и записывающие на ленточной диаграмме в полярных координатах типа ЭПП и ЭМП.

Автоматические электронные показывающие и самопишущие приборы с унифицированным входным сигналом

Эти приборы предназначены для измерения, записи и регулирования различных технологических параметров, значения которых могут быть преобразованы в унифицированные сигналы постоянного тока 0-5, 0-20 мА и 0-10 В. Приборы с пределами измерения 0-5 и 0-20 мА носят название миллиамперметры, с пределами измерения 0-10 В - вольтметры. В основу работы автоматических приборов с унифицированным сигналом положен компенсационный метод измерения.

Автоматические электронные уравновешенные мосты

Принцип работы их состоит в автоматическом уравновешивании мостовой схемы в комплекте с электрическими термометрами сопротивления. Промышленностью выпускаются мосты серии К (типов КПМ1, КСМ1, КСМ2, КСМЗ и КСМ4), а также используются ранее выпущенные приборы типов МСМ, МСМР, МП4, МПРЗ, МС, МСР, ЭМВ, ЭМД, ЭМП и др.

В одну диагональ моста подводится питание обычно от источника переменного тока 6,3 В (мост может иметь питание от источника постоянного тока). С другой диагонали снимается напряжение и подается на вход электронного усилителя ЭУ.

Остальные сопротивления входят в плечи моста и не зависят от температуры окружающей среды. От датчика к измерительному прибору идут три провода, и вершина А моста перенесена к датчику. С двигателем связана стрелка прибора, а также записывающее перо, регулирующие, сигнализирующие и передающие устройства.

Ряд типов вторичных приборов имеет в качестве дополнительного устройства на выходе преобразователи. К ним относятся отдельные модификации электронных потенциометров, мостов и миллиамперметров типа КС.

Системы автоматического регулирования теплового режима в электропечах сопротивления при термической обработке.

Автоматическое регулирование теплового режима в печах при термической и химико-термической обработке необходимо для поддержания заданной температуры и равномерности нагрева садки

Тепловой режим в печах с электрическим обогревом контролируют и регулируют с помощью измерительных приборов и регуляторов (релейного, импульсного и непрерывного действия), причем регулирование осуществляют путем ступенчатого (позиционного) или плавного (непрерывного) изменения мощности, подаваемой в печь для нагрева.

Температуру в электропечах сопротивления регулируют большей частью наиболее простым методом ступенчатого (позиционного) изменения мощности, При этом мощность печи изменяют переключением нагревателей. Например, в трехфазных печах сопротивления при переключении соединения нагревателей с треугольника на звезду мощность печи снижается в 3 раза.

Для регулирования температуры в электропечах сопротивления наиболее широко используют релейные двух- и трехпозиционные регуляторы, реже - импульсные и непрерывного действия. При двухпозиционном регулировании в печь подается вся номинальная мощность (если температура в печи меньше заданной) и полностью отключается подача мощности, когда температура в печи превышает заданную.

При длительной работе печи с резко меняющимся потреблением мощности применяют трехпозиционное регулирование при котором в печь подается полная, частичная или нулевая мощность.

При этом во время разогрева печи регулирование осуществляют путем подачи полной или частичной мощности, а в период выдержки - частичной или нулевой мощности.

Качество регулирования можно повысить увеличением частоты переключения мощности, подаваемой в печь. Однако с увеличением частоты переключения мощности снижается срок службы контактной коммутирующей аппаратуры, управляемой терморегулятором. В связи с этим при позиционном и особенно непрерывном регулировании целесообразно применять бесконтактные блоки питания на магнитных или тиристорных усилителях, допускающих практически неограниченную частоту переключения.

При использовании бесконтактных блоков питания, работающих совместно с высокоточным регулятором температуры ВРТ-2 непрерывного действия, можно обеспечить регулирование температуры в печи с точностью до +0,5° С.

Система регулирования температуры в печи, использующая прибор ВРТ-2 состоит из измерительного блока И-102, представляющего собой усилитель с задатчиком, регулирующего блока Р-111, осуществляющего П-ПИ-ПИД -- законы регулирования и тиристорного блока питания У-252, изменяющего через трансформатор Тр и нагреватель R подаваемую в печь мощность [18].

Основные технические данные прибора ВРТ-2 с усилителем У-252: диапазон регулирования температуры 0--1600° С; точность регулирования ±0,5° С; максимально допустимая сила тока, проходящего через тиристоры при напряжении питания 360/220 В и естественном охлаждении, 60 А.

Система управления температурным режимом в шахтной электропечи типа СШЦМ.

Контроль и регулирование температуры в электропечи осуществляется электронным шкафом управления с цифровой индикацией температуры, который выполнен в виде отдельного шкафа и взаимодействует с термопарой, установленной в рабочей камере электропечи. Управление температурой осуществляется современным микропроцессорным программируемым контролером «Термодат-14Е2» и термопарой, установленной в печи. Программный регулятор температуры «Термодат-14Е2» обеспечивает изменение температуры по одной из 30 заданных программ.

Система регулирования газового режима в шахтной электропечи типа СШЦМ.

Для обеспечения возможности управления углеродным потенциалом печной атмосферы печь комплектуется модулем подготовки печной атмосферы МППА-SSi 02. За счет применения автоматического регулирования углеродного потенциала полностью исключается влияние человеческого фактора на процесс цементации, исключает брак по микроструктуре и приводит к снижению затрат на термообработку за счет исключения исправляющей структуры термообработки и значительно экономят средства на замену оснастки и реторт, которые при отказе от регулирования атмосферы, быстро насыщаются углеродом с соответствующим снижением температуры применения. Использование модулей МППА расширяет возможности по управлению микроструктурой цементационного слоя.

Модуль представляет собой устройство обеспечения необходимого соотношения технологических газов для получения атмосферы эндогазового состава в печах цементации и безокислительного нагрева и регулировки углеродного потенциала по заданной программе. Микропроцессорный регулятор в реальном времени вычисляет значения углеродного потенциала по содержанию кислорода и температуре. В качестве безокислительного зонда используется Gold Probe.Зонд устанавливается непосредственно в печное пространство, подобно термопаре. Погружная конструкция зонда Gold Probe позволяет расположить измерительную ячейку и термопару непосредственно в рабочем пространстве реторты, что позволяет добиться максимально возможной достоверности косвенного определения углеродного потенциала. После выхода углеродного потенциала на необходимый уровень микропроцессорный регулятор автоматически поддерживает углеродный потенциал печной атмосфер, регулируя добавку воздуха по ПИД-закону.

7. Планировка производственного участка

Планировка участка (цеха) - графическое изображение на плане всего оборудования, рабочих мест, проездов, проходов, подземных сооружений и инженерных сетей, предназначенных для обслуживания технологических процессов.

Проектируемый участок тепловой обработки зубчатых колес размещен в одноэтажном здании, в общем блоке с другими участками термического цеха, от которого отделяется глухими огнестойкими стенами. Здание выполнено из сборных железобетонных конструкций (блоков), так как они значительно дешевле металлических, несгораемы и неподвержены коррозии.

Высота участка с мостовым краном грузоподъемностью 3,2 тонна соответствует 10 м.

Над зданием находится бесчердачное покрытие, в состав которого входит: несущая конструкция, настил, теплоизоляция и кровля. Кровля, в свою очередь, состоит из слоя рубероида на мастике.

Фундамент - подземная часть здания, воспринимающая массу строительных конструкций, мостовых и подвесных кранов и поднимаемых ими грузов. Цель фундамента - равномерно распределять нагрузки и гасить возникающие вибрации. Фундамент здания - монолитный железобетонный, ступенчатый. Под стены здания установлены фундаментные балки.

Колонны - это основные несущие конструкции в зданиях каркасного типа. К колоннам с наружной стороны примыкают стеновые ограждения. Крайние основные колонны воспринимают нагрузку от стен, кранов и конструкций перекрытия и покрытия. Колонны железобетонные сплошного сечения выполняют несущую роль размерами 800x400 мм. Трубопровод и вентиляционные каналы закреплены на железобетонных колоннах на высоте 8 м.

Окна участка - одинарные со стандартными рамами шириной 3 м, высотой 6 м.

Полы являются одним из важнейших и основных элементов промышленных зданий, т.к. технические и эксплуатационные качества материалов пола создают необходимые условия для нормального хода технологического процесса и санитарно-технического режима в помещениях. Согласно техническим требованиям полы в термическом цехе должны быть стойки к тепловому воздействию. Поэтому они выложены из чугунных плит (300x300 мм), под которым уложен подстилающий слой песка и утрамбованный грунт.

Конторско-бытовые помещения находятся в отдельном здании, прилегающим к проектируемому участку. В состав бытовых помещений входят мужские и женские гардеробы, душевые, санузлы.

На участке имеются складочное место для привозимых изделий, оснастки и складочное место для изделий, прошедших термическую обработку.

Площадь проектируемого участка определяется количеством и габаритами выбранного оборудования, вместе с тем она определяется сеткой колонн, которая составляет 18x6м. Таким образом участок занимает площадь 1188 м².

При расстановке оборудования следует руководствоваться нормами на расстановку оборудования с целью наиболее полного использования площади цеха. Все оборудование на участке размещено таким образом, что к нему открыт свободный доступ при обслуживании, ремонте и переналадке. Расстояние от стены или колонны равно не менее 1,5 м. Ширина проходов между оборудованием обеспечивает безопасное перемещение людей и составляет 1-2 м. Шахтные печи устанавливаются в приямок так, чтобы над полом цеха часть печи выступала примерно 500 - 600 мм. Ширина цеховых проездов при одностороннем движении электропогрузчика - 2,5-3 м.

Для подвоза деталей на термическую обработку и вывоза готовой продукции предусмотрены двухстворчатые ворота, размером 3x3 м, в которых есть калитки для прохода людей.

Целью планировки оборудования являлось рациональное расположение на участке всего выбранного оборудования, включая подъемно-транспортное оборудование, а также проходы и проезды.

8. Безопасность и экологичность производства

При термической и химико - термической обработке металлов возможно воздействие на работников различных опасных и вредных производственных факторов, в том числе:

– незащищенные подвижные элементы производственного оборудования;

– передвигающиеся заготовки, готовые изделия или детали;

– движущиеся транспортные средства;

– аэрозоли фиброгенного действия (пыли);

– неблагоприятный микроклимат рабочей зоны;

– повышенная температура поверхностей оборудования и материалов;

– пониженная температура при обработке деталей холодом;

– опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

– повышенный уровень электромагнитного излучения (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного, лазерного, микроволнового, радиочастотного);

– повышенная напряженность магнитного поля;

– повышенный уровень шума на рабочем месте;

– пониженная освещенность рабочего места;

– пожаро- и взрывоопасность;

– химические факторы общетоксического, раздражающего, канцерогенного воздействия на организм работника;

– тяжесть и напряженность труда.

Поэтому при проведении термической обработки металлов необходимо строго соблюдать всеми работниками безопасных приемов в работе, выполнением требований, изложенных в инструкциях по охране труда, а также за правильным использованием средств коллективной и индивидуальной защиты

Требования к микроклимату в производственных помещениях

Гигиенические нормативы микроклимата производственных помещений регламентированы ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны". Нормы учитывают время года, категорию тяжести работ в зависимости от энергозатрат, характер помещения по теплоизбыткам.

В производственных помещениях, где невозможно обеспечить значения показателей микроклимата в пределах норм, необходимо предусматривать меры по защите работающих от перегревания, охлаждения и других вредных факторов.

В рабочую зону согласно СниП 2.04.05 приточный воздух следует подавать из воздухораспределителей:

горизонтальными струями, выпускаемыми в пределах или выше рабочей зоны;

наклонными (вниз) струями, выпускаемыми на высоте 2 м и более от пола;

вертикальными струями, выпускаемыми на высоте 4 м и более.

В помещениях термических цехов должна использоваться как естественная, так и искусственная вентиляция.

Аэрацию производственных помещений следует производить путем открывания окон и светоаэрационных фонарей. Открывание следует производить по специально разработанной в организации инструкции с учетом времени года и направления ветров, а также с учетом исключения возможности попадания вредных веществ из одного помещения в другое.

Помещения термических цехов должны быть оборудованы механической общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Выбор системы вентиляции должен обосновываться расчетом согласно ГОСТ 12.4.021.

Приточной вентиляцией воздух рассеянно подается в рабочую зону, а вытяжной вентиляцией удаляется из верхней зоны помещения. В зимнее время приточный воздух должен подогреваться.

В районах с расчетной средней температурой наружного воздуха в зимнее время минус 20 С и ниже ворота производственных помещений, которые находятся открытыми не менее чем 40 мин. в смену, должны быть оборудованы тамбурами или шлюзами; при отсутствии такой возможности у ворот должны устраиваться воздушные завесы.

Воздух, удаляемый из производственных помещений и от оборудования, перед выбросом в атмосферу должен быть подвергнут очистке от вредных веществ в соответствии с требованиями СниП 2.04.05.

Помещения термических цехов, термическое оборудование и коммуникации должны оснащаться контрольно-измерительными приборами.

Контроль за состоянием воздушной среды в цехах должен проводиться либо центральной заводской лабораторией, либо санитарной лабораторией.

Требования к воздуху рабочей зоны

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимой концентрации (ПДК), используемых при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования, вентиляции, для контроля над качеством производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны подлежит систематическому контролю для предупреждения возможности превышения предельно допустимых концентраций - максимально разовых рабочей зоны (ПДК мр.рз.) и среднемесячных рабочей зоны (ПДК сс.рз.).

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (по заключению органа государственного сан. надзора)сумма отношений фактических концентраций в воздухе каждого их них (К1, К2) … Кп) не должна превышать единицы.

Освещенность

Естественное и искусственное освещение в помещениях термических цехов должно удовлетворять требованиям СниП 23-05.

В термических цехах в качестве рабочего освещения, как правило, используется система общего освещения. Комбинированное освещение требуется лишь на рабочих местах, где для качественного и безопасного выполнения производственных операций необходимо дополнительное освещение.

Освещенность на рабочем месте должна соответствовать характеристике выполняемой зрительной работы и быть достаточной. Характеристика зрительной работы определяется точностью работ. Точность работ определяется наименьшим размером объекта различения. Наименьший размер объекта различения - это наименьший размер рассматриваемого предмета, который необходимо различать в процессе работы (наименьший дефект детали, диска на шкале прибора, самая тонкая линия на чертеже).

Должно обеспечиваться равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и в окружающем пространстве.

Освещенность рабочих поверхностей должна составлять не менее 200 лк.

Аварийное освещение, автоматически включаемое в случае аварийного отключения рабочего освещения, следует предусматривать на рабочих местах, технологических участках, где невозможно немедленное прекращение работы, и на участках, где внезапное прекращение технологического процесса сопряжено с опасностью для жизни людей или экономическими потерями.

Проверка освещенности на рабочих поверхностях, вспомогательных площадях помещений и в проходах должна производиться регулярно, но не реже одного раза в год, в сроки, согласованные с органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Требования к производственному оборудованию

Производственное оборудование термических цехов должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.012, ГОСТ 12.1.019, ГОСТ 12.1.030 и других стандартов, устанавливающих общие и частные требования безопасности к отдельным видам оборудования.

Температура поверхностей оборудования и оградительных устройств не должна превышать температуры, указанной в техническом паспорте и в "Санитарных правилах организации технологических процессов и гигиенических требованиях к производственному оборудованию".

Температура наружных поверхностей органов управления, выполненных из металла, не должна превышать 40 С, а выполненных из материалов с низкой теплопроводностью - 50°С (при использовании без применения средств индивидуальной защиты).

Механизмы управления и обслуживания печей следует располагать таким образом, чтобы работники не подвергались воздействию высокой температуры и вредных газов.

У печей всех типов рабочие отверстия должны закрываться дверцами (заслонками), футерованными огнеупорными материалами, или асбестовыми защитными экранами на металлической основе.

К работе по ремонту, осмотру и очистке печей может допускаться только специально обученный персонал, прошедший медицинский осмотр.

Электропечи, электронагреватели должны соответствовать требованиям ПУЭ, ГОСТ 12.2.007.0 и ГОСТ Р 50014.1. Эксплуатация электронагревателей должна осуществляться в соответствии с требованиями "Правил эксплуатации электроустановок".

Щиты управления электроустановок должны быть закрытого типа. На щитах и пультах управления электроустановок должна быть световая сигнализация о передаче напряжения на нагревательные элементы и о работе блокировочных устройств.

Электроустановки с ручной загрузкой и выгрузкой деталей должны быть оборудованы блокировочными устройствами для автоматического снятия напряжения с нагревательных элементов при открывании установки.

Электроустановки должны иметь автоматическую регулировку температуры. При повышении температуры выше установленной, должны включаться световые и звуковые сигналы. Рабочие площадки должны быть теплоизолированы.

Пары расплавов солей, а также пары моющих растворов должны удалятся через бортовые отсосы и шкафные укрытия.

Загрузочные и разгрузочные проемы печей должны быть оборудованы специальными вытяжными зонтами.

В качестве грузоподъемного оборудования на участке используется опорный однобалочный кран грузоподъемностью 3,2 т. Кран подвергается периодическому техническому освидетельствованию, частичному - не реже одного раза в три года. Инспекция Госгортехнадзора и администрация предприятия устанавливают постоянный надзор за состоянием грузоподъемных устройств, канатов, цепей. Для обеспечения безопасности эксплуатации крана применяют концевые выключатели, автоматически отключающие механизмы

подъема крюка и механизмы передвижения крана при подходе к крайним положениям, ограничители грузоподъемности, предохраняющие кран от перегрузки путем выключения механизма подъема, звуковую и световую сигнализацию, предупреждающую о наступлении опасного момента при работе крана.

Электробезопасность

В отношении мер безопасности различаются электротехнические установки с напряжением до 1000 вольт, включительно и электрические установки свыше 1000 вольт. Действующими считаются такие электрические установки, которые находятся под напряжением полностью или частично, или на которой может быть в любое время подано напряжение включением соответствующей аппаратуры.

Ремонт и обслуживание электроустановок, в том числе электроосвещение, разрешается только лицам, прошедшим специальное обучение, сдавшим экзамены в соответствии с Правилами эксплуатации и техники безопасности при эксплуатации электроустановок и имеющим специальные удостоверения.

Переносной электрифицированный инструмент (дрели, гайковерты, пилы, шлифовальные машины, фуганки, паяльники и другие) могут применяться лишь при условии полной его исправности и напряжением не выше 40 Вольт. В виде исключения может быть допущено применение электрифицированного инструмента с напряжением до 220 В .

Все электрическое оборудование должно быть надежно заземлено, токоведущие части изолированы.

Пожарная безопасность

Пожарная безопасность предусматривает обеспечение безопасности людей и сохранения материальных ценностей предприятия на всех стадиях его жизненного цикла (научная разработка, проектирование, строительство и эксплуатация).

Основными системами пожарной безопасности являются системы предотвращения пожара и противопожарной защиты, включая организационно -технические мероприятия.

Пожарная опасность производственных зданий определяется пожарной опасностью технологического процесса и конструктивно-планировочными решениями здания. Исходя из пожароопасных свойств веществ и условий их применения или обработки строительны нормы правила делят все производства и склады по взрыво- и пожароопасности на пять категорий, которые обозначают буквами А и Б -взрывопожароопасные; В, Г и Д - непожароопасные.

Проектируемый участок по пожароопасности относится к категории "Г" -непожароопасные производства.

При проектировании зданий важным является обеспечение организованногодвижения людей по участку в нормальных и аварийных условиях.

Допустимые расстояния от наиболее удалённого рабочего места до эвакуационного выхода нормируют в зависимости от категории производства, степени огнестойкости здания, объёма помещения и числа работающих. В производственных помещениях должно быть предусмотрено не менее двух эвакуационных выходов.

В термических цехах на каждые 400-800 м площади должны быть предусмотрены первичные средства пожаротушения в соответствии с ГОСТ 12.4.009. Огнетушители должны быть опломбированы, иметь учетные номера и бирки, маркировочные надписи на корпусе, окрашены в красный сигнальный цвет и размещены на высоте не более 1,5 м от уровня пола.

Применяемые на производстве средства пожаротушения должны максимально ограничивать размеры пожара и обеспечивать его быстрое тушение. При этом для конкретного производства должны быть определены: виды средств пожаротушения, допустимые и недопустимые для применения на пожаре; вид, количество, размещение и содержание первичных средств пожаротушения (огнетушители, асбестовые полотна, ящики с флюсом или песком, емкости с огнетушащими порошками и т.п.); порядок хранения веществ, тушение которых недопустимо одними и теми же средствами; источники и средства подачи воды при пожаротушении; необходимая скорость наращивания подачи средств пожаротушения; виды, количество, быстродействие и производительность установок пожаротушения; помещения для размещения стационарных установок пожаротушения и хранения запаса средств тушения; порядок обслуживания установок пожаротушения и хранения средств тушения.

Для обнаружения и предупреждения пожаров в системах пожарной сигнализации автоматического действия устанавливают датчики-извещатели.

Контроль пожарной безопасности необходимо осуществлять в соответствии с ГОСТ 12.1.044, "Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации".

Охрана окружающей среды.

В термических участках производственные процессы сопровождаются выделением большого количества теплоты, пыли, паров и газов и загрязнением сточных вод, указанные выделения с точки зрения охраны окружающей среды недопустимы. Тепловыделения происходят при работе печей, ванн и других нагревательных агрегатов. Выделение происходит в процессе нагрева изделий в соляных ваннах, при промывки в горячих растворах и т.п.

Сточные воды загрязняются солями, моющими растворами и т.п. для уменьшения и полной ликвидации загрязнения воздушного бассейна и сточных вод следует предусматривать:

замену сухих способов очистки мокрыми;

применение горелок, обеспечивающих полное сжигание окиси углерода;

- автоматическую сигнализацию о ходе операций, связанных с возможностью выделения вредных веществ;

-герметизацию оборудования и аппаратуры;

полное улавливание и герметизацию вредных веществ;

очистные сооружения по нейтрализации и полной очистке сточных вод.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УЧАСТКА

При разработки технологии изготовления зубчатых колес исходя из технических условий, а также учитывая назначение деталей был разработан технологический процесс термической обработки, включающий в себя операции нормализации, высокого отпуска, цементации, закалки и последующего низкого отпуска.

Было подобрано необходимое технологическое оборудование, которое обслуживается автоматическим управлением. На основании годовой программы выпуска изделий выбран крупносерийный тип производства. Был произведен расчет действительного фонда времени, необходимого количества технологического оборудования, расчет электроэнергии, воды, сжатого воздуха, необходимого количества вспомогательных материалов.

Составлена маршрутная и технологическая карты термообработки. Приведены сведения о безопасности проведения работ, входящих в данный технологический процесс, а также о соблюдение экологичности при их проведении.

Спроектированный участок термической обработки зубчатых колес удовлетворяет всем техническим требованиям, использование систем автоматического регулирования и контроля обеспечивает выпуск качественной продукции.

Технические показатели участка:

Площадь участка 1188 м²;

Сетка колонн 18х6 м;

Годовой объем выпуска продукции 4813 шт. или 185605,0кг в год;

Основное оборудование для термической обработки -печь электрическая шахтная для цементации и закалки СШЦМ 6.12/9.5, печь электрическая шахтная отпускная и для нормализации СШО- 10.10/10 М1

Подъемно-транспортное оборудование - опорный однобалочный мостовой кран грузоподъемностью 3,2 т.

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящей пояснительной записки использованы ссылки на следующие стандарты:

1196-81 Дробь чугунная, стальная литая, колотая.

1643-81 Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски.

2789-73 Шероховатости поверхности. Параметры и характеристи.

5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

9012-59 Металлы. Метод измерения твердости по Бринелю.

9013-59 Металлы. Метод измерения твердости по Роввеллу.

13755-81 Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные . Исходный контур.

14034-74 Отверстия центровые. Размеры.

15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов, категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

17433-80 Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы.

20799-88 Масла индустриальные.

21105-87 Контроль не разрушающий. Магнито...