Расчет производственных отделений литейного цеха

 

         2.1.5 Расчет количества плавильных агрегатов

Расчетное количество плавильных агрегатов Р_пл1 определяется по формуле

 

,     (3)

 

где В_ЖГ – годовое количество потребляемого жидкого металла, т (табл. 2); К_Н – коэффициент неравномерности;

Ф^пл_д – действительный годовой фонд времени плавильного оборудования, ч;

N^пл_рас – расчетная производительность плавильного оборудования, т/ч.

Коэффициент неравномерности для серийного  и мелкосерийного производства К_Н=1,1–1,3. Принимаем К_Н=1,2. [1]

Расчетная производительность оборудования находится по формуле

,      (4)

 

где N_ЦИК – цикловая производительность оборудования, т/ч;

N – коэффициент использования, равный 0,7–0,9.

Емкость печи определяется по формуле 

 

 (2)

 

где В_Г – годовое количество потребляемого жидкого металла;

К_Н = 1,1–1,3 (в условиях серийного и мелкосерийного производства);

Ф_Д – действительный годовой фонд времени, ч;

t_Ц – продолжительность разливки одной плавки, ч.

 

 

Так как печь может  иметь перегруз на 20 %, то принимаем емкость печи равные 6 тоннам.

Для выплавки чугуна применяется индукционная печь ИППМ-6,0-0,25(ЭКТА).

Техническая характеристика ИППМ-6,0-0,25:

• номинальная вместимость, т   6;
• установленная мощность по трансформатору, кВА  3200;
• теоретический расход электроэнергии на расплавление, кВт·ч/т  550;
• производительность, т/ч  2,26;
• Номинальная частота тока индуктора , Гц 250.

Подставляя  в формулу (4) производительность ИППМ-6,0-0,25, получим расчетную производительность плавильного отделения:

 т/ч.

 

Подставляя  в формулу (3) найденные значения получим

 

 

Число единиц оборудования Р₂, принимаемое к установке в цехе, определяется по формуле:

,  (5)

где Р₁ – расчетное число оборудования отделения цеха;

К₃ – коэффициент загрузки, равный 0,7–0,85;

Подставляя  в формулу (5) полученные значения определяем

 

.

Округляя полученное количество оборудования до целого Р_пл2=4, находим из формулы (5) действительный коэффициент загрузки плавильного отделения

 

 

Для ритмичной работы отделений цеха необходимо выполнения условия: действительная величина коэффициента загрузки оборудования во всех отделениях цеха должна быть меньше коэффициента загрузки основного формовочного оборудования, то есть должно выполняться условие

.  (6)

 

Условие (6) для плавильного отделения соблюдено.

Принимаем к установке в плавильном отделении 4 печи марки ИППМ-6,0-0,25.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет формовочно-заливочно-выбивного отделения

 

2.2.1 Выбор технологического процесса  изготовления литейных форм

В проектируемом  цехе отливки будут изготавливаться  в формах их холодно твердеющих смесей на автоматической линии марки Fast loop. Такая формовочная линия обеспечит требуемое количество отливок, получая при этом высокое качество.

                  

• размеры формы , мм:

в свету 1600×1200;

высота    500;

• производительность цикловая, форм/ч  25;
• металлоемкость формы, кг   2250;
• число рабочих, обслуживающих линию в одну смену  6;
• установленная мощность, кВт  580;
• габаритные размеры линии, мм   36800Х15000;
• масса поставляемого комплекта, т 1550.

Формовочная линия марки Fast loop представляет собой систему взаимосвязанных автоматических устройств, включающих шнековый смеситель, вибростол, кантователь форм, ветки заливки и охлаждения, участок выбивки,

 

расположенных в определенной последовательности, связанных между собой в единый замкнутый комплекс.

В состав формовочной линии входят следующие  агрегаты: смеситель шнековый, кантователь  форм, протяжная машина, вибро стол, аппарат окрашивания форм, инерционная выбивная решетка.

 Отличительными особенностями линии являются:

• отсутствие опочной оснастки;
• использование на линии форм повышенной точности жесткости, что позволяет увеличить качество отливок;

• применение комбинированного метода отверждения форм, путем встряхивания кома смеси и дальнейшего его отверждения.
• возможность применения регулировки дозы формовочной смеси и режимов уплотнения индивидуально для каждой модели в цикле работы формовочной установки, что обеспечивает изготовление отливок различных по сложности, характерных для мелкосерийного и серийного производства.

Линия работает следующим образом: С отделения замены оснастки, модельный комплект на плите, подается на участок заполнения. На модельный комплект устанавливается наполнительная рамка, и при помощи шнекового смесителя полость заполняется смесью. Следующим шагом является перемещение не затвердевшего кома смеси вместе с рамкой на устройство вибростол. Вибростол позволяет уплотнить фосмовочную смесь непосредственно около модельного комплекта, что уменьшает шероховатость поверхности формы.

Далее уплотненный ком смеси с наполнительной рамкой передвигается на ветку отверждения, где в течении 40 минут ком должен набрать необходимую прочность. Отвержденный ком смеси на конце ветки отверждения попадает в устройство протяжки форм. Из кома смеси извлекается модельный комплект и снимается наполнительная рамка, они отправляются на участок замены оснастки. Полуформа переворачивается на 180^о, и передвигается на участок окраски форм с последующей просушкой. Состав покрытия: наполнитель-графитовый порошок для чугунных отливок, для стальных отливок на основе цирконовых песков растворитель-поливинилбутиральный лак ТЛ-1; плотность краски 1,8-1,9 г/см3.

В окрашенные и просушенные полуформы производят простановку стержней ручным или  автоматическим способом. Далее полуформы  перемещают аппарат сборки форм. Сборка форм производиться путем поднятия верхней полуформы, переворотом ее на 180^о, и установкой на нижнюю полуформу. Собранные формы движутся по ветке заливки и ветке охлаждения, где производят заполнение форм сплавом, и выдерживают для его кристаллизации. Остывшие формы подаются на позицию выбивки, где при помощи инерционной решетки происходит выбивка, выбитые отливки снимаются с решетки электротельфером.

Состав формовочной смеси следующий:

Материалы, применяемые при изготовлении α-set: 100% песка, 20-25 % отвердителя АСЕ от массы смолы, 1,1-1,6% сверх 100% сложноэфирной  смолы.

Смола содержит 0,9% свободного фенола, до 0,1% свободного формальдегида, до 0,5 % азота, 52% твердого вещества без серы. Плотность смолы 1250 кг/м³.

 

2.2.2 Расчет ведомости изготовления  и сборки форм

Для определения годового числа форм каждого типоразмера, а также  объема стержней и формовочной смеси применяют ведомость изготовления и сборки форм, которая представлена в таблице 7.

 

2.2.3 Расчет числа автоматических  формовочных линий

Расчетное число автоматических формовочных  линий Р_ф1 определяется по формуле:

,   (7)

где n – годовое число форм, изготавливаемых на линии, шт. (табл. 4, ст.6);

Ф_д^ф – действительный годовой фонд времени формовочного оборудования, ч;

N_рас^ф – расчетная производительность формовочного оборудования, шт/ч;

К_s=0,94–0,96 – коэффициент, учитывающий потери из-за брака форм и отливок.

Принимаем К_s=0,8.

Производительность  линии Fast loop 25 форм/ч.

N_рас^ф=25 0,8=24 форм/ч.

Подставляя  в формулу (7) полученные значения находим:

Принимаем к установке в формовочном  отделении одной автоматической линии марки Fast loop. [1]

     Таблица 7 – Ведомость изготовления и сборки форм

Номер отливки  отливки	Наименование отливки	Изготавливается в год	Внутренний размер опок в/н, мм	Количество отливок  в форме, шт.	Объем для одной формы, м3				Объем формовочной смеси на годовую программу, м3
					опок	шт залитого металла залитого металла залитого металлассссс залитого металла	стержней	уплотненной формовочной  смеси
1	2	3	4		5	6	7	8	9
1	крышка	72016	1200×1600×500/500	20	1,92	0,105	0,03	1,785	6427,4
2	звездочка	17490		1		0,0147	0,085	1,820	31837
3	звездочка	82304		6		0,0253	0,0283	1,866	25596,5
4	звездочка	13375		3		0,0568	0,118	1,745	7779,8
5	Корпус А1	978		2		0,0575	-	1,863	911
6	Корпус А2	1029		2		0,0958	-	1,824	938,5
7	Корпус А3	6173		1		0,0670	0,004	1,849	11413,9
8	Корпус Т1	1852		2		0,0524	-	1,868	1729,8
9	Корпус Т2	1800		1		0,0472	-	1,873	3371
10	Корпус Т3	5144		1		0,0714	0,012	1.837	9447,5
Итого:									99452,4

2.2.4 Выбор  вместимости ковшей и расчет  их парка

Вместимость заливочного ковша определяется максимальной металлоемкостью формы и может быть равна или кратна ей.

Формы заливаем с помощью поворотного ковша, емкостью 2 т.

Число ковшей необходимых для обеспечения металлом данного потока определяется по формуле: [3]

     (8)

где n_к – число ковшей определенной металлоемкости, находящихся одновременно в работе, шт;

g_Ме – потребность в металле для заполнения готовых форм из такого ковша, т/ч;

τ_ц.к. – время оборота работающего ковша, ч;

g_к – металлоемкость ковша, используемая для заполнения литейных форм, т;

К^к_н – коэффициент неравномерности потребления металла ковшом.

Потребность в  металле будет определяться производительностью литейной формовочной линии, и если в цехе один формовочный поток, то она будет равна часовой потребности цеха в металле, т. е.

                                                  (9)

Рассчитываем  часовую потребность цеха в металле:

т/ч.

Время оборота ковша складывается из времени  заполнения ковша металлом, транспортировки его до места заливки, времени разливки металла, возвращения ковша под новое заполнение, слива остатка и ожидания заполнения ковша. Принимаем τ_ц.к.= 0,2 ч.

Коэффициент неравномерности потребления металла ковшом будет больше, чем при расчете количества плавильных печей, и его можно брать в пределах 1,3–1,7. Принимаем К^к_н=1,4.

Подставляя  в формулу (8) найденные значения получим:

 шт.

Принимаем n_к=1.

Работающий  ковш постепенно выходит из строя  из-за механического разрушения футеровки  носка, краев, а также разъедания внутренней футеровки металлом и шлаком. Поэтому периодически ковш возвращается на перефутеровку или ремонт.

Число ковшей, постоянно находящихся в ремонте в течении года, устанавливается формулой: [3]

      (10)

где n_к.р.– число ковшей, находящихся в ремонте в течении года, шт.;

n_к– число ковшей, находящихся одновременно в работе, шт.;

τ_рем.к.– длительность ремонтного цикла ковша, ч;

n_р– число ремонтов ковша в год;

К_н^к.рем– коэффициент неравномерности поступления ковшей в ремонт;

Ф_р– фонд рабочего времени ремонтных рабочих, ч.