Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > тех. маш.
Название:
РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ПЕРОВОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩИХ СТАЛЕЙ

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: тех. маш.

Цена:
12 руб



Подробное описание:

РЕФЕРАТ

Дипломная работа: с., рис., табл., источник, прил.
РАЗРАБОТАТЬ ТЕХНОЛОГИЮ, СПРОЕКТИРОВАТЬ УЧАСТОК, ПЕСЧАНЫЕ СТЕРЖНИ, МЕТИЛФОРМИАТ.
Цель проекта - разработать планировку стержневого участка для производства стальных отливок трубопроводной арматуры.
В процессе проектирования выполнены следующие разработки: разработана планировка участка, выбрано и рассчитано основное производственное оборудование, разработан технологический процесс производства песчаных стержней отверждаемых метилформиатом.
Областью возможного практического применения являются предприятия РБ, на которых имеется производство трубопроводной арматуры.
Студент-дипломник подтверждает, что приведенный в дипломном проекте расчетно-аналитический материал объективно отражает состояния разрабатываемого объекта, все заимствованные из литературы и других источников теоретические и методологические положения и концепции сопровождаются ссылками на их авторов.

СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ
1.1 Изготовление стержней в нагреваемой оснастке
1.2 Изготовление стержней холодного отверждения в оснастке
2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА
3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Химия процесса
3.2 Технология процесса
3.3 Рабочие характеристики стержней
3.4 Экспериментальные данные основных параметров технологии «β-set»
4 РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.1 Режим работы и фонды времени для рабочих и оборудования
4.2 Выбор и расчет оборудования
4.2.1 Расчет стержневых машин
4.2.2 Расчет количества смесителей
4.2.3 Расчет количества газогенераторов
4.3 Расчет основных узлов стержневой машины
5 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ, ЕГО ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
5.1 Описание работы стержневой машины 4751Б1К2
5.1.1 Общие сведения об оборудовании
5.1.2 Устройство, работа машины и ее составных частей
5.2. Описание работы газогенератора модели 4772


5.2.1 Общие сведения об установке
5.2.2 Основные технические данные и характеристика

5.2.3 Устройство, работа установки и ее составных частей
5.3 Описание работы смесителя модели С1Ш-3
5.3.1 Назначение смесителя
5.3.2 Основные технические данные и характеристика
5.3.3 Устройство, работа машины и ее составных частей
6 УСТАНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПЛОЩАДЯХ И ОПИСАНИЕ РАБОЧИХ МЕСТ И ГРУЗОПОТОКОВ
7 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА
7.1 Расчет величины инвестиций
7.1.1 Составляющие капитальных вложений
7.2 Расчет себестоимости продукции
7.2.1 Расчет затрат на материалы
7.2.2 Расчет затрат на все виды энергии, топлива и воду
7.3 Расчет численности и фонда оплаты труда рабочих
7.3.1 Расчет численности работающих
7.3.2 Расчет фонда заработной платы
7.4 Определение общепроизводственных расходов
7.5 Расчет себестоимости
7.6 Определение чистой прибыли и рентабельности
7.7 Основные показатели эффективности
7.8 Технико-экономические показатели
8 ОХРАНА ТРУДА
8.1 Производственная санитария, техника безопасности и пожарная безопасность
8.2 Метеорологические условия
8.3 Вентиляция
8.4 Производственное освещение
8.5 Шум, вибрация
8.6 Электробезопасность
8.7 Требования безопасности к технологическому процессу и производственному оборудованию
8.8 Пожарная безопасность
8.9 Характеристика вредных веществ и их валовых выделений при различных способах изготовления стержней
8.9 Расчет искусственного освещения стержневого участка
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Литейное производство является одной из основных отраслей современного машиностроения. Почти все машины и приборы имеют литые детали.
За последние годы в технологии литейного производства произошли значительные изменения. Внедрены в производство новые прогрессивные технологические процессы, разработаны конструкции, изготовлены и введены в эксплуатацию новые литейные машины и оборудование.
В современных литейных цехах индустриальных стран среди большого многообразия технологий доля стержней и форм, изготавливаемых из холоднотвердеющих смесей (ХТС) занимает превалирующее место. До начала 90-х годов в отечественном литейном производстве это были преимущественно смеси с жидким стеклом (СО2-процесс и жидкое стекло со сложноэфирными отвердителями) и смолами кислотного отверждения (карбамидными, карбамидофурановыми, фенолофурановыми).
ХТС использовались только в отраслях с серийным производством для среднего и крупного литья. В массовом производстве (автомобильной промышленности, сельхозмашиностроении и т.д.) они практически не применялись, в то время как в промышленно развитых странах в этих отраслях от 60 до 80% стержней в настоящее время производится по этой технологии.
В последнее время ситуация коренным образом изменилась. На многих заводах ХТС применяется не только в массовом, но и в мелкосерийном производстве. Системный анализ экономики показывает, что во всех случаях имеет место повышение качества и точности отливок, снижение себестоимости, улучшение экологической ситуации, приемлемые сроки окупаемости капитальных затрат.

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ

Поскольку стержни предназначены для оформления внутренней поверхности отливки, то в процессе заполнения формы расплавом они полностью омываются им. Исходя из этого, к стержневым смесям предъявляются повышенные требования по прочности, термостойкости, газотворности, податливости и выбиваемости из отливок. Эти требования в равной мере зависят как от технологии изготовления стержней, так и от класса сложности, который определяется геометрическими размерами и конфигурацией, условиями процессов в литейной форме и требованиями к качеству литой поверхности [1].
В современных литейных цехах известно использование многообразных технологий изготовления стержней. Однако все процессы изготовления стержней из химически твердеющих смесей можно разделить на три основных вида:
 процессы горячего отверждения вне стержневой оснастки;
 горячего отверждения в оснастке;
 холодного отверждения в оснастке.
Процесс горячего отверждения смесей вне оснастки представлен в основном методом изготовления стержней на основе масляных и некоторых других связующих с последующей тепловой сушкой. Эта технология является наиболее “древней” и в настоящее время доля применения этого процесса устойчиво уменьшается. Основные причины этого: недостаточная размерная точность стержней; высокие трудо- и энергозатраты на производство; сложность получения ажурных стержней и моноблоков; низкая прочность и экологичность.
Этот процесс, как правило, эксплуатируется на тех предприятиях, где был внедрен в 70…80 гг. и ранее. На новых же и модернизируемых предприятиях, этот процесс практически не применяется.
Процесс изготовления стержней в горячей оснастке в зависимости от технологических особенностей подразделяют на процессы отверждения стержней в теплой оснастке, горячей оснастке (классическая технология Hot-Box) и процесс изготовления оболочковых стержней на основе плакированной смеси (Croning-процесс).
Процесс изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей можно разделить на процессы с использованием самотвердеющих смесей (маложивучие холоднотвердеющие смеси (ХТС)) и процессы холодного отвердевания с продувкой газообразными катализаторами (ХТСГ) [1].

1.1 Изготовление стержней в нагреваемой оснастке

Технологический процесс изготовления стержней в нагреваемой оснастке заключается в том, что стержневая смесь, заполнившая полость предварительно нагретого до 200-250°С металлического стержневого ящика, в течение 15-60 с отверждается. Полученный стержень не требует дополнительной сушки, а его прочность достаточна для транспортирования и простановки в форму.
В настоящее время имеется большое многообразие смесей для изготовления стержней в нагреваемой оснастке, основу которых составляет сухой среднезернистый обогащенный кварцевый песок, на 100 мас. ч которого в типовом составе смеси используется (мас.%): смола — 1,40-2,35; катализатор — 0,21-0,50; стеарат кальция — 0-0,05; сурик железный 0,4-2,0. После приготовления смесь имеет следующие физико-механические свойства:
 текучесть — 60-65% ;
 прочность при отверждении: в горячем состоянии — 0,28 0,50 МПа; в холодном состоянии — 1,4-2,6 МПа;
 газотворная способность — 15-20 см3/г;
 газопроницаемость — 120-170 ед.;
 осыпаемость — 0,05-0,1%.
Нагрев модельной оснастки на машинах может быть газовый или электрический, а в случае применения в оснастке больших съемных частей в виде болванов используют комбинированный нагрев — газовый и электрический. Конструктивно системы нагрева могут быть встроенными и печными. Конструкция ящиков для печного нагрева относительно проста, однако равномерного прогрева при этом добиться трудно из-за периодичности этой операции. Кроме того, имеют место большие потери тепла на нагрев частей машины, несущих ящики, и систем толкателей. В связи с этим в последних проектах машин преимущество отдается индивидуальному печному нагреву стержневых ящиков газом. При электронагреве применяют нихромовые спирали, а при газовом нагреве — панельные газовые горелки или горелки инфракрасного излучения [2].
При изготовлении стержней, отверждаемых в нагреваемых ящиках, выполняют следующие операции.
К машине подают электроэнергию, сжатый воздух, воду и включают систему нагрева ящиков. После достижения необходимой температуры нагрева производят подготовку ящиков к работе, которая заключается в очистке и нанесении на рабочую поверхность ящика разделительного покрытия для уменьшения прилипаемости стержней и облегчения их извлечения. От правильности выполнения этой операции во многом зависит качество стержней, их размерная точность и производительность труда.
При изготовлении стержней в нагреваемой оснастке простановку внутрь стержня каркасов не производят, а высокая газопроницаемость стержней исключает необходимость выполнения в них вентиляционных каналов.
Заполнение стержневых ящиков и уплотнение смеси осуществляют, в основном, пескодувным методом. При этом могут использоваться стержневые ящики, как с вертикальным, так и горизонтальным разъемом. Приготовление смесей может осуществляться как в лопастном, так и в катковом смесителях.
Разновидностью процесса изготовления стержней в нагреваемой оснастке является изготовление оболочковых стержней (Croning-процесс) из сухих смесей на основе термоактивного порошкообразного связующего (СФ-015, СФП-011Л или ПК-104). Преимуществами оболочковых стержней являются их высокая прочность, отсутствие необходимости в использовании противопригарных покрытий, возможность получения отливок высокого качества. Основными недостатками оболочковых стержней являются их высокая газотворность, повышенный расход связующего (до 5,5%) в смеси и длительное время ее отверждения (до 3-5 мин). Однако, несмотря на эти недостатки, оболочковые стержни эффективно применять там, где качество поверхности является определяющим критерием при изготовлении отливок.
Как правило, оболочковые стержни изготавливают на машинах с помощью бункерного, пескодувного или центробежного способов [2].

1.2 Изготовление стержней холодного отверждения в оснастке

Среди большого многообразия технология изготовления стержней в современных литейных цехах, особенно массового и крупносерийного производства, превалирующее место занимают так называемые холодные (Cold-Box) технологии изготовления стержней, которые успешно вытесняют процессы, основанные на применении печной сушки и даже нагреваемой оснастки. Так, если в 1990 г. в ФРГ производилось около 30% стержней Hot-Box-процессом, 20% — Croning-процессом, 30% — «холодным» процессом, то уже в 2000 г. эти цифры выглядели следующим образом: Hot-Box-процесс — менее 15%, Croning-процесс — менее 10%, «холодные» процессы — более 70%. Подобная переориентация технологий связана в первую очередь с рядом неоспоримых преимуществ «холодных» процессов изготовления стержней по сравнению с «горячими»:
 возможность применения для изготовления стержней практически любой группы сложности;
 повышение точности стержней и отливок на 1-2 класса вследствие отсутствия термических напряжений, деформаций и коробления стержней при их извлечении из оснастки и хранении;
 облегчение условий труда в стержневых отделениях, улучшение экологической ситуации в литейных цехах и вокруг них;
 возможность использования неметаллических (полимерных, деревянных) материалов для изготовления оснастки;
 возможность полной автоматизации процесса изготовления стержней и установки их в форму;
 уменьшение затрат в литейном производстве за счет снижения расхода энергоносителей, брака стержней, повышения производительности стержневых машин и др. [1].
Процесс изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей можно разделить на процессы с использованием самотвердеющих смесей (моложивучие холднотвердеющие смеси (ХТС)) и процессы холодного отвердевания с продувкой газообразными катализаторами (ХТСГ). Принимая во внимание природу используемого связующего, процессы ХТС можно разделить на процессы изготовления стержней с использованием неорганических связующих (смеси на основе жидкого стекла, металлофосфатных связок с порошкообразными и/или жидкими отвердителями) и органических связующих (смеси на основе различных комбинаций фурановых, карбамидно-фурановых, фенольных, полиуретановых и других смол с жидкими и/или порошкообразными катализаторами ― кислотами, эфирами, аминами и др.) [1].
Применение ХТС в одном цехе и для стержней и для форм позволяет иметь отработанную смесь без глины и жидкого стекла. Это в свою очередь позволяет применять установки для механической регенерации с выходом 80-90% качественного регенерата. На ряде заводов регенерационные установки такого типа действуют в составе технологических комплексов [3].
В настоящее время имеется большой выбор оборудования для процессов, связанных с применением ХТС. Это стержневые комплексы, линии опочной и безопочной формовки, системы подогрева песка и воздуха, системы осушки воздуха, регенерационные установки, смесители, вибростолы, лабораторное оборудование.
Специально следует указать на технологические решения экологических проблем, связанных с применением ХТС. В общей массе токсичных веществ, которые образуются в технологическом процессе получения отливки и попадают в воздух, воду и почву внутри рабочих помещений и в окружающей среде значительная доля приходится на эмиссию из формовочных и стержневых смесей.
В течение четырех последних десятилетий во всех индустриальных странах осуществляются технологические разработки, направленные на снижение газовыделений. Исследования связаны с совершенствованием или созданием принципиально новых связующих систем. В результате сложилось несколько направлений, которые в той или иной степени решают экологическую проблему. Все они связаны с применением органических связующих, или заменой их на неорганические, которые, будучи безопасными, в экологическом отношении, обладали бы аналогичными технологическими свойствами (прочность, скорость отверждения, живучесть и т.д.) [3].
ХТС — процессы требуют значительного времени на отверждение стержней (10...60 мин), что ограничивает производительность процесса и, тем самым, определяет область применения ХТС-процессов — преимущественно единичное и мелкосерийное производство.
Для производства стержней отливок серийного и массового характера преимущественно используются методы машинного производства стержней, основанные на продувке стержней газообразными катализаторами (процессы ХТСГ).
Из холоднотвердеющих смесей с газообразной продувкой наиболее эффективными являются следующие технологии изготовления стержней.
Cold-Box-amin-процесс был разработан фирмой Ashland (США), поэтому его называют также Ashland-процессом. Отличается он тем, что система связующих состоит из трех жидких компонентов: 1 - фенолоформальдегидная смола; 2 - полимерный изоцианат; 3 - катализатор амин. Компоненты с целью снижения вязкости предварительно растворяются в летучих органических растворителях: бензоле, толуоле, циклогексаноле или фуриловом спирте 30-40%-процентной концентрации.
Компоненты 1 и 2 вводятся в смесь раздельно в соотношении 1:1 и тщательно перемешиваются с наполнителем, в качестве которого используется кварцевый песок. Влажность песка не должна превышать 0,1%. Общее содержание связующего составляет 1,25-2,0%.
Состав типовой смеси включает следующие компоненты (масс. %): кварцевый песок 1К1О1016(020) - 98-99; фенолоформальдегидная смола - 0,5-1,0; полиизоционат - 0,5-1,0. Физико-механические свойства смеси: живучесть - 3-4 ч; текучесть - не менее 75%; прочность на сжатие после приготовления - 0,001-0,003 МПа; прочность на растяжение после продувки - 2,5-3,0 МПа, газотворность -10-12 см3/г.
Для облегчения выбиваемости стержней, например, из алюминиевого литья, относительное содержание полиизоцианата в связующем может быть сокращено, тогда, как для улучшения термостойкости смеси при заливке стали оно может быть повышено. Как видно, готовая смесь имеет высокую текучесть, низкую прочность на сжатие в исходном состоянии, что позволяет использовать при изготовлении стержней пескодувный или пескострельный способы уплотнения смеси.
После уплотнения смеси стержень продувается аминовоздушной смесью, в результате чего осуществляется протекание процесса ступенчатой полимеризации связующего материала с образованием твердого продукта - полиуретана, обеспечивающего высокие прочностные показатели стержня. Процесс продувки осуществляется в два этапа: газация и продувка сжатым воздухом.
Сущность механизма отверждения заключается во взаимодействии гидроксильных групп синтетической смолы с изоцианатными группами полиизоцианата при продувании смеси в стержисиом ящике газообразным катализатором, например триэтиламином (ТЭА) (C2H5)3N - легкоиспаряющейся жидкостью со щелочными свойствами - с образованием твердой и уретановой смолы, связывающей зерна стержневой смеси.
Отличительной особенностью изоцианата - эфира или соли карбаминовой кислоты - является высокая химическая активность, позволяющая вступать в реакцию с любыми веществами, содержащими активные атомы свободного водорода, к которым относятся и фенолоформальдегидные смолы.
Реакция уретанообразования катализируется третичными аминами. В отличие от первичных и вторичных аминов, вступающих в реакцию, третичные амины не содержат свободных атомов водорода и являются катализаторами, в качестве которых, применяют следующие амины: ТЭА (триэтиламин) и ДМЭА (диметилэтиламин) ди-метил-изопропил-амин (ДМИА). Это легкоиспаряющиеся токсичные жидкости, которые перед продувкой стержней переводят в газообразное состояние. При этом ТЭА более пригоден для массового производства. ДМЭА более реактивен, но имеет более высокое давление испарения и несколько дороже. Расход ТЭА составляет 1 см3 на 1 кг смеси.
Продувка заполненных ящиков газовой смесью осуществляется через плиту с вдувными отверстиями, которая закреплена между головкой устройства, создающего избыточное давление, и ладом стержневого ящика.
Существуют различные способы продувки стержней амином:
1. Классический способ – ввод дозы жидкого амина в испаритель и дальнейшей подачей в стержневой ящик.
2. Амин вводится дозами в струю сжатого воздуха с последующей подачей в стержневой ящик. Количество амина в воздухе – от 4,5 до 35%.
3. Струя воздуха продувается через емкость с амином. Для стабилизации количества амина в устройство монтируется нагреватель для поддержания стабильной температуры амина около 25 °С.
4. Применяются баллоны, в которых под высоким давлением находится смесь жидкого амина с жидким СО2. Смесь жидкостей газифицируется, проходя через испарительное устройство. Эффективность продувки может быть повышена, если газ-носитель (воздух или СО2) нагревать. Для удаления излишков амина стержни в ящике продуваются воздухом, который отводится в скруббер и выпускается в атмосферу после обезвреживающей очистки [1].
Скорость холодного отверждения существенно возрастает, если амин для продувки смеси подается в виде пара, распределенного в среде газового носителя (СО2, азот, воздух), а не в виде аэрозоля (туман).
Как и при использовании фенолоформальдегидных смол в других процессах возможно появление в отливках просечек. Для борьбы с этим браком в смесь вводится до 2% окиси железа, причем прочность стержней не снижается. С этой же целью возможно снижение давления воздуха при вдуве смеси, а также уменьшение количества связующих в смеси, но в этом случае прочность стержня падает. В результате деструкции смоляных связующих при заливке металлом выделяется блестящий углерод, улучшающий качество поверхности чугунных отливок.
Основными преимуществами Cold-Box-амин-процесса являются:
 равномерное объемное отверждение стержня в течение нескольких секунд продувки;
 высокая прочность, обеспечивающая возможность изготовления стержней самой сложной конфигурации;
 минимальный суммарный расход связующего;
 высокая производительность стержневых автоматов;
 высокое качество отливок;
 легкая выбиваемость и регенерируемость.
 Недостатки процесса:
 высокая стоимость материалов и оборудования;
 жесткие требования к качеству песка;
 токсичность и взрывоопасность катализатора [1].
SO2-процесс в зависимости от вида связующего материала подразделяется на две технологии: 1) фуран- SO2; 2) эпокси- SO2. Общим для обеих технологий является использование в качестве отвердителя связующей системы газообразного SO2. В состав смеси для фуран SO2-процесса входят следующие компоненты (масс. %): обогащенный кварцевый песок - 96,7-98,1; фурановая смола - 1,4-2,2; органический пероксид - 0,5-1,1. В качестве отвердителя вяжущей системы используется газообразный SO2 (чистый или в смеси с воздухом).
Основные технологические параметры смеси: живучесть - 24 ч; предел прочности на разрыв МПа, после продувки - 1,5-1,8.
В качестве связующих могут быть использованы такие фурановые смолы, как КФ-65С и ФФ-65С, модифицированные силонами. При приготовлении смеси кварцевый песок вначале перемешивают со смолой, после чего в смеситель вводится органический пероксид (например, пероксид этилметилкетона - ЭМК). Приготовленная смесь уплотняется в стержневом ящике пескодувным или пескострельным способом и продувается газовоздушной смесью, содержащей 25-40% SO2. После продувки она направляется в нейтрализатор аналогично Cold-Box-амин-процессу, в котором SO2 нейтрализуется щелочью с образованием водорастворимых солей – сульфата и бисульфата натрия, которые после разбавления водой можно сливать в канализацию.
Основные достоинства процесса: хорошие технологические свойства и высокая механическая прочность стержня. Недостатки процесса: сильное налипание связующего на оснастку, а так же токсичность и химическая агрессивность SO2 [1].
«β-set»-процесс разработан фирмой «Borden» в Великобритании в 1984г. В состав стержневой смеси сверх 100 м. ч. кварцевого песка входит 1,5…2,0 м. ч. водорастворимой щелочной фенольной (резольной) смолы. После уплотнения стержень в герметизированном стержневом ящике отверждается продувкой смеси воздуха с парами метилформиата (метилового эфира муравьиной кислоты). Метлформиат имеет низкую температуру кипения (около 32°С), что делает его достаточно удобным в применении материалом: транспортируется и дозируется метил фотмиат в жидком виде, а требуемое для продувки стержня парообразное состояние легко достигается при нагреве в испарителе газогенератора. Метилформиат не является катализатором,а представляет собой компонент протекающей в стержневой смеси реакции образования полимера, его расход составляет 15…40% от массы смолы. Продолжительность продувки зависит от массы стержня и его конфигурации и незначительно превышает время продувки стержней, изготавливаемых по методу Cold-box-amin. Следует отметить, что этот материал является экологически более чистым (по сравнению с третичными аминами и SO2), что позволяет использовать этот процесс без нейтрализации продувочного реагента.
Живучесть стержневой смеси составляет 3…4 ч (при использовании отдельных марок смол до 24 ч).Прочность стержней после продувки несколько ниже, чем с применением технологии Cold-box-amin (сразу после продувки прочность на разрыв составляет 0,6…1,0 МПа, в течении 24 ч возрастает до 1,2…1,5 МПа).
Комплекс технологических и химических параметров связующей композиции «β-set»-процесса позволяет использовать эту технологию для получения стержней отливок, изготавливаемых из любых сплавов с высокой температурой плавления, в том числе и стали. Кроме того, преимуществом данной технологии по сравнению с методом Cold-box-amin является меньшая токсичность отвердителя (ПДК для метилформиата по нормам Германии – 250 мг/м3). Применение нейтрализатора не требуется. При заливке и во время охлаждения отливки выделяемая газовая смесь не содержит паров органических растворителей. Однако фенол, формальдегид, бензол, оксид углерода в газовыделениях присутствуют, что несколько снижает экологическую чистоту данного процесса.
Щелочной характер отработанных песков при использовании стержней по «β-set»-процессу, позволяет применять их в качестве освежителя в потоке песчано-глинистой смеси. Следует отметить, что регенерация песка является наиболее «узким» местом данной технологии. Доля усвоения регенерата не превышает 80%, а стержни, получаемые с добавлением регенерата, несколько теряют начальную прочность.
Технология «β-set» в небольших объемах используется на российских заводах. Так, на ЗАО «Армагус» (г. Гусь-Хрустальный Владимирской области) при производстве работающих под высоким давлением и изготавливаемых из чугуна, углеродистой и коррозионно-стойких сталей отливок группы трубопроводной арматуры (клапана, задвижки, вентили и др.) технологии Hot box и Croning в сентябре 1996 г. были заменены на «β-set»-процесс. Переход на новый технологический процесс был проведен в течение одного месяца без остановки производства. Применение нового процесса увеличило производительность стержневой машины в 1,4 раза, стоимость стержневой смеси снизилась более чем в 1,5 раза, выход годных отливок из стали увеличился на 200 т в год (при расчетной мощности 2500 т). При переходе на новый метод изготовления стержней отмечено резкое уменьшение газовых раковин в отливках, отсутствие горячих трещин, ужимин и ситовидной пористости. Стержни легко выбиваются из отливок, обеспечивая превосходное качество внутренних поверхностей отливок. Стержни негигроскопичны, не требуют окраски и обеспечивают возможность длительного хранения без снижения прочностных характеристик.
Используется «β-set»-процесс и на ОАО «Оскольский завод металлургического машиностроения», ОАО «Челябинский завод строительных машин», ряде других предприятий. В Республике Беларусь технология «β-set» не очень продолжительное время применялась на Минском тракторном заводе для производства крупных чугунных корпусных отливок [5].

2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО УЧАСТКА

2.1 Согласно полученному заданию, учитывая объем производственной программы (массовый характер выпуска отливок), для изготовления стержней выбираем машинный способ их производства. По сравнению с ручными способами, машинное изготовление стержней обеспечивает ряд преимуществ: снижение трудоемкости, увеличение производительности труда, получение более точных стержней и, следовательно, отливок.
2.2 Для производства стальных отливок трубопроводной арматуры использовать технологию холодного отверждения смесей при изготовлении стержней экономически и технологически более выгодно. Это связано в первую очередь с рядом неоспоримых преимуществ «холодных» процессов изготовления стержней по сравнению с «горячими»:
• возможность применения для изготовления стержней практически любой группы сложности;
• брак стержней при их изготовлении и сборке составляет 2...3% (при Hot-Box-процессе 10…15%);
• уменьшение потерь от брака отливок в два раза;
• облегчение условий труда в стержневых отделениях, улучшение экологической ситуации в литейных цехах и вокруг них;
• возможность использования неметаллических (полимерных, деревянных) материалов для изготовления оснастки;
• возможность полной автоматизации процесса изготовления стержней и установки их в форму;
• уменьшение затрат в литейном производстве за счет снижения расхода энергоносителей, брака стержней, повышения производительности стержневых машин и др. [5]
2.3 Выбор оптимального вида технологии производства стержней в “холодных” ящиках проводился с учетом следующих факторов:
- технологического – включая основные свойства смесей: прочность, текучесть, живучесть, выбиваемость, вероятность образования дефектов;
- экономического – включая стоимость смесей и стержней, брак стержней и отливок, возможность экономии металла за счет повышения точности, снижение толщины стенок отливок, стоимости и стойкости оснастки и т. д.;
- экологического – включая объем газовыделений в “холодной” стадии процесса и при заливке, охлаждении и выбивке, возможность и стоимость захоронения отходов, утилизации кубового остатка в нейтрализаторах и т. д. [6]
Применительно к производству стальных отливок трубопроводной арматуры для изготовления стержней самым оптимальным является «β set» процесс.
Щелочной характер катализа при получении смолы обеспечивает получение малых количеств свободных мономеров в готовом продукте, поэтому смола имеет очень слабый запах. Благодаря этому значительно улучшается состояние атмосферы на рабочем месте при смесеприготовлении и уплотнении стержней.
При реализации процесса образуются продукты на основе углерода, водорода и кислорода основных активных элементов. Поэтому рассматриваемый процесс может применяться при изготовлении отливок из самых различных сплавов (на основе магния, алюминия, серый и ковкий чугун, чугун с шаровидным графитом, твердый высоконикелевый чугун-нихард, жаростойкий высоконикелевый чугун - нирезист, углеродистая и марганцовистая сталь, нержавеющая и высоколегированная сталь, медь с высокой электропроводностью, свинцовистый орудийный металл, марганцовистая, алюминиевая и фосфористая бронза, медноникелевый и никель-хромистый сплав).
Процесс может считаться экологически благоприятным. Это достигается рядом факторов:
а) основными компонентами процесса являются продукты со слабым запахом;
б) поскольку химический процесс представляет собой реакцию взаимодействия, то отвергающий реагент является составным компонентом реакции, а не катализатором. В процессе отверждения метиловый эфир муравьиной кислоты (отвердитель) разлагается, что приводит к образованию устойчивой соли - муравьинокислого калия и метилового спирта (в небольших количествах). Кроме того предельно-допустимая концентрация ПДК метилформиата составляет в Германии 100 млн-1, по опасности он относится к четвертому классу. Такое высокое значение ПДК обеспечивает интерес к этому процессу как к наиболее экологически чистому, позволяющему обходиться без нейтрализации продувочного реагента.
В рассматриваемой системе полностью отсутствует сера, а уровни содержания азота являются пренебрежительно малыми или практически нулевыми. Таким образом, исключается возможность возникновения дефектов, обуславливаемых присутствием этих элементов - исключение насыщения поверхности серой и отсутствие газовой пористости в отливках, вызываемой азотом продувки по сравнению с другими процессами, что позволяет упрощать конструкцию стержневого оборудования.
Поскольку в смоле содержится вода, то она характеризуется низким содержанием углерода. Благодаря этому наблюдается пониженная склонность к науглероживанию стальных отливок, уменьшение дефектов типа блестящего углерода в чугунных отливках. Еще одним преимуществом является однородность отливок, что было обнаружено при проведении неразрушающих испытаний при помощи рентгеновских лучей, а размерная точность могла сравниться с той, которая имеется при производстве оболочковых форм.
Окончательно отверждение смеси происходит в процессе заливки металла или сплава в форму (т. н. "вторичное отверждение"). В течение этого этапа связанная формовочная смесь проявляет определенные термопластические свойства, которые самым благоприятным образом сказываются на характеристиках системы и свойствах отливок, а именно отсутствием "просечек" и "горячих трещин".
Термопластическое уплотнение связующего, происходящее на второй стадии процесса отверждения (при заливке), протекает достаточно быстро. Благодаря этому, стержневая смесь характеризуется достаточной термической прочностью и высокой сопротивляемостью эрозии, что обеспечивает получение более качественной поверхности отливки.
Водорастворимость смолы снимает такие "больные" вопросы, как очистка тары, дозаторов, смесеприготовительного оборудования, оснастки. Для этого используют теплую воду.
Высокая летучесть метилформиата (Ткип.=32°С) позволяет снизить энергетические затраты на испарение по сравнению с Cold-box-amin процессами (ТКИП.триэтиламина (ТЭА)=82 С).
Характерно значительное уменьшение давления продувки по сравнению с другими процессами, что позволяет упрощать конструкцию стержневого оборудования. Практическое отсутствие вредных выделений (в том числе диоксида серы и сероорганических соединений) на участках заливки, охлаждения и выбивки форм. Более низкая стоимость связующего (по сравнению с фурановыми, фенолоизоцианатными и алкидноизоцианатными связующими).
По завершении процесса затвердевания отливки происходит перерождение смолы в материал, имеющий превосходные с точки зрения выбивки и регенерации характеристики. Это дает возможность эффективной термической и механической регенерации возвратных смесей - порядка 80-90%.
Одним из важных преимуществ «β-set»-процесса является то, что освобождение стержня из оснастки обычно не вызывает никаких затруднений, отсутствует налипание смолы на стержневые ящики. В общем случае количество вент, необходимых для устройства вентиляции в оснастке, меньше, чем в Ashland и S02-процессах.
Фенольная смола создает менее восстановительную атмосферу в форме, чем другие органические крепители.
Крепитель малочувствителен к влаге; в смесях допускается содержание влаги до 0,4%.
Неограниченная длительность хранения стержней [7].
2.4 Для производства внутренних стержней стальных отливок трубопроводной арматуры из типового ряда оборудования производства УП “Институт БЕЛНИИЛит” выбираем стержневую машину модели 4751Б2К1 с размерами оснастки 540х300х320 мм, что позволяет в одном комплекте изготавливать одновременно два стержня отливок Ду 50 и Ду80.
2.5 Выбор основного оборудования определяет выбор вспомогательного оборудования:
• шнековый смеситель непрерывного действия модели С1Ш-3, отдельно для каждой машины, что устраняет необходимость установки центрального смесеприготовительного отделения;
• газогенератор модели 4772. Установка входит в состав технологического оборудования для изготовления стержней (стержневой машины).

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Химия процесса

Процесс основан на использовании уникальной фенолоэфирной связующей системы, состоящей из двух основных частей. Часть 1 - жидкий фенолоформальдегидный олигомер резольного типа со сравнительно высокой молекулярной массой, причем олигомер вследствие избытка щелочи (чаще всего едкого калия) переведен в форму полифенолята следующего строения:

Полифенолят является устойчивой формой, не склонной к автоконденсации при длительной выдержке.
Часть 2 - отвердитель, представляющий собой сложный эфир муравьиной кислоты - метилформиат. Благодаря низкой температуре кипения (32°C) метилформиат легко переводится из жидкого в газообразное состояние. Кроме того, в качестве эфира может быть использован не только метилформиат, но и этилформиат, метилацетат или их смеси. Использование этих эфиров увеличивает время продувки и, следовательно, их расход. Однако, выбор определяется, в первую очередь, экономическими соображениями.
Являясь сложным эфиром муравьиной кислоты, метилформиат подчиняется закономерностям реакций производных карбоновых кислот и, в частности, реакции щелочного гидролиза. Сложный эфир, гидролизуясь в щелочной среде по схеме,

выделяет кислоту; последняя нейтрализуется ионом калия в фенолятных группах (-ОК), превращая их в гидроксильные (-ОН). При этом фенолоформальдегидный олигомер переходит из фенолятной в нормальную форму и приобретает способность к структурированию в результате образования дополнительных метиленовых связей,

т.е. процесс отверждения фенольной смолы происходит не посредством катализа, а в процессе реакции полимеризации [8, 9].
Существенным отличием «β-set»-процесса от других является то, что в данном случае процесс отверждения протекает в две стадии. Первый этап реализуется в процессе пропускания отверждающего реагента и представляет собой "реакцию первичного отверждения". По завершении этого этапа стержни без труда могут быть извлечены из оснастки, обрабатываться и перекладываться вручную, а также складироваться, хотя процесс формирования поперечных связей в полимере еще не завершился. Окончательно отверждение происходит в процессе заливки металла или сплава в форму. Протекающий при этом процесс представляет собой реакцию "вторичного отверждения". В течение этого этапа связанная стержневая смесь проявляет определенные термопластические свойства, которые самым благоприятным образом сказываются на характеристиках системы и свойствах отливки [10].
По завершении процесса формирования отливки происходит перерождение смолы в материал, имеющий превосходные с точки зрения выбивки характеристики.

 

Калий полифенолят
метилформиат

 

 


+CH3OH+


отвержденный
фенолоформальдегидный
олигомер
метанол

формиат калия

Побочные продукты реакции

 

 

 

 


"Реакция первичного отверждения"


Заливка металла

 

Полимер с полностью сформированными поперечными связями

 

"Вторичное отверждение"
Схематично представить механизм реакции процесса отверждения фенольной смолы сложным эфиром можно представить также в следующем виде:


М+ О-←PF + Летучий эфир ROOCH
/фенольная смола/ /метилформиат /


неустойчивый комплекс


Полимеризованная + Металлическая соль + Спирт ROH
фенольная смола М+О-→ОСН
(HOPF)n

т.е. сначала эфир вступает в реакцию со смолой, образуя нестойкое промежуточное соединение, которое расщепляется на полимеризованную смолу плюс небольшое количество металлической соли и спирта.
Реакция фенольной смолы и эфира - экзотермическая, но происходит с меньшим выделением тепла, чем при использовали фурановых ХТС с кислотным катализатором [7].

 

3.2 Технология процесса

3.2.1 Общим для холоднотвердеющих смесей Cold-Box-амин-, SO2- и «β-set»-процессов является последовательность следующих четырех технологических операций: вдувания смеси в стержневой ящик, обработки газами, продувки смеси и удаления стержня из стержневого ящика.
На практике жидкая фенольная резольная смола смешивается с песком. Объем добавляемой смолы зависит от качества песчаной смеси и требуемой прочности. Для смесеприготовления может быть использовано любое оборудование как периодического, так и непрерывного действия. Подача смеси в оснастку может осуществляться различными способами, т.е. путем вдувания, сбрасывания по лотку или путем заполнения вручную. Указанная оснастка может изготавливаться из дешевых неметаллических материалов (пластмасса, дерево и др.) и оборудуется соответствующей системой, обеспечивающей удаление воздуха облегчающей прохождение паров отверждающего реагента через песчаную массу.
В качестве активного газового реагента используется метилформиат, который в исходном состоянии представляет собой жидкость с температурой кипения 32°С. Следовательно, необходимо специальное устройство для приготовления газовой смеси с возможностью точного регулирования дозы реагента в газе – носителе.
3.2.2 Фенолоэфирная связующая система, отверждаемая продувкой парами эфира, чувствительна к изменению параметров продувки, а также к конструкции вентиляции стержневого ящика. Отмечается влияние давления продувки на эффективность отверждения, причем характерно значительное уменьшение давления по сравнению с другими процессами, что позволяет упрощать конструкцию стержневого оборудования.
3.2.3 Сердцем любого технологического процесса изготовления стержней, отверждаемых продувкой газообразным реагентом, является, безусловно, газогенератор. Принципиальным отличием газогенераторов для «β set»-процесса являются: необходимость подачи за короткое время большого количества парообразного метилформиата (обычно 20-50%).
Существуют три основные прннципиальные схемы конструкции газогенераторов для «β-set»-процесса:
- "расходные" генераторы преобразуют определенную порцию жидкого метилформиата в пар посредством сочетания нагрева и разбавления воздухом. После этого газовоздушную смесь (ГВС) немедленно подают в стержневой ящик. Для дозирования жидкого метилформиата могут применяться нагнетательный либо поршневой насос. Генераторы такого типа используются также для Cold-Box-амин-процесса;
- "аккумулирующие" генераторы. В газогенераторах этого типа относительно большое количество метилформиата преобразуется в пар посредством нагрева. Пар содержится в равновесии с жидкостью в специальной камере (аккумуляторе) под давлением и при температуре выше температуры кипения до тех пор, пока не понадобится для продувки. Пар, расходуемый на продувку, возмещается путем интенсивного испарения в аккумуляторе расходного резервуара, и равновесие в системе восстанавливается очень быстро;
- "барботирующие" газогенераторы. Принцип действия основан на интенсификации испарения метилформиата пропусканием через его массу потока воздуха или азота. Расход барботирующего газа по возможности измеряется.
"Расходные" газогенераторы при условии грамотной эксплуатации обеспечивают отверждение смеси при приемлемом уровне расхода метилформиата, однако они могут обслуживать только одну машину. Для обслуживания нескольких машин требуется применение других типов газогенераторов, позволяющих получать большие объемы газовоздушной смеси.
Из-за плохой растворимости метилформиата в смоле, содержащей большое количество воды, отверждение пленки связующего на поверхности песка происходит не мгновенно, а через некоторый промежуток времени (около 0,5с). Поэтому независимо от генератора устройства для продувки газовоздушной смесью должны быть похожи. В соответствии со скоростью реакции между смолой и эфиром, а также в связи с высоким требуемым уровнем расхода метилформиата для полного отверждения стержневой смеси, газовоздушные пары должны медленно проходить через отверждаемую смесь. Обычно продувка управляется системой контроля давления газа-носителя. В ходе продувки давление должно поддерживаться на минимально возможном уровне, при этом не должно допускаться конденсации метилформиата. Обычно давление составляет менее 0,05 МПа. При применении низкого давления повышаются требования к устройству вентиляции оснастки для сокращения утечки паров из системы с целью более полного их использования [8].
3.2.4 Важно, чтобы парообразный реагент не конденсировался в жидкость ни в трубопроводах подачи, ни в оснастке к моменту реакции со связующим, для этого необходимо, чтобы был обеспечен подогрев труб, соединяющих газовую установку (генератор) с газоподводяшей плитой; температура газовой смеси была выше точки кипения активного реагента; концентрация пара в газе-носителе не была чрезмерно высокой, чтобы избежать снижения его температуры ниже точки росы; в стержневом ящике было поддержано противодавление, т.е. площадь сечения впускного отверстия для газа должна быть больше площади сечения вент.
3.2.5 Для продувки требуется небольшой объем воздуха для удаления из стержня паров эфира и метанола (в небольшом количестве), поскольку эфир расходуется на полимеризацию смеси. Продувочный воздух помогает распределению паров эфира на рабочем месте при смесеприготовлении и уплотнении стержней по всей стержневой смеси. Из стержневого ящика пары эфира и продуктов реакции удаляются легко.
3.2.6 Далее сформированные стержни удаляются из оснастки. Извлечение стержня из оснастки, используемой для их изготовления, обычно не вызывает никаких затруднений, т.е. отсутствует прилипание смеси к поверхности формообразующих. В связи с этим не требуются дополнительные затраты на ремонт и восстановление оснастки, значительно уменьшается объем бракованных стержней и увеличивается производительность.
3.2.7 Как упоминалось выше, при заливке стержней металлом происходит вторичное упрочнение смеси. Однако после охлаждения отливки происходит перерождение смолы в материал, имеющий превосходные с точки зрения выбивки характеристики.
3.2.8 Регенерация песка, связанного фенольной смолой, отверждаемой сложным эфиром, в последнее время привлекает к себе все большее внимание. Исследования в области поверхностной химии и морфологии отдельных зерен песка позволили в результате определить разновидности веществ и продуктов, мешающих эффективному разрушению связей при действии низких растягивающих напряжений. На практике, при использовании технологии, базирующейся на применении рассматриваемого связующего, могут быть достигнуты уровни регенерации песка порядка 80-90% или даже более высокие, что во многом зависит от используемого для восстановления песка оборудования.

3.3 Рабочие характеристики стержней

3.3.1 К основным параметрам процесса относятся: количество связующего в смеси, расход метилформиата, время и давление продувки, прочностные характеристики отвержденной смеси.
3.3.2 Количество добавляемой смолы зависит от качества песчаной смеси и требуемой прочности. Обычно количество вводимой смолы составляет 1,3-2,0 мас.ч. на 100 мас. ч. песка [4]. При использовании необогащенных и мелких песков расход связующего становится более 2,0 мас.ч.
3.3.3 С теоретической точки зрения потребление метилового эфира муравьиной кислоты должно составлять 15% от объема смолы. Однако на практике, даже при хорошо изготовленной оснастке, эта величина обычно составляет порядка 40%, а в некоторых случаях 50-100 мас.ч. на 100 мас.ч. смолы С133.
3.3.4 Отмечается низкое давление продувки стержня парами метилформиата: 0,05 - 0,075 МПа и ниже.
3.3.5 Предел прочности при растяжении стандартных образцов из песчано-смоляной смеси, содержащей 1,5 мас.ч. смолы на 100 мас.ч. обогащенного кварцевого песка составляет порядка 1,2 МПа [7].

3.4 Экспериментальные данные основных параметров технологии «β set»

Определяемыми параметрами технологии «β-set» в лаборатории являлись прочность, газотворность, текучесть и живучесть в .
3.4.1 Испытание на предел прочности.
Изготавливается три замеса стержневой смеси с 1,5 мас. ч. смолы, 2,0 мас. ч. смолы и 2,5 мас. ч. смолы на 100 мас. ч. песка.
Для получения пескодувным способом стандартных образцов для испытаний типа “восьмерка”, отверждаемых в ящиках продувкой газообразным метилформиатом, использовалась лабораторная установка производства УП “Институт БелНИИлит” модели 4776 в комплекте с газогенератором модели 4772. Изготавливается по шесть образцов из каждого из замесов стержневой смеси.
Испытания на разрыв проводились на приборе модели 04116 Усманского завода литейного оборудования. Испытания с тремя образцами каждого замеса проводились сразу же после изготовления. Испытания с остальными образцами проводились после выдержки их в открытом состоянии на в помещении с температурой воздуха 18…20°С и влажностью не более 70%. Результаты представлены в виде графика, изображенного на рисунке 3.1

 

σразр.

 

 


Рисунок 3.1 Предел прочности на разрыв.
3.4.2 Определение газотворности проводились на образцах, изготовленных из стержневой смеси с содержанием смолы 1,5; 2,0 и 2,5 массовых частей на 100 массовых частей песка, после суточной выдержки. Образцы перед испытаниями измельчались. Затем взвешивались навески по 3 гр. на электронных весах с точностью до 0,001 гр. Навеска в “лодочке” помещалась в трубчатую печь установки контроля газотворности конструкции УП “Институт БЕЛНИИлит”. Навеска выдерживалась при температуре 1000°С в течении 10 минут. Результат представлен в виде графика, изображенного на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Газотворность смеси.
3.4.3 Текучесть смеси оценивается по диаметру расплыва смеси. Метод определения диаметра расплыва основан на измерении этого параметра у смеси, залитой в металлическую гильзу с внутренним диаметром 100 мм и высотой 150 мм. Испытания проводились так же для смесей с содержанием смолы 1,5, 2,0 и 2,5 массовых частей на 100 массовых частей смолы. Результаты предсталенны в виде графика, изображенного на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 Текучесть смеси.
3.4.4 Живучесть смеси определяется временем от приготовления смеси до момента, когда предел прочности на растяжение снижается на 30%. Для проведения испытаний изготавливалась смесь с содержанием смолы 1,5, 2,0 и 2,5 массовых частей смолы на 100 массовых частей песка. Каждые 60 минут из смеси изготавливались образцы и проводились испытания по определению предела прочности на растяжение. Результаты испытаний представлены в виде графика, изображенного на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 Живучесть смеси.

4 РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.1 Режим работы и фонды времени для рабочих и оборудования
Согласно заданному в задании на дипломное проектирование объему производства рассчитываем фонды времени для оборудования и рабочих.
Расчет фонда времени для оборудования.
Для оборудования рассчитываем номинальный и действительный фонды времени.
Номинальный фонд времени рассчитываем по формуле 4.1.
(4.1)
где Др – количество рабочих дней;
m – количество смен;
g – продолжительность смены.
Количество рабочих дней в году рассчитываем по формуле 4.2.
(4.2)
где Дк – количество календарных дней в году;
Дпр – количество праздничных дней в году;
Двых – количество выходных дней в году.
дня;
Продолжительность смены рассчитываем исходя из 40 часовой пятидневной рабочей недели.

Номинальный фонд времени
часов;
Действительный годовой фонд времени работы оборудования определяем по формуле 4.3.
(4.3)
где Ф н.об. – номинальный фонд времени оборудования;
а – процент потерь времени на ремонт, равный 12%.

Результаты расчета сводим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 Действительный фонд времени работы оборудования
Число рабочих дней в году Кол-во смен Продолжительность смены, ч. Простои оборудования из-за ремонта Годовой фонд времени оборудования
% часы номинальн-ый действитель-ный
255 1 8 12 245 2040 1795

Расчет фонда времени для рабочих.
Определяем номинальный фонд времени для рабочих по формуле 4.4.
(4.4)
где Др– количество рабочих дней;
g– продолжительность смены.
Действительный фонд времени рабочего определяем по формуле 4.5.
(4.5)
где а – процент плановых потерь рабочего времени.
Причины потерь:
• отпуск – 8,3%;
• болезни – 3,4%;
• декретные отпуска – 0,1%;
• выполнение государственных обязанностей – 0,2%;
Итого – 12%.
Процент потерь рабочего времени устанавливается в зависимости от продолжительности отпуска. Результаты расчета действительного годового фонда времени сводим в таблицу 4.2.
Таблица 4.2 Действительный годовой фонд времени рабочего
Число рабочих дней в году Продолжитель
ность смены, ч. Простои оборудования из-за ремонта Годовой фонд времени оборудования
% часы Номинальный Действительный
255 8 12 245 2040 1795

4.2 Выбор и расчет оборудования

4.2.1 Расчет стержневых машин

Разбивка стержней на весовые группы и габариты позволяет определить возможность сведения нескольких весовых групп в один технологический поток на однотипном оборудовании. Выбор способа получения стержней и составов стержневых смесей определяется в основном следующими факторами: массой стержня, размерами стержней, сложностью стержней, серийностью производства.
Расчетное количество съемов определяется по формуле 4.6.
(4.6)
где Nст – годовая потребность стержней, шт/год;
n ст. ящ – количество гнезд в стержневом ящике, шт./съем.
Полученные результаты сводим в таблицу 4.3.
Таблица 4.3 Расчет производственной программы стержневого участка
Наименование отливки Масса отливки, кг. Количествово отливок на годовую программу Порядковый номер стержня Кол-во стержней, шт. Выбранная модель стержневой машины Габаритные размеры стержневого ящика, мм. Вес стержней Кол-во стержней в стержневом ящике, шт. Годовое кол-во съемов стержней, шт.
на 1
от-
лив-
ку на годо-
вую
прог-
рам-
му одного,
кг.
всего
на год, т.
Ду50 10 50400 1
2 1
1 50400
50400 4751Б1К2 540х300х320 1,8
1,2 90,72
60,48 2 50400
Ду80 15 37800 1
2 1
1 37800
37800 3,2
1,8 120,96
68,04 2 37800
Ду100 25 18900 1
2 1
1 18900
18900 6,5
5,5 122,85
103,95 1
1 18900
18900
Итого 567 126000

Расчетное количество стержневых машин определяем по формуле 4.7.
n cт. м. (4.7)
где g – производительность машины;
–количество съемов стержневых ящиков на годовую программу;
– действительный фонд времени оборудования.
n ст. м
Принимаем две стержневых машины модели 4751Б1К2.
Полезная площадь для хранения суточного запаса сухих стержней определяется по формуле 4.8.
S ст сут (4.8)
где Sстсут - площадь хранения суточного запаса сухих стержней, м2;
g - часовая производительность стержневого отделения ст/ч;
t – время работы стержневого отделения в сутки, ч/сут;
s – площадь занимаемая наибольшим стержнем, м2;
k1 – коэффициент усреднения размеров стержней;
П – этапность хранения стержней.
S ст сут .
Для определения общей площади склада и для хранения запаса стержней площадь полезная умножается на норму запаса (nз) и коэффициент 1,4 , учитывающий площадь проходов.
Sобщ = S ст сут * nз*1,4 = 6,912*1* 1,4 = 9,677 м2.

4.2.2 Расчет количества смесителей.

Формовочные и стержневые смеси – основные компоненты технологического процесса изготовления отливок в разовых песчаных формах.
Свойства и составы смесей выбирают в зависимости от технологии изготовления форм и стержней, рода металла, конфигурации и массы отливок. Для производства стальных отливок трубопроводной арматуры в состав стержневой смеси сверх 100 м. ч. кварцевого песка входит 1,5…2,0 м. ч. водорастворимой щелочной фенольной (резольной) смолы.
Согласно выполненному в разделе 2 технико-экономическому обоснованию выбора типажа оборудования, стержневые машины на проектируемом стержневом участке укомплектовываются смесителями непрерывного действия С1Ш-3 производительностью 1-3 т/ч (над каждой стержневой машиной устанавливается индивидуальный смеситель).
Расчет достаточности производительности смесителя ведем по наибольшей загрузке стержневой машины:
• при изготовлении стержней для отливки Ду-50 оба стержня изготавливаются одновременно, масса одного съема равна 3 кг;
• при изготовлении стержней для отливки Ду-80 оба стержня так же изготавливаются одновременно, масса одного съема равна 5 кг;
• при изготовлении стержней для отливки Ду-100 стержни изготавливаются раздельно, масса первого равна 6,5 кг; масса второго равна 5,5 кг.
Расчет смесителя ведем для случая изготовления первого стержня для отливок Ду 100 массой 6,5 кг.
Производительность стержневой машины 55 съемов в час, следовательно, масса стержневой смеси, производимых за час работы равна:
М=55*6,5=357,5 кг.
Паспортная производительность смесителя 1 3 т/час. Из этого следует, что производительность смесителя непрерывного действия С1Ш-3 достаточная для бесперебойной работы участка.
Итого, принимаем 2 смесителя по одному на каждую машину.


4.2.3 Расчет потребного количества газогенераторов.
Газогенератор используется для отверждения стержней по “β set” процессу и предназначен для подготовки газовоздушной смеси требуемых параметров путем перевода дозы жидкого катализатора в газообразное состояние. Параметры продувки количество катализатора, режимы давлений газации и продувки воздухом, температура испарителя, время газации и продувки зависят от вида применяемого отвердителя, массы и других особенностей изготавливаемых стержней.
Газогенератор входит в состав технологического оборудования для изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей (стержневой машины 4751Б2К1.
Метилформиат, который используется для отверждения стержневой смеси, не является катализатором, а представляет собой компонент протекающей в стержневой смеси реакции образования полимера, его расход составляет 15…40% от массы смолы.
Выполним проверку возможности применения выбранного типа газогенератора для отверждения стержней согласно заданной температуры.
Расчет ведем по наибольшему для каждого из съемов стержневого ящика.
Подсчитаем количество метилформиата необходимого для отверждения одного съема стержневого ящика по каждому из производственных циклов по формуле 4.9.
Q=mсъема*0,02*0,4; (4.9)
где, mсъема- масса одного съема.
При изготовлении стержней для отливки ДУ-50 масса одного съема равна 3 кг, масса метилформиата равен:
Q1=3*0,02*0,4=0,024 кг;
При изготовлении стержней для отливки ДУ-80 масса одного съема равна 5 кг; объем метилформиата равен:
Q1=5*0,02*0,4=0,04 кг;
При изготовлении стержней для отливки ДУ-100 стержни изготавливаются раздельно, масса первого равна 6,5 кг; объем метилформиата равен:
Q1=6,5**0,02*0,4=0,052 кг;
масса второго равна 5,5 кг, объем метилформиата равен:
Q1=5,5**0,02*0,4=0,044 кг;
Наибольший объем метилформиата необходимый для отверждения равен 0,052 кг. Выбираем газогенератор модели 4772 максимальный объем дозы катализатора которого, исходя из технической характеристики, равен 30см3.

4.3 Расчет основных узлов стержневой машины

Диаметр пескодувного резервуара

Высота пескодувного резервуара

Необходимое усилие пневмоцилиндров пескодувного резервуара
, где
Мсм- масса смеси;
Мр-ра- масса резервуара;
g- ускорение свободного падения
1,4- коэффициент запаса.

Площадь поршня цилиндра
где
Р1- необходимое усилие;
р0- давление воздуха в сети.

Диаметр поршня цилиндра

Усилие прижима надувной плиты к ящику
, где
P1- усилие пневмоцилиндров пескодувного резервуара;
P2- давление воздуха при вдуве смеси;
Gп. р-ра- сила тяжести пескодувного резервуара.
.
.

Площадь поршня цилиндра
где
Диаметр поршня цилиндра
.
Расчет пневмоцилиндра сборки протяжки

5 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ, ЕГО ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В состав технологического оборудования для изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей входит: машина стержневая модели 4751Б1К2, газогенератор модели 4772 и шнековый смеситель С1Ш-3.

5.1 Описание работы стержневой машины 4751Б1К2
5.1.1 Общие сведения об оборудовании
Машина стержневая специальная модели 4751Б1К2 предназначена для изготовления стержней в холодном стержневом ящике, имеющем вертикальный разъем, с последующей продувкой газообразным катализатором.
Область применения литейные цехи машиностроения с крупносерийным и массовым характером производства отливок.
Машина однопозиционная с подвижным пескодувным резервуаром и механизмом продувки, перемещающимися с позиции загрузки смеси на позицию надува, и передвижным стержневым ящиком, одна половина которого является подвижной и поворотной.
Машина соответствует требованиям ГОСТ 8907-87 и ГОСТ 10580-74.
Основные технические данные и характеристики приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Технические данные и характеристика стержневой машины модели 4751Б1К2.
1 Тип машины - стержневая, однопозиционная.
2 Способ получения стержней - пескодувный с отверждением в ящике продувкой газообразным катализатором.
3 Производительность, съемов в час 55-60
4 Наибольшая масса стержня, кг 10

Окончание таблицы 5.1
5


Габаритные размеры стержневого ящика, мм
длина
ширина
высота
540
300
320
6 Тип прибора - пневматический
7 Давление воздуха в сети, МПа 0,5-0,63
8 Расход сжатого воздуха, м3 /ч * 12
9 Род тока питающей сети - переменный, частотой 50Гц
10 Напряжение, В 380/220
11 Установленная мощность, кВт * 5
12 Габаритные размеры машины, мм
длина
ширина
высота
3885
2925
2675
13 Масса машины, кг 4700
14 Количество отсасываемого воздуха, м3/ч 300
15 Количество обслуживающего персонала, чел 1
* с учетом потребления газогенератором модели 4772

5.1.2 Устройство, работа машины и ее составных частей

Принцип работы машины основан на пескодувном заполнении стержневого ящика смесью с последующей продувкой стержневой смеси газообразным катализатором, протяжке стержня из ящика и выдаче за пределы машины. Управление машиной электронное, осуществляется кнопками и тумблерами на панели пульта управления (наладочный режим) и конечными выключателями и реле времени, расположенными в шкафу управления (автоматический и полуавтоматический режимы).
На машине имеются: позиция надува и отверждения стержня, позиция загрузки пескодувного резервуара смесью и позиция сборки-разборки стержневого ящика и протяжки стержня.
На позиции надува происходит: прижим пескодувного резервуара к собранному стержневому ящику, надув стержня, прижим механизма продувки, продувка. На позиции загрузки пескодувного резервуара происходит заполнение резервуара стержневой смесью. Пескодувный резервуар служит для перемещения порции стержневой смеси, необходимой для надува и может находиться на позиции надува или на позиции загрузки.
Синхронно с резервуаром, соединенный с ним, передвигается механизм продувки, на котором находится продувочная коробка.
На позиции сборки-разборки происходит разборка стержневого ящика, протяжка стержня и сборка ящика.
Последовательность работы машины в автоматическом режиме.
Все механизмы машины должны находиться в исходном положении. Также необходимо убедиться в чистоте стержневого ящика, а пескодувный резервуар заполнить стержневой смесью. Подготовить газогенератор к работе согласно руководству по эксплуатации. Оператор переводит машину на автоматический режим работы и производит пуск.
Одновременно резервуар пескодувный, заполненный стержневой смесью, перемещается на позицию надува. Затем механизм сборки и протяжки собирает полуформы (подвижная полуформа прижимается к неподвижной).
На позиции надува механизм прижима-надува-выхлопа прижимает резервуар пескодувный с надувной плитой к собранным полуформам стержневого ящика, после чего происходит вдув порции стержневой смеси в собранный ящик (клапан выхлопа закрывается, клапан надува открывается, выдержка, клапан надува закрывается, выдержка, клапан выхлопа открывается) сжатым воздухом из ресивера. После выдержки механизм прижима-надува-выхлопа уходит вверх, резервуар пескодувный под действием двух пневмоцилиндров (пневмопружин) возвращается в верхнее положение.
Затем резервуар пескодувный перемещается на позицию загрузки, а связанный с ним механизм продувки устанавливается на позиции надува, одновременно производится зачистка и обдув лада стержневого ящика от остатков смеси.
Открывается шибер механизма загрузки стержневой смеси, включаются вибраторы на механизме загрузки и бункере, происходит заполнение резервуара пескодувного стержневой смесью. Одновременно с загрузкой происходит прижим механизма продувки к оснастке при помощи механизма прижима-надува-выхлопа. Продувочная коробка механизма продувки плотно прижимается к верхнему ладу собранной стержневой оснастки. Включается газогенератор и происходит продувка стержневой смеси газообразным катализатором.
По истечении времени отверждения стержня (время продувки 15 20 с), механизм прижима-надува-выхлопа уходит вверх, продувочная коробка вместе с механизмом продувки под действием двух пневмоцилиндров (пневмопружин) возвращается в верхнее положение. Стержневой ящик при помощи цилиндра сборки и протяжки раскрывается. После разворота подвижной половинки стержневого ящика, с помощью цилиндра плоскостью разъема вниз (на угол 90°) механизм съема поджимает ленточный транспортер, который принимает протянутый из подвижной половинки стержневого ящика стержень. После опускания механизма съема в исходное положение транспортер выносит стержень за пределы машины на приемный лоток. Освободившаяся от стержня подвижная половинка стержневого ящика, цилиндром разворачивается в исходное положение. В зазор между половинками стержневого ящика вводится механизм обдува. После осуществления обдува половинки стержневого ящика собираются.
После выполнения перечисленных операций все механизмы оказываются в исходном положении, и цикл повторяется в автоматическом режиме работы.
Механизм сборки и протяжки предназначен для крепления половинок стержневого ящика, разборки половинок стержневого ящика с последующим разворотом поворотной половинки ящика плоскостью разъема вниз, протяжки стержня из обеих половин, сборки ящика и его подготовки к последующему заполнению стержневой смесью.
Механизм сборки и протяжки содержит цилиндр перемещения и поворота полуформы с ходом 450 мм. Неподвижная полуформа соединена цапфами с неподвижными кронштейнами, на которых крепятся штанги, по которым передвигается подвижная полуформа. Поворот полуформы осуществляется дальнейшим движением ее на роликах по копиру. Стержни из полуформы выталкиваются с помощью пружины.
Резервуар пескодувный предназначен для приема, транспортирования и вдува смеси в стержневой ящик. Он состоит из резервуара, насадка, траверсы и кронштейна. В нижней части насадка крепится надувная плита, на которой установлены надувные сопла.
Работа резервуара пескодувного на позиции надува стержневого ящика осуществляется следующим образом. Прижимная плита механизма прижима-надува-выхлопа через уплотнение прижимается к верхнему фланцу резервуара, а последний, преодолевая, усилие пневмоцилиндров, вводит резиновые сопла в соответствующие вдувные отверстия стержневого ящика. После уплотнения всех поверхностей осуществляется вдув смеси в ящик. По окончании надува и выхлопа прижимная плита механизма прижима-надува-выхлопа поднимается в верхнее положение, а резервуар пескодувный под действием пневмоцилиндров возвращается в верхнее положение и передвигается на позицию загрузки.
Механизм продувки предназначен для продувки газообразным катализатором.
Механизм включает в себя траверсу, к которой на двух пневмоцилиндрах закреплена продувочная коробка с четырьмя направляющими. В корпусе коробки имеется отверстие для подвода газообразного катализатора от газогенератора.
Механизм прижима-надува-выхлопа предназначен для прижима пескодувного резервуара и механизма продувки к верхней полуформе стержневого ящика, подачи сжатого воздуха в пескодувный резервуар при вдуве смеси и выхлопа остатков сжатого воздуха.
Механизм состоит из клапана надува, клапана выхлопа, цилиндра прижима, прижимной плиты, закрепленной на пустотелом штоке, корпуса. Подача сжатого воздуха в резервуар пескодувный осуществляется после прижима плиты пневмоцилиндром к резервуару пескодувному. Клапан выхлопа перекрывает выхлопное отверстие в корпусе, а клапан надува открывает впускное отверстие и сжатый воздух из ресивера по пустотелому штоку поступает в полость резервуара пескодувного. Из него стержневая смесь под действием воздуха поступает в стержневой ящик. После заполнения ящика смесью, клапан надува перекрывает впускные отверстия, а клапан выхлопа с определенной выдержкой открывает выхлопное отверстие. Излишки сжатого воздуха через выхлопное отверстие и глушитель выбрасываются в атмосферу.
Механизм загрузки стержневой смеси предназначен для приема стержневой смеси из смесителя и загрузки ее в резервуар пескодувный. Механизм загрузки состоит из жесткого сварного бункера, установленного на резиновых амортизаторах. На двух кронштейнах, прикрепленных к бункеру, установлен пневмоцилиндр, который при помощи рычагов и задвижки открывают загрузочное окно бункера для загрузки смеси в резервуар пескодувный и закрывает его.
Для лучшей текучести смеси в резервуар установлен пневматический вибратор.
Механизм перемещения резервуара предназначен для транспортирования резервуара пескодувного и механизма продувки. Резервуар пескодувный перемещается с позиции надува стержневого ящика на позицию загрузки стержневой смесью и обратно, а механизм продувки перемещается на позицию продувки и обратно. Механизм перемещения резервуара состоит из траверсы закрепленной на колонне машины. На траверсе закреплены резервуар пескодувный и механизм продувки. Транспортирование осуществляется поворотом траверсы вокруг колоны машины с помощью пневмоцилиндра.
Бункер предназначен для приема стержневой смеси, подаваемой от смесителя модели С1Ш-3, установленного над стержневой машиной. Емкость бункера 0,3 м3. Бункер оснащен вибратором, управление которого выведено на пульт машины. На бункере установлен датчик емкостной, связанный со смесителем, который при недостаточном количестве смеси в бункере, подает сигнал на смеситель для подачи смеси в бункер.
Механизм обдува предназначен для очистки полуформ от остатков стержневой смеси. Состоит из пневмоцилиндра и коллектора.

5.2 Описание работы газогенератора модели 4772

5.2.1 Общие сведения об установке

Установка используется для отверждения стержней по “β-set”-процессу и предназначена для подготовки газо-воздушной смеси требуемых параметров путем перевода дозы жидкого катализатора в газообразное состояние. Параметры продувки количество отвердителя, режимы давлений газации и продувки воздухом, температура испарителя, время газации и продувки зависят от вида применяемого отвердителя, массы и других особенностей изготавливаемых стержней.
Установка входит в состав стержневой машины модели 4751Б1К2.

5.2.2 Основные технические данные и характеристика

Основные технические данные приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 Основные технические данные и характеристика газогенератора модели 4772
Наименование параметров и размеров Значение параметров
Подводимое напряжение, В 220
Напряжение управления, В 24
Мощность (тепловая), кВт, не менее 3
Вид применяемого отвердителя (катализатора) третичные амины, метлформиат
Объём расходной ёмкости, л. 8

Окончание таблицы 5.2
Объём дозы катализатора, см3 0,2 - 30
Точность дозирования, % ± 0,5
Подсоединение сжатого воздуха 1″
Рабочее давление, МПа 0,55… 0,7
Давление газации, МПа, макс 0,2
Давление продувки, МПа, макс 0,5
Температура испарителя, °С 0 120
Конструкция взрывозащищённая
Режим работы автоматический,
полуавтоматический
Габаритные размеры установки, мм, не более:
длина
ширина
высота
600
350
1825
Масса установки, кг, не боле 215

5.2.3 Устройство, работа установки и ее составных частей

Общий вид газогенератора модели 4772 представлен на рисунке 5.1.
Основными составляющими частями установки являются расходная ёмкость 1, блок дозирования отвердителя и управления подачей сжатого воздуха 2, испарительная система 3, и блок электроуправления 4
Расходная ёмкость 1 предназначена для заправки и хранения жидкого катализатора и представляет собой герметичный металлический сосуд ёмкостью 8 л.
Блок дозирования отвердителя и управления подачей сжатого воздуха представлен на рис. 5.2 и предназначен для выдачи настроенной дозы отвердителя распыленного в воздухе в испаритель 8. Блок состоит из дозатора 1, пневмоприводных запорных клапанов 2 и 3, магистралей подачи жидкого катализатора 4 и 5, пропорционального клапана давления сжатого воздуха 6 и смешивающей камеры распыленного катализатора с воздухом 7.
На дверке блока (рисунок 5.1) расположены манометры контроля давления продувки 5, давления газации 6 и вторичной продувки 7, а также клапаны-регуляторы давления газации 8 и вторичной продувки 9.
В установке применен объёмный метод дозирования. Дозирование осуществляется с помощью сифонного дозатора в пределах 0,2...30 см3 с точностью 0,5%. Настройка дозы осуществляется вручную с помощью резьбового шпинделя, соединённого с измерительным прибором, который непосредственно показывает установленную дозу.


Рисунок 5.1 Общий вид газогенератора модели 4772: 1 расходная ёмкость, 2 блок дозирования катализатора и управления подачей сжатого воздуха, 3 испарительная система, 4 блок электроуправления, манометры контроля: 5 давления продувки, 6 давления газации, 7 вторичной продувки, клапаны-регуляторы: 8 давления газации, 9 вторичной продувки .

Рисунок 5.2 Блок дозирования и испарительная система газогенератора модели 4772: 1 – дозатор; 2, 3 пневмоприводные запорные клапаны; 4, 5 магистрали подачи жидкого отвердителя; 6 пропорциональный клапан давления сжатого воздуха; 7 смешивающая камера распыленного отвердителя с воздухом; 8 – испаритель.
Испарительная система 8 (рисунок 5.2) предназначена для превращения туманной смеси метилформиат-воздух в газовую смесь метилформиат -воздух и подачи её в таком виде в стержневой ящик. В состав испарительной системы входит прямоточный обогреватель 8 мощностью 3кВт.
Прямоточный обогреватель состоит из нагревательного элемента с присоединёнными концевыми фланцами. В нагревательном элементе установлены ТЭНы. Теплообмен осуществляется через лабиринтные стенки нагревательного элемента. Регулирование температуры осуществляется термостатом безопасности при помощи поворотной ручки.
Блок электроуправления предназначен для управления работой установки в наладочном режиме, а также автоматическом в составе стержневой машины.

5.3 Описание работы смесителя модели С1Ш-3
5.3.1. Назначение смесителя
Смеситель одношнековый высокоскоростной непрерывного действия модели С1Ш-3 предназначен для приготовления стержневых песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей (ХТС), используемых для изготовления песчаных литейных стержней по технологии Cold-box.
Смеситель устанавливается на втором ярусе над стержневой машиной таким образом, чтобы разгрузочный лоток на балке смесителя находился над приемным бункером стержневой машины.

5.3.2 Основные технические данные и характеристики

Основные технические данные и характеристики смесителя С1Ш-3 представлены в таблице 1.1.
Таблица 5.3 Технические характеристики смесителя С1Ш-3
№ п/п Параметр Значение
1 Тип оборудования Смеситель одношнековый высокоскоростной поворотный непрерывного действия
2 Количество рабочих органов (шнеков), шт. 1
3 Тип шнека Лопастной
4 Угол поворота камеры перемешивания, º, не менее 180
5 Радиус действия, мм 720
6 Производительность, т/ч 1,0…3,0
7 Диаметр шнека, мм 144
8 Число оборотов шнека, мин-1 690
9 Количество агрегатов электронасосных 2
10 Необходимое давление воздуха в сети, МПа 0,5…0,63
11 Род тока питающей сети Переменный трехфазный, 50 Гц
12 Напряжение, В 380/110 - 24
13 Установленная мощность, кВт 4
Окончание таблицы 5.2
14 Габариты (без электрошкафа и подставки с насосами), мм:
длина
ширина
высота

1375
420
1652
15 Масса смесителя, кг, не более 450


5.3.3 Устройство, работа машины и ее составных частей

Смеситель мод. С1Ш-3 относится к новому поколению одношнековых высокоскоростных смесителей непрерывного действия. Общий вид смесителя представлен на рисунке 5.3.

Рис. 5.3. Общий вид смесителя С1Ш-3: 1 – смешивающий агрегат; 2 – опорная колонна; 3 - система подачи жидких компонентов связующего; 4 - шкаф управления.
Основными узлами смесителя С1Ш-3 являются: смешивающий агрегат 1 (рисунок 5.3), установленный на опорную колонну 2, подставка с насосами подачи жидких компонентов связующего 3 и шкаф управления 4. Между узлами смесителя имеются необходимые коммуникации, обеспечивающие рабочую циркуляцию жидких компонентов связующего, а также управление аппаратурой и энергообеспечение приводов смесителя.
Технологически, операция приготовления стержневой смеси заключается в перемешивании всех исходных компонентов смеси, дозируемых в заданном количестве. В смесителе С1Ш-3 перемешивание компонентов смеси происходит в полости смешивающего агрегата 1, установленного для удобства работы и обслуживания на опорную колонну 2. Насосы подачи компонентов 3 служат для дозирования и подачи жидких компонентов смеси и воды для промывки в смешивающий агрегат. Шкаф управления 4 содержит всю необходимую электроаппаратуру управления, обеспечивающую срабатывание всех узлов и деталей смесителя по заданной схеме.
Смешивающий агрегат является наиболее важным узлом смесителя. Общий вид смешивающего агрегата, установленного на опорную колонну, представлен на рисунке 5.4.
Конструктивно, смешивающий агрегат представляет собой сборную конструкцию. Несущий каркас смешивающего агрегата состоит из сборно-сварного основания, включающего плиту переднею, балку 11, корпус 16 и плиту 19. Две крышки 7, устанавливаемые с двух сторон несущей балки 11, с торцов плотно прилегают к плите передней 9 и корпусу 16, образуя камеру перемешивания. Во время работы смесителя крышки 7 жестко зафиксированы в рабочем положении зажимами крышки 3. Все подверженные износу элементы камеры перемешивания изготовлены из толстостенного металла. На время очистки и обслуживания смесителя крышки 7 легко снимаются, обеспечивая удобный доступ к расположенным в полости камеры смешивания элементам смесителя.
Вдоль продольной оси камеры перемешивания расположен вал смешивающего шнека 5, один конец которого соединен с валом электродвигателя 18. При этом электродвигатель 18 своим фланцем крепится к корпусу смесителя, а концы вала шнека 5 закреплены в подшипниках (один конец вала опирается на подшипники узла 17, а второй – на подшипник, расположенный в плите передней 9). Передний и задние подшипники смесителя конструктивно защищены от механического воздействия песка защитными крышками и уплотнениями. При включении электродвигателя 18 скорость вращения вала шнека 5 составляет 690 оборотов в минуту. В целях безопасности и удобства обслуживания, зона контакта вала электродвигателя 18, вала шнека 5, подшипникового узла 17 закрыта съемными крышками 21, закрепленными к корпусу 16 смесителя.

Рисунок 5.4 Смеситель С1Ш-3. Общий вид смешивающего агрегата, установленного на опорную колонну: 1 – опорная колонна; 2 – поворотная опора; 3 – зажим крышки; 4 – винтовая лопасть шнека; 5 – шнек; 6 – смешивающие лопатки; 7 – крышка; 8 – разгрузочный лоток; 9 – плита передняя; 10 – пульт управления; 11 – балка; 12 – трубки ввода жидких компонентов (форсунки); 13 – бункер; 14 – шибер; 15 – пневмоцилиндр; 16 – корпус; 17 - подшипниковый узел; 18 – электродвигатель; 19 – плита; 20 – блок аппаратуры системы подачи жидких компонентов; 21 – крышка корпуса.
Перемешивание компонентов стержневой смеси (процесс смесеприготовления) происходит в камере перемешивания. Исходные компоненты стержневой смеси (песок и жидкие компоненты связующего) подаются в дальнюю (со стороны оператора) часть камеры перемешивания. Находящаяся в этой зоне вращающаяся на валу шнека 5 винтовая лопасть 4 задает направление движения потока перемешиваемой стержневой смеси. За счет воздействия смешивающих лопаток 6, расположенных по длине быстровращающегося вала смешивающего шнека 5, одновременно происходит непрерывное движение компонентов смеси от позиции их загрузки к позиции выгрузки и перемешивание всех компонентов смеси до требуемой степени однородности. Выгрузка готовой стержневой смеси происходит через разгрузочный лоток 8, расположенный в передней части левой крышки смесителя (со стороны оператора). В целях безопасности, проходное отверстие разгрузочного лотка 8 перегорожено прутьями защитной решетки.
Смеситель С1Ш-3 работает по принципу непрерывной выдачи стержневой смеси, что предусматривает непрерывную подачу (загрузку) в камеру перемешивания исходных компонентов. Загрузка исходных компонентов стержневой смеси осуществляется: песка – через патрубок в балке 11 из бункера 13; жидких компонентов (смолы) – через трубки-форсунки 12. Патрубок подачи песка из бункера 13 в полость камеры перемешивания перекрывается шибером 14, приводимым в движение пневмоцилиндром 15. В рабочем цикле смесителя шибер 14 открывается, обеспечивая непрерывное истечение песка самотеком в камеру перемешивания. От динамики подачи песка зависит производительность смесителя, скорость подачи песка в смеситель регулируется положением (степенью открытия) шибера 14.
На нижней плоскости плиты 19 расположены пневмораспределители и блок 20 аппаратуры системы подачи жидких компонентов и воды.
Смешивающий агрегат монтируется на опорную колонну 1. Основание опорной колонны крепится к полке бункерной эстакады болтами.
Управление цикловым включением-выключением работы смесителя осуществляется автоматически, сигналом от емкостного датчика установленного на бункере стержневой машины.
Система подачи жидких компонентов (СПЖК) предназначена для дозирования и подачи жидких связующих компонентов в камеру перемешивания смесителя. Смеситель С1Ш-3 имеет две независимые СПЖК, предназначенные для работы с двумя компонентами первая основная предназначена для подачи смолы в смеситель, вторая – вспомогательная, предназначена для подачи воды для промывки. Системы подачи по составу идентичны, отличаются лишь моделью используемых для подачи смолы и воды насосов дозаторов.
Конструкцией системы подачи жидких компонентов предусмотрена закольцованная система подачи-слива жидких компонентов связующего, обеспечивающая:
- постоянное заполнение системы жидкостью и очень быстрый отклик подачи связующего в камеру перемешивания при включении рабочего цикла смесеприготовления;
- непрерывную циркуляцию связующего, способствующую усреднению состава, вязкости и концентрации перекачиваемой жидкости на протяжении всей рабочей смены;
- благоприятные условия для эксплуатации насосов-дозаторов (отсутствуют перегрузки в момент их частого включения, достигается высокая точность дозирования).

6. УСТАНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПЛОЩАДЯХ И ОПИСАНИЕ РАБОЧИХ МЕСТ И ГРУЗОПОТОКОВ

Конструктивно и технологически каждая стержневая машина устанавливается со вспомогательным оборудованием: газогенератором модели 4772 и смесителем модели С1Ш-3.
Выбор надлежащего места установки оборудования производился с учетом требованиям санитарных правил для литейного производства СН 5183-90, санитарных норм проектирования промышленных предприятий СН 245 и СНиП 2.09.02 – 85. Естественное и искусственное освещение производственного участка соответствует нормам СНиП 23.05 – 95. Производственное помещение удовлетворяет требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004 – 91.
Стержневая машина монтируется на фундаменте в порядке установленном руководством по эксплуатации. Затем монтируется и устанавливается укрытие стержневой машины. После установки укрытия производят установку газогенератора на расстоянии от укрытия не менее одного метра, обеспечивающего техническое обслуживание газогенератора и стержневой машины. Смеситель устанавливается на втором ярусе над стержневой машиной таким образом, чтобы разгрузочный лоток на балке смесителя находился над приемным бункером стержневой машины.
Наполнитель смеси (кварцевый) песок поступает со склада формовочных материалов по ленточному конвейеру, который устанавливается над смесителем. Загрузка наполнителя в бункер смесителя осуществляется при помощи плужковых сбрасывателей. Управление подачей наполнителя автоматизировано.
Управление работой стержневой машины осуществляется одним оператором. Готовые стержни хранятся на стеллажах. Транспортировка стержней к месту установки их в формы осуществляется электрокаром.

7 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

7.1 Расчет величины инвестиций

7.1.1 Составляющие капитальных вложений

В состав капитальных вложений включаются единовременные затраты на формирование основных фондов. Это затраты на приобретение нового оборудования и транспортных средств и другие составляющие основных фондов, необходимые в соответствии с конкретными особенностями разработанных технологических процессов.
В общем случае величина капитальных вложений включает следующие составляющие в млн. рублей:
где
Кзд - капитальные вложения в здания (производственные площади);
Коб - капиталовложения в рабочие машины и оборудование;
Ктр - капиталовложения в транспортные средства;
Кинв - капиталовложения в производственный инвентарь.

Величину капитальных вложений в производственную площадь для размещения оборудования можно определить по формуле:
где
Fo - площадь участка, м2;
Сзд - стоимость производственной площади;

Капитальные вложения в технологическое оборудование рассчитывается исходя из его количества по операциям и цен по формуле:
где
Мпрj - принятое количество единиц оборудования j-наименования;
Цj - оптовая цена единицы оборудования j-го наименования;
Ат - коэффициент, учитывающий транспортные расходы (Ат=0,02-0,05);
Аф - коэффициент, учитывающий затраты на устройство фундамента (Аф=0,05);
Ам - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж оборудования (Ам=0,02-0,05).

Ведомость оборудования приведена в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Ведомость оборудования
Наименование оборудования Кол-во Амортизационные отчисления, % Балансовая стоимость,
млн.руб. Сумма,
млн.руб.
Основное оборудование:
Машина стержневая модели 4751Б1К2
Смеситель шнековый модели С1Ш3
Газогенератор модели 4772
2

2

2
20,0

20,0

20,0
118,8

57,5

62,3
237,6

115

124,6
Подъемно-транспортное оборудование
Электрокар 2 20,0 23,96 23,96

Капитальные вложения в производственный инвентарь принимаем в размере 2% от стоимости оборудования:

Результаты сводим в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 - Величина инвестиций
Направление инвестиций Сумма, млн.руб.
Здания и сооружения 77,4
Рабочие машины и оборудование 526,9
Транспортные средства 23,46
Производственный инвентарь 11,0072
Итого, инвестиций: 638,7672

7.2 Расчет себестоимости продукции

7.2.1 Расчет затрат на материалы

Ведомость годового расхода и стоимости сырья основных и вспомогательных материалов представлена в таблице 7.3.
Таблица 7.3 - Ведомость расхода и стоимости вспомогательных материалов
Наименование материала Годовой расход, т.
Цена 1 т., млн.руб. Стоимость на годовую программу, млн.руб.
Наполнитель – песок кварцевый обогащенный
Связующее ФСМ – 1
Отвердитель – метлформиат
254,8
5,096

2,0384
0,065
9,2

6,9
17,5812
46,8832

14,06496
ИТОГО: 78,52936

7.2.2 Расчет затрат на все виды энергии, топлива и воду

Расчет затрат на электроэнергию производят по исходя из установленной мощности всех электроустановок и количества израсходованной электроэнергии.
Плата за потребляемую электроэнергию:
где
Цэ - стоимость 1 кВт.ч электроэнергии, руб;
Wу - суммарная установленная мощность всех электроустановок, кВт;
Квр- коэффициент одновременности работы оборудования;
КN - коэффициент загрузки оборудования по мощности;
КW - коэффициент, учитывающий потери энергии в сети (1,03-1,05);
- коэффициент полезного действия электродвигателей(0,7-0,85);
млн. руб.
Энергия на освещение:
где,
– норма освещения на 1 м2 площадки;
– площадь производственного участка;
– фонд времени горения светильников;
– коэффициент дежурного освещения.

Годовая потребность в сжатом воздухе:
где,
Sd– среднечасовой расход сжатого воздуха по всему оборудованию;
– действительный фонд времени работы оборудования;
– коэффициент загрузки оборудования.
;
Расход пара на отопление:

где: – норма расхода тепла на 1 м3 ( 410 ккал );
– время отопительного периода ( 4320 ч );
– теплота испарения пара ( 540 ккал ).

Расходы воды на хозяйственные нужды:
, (7.1)
где, Др– количество рабочих дней в году;
– количество работающих человек;
– норма расхода воды в смену на одного работающего ( = 0.8 м3).

Таблица 7.4 – Ведомость стоимости энергоносителей
Наименование Единица измерения Количество
Цена за единицу измерения, тыс. руб. Сумма, млн. руб.

Электроэнергия 44372,4
3618,72
29482,875
5887,6
607,2

10,205652
832,301
454,272138
27,36203

350,961
1675,10182
- силовая кВт 230
- осветительная кВт 230
Сжатый воздух м3 15,408
Пар Ккал 46,474
Вода хозяйственная м3 578,0
Итого

7.3 Расчет численности и фонда оплаты труда рабочих

7.3.1 Расчет численности работающих

Расчет количества работающих начинается с определения численности основных (производственных) рабочих.

где - годовой объем выпуска в натуральном выражении;
- штучно-калькуляционное время, час;
- эффективный фонд времени одного рабочего за год, час;
- коэффициент выполнения норм выработки.
А. Основные производственные рабочие
Ведомость основных производственных рабочих представлена в таблице 7.5.


Таблица 7.5 - Ведомость рабочих
Наименование профессии Тарифные ставки (усл. обозначение) Кол-во, чел. Разряды Тарифные ставки, руб/час
2 3 4 5 6
Оператор стержневой машины 3М-ПОВ16 2 2 2527,3
Транспортировщик 3М-ПОВ20 1 1 2572,4
Всего основных рабочих 3

 

Б. Численность вспомогательных рабочих, руководителей и специалистов, (РС), служащих определяется посредством укрупненного расчета по нормативам на 100 чел. списочного состава основных производственных рабочих.
Вспомогательные рабочие составляют 65–70 % от основных производственных рабочих
3 чел.*0,7 = 2 чел;
Руководители и специалисты – 12-16% от численности основных рабочих
3 чел.*0,15=1 чел;
Служащие – 5 %
3 чел.*0,05 = 1 чел;

7.3.2 Расчет фонда заработной платы

Расчет фонда заработной платы основных производственных рабочих выполняется отдельно для рабочих отделения и всех остальных производственных рабочих, т.к. эти затраты отражаются в разных калькуляциях.
Тарифный фонд заработной платы рабочих-сдельщиков рассчитывается по формуле:
, где
- трудоемкость годовой программы выпуска продукции, н/ч
- часовая тарифная ставка среднего разряда работы, руб.

- количество рабочих в бригаде, чел.

Основной фонд заработной платы основных рабочих рассчитывается по формуле:

где - фонд премий.

Дополнительная заработная плата рабочих стержневого отделения составила:

Полный фонд заработной платы:


Годовой фонд заработной платы вспомогательных рабочих определяется по формуле:

где - тарифный фонд заработной платы вспомогательных рабочих-повременщиков

3-й разряд – 1 чел.
4-й разряд – 2 чел.
Всего: 3 чел.
Фонд заработной платы для рабочих-повременщиков:

Основной фонд заработной платы вспомогательных рабочих составил:

Дополнительный фонд заработной платы:

Полный фонд заработной платы вспомогательных рабочих

Фонд заработной платы РС (ЗИ), служащих (Зсл) рассчитывается, исходя из численности, окладов и среднего числа месяцев работы, по следующим формулам:

где - коэффициент, учитывающий увеличение планового фонда заработной платы за счет доплат – 1,2;
Си, Ссл. – среднемесячные оклады;
Ми, Мсл. - среднее число работы руководителей, специалистов, служащих (соответственно 11,2; 11,4; 11,6);
Rи, Rсл. – численность, чел.

Таблица 7.6 - Годовой фонд заработной платы работающих
Категория работающих Годовой фонд основной зарплаты, млн.руб. Годовой фонд дополнительной зарплаты, млн.руб. Итого, млн.руб.
Производственные рабочие 25,464 3,20848 28,672
Вспомогательные рабочие 22,38 2,82 25,2

Окончание таблицы7.6
Руководители, специалисты 8,89 2,210 11,1
Служащие 8,91 2,429 11,339
Всего: 65,644 10,667 76,311

7.4 Определение общепроизводственных расходов

В калькуляционную статью общепроизводственных расходов включаются расходы по содержанию и эксплуатации оборудования и расходы по организации, обслуживанию и управлению производством
Смета расходов на содержание и эксплуатацию оборудования приведена в таблице 7.7.
Таблица 7.7 - Смета расходов
N п/п Наименование статей расходов Годовой расход, млн.руб.
1. Амортизация производственного оборудования и транспортных средств
100,132
2. Расходы по эксплуатации оборудования: 7,2675
3. Текущий ремонт оборудования и транспортных средств
14,269
4. Расходы по эксплуатации транспортных средств
0,526580
5. Износ малоценного инструмента 3,430
ИТОГО: 125,62508

Величина годовых амортизационных отчислений:
где,
Ki - балансовая стоимость оборудования и транспортных средств, млн.руб.
Ai - норма годовых амортизационных отчислений оборудования.

Статья 3. Расходы принимаем 5-7% от балансовой стоимости оборудования и транспортных средств и 10-15% от балансовой стоимости технологической оснастки и производственного инвентаря.
Статья 4. Определяется укрупнено в размере 40% от стоимости транспортных средств.
Статья 5. Определяется исходя из расчета 12250 руб. на 1 тонну годного литья:
12250*700=8,575 млн. руб.

7.5 Расчет себестоимости

Итоги, расчета себестоимости годового объема выпуска продукции сводятся в таблицу 7.8.
Таблица 7.8 - Калькуляция себестоимости продукции

Nп/п
Наименование статьи Себестоимость единицы продукции, тыс.руб. Себестоимость годового объема, млн.руб.
1. Сырье и материалы 0,6232 78,52936
2. Топливо и энергия на технологические цели 13,2944
1675,10182
3. Основная зарплата рабочих 0,521 65,644
4. Дополнительная зарплата рабочих 0,0847
10,667
5. Отчисления на социальное страхование 0,0121
1,526
6. Отчисления на медицинское страхование (5% от ФЗП) 0,0303
76,311
7. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 0,997
7,2675
8. Общепроизводственные расходы 2,2204
279,77308
9. Цеховая себестоимость 17,4192 2194,81976
10. Общехозяйственные расходы 0,6294 79,300
11. Производственная себестоимость 35,4678
4468,94

7.6 Определение чистой прибыли и рентабельности

Определение чистой прибыли и рентабельности производится по форме таблицы 7.9.
Таблица 7.9 - Расчетные формулы определения чистой прибыли и рентабельности
Показатели Расчетные формулы
1. Условная отпускная цена единицы продукции Цотпп=Цб =35,4678 тыс.руб.

2. Объем выпуска продукции в условных отпускных единицах Qп=Цб*N=35467,8х58800=
=4468,8 млн.руб.
3. Добавленная стоимость Wп=(Qп-Мп)/(1+hндс)=(4468,8- 2855,339)/(1+0,18)=1367,33млн.руб.
4. Налог на добавленную стоимость Нндс=Wп*hндс=1367,33*0,18= =246,12млн.руб.
5. Объем выпуска Qопт=Qп-ННДС=4468,8-246,12= =4222,68 млн.руб.
6. Прибыль балансовая Пбн=Qоптн-Сцп=4222,68-4065,38= =157,3 млн.руб.
7. Налог на недвижимость Ннедп=Фо*hнед=195,7*0,01= =1,957 млн.руб.
8. Прибыль налогооблагаемая Пнп=Пбп-Ннедп=157,3-1,957= =155,343 млн.руб.
9. Налог на прибыль Нпрп=Пнп*hпр=155,343 *0,3= =46,6029 млн.руб.
10. Чистая прибыль Пчп=Пнп-Нпрп=155,343-46,6029= =108,7401 млн.руб.

7.7 Основные показатели эффективности

Рентабельность инвестиции по чистой прибыли характеризует относительный годовой прирост собственности предприятия
где,
Пчп - годовая прибыль;
Ип - величина инвестиций, млн. руб.
Годовой экономический эффект, характеризующий дополнительную прибыль от инвестирования средств, хранящихся на балансовом счете.
, где,
Ер - реальная ставка банковского процента в десятичном виде.
Ориентировочный период возврата инвестиций - это срок в годах, в течении которого сумма ежегодной прибыли сравняется с величиной инвестиций.


7.8 Технико-экономические показатели

Таблица 7.10 - Технико-экономические показатели
Показатели Проектный вариант Базовый вариант
1. Годовой объем выпуска продукции
- в натуральном выражении, шт.
- в стоимостном выражении, млн.руб.


126000

4468,8


126000

4839,24
2. Стоимость основных фондов, млн.руб.
638,7672
720,3628
3. Амортизационные отчисления, млн.руб.
100,132
123,65
4. Численность работающих, чел.
7
7
5. Среднемесячная зарплата одного работающего, млн.руб.

0,908

0,976
6. Себестоимость единицы готовой продукции, тыс.руб.
35,46
38,72
8. Себестоимость годового объема, млн.руб.
4468,94
4839,24
9. Сумма налогов, млн.руб. 46,6029 51,3562
10. Рентабельность, % 17 19
11. Прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия, млн.руб.

108,7401

102,86
12. Период возврата инвестиций, лет
5,87
4,7


8 ОХРАНА ТРУДА

8.1 Производственная санитария, техника безопасности и пожарная безопасность

Предприятие и цехи металлургического производства являются отраслями, где на рабочих местах присутствуют большое количество опасных и вредных производственных факторов, таких как запыленность, загазованность, шум, вибрация, тепловое излучение, недостаточная освещенность и ряд других, которые создают неблагоприятные условия труда и способствуют развитию профессиональных заболеваний, повышению производственного травматизма, а также увеличивают общую заболеваемость работающих.
Характеристика техпроцесса с точки зрения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов, меры защиты.
Основными требованиями безопасности к технологическим процессам являются устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное воздействие, замена опасных вредных процессов своевременное удаление и обезвреживание отходов.
Стержневой участок – установлены стержневые машины, при этом максимально уменьшен ручной труд. Работы производятся согласно ГОСТ 12.3.027-2004. Подача смеси в бункере автоматизирована. Тележки с готовыми стержнями помещаются на складе с вентиляцией. При изготовлении стержней выделяются в воздух рабочей зоны вредные вещества (фенол, формальдегид, пыль). Поэтому стержневые машины снабжены укрытием с местной вытяжной вентиляцией. Конструкция стержневого ящика предусматривает вытяжку отходящих газов и дальнейшую утилизацию в аппаратах вакуумной очистки во избежание попадания фенола и формальдегида в рабочую зону.
Для защиты рук ГОСТ 12.4.103-83 рабочий обеспечивается резиновыми перчатками в сочетании с хлопчатобумажными защитными биологическими пастами.
Концентрация вредных веществ на проектируемом стержневом участке и предельно-допустимые концентрации представлены в таблице 8.1.
Таблица 8.1 Концентрация вредных веществ на проектируемом стержневом участке и предельно-допустимые концентрации
Вещество Концентрация на участке, мг/м3 ПДК,
мг/м3
Фенол 0,2 мг/м3 0,3 мг/м3
Формальдегид 0,4 мг/м3 0,5 мг/м3
Кремнийсодержащая пыль 2 мг/м3 2 мг/м3


8.2 Метеорологические условия

Метеорологические условия или микроклимат в производственных условиях определяются температурой воздуха, относительной влажностью, скоростью движения воздуха на рабочем месте, интенсивностью теплового излучения. Эти параметры оказывают влияние на терморегуляцию тела человека, т.е. способность поддерживать температуру тела постоянной за счет теплообмена с окружающей средой. Они представлены в таблице 8.2. Однако длительное нарушение параметров микроклимата может привести к негативным последствием для человека.
Влажность воздуха оказывает большое влияние на терморегуляцию организма и за снижение испарения пота, а снижение влажности оказывает пересыхание слизистых оболочек дыхательных путей. Оптимальной величиной относительной влажности является интервал 40-60%.
Воздействие высоких температур, особенно в сочетании с повышенной влажностью воздуха, приводит к значительному накоплению тепла и развитию перегрева организма. Наблюдается головная боль, общая слабость, тошнота, обильное потоотделение. Происходит обезвоживание организма, потеря минеральных солей и водорастворимых витаминов, а также стойкое изменение в деятельности сердечно-сосудистой системы (увеличение частоты пульса, кровяного давления) и т.д.
В соответствии с ГОСТ 12.1.005 – 88 ССБТ ,,Общие санитарно –гигиенические требования к воздуху рабочей зоны’’ и СанПиН 9-80РБ98 ,, Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений’’ установлены гигиенические требования к микроклимату рабочей зоны.
Показатели, характеризующие микроклимат в рабочей зоне:
- температура воздуха Т, 0С;
- относительная влажность ψ, %;
- скорость движения воздуха δ, м/с;
- интенсивность теплового облучения от нагретых поверхностей оборудования и открытых источников I, Вт/м2.
Оптимальные и допустимые значения показатели микроклимата приведены в таблице 8.2.
Таблица 8.2 Оптимальные и допустимые нормы температуры относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений ГОСТ 12.1. 005-88 и СанПиН № 9-80 РБ 98

 

Период года


Категория
работ
Температура, 0С
Относитель-
ная
влажность, % Скорость движения
воздуха, м/с
Оптимальная Допустимая Допустимая
на постоян. рабочих местах, не более Допустимая на постоян. рабочих местах
Верхняя граница Нижняя
граница
На постоянных рабочих местах
Холодный Средней
тяжести IIа 18…20 23 17 75 не более 0.3
Средней
тяжести IIб 17…19 21 15 75 не более 0.4
Тёплый Средней
тяжести IIа 21…23 27 18 65 при 260С 0.2…0.4
Средней
тяжести IIб 20…22 27 16 70 при 250С 0.2…0.5

Тепловое (инфракрасное) излучение возникает везде, где температура выше абсолютного нуля.
Воздействие инфракрасных излучений на организм человека оценивается по величине интенсивного излучения q, измеряемой в Вт/м2. Колебания интенсивности теплового облучения на рабочем месте зависит от многих причин: характера технологического процесса, температуры источника излучения, расстояния между рабочим местом и источником, наличие средств защиты, длительности облучения, площади облучаемой поверхности тела человека.
Допустимые величины интенсивности теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, материалов и изделий, осветительных приборов и т.п. соответствуют значениям, приведенным в таблице 8.3 (извлечение из СанПинН 9-80 РБ 98 и ГОСТа 12.1.005-88).
Интенсивность теплового облучения от открытых источников (нагретый металл) не более 140 Вт/м2. При этом облучению не подвергается более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты.
Температура наружных поверхностей оборудования не превышает 45°С, что соответствует установленным величинам по ГОСТ 12.1.009-88.
Таблица 8.3 Допустимые величины интенсивности теплового облучения поверхности тела работающих от производственных источников
Облучаемая поверхность тела, % Интенсивность теплового облучения, Вт/м2, не более
50 и более 35
25 – 50 70
не более 25 100

Мероприятия по нормализации параметров микроклимата.
Для создания вышеуказанных условий предусмотрены следующие меры:
• все агрегаты, выделяющие пыль, тепло и газы, снабжены вентиляционными установками;
• автоматизация и механизация производственного процесса;
• дистанционное управление;
• устройство систем вентиляции и отопления;
• компенсация удаляемого с участка воздуха свежим, подаваемым приточными установками с подогревом или охлаждением;
• обеспечение герметичности оборудования;
• индивидуальные средства защиты.

8.3 Вентиляция

Задачей вентиляции в рассматриваемом проекте является обеспечение чистоты воздуха и заданных метеоусловий в производственных помещениях. Вентиляция достигается удалением загрязненного или нагретого воздуха из помещения и подачей в него свежего воздуха.
Вентиляция помещения приточно-вытяжная, что соответствует СНБ 4.02.01– 03.
Система местной вентиляции установлена непосредственно в местах пылегазовых выделений.
Приточные вытяжные системы вентиляции располагаются следующим образом: свежий воздух подаётся в те части помещения, где количество вредных веществ минимально, а удаляется, где выделения максимальны.

8.4 Производственное освещение

В цехе преобладает естественное освещение через оконные проемы и фермы. Предусмотрены следующие виды искусственного освещения: общее, местное, аварийное, ремонтное, дежурное.
Источники искусственного освещения цеха:
• газоразрядные лампы ДРЛ.
Применяемые типы светильников:
• газоразрядные лампы – РСП10, РСП18;
Минимальная высота подвеса над полом – 5м. Очистка стекол на окнах, фонарях производится не реже 4-х раз в год.
На проектируемом участке предусмотрена система общего освещения. Характеристика зрительной работы соответствует средней точности, разряд зрительной работы – IV, освещенность участка равна 200 лк согласно нормам естественного и искусственного освещения СНБ 2.04.05-98.

6.5 Шум, вибрация

Источники интенсивных шумов на стержневом участке: машина стержневая, смеситель, газогенератор.
Уровень шума на рабочем месте не превышает 80 дБА согласно ГОСТ 12.1.003–83 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-32-2002.
Максимальный уровень звука для колеблющегося и препывистого шума не превышает 110 дБА, а для импульсного шума – 125 дБАI.
Уровень общей вибрации в цехе составляет 92 дБ и локальной – 112 дБ по ГОСТ 12.1.012 – 90 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.10-33-2002. При превышении более 12 дБ запрещается проводить работы и применять машины, генерирующие такую вибрацию.
Периодичность контроля вибрационной нагрузки на оператора при действии локальной вибрации проводится не реже 2 раз в год, общей – не реже раза в год.

8.6 Электробезопасность

Проектируемый участок относится к особо опасным помещениям по следующим признакам:
• наличие токопроводящей пыли;
• токопроводящие металлические полы, возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкциям и механизмам, с одной стороны, и к металлическим электрооборудования – с другой.
Меры защиты от поражения электротоком.
Электроустановки переменного тока напряжением выше 42В и постоянного тока напряжением 110В подлежат заземлению R3 =4 Ом ГОСТ 12.1.030-81. Защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность.
В дополнение к защитному заземлению все электромеханизмы снабжаются устройствами, обеспечивающими защитное отключение при возникновении опасности поражения электрическим током от какой-либо установки.
Применение такой меры, как недоступность токоведущих частей, т.е. обеспечение их недоступности или их изоляции. Применение пониженного напряжения при работе с переносными осветительными приборами (лампы не ниже 42 В).

8.7 Требования безопасности к технологическому процессу и производственному оборудованию

При работе оборудования опасными зонами являются пространства вокруг движущихся элементов (подъемно-транспортные машины; места с наличием опасности поражения электрическим током; воздействия тепловых и электромагнитных излучений, шума, вибрации, вредных паров, газов, пыли).
Производственное оборудование и технологические процессы соответствуют ГОСТ 12.2.046.0-2004 и ГОСТ 12.3.027-2004.
Все движущиеся части оборудования ограждены. Размеры ячеек сетчатых ограждений подвижных узлов, доступных для случайного прикосновения имеют размер менее 10х10 мм. Ограждения массой более 6 кг имею рукоятки для удержания их при съеме.
Бункеры для смеси, направляющие лотки и воронки имеют углы наклона, исключающих зависание формовочной смеси и других материалов. Крепления защитных устройств должно быть надежным исключающим самооткрывание. Предусмотрены предохранительные устройства, исключающие внезапные перегрузки, переход движущихся частей за установленные границы, чрезмерное повышение давления пара, воды, газа, величины электрического тока, выход других контролируемых параметров за пределы допустимых значений.
Рабочее место и органы управления литейного оборудования соответствуют ГОСТ 12.2.064-81. Конструкция пультов исключает возможность случайного включения.
Оборудования для приготовления стержневых смесей оснащено укрытиями с электрическими блокировками для остановки оборудования при открытии дверей.
При высоте выступающих частей до 70 мм допускается их сплошная окраска желтым цветом. Окраска внутренней поверхности и предупреждающие знаки по наружной поверхности дверей, в которых располагаются механизмы передач при наладке литейного оборудования, требующие периодического доступа выполняются по ГОСТ 12.4.026-76.
Литейное оборудование окрашивается в кремовый цвет. Быстродвижущиеся части машины окрашиваются в красный цвет, медленно движущиеся – в желтый, вентустановки, металлические конструкции – алюминиевой краской, станочное оборудование в светло-зеленый цвет.

6.8 Пожарная безопасность

По степени пожарной опасности проектируемый участок относятся к категории Г2. Степень огнестойкости здания IV.
Первичные средства пожаротушения в цехе: огнетушители ОВП 10, ОУ 2, ОУ 5, ведра, ящики с песком, багры, лопаты. На случай возникновения пожара обеспечена возможность безопасной эвакуации людей, находящихся в помещении. Число эвакуационных выходов из здания равно двум согласно СНБ 2.02.02-01.

6.9 Характеристика вредных веществ и их валовых выделений при различных способах изготовления стержней

В зависимости от способов изготовления стержней в воздух рабочей зоны выделяются токсичные вещества различные по своим токсикологическим свойствам, по классам опасности (от малоопасных - 4 кл. до чрезвычайно опасных - 1 кл.), имеющие предельно-допустимые концентрации (ПДК) от 0,01 мг/м3 до 200 мг/м3. Наибольшее количество вредных веществ первого и второго классов опасности выделяются при применении холоднотвердеющих смесей, содержащих смолы МФ-17, ОФ-1, МЗ, ПК-104, СФ-015 и т. д. В воздух рабочей зоны выделяются вещества высокой токсичности: формальдегид, фосфористый водород, фосфорный ангидрид, цианистый водород, соли синильной кислоты. Некоторые из данных веществ (фенол, бензол) влияют на нервную систему и могут вызвать судороги. Цианистый водород вызывает удушье. Формальдегид раздражает кожу и слизистые оболочки. В связи с этим в литейном производстве наметилась тенденция сокращения применения формовочных и стержневых смесей с использованием смол.
Выделение формальдегида (общеядовитый газ), фурилового спирта (нервный газ, вызывает удушье), фурфурола (вызывает паралич), наблюдается при производстве горячетвердеющих смесей. Это отрицательно влияет на здоровье работающих. Применение горячетвердеющих смесей требует дополнительных мер по защите воздушной среды.
Нашли применение смеси с лигносульфонатными связующими. При изготовлении их выделяются соединения хрома, которые относятся к чрезвычайно опасным веществам и имеют ПДК=0,01 мг/м3. Остальные составляющие данных смесей не вызывают большой опасности для здоровья. В связи с этим необходимо заменять вредные соединения хрома на безвредные вещества.
В последние годы нашли широкое распространение смеси, содержащие в качестве связующего жидкое стекло. С экологической точки зрения, данные смеси наиболее чистые. Однако применения в смесях феррохромного шлака, фосфатов, синтетических смол загрязняет воздушный бассейн литейных цехов. Целесообразно введение в состав жидкостекольных смесей малоопасных веществ.
Применение песчано-глинистых смесей, содержащих минеральные масла и смолы, вызывает выделения в небольших количествах окислов азота, двуокислов серы, альдегидов и т. д. Эти вещества раздражают дыхательные пути. Поэтому необходимо избегать введение в состав песчано-глинистых смесей вредных добавок.
В воздухе формовочных и стержневых цехов содержится большое количество пыли. Причем каждое рабочее место характеризуется различной степенью запыленности, неодинаковой дисперсностью пыли и химическим составом. В основном пыль содержит свободную двуокись кремния в виде частиц размером до 4 мкм. Над бегунами содержание пыли достигает до 30 мг/м3, что превышает ПДК.
Основные тенденции по снижению вредных газопылевыделений в формовочных и стержневых цехах связаны с использованием малотоксичных связующих (жидкое стекло, глина, цемент), с уменьшением содержания смол и катализаторов, с заменой органических связующих на неорганические, с совершенствованием технологии изготовления форм и стержней, внедрением современных способов очистки воздуха и вентиляции.

 

 

6.10 Расчет искусственного освещения стержневого участка

Стержневой участок имеет площадь 8х12 м, высота рана 9,5м.
Нормируемая освещенность данного помещения равна 200 лк. (Прил.1) Коэффициент запаса при использовании газоразрядных ламп 1,8 (прил. 2).
Для определения коэффициента использования светового потока ламп необходимо найти ряд параметров. Вначале определяем кривую силы света светильников по значению m, которое равно:
; (6.1)
где L=6м – т.к. светильники монтируются под строительными фермами, имеющими ширину 6м.
(6.2)


h=8,5 м – высота подвеса светильников;
Ho=0,8 м – высота рабочей поверхности.

Согласно таблицы 1.5, это светильники с кривыми Г 4.2. Из таблицы прил.3 определяем, что такими светильниками могут быть РСП 18, а данные таблицы прил.6 показывают, что для стержневого участка следует использовать светильник РСП 18. КПД данного светильника при излучении светового потока вниз равен 75%.
(6.3)
где показатель освещаемого помещения;
- коэффициент полезного действия светильника.
Далее, согласно уравнению 6.3 необходимо определить показатель освещаемого помещения . Коэффициенты отражения прил. 5 светового потока от потока (строительные конструкции с побелкой, запыленные можно сравнить с серым бетоном), от стенок (те же конструкции, но с наличием вентиляции и др. металлоконструкций у стен можно приравнять к темно-серому мрамору), от рабочей поверхности (в основном темные поверхности, можно приравнять к черному граниту, мрамору).
Индекс помещения определяем по формуле:

Согласно прил.4, коэффициент использования при ; ; и i = 0,6 для светильников с КСС группы Г2 равен 0,51. С учетом КПД светильника определяем по формуле величину:

Расстояние от стен до первого ряда светильников при наличии у стен рабочих мест равно

Расстояние между крайними рядами светильников, расположенными у противоположных стен, равно:
по ширине помещения ;
по длине помещения ;
Тогда количество рядов светильников, которое можно расположить между крайними рядами, равно:
по ширине (<1 т. е. рядов нет);
по длине
Общее количество рядов светильников равно:
по ширине
по длине
Тогда общее число светильников в помещении плавильного участка равно:

Принимаем число светильников равным 10 штук. Следовательно, получаем два ряда светильников по длине помещения по пять светильников в каждом.
По формуле определяем световой поток лампы:
, где
Ен – нормативная минимальная освещенность рабочего места;
S – площадь освещаемого помещения, м2;
K – коэффициент запаса;
Z – коэффициент минимальной освещенности, принимаемый – 1,15.
Согласно прил.3 лампы ДРП со световым потоком 26147 лм имеют мощность 400Вт, что укладывается в допустимое отклонение светового потока выбранной лапы из расчетного от 10% до 20%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Разработана технология изготовления песчаных стержней отверждаемых метилформиатом.
2 Выполнен расчет оборудования и разработана технологическая планировка участка для производства внутренних стержней стальных отливок трубопроводной арматуры с объемом производства 100 т годного литья в год.
3 Подобрано соответствующее оборудование – машина стержневая модели 4751Б2К1 с размерами оснастки 300х200х150 мм, шнековый смеситель непрерывного действия модели С1Ш-3, газогенератор модели 4772 (установка входит в состав технологического оборудования для изготовления стержней (стержневой машины)).
4. Внедрение предложенного технологического процесса изготовления стержней обеспечит:
а) снижение трудоемкости;
б) уменьшение себестоимости единицы продукции;
в) повышение выхода годной продукции.

 




Комментарий:

Дипломная работа - отличная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы