2 Розрахунок устаткування

2.1 Розрахунок фонду робочого часу та програми дільниці

2.1.1 На дільниці нанесення захисно-декоративного покриття передбачається двохзмінна робота. Фонд робочого часу визначають за формулою:

Т₀ = Т₁ - Т₂- Т₃ (2.1)

де: Т₁- загальна кількість діб у році;

Т₂- кількість вихідних днів;

Т₃- кількість святкових днів.

Т₀ = 365 - 104 - 10 = 251 днів

Дійсний річний фонд часу менше номінального через неминучі простої. Тому дійсний річний фонд часу:

Т_д = 0,925 ^. 251 =232 днів

Ефективний річний фонд часу роботи устаткування, год.:

Т_еф = Т_д - Т_к

де: Т_к - укорочений час перед святами, год.

Т_еф = 232 ^. 2 ^. 8 – 8 ^. 2 = 3696 годин

2.1.2 Годинна програма ділянки визначається по формулі:

F_г = F_р / T_эф (2.2)

де: F_р - річна програма, м²;

T_эф - ефективний річний фонд часу роботи устаткування, години.

Річна програма дільниці складає 28500 м²/рік. Враховуючи переробку браку, яка складає 3 %. Реальна програма дільниці дорівнює:

F_р = 1,03 ^. 28500 = 29355 м²./рік

Годинна програма по поверхні:

F_{г =} 29355/3696 = 7,9 м² / годину.

2.2 Обґрунтування вибору обладнання та його розрахунки

Компонування лінії

2.2.1 Згідно з годинною програмою вибираємо автооператорну, підвісочну, з підвісними монорельсовими автооператорами автоматичну лінію. Виходячи з річної програми дільниці, візьмемо підвіску з таким габаритами: довжина L_п = 900 мм, висота H_п = 800 мм, ширина W_п = 200 мм.

2.2.2 Для розрахунку лінії необхідно розрахувати середнє завантаження на підвіску по її дзеркалу:

S_с = А  В  К,

де: А - довжина підвіски, мм

В - ширина підвіски, мм

К - коефіцієнт завантаження.

S_с = 0,9 ^. 0,800 ^. 1,3 = 0,936 м² = 93,6 дм²

Річна кількість завантаження складає:

Р = F_р/ S_с

Р = 29355/0,936 = 31363 завантажень

Розраховуємо такт роботи лінії за формулою:

хвилин, (2.3)

де T_А - ефективний річний фонд часу роботи устаткування, год.;

q - кількість підвісок у ванні;

_С – час проходження підвіски по технологічному режиму, хвил.;

P - річна програма по кількості підвісок.

t_p = хвилин

2.2.3 Розрахунок кількості ванн даної операції у лінії роблять по формулі:

(2.4 )

де:  - тривалість технологічної операції;

t_p - прийнятий такт роботи лінії.

n =

Приймаємо 3 ванни цинкування.

На всіх інших операціях обробка менше прийнятого темпу 7,4 хвилин, тому для цих операцій беремо по 1 ванні.

Автоматичне обладнання, яке використовується для одержання гальванопокриття, використовується не повністю. Коефіцієнт завантаження знаходиться в межах 0,7-0,9. Отже коефіцієнт завантаження складає:

К = n / n'

де: n - розрахункове число ванн;

n' - прийняте число ванн.

К = 2,7 /3 = 0,9

Таким чином, для виконання програми необхідна 1 лінія.

2.2.4 Розрахунок габаритів ванн.

Планується у ванні одна катодна штанга. Довжина ванни:

L =n ^. l₁ + (n-1) l₂ + 2l₃ , (2.5)

де: n - кількість підвісок, що завішується на одну анодну штангу;

l₁ - довжина підвіски, мм;

l₂ - відстань між підвісками, мм;

l₃ - відстань між торцевої стінкою ванни та краєм підвіски, мм.

L = 1  900 + 2  110 = 1120 мм.

2.2.5 Ширину ванни визначають по формулі :

W = n_к ^. W₁ + 2 ^. n_к  W₂ + 2^. W₃ + n_а ^. , (2.6)

де: n_к - кількість катодних штанг;

W₁ - розмір підвіски по ширині ванни, 200 мм;

W₂ - відстань між анодом та найближчим краєм підвіски, мм;

W₃ - відстань між подовжньою стінкою ванни та анодом, мм;

n_а - кількість анодних штанг;

 - товщина анода, мм. ( При використанні пластинчатих анодів товщиною 10-15 мм  не враховують)

W = 1  200 + 2  150 + 2  105 = 710 мм.

2.2.5 Висоту ванни визначають по формулі :

H = h_е + h_б , (2.7)

де: h_е - висота рівня електроліту , мм;

h_б - відстань від поверхні електроліту до борта ванни, мм.

h_е = h₁ + h₂ + h₃, (2.8)

де: h₁ - відстань від дна ванни до нижнього краю підвіски, мм;

h₂ - висота підвіски без підвісного гака ,мм;

h₃ - відстань від верхнього краю підвіски до поверхні електроліту, мм.

h_е = 800 +200 + 100 = 1100 мм

H = 1100 + 150 = 1250 мм

Таким чином приймаємо розміри ванн за ГОСТ 23738-85 [4]:

Електрохімічних ванн: 1120 x 710 x 1250

Хімічних ванн: 1120 x 630 x 1250

2.2.6 Робочий обсяг ванн визначаємо за формулою:

V_е = L ^. W ^. h_э (2.9)

де: L, W, h_е відповідно довжина , ширина ванної та висота рівня електроліту, м

Тоді:

V_ех = 11,2  7,1  11 = 875 дм³

V_х = 11,2  6,3  11 = 775 дм³

2.2.8 Технічні характеристики ванн гальванічної лінії:

Таблиця 2.1 - Технічні характеристики ванн гальванічної лінії.

Найменування ванн	Розмір ванн, мм	Кількість ванн	Робочий обсяг, дм3	Примітка
Електрохімічне знежирення	1120х710х1250	2	875	нагрів, вентиляція, футерівка
Промивка у теплій воді	1120х630х1250	1	775	нагрів, вентиляція, футерівка
Промивка у гарячій воді	1120х630х1250	1	775	нагрів, вентиляція, футерівка
Травлення	1120х630х1250	1	775	вентиляція, футерівка
Цинкування	1120х710х1250	3	875	вентиляція, футерівка,
Хроматування	1120х630х1250	1	775	футерівка
Уловлювання	1120х630х1250	1	775	футерівка
Ванна каскадної промивки	1120х1260х1250	1	1550	футерівка
Промивка у холодній воді	1120х630х1250	3	775	футерівка

2.2.9 Автоматичні лінії компонують з уніфікованих ванн. У лінії ванни розташовуються прямолінійно в порядку найбільше раціонального виконання технологічних операцій. Крім ванн лінія містить автооператори та направляючі для них рейки, сушильну камеру, захоплення для удержання підвісок, бортову вентиляцію, площадку обслуговування.

Відповідно до технологічного процесу і кількості розрахованих ванн складаємо схему компонування лінії. Компонування складене з урахуванням такту роботи автоматичної лінії, що у результаті розрахунків склали 7,4 хв. Компонування лінії приведена в графічній частині проекту.

2.2.10 Розраховуємо габарити лінії.

Довжина лінії визначається по формулі:

L = n  l + l_с + l_з + l_зс + n₀_l0 + n₁_l1 + n₂_l2 + l_б, (2.10)

де: n - кількість ванн одного типорозміру;

l - ширина ванн прийнятого типорозміру, мм;

l_с - ширина сушильної камери ,мм;

l_з - ширина одноступінчатої завантажувально-розвантажувальної стійки, мм; l_зс - зазор між сушильною камерою і завантажувально-розвантажувальною стійкою, мм;

n₀ - кількість сполучених ванн без бортвідсмоктувачів;

_l0 - зазор між стінками ванн без бортвідсмоктувачів, мм;

n₁ - кількість однобічних бортвідсмоктувачів;

_l1 - зазор між стінками ванн з однобічними бортвідсмоктувачів, мм;

n₂ - кількість двобічних бортвідсмоктувачів; мм

_l2 - зазор між стінками сусідніх ванн з двобічними бортвідсмоктувачів, мм;

l_б - ширина однобічного бортвідсмоктувача, мм;

L = 5^.800 + 10^.630 + 600 + 600 + 160 + 6160 + 4290 + 3 390+212 =

= 15162 мм = 15,2 м

Ширина автоматичної лінії:

B = L + B₁ + B₂, (2.11)

де: L - внутрішня довжина ванної, мм;

B₁ - відстань від внутрішньої частини стінки ванни до зовнішньої площини опорної стійки;

B₂ - відстань від внутрішньої частини стінки ванни до зовнішньої площини площадки обслуговування, мм.

В = 1120 + 655 + 1165 =2940 мм = 3,94 м

Висота лінії при глибині ванни 1250 мм складає 4700 мм (для підвісочних ліній) [5].

2.2.11 Виробнича площа для автоматичних ліній визначається за формулою:

S = S_ab  K (2.12)

де S_ab – площа, яку займає лінія з площадкою обслуговання, м²;

К – коефіцієнт, К = 3-3,5.

S_ab = L  B

S_ab = 15,2 ^. 2,94 = 44,7 м²

S = 44,7 ^. 3 = 134,1 м²

Площа під допоміжне обладнання:

S_доп = (0,81,2)  S (2.13)

S_доп = 0,8 ^.134,1 =107,3 м²

Загальна площа дільниці:

S_д = 134,1 + 107,3 = 241,4 м²

2.2.12 Визначення кількості автооператорів.

При визначенні кількості автооператорів порахували, що підвісний автооператор найкраще підходить ніж інші автооператори (портальний і консольний). Кількість автооператорів розраховують по формулі:

(2.14 )

де: ₁- сумарний час горизонтальних переміщень автооператора, с.;

₂ - сумарний час вертикальних переміщень автооператора, с.;

₃- сумарний час пауз перед початком руху автооператора без підвісок та після закінчення руху автооператора, с.;

₄- сумарний час вистою виробів перед позицією для стікання залишків електроліту, с.;

₅- сумарний час вистою автооператора з опущеними на позицію підвісками, с.;

(2.15)

де: - середній час переміщення автооператора на крок між поруч стоячими ваннами, с.;

n – кількість позицій у лінії;

(2.16 )

де: V_г – швидкість горизонтального переміщення автооператора, м/с (V_г = 0,3м/с);

с.

Т₁ = 3,4 ^. 7(16 – 1) = 355 с.

Т₂ = 2 ^. (n₂ + 2n₃ + 3n₄) (2.17 )

де: - час на підйом та опускання підвісок, с.

n₂ – кількість позицій з одночасним обслуговуванням автооператором під час циклу;

n₃ – кількість позицій з двократним обслуговуванням;

n₄ – кількість позицій з трьохкратним обслуговуванням;

Сумарний час вертикальних переміщень:

(2.18 )

де: Vв - швидкість вертикального переміщення автооператора, м/с (Vв = 0,2 м/с);

H - висота підйому автооператором підвіски, м.

с.

Т₂ = 2 ^. 8,7(16 + 2 ^.01 + 3 ^. 0) = 279 с.

Т₃ = [(]

де: - пауза, сек. (=2с.);

- число позицій з часом обробки менш ніж 1 хвил.;

- число позицій з часом обробки більше ніж 1 хвил.;

Т₃ = 2((11 – 1) + 3(5 – 1)) = 44 с.

(2.19)

де: - час вистою для стікання розчинів із підвіски, сек. ( = 8 с.);

Т₄ = 8 ^. (16 + 2 ^. 0 + 3 ^. 0) = 128 с.

Т₅ = 7,5 хвил. = 7,5  60 = 450 с.

де: Т₅ – сумарний час вистою автооператора з опущеними на позицію підвісками. (Приймається за технічним завданням як сума часу тих операцій, тривалість яких дорівнює або менше 60 с.).

Визначаємо кількість автооператорів:

= 2,8

Приймаємо 3 автооператора.