Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование кузнечно-штамповочных цехов и заводов. Учебное пособие
.pdf
В цехах, работающих на сухом паре,
3
час
max
10
60nγV
Q
час
max321
ср
час
QkkkQ
Q
= (0,85–0,90)Qсв.
отр
В цехах, работающих на перегретом паре (перегрев допускается до
240°С),
Q
= (0,95–0,97)Qсв.
отр
Более высокая температура перегрева сказывается на работе молотов
и прессов – быстро разрушаются сальники.
Для парогидравлических прессов пар подается под давлением
11–15 кг/см2. В случае работы молотов и прессов давление принимается по
прессам, а для молотов пар дросселируется.
Расход пара можно определить следующими методами:
1) расчетным путем, когда известны параметры молотов и прессов,
число ходов, среднее индикаторное давление,
2) по эмпирическим формулам, созданным на основе практики
расчетов расхода пара;
3) по опытно-статистическим данным.
Определение paсходa пара по рабочему объему цилиндра молота.
Объем пapa, впускаемого в цилиндр:
V = (D2/4) S+((D2/4) –(d2/4)) S = ((2D2/4) – (d2/4)) S, (25)
где D – диаметр цилиндра, см; d – диаметр штока, см; S – ход поршня, см;
– точка отсечки (для молотов свободной ковки равна 0,45, для
штамповочных молотов – (0,65–0,75).
Maксимальный расход пара:
кг/ч, (26)
где – удельная масса пара, кг/м3; n – максимальное число ударов при
полном ходе.
Среднечасовой расход пара
кг/ч, (27)
где k1 – коэффициент использования молота во времени; k2 – коэффициент,
выражающий отношение числа фактических ходов к теоретическому;
k3 – коэффициент увеличения расхода в связи с физическим состоянием
молота.
Эти значения коэффициентов приведены в табл. 18.
51
51
Таблица 18 – Коэффициенты
Вид молота и вес падающих
частей, кг
k1
k2
k3
Ковочные
до 750
0,70–0,75
750–1500
0,55–0,65
1500–2500
0,45–0,50
0,60–0,65
1,2–1,5
2500–4000
0,35–0,40
4000–5000
0,30–0,35
Штамповочные
до 1000
0,88
0,65–0,80
1,2–1,25
1000–3000
0,86
1,2–1,55
1,2–1,55
Свыше 3000
0,85
1,2–1,65
qNQ
инд
ср
час
G)2k(1400Q
1
ср
час
1000
kФQ
Q
3до
ср
час
год
Определение расхода пара по индикаторной мощности
Среднечасовой расход пара
кг/ч, (28)
где N
– индикаторная мощность молота, л.с.;
инд
q – расход пара, 25–30 кг/л.с.ч
Определение расхода пара по эмпирическим формулам
Формула Ветчинкина
кг/ч, (29)
где G – вес падающих частей, кг.
Годовой расход пара
т. (30)
При наличии в цехе большого количества прессов и молотов
составляется график расхода пара (максимум и минимум). Эти данные
требуются для проектирования котельных.
Среднечасовой расход пара молотами (кг/ч) по опытностатистическим данным приведен в табл. 19.
52
52
Таблица 19 – Расход пара молотами и прессами, кг/ч
М о л о т ы
П р е с с ы
Вес па-
дающих
частей,
т
Штамповочные
Свободной
ковки
Давле-
ние, т
С паровыми
подъемными
цилиндрами
С
гидравличес-
кими
подъемными
цилиндрами
На
работу
молота
На обдувку
штампов, %
(от расхода
молота)
0,5
680
14
600
500
2150
1650
0,75
840
14
660
600
2400
1800
1,0
970
14
920
800
2800
2200
1,5
1200
14
1150
1000
3300
2500
2,0
1400 8 1320
1200
3800
2800
2,5
1550 8 1470
1500
4600
3350
3,0
1700 8 1600
2000
5800
4350
4,0
200 8 1850
2500 - 5300
5,0
2250 5 2100
3000 - 6300
6,0
2500 5 -
4000 - 8300
7,0
2700 5 -
5000 - 10200
8,0
2900 5 -
10000 - 22000
При наличии в цехе большого количества прессов и молотов
составляется график расхода пара (максимум и минимум). Эти данные
требуются для проектирования котельных.
В технологической части проекта необходимо приближенно
предусмотреть схему паропроводов с указанием мест ввода свежего и
вывода отработанного пара.
Основные требования к паропроводам:
1. Иметь минимальные длину и количество изгибов.
2. Не мешать выполнению технологических процессов и работе
транспорта.
3. Согласовать расположение трубопроводов с другими проводами в
цехе.
4. Иметь тепловые компенсаторы, необходимую аппаратуру для
удобного ремонта и обслуживания.
5. Обладать достаточным сечением и хорошей теплоизоляцией.
Паропроводы могут быть расположены в тоннелях под главным
проездом или по колоннам на специальных кронштейнах.
В многопролетных цехах – внутри здания. Отводы к молотам и прессам
должны быть кратчайшими.
3. Расчет расхода воздуха. Сжатый воздух в кузнечных цехах
применяется как энергоноситель для работы молотов, пневматических
муфт и подъемников, обдувки штампов и т. д. Обычно давление сжатого
воздуха в магистрали 3–7 атм. Расчет воздуха ведется аналогично расходу
пара. Условно полагают, что машина работает на паре, подсчитывают
расход пара, а затем пересчитывают на воздух. Для расхода воздуха
53
53
молотами считают, что 1 кг пара эквивалентен 1,08 м3 воздуха. При
Назначение расхода
Объем
Охлаждение штампов ГКМ 1-2
0,15 м3/ч
Охлаждение штампов ГКМ 3-7
0,3 м3/ч
Охлаждение штампов ГКМ 8 и более
0,4 м3/ч
Охлаждение штампов фрикционных прессов
0,1 м3/ч
Охлаждение ручного инструмента
15 м3/год
Травильное отделение
4–5 м3/т
Водяные завесы у печей на 1 погонный м завесы
3,5–4,5 м3/ч
Охлаждение индукторов мощностью 50–100 кВт
4–6 м3/ч
Охлаждение более мощных индукторов
6–8 м3/ч
2ghFμ3600Q
подогреве воздуха до 160 °С расход его уменьшается примерно на 30%.
Подогревать воздух выгодно отходящими газами печей. Расход воздуха
другими потребителями подсчитывается по опытно-статистическим
данным.
4. Определение расхода воды. Промышленная вода в кузнечных
цехах расходуется для охлаждения штампов, ручного инструмента, на
водяные завесы пламенных печей, для работы гидравлических прессов,
гидроочистки поковок от окалины (табл. 20).
Таблица 20 – Средний расход воды
Для работы прессов вода подается от насосной автостанции под
давлением 200–500 кг/см2, для гидроочистных устройств –100–150 кг/см2 .
Расход воды можно определить по формуле
м3/ч, (31)
где – коэффициент истечения (среднее значение =0,6);
F – площадь отверстия, через которое происходит истечение, мм2;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
h – напор воды, мм вод.ст.
Расчет энергоносителей завершается составлением ведомости на все
энергетические потребности цеха. В ведомости указывается отдельно
расход энергии по видам.
3.8. Определение расхода основных материалов
Расчет потребности в металле производится на основании
установленной для проектируемого цеха программы по всей номенклатуре
деталей и нормам расхода на каждую поковку. Следует определить
необходимое количество металла на изготовление штампов и на
ремонтные цехи.
54
54
Расход металла на программу складывается из веса всех поковок,
К л а с с
Г р у п п а
Выход годного, %
I
1 и 2
83–93
II
1
81–91
2
80–90
3
75–85
4
70–80
III
1 и 2
55–75
IY
1 и 2
73–80
Y
1 и 2
85–95
возвратных (брак, обсечки, обрезки и т. п.), невозвратимых отходов (угар).
Количество металла на программу
Q
год
= (Q
/a) 100, (32)
пок
где а – коэффициент выхода годного.
Выход годного зависит от класса и группы цеха (табл. 21).
При детальном проектировании норма расхода металла
устанавливается при разработке техпроцесса по каждой детали, а при
укрупненном проектировании – на oтдельные группы поковок по аналогии
с действующими предприятиями, имеющими высокие техникоэкономические показатели. По итогам расчета составляется ведомость
расхода металла (приложение, табл. П6).
Таблица 21 – Выход годного зависит от класса и группы цеха
Проектанту необходимо определить расход металла на штампы (по
удельным показателям на 1 т поковок). В случае детального
проектирования при мелкосерийном и единичном производстве, когда
количество поковок, изготовленных в год в одном штампе, меньше, чем
стойкость штампа, расчет расхода металла на штампы не делают, а
принимают по 1 комплекту на каждую поковку. При крупносерийном
производстве расход штамповой стали
Q=B/C, (33)
где Q – вес металла на штампы, кг;
B – количество поковок на программу, кг;
C – стойкость штампов, принимается по работающим аналогичным
штампам.
Средние нормы расхода стали на штампы даны в табл. 22.
55
55
Таблица 22 – Средняя норма расхода металла на штампы
Наимено-
вание стали
Расход металла для штампа на 1т поковок, кг
Молотовые
штампы
Обрезные
штампы (горячая
обрезка)
Обрезные
штампы
(холодная
обрезка)
Средний
расход
стали по
обрезным
штампам
Выса-
дочные
штампы
Легирован-
ная
14,5
0,8
0,5
1,3
0,8
1,8
12,6
Углеродис-
тая
- - - - -
0,2
0,6
Чугунное литье
25
Поковки
22–25
Цветное литье
3
Листовая сталь
3
Сталь сортовая
25
Метизы
1
Стальное литье
20
При расчете необходимого количества металла надо учесть расход
металла на ремонт оборудования, что составляет примерно 2–3 т на 1000
час работы станков и ремонтно-механической мастерской. Расход по
видам металла, %:
После определения расхода металла для цехов с большим
потреблением металла составляется схема грузопотока. Схема в масштабе
показывает движение грузов в цехе по агрегатам и дает возможность
правильно спроектировать транспортную схему цеха.
Необходимо рассчитать также расход вспомогательных материалов:
ремней, шлангов, подшипников, резиновых изделий, кожи, красок,
электроматериалов и т. п. Все это определяется на основании действующих
норм расхода материалов для обеспечения нормальной работы цеха.
3.9. Механизация и автоматизация производства
При проектировании кузнечных цехов необходимо разработать
средства механизации и aвтоматизации производственных процессов. При
этом нужно ориентироваться не только на имеющиеся средства
механизации и автоматизации, но и на проблемное оборудование.
Одновременно с разработкой проектного задания выдается
соответствующим КБ техническое задание на эскизную разработку нового
оборудования.
Для механизации производства процессов применяется различное
оборудование, которое можно разделить на 2 группы:
1. Оборудование и устройства, которые предназначены для
обслуживания одного агрегата и являются как бы его частью; поворотные
краны, манипуляторы, склизы, подъемные столы, мостовые краны и т. д.
56
56
2. Оборудование и устройства, которые обслуживают весь цех
или ряд агрегатов: подъемно-транспортное оборудование, выполняющее
транспортировку по цеху металла, поковок, топлива; обслуживающее
оборудование при ремонте; загружающее и разгружающее печи и др.
(мостовые краны, авто- и электрокары, автомашины, тракторы и т. п.).
При проектировании цехов важно предусматривать комплексную
механизацию, так как она является наиболее эффективной.
В состав комплексной механизации входит механизация разгрузки,
штабелировки и подачи металла со склада на резку; уборка и подача
нарезанных заготовок к печам; механизация загрузки, продвижения,
выдачи заготовок из печи и подачи к кузнечным машинам; механизация
процессов ковки и штамповки; уборка отходов и облоя; механизация
передачи полуфабриката на дальнейшие операции зачистки,
термообработки, очистки от окалины и контроля; механизация всех
производственных процессов и перевозок; механизация установки и
снятия штампов и т. д.
Механизация на заготовительном участке охватывает передачу
прутков со складов до ножниц, подачу прутка до упора, уборку готовых
заготовок и транспортировку их на промежуточный и склад или к
ковочному агрегату.
Для подачи заготовки со склада или железнодорожной платформы
применяют мостовые краны. Укладка металла производится на стеллажи
или подставки, которые устанавливаются параллельно роликовому
транспортеру или рольгангу.
Конструкция стеллажей должна быть приспособлена для приема
металла с учетом конструктивных особенностей транспортных операций
(шагающие балки, приводные рольганги).
Удаление нарезанных заготовок можно производить при помощи
наклонного желоба в ящики, установленные в приямки.
Целесообразно устанавливать ножницы на приподнятых площадках,
чтобы заготовки могли скатываться по лотку в тару. Подавать заготовки на
межоперационный склад и к агрегатам можно по подвесному конвейеру,
мостовыми кранами и электрокарами. Электро- и автокары могут иметь
неподвижную и подъемную платформы.
Их грузоподъемность – 500, 750, 1500, 3000 кг и скорость
передвижения с грузом – 8,3 – 12,5 км/ч, а без груза – до 18 км/ч.
Чтобы повысить производительность ковочных агрегатов, устранить
ручной труд при загрузке металла в печь, выгрузке из нее и подаче
заготовок на бойки пресса или молота, применяются поворотные краны с
ручным управлением или электроприводом, кран-балки
грузоподъемностью 0,5–5 т, при ограниченной площади у агрегата –
мостовые краны, которые снабжаются загрузочными клещами, вилками,
57
57
патронами и т. д. Для механизации загрузки печей используются
)tt
V
l
(
Фkkq
aQ
n
n
доpз
ф p
а
специальные загрузочные электротележки, устанавливаются напольные
шаржир-машины (загрузочные), которые захватывают заготовку, подают
ее в печь, выгружают и передают на ковочный агрегат. Широко
внедряются монорельсы с кошками.
В цехах горячей штамповки более легкие средства механизации:
склизы для передачи заготовок от печи к агрегату и далее: пластинчатые и
траковые стационарные и переносные транспортеры. Скребковые
транспортеры применяются для удаления поковок из приямков ГКМ,
ленточные – для удаления холодного облоя за цех. В термические
отделения поковки транспортируются по подвесному конвейеру. Между
машинами передача заготовок осуществляется при помощи цепных
транспортеров, качающихся склизов и т. д.
Количество авто- электрокаров определяется по формуле
, (34)
где nф – фактическое количество тележек;
Q – вес перевозимых за смену грузов, т;
– среднее число транспортных операций на тонну груза; q – средняя
нагрузка тележки, кг;
kз – коэффициент загрузки тележек, равен 0,75–0,8;
kp – коэффициент, учитывающий простой тележек в ремонте равный 0,95;
l – средняя длина пробега в оба конца, м;
V – средняя скорость, м/мин;
tn – время на погрузку, мин;
tp – время на разгрузку, мин;
Фдо – фонд оборудования.
Количество кранов рассчитывается по этой же формуле, но
k3 = 0,60,7; kp = 0,97.
Автоматизация технологических процессов штамповки – дело более
сложное по сравнению с механизацией. Примером комплексной
автоматизации может служить линия (автоматическая) изготовления звена
гусеницы, трактора.
Средства автоматизации: автоматы для сортировки заготовок по
весу, электроблокировочные устройства в термических печах для
проталкивания – выдачи поковок по заданному ритму, авторегулятор
температур в индукторе, автоматические линии для высадки болтов, гаек,
клапанов, автоматические бункерные питатели у печей и прeccoв.
При проектировании цехов необходимо предусматривать
возможность применения всех этих видов автоматизации.
58
58
3.10. Выбор количества единиц оборудования для ремонтно-
Наименование станков
Количество единиц оборудования
кузнечного цеха
60
100
150
200
250
300
Токарно-винторезные
2 2 3 3 4
5
Универсально-фрезерные
- - - 1 1
1
Поперечно-строгальные
- 1 1 1 1
1
Вертикально-сверлильные
1 1 1 1 1
1
Универсальные круглошлифовальные
- 1 1 1 1
1
Плоскошлифовальные*
- 1 1 1 1
1
Продольно-строгальные*
- - 1 1 1
1
И т о г о
3 3 8 9 10
11
инструментальных мастерских
Для обеспечения нормальной работы кузнечного цеха в нем должна
быть своя ремонтно-механическая мастерская. Различают следующие виды
ремонта; текущий, средний и капитальный. Ремонтно-механические цехи
(PMЦ), как правило, ведут капитальный ремонт оборудования. Ремонтномеханические мастерские (РММ) занимаются аварийным ремонтом.
В проектах для цехов I и II (l группы) классов обособленных мастерских
нет, для цехов остальных классов предусмотрены специальные площади
под ремонтные мастерские. При проектировании количество и типы
станков для РММ принимаются по комплектности (табл. 23).
В штамповочных цехах в этих мастерских может производиться и мелкий
ремонт штампов, главным образом обрезных. В штамповочном цехе IV
класса, где нет молотов свободной ковки, в такой мастерской необходимо
иметь пневматический молот с весом падающих частей 200–250 кг для
изготовления инструмента (клещей и т. д.).
РММ обслуживаются кранами производственного пролета, в
обособленных мастерских целесообразно иметь кран-балку.
Таблица 23 – Количество станков для цеховых ремонтных мастерских
*Устанавливаются для ремонта штампов в ремонтно-механических
мастерских кузниц IV класса.
Все работающие в кузнечном цехе делятся на две основные группы:
рабочие и служащие. Рабочие в свою очередь – на две группы:
производственные и вспомогательные.
Состав служащих включает следующие группы: ИТР, счетноконторский персонал (СКП), младший обслуживающий персонал (МОП).
3.11. Состав работающих в цехе
59
59
Производственные рабочие входят в состав бригад, обслуживающих
Наименование
профессии
Вид падающих частей, т
0,1–0,2
0,3–0,5
0,75–1,0
2,0
3,0
5,0
Кузнец
1 1 1 1 1
1
Помощник кузнеца
- - -
-
0–1*
1
Подручный кузнеца
1 1 1 1 2
3–4*
Машинист
0 1 1 1 1
1
Крановщик
0 0 0 1 1
1
И т о г о
2 3 3
4
5–6*
7–8*
Наименование
профессий
Усилие пресса, т
600
800
1000
1200
1500
2000
3000
5000
6000
17000
Прессовщик
1 1 1 1 1 1 1 1 1
1
Помощник
прессовщика
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Подручный
прессовщика
2–3
2–3
2–3 2 3 3 3–4 5 5
5
Машинист
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Крановщик
1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 Итого
6–7
6–7
7–8
7–8 8 8
8–9
10
10
10
Наименование профессии
Вес падающих частей, т
0,5–0,75
1–2
3–4
5–6
до 9
Штамповщик
1 1 1 1 1
Подручный штамповщика
0 1 1 1 2
Нагревальщик
1 1 1 1 1
Подручный нагревальщика
0 0 0 1 1
Прессовщик (обрезка заусенца)
0 1 1 1 1
Подручный прессовщика
0 0 1 1 2
И т о г о
2 4 5 6 8
оборудование. Вспомогательные рабочие: крановщики, стропальщики,
весовщики, электросварщики, транспортные рабочие и т. д. ИТР – все
инженеры и техники. СКП – работники бухгалтерии, бюро, табельщики,
весовщики. МОП – курьеры, уборщики.
Расчет количества рабочих. При полной загрузке всего
оборудования и установленном числе смен количество производственных
рабочих определяется по составу бригад (табл. 24–26).
Таблица 24 – Составы бригад на ковочных молотах
Таблица 25 – Составы бригад на ковочным молотах
Таблица 26 – Составы бригад на ковочным молотах
60
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]