Проект литьевого и прессового цеха производства полимерных изделий заданной пограммы выпуска

* С учетом передачи  выполнения объема выпуска по  изделию «Ролик» в объеме загрузки 0,1 РПА.

 

8. Подготовительно-заключительные  и вспомогательные операции: расчет  технологии и выбор оборудования

К вспомогательному оборудованию относится оборудование, устанавливаемое на:

участке подготовки сырья (растарочные установки, сушилка типа СГ, сушилка роторная вакуум-барабанная, смесители)

участке переработки отходов (дробилка и линия для гранулирования пластмасс)

 

8.1. Выбор  типа и расчёт количества вспомогательного  оборудования .

 

Расчет растарочных установок в отделении растаривания сырья.

Сырьё прибывает на предприятие в мешках объёмом 0,05 м3 и контейнерах объёмом 1м3:

Для производств мощностью более 1000т/год необходимо применять автоматические растарочные установки. В данном производстве целесообразнее применять ручные растарочные установки для сырья, прибывающего в мешках, и для сырья, прибывающего в контейнерах.

Растаренное сырьё хранится на цеховом складе сырья в количестве двухсуточного запаса, необходимого для работы цеха.

Расчёт растарочных установок для сырья прибывшего в мешках

Для сырья, поступившего в мешках, принимаем  ручную растарочную установку для мешков производительностью 2 т/ч. Габариты установки L=4500 мм, B=2300 мм, Н=3100 мм.

Потребность в сырье на одни сутки составляет:

Qсут меш = 448/253=1,77 т.

Время работы установки:   1,77/2=0,88 ч

Принимаем одну ручную растарочную установку для мешков, работающую в одну смену.

Коэффициент использования растарочной установки:    Ки.о.=0,32/8=0,04.

Расчет растарочных установок для сырья, поступившего в контейнерах.

Для сырья, поступившего в контейнерах, принимаем  ручную растарочную установку для контейнеров, производительностью 2 т/ч. Габариты установки: L=1500мм,B=1500мм, H=3100мм.

Потребность в сырье на одни сутки составляет:

Qсут меш = (436,825+59,572)/253 = 1,96 т.

Время работы установки:   1,96/2=0,98 ч.

Принимаем  одну ручную растарочную установку для контейнеров, работающую в одну смену.

Коэффициент использования растарочной установки:  Ки.о.=0,98/8=0,12.

Расчет площади растарочного отделения.

Габаритные размеры ручной растарочной установки для мешков:4500ммх2300мм

Габаритные размеры ручной растарочной установки для контейнеров:1500ммх1500мм

Для обслуживания растарочных установок необходимо предусмотреть площадку размерами: L=3000 мм, В=3000 мм.

S=(LB)РУмеш n+ (LB)РУкон n+(LB)обсл n       

S=(4,5×2,3)×1+(1,5×1,5)×1+(3,0×3,0)×1=21,6 м2

Принимаем площадь растарочного отделения S=36 м2;  (6´6) м2

 

8.2. Литьевое  производство

 

8.2.1 Расчет количества  сушилок.

 

1. По табл. 6.1–6.2 [1]определяем параметры сушки:

Вид материала	Допустимая  влажность, %	Температура сушки, ˚С	Время сушки, ч	Метод сушки
ПЭВД-НСш20	0,04	75	1	воздушная
ПА-НК15	0,1	75–80	8-10	вакуумная

 

2. Рассчитываем  количество сушилок для негигроскопичного  материала 
(ПЭВД -НСш20).

2.1. Определяем  производительности сушилок типа  СГ:

– параметры сушилок:

– рабочий объем Vсуш. раб (емкость бункера сушилки; по табл. 6.3[1]):

– СГ-100 — Vсуш. раб = 0,1 м3;

– СГ-300 — Vсуш. раб = 0,35 м3;

– коэффициент заполнения объема бункера — kзаполн = 0,8–0,85 (назначаем 
kзаполн = 0,8);

– принимаем время сушки — τ = 1 ч;

– количество операций сушки Mсут, выполняемых за 1 сутки при трехсменном режиме работы

Mсут = Ч / τ,

где Ч — число рабочих часов в сутках (при двусменном режиме работы — 23); соответственно

Mсут = 23/1 = 23;

– масса материала Z, загружаемого за одну операцию сушки,:

Z = kзаполн Vсуш. раб ρкомп. нас,

где Z — в т; Vсуш. раб — в м3; ρкомп. нас – насыпная плотность ПМ, т/м3 (принимаем для 
ПП-НСКTiO2 5 ρкомп. нас = 0,521 т/м3).

Соответственно для сушилок:

– СГ-100:   Z = 0,8·0,1·0,521 = 0,042 т;

– СГ-300:   Z = 0,8·0,35·0,521 = 0,146 т;

– суточные производительности сушилок Qсуш. сут

Qсуш. сут = Z Mсут;

соответственно для сушилок:

– СГ-100:    Qсуш. сут = 0,042·23 = 0,966 т/сут;

– СГ-300:    Qсуш. сут = 0,146·23 = 3,358 т/сут.

2.2. Выбираем марку  сушилок:

– суточный расход сырья Rсут 0, приходящийся на одну литьевую машину:

– сравнивая суточные производительности сушилок Qсуш. сут с суточным расходом сырья Rсут 0, приходящимся на одну литьевую машину, видим, что для рассматриваемого производства достаточно производительности сушилки типа СГ-100.

Принимаем сушилки СГ-100

2.3. Рассчитываем  количество сушилок:

– расчетное количество сушилок Nрасч:

– поскольку сушилки типа СГ устанавливаются на участке литья на бункерах литьевых машин, то принимаем количество сушилок, равное числу литьевых машин, т. е.

N = 3.

2.4. Рассчитываем  коэффициент использования сушилки  kисп :

2.5. Назначаем, исходя  из опыта работы предприятий  по переработке полимерных материалов, следующий режим работы сушилки  СГ-100: в течение смены производится  дозагрузка сырья — 3 раза, после  каждой дозагрузки сырье сушится 1 час.

Соответственно коэффициент использования фонда времени для сушилок СГ-100 составляет:

kисп. врем = Nзагр τ / Ч = 6 / 16 = 0,375.

 Рассчитываем количество сушилок для гигроскопичного материала (ПА-НК15).

3.1. Определяем  производительности сушилок типа  РВ:

– параметры сушилок:

– рабочий объем Vсуш. раб (по табл. 6.4[1]):

– РВ 0,32-0,5 ВК-0,2 — Vсуш. раб = 0,32 м3;

– РВ 0,8-1,6 ВК-0,2 — Vсуш. раб = 0,8 м3;

– РВ 1,2-4 ВК-0,2 — Vсуш. раб = 1,2 м3;

– коэффициент заполнения объема бункера — kзап = 0,8–0,85 (назначаем  
kзап = 0,8);

– определяем время τ одной операции сушки, принимая следующий временной режим сушки:

– загрузка сырья в сушилку и повышение температуры — 1 ч;

– сушка — 9 ч;

– понижение температуры и выгрузка сырья из сушилки — 1 ч;

– общее время операции:   τ = 1+9+1 = 12 ч;

– количество операций сушки Mсутк за 1 сутки при двусменном режиме работы — по (6.11[1]):

Mсут = Ч / τ = 23/11 = 2;

– количество материала Z, загружаемого за одну операцию сушки,:

Z = kзаполн Vсуш. раб ρкомп. нас,

где полагаем ρнас = 0,7 т/м3; тогда для сушилок:

– РВ 0,32-0,5 ВК-0,2 — Z = 0,8·0,32·0,7 = 0,179 т;

– РВ 0,8-1,6 ВК-0,2 — Z = 0,8·0,8·0,7 = 0,448 т;

– РВ 1,2-4 ВК-0,2 — Z = 0,8·1,2·0,7 = 0,672 т;

– суточные производительности сушилок Qсуш. сут :

– РВ 0,32-0,5 ВК-0,2 — Qсуш. сут = Z Mсут = 0,179·2 = 0,358 т;

– РВ 0,8-1,6 ВК-0,2 — Qсуш. сут = Z Mсут = 0,448·2 = 0,896 т;

– РВ 1,2-4 ВК-0,2 — Qсуш. сут = Z Mсут = 0,672·2 = 1,344 т.

3.2. Находим суточный  расход сырья Rсуш. сут, подлежащего сушке, равный суточному расходу Rсут 1 первичного композита и возвратных отходов, формула (57):

,

где Rсут 1 — в т/сут; Rкомп — годовой расход первичного композита (в рассматриваемом случае — первичного полимера), т; Rвозвр – годовые возвратные отходы, т; Т — количество рабочих дней в году (при двусменном режиме работы Т = 253 дней).

Получаем:

Rсуш. сут = (160+ 13,6) / 253 = 0,68 т/сут.

3.3. Выбираем марку  сушилки:

– количества сушилок Nсуш рассматриваемых марок, требуемые для сушки суточного количества сырья массой Rсуш. сут,:

, т. е.:

– РВ 0,32-0,5 ВК-0,2 — Nсуш = 0,68 / 0,358 = 1,9;

– РВ 0,8-1,6 ВК-0,2 — Nсуш = 0,68 / 0,896 = 0,75;

– РВ 1,2-4 ВК-0,2 — Nсуш = 0,68 / 1,344 = 0,5;

– по количествам сушилок Nсуш разных марок видно, что целесообразно применить одну сушилку РВ 0,8-1,6 ВК-0,2, работающую при сушке ПА только 2 смены (т. к. время сушки для одной сушилки — τ = 11 ч).

При трехсменном режиме работы выбранная сушилка РВ 0,8-1,6 ВК-0,2, две смены — работает, третию — не работает.

3.4. Коэффициент  использования kисп сушилки

kисп = Nрасч / N = 0,75/ 1 = 0,75.

Коэффициент использования фонда времени при этом, —

kисп. врем = Nзагр τ / Ч = 11/ 23 = 0,47.

4. Результаты  расчета сводим в таблицу8.2.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 8.2

Количество сушильного оборудования

 

Наименование  изделия	Тип сушилки	Количество  сушилок, шт.		Коэффициенты использования оборудования
		расчетное	принятое	kисп	kисп. врем
Изделие 1	СГ-100	0,45	3	0,15	0,375
Изделие 2	РВ 0,8-1,6 ВК-0,2	0,75	1	0,75	0,47

 

8.2.2  Расчет количества смесителей.

 

Смеситель устанавливается в отделении подготовки сырья и предназначается для смешения сырья с гранулированными возвратными отходами.

Смеситель необходим для материала   ПЭВД - НСш20 .

Для материала ПА-НК15 смесители не требуются, так как смешение с гранулированными возвратными отходами происходит в процессе сушки в вакуумных сушилках.

Количество смешиваемого материала:

ПЭВД - НСш20 .q = 128,4  т/год.

         Возможная загрузка смесителя:

q = Vсм*ρнас*0,8, т

Где Vсм – рабочий объём смесителя, м3;

ρнас – насыпная плотность материала, т/м3;

0,8 – коэффициент  использования объёма смесителя.

ФЛ 0,16-24-0,1:

ПЭВД - НСш20 q =0,125 ∙ 0,55 ∙ 0,8=0,055 т

ФЛ 0,63-24-0,1:

ПЭВД - НСш20 q =0,5 ∙ 0,55 ∙ 0,8=0,22 т.

Чистое время смешения 10 мин., время операции вместе с загрузкой и выгрузкой 20 мин., следовательно, за 1 час производится 3 операции смешения.

Загрузка смесителя за 3 операции:

ФЛ 0,16-24-0,1:

ПЭВД - НСш20 q =3 ∙ 0,055=0,165 т/ч

ФЛ 0,63-24-0,1:

ПЭВД - НСш20 q =3 ∙ 0,22=0,66 т/ч.

Определяем количество сырья подлежащего смешиванию в сутки:

ПЭВД - НСш20 q =128,4/253=0,5 т

Время работы смесителя:

ФЛ 0,16-24-0,1:

ПЭВД - НСш20 t=0,5/0,165=3,4 ч

        ФЛ 0,63-24-0,1:

ПЭВД - НСш20 t=0,560,66=0,85 ч

         Принимаем смеситель ФЛ 0,16-24-0,1.

Определяем количество смесителей:

ПЭВД - НСш20 n= 0,56/(0,165 ∙ 3)=1,13 шт.

        Принимаем 1 смеситель ФЛ 0,16-24-0,1, работающий  в две смены.

Коэффициент использования смесителя:

Ки.о.=3,4∙2/16 =0,425.

 

8.2.3 Расчет оборудования для участка механической обработки

 

Механической обработке подвергаются изделия, если невозможно получить в форме заданные формы изделия, в том числе отверстия и пазы.

В отдельных случаях механической обработке подвергаются детали, изделия, полученные в форме, но несоответствующие техническим условиям. Здесь предусматривается дополнительная механическая обработка.

Объем механической обработки зависит от сложности изделия, а так же годовой программы выпуска изделия.

Всего на участке обрабатывается около 10% изделий от годовой программы выпуска изделия.

Принимаем следующее распределение механической обработки по ее видам:

1. Зачистка мест  обрезки литника: 1 – 2% от годовой  программы выпуска;

2. Сверление отверстий: 2 – 3% от годовой программы выпуска;

3. Фрезерование: 2 – 3% от годовой программы выпуска;

4. Зачистка по  контуру: 4 – 5% от годовой программы  выпуска;

Для выполнения вышеперечисленных операций механической обработки применяем настольные станки механической обработки. Производительность одного станка, с учетом режима работы предприятия (трехсменный режим работы) 75 т/год.

Для размещения оборудования и проведения операций механической обработки выпускаемых изделий предусматриваем участок механической обработки изделий.

Годовая программа выпуска для всех типов изделий в соответствии с материальным балансом составляет А = 610 т/год.

Рассчитываем количество и коэффициент использования сверлильного оборудования (станков):

N = , где

А – суммарная годовая программа производимых изделий, т/год;

0,02 – доля деталей, подвергающихся сверлению;

qст – производительность станка, т/год;

Nсверл. = 610 × 0,02 / 35 = 0,35 шт. Принимаем 1 станок 6902 ПМФ2.

Коэффициент использования станка

Ки.о. = Nрасч. / Nприн. , где

Nрасч. – расчетное количество станков, шт.;

Nприн. – принятое количество станков, шт.;

Ки.о. = 0,35 / 1 = 0,35.

Рассчитываем количество фрезерных станков и коэффициент использования оборудования:

Nфрез. = 610 × 0,02 / 35 = 0,35 шт. Принимаем 1 станок 1Д325.

Коэффициент использования станка: Ки.о. = 0,35 / 1 = 0,35.

 

Рассчитываем количество и коэффициент использования центробежных установок для зачистки изделий по контуру:

Nфрез. =610 × 0,05 / 35 = 0,87 шт. Принимаем 1 установку А52.00.000.

Коэффициент использования установок: Ки.о. = 0,87 / 1 = 0,87.

 

8.2.4 Расчет оборудования для участка переработки отходов

 

В зависимости от типа отходов материала предусматривают соответствующие методы переработки отходов. Образующиеся отходы могут быть возвратные и безвозвратные.

Возвратные отходы подлежат следующей переработке:

1) Дробление материала  на дробилках типа ИПР (измельчитель  пластмасс роторный);

2) Гранулирование  на линиях ЛГП (линия гранулирования  пластмасс) на базе дискового  экструдера.

Для безвозвратных отходов необходимо предусматривать только дробление с последующим затариванием и продажей в качестве добавок в строительстве.

В соответствии с материальным балансом количество отходов в год составляет (по всем типам материалов):