Проект цеха стального литья мощностью 12 тыс. тонн

Содержание

1. Введение

1. Разработка проекта цеха

1.1 Обоснование общих решений по проекту

1.2 Плавильное отделение

1.3 Формовочное отделение

1.4 Стержневое отделение

1.5 Описание литейного цеха

2. Разработка технологического процесса изготовления отливки «шестерня»

2.1Анализ технологичности конструкции отливки

2.2 Обоснование и выбор способа изготовления отливки

2.3 Выбор линии разъёма, места подвода металла, определение стержней

2.4 Припуски на механическую обработку. Формовочные уклоны

2.5 Расчёт литниковой системы

2.6. Выбор материалов и методов изготовления стержневой и формовочной смесей

2.6.1.Изготовление формовочной смеси

2.6.2 Изготовление стержневой смеси

2.6.3. Контроль формовочных и стержневых материалов и смесей

2.6.4 Оснастка, процесс установки и изготовления модельного комплекта

2.6.5 Операции формовки, изготовления формы

2.7 Операции заливки и прочие критерии и

2.7.1 Химический состав Ст35, его свойства, температура плавки и заливки

2.7.2. Продолжительность охлаждения отливок в форме

2.8 Финишные операции. Выбивка и удаление стержней, очистка и зачистка

3. Разработка конструкций узлов роликового конвейера

3.1 Поточная линия

3.2.Формовочная линия

3.3 Автоматические высокопроизводительные формовочные

3.4 Формовочные линии автоматические

3.5 Рольганги

3.5.1Рольганги прямые

3.6 Особенности конструкции и преимущества эксплуатации роликовых конвейеров и рольгангов

3.7 Область применения

3.8 Роликовые конвейеры

3.9Расчет мощности привода рольгангового транспортера

4. Охрана труда

4.1 Общее положение

4.2 Анализ опасных и вредных производственных стали литейном цехе мощностью 15000 т/год условиях завода тоо им «Пархоменко»

4.3 Расчёт искусственного освещения цеха

4.4 Мероприятия по снижению опасных и вредных производственных факторов

4.5 Пожарная безопасность

5. Промышленная экология

5.1 Общие положение

5.2 Загрязнение атмосферы

5.3 Расчёт выбросов литейного цеха, мощностью 15000 т/год

6. Технико-экономическое обоснование проекта

6.1 Проект цеха стального литья мощностью 15 тыс. тонн в год в условиях ТОО «КМЗ им Пархоменко»

6.2 Выбор оборудования литейного цеха

6.2.1 Плавильное отделение

6.2.2 Формовочное оборудование

6.2.3 Стержневое отделение

6.2.4 Смесеприготовительное отделение

6.2.5 Термообрубное отделение

6.3 Капитальные вложения в оборудование цеха

6.4 Капитальные вложения в оснастку, производственный инструмент и инвентарь

6.5 Расчет капитальных вложений в производственное здание проектируемого цеха

6.6 Расчет числености рабочих

6.6.1 Расчет численности производственных рабочих по рабочим местам на основании норм обслуживания по агрегатам

6.6.2 ЕСТ и расчет средневзвешенного тарифного коэффициента для рабочих литейного цеха

6.6.3 Численность вспомогательных рабочих

6.6.4 Определение численности и состава служащих (организационная структура управления цехом)

6.7 Расчет фонда оплаты труда

6.7.1 Расчет фонда оплаты труда производственных рабочих

6.7.2 Расчет отчислений социального, индивидуального подоходного налога и пенсионные отчисления

6.7.3 Расчет фонда оплаты труда вспомогательных рабочих

6.7.4 Расчет отчислений социального, индивидуального подоходного

налога и пенсионные отчисления

6.8 Расчет затрат на электроэнергию, расходуемую на нетехнологические цели

6.8.1 Затраты на электроэнергию расходуемую на нетехнологические цели

6.8.2Расчет себестоимости производства литья

6.8.3 Калькуляция себестоимости жидкой стали

6.9 Расчет экономической эффективности капитальных вложений

Список использованных источников

Приложения

Введение

Значение литейного производства для народного хозяйства и в первую очередь для машиностроения чрезвычайно велико. Литейное производство - основная заготовительная база, определяющая возможности дальнейшего развития отраслей машиностроения. Метод получения фасонных заготовок заливкой металла в формы до настоящего времени наиболее простой и доступный.

Отливки имеют существенные преимущества по сравнению с другими видами заготовок. Выбор вида заготовок для машиностроительных деталей в основном обуславливается различными техническими требованиями к их качеству.

При проектировании литейных цехов и заводов необходимо особое внимание уделять вопросам повышения качества отливок. В результате автоматизации обработки резанием повысились требования к геометрической точности литых заготовок. Оценкой конструкции машин по удельной массе на единицу мощности определилась тенденция получения тонкостенных отливок и уменьшения удельной массы литых деталей от общей массы оборудования.

С улучшением внешнего вида, а, следовательно, с повышением конкурентоспособности изделий повысились требования к качеству поверхности и внешнему виду отливок.

Появилась ориентация на использование в плавильных отделениях разнообразных шихтовых материалов. Распространяется применение предварительного подогрева шихты. Уменьшение содержания газов может быть обеспечено при выплавке стали в новых плавильных агрегатах, таких как индукционновакуумные печи.

Определилась тенденция по совершенствованию системы планирования и отчетности по литейному производству, направленная на увеличение изготовления отливок в штуках, а не в тоннах. Для уменьшения металлоемкости продукции наметилось расширение производства из ВЧ изложниц, труб, тюбингов и отливок в автомобилестроении. Будет увеличено изготовление отливок из алюминиевых сплавов.

Важнейшей современной проблемой литейного производства является автоматизация заливки форм. Данная задача уже решается как для чугунных, так и для стальных отливок, это позволит увеличить возможности использования формовочных автоматических линий. Расширяется применение мокрой уборки в смесеприготовительных и обрубочноочистных отделениях, а также использование пылеуборочных вакуумных систем. Все отходы должны сепарироваться. Предусматривается грануляция шлаков для последующей сепарации. Повысились требования к условиям труда, по улучшению защиты окружающей атмосферы и прилегающих водных бассейнов.

Разработка проекта цеха

1.1 Обоснование общих решений по проекту

В соответствии с заданием должен быть спроектирован проект цеха стального литья мощностью 15 000 тонн в год в условиях ТОО « КМЗ им Пархоменко».

Производственный корпус проектируемого цеха размещен в здании с площадью 5184 м2 и высотой 9,6 м.

Основной деятельностью предприятия является выпуск стального литья.

Режим работы – двухсменный по 8 часов/смену, 254 дня в году. Планируемая максимальная мощность 15000 тонн годного литья в год. Технологический процесс производства состоит из следующих стадий:

- прием, хранение и подготовка шихтовых материалов;

- приготовление формовочных и стержневых составов;

- изготовление форм и стержней;

- плавка стали;

- заливка, охлаждение и выбивка отливок;

- очистка литья;

- термообработка литья;

- приемка готовой продукции и исправление дефектов литья;

- переработка отходов собственного производства (возврат собственного производства, брак).

1.2 Плавильное отделение

В настоящее время в машиностроительной промышленности для выплавки стали, используют следующие плавильные агрегаты:

1. конвертеры с боковым дутьем с кислой и основной футеровкой;

2. электродуговые печи с кислой и основной футеровкой;

3. индукционные печи и тигельные горны.

В проекте приставленна электродуговые печи с кислой и основной футеровкой.

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержание которого практически не превышает 1.7÷2%. Стали, в которых содержатся только обычные или постоянные примеси (до 2,0 % С, до 0,8% Si, до 1,0% Mn, до 0,1% S, до 0,1% P), называют углеродистыми.

Стали содержащие до 0,25% С, называются малоуглеродистыми, или мягкими; содержащие от 0,25 до 0,6% - среднеуглеродистыми, более 0,6 до 2%С – высокоуглеродистыми. Стали, содержащие указанные примеси в больших количествах или другие примеси (хром, никель, титан, молибден) называются легированными, или специальными сталями. Если общее содержание легирующих составляющих (углерод во внимание не принимается) в сталях не превышает 2,5%, то они называются низколегированными. Если содержание легирующих составляющих от 2,5 до 10,0 %, то стали называют среднелегированными, свыше 10 %- высоколегированными.

Жидкая сталь должна обладать следующими свойствами:

1. достаточной жидкотекучестью, чтобы хорошо заполнять рабочую полость литейной формы и давать ее хорошие отпечатки;

2. соответствовать по своему химическому составу требованиям ГОСТ или технических условий на приемку отливок; содержать минимум вредных примесей (фосфора и серы) и растворенных газов (кислорода, азота и водорода).

3. быть свободной от твердых и жидких неметаллических включений. Включения, попавшие в металл, должны обладать способностью легко и быстро всплывать на поверхность или удаляться из металла.

4. давать чистую поверхность отливок без плен и пригара.

5. строение металла отливок должно быть плотным, свободным от несплошностей разного вида и происхождения.

Жидкотекучесть стали зависит от химического состава и температуры, а также от вязкости и поверхностного натяжения. Кроме того, жидкотекучесть зависит от чистоты металла, от газовых и неметаллических включений и от скорости отвода тепла литейной формой.

Чем выше температура стали, чем меньше ее вязкость, тем больше жидкотекучесть. Если температура соответствует точкам, расположенным выше линии ликвидуса, то жидкотекучесть стали быстро понижается, и как только образуется сплошной скелет из твердой фазы, жидкотекучесть становится равной нулю (нулевая жидкотекучесть).

Жидкотекучесть тем больше, чем больше перегрев металла, чем больше тепла выделяется сталью во время кристаллизации и чем меньше отнимается тепла стенками каналов и полостями литейной формы за время ее заполнения.

Определение массы выплавляемого сплава в цехе является основной при проектировании плавильного отделения. За основу расчета берут программу цеха, разделенную на отдельные групповые (по массе) или технологические потоки производства отливок. В каждом групповом или технологическом потоке отливки подразделяют в зависимости от требований к их физико-механическим свойствам по отдельным классам шихт. Эти данные заносят в таблицу 1.1, и они служат основание для выбора способа плавки и типа плавильного агрегата. Сведения о характере производства отливок, приведенные в программе цеха, и выбранный способ плавки позволяют определить процент и массу литников, брака, угара, безвозвратных потерь, а, следовательно, и общую массу жидкого сплава и металлозавалки.

Для разных технологических процессов используется одна и та же марка шихты.

Разработка технологического процесса изготовления отливки «шестерня»

2.1Анализ технологичности конструкции отливки.

К технологу литейщику поступает чертеж детали, которую нужно изготовить литьем (в виде готового изделия или заготовки). Разработку технологического процесса изготовления отливки начинают с анализа технологичности конструкции детали. [6]

Литейные свойства сталей существенно отличаются от свойств серого чугуна. Стали имеют большую литейную усадку (22,5%), худшую жидкотекучесть, большую склонность к ликвации. Для получения качественных отливок необходимо учитывать особенности литейных свойств стали на стадии конструирования литой детали или оценки технологичности при разборке технологии ее изготовления.

Отливка «шестерня» является технологической отливкой, равномерной толщиной стенки, что значительно упрощает технологический процесс ее получения. Отливка изготовляется из Ст 35. Сталь конструкционная углеродистая качественная. Используется для деталей невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения: оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.

2.2 Обоснование и выбор способа изготовления отливки.

При выборе способа изготовления отливки в первую очередь принимают во внимание результаты предварительного анализа заказа и технологичности детали. При этом, как правило, определяющим фактором является серийность производств реже — технические требования, предъявляемые к изделию, что влияет на стоимость формы и модельной оснастки.

В единичном, мелкосерийном и серийном производстве отливки изготовляют обычно литьем в песчаные сырые, подсушиваемые, химически твердеющие и сухие формы. Т.к. производство цеха серийное, то наиболее экономичен способ изготовления отливок в сырых формах, т.к. в этом случае не требуется площадь для установки сушильных агрегатов и складирования форм перед сушкой и дополнительный расход топлива. При изготовлении форм этим способом по сравнению с формовкой по сухому значительно сокращаются цеха изготовления отливки, и снижается её себестоимость. Поэтому в данном случае наиболее целесообразно использовать метод формовки по сырому. При определении отливки в форме нужно руководствоваться несколькими правилами, подтверждённые многолетней практикой. Для отливок, имеющих внутренние полости, образуемые стержнями, выбранное положение должно обеспечивать возможность проверки размеров полости формы при сборке, а так же надёжное крепление стержней.[4]

2.3 Выбор линии разъёма, места подвода металла, определение стержней.

Выбор поверхности разъема формы подчинен выбору положения формы при заливке. При определении поверхности разъема формы необходимо руководствоваться следующими положениями: форма и модель, по возможности, должны иметь одну поверхность разъема желательно плоскую горизонтальную, удобную для изготовления и сборки формы; модель должна свободно извлекаться из формы; при формовке в парных опоках следует стремиться к тому, чтобы общая высота формы была минимальной. При машинной формовке выбор поверхности разъема формы зависит также от типа формовочных машин. Исходя из конфигурации выбор линии разъема, показанный на чертеже (лист 3), обусловлен тем, что большая часть отливки должна находиться в нижней полуформе. В данном случае вся отливка, за исключением прибылей находится в нижней полуформе, тем самым обеспечивая удобную сборку и свободное извлечение из формы. Выбор подвода металла выбирался, учитывая материал отливки, а

также толщину стенки отливки.[3]

Определить возможность выполнения отверстий в процессе получения отливки и тех частей отливки, которые не могут быть получены с мощью модели. Число стержней служащих для оформления полостей отливки, ее отдельных элементов и элементов литниковой системы, определяют с учетом серийности выпуска отливок. В единичном и мелкосерийном производстве целесообразно получать отливки с использованием минимального числа стержней или вовсе без них, имеющиеся выступающие части оформлять с помощью отъемных частей, а мелкие отверстия, пазы и выемки получать при последующей механической обработке. [3]

Формовочные уклоны на знаковых частях назначают по ГОСТ 3606—80 [4] в зависимости от высоты знака и его расположения в форме (низ или верх относительно разъема). Зазоры между знаковыми поверхностями форм и стержней назначают в соответствии с гост 3606—80 в зависимости от высоты знака и типа модельного комплекта [4].

2.4 Припуски на механическую обработку. Формовочные уклоны.

Припуски на механическую обработку даются на всех обрабатываемых поверхностях отливки. Величина припуска зависит от положения поверхности при отливке, способа формовки и чистоты обработки поверхности, а также от величины отливки и самой обрабатываемой поверхности.[3]

При машинной формовке ввиду большей точности литья припуски на обработку даются меньшие, чем при ручной формовке. Наибольшие припуски предусматриваются для поверхностей, которые при заливке обращены вверх, так как они больше всего засоряются неметаллическими включениями.

Требования по точности отливки для всех сплавов регламентируется по ГОСТ 2664585.

Формовочными называют уклоны, которые придаются рабочим поверхностям литейных моделей для обеспечения свободного извлечения их из форм или освобождения стержневых ящиков от стержней без разрушения в том случае, если конструкция детали не предусматривает конструктивные уклоны. Величина уклона зависит от высоты стенки, материала модели и от способа формовки.

2.6.3. Контроль формовочных и стержневых материалов и смесей.

Контроль свойств исходных формовочных материалов, формовочных и стержневых смесей, вспомогательных составов является одним из элементов системы управления качеством выпускаемой предприятием продукции. Для обеспечения необходимого качества формовочных и стержневых смесей проводят входной контроль поступающих на завод исходных формовочных материалов.

Входной контроль формовочных песков включает определение зернового состава песка, модуля его мелкости, содержания глинистой составляющей, влажности, огнеупорности, а входной контроль синтетических смол - основных характеристик в соответствии с техническими условиями или ГОСТом. Этот контроль выполняет группа входного контроля лаборатории формовочных материалов цеха. Периодичность контроля устанавливают в зависимости от назначения и от стабильности качества поступающих материалов. При поступлении новых материалов, замене одного материала другим или смене поставщика проводят их входной контроль и при положительных результатах (соответствии техническим условиям или ГОСТУ) материал запускают в производство. Некачественный материал не может быть использован.

Контроль формовочных и стержневых смесей состоит из экспресс-контроля и полного контроля. Экспресс - контроль единых облицовочных и наполнительных смесей включает определение предела прочности при сжатии во влажном состоянии, влажности, газопроницаемости; высушиваемых стержневых смесей - определение предела прочности при сжатии во влажном состоянии, влажности, предела прочности при растяжении в сухом состоянии, газопроницаемости; смесей, отверждаемых в оснастке, — предела прочности при растяжении отверждённых образцов, живучести, предела прочности при сжатии для химически твердеющих смесей после выдержки образцов на воздухе, газопроницаемости.

Полный контроль формовочных и стержневых смесей включает определение свойств, установленных технологическими инструкциями данного предприятия.

Частота отбора проб для экспресс-анализа единых формовочных смесей при потреблении более 100 м3/ч в массовом производстве - не реже двух раз в час, при потреблении менее 100 м3/ч — не реже одного раза в час, при потреблении менее 50 м3/ч в мелкосерийном производстве - не реже двух раз в час.

Пробы облицовочных смесей отбирают от каждого замеса в середине их выпуска из смесителя, а наполнительные смеси контролируют 2 — 3 раза в смену, отбирая пробу с рабочих мест. Отбор проб стержневых смесей проводят не реже двух раз в смену, в середине выпуска из смесителя, а при использовании смесителей непрерывного действия 1 раз в 2 ч.

Формовочные и стержневые смеси, отверждаемые в оснастке, контролируют не реже двух раз в смену, в середине выпуска из смесеприготовительного агрегата.

Пробы смеси обычно имеют массу не менее 0,5 кг и должны храниться в закрытой герметичной таре. Методы отбора и подготовки проб установлены ГОСТ 23408 - 78. Результаты контроля должны четко регистрироваться в технической документации. Обработка результатов позволяет установить влияние свойств смесей на качество отливок, определить причины брака отливок.

Экспресс-котроль включает в себя 5 основных операций:

1.Определение глинистых составляющих в песке

2.Определение зернового состава песка

3.Определение газопроницаемости формовочных материалов и смесей

4.Определение влажности смеси

5.Определение прочности смеси

2.6.4 Оснастка, процесс установки и изготовления модельного комплекта

Основные виды оснастки, применяемые при изготовлении литейных форм из песчано-глинистых смесей — модели и стержневые ящики, которые классифицируют по следующим признакам: виду материала способу изготовления форм и стержней компоновке элементов — разъемные и неразъемные модели; разъемные, вытряхные и разборные стержневые ящики; сложности — простые, средней сложности и сложные; размерам модели: для ручной формовки, для машинной формовки. Конструктивному исполнению — объёмные, пустотелые, скелетные модели и шаблоны; точности изготовления—модели I, II и III классов точности; прочности—модели 1,2 и 3 класса точности. [9]

Для изготовления отливок применяют большое число различных приспособлений, которые называют литейной оснасткой. Часть оснастки, включающая все приспособления, необходима для получения в форме отпечатка модели отливки, называют модельным комплектом.

Стержневые ящики, предназначенные для изготовления стержней на пескодувных машинах, имеют ряд особенностей. Половины корпуса ящика центрируют с помощью втулок и штырей. Для уменьшения изнашивания, обеспечения плотного соприкосновения половин ящика и предотвращения выхода смеси по разъему к ящику прикрепляют винтами стальной лист (броню). Броню ящика шлифуют. Ящик снабжают специальным вдувным устройством. Для выхода воздуха в стенках стержневого ящика делают вентиляционные отверстия, которые закрывают специальными пробками — вентами.

Модельный комплект состоит из моделей отливки элементов литниковой системы; стержневых ящиков; модельных плит для установки и крепления моделей отливки и литниковой системы, приспособлений для доводки и контроля форм и стержней. При формовке кроме модельного комплекта используют опоки и различные приспособления – наполнительные рамки, плиты, штыри, и т. д. [9]

Модельные комплекты изготавливают рабочие – модельщики, как правило, высокой квалификации.

Модельный комплект должен удовлетворять следующим основным требованиям: обеспечивать полученные отливки определённой геометрической формы и размеров; обладать высокой прочностью и долговечностью; быть технологичными в изготовлении; иметь минимальную стоимость с учётом стоимости ремонта; сохранять точность размеров; прочность в течение определённого периода эксплуатации.

Так как производство по проекту серийное, то целесообразно применять металлические модели и стержневые ящики. Их используют для механической формовки и, поэтому конструкция моделей и стержневых ящиков связана с конструкцией формовочных и стержневых машин.

Основными элементами металлического модельного комплекта являются модельная плита и стержневые ящики.

Металлическая модельная плита делается составной, т.е. модель изготавливается отдельно, а затем монтируется на плите. На плите вместе с моделью отливки закрепляют модели элементов литниковой системы – питателей, шлакоуловителей, выпоров, что устраняет ручные операции при формовке.

Исходным документом при проектировании металлического модельного комплекта является технологический чертёж отливки, выполненный в соответствии с ГОСТ 2.42380. По этому чертежу разрабатывают модели верха и низа, стержневой ящик. Модельную плиту выбирают по МН 129780. Т.к. для 4 отливок нужна опока 500×400×150, то по этим размерам нужно выбирать и модельную плиту, так называемым подмодельным вкладышем для автоматизированных формовочных линий.

При разработке чертежей модельного комплекта пересчитывают размеры детали с учётом усадки сплава и на рабочих чертежах моделей стержневых ящиков проставляют размеры, уже учитывающие усадку. Так поступают потому, что детали металлических моделей обрабатывают на металлорежущих станках, и использование усадочного метра в этом случае затрудняет работу модельщика.

Металлические модельные комплекты изготавливают из алюминиевых сплавов АЛ3, АЛ24, АЛ25, АЛ25, АЛ27. Металлические модели, стержневые ящики, модельные плиты рекомендуется делать тонкостенными, усиливая их рёбрами жёсткости. Толщину стенок моделей назначают по МН 352082. Толщина рёбер жёсткости составляет 0,70,8 толщины стенок модели, толщина бортов 1,251,3 толщины стенок.

Точность размеров и шероховатость поверхности металлических моделей и стержневых ящиков регламентируется по ГОСТу 278980.

Для определения конструктивных размеров модельных комплектов в первую очередь необходимо установить припуски на механическую обработку, припуски на усадку и формовочные уклоны.

Припуски на механическую обработку назначают по ГОСТ 2664585. Этот гост распространяется на отливки из чёрных и цветных металлов и сплавов и регламентирует допуски на размеры, массу и припуски на механическую обработку. Припуски на обработку резанием наносят на чертеже и детали сплошными тонкими линиями красного цвета и штрихуют только в плоскости разреза. Над знаками обработки цифрами указывают величину припуска на обработку резанием, для отливок из серого чугуна по ГОСТ 185585. при массовом и серийном производстве отливок из серого чугуна литьём получают отверстия размеров (диаметром)>20 мм.

2.6.5Операции формовки, изготовления формы.

Наиболее важной операцией является заполнение опоки формовочной смесью и уплотнение последней. Уплотнение должно быть равномерным по всему объёму опоки. Недостаточное или неравномерное уплотнение наиболее часто приводит к образованию дефектов (подутости, плены, ужимины и др.), поэтому очень важно регулярно контролировать твёрдость поверхности форм.[1]

С помощью формовочных машин можно механизировать трудоёмкие работы по изготовлению литейных форм, уплотнение формовочной смеси и извлечение модели из формы.

Формовочное отделение в литейном цехе можно считать главным отделением. Здесь осуществляется формовка, сборка и заливка расплавом литейных форм.

При изготовлении разовых песчаных форм наиболее трудоёмкой операцией является уплотнение формовочной смеси. Выбор способа уплотнения формовочной смеси зависит от характера производства и его серийности.

В зависимости от массы и размеров отливок, их конфигурации, рода сплава, характера производства (серийное, массовое) для получения форм используют различные формовочные машины и автоматические линии.

Разработка конструкций узлов роликового конвейера

3.1.Поточная линия

Поточная линия, совокупность обрабатывающих машин или рабочих мест, расположенных по ходу технологического процесса изготовления деталей или сборки изделий. За каждой машиной или рабочим местом Поточная линия закрепляется одна или несколько операций. Поточная линия в металлооброчных цехах — 1 ряд (или 2 ряда) обрабатывающих станков (машин), связанных транспортными устройствами для передачи деталей с одной операции на другую. Поточная линия на сборочных участках — ряд рабочих позиций (рабочих мест), оснащенных оборудованием, приспособлениями, инструментом, транспортным устройством для передвижения собираемого изделия (машины) с позиции на позицию и непрерывно обеспечиваемых деталями и узлами для сборки изделия. На базе Поточная линия создаются автоматические линии путём оборудования их механизмами загрузки и выгрузки деталей, межстаночным транспортом, системой управления и т.п.[4]

Поточная линия бывают: индивидуальные — для обработки одной детали; спаренные — для одновременной обработки 2 деталей; групповые — для одновременной обработки нескольких деталей или для их изготовления в определённой последовательности. При поточной сборке крупных объектов отдельные узлы и детали подаются в установленной последовательности, а монтаж ведут специализированные бригады, переходящие с одного объекта на другой. Закрепление за каждым станком и рабочим местом Поточная линия определённых операций обусловливает необходимость приспосабливания оборудования и оснастки для постоянного выполнения рабочим этих операций, что обеспечивает высокую производительность труда и высокое качество работы.Максимальный эффект Поточная линия даёт при больших программах выпуска изделий. Однако поточные методы работы применяются также в серийном, мелкосерийном и даже в единичном производстве для изготовления деталей, требующихся на 1 изделие в большом количестве.[1]

3.2.Формовочная линия

В зависимости от массы и размеров отливок, их конфигурации, рода сплава, характера производства ( серийное, массовое) используют различные формовочные машины и автоматические формовочные линии. [5]

В литейных цехах крупносерийного и массового производства, где формовку выполняют на высокопроизводительных автоматических линиях, проектируют отдельные смесеприготовительные установки только для формовочных смесей для каждой формовочной линии. В этих случаях смесеприготовительное отделение часто входит в комплект автоматической формовочной линии. Такое решение обеспечивает полное использование своей оборотной смеси как наиболее подходящего сырья для производства высококачественной формовочной смеси. Для обеспечения легкости изменения рецептуры смеси на автоматической формовочной линии в этих случаях не ставят бункеров-отстойников для готовой смеси с емкостью больше чем на 30 мин расхода, а весь запас оборотной смеси в подготовленном виде сосредоточивают в бункерах над или перед бегунами. Емкость этих бункеров должна быть равной объему всей смеси, находящейся в системе.

При параллельном режиме работы цеха в литейных цехах массового и крупносерийного производства работу отделений объединяют в единый производственный поток, осуществляемый на литейном конвейере или же на автоматической формовочной линии.

Однако подавляющее большинство заводов железобетонных изделий отказывается от такой рациональной организации технологического процесса из-за возможного нарушения в доставке необходимых полуфабрикатов, тем более что создать запас бетонной смеси более чем на 1 5 - 2 ч работы формовочных линий невозможно - бетонная смесь начнет твердеть.

Основой перехода литейных цехов автомобильных заводов к комплексной автоматизации, внедрению высокопроизводительного оборудования и специальных способов изготовления отливок является углубление специализации и увеличение концентрации производства, обеспечивающих одновременно резкое улучшение технико-экономических показателей литейного производства, В автомобильной промышленности уже созданы и успешно действуют автоматические линии для литья по выплавляемым моделям, автоматические прессовые формовочные линии, автоматические линии производства оболочковых форм для отливок коленчатых валов грузовых и легковых автомобилей.[5]

Система управления выполняется на основе микровычислительного комплекса с использованием ЭВМ, позволяющим кроме управления оборудованием оперативно решать задачи организации работы. Агрегатирование формовочных линий позволяет автоматизировать трудоемкие процессы изготовления литейных форм и создавать гибкие производства с использованием роботов и манипуляторов на базе стандартного оборудования.

Приготовление формовочных и стержневых смесей начинается с подготовки ( сушки, размалывания и просева) исходных материалов. В современных литейных цехах формовочные линии работают в едином комплексе с автоматизированными смесеприготовительными системами. На рис. 16.5 показана единая комплексная система, управляемая с центрального пульта, сблокированного с обслуживаемой формовочной линией. Вся система состоит из следующих участков: / - участок переработки и подготовки смеси, бывшей в употреблении; / / - участок приготовления смеси и введения свежих добавок ( песка, бентонита, угля, воды); / / / - участок формовки.

Основным направлением повышения производительности труда и улучшения качества отливок, изготовляемых в разовых объемных формах, является применение автоматических линий. Для сокращения срока окупаемости формовочных линий их следует интенсивно использовать; линии должны обладать необходимой технической и технологической надежностью и ремонтопригодностью

3.3Автоматические высокопроизводительные формовочные

Автоматические высокопроизводительные формовочные линии требуют применения автоматизированных устройств для заливки металла в литейные формы. При заливке крупных литейных форм используют автоматизированные системы взвешивания и дозировки жидкого металла. При этом на мостовых кранах устанавливают высокочувствительные датчики, которые измеряют массу металла в ковше. Сигнал от датчиков по линии связи поступает ко вторичным приборам в кабину крановщика, управляющего процессом. Для синхронной работы заливочного участка и формовочных машин на конвейере мелких литейных форм устанавливают промежуточную канальную индукционную печь для непосредственной заливки из нее металла в формы. [5]

Автоматические высокопроизводительные формовочные линии требуют применения автоматических устройств для заливки металла в формы. Для автоматической заливки литейных форм чугуном применяют наклоняющийся ковш вместимостью 1 - 4 т с индукционным подогревом расплава и поддержанием постоянной температуры.

Большинство формовочных линий для изготовления крупных и средних отливок строится с гидроприводом.

На поточно-агрегатной формовочной линии выполняются все операции по формованию изделий, начиная от подачи формы и кончая выдачей продукции на склад и возвращением формы для нового цикла работы.

В формовочных линиях, состоящих из ряда взаимозависимых агрегатов, задержки в срабатывании последующей операции могут быть вызваны причинами, связанными с работой самого агрегата или других агрегатов линии. Так, например, в линиях, построенных по принципу РК, первые операции очередного цикла не начинаются, пока не закончит работу агрегат с самым длинным в данный момент циклом, хотя потерь времени в течение выполнения цикла в каждом агрегате не имеется.

На автоматических формовочных линиях со стационарной разливкой металла из ковшей емкостью до 30 т допускается отбирать пробы до начала разливки.

На современных автоматических формовочных линиях применяют три метода заливки: ручную, дистанционную или автоматическую. Ручная заливка не отличается от заливки на механизированных линиях. При дистанционной заливке ковш устанавливают на тележку, которая при заливке сцепляется с тележкой конвейера. Оператор с пульта регулирует скорость подачи металла и дает команду на прекращение заливки. Пульт может располагаться как на тележке, так и вне ее.

Действительная производительность формовочных линий в значительной мере определяется их надежностью и бесперебойным обслуживанием плавильным, смесеприготовительным и стержневым отделениями. Потери времени ( простои) в работе линии делят на цикловые и внецикловые.

3.4 Формовочные линии автоматические

Предназначены для отливок из чёрных и цветных металлов массой от 10 до 1000 кг. Линии создаются на базе формовочных установок различных типов: вибропрессовых, встряхивающих, прессовых, встряхивающепрессовых, импульсного уплотнения. В линиях используются опоки с размерами в свету от 500x400 до 1600x1200 мм.[5]

В линиях в автоматическом режиме выполняются операции: выдавливание кома горелой смеси с отливкой из формы, очистка опок, отделение отливок от горелой смеси на инерционных транспортирующих решетках; разборка опок и последовательная передача их на формовочную машину ;изготовление полуформ одним из указанных выше методов формообразования, сборка форм; транспортировка форм в зону заливки и охлаждения.

В качестве транспорта для транспортирования форм в зоне заливки и охлаждения могут быть применены: приводные рольганги, горизонтально-замкнутый пульсирующий литейный конвейер, тележки с установленными на них формами, перемещаемые гидравлическими толкателями или комбинация перечисленных методов передачи форм.

3.5 Рольганги

Рольганги служат для перемещения по горизонтали или под небольшим углом наклона штучных грузов (опок, слитков, плит, опок, профильного проката, труб, досок, поддонов, контейнеров, ящиков и т. п.), которые могут перекатываться по роликам, имеют плоскую опорную поверхность или прямые продольные опорные ребра, цилиндрическую форму и пр. При транспортировании на конвейере грузы катятся по стационарным роликам, оси которых укреплены на раме конвейера. [13]

По способу действия рольганги разделяют на приводные и неприводные. На приводных рольгангах ролики приводятся во вращение двигателем и сообщают движение лежащим на них грузам. На неприводных конвейерах грузы перемещаются под действием непосредственно приложенной к ним движущей силы и, накатываясь на ролики, приводят их во вращение.

Наиболее часто неприводные рольганги устанавливают с небольшим наклоном в сторону движения; силой, движущей грузы, служит продольная составляющая их силы тяжести. Такие конвейеры, называемые гравитационными, представляют по существу наклонную плоскость, на которой сплошной настил заменен роликами для уменьшения сопротивления движению и угла наклона. Для перемещения грузов на неприводном конвейере по горизонтали или по наклону вверх к грузам прикладывается внешняя сила, передаваемая, например, цепным захватом, толкающей штангой и т. п. В простейших случаях нетяжелые грузы на незначительную длину перемещают вручную.

Расстояние между осями роликов должно быть таким, чтобы груз всегда лежал не менее чем на двух роликах; практически, для достижения спокойного хода груза это расстояние принимается не больше 1/3 длины груза, а при длинномерных грузах, которые могут изгибаться в пролетах между роликами, еще меньше.

По типу роликов различают рольганги с цилиндрическими и дисковыми роликами.

3.5.1 Неприводные рольганги

Типы и конструкции рольганги разделяют на стационарные и передвижные. Конвейер собирают из секций, состоящих из опирающейся на стойки рамы и укрепленных на ней роликов. Для регулирования угла наклона конвейера стойки выполняют выдвижными.[13]

Ролики имеют, как правило, цилиндрическую форму и вращаются на шарикоподшипниках на неподвижных осях. При транспортировании грузов цилиндрической формы, например труб, круглой стали и т. п., применяют коноидальные либо парные наклонные ролики. Парные ролики устанавливают также в тех случаях, когда грузы передвигаются цепью с захватами; цепь располагается вдоль конвейера в просвете между роликами. Обечайки роликов обычно изготовляют из стальной трубы. При нетяжелых условиях работы применяют ролики из синтетических материалов. Они имеют меньшую массу, повышенную кислотоупорность и коррозионостойкость, обладают некоторой эластичностью и бесшумны при движении по ним грузов.

Во многих случаях вместо цилиндрических применяют дисковые ролики, устанавливаемые на специальных шарикоподшипниках на неподвижных осях. Такие ролики бывают разной конструкции, например с наружными и внутренними кольцами из пластмассы, с однорядным или двухрядным подшипником, стальными ступицей и закладными кольцами. Дисковые ролики имеют преимущества перед цилиндрическими; например, на криволинейных в плане конвейерах, при прохождении грузов диски на радиально расположенных осях вращаются с неодинаковой угловой скоростью (скорость с внешней стороны больше, чем с внутренней), и скольжение по ним грузов практически отсутствует. При грузах небольших размеров оси дисковых роликов, расположенных в шахматном порядке, могут устанавливаться ближе друг к другу, что обеспечивает более спокойный ход грузов.[9]

Неприводные роликовые конвейеры допускают пересечения и разветвления, на которых специальные переходные секции можно переставлять подобно стрелке рельсовых путей. На пересечениях специальная секция конвейера монтируется на поворотном круге и может располагаться продольной осью по длине одного или другого конвейера.

3.5.2Рольганги прямые

Применяют также дисковые ролики, смонтированные на поворотных головках и самоустанавливающиеся по ходу грузов, и шаровые опоры, допускающие движение грузов в любую сторону. Для уменьшения сопротивления скольжению на криволинейных участках с цилиндрическими роликами устанавливают по два раздельных ролика на каждой оси или конические ролики.

Рольганги прямые в комбинации с поворотными

При прохождении грузов по одному из сопряженных конвейеров на втором с помощью выключателей выдвигается стопор.Параметры изготовляемых с обечайками из стальных бесшовных или электросварных труб цилиндрических роликов неприводных роликовых конвейеров нормированы по ГОСТ 8324 - 71. Им устанавливаются диаметры ролика и конца его оси, длина ролика, расчетная нагрузка на него и масса. Кроме того, нормируется биение наружной рабочей поверхности роликов, которое для обработанных роликов может составлять 0,2 - 0,5 мм в зависимости от диаметра, и предельное отклонение от плоскости, которое не должно превышать 0,4 - 1,2 мм в зависимости от диаметра ролика. Длина цилиндрических роликов принимается из размерного ряда чисел 160, 200, 250, 320, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200 мм, шаг роликов из размерного ряда 50, 60, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 мм.[9]

В приводных роликовых конвейерах вращение передается от двигателя на все рабочие ролики. Эти виды конвейеров широко используются в прокатных цехах для транспортирования металла к прокатным станам, к ножницам, пилам, плавильным и охлаждающим устройствам, а также на склад готовой продукции. Большое распространение имеют приводные роликовые конвейеры на заводах, производящих резку и раскрой листового и профильного металла, на лесопильных и деревообделочных предприятиях при передаче бревен и досок от станка к станку и др.

Роликовые конвейеры прокатных цехов разделяют на рабочие (маневровые) и транспортные. Первые устанавливаются непосредственно у прокатных станов и служат для подачи и отвода от них металла, вторые – для транспортирования по цеху.

По способу передачи на транспортерные ролики движущей силы различают роликовые конвейеры с групповым и индивидуальным приводом. При групповом приводе движущаяся сила передается на ролики продольным валом, приводными цепями, клиновым ремнем или лентой.

На рисунке «а» слева показана схема привода с помощью продольного вала и конических передач, установленных на консольных концах валов роликов. Валы вращаются во внешних подшипниках. Конвейеры этого типа, приспособленные для тяжелых условий работы, нередко выполняются реверсивными. Реверс осуществляется переключением двигателя или передаточного механизма.

3.6 Особенности конструкции и преимущества эксплуатации роликовых конвейеров и рольгангов.

Принцип работы приводной и неприводной модели рольганга довольно прост. Работа оборудования связана с вращением, установленных в конструкции ролика подшипниках. Ролики в свою очередь закреплены на осях рамы. Процесс установки и принцип действия неприводного рольганга напрямую заимствован от роликовых транспортеров. Отличие работы между образцами связано с силой, приводящей ролики в движение. Для приводных рольгангов ролик движется за счет работы двигателя, а в неприводных моделях груз передвигается за счет собственной силы тяжести. Кроме того, как и стандартный роликовый транспортер, неприводной рольганг имеет соответствующие функциональные элементы: передаточный механизм для перераспределения момента вращения, натяжную и приводную станции.

Одним из главных производителей приводного рольганга на сегодняшний день является компания «Уралконвейер», которая предлагает своим клиентам серию цепных приводных рольгангов и прямых неприводных образцов, предназначенных для улучшения и ускорения процесса перемещения крупноформатных грузов, таких как тара, коробки, ящики и паллет.[13]

В настоящий момент в продаже находятся следующие модели рольгангов.

Прямые неприводные рольганги, выполняющие на производстве роль накопителей грузов. Данные модели часто оснащаются откидной секцией, с помощью которой можно в любой момент организовать свободный проход на месте прохождения путей движения грузов по рольгангу.

Приводной рольганг (роликовый конвейер) может использоваться на производстве как для перемещения выбранного груза в горизонтальной плоскости, так и под небольшим углом. С помощью регулировки угла наклона приводного рольганга можно обеспечить и настроить удобную для работников скорость перемещения грузов.

Прямой приводной пассиковый рольганг, работа которого основана на движении роликов с помощью ряда пассиков – особого типа резиновых ремней, крепящихся на ролике, и приводящиеся в действие посредством движения ведомого вала. Используется для транспортировки грузов, ширина которых превышает ширину рольганга.

Раздвижные или телескопические рольганги – разновидность приводных и неприводных образцов, служащие для перемещения штучного груза. Главными преимуществами является высокая мобильность, компактность образца в сложенном виде и возможность самостоятельной регулировки пути движения груза за счет изменения длины рольганга и угла поворота.

Диаметр роликов изготавливаемых нашим предприятием: 32, 40, 50, 57 , 76, 89, 108, 127, 133, 159, 219. Возможно изготовление роликов и с другими диаметрами по желанию заказчика. К преимуществам приводных и неприводных рольгангов и роликовых конвейеров можно отнести простоту в управлении и настройке конструкции, модульную установку всей конструкции и ее неограниченная длина, экономичность и надежность рольганга, возможность единовременного перемещения тяжелых грузов. К недостаткам относится низкие показатели скорости перемещения груза, ограниченность ширины рольганга приводного длиной ролика.

3.7 Область применения

Рольганги используют в качестве меж цехового, внутрицехового транспорта, а так же для погрузо разгрузочных и складских работ. При транспортировании на конвейере грузы катятся по стационарным роликам, оси которых укреплены на раме конвейера.

Рольганги служат для перемещения по горизонтали или под небольшим углом наклона штучных грузов (слитков, плит, опок, профильного проката, труб, досок, поддонов, контейнеров, ящиков и т. п.) которые могут перекатываться по роликам, имеют плоскую опорную поверхность или прямые продольные опорные ребра, цилиндрическую форму.

Рольганги широко применяются на кирпичных, металлургических заводах, на бумажно-целлюлозных комбинатах, лесопилках и лесоперерабатывающих комплексах, так же применяются на мебельных фабриках, строительных площадках и на многих других предприятиях.

Рольганги широко применяются в технологических линия на приёме и выдаче штучных грузов в сочетании с другими подъёмно-транспортными машинами и различным технологическим оборудованием. По способу действия рольганги разделяют на приводные и неприводные. На приводных рольгангах ролики приводятся во вращение двигателем и сообщают движение лежащим на них грузам. На неприводных конвейерах грузы перемещаются под действием непосредственно приложенной к ним движущей силы и, накатываясь на ролики, приводят их во вращение.

Наиболее часто неприводные рольганги устанавливают с небольшим наклоном в сторону движения; силой, движущей грузы, служит продольная составляющая их силы тяжести. Такие конвейеры, называемые гравитационными, представляют по существу наклонную плоскость, на которой сплошной настил заменен роликами для уменьшения сопротивления движению и угла наклона. Расстояние между осями роликов должно быть таким, чтобы груз всегда лежал не менее чем на двух роликах; практически, для достижения спокойного хода груза это расстояние принимается не больше 1/3 длины груза, а при длинномерных грузах, которые могут изгибаться в пролетах между роликами, еще меньше.

Типы и конструкции рольганги разделяют на стационарные и передвижные. Конвейер собирают из секций, состоящих из опирающейся на стойки рамы и укрепленных на ней роликов. Для регулирования угла наклона конвейера стойки выполняют выдвижными.

Ролики имеют, как правило, цилиндрическую форму и вращаются на шарикоподшипниках на неподвижных осях. При транспортировании грузов цилиндрической формы, например труб, круглой стали и т. п., применяют коноидальные либо парные наклонные ролики. Парные ролики устанавливают также в тех случаях, когда грузы передвигаются цепью с захватами; цепь располагается вдоль конвейера в просвете между роликами. Обечайки роликов обычно изготовляют из стальной трубы. При нетяжелых условиях работы применяют ролики из синтетических материалов. Они имеют меньшую массу, повышенную кислотоупорность и коррозионостойкость, обладают некоторой эластичностью и бесшумны при движении по ним грузов.

3.8 Роликовые конвейеры

Роликовые конвейеры—транспортирующие устройства для штучных грузов, опок, профильного проката, ящиков, досок, грузов на поддонах, в коробках и т. д. Грузы на конвейерах перемещаются по стационарным вращающимся роликам (дискам).

В приводных роликовых конвейерах привод отдельных роликов осуществляется цепной или ременной передачами. При цепном приводе на консольном конце вала каждого ролика установлены цепные звездочки с цепью, прижимаемой звездочками. Один из концевых валиков имеет привод от электродвигателя через цепную передачу. При приводе от ременной передачи под роликами установлен легкий ленточный конвейер с приводом от электродвигателя через редуктор и цепную передачу. Верхняя ветвь ленты прижимается к роликам и при движении вращает их. Необходимым условием транспортирования является наличие у грузов ровной опорной плоскости, прямолинейных ребер или образующих. Роликовые конвейеры разделяют на неприводные и приводные. У неприводных конвейеров груз движется самоходом под уклон (гравитационные конвейеры) или под воздействием приложенной внешней силы, у приводных силами сцепления от принудительно вращающихся роликов.

При использовании неприводных конвейеров возможно создать склады подвижного хранения. Приводные роликовые конвейеры на отдельных участках прокатного производства считают единственно возможным транспортным средством. Для совершенствования конструкции и методов расчета необходимы комплексные исследования с учетом податливости оси и ролика, точности изготовления, монтажа и применения современных материалов.[9]

Роликовые конвейеры просты в эксплуатации, экономичны и легко стыкуются с другими транспортными средствами и технологическим оборудованием. Их недостатками являются невысокая производительность, нестабильность скорости движения, возможность остановки и самопроизвольного сбрасывания грузов, необходимость восстановления потерянной на наклонной трассе высоты. Исполнение может быть стационарным, передвижным, на колесном ходу, с постоянным и изменяющимся шагом роликов и легкими переносными. Для крупных тяжелых грузов возможно использование сдвоенных конвейеров. Цилиндрические грузы (крупные поковки, рулоны из полосовой стали) целесообразно транспортировать на роликах с наклонными осями.

Наряду с обычными роликовыми конвейерами на заводах ряда отраслей промышленности получили широкое распространение роликоцепные конвейеры, у которых роликовая дорожка имеет в передней части разрез, а перемещение тарноштучного груза осуществляется движущейся под роликами тяговой цепью с захватами. В этом случае можно легко осуществить автоматическое адресование грузов, на поперечные или расположенные под углом конвейеры, а также непосредственно к рабочим местам.

Представляет интерес применяемый в промышленности роликодисковый конвейер, вдоль оси которого смонтирована узкая бесконечная лента, занимающая 20—30 % его ширины. По обеим сторонам ленты заподлицо с ее несущей поверхностью установлены дисковые ролики.

Транспортируемый груз опирается одновременно на ленту и на ролики. Груз сцепляется с лентой силой трения и перемещается ею по роликам или тормозится при движении под уклон. Рама, на которой смонтирована лента, является подъемноопускной относительно рамы роликового конвейера, вследствие чего можно повышать или понижать давление груза на ленту и изменять силу его сцепления с лентой. Давление регулируется автоматически в зависимости от развиваемого лентой тягового усилия или создается пружинами.

Конвейер состоит из нескольких секций, сопрягаемых между собой приводной цепью. Лента выполнена плоской сверху и с продольным клинообразным выступом на нижней поверхности. Выступ сцепляется с боковыми стенками клинообразной кольцевой выточки в средней части цилиндрической поверхности барабана. Вместо дисковых роликов по обеим сторонам ленты могут быть установлены опорные направляющие из антифрикционного материала. Рамой можно управлять при помощи электромагнитов.