Литейный цех на выпуск 10000 тн отливок в год из серого чугуна для нужд машиностроения

Нст = 200 – 82 / 2·121 + 150 = 349 мм = 0,349 м;

Определение  самого узкого места литниковой системы.

Самое узкое место литниковой системы рассчитывается по формуле:

                                                (24)

где Fep – площадь сечения питателя;

      М – суммарная масса масса отливок, 29,64 кг;

     p – плотность жидкого чугуна, p=7000 кг/м3;

      τ – продолжительность заполнения формы металлом, сек;

      μ – коэффициент расхода литниковой системы, μ=0,6

       g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/сек;

      Нр – статический напор, м.

см2

Расчет продолжительности заполнения формы.             

Продолжительность времени затвердевания формы исчесляется от начала выхода металла из питателей и до подхода его к потолку рабочей полости формы. Для устранения дефектов, которые могут появиться в отливках в виде недоливов, неслитин, ужимин и засоров, в результате длительного воздействия металла на стенки формы, необходимо более быстрое заполнение формы.

,                                                     (25)

где τ – время заполнения полости формы, с;

S – коэффициент для  чугуна 1,8;

δ – преобладающая толщина стенки отливки, 10 мм;

М – масса отливки,  4,94 кг.

с.

Расчет площадей шлакоуловителя и стояка.

Fшл  = 1,1 · 4,08 = 4,49см2

Fст = 1,2 · 4,08 = 4,89см2

Расчет диаметров стояка.

Диаметр стояка верха рассчитывается по формуле:

,                                                       (26)

см

Диаметр стояка низа рассчитывается по формуле:

ст.н + 0,01 · Нст                                             (27)

Расчет размеров литниковой воронки.

Нижний диаметр воронки рассчитывается по формуле:

Dв.н. = Dст.в.                                                     (28)

Dв.н.=3,17 см

Высота воронки рассчитывается по формуле:

hв = 2 · Dcт.в.                                                      (29)

hв = 2 · 3,17 = 6,34 см.

Верхний диаметр воронки рассчитывается по формуле:

Dв.в. = hв,                                                        (30)

Dв.в.= 6,34 см.

              Находим размеры шлакоуловителя размеры шлакоуловителя.

Наиболее часто применяют шлакоуловитель в виде трапеции, площадь которого определяют по принятому соотношению площадей. Их определяют после расчета его площади поперечного сечения.

Ширина шлакоуловителя у основания рассчитывается по формуле:

,                                                             (31)

Ширина шлакоуловителя вверху рассчитывается по формуле:

bв = 0,8 · bн,                                                      (32)

bв.= 0,8 · 1,8 = 1,44 см.

Высота шлакоуловителя рассчитывается по формуле:

,                                                        (33)

hш.= 1,4 · 1,8 = 2,5 см.

Размеры питателей

Толщина питателей в месте сочленения ее с отливкой рассчитывается по формуле:

δпит = 0,7 bотл,                                                (34)

где bотл – толщина стенки отливки в месте сочленения.

δпит = 0,7 · 2,8 = 1,96 см

С целью предупреждения засасывания шлака из шлакоуловителя толщину питателя ограничивают отношением:

δпит ≤ (1 / 5) · hш.,                                               (35)

δпит= (1 / 5) · 2,5 = 0,5 см.

Суммарная ширина питателей рассчитывается по формуле:

,                                               (36)

мм.

              Ширина одного питателя будет равна:

,                                                  (37)

мм.

где k – число питателей, k = 4.

3.1.7 Расчет времени выдержки отливки в форме

   Выдержка отливки в литейной форме необходима для снятия теплоты перегрева, затвердевания отливки и охлаждения ее до температуры выбивки. Она рассчитывается по следующим формулам:

Общее время выдержки отливки в форме рассчитывается по формуле:

,                                                   (38)             

Время снятия теплоты перегрева рассчитывается по формуле:

                                          ,                                           (39)

Продолжительность затвердевания отливки рассчитывается по формуле:

                                          ;                                                   (40)

Продолжительность охлаждения отливки в форме до температуры выбивки рассчитывается по формуле:

                                           ;                                 (41)

где    1 – время снятия перегрева,

2 - время затвердевания,

3 - время охлаждения,

V1 – объем полости формы (V1 = 0,00706 м3),

 - плотность жидкого металла (= 6950 кг/м3),

2- плотность твердого металла (2= 7200 кг/м3),

- удельная теплота кристаллизации (= 256000 Дж/кг),

с1 - удельная теплоемкость жидкого металла (с1 = 838 Дж/кг.К),

с2 - удельная теплоемкость твердого металла (с2 = 560 Дж/кг.К),

F1 - площадь поверхности отливки (F1 = 0,121 м2),

bф - теплоаккумулирующая способность формы (bф = 1250 Вт.с1/2/м2.К),

tзал - температура заливки(tзал = 13500С),

tсол - температура солидус(tсол = 11170С),

tкр - температура кристаллизации (tкр = 12000С),

tвыб - температура выбивки(tвыб = 6000С),

tф - температура формы (tф = 200С).

с=2,4 мин;

с=6,7 мин;

с=34,5 мин.

Общее время выдержки отливки в форме:

 = 2,4 + 6,7 + 34,5 = 43,6 мин.

3.2 Регенерация отработанных формовочных и стержневых смесей

3.2.1 Регенерация отработанной формовочной смеси

В цехе для регенерации отработанной формовочной смеси используется следующий технологический процесс регенерации песчано-глинистых смесей, поступающих с выбивных решеток. Конечным продуктом по этому процессу является оборотная смесь. Из-под выбивной решетки смесь поступает на ленточный конвейер и далее пройдя через магнитный сепаратор транспортируется в дезинтегратор, и передается на грохот для отсева спекшихся комочков. Подготовленная таким образом смесь поступает в бункер, а затем в гомогенизатор. Там смесь сначала увлажняется, а затем поступает в испарильно-охладительную установку, где она по температуре и влажности доводится до требуемых норм. Из охладителя смесь через элеватор и систему транспортеров поступает в бункер для потребления. Данная схема переработки отработанной смеси является наиболее совершенной и применяется в литейных цехах массового производства.

4 Безопасность жизнедеятельности

В литейных цехах на всех участках получения отливок имеют место проявления опасных и вредных факторов. Целью раздела является уменьшение влияния этих факторов на рабочих и окружающую среду. В ходе строительства предусматриваются модернизация производства, увеличение его автоматизации и механизации.

Для обеспечения безопасности условий труда необходимо провести анализ опасных и вредных факторов и разработку защитных устройств.

4.1 Объемно-планировочные решения зданий и сооружений цеха

Предусматривается строительство нового цеха чугунного литья для выпуска отливок из серого чугуна марки СЧ20 для машиностроения с годовым объемом производства 10 тысяч тонн годных отливок. Данный цех строится на территории города, он расположен вдали от жилых районов. При его строительстве бала учтена роза ветров. По санитарным нормам проектирования промышленных предприятий санитарная зона должна составлять не менее 500 метров, потому что цех относится ко второму классу, это связано с количеством вредных выделений и мощности предприятия.

Ширина проектируемого цеха равна 24 м, длина равна 82 м. Цех двухэтажный общей площадью 8928 м2, площадь первого этажа равна 5616 м2, площадь второго этажа равна 3312 м2. Объем цеха равен 11793,6 м3. Ширина пролетов: шихтового – 8 м, плавильного – 10 м, формовочного – 6 м, стержневого – 6 м, обрубного – 6 м. Шаг колонн 6 м. Численность персонала цеха составляет 238 человек. Площадь и объем на одного работающего составляет 86,9 м2 и 114,8 м3.

При строительстве необходимо учитывать, что пристройки к наружным стенам производственного корпуса должны составлять не более 40% периметра здания. Так как высота здания более 10 метров, то на кровле предусмотрено ограждение высотой 0,9 метра. Для доступа на крышу по всему периметру здания предусмотрены пожарные лестницы, расстояние между которыми не более 200 м.

Рабочие места, расположенные на высоте более 0,6 метров, такие как завалочные бункера, рабочие площадки у печей, рабочие площадки у смесителей и другие, имеют специальные ограждения высотой 1,2 метра. Уклон лестниц не должен превышать 400. Такие агрегаты как выбивные решетки, электродвигатели, конвейера и транспортеры имеют специальные ограждения.

Для обеспечения безопасных условий труда необходимо провести анализ опасных и вредных факторов и разработку защитных устройств.

4.2 Анализ опасных и вредных факторов

              Анализ опасных и вредных производственных факторов приведен в таблице 28.

Таблица 28 – Анализ опасных и вредных производственных факторов