Технические расчеты при термической обработке

При выполнении расчетов определяется необходимое количество технологического оборудования. Расчеты сводятся также к технически обоснованному подсчету расхода различных видов технологической энергии (электроэнергии, газа, воды, пара, воздуха, расходуемых на технологические нужды производства).

Расчет расхода электроэнергии

Основными потребителями электроэнергии в термических цехах являются электропечи, нагревательные установки и электродвигатели, применяемые для толкателей и конвейеров печей, конвейеров закалочных баков, насосов маслоохладительных установок, моечных машин, воздуховодов, вентиляторов и т.д. Подсчет потребного количества электроэнергии для электропечей ведется по их мощности и количеству часов работы с учетом коэффициента использования мощности печи и коэффициента загрузки, а для прочего оборудования – только коэффициента загрузки:

Э = Nnф₀К₃h_н, Дж (кВт;ч),

где Э - годовой расход электроэнергии, Дж (кВт.ч); N - мощность печи, кВт; n - число единиц оборудования; Ф_о - действительный годовой фонд времени оборудования, ч; К ₃ - коэффициент загрузки оборудования; h_н - коэффициент полезного использования печи по мощности.

После того, как все потребители выявлены, составляется ведомость потребной электроэнергии на год. Расчет расхода электроэнергии на освещение проводится с учетом площади участка (цеха) и коэффициента одновременного горения ламп:

кВт,

где h ₀ - коэффициент одновременного горения (h ₀=0,8); g - удельный расход электроэнергии на освещение (g = 11 Вт/м²); Т - число часов горения; F - площадь участка (цеха), м².

Расчет расхода газа для технологических нужд

Этот расчет проводится на основании теплового баланса печи или по фактическим нормам данного предприятия. Полученный по расчету средний годовой расход газа (м³/ч) умножается на потребное число часов работы печи, и, таким образом, получается годовой расход газа:

Q _г = N Ф_д Н, м³,

где N -количество печей; Ф_д - действительный фонд времени печи, ч; Н - часовой расход газа, м³/ч.

Расчет расхода воздуха высокого давления (5…6 атм )

Расчет производится исходя из следующих норм: в закалочных прессах и
машинах 0,4…0,5 м³/ч; в подъемниках заслонок печей и др. - 0,5…0,7 м³/ч; в
дробеструйных аппаратах 2…5 м³/мин.

Расчет потребности воды на производственные нужды

Расчет производится исходя из установленных норм по операциям обработки и на бытовые нужды по количеству работающих:

- для закалки: 6…8 м³/т обрабатываемых изделий;

- для охлаждения змеевиков в масляных баках: 10…12 м³/т;

- для промывных обработанных изделий: 20…30% от массы промы-ваемых изделий;

- для охлаждения в воде после отпуска: 2…4 % от массы отпускаемых изделий;

- для охлаждения ламп индуктора и для закалки на высокочастотных установках: 2…8 м³/ч.

Расчет пара, расходуемого на подогрев растворов в моечных машинах,

промывных баках и т.д.

Расчет проводится исходя из следующих условных норм:

- на подогрев растворов в моечных машинах и промывных баках: 15% от массы промываемых изделий;

- на подогрев травильных и нейтрализационных ванн: 15…20% от массы обрабатываемых изделий.

Расчеты потребного количества различных видов технологической энергии завершаются составлением сводной ведомости.

Расчеты вспомогательных материалов

Эти расчеты (закалочное масло, карбюризатор, сода каустическая, сода кальцинированная и другие) для технологических нужд проводятся по удельным нормам расхода и завершаются составлением сводной ведомости.

Примеры технических расчетов

Пример 1. Рассчитать задолженность камерной печи (потребное время работы) для закалки режущего инструмента. Годовая программа составляет Q =2800 шт. или 16800 кг. Количество изделий в садке по технологической карте n _с=8 шт. или масса садки составляет 48 кг. Количество садок (М) в годовой программе будет М=Q/n _с=2800:8 или 16800:48 = 3500 садок.

Нормированное время на обработку одной садки принято равным Т _с=60 мин, тогда нормированное время на годовой объем производства по данному наименованию изделий составит = 3500 часов.

Следовательно, потребное время работы (П_з) оборудования камерной печи для закалки инструмента на выполнение годовой программы составит 3500 пече-часов.

Полученные данные заносятся в загрузочную ведомость.

При расчете задолженности оборудования по удельной (цеховой) производительности необходимо знать производительность печи. Для камерной печи марки СНЗ.3,0×6,5×2,0/10 (Н-15) производительность составляет Р =50 кг/ч. Тогда потребное время (П₃) работы камерной печи для закалки инструмента на выполнение годовой продукции П₃ = Q/Р = 16800/50 = 3360 пече-часов.

Пример 2. Рассчитать количество - камерных печей СР3.3,0×6,5×2,0/10 (Н-15) для закалки инструмента. Расчет производится исходя из потребного времени работы и действительного годового фонда времени оборудования:

N_р = П ₃ / Ф.

Подсчет действительного годового фонда времени работы оборудования ведется по формуле

Ф_д= [(365- А-В) а m ] К_р пече-часов,

где 365 - календарный годовой фонд времени в днях;

А - количество выходных дней в году-52;

В - количество праздничных дней в году - 8;

а - количество часов работы в смену - 8;

m - количество смен - 1;

К_р – коэффициент потерь времени на ремонт, переналадку режимов и на разогрев печи (принимается в пределах 6…10 %, т.е. К_р = 0,94…0,90).

Ф_д = [(365-52-8)8∙1]0,94 = 2294 часа,

тогда N_р = П₃ / Ф = 3500/2294 = 1,52 шт.

Принимаем количество печей N _пр= 2 шт.

Определяем коэффициент загрузки печей: К _з =N_р/N _пр∙100=1,52/2,0 = 76 %.

Полученные данные заносятся в сводную ведомость состава оборудования.

Справочные данные представлены в таблицах.

Примеры расчетов технологического оборудования

Пример 1. Рассчитать необходимое количество технологических установок для лазерной закалки вала из стали ШХ15 (рис. 45)на твёрдость
58…60 HRC. Годовая программа выпуска 20000 шт. Режимы упрочнения:
Р = 800 Вт, d = 4 мм, n = 4 мм/с, дорожки накладываются по кольцу по всей
длине вала, коэффициент перекрытия К_п= 1,5.