Сварка строительных материалов

7.      Выбор типов и расчёт ёмкости складов сырья и готовой продукции.

     Склады проектируются на основании норм технологического проектирования, с учётом величины грузопотоков и принятых условий организации технологической линии.

     Сырьё поступает в производственные цеха с заводских сырьевых складов. Запасы сырья на складах необходимы для бесперебойной работы предприятия в период между поставками. Чтобы обеспечить ритмичную непрерывную работу оборудования, создаются промежуточные склады в виде бункеров или других ёмкостей.

     Выбор типов склада определяется технологическими и технико-экономическими показателями. В основном склады следует принимать в закрытом варианте, что обеспечивает стабильность качественных характеристик хранимого материала. При правильном выборе склада обеспечивается быстрая разгрузка прибывающего транспорта, бесперебойная подача сырья в производство, наименьшая стоимость транспортных операций.

7.1. Выбор типов и расчёт ёмкости складов сырья.

     В данном проекте степень проработки вопроса о складах сырья сводится к определению типа склада, запаса сырья на складе (в днях, в м³) и размеров склада.

     Величина запаса на складе должна быть минимально необходимой, что позволяет улучшить использование оборотных фондов предприятия. В таблице 13 приведены нормы запаса материалов на складах.

  Таблица 13. Нормы запаса материалов на складах.

     На основании этих данных рассчитывается требуемый объём хранящихся на складе сырьевых материалов:

Vматер = Qсут·З,

где Qсут – суточный расход материала, м³;

З – общий запас материала на складе.

     Для гипсового камня:

Qсут = 2,912 т/ч = 2912 кг/ч =2912кг/ч / 1300 =2,24м³/ч=53,76 м³/сут;          

Vматер = 53,76 м³/сут ·4 сут = 215,04 м³.

Для известняка:

Q = 27,985 т/ч = 27985 кг/ч = 27985 кг/ч / 1450 = 19,3 м³/ч = 463,2 сут                                                                                                                                                                   

Vматер = 463,2м³/сут·3 сут =1389,6 м³.

     Для шлака:

Q = 66,07т/ч = 66070 кг/ч = 66070 кг/ч = 73,4м³/ч = 1768,87м³/сут;

                                                   900 кг/м³

Vматер = 1768,87м³/сут·2 сут = 3523,7м³.

     Объём склада вычисляется по формуле: Vскл = Vматер  / К,

где К – коэффициент использования объёма склада (К = 0,75 – 0,85).

     Для гипсового камня: Vскл = 215,04 / 0,85 = 252,99 м³.

     Для известняка: Vскл = 1389,6 / 0,85 = 1634,82м³.

     Для шлака: Vскл = 3523,7/ 0,85 = 4145,53м³.

     Ширина склада назначается исходя из принятой его высоты с учётом угла естественного откоса хранимого материала. Длина склада определяется по формуле:

Lскл = Vскл  / Fcкл,

где Fскл – часть поперечного сечения склада, заполненная материалом (определяется путём эскизного представления).

     Для складирования шлака применяется расходный бункер прямоугольной формы. На рисунке 4 изображена принципиальная схема пирамидального бункер для хранения шлака.

Fскл = F1 + F2,

где F1 – площадь призматической части бункера;

F2 – площадь пирамидальной части бункера

Примем ширину склада b = 5,5 м.

Ширина выходного отверстия а определяется по

формуле: а = к·(dmax + 80)·tgφ, мм

где к – коэффициент, равный 2,4;

dmax – размер максимальных кусков, dmax = 15 мм;

φ – угол естественного откоса материала в покое,

принимается по таблице 60 /11/, φ = 50°.

а = 2,4·(15 мм + 80)·tg 50° = 271,72 мм.

Угол наклона стенок бункера α = φ + (5 – 10°),

α = 60°.

Высота бункера принимается не более 5 м.

Высота пирамидальной части определяется как:

h2 = (b – a)·tgα = (5,5 м – 0,243 м)·tg 60° = 4,34 м,

            2                           2

тогда высота призматической части: h1 = 5 м – h2 = 5 м – 4,34 м = 0,66 м.

Объём призматической части бункера: V1 = b²·h1 = (5,5 м)²·0,66 м = 19,96м³.

Объём пирамидальной части бункера: V2 = ⅓·h2(а² + b² + а²·b²) = 47,08 м³.

Объём одного бункера: Vбун = 13,613 м³ + 47,996 м³ = 67,04 м³.

Окончательно определим число бункеров для складирования шлака:

Nбун = Vскл = 4145,53 м³ =62,77,

           Vбун       67,04м³

Примем Nбун = 63 шт.

     Для складирования известняка и гипсового камня применяется склад под навесом с разгрузкой козловым краном.

     Размер b принимается в зависимости от    

расстояния между опорами крана ℓ.

     Примем ℓ = 15 м, тогда b ≈ 12 м.

Ширина верхнего основания конуса а опреде-

ляется по формуле: а = к·(dmax + 80)·tgφ, мм, 

где к – коэффициент, равный 2,4;

dmax – размер максимальных кусков,

dmax (известняка) = 500 мм,

dmax (гипсового камня) = 500 мм;

φ –угол естественного откоса материала в покое,

принимается по таблице 60 /2/,

φ (для известняка) = 40 – 45°,    

φ (для гипсового камня) = 40°.

     Для известняка: а = 2,4·(500 мм + 80)·tg 45° = 1416 мм.

     Для гипсового камня: а = 2,4·(500 мм + 80)·tg 40° = 1168 мм.

Высота h принимается из расчёта высоты козлового крана, она не должна превышать 5 м.

Для определения площади, занимаемой материалом, необходимо определить размер с:

     Для известняка: с = (b – a)/2 = (12 м – 1,416 м)/2 = 5,292 м,

          Fскл = с·h + а·h = 5,292 м·5 м + 1,416 м·5 м = 33,54 м²,

     Окончательно определим длину склада известняка: Lскл = 1634,82 м³ = 48,74 м;

                                                                                                                                      33,54 м²

     Для гипсового камня: с = (b – a)/2 = (12 м – 1,168 м)/2 = 5,416 м,

          Fскл = с·h + а·h = 5,416 м·5 м + 1,168 м·5 м = 32,92 м²,

     Окончательно определим длину склада гипсового камня: Lскл    252,99м³ = 7,7 м.

                                                                                                                                                  32,92 м²

     Необходимо отметить, что складирование известняка и гипсового камня будет целесообразно организовать на одном складе на определённом расстоянии друг от друга.

     Склад оборудуется приёмными устройствами (бункерами). Транспортное оборудование, с помощью которого происходит подача сырья и материалов в производство, размещается в эстакадах, в галереях и т.д.

7.2. Выбор типов и расчёт ёмкости расходных бункеров.

     Для хранения промежуточных запасов применяют бункера прямоугольного вида с пирамидальной нижней частью. Угол наклона стенок бункера и течек к горизонту – не менее 50 – 55°. Ёмкость промежуточных бункеров принимается с учётом обеспечения 1-2-часового запаса материала: Vбункер = Вч·τ ,

                                                                                                          К1

где Вч – количество материала, выходящего из бункера, м³/ч, т/ч;

τ – время, на которое создаётся запас, ч;

К1 – коэффициент наполнения (К1 = 0,9).

     Для шлака: Расходный бункер сушильного барабана:

                                          Vбун = 53,46 м³/ч·2 ч = 118,8м³.            

                         0,9                                             

ОсновныОсновные размеры: b1 = b2 = b = 5 м, а = 0,271 м;

с = 2,36 м.

h2 = (b – a)·tgα = (5 м – 0,271 м)·tg 60° = 4,1 м.

2                          2

V2 = (с + а)·h2·b = (2,36 + 0,271)·4,1·5 = 53,94 м³;

V1 = Vбун – V2 = 118,8 – 53,94 = 65,16 м³;

h1 = V1 = 65,16 м³ = 2,61 м.

        b²       (5 м)²

Расходный бункер шаровой мельницы:

Vбун = 53,92 м³/ч·2 ч = 119,8 м³;

                     0,9

Основные размеры: b1 = b2 = b = 5 м, а = 0,271 м;

с = 2,36 м, h2 = 4,1 м, V2 = 53,94 м³.

V1 = Vбун – V2 = 119,8 – 53,94 = 65,86 м³;

h1 = V1 = 65,86 м³ = 2,63 м.

        b²       (5 м)²

     Для известняка:

Расходный бункер  печи кипящего слоя (3 – 10 мм):

Vбун = 14,731 м³/ч·2 ч = 32,73 м³.

                   0,9

     Основные размеры: b1 = b2 = b = 2,5 м;

а = к·(dmax + 80)·tgφ = 2,4·(10 мм + 80)·tg 45° = 0,22 м;

с = (b – a) = 2,5 – 0,22 = 1,14 м.

          2              2

h2 = с·tgα = 1,14·tg 60° = 1,97 м;                                    

V2 = (с + а)·h2·b = (1,14 + 0,22)·1,97·2,5 = 6,69 м³;

V1 = Vбун – V2 = 32,73 – 6,69 = 26,04 м³;

h1 = V1 = 26,04 м³ = 4,17 м.

        b²    (2,5 м)²

  Расходный бункер вращающейся печи (10 – 40 мм): Vбун = 11,12 м³/ч·2 ч = 24,7м³.

                                                          0,9

     Основные размеры: b1 = b2 = b = 2,5 м;

а = к·(dmax + 80)·tgφ = 2,4·(40 мм + 80)·tg 45° = 0,288 м;

с = (b – a) = 2,5 – 0,288 = 1,106 м.

          2                2

h2 = с·tgα = 1,106·tg 60° = 1,91 м;                                    

V2 = (с + а)·h2·b = (1,106 + 0,288)·1,91·2,5 = 6,65 м³;

V1 = Vбун – V2 = 24,7 – 6,65 = 18,1 м³;

h1 = V1 = 18,1 м³ = 2,9 м.

        b²    (2,5 м)²

     Расходный бункер мелкой фракции (0 – 3 мм): Vбун = 1,95 м³/ч·8 ч = 17,3м³.

                                                    0,9

     Основные размеры: b1 = b2 = b = 2 м;

а = к·(dmax + 80)·tgφ = 2,4·(5 мм + 80)·tg 45° = 0,204 м;

с = (b – a) = 2 – 0,204 = 0,898 м.

          2               2

h2 = с·tgα = 0,898·tg 60° = 1,55 м;                                    

V2 = (с + а)·h2·b = (0,898 + 0,204)·1,55·2 = 3,42 м³;

V1 = Vбун – V2 = 17,3 – 3,42 = 13,91 м³;

h1 = V1 = 13,91 м³ = 3,48 м.

        b²     (2 м)²

Расходный бункер шаровой мельницы: Vбун = 14,216 м³/ч·4 ч = 63,2 м³.

                                 0,9

     Основные размеры: b2 = 5 м; h2 = 4,1 м; h1 = 2,63 м (данные по бункеру для шлака);       а = 0,271 м;

V2 = (с + а)·h2·b2 = b1 – а + а ·h2·b2 = b1 – 0,271 + 0,271 ·4,1·5 = (0,5·b1 – 0,432)·20,5=

                                   2                                2

= 13,15·b1 – 8,856;

V1 = h1·b1·b2 = 2,63·b1·5 = 13,15·b1;

Vбун = V1 + V2 или 25,02 м³ = 13,15·b1 – 8,856 + 13,15·b1 = 26,3·b1 – 8,856;

b1 = 72,06 м³ = 2,74 м.

          26,3 м²

     Для гипсового камня: Расходный бункер дробильно-сортировочного цеха:

Vбун = 3,56 м³/ч·4 ч = 15,8 м³.

                    0,9

     Основные размеры: b1 = b2 = b = 2,5 м, а = 1,168 м; с = 0,666 м.

h2 = (b – a)·tgα = (2,5 м – 1,168 м)·tg 60° = 1,15 м.

           2                            2

V2 = (с + а)·h2·b = (0,666 + 1,168)·1,15·2,5 = 5,27 м³;

V1 = Vбун – V2 = 15,8 – 5,27 = 10,5м³;

h1 = V1 = 10,5 м³ = 1,68 м.

        b²     (2,5 м)²

     Расходный бункер шаровой мельницы: Vбун = 3,55 м³/ч·8 ч = 31,5 м³.

                                 0,9

     Основные размеры: b2 = 5 м; h2 = 4,1 м; h1 = 2,63 м (данные по бункеру для шлака);      

а = к·(dmax + 80)·tgφ = 2,4·(30 мм + 80)·tg 40° = 0,221 м;

V2 = (с + а)·h2·b2 = b1 – а + а ·h2·b2 = b1 – 0,221 + 0,221 ·4,1·5 = (0,5·b1 –

                                    2                                  2

-0,3315)·20,5= 10,25·b1 – 6,79;

V1 = h1·b1·b2 = 2,63·b1·5 = 13,15·b1;

Vбун = V1 + V2 или 18,62 м³ = 13,15·b1 – 6,79 + 13,15·b1 = 26,3·b1 – 6,79;

b1 = 38,29 м³ = 1,45 м.

          26,3 м²

7.3. Выбор типа и расчёт ёмкости склада готовой продукции.

     Для хранения готовой продукции обычно предусматриваются силосы-цилиндры с днищем, оборудованные разрыхляющими устройствами, выбор которых осуществляется в зависимости от суточной производительности завода.

     Вместимость силосного склада составляет: V = A·Cн,   

где А – суточная производительность завода, А = 1718,8 т/сут;

Сн – число суток нормативного запаса, Сн = 5 суток.

   Таким образом, вместимость силосного склада составит: V = 1718,8 т/сут·5 суток = 8594 т.         

     Исходя из полученной вместимости склада, по таблице 28 /12/ подбирается прирельсовый склад заводской марки 409-29-22, техническая характеристика которого представлена в таблице 13.

Таблица 13. Характеристика силосного склада.

8.1.Оборудование для транспортирования материалов.

     Машины непрерывного транспортирования весьма разнообразны как по конструкции, так и по принципу действия. Для достижения полной комплексной механизации технологического процесса изготовления изделий необходимо выбирать наиболее надёжные и экономичные машины, характеристика которых удовлетворяла бы работу соответствующего технологического оборудования. Выбранная транспортирующая машина должна удовлетворять всем требованиям техники безопасности, гигиены труда и экологии.

     К основным техническим факторам, обуславливающим выбор типа машин, относятся характеристика транспортируемого груза, необходимая производительность, трасса перемещения груза и её длина.    

     По таблице 36 /2/ подбираются основные транспортирующие машины для транспортировки известняка (извести), шлака и гипсового камня.

Оборудование для транспортирования известняка (извести).

     Со склада сырья известняк подаётся ленточным конвейером в узел дробления. Выбор конвейера производится по расчётной производительности Q = 27,985м³/ч и по наибольшему размеру кусков материала D = 500 мм последующим проверочным расчётом.

   Ширина ленты определяется по формуле:

                                                             B=1000   F/(0,14·tgφ1+ 0,039)      

где φ1 – угол насыпки материала на ленте, зависящий от угла естественного откоса φо, т.е. φ1 = 0,35·φо = 0,35·35° = 12,25°;

F – площадь поперечного сечения материала на ленте, определяется как:,

F = Q / 3600·V·C

где Q – расчётная производительность Q = 27.985м³/ч;

V – скорость движения ленты, зависящая от вида транспортируемого материала и ширины ленты, определяется по таблице 38 /2/, V = 1,75 м/с;

С – коэффициент, принимаемый по таблице 40 /2/ в зависимости от угла наклона α конвейера транспортируемого материала (табл. 39 /2/), при α = 23°, С = 0,85

F = 27.985 / 3600·1.75·0.85 = 0,005 м²

В = 1000 0,005:(0,14∙0,22+0,039) = 268,3мм;

     По полученному в результате расчёта значению принимается стандартная ширина ленты, равная 400 мм. При этом должно соблюдаться соотношение:

                                                В ≥ 3,3·dmax + 200 мм,

где dmax – максимальный размер кусков транспортируемого материала, dmax = 100 мм;

400 мм ≥ 3,3·100 мм + 200 мм = 532 мм – условие не выполняется, следовательно, примем ширину ленты, равную 650 мм. В данном случае вышеуказанное условие будет выполняться, т.е. 650 мм ≥ 532 мм.

     Диаметр головного и хвостового барабана конвейера определяется в зависимости от количества прокладок в ленте по соотношениям:

     приводной барабан: Дпр = (125 + 150)·i, мм;

     хвостовой барабан: Дхв = (75 + 100)·i, мм,

где i – количество прокладок, принимается по таблице 40 /2/, i = 3 – 7. 

     Дпр = (125 + 150)·5 = 1375 мм;

     Дхв = (75 + 100)·5 = 875мм.

     По расчётному значению принимается стандартное значение диаметров барабана:     Дпр = 1600 мм, Дхв = 1000 мм.

     Длина барабанов определяется по формуле: Lб = В + (100 – 150), мм,

где В – стандартная ширина ленты, В = 650 мм. 

Lб = 650 мм + 125 мм = 775 мм.

     Мощность привода ленточного конвейера определяется по формуле:

N =                    Gм·V                           ,

                                                                   102·η·(sinα + ω·cosα + 2·k·ω·cosα)

где Gм – масса материала на ленте, кг;

V – скорость движения ленты, V = 1,75 м/с;

α – угол наклона конвейера, α = 23°;

k – коэффициент пропорциональности, определяется по таблице 42 /2/, k = 0,23;

ω – коэффициент сопротивления, определяется по таблице 43 /2/ в зависимости от длины ленты, ω = 0,25.

     Масса материала на ленте определяется по формуле: Gм = F·L·γ,

где F – площадь материала на ленте, F = 0,005 м²;

L – длина конвейера по осям, L = 10 м;

γ –насыпная плотность материала, γ = 1450 кг/м³;

Gм = 0,005 м²·10 м·1450 кг/м³ = 72,5 кг;

N =                  72,5 кг·1,75 м/с                                   = 1,9 кВт.

                                        102·0,9·(sin23° + 0,25·cos23° + 2·0,23·0,25·cos23°)

      Так как технологическим процессом предусмотрено размещение ленточных конвейеров в закрытых галереях, то необходимо принять их размеры в поперечном сечении в зависимости от ширины ленты, наличия барабанного разгружателя и количества конвейеров. В данном случае подбирается галерея для одного конвейера без барабанного разгружателя (табл. 44 /2/), размеры которой приведены в таблице 29.

Таблица 29. Размеры галереи для одного конвейера

без барабанного разгружателя.

     После дробления зёрна известняка размером 0 – 40 мм ленточным конвейером подаются на сортировку в грохот.     

     Ширина ленты: В = 1000·              F              ,

                                                   0,14·tgφ1 + 0,039       

F =      Q       ,

      3600·V·C

где Q – расчётная производительность Q = 27,985 м³/ч;

V – скорость движения ленты, зависящая от вида транспортируемого материала и ширины ленты, определяется по таблице 38 /2/, V = 1,5 м/с;

С – коэффициент, принимаемый по таблице 40 /2/ в зависимости от угла наклона α конвейера транспортируемого материала (табл. 39 /2/), при α = 23°, С = 0,85;

F =       27,985 м³/ч      = 0,006 м²;

                                                                    3600·1,5 м/с·0,85

В = 1000·          0,006 м²         = 277,5 мм.

                                                          0,14·tg15,75° + 0,039       

     По полученному в результате расчёта значению принимается стандартная ширина ленты, равная 400 мм. При этом должно соблюдаться соотношение:

                                                В ≥ 3,3·dmax + 200 мм,

где dmax – максимальный размер кусков транспортируемого материала, dmax = 40 мм;

400 мм ≥ 3,3·40 мм + 200 мм = 332 мм – условие выполняется.

     Диаметр головного и хвостового барабана конвейера определяется в зависимости от количества прокладок в ленте по соотношениям:

     приводной барабан: Дпр = (125 + 150)·i, мм;

     хвостовой барабан: Дхв = (75 + 100)·i, мм,

где i – количество прокладок, принимается по таблице 40 /2/, i = 3 – 5. 

     Дпр = (125 + 150)·4 = 1100мм;

     Дхв = (75 + 100)·4 = 700 мм.

     По расчётному значению принимается стандартное значение диаметров барабана:     Дпр = 1250 мм, Дхв = 1000 мм.

     Длина барабанов определяется по формуле: Lб = В + (100 – 150), мм,

где В – стандартная ширина ленты, В = 400 мм. 

Lб = 400 мм + 125 мм = 525 мм.

     Мощность привода ленточного конвейера определяется по формуле:

N =                    Gм·V                           ,

                                                                   102·η·(sinα + ω·cosα + 2·k·ω·cosα)

где Gм – масса материала на ленте, Gм = F·L·γ = 0,006 м²·10 м·1450 кг/м³ = 87 кг;

V – скорость движения ленты, V = 1,5 м/с;

α – угол наклона конвейера, α = 23°;

k – коэффициент пропорциональности, определяется по таблице 42 /2/, k = 0,28;

ω – коэффициент сопротивления, определяется по таблице 43 /2/, ω = 0,25.

N =                    87 кг·1,5 м/с                                    = 1,89кВт.