II.1 Tớnh toỏn và chọn thiết bị chớnh:
Chọn thiết bị nhiệt luyện dựng trong phõn xưởng nhiệt luyện phụ thuộc vào đặctớnh của qỳa tỡnh sản xuất: đơn chiếc hay hàng loạt phụ thuộc vào qui trỡnh cụng nghệ đó chọn.
Kớch thước chi tiết và chế độ làm việc của xưởng dựa vào đặc điểm của phõn xưởng nhiệt luyện và chế tạo vật liệu với sản lượng là:
1000 bộ/năm ( Bỏnh răng tầu hoả ); 1000 bộ/năm ( Bỏnh răng xe belaz ); 3000 chiếc/năm – Trục khuỷu ụ tụ;
Ta thấy đõy là phõn xưởng nhiệt luyện sản xuất hàng loạt, chế độ làm việc theo chu kỳ nờn chọn cỏc chi tiết làm việc theo chu kỳ. Đồng thời căn cứ vào quy trỡnh cụng nghệ đó chọn, cỏc thiết bị chớnh ta chọn phục vụ cho qui trỡnh bao gồm cỏc thiết bị sau:
Lũ giếng điện trở để thấm cỏc bon thể khớ và tụi.Lũ giếng điện trở dựng để ram. Lò giếng điện trở để thấm các bon thể khí và tôi.Lò giếng điện trở dùng để ram. Lũ tần số để tụi bề mặt trục khuỷu. Bảng đặc tớnh kỹ thuật của lũ Loại lũ Cụng suất (kW) Nhiệt độ(0C) Kớch thước khoảng làm việc (mm) Kớch thước ngoài (mm)
Rộng Dài Cao Rộng Dài Cao
RSHZM 5.8/10 60 1000 500 _ 800 1600 _ 3000 RSHO M 25 650 700 _ 800 1200 _ 2200
7.8/6,5 Lũ tần số 60 (Khz) 1500 _ _ _ 3500 4020 2250
Cỏc thiết bị phụ gồm: Thựng tụi dầu, bể tụi nước, mỏy đo độ cứng, bàn nắn, mỏy mài…
Trờn cơ sở đó chọn ta tiến hành tớnh toỏn số thiết bị cần thiết cho phõn xưởng. Nhưng trước hết ta phải lập bảng chương trỡnh sản xuất theo sản lượng một năm và tớnh cơ số làm việc của thiết bị, năng suất lũ.
1.Chương trỡnh sản xuất
Chương trỡnh sản xuất là khối lượng hay sản lượng cần phảinhiệt luyệncủa phõn xưởng.
Sau đõy là chương trỡnh sản xuất của phõn xưởng nhiệt luyện của trung tõm nghiờn cứu và chế tạo vật liệu.
Bảng chương trỡnh sản xuất ST
T
Tờn chi tiết Vật liệu Kớch thước Khối lượng1 chi tiết(kg) Chương trỡnh sản xuất Chớnh Dự trữ Chiếc/ năm Kg/ năm C/ năm Kg/ năm 1 Bỏnh răng belaz 20XM ∅450x60 26 1000 26000 40 1040 2 Trục răng belaz 20XM ∅100x420 28 1000 28000 40 1120 3 Bỏnh răng tầu 20XM ∅420x120 42 1000 42000 40 1680
hoả
4 Trục răng tầu hoả 20XM ∅80x420 22 1000 22000 40 880
5 Trục khuỷu C45 ∅85x860 38 3000 114000 120 4560
Sản lượng dự trữ được lấy bằng 4% sản lượng chớnh. 2.Tớnh số thời gian làm việc của thiết bị.
Ta thấy phõn xưởng nhiệt luyện sản xuất hàng loạt, chế độ làm việc theo chu kỳ, quy trỡnh nhiệt luyện lại rất dài do thấm cacbon thể khớ nờn chọn 3 ca để nõng cao hệ số sử dụng của thiết bị, số giờ làm việc trong 1 ca là 8 giờ.
Cơ số làm việc của thiết bị.
+Cơ số thời gian làm việc theo lịch của thiết bị bằng tớch số giờ của số giờ trong một ngày với số ngày theo lịch trong năn:
T1 = 365*24 = 8760(h);
+Cơ số thời gian danh định T2 là cơ số thời gian cũn lại sau khi trừ đi cỏc ngày nghỉ(52 ngày chủ nhật và 8 ngày lễ);
T2 = T1- (52+8)*24 = 8760 – 60*24 = 7320(h);
+Cơ số thời gian thực tế là cơ số thời gian danh định cũn lại khi trừ đi thời gian sửa chữa thiết bị và thay đổi chế độ làm việc của thiết bị:
T3 = T2 – Tstb;
Thường thỡ khi tớnh toỏn thời gian làm việc của thiết bị theo cụng thức: Ttb = N*C*G*K1*K2.
Trong đú:
N-Số ngày làm việc trong năm, khụng kể ngày nghỉ; N = 365 –60 =305(ngày);
C-Số ca làm việc trong 1 ngày ( 3 ca ); G = 8h: Sốgiờ làm việc trong 1 ca; K1-Hệ số mất mỏt thời gian sửa lũ;
Với lũ giếng cú: K1 = 0,96; K2 = 0,98; Vậy thời gian làm việc của thiết bị là:
Ttb = 305*3*8*0,96*0,98 = 6887(h);
3.Tớnh năng suất lũ giếng RSHZM5.8/10 dựng để thấm cacbon thể khớ. a.Trường hợp thấm bỏnh răng belaz.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=208(kg) khối lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) khối lượng gỏ;
τ = 7,4(h) tổng thời gian thấm một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
b.Trường hợp thấm trục bỏnh răng belaz.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=224(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 7,65(h) tổng thời gian thấm một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
c.Trường hợp thấm bỏnh răng tầu hoả.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=252(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 7,1(h) tổng thời gian thấm một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
d.Trường hợp thấm trục bỏnh răng tầu hoả.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=176(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 6,9(h) tổng thời gian thấm một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
4.Tớnh năng suất lũ giếng RSHZM5.8/10 dựng để tụi. a.Trường hợp tụi bỏnh răng belaz.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=208(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 4(h) tổng thời gian nung một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=224(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 4,4(h) tổng thời gian nung một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
c.Trường hợp tụi bỏnh răng tầu hoả.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=252(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 3,5(h) tổng thời gian nung một mẻ;
d.Trường hợp tụi trục bỏnh răng tầu hoả.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=176(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 3,4(h) tổng thời gian nung một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
e.Trường hợp tụi trục khuỷu ụtụ
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=228(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
5.Tớnh năng suất lũ giếng RSHOM7.8/6,5 dựng để ram cỏc chi tiết. a.Trường hợp ram bỏnh răng belaz.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=208(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 2,6(h) tổng thời gian ram một mẻ;
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
b.Trường hợp ram trục bỏnh răng belaz.
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
Gn=224(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 2,5(h) tổng thời gian ram một mẻ
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
b.Trường hợp ram bỏnh răng tầu hoả
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=252(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 2,8(h) tổng thời gian ram một mẻ
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
c.Trường hợp ram trục bỏnh răng tầu hoả
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=176(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 2,2(h) tổng thời gian ram một mẻ
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
e.Trường hợp ram trục khuỷu ụtụ
Năng suất kể cả gỏ lắp được tớnh theo cụng thức 11.1 [II];
Trong đú:
M=1 số gỏ của một mẻ;
Gn=228(kg) trọng lượng chi tiết trong gỏ; Gg =20(kg) trọng lượng gỏ;
τ = 3(h) tổng thời gian ram một mẻ
+Năng suất thực tế tớnh theo cụng thức 11.2 [II];
6.Tớnh năng suất lũ tần số.
Năng suất của lũ tần số đó được tớnh trong chươngIV:Trục khuỷu là : Pts =21,11(kg/h)
Sau đõy là bảng chất liệu của 3 loại lũ:
Bảng II.1 Bảng chất liệu lũ giếng RSHZM5.8/10 thấm C thể khớ ST T Tờn chi tiết Mỏc thộp Sản lượng 1 năm Trọng lượng 1 mẻ(kg) Thời gian (h) Năng suất(kg/h) Thời gian hoàn thành(h) Cả năm Kg/năm 1 Bỏnh răng belaz 20XM 1040 27040 208 7,4 28,1 962 2 Trục răng belaz 20XM 1040 29120 224 7,65 29,3 994,5 3 Bỏnh răng tầu hoả 20XM 1040 45680 252 7,1 35,49 1230,6 4 Trục răng tõự hoả 20XM 1040 22880 176 6,9 25,5 897
Bảng II.2 Bảng chất liệu lũ giếng RSHOM 7.8/6,5 để ram cỏc chi tiết ST T Tờn chi tiết Mỏc thộp Sản lượng 1 năm Trọng lượng 1 mẻ(kg) Thời gian (h) Năng suất(kg/h) Thời gian hoàn thành(h) 1 Bỏnh răng belaz 20XM 1040 27040 208 2,6 80 338 2 Trục răng 20XM 1040 29120 224 2,5 89,6 325
belaz 3 Bỏnh răng tầu hoả 20XM 1040 45680 252 2,8 90 485,3 4 Trục răng tõự hoả 20XM 1040 22880 176 2,2 80 286 5 Trục khuỷu C45 3120 11850 0 228 3 76 1,8
Bảng II.3 Bảng chất liệu lũ giếng RSHOM 5.8/10 để tụi cỏc chi tiết ST T Tờn chi tiết Mỏc thộp Sản lượng 1 năm Trọng lượng 1 mẻ(kg) Thời gian (h) Năng suất(kg/h) Thời gian hoàn thành(h) 1 Bỏnh răng belaz 20XM 1040 27040 208 4 52 520 2 Trục răng belaz 20XM 1040 29120 224 4,4 50,9 572 3 Bỏnh răng tầu hoả 20XM 1040 43680 252 3,5 72 606,6 4 Trục răng tõự hoả 20XM 1040 22880 176 3,4 51,76 442 5 Trục C45 3120 11850 228 2,2 103,64 1144
khuỷu 0
Dựa vào bảng chất liệu của từng loại lũ ta tớnh được
-Tổng số thừi gian để hoàn thành quỏ trỡnh thấm ở lũ giếng RSHZM 5.8/10
Στ(thấm) = 962 + 994,5 + 1230,6 +897 = 4084,1(h);
-Tổng số thời gian để hoàn thành quảtỡnh tụi ở lũ giếng RSHZM 5.8/10 là:
Στ(tụi) = 525 + 572,0 + 606,8 + 442,0 +1144 = 3284,6(h); Vậy tổng số thời gian thấm và tụi của lũ giếng RSHZM 5.8/10 là:
Στ = 4084,1 + 3284,6 = 7368,7(h);
Số lũ cần cho quỏ trỡnh thấm và tụi theo cụng thức:
Trong đú:
Ti: Số loại lũ i cần tớnh
ΣSi: Tổng sản lượng của nhúm chi tiết được nhiệt luyện ở thiết bị i (tấn/năm);
τi: Cơ số làm việc của thiết bị loại i;
Pi:Năng suất trung bỡnh thực tế của lũ khi nung chi tiết;
Với 2 cỏch tớnhtrờn đều chi một kết quả gần như nhau và bằng 1 vậy ta chọn 1 lũ giếng điện trở RSHZM 5.8/10 dựng chung cho cả 2 quỏ trỡnh thấm cacbon thể khớ và tụi.
Cũng với cỏch tớnh tương tự như trờn ta tớnh được số lũ giếng điện trở RSHOM 7.8/6,5 cần cho quỏ trỡnh ram cho cỏcchi tiết là:
; Vậy chọn 1 lũ ram.
Với lũ tần số ta cũng tớnh được số lũ cần thiếc là 1 lũ;
Cuối cựng ta cú số thiết bị chớnh trong phõn xưởng là 3 ( 2 lũ giếng, 1 lũ tần số); III.2 Tớnh toỏn và chọn thiết bị phụ
Tớnh toỏn thựng tụi:
Trong quỏ trỡnh tụi, chi tiết toả nhiệt vào mụi trường nhận lượng do chi tiết toả ra, vỡ vậy nhiệt độ mụi trường tăng lờn gõy ảnh hưởng đến tốc độ nguội dẫn đến ảnh hưởng chất lượng sản phẩm. Vậy phải tớnh toỏn thựng tụi và hệ thống làm nguội đảm bảo nhiệt độ mụi trường khụng vượt quỏ nhiệt độ cho phộp.
Nhiệt độ cho phộp của một số mụi trường tụi : Đối với nước to
c < 50oC đối với dầu to
c < 80oC đối với NaOH to
c < 100oC
Cỏc sản phẩm trong phõn xưởng được tụi trong dõu do đú tớnh toỏn thựng tụi ở đõy là tớnh thung tụi dầu.
Lượng nhiệt do chi tiết toả ra, tớnh theo cụng thức 11.15{II] Q1=g1(C0t0 – C1t1) Kcal
Trong đú:
g1 = 272 kg là trọng lượng lớn nhất của một mẻ tụi ( kể cả gỏ) t0 = 8200C là nhiệt độ chi tiết trước khi tụi.
t1 = 800C là nhiệt độ chi tiết sau khi làm nguội. C0 = 0.162 Kcal/Kg0C là tỉ nhiệt của thộp
C1 = 0.13 Kcal/Kg0C là tỉ nhiệt trung bỡnh của thộp từ nhiệt độ tụi đến nhiệt độ kết thỳc tụi
Ta cú Q1 = 272 (0,162x820 – 0,13 x80) = 33303,7 kcal Lượng nhiệt dõu hấp thụ
Q2=g2(C0t0 – C1t1) Kcal
Trong đú: g2 là khối lượng dầu. t1= 300C là nhiệt độ ban đầu của dầu t0 = 600C là nhiệt độ sau khi tụi
C0, C1 = 0,45 Kcal là tỉ nhiệt của dầu trong khoảng 30-700C Ta cú:
Q2 = g2(0,45x60-0,45x30) = 13,5xg2
Để lượng nhiệt kim loại toả ra bằng lượng nhiệt dầu hấp thụ vào thỡ: Q1= Q2 => 33303,7=13,5 xg2
g2 = = 2466,94 ~ 2467 dm3
Vậy thể tớch 2,467m3.
Chọn kớch thước thựng tụi dầu
Chọn chiều cao của khối dầu trong thựng là 1m
Vậy tiết diện thựng dầu là 2,467 m2, chọn thựng dầu cú tiết diện hỡnh vuụng Vậy cạnh thựng dầu là: 1,2335m
Chiều cao của dầu dõng lờn khi nhúng chi tiết là: H1= m
Trong đú : Vkl = = = 0,035m3 là thể tớnh kim loại chiếm chỗ
S = 2,467m2 là tiết diện thựng dầu H1= = 0,014m
Để cho dầu khụng bị bắn ra ngoài, ta chọn chiều cao từ mặt dầu đến thành thựng là H2 = 0,1m
Ta cú chiều cao của thựng dầu là
H = H0 +H1 +H2 = 1+0,014+0,1 =1,114 ~ 1,2m
Vậy thựng tụi cú kớch thước là H = 1,2m; B =L = 2,467m ~ 2,5m
Để đảm bảo nhiệt độ của dầu khụng vượt quỏ giới hạn cho phộp, đặt thựng dầu vào trong bể nước, bể nước được bơm nước tuần hoàn.
Chọn cỏc thiết bị khỏc
Chọn một mỏy đo độ cứng TK – 2 , để kiểm tra độ cứng sau khi nhiệt luyện Chọn một mỏy mài để mài trước khi đo độ cứng
Chọn một bàn phẳng để kiểm tra cong vờn c
Chọn một bàn nắn để nắn cỏc chi tiết bị biến dạng khi nhiệt luyện Chọn một kớnh hiển vi kim loại học để soi tổ chức và chiều dầy lớp thấm IV. Quy hoạch mặt bằng phõn xưởng
Quy hoạch mặt bằng phõn xưởng là một khõu quan trọng trong thiết kế xưởng, nú thể hiện dõy chuyền cụng nghệ sản xuất phự hợp với thiết bị đó chọ. Dựa vào số liệu đó tớnh toỏn ta lập mặt bằng phõn xưởng nhiệt luyện của trung tõm nghiờn cứu và chế tạo vật liệu
IV.1 Dự kiờn mặt bằng phõn xưởng.
Nguyờn tắc bố trớ mặt bằng phõn xưởng. Phải phự hợp với tớnh chất cụng nghệ, sản xuất liờn tục khi bố trớ mặt bằng cần theo yờu cầu sau:
Dõy chuyền cụng nghệ liờn tục ngắn nhất theo đường thẳng, hạn chế sự chồng chộo lờn nhau.
Phự hợp với quỏ trỡnh sản xuất trong phõn xưởng cũng như toàn nhà mỏy và cỏc phõn xưởng khỏc, cỏc bộ phận liờn quan.
Đảm bảo vệ sinh trong phõn xưởng, an toàn trong phõn xưởng và an toàn trong nhà mỏy đặt hướng nhà theo hướng gớo chủ yếu trong năm( đụng nam). Cỏc
thiết bị và cỏc bộ phận sinh khớ độc hại đặt cuối hướng giú, cỏc cửa phải bố chớ phự hợp sao cho đảm bảo ỏnh sỏng tự nhiờn, thụng giú tự nhiờn.
Cỏc tiờu chuẩn về xưởng nhiệt luyện - Tiờu chuẩn về diện tớch, mặt bằng.
Căn cứ vào đặc điểm, tớnh chất cụng nghệ và của phõn xưởng ta tiến hành tớnh toỏn diện tớch mặt bằng phõn xưởng. Phõn xưởng nhiệt luyện của trung tõm nghiờn cứu và chế tạo vật liệu với sản lượng :
1000 bộ bỏnh răng, trục bỏnh răng tầu hoả /năm 1000 bộ bỏnh răng, trục bỏnh răng benlaz /năm
3000 trục khuỷu ụ tụ / năm phõn xưởng này là loại phõn xưởng vừa sản xuất mang tớnh từng loạt.Để đảm bảo tớnh chất sản xuất, dõy chuyền cụng nghệ, thao tỏc cụng nhõn an toàn cho phõn xưởng, mỗi thiết bị sản xuất chớnh chiếm từ 50–90m2
Diện tớch do thiết bị chớnh chiếm là. S tb = s x a m2
Trong đú S = 70m2 là diện tớch mỗi thiết bị chớnh. a = 3 là số thiết bị chớnh
Stb = 70x3 =210m2