Автоматизированный комплекс оборудования для производства керамического кирпича

Автоматизированный комплекс оборудования для производства керамического кирпича

1. Разработка и описание структурно- технологической схемы

В данном проекте разработана схема производства кирпича полусухим способом прессования (W= 6-12%). Пг = 5,0 млн. шт. условного кирпича в год.

В данной схеме использована линия для изготовления кирпича полусухого прессования, защищённая авторским свидетельством.

Теперь рассмотрим схему, разработанную в данном проекте и изображенную на рис. 1.1

Линия работает следующим образом: глина из карьера загружается в глиноприемник, затем ленточным транспортером подается в глинорыхлитель, предназначенный для измельчения крупных и мерзлых комьев, далее глина перемещается в ящичный питатель, где глина дозируется и подается в камневыделительные вальцы, где происходит измельчение крупных частиц глины, в сушильном барабане-мнльнице глина высушивается до формовочной влажности 5-8% с помощью горячей газовоздушной среды, подаваемой по трубопроводам, после ее утилизации из обжиговой многощелевой шахтной печи и измельчается на тонкодисперсные частицы, попадая в коленорычажный пресс, предназначенный для полусухого прессования, формуется. Отформованный сырец группами по четыре в ряд подается конвейером к сушильной камере, откуда поступает в горизонтальный участок нагрева печи, затем нагретый сырец попадает в вертикальный участок печи, где с помощью электронагревателей в средней части шахты происходит обжиг при температуре 1020-10500С. Из нижней зоны шахты печи обожженные и остывшие изделия постепенно выгружают механизмом выгрузки.

Затем обожженный кирпич автоматом-пакетировщиком пакетируется и отправляется на склад готовой продукции.

Глинозапасник

Глинорыхлитель

Ящичный питатель

Камневыделительные вальцы

Сушильный барабан мельница

Ящичный питатель

Пресс

Многощелевая шахтная обжиговая печь

Автомат пакетировщик

Склад

Рисунок 1.1 Схема производства кирпича полусухим прессованием

2. Расчет технико-эксплуатационных показателей и часовой производительности

К технико-эксплуатационным показателям относятся коэффициент готовности линии (Кгл), характеризующий вероятность работоспособного состояния линии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых использование по назначению не предусмотрено, и коэффициент технического использования оборудования линии (Ктил), характеризующий работоспособность линии за ремонтный циклов зависимости от уровня надежности оборудования и его элементов.

Коэффициент готовности линии рассчитывается по формуле:

                                                           (2.1)

где Кгi - коэффициент готовности базового оборудования;

Ящичный питатель с глинорыхлителем - К=0,96

Камневыделительные вальцы - К=0,97

Пресс - К=0,95

Автомат -пакетеровщик - К=0,89

n-количество базового оборудования.

Кгл=((1/0,97+1/0,96+1/0,95+1/0,89)-(4-1))-1=0,8

Для повышения коэффициента готовности оборудования используются следующие мероприятия:

установлен перед прессом ящичный питатель.

повысить надежность оборудования имеющие частые отказы:

использование типоразмеров машин с индивидуальным электро-, гидро- приводами.

обеспечение структурной надежности линии путем выбора рациональных схем компоновки оборудования

улучшение эксплуатационных характеристик оборудования и линии путем использования надежных систем управления и контроля величин параметров.

Коэффициент технического использования рассчитывается по формуле:

                                                                 (2.2)

где Ктиi - коэффициент технического использования;

n-количество базового оборудования.

Печь обжига - К=0,96

Сушилка - К=0,96

Пресс - К=0,9

Автомат-пакетеровщик - К=0,75

Ктил=((1/0,96+1/0,96+1/0,9+1/0,75)-(4-1))-1=0,65

Для повышения уровня технического использования линии следует использовать рациональные схемы ремонтных циклов, позволяющие сокращать потери времени простоя оборудования в ремонтах. При замене испорченных деталей использовать более качественные детали.

Расчетная среднесменная часовая производительность линии, шт./ч:

                                                                  (2.3)

где Пг - годовая производительность, шт./г; Пг =5000000 шт/г.

Кз - коэффициент загрузки оборудования; Кз=0,8-1,0;

Кгпл - коэффициент выхода готовой продукции; Кгпл=0,95;

Тг - среднегодовой фонд рабочего времени оборудования линии;

Среднегодовой фонд рабочего времени оборудования линии:

                                                           (2.4)

где nc - количество смен в сутки;

np - количество рабочих дней в году;

Прл=5000000/(0,8*0,9*0,95*8*2*305)=1498 шт./ч.

формовочный глиноперерабатывающий укладочный схема

3. Расчет и выбор теплотехнического оборудования

Годовая производительность обжиговой печи, шт./г:

                                                            (3.1)

Годовая производительность сушила, шт/г:

                                                           (3.2)

Часовая производительность обжиговой печи, шт/ч:

                                                         (3.3)

Часовая производительность сушилки, шт/ч:

                                                                  (3.4)

где Тго и Тгс - среднегодовой фонд рабочего времени тепловых агрегатов;

k - нормативный процент брака, %.

Емкость сушилки, шт./ч:

                                                                     (3.5)

Емкость обжиговой печи, шт./ч:

где Тсуш, Тоб - продолжительность сушки и обжига, ч.

Прл=5000000/(0,8*0,9*0,95*8*2*305)=1498 шт./ч.

Пог=100*5000000/(100-3)=5154639шт/г.

Псг=100*5154639/(100-3)= 5314061шт/г.

Поб=5154639/(0,96*360*3*8)=622шт/ч.

Псуш=5314061/(0,96*360*3*8)= 641шт/ч.

Есуш=641*2,5=1602шт.

Еоб=622*5=3110 шт.

Емкость обжиговой многощелевой шахтой печи, шт./ч:

                                                                       (3.7)

Ешп=1602+3110=4712шт.

Высота сушильной шахты рассчитывается по формуле:

Нсуш= Есуш*(h+а)/z ,м                                                                  (3.8)

где h-толщина кирпича-сырца, 0,065м;

а - расстояние между кирпичами 0,035м;

z - количество кирпича-сырца водном ряду 16шт.

Нсуш=1602*(0,065+0,035)/16=10,01м

Высота вертикальной шахты обжиговой печи равна (Ноб)12 м.

Количество кирпичей находящихся в вертикальной шахте обжиговой печи рассчитывается по формуле:

Nвер= Ноб*z/h, шт.                                                               (3.9)

Nвер =12*16/0,065=2953 шт.

Количество кирпичей находящихся в горизонтальной шахте обжиговой печи рассчитывается по формуле:

Nгор= Еоб -Nвер , шт.                                                          (3.10)

Nгор=3110-2953=157 шт.

Длина горизонтального участка обжиговой печи:

L= Nгор*l ,м                                                                         (3.11)

где l - длина кирпича 0,25м

L=157*0,25=39,25м

. Расчет и выбор формовочного оборудования.

Годовая производительность формовочного поста, шт/г:

                                                           (4.1)

Часовая производительность пресса, шт/ч:

                                                        (4.2)

где Псг - годовая производительность сушила, шт/г; Псг =5314061 шт/г

k - нормативный процент брака, %. К=0,3

Кти - коэффициент технического использования; Кти=0,9

Кг- коэффициент готовности формовочного оборудования; Кг =0,95

Кив- коэффициент использования внутрисменного времени оборудования, предусматривающий потери времени на чистку, смазку, подналадку; Кив=0,97;

Тгф- годовой фонд рабочего времени формовочного поста,ч; Тгф =8760 ч.

Nф- количество одновременно устанавливаемых прессов. Nф =1 шт

Пфг.= 100*5314061/(100-0,3)= 5330051 шт/г.

Пф=5330051/(1*0,9*0,9*0,95*8*3*360)= 802шт/ч;

Принимаем 1 коленорычажный пресс СТ-213

Техническая характеристика указана в таблице 1.

. Расчет и выбор глиноперерабатывающего оборудования.

Годовая производительность глиноперерабатывающего поста,м3/г:

                                                      (5.1)

где Пгф - годовая производительность формовочного поста, шт/г; Пфг =5330051 шт/ч

Vк - объем отформованного кирпича-сырца; Vк=0,00195м3;

k - нормативный процент брака, %. к= 2%

Часовая производительность глиноперерабатывающего оборудования, м3/ч:

                                                            (5.2)

где Кти - коэффициент технического использования; Кти =0,97

Кг - коэффициент готовности глиноперерабатывающего оборудования; Кг =0,95

Кив - коэффициент использования внутрисменного времени оборудования, предусматривающий потери времени на чистку, смазку, подналадку; Кив=0,97;

Тгф-годовой фонд рабочего времени глиноперерабатывающего поста,ч; Тгф =4880 ч.

Пгг==100*5330051 * 0,00195/(100-2)= 10605,71 м3/г

Пгч=10605,71 /(0,97*0,93*0,97*2*305*8)=2,48м3/ч;

Плотность свежеотформованного сырца равна 1,7т/м3;

Пгч=4,22 т/ч.

Принимаем ящичный питатель с глинорыхлителем СМК-214:

≥ 2,48/1

Принимаем вальцы камневыделения СМ-150:

≥ 2,48/1

Принимаем 1 камневыделительные вальцы

Принимаем стержневую барабанную мельницу с производительностью 1,8 т/ч.

n=1,7/1,8=0,94

принимаем 1 СК-19А

Технические характеристики глиноперерабатывающего оборудования указаны в таблице 1.

Расчет глинозапасника. Для глинозапасника должно выполняться условие:

где Sгз - площадь глинозапасника, м2; Lгз - длина глинозапасника, м; Bгз - ширина глинозапасника, м; Hгз - высота глинозапасника, м; Vгз - объём глинозапасника, м3. Объём глинозапасника рассчитывается:

, м3                                                              (5.4)

где kр - коэффициент разрыхления (для глины kр = 0,5); [n]з - требуемое количество суток хранения ([n]з = 10 суток); Пг(г) - годовая производительность глиноперерабатывающего поста, м3/г; nрд - количество рабочих дней в году.

 м3,

Sгз = Lгз·Bгз ≥ 194/Hгз,

= 6·12 ≥ 194/4.

Принимаем глинозапасник длиной 12 м, шириной 6 м и глубиной 4 м

. Расчет и выбор транспортно- укладочного оборудования

Принятый типоразмер транспортно-укладочного оборудования должен обеспечивать выполнение требуемых технологических операций при сохранении требуемой производительности и минимальном проценте брака.

Величинами, определяющими производительность транспортно- укладочного оборудования ( пакетировщиков) являются производительности теплотехнического оборудования: Побж<Ппак

Годовая производительность транспортно-укладочного оборудования, шт/г:

                                       (6.1)

где Птуг-годовая производительность поста, с которого поступают изделия, в данном случае производительность формовочного поста, шт/г; Пфг =5330051 шт/г к-нормативный процент брака,%. к=2%

Ттуг-годовой фонд рабочего времени транспортно-укладочного поста, ч; Ттуг =4880 ч.

tв-время на удаление дефектных изделий(1-5 сек).; tв =5 сек.

Часовая производительность транспортно-укладочного оборудования, шт/ч:

                                                       (6.2)

где Кти - коэффициент технического использования; Кти =0,89

Кг - коэффициент готовности глиноперерабатывающего оборудования; Кг =0,8

Кив-коэффициент использования по времени; Кив =0,97

Ксвн- коэффициент внутритепловой работы системы; Ксвн =1,3-1,4; Ксвн =1,3

Птуг=100*5330051 /(100-2*(1+5*5330051 /(3600*3*8*360)))= 5535618 шт/г;

Птуч=1,3*5535618/(0,89*0,8*0,97*3*8*360)= 1206шт/ч;

Побж<Ппак

шт/ч<1206шт/ч

Принимаем 1 пакетировщик производительности 1300 шт/ч.

Технические характеристики транспортно-укладочного оборудования указаны в таблице 1

Таблица 1. Сводная таблица технологического оборудования

Литература

1.   Надеин А.А. Оборудование для механической активации сырья в производстве строительной керамики: Учебное пособие/ А.А. Надеин, Р.Ш. Шабанов, Г.И. Стороженко-Новосибирск, НГАСУ, 2000.- 92с.

2.       Надеин А.А. Механизация и автоматизация транспортных операций на предприятиях строительной керамики: Учебное пособие/ А.А. Надеин - Новосибирск, НГАСУ, 2001.- 160с.

.        Надеин А.А. Механическое оборудование для производства строительной керамики: Учебное пособие/ А.А. Надеин, Р.Ш. Шабанов - Новосибирск, НГАСУ, 2002.- 184с.

.        Патент № 2131808 (Российская Федерация), класс В28 В15/00.Линия для изготовления керамического кирпича.

.        Патент № 2046708 (Российская Федерация), класс В28 В15/00, F 27 B 1/20, F 26 B 15/20.Обжиговая многощелевая шахтная печь для строительных керамических изделий и сушильная камера для строительных керамических изделий.