Вибір, розрахунок, технічна характеристика устаткування

7.1. Розрахунок складу сировини[7], [8]

Збереження сировинних матеріалів здійснюють у закритих складах та силосах. Для визначення площі складу або об’єму силосу необхідно прийняти норму запасів на складі. Норми запасів можуть становити від 15 до 60 діб, в залежності від відстані до постачальника сировини та витрат сировинних матеріалів. Враховуючи режим роботи складального цеху складаємо таблицю витрат сировинних матеріалів[7].

Таблиця 7.1. – витрати сировинних матеріалів

назва сировини	т/рік	т/добу	т/годину	м^3/год	насипна об’ємна маса, т/м^3
пісок	24518,632	67,174	8,397	5,998	1,4
каолін	2170,353	5,946	0,743	0,465	1,6
доломіт	6545,840	17,934	2,242	1,245	1,8
сода	7789,818	21,342	2,668	2,223	1,2
сульфат Na	1008,255	2,762	0,345	0,288	1,2
крейда	781,899	2,142	0,268	0,191	1,4
вугілля	67,674	0,185	0,023	0,017	1,4
склобій	13147,056	36,019	4,502	2,251	2,0
шихта	42882,470	117,486	14,686	10,270	1,43

При розрахунку площі складу беремо до уваги, що ширина складу завжди кратна 6. найбільш поширені склади з перегонами 12, 18, 24, 30м. приймаємо ширину складу 12 м.

Таблиця 7.2. – результати розрахунку складу сировинних матеріалів

назва сировини	витрати, т/добу	норма запасу, діб	запас, т	насипна щільн., т/м	об’єм запасу, м3	висота укл-ння мат-ів, м	корисна площа складу, м2 (Fк)	Загальна площа складу, м2 (Fз)
пісок	67,17433	15	1007,615	1,4	719,725	6	119,954
каолін	5,946173	30	178,3852	1,6	111,491	4	27,873
доломіт	17,93381	30	538,0143	1,8	298,897	4	74,724
сода	21,34197	30	640,259	1,2	533,549	6	88,925
сульфат Na	2,762341	30	82,87024	1,2	69,059	3	23,020
крейда	2,142188	30	64,26563	1,4	45,904	3	15,301
вугілля	0,185407	30	5,562212	1,4	3,973	2	1,987
склобій	36,01933	30	1080,58	2	540,290	6	90,048
							441,832	574,381

 м².

Виходячи з того, що довжина цеху повинна бути кратною 3, то приймаємо площу складу 576м², при цьому ширина дорівнює 12 м, а довжина складу – 48м.

7.2. Розрахунок грейферного крану[7],[8]

Технічна характеристика мостового електричного крана

Вантажопідйомність, т                                                                                 5

Прогин крана, м                                                                                      3-12

Висота підйому вантажу, м                                                                    6

Швидкість підйому вантажу, м/хв.                                                             8

Швидкість руху візка, м/хв.                                                                                 20

Швидкість руху крану, м/хв.                                                                                30

Потужність приводу, кВт                                                                                                                             переміщення крану                                                                        0,8                     переміщення візку                                                                                   0,4                     підйому                                                                                           4,5.

Визначаємо розрахункову продуктивність крана, м³/год.:

,                                                                                                             (7.1)        де   V – об’єм ковша;                                                                                                                    φ – коефіцієнт заповнення ковша;                                                                                   t_ц – тривалість циклу, хв.:

t_ц=t₁+t₂+t₃+t₄+t₅+t₆, хв.,                                                                                     (7.2)                  t₁ – час закриття ковша, хв;                                                                                                            t₂ – час підйому і спускання ковша, хв;

,                                                                                                                            (7.3)        де   h – висота підйому ковша, м;                                                                                                    V – швидкість підйому ковша, м/хв;                                                                                             t₃ – час переміщення візка, хв;

,                                                                                                                            (7.4)        де   l₁ – довжина шляху візка (приймаємо 0,5ширини складу – 6м);                                           t₄ – час розкриття ковша (5-7 секунд);                                                                                           t₅ – час на розгін і гальмування (0,3 хвилини за цикл);                                                              t₆ – час переміщення моста, хв;

,                                                                                                                           (7.5)        де   l₂ – довжина шляху моста, м; (приймаємо I₂=0.5 довжини складу – 23м);                           V₂ – швидкість переміщення моста, м/хв.

Приймаємо проліт моста крана рівним 12-1.5.=10,5м.

Розраховуємо цикл роботи крана:

         t₁=0,2хв.                  t₂ хв.          t₃ хв.

         t₄ хв.           t₅=0.3хв.                           t₆= хв.

t_ц=0,2+1,5+0,525+0,11+0,3+1,6=4,235хв.

Приймаємо ємність ковша 0,75м³.

Q_розр= 9,03м³/год. Q_факт= Q_розр=0,8*9,03=7,23м³/год.

Кількість грейферних кранів складає:

, де Р – кількість перевантаженої сировини.

2,89

Приймаємо 3 крана.

Вибір основного технологічного устаткування

Лінія піску

7.3.1.Розрахунок бункеру [7]

Витрати піску для складальної ділянки за 1 годину становлять 5,998м³. для нормальної роботи приймаємо запас у бункері на 4 години роботи. Тоді об’єм запасу дорівнює, м³:

5,998*4=23,99м³.

Для збереження цього об’єму піску приймаємо розміри бункеру, м: підвалина бункеру – 1.5 1.5, розміри випускної відтулини – 0,45 0,45, кут нахилу дна – 55⁰.

                                

Рисунок 7.1. – геометрична конфігурація бункеру

Об’єм бункеру, м³:

,                                                                                     де   H – висота верхньої частини бункеру, м;                                                                           H₁ – висота нижньої частини бункеру, м;                                                                                       а – сторона нижньої частини бункеру, м;                                                                           b – сторона випускної відтулини, м.

Висоту пірамідальної частини бункера знаходимо з співвідношення

: ;                    м.

Н₁=К*tg55⁰=0,775*1,426=1,11м.

Об’єм нижньої частини корпуса складає, м³:

Об’єм верхньої частини бункера дорівнює, м³:            23,99-1,888=22,109.

Висота верхньої частини корпусу, м:    V=Н*а²;    Н= = .

Приймаємо наступні розміри бункеру, м:

Н=6;             Н₁=1,11;           а=2;        b=0,45.

7.3.2. Вибір лоткового живильника[9]

Приймаємо до установки три лоткових живильника.

Технічна характеристика лоткового живильника

Типорозмір                                                                                                             КВ1Т-0,15

Розміри труби, мм:                                                                                                                           діаметр                                                                                                      159 4,9

         максимальна довжина, м                                                                        3,3

Продуктивність, м³/год                                                                                              6

7.3.3. Розрахунок стрічкового конвеєру [9]

Стрічкові конвеєри призначені для транспортування сипучих, кускових та штучних вантажів горизонтально та під кутом. Простота устрою, надійність та безшумність під час роботи, економічність обумовили широке застосування стрічкових конвеєрів при розвантаженні і складуванні сировинних матеріалів, їх транспортуванні на обробку та у складальний цех, при подаванні шихти до скловарних печей та ін.

1 – стрічка;2 – привідна станція;3 – натяжний пристрій;4 та 5 – верхні та нижні роликоопори відповідно;6 – станина;7 – привід.

Рисунок 7.2. – стрічковий транспортер.

Для транспортування піску до елеватора вибираємо стрічковий конвеєр.

Продуктивність стрічкового конвеєру розраховуємо за формулою, т/год:

Q=3600*F*V*γ_об,                                                                                 (7.6)        де   F – площа поперечного перетину матеріалу на стрічці конвеєру;                                        v – швидкість руху стрічки: для піску V=1-1.5 м/с;                                                                γ_об – об’ємна насипна маса, кг/м³;

Умовно приймається, що при ширині стрічки В вантаж розміщується шаром b=(0,9В-0,05) м. площа перетину шару вантажу пропорційна квадрату розміру b, тому рівняння 7.6 приймає вид:

Q=C*(0.9B-0.05)²*V* γ_об, т/год.                                                                  (7.7)

Якщо конвеєр має кут нахилу більше ніж 12⁰, то значення коефіцієнту зменшують помножуючи на коефіцієнт k.

Таблиця 7.3 – значення коефіцієнту С[9]

параметр	форма стрічки
	плоска		жолобчата на двохроликовий опорі		жолобчата на трироликовий опорі
кут нахилу бокових роликів β, град	-		15	15	20	20	30	30	36	36
кут укосу вантажу, α, град	15	20	15	20	15	20	15	20	15	20
коефіцієнт С	240	325	450	535	470	550	550	625	585	655

Таблиця 7.4. – значення коефіцієнту k

кут нахилу, α	12	14	16	18	20	22
коефіцієнт k	0,97	0,95	0,92	0,89	0,85	0,8

Граничний кут нахилу для гладких транспортерних стрічок залежить від роду вантажу.

Таблиця 7.5 – значення граничного кута нахилу α.

матеріал	α
вугілля, вапняк дроблений	18
доломіт дроблений	18
пісок вологий	20-24
пісок сухий	16-18
пегматит, сода	10-12

Для вантажів, які містять крупні куски, прийнята ширина стрічки повинна бути перевірена на кусковатість вантажу В (3-4)а, де а – середній розмір крупних кусків, мм.

Швидкість конвеєрної стрічки приймається виходячи з виду матеріалу, що транспортується і ширини стрічки. Для того, щоб забезпечити як можна більший строк служби стрічки необхідно приймати найменшу швидкість її руху. При цьому поліпшуються експлуатаційні якості конвеєру, та зменшуються втрати необхідної потужності на привід.

Таблиця 7.6 – рекомендовані швидкості стрічки

найменування вантажу	швидкість стрічки, м/с, при її ширині, мм
	400	500, 650	800, 1000	1200 - 1400
пісок, пегматит	1,0-1,6	1,25 - 2,0	1,6 - 3,0	2,0 - 4,0
доломіт, вапняк дроблений	1,0-1,25	1,0 - 1,6	1,6 - 2,0	2,0 - 3,0
доломіт, вапняк крупнокусковий	-	1,0 - 1,6	1,0 - 1,6	1,6 - 2,0
сода, поташ, кремнефтористий натрій	-	0,8 - 0,9	1,0 - 1,25	-

З формули 7.7 знаходимо ширину стрічки [9].

В=1,1*()=1,1*()=0,204м.

Приймаємо найближчу стандартну ширину стрічки за ДСТУ 20-62 – 400 мм.

Вибираємо плоский стрічковий конвеєр.

Технічна характеристика стрічкового конвеєру

Типорозмір                                                                                                              4025-40

Ширина стрічки, мм                                                                                         400

Тип стрічки / кількість прокладок                                                              Б-820/3

Найбільша розрахункова швидкість стрічки, м/с                                     2,5

Найбільша продуктивність, м³/год.                                                                     75

Найбільша потужність на барабані, кВт                                               4,4

Діаметр привідного барабану, мм                                                         250.

7.3.4. Розрахунок сушильного барабану[4]

Для сушіння піску вибираємо сушильний барабан прямоточного типу. Прямоточні барабани використовують з метою отримання висушеного матеріалу з низькою температурою. Температура газів, що поступають для сушіння піску в барабан становить 800-900 С⁰, а газів, що виходять з барабану 160-200 С⁰.

Потрібна продуктивність по сухому піску –7,985т/год;

Відносна вологість піску: початкова                                                              5%;                                             кінцева                                                              0,1%;

Щільність сухого матеріалу, кг/м³                                                                   1400;

Паронапруженність, m₀, кг/м³*год.                                                                          70

Кількість випареної вологи, кг/год.:

411,434                                                   (7.8)

Маса вологого матеріалу, що надходить на сушіння, кг/год:

G₁=G₂+W=7985,357+411,434=8396,792.

Необхідний внутрішній об’єм сушарки, м³:

5,88                                                                                   (7.9)

Приймаємо до встановлення найближчу стандартну барабанну сушарку заводу „Строймашина” розмірами 1,2 6м.

Час перебування матеріалу в барабані, хв:

                                                                            (7.10)        де   φ – коефіцієнт заповнення барабана;                                                                                   ρ – щільність піска при середній вологості, кг/м³.

15,48хв

Середня вологість дорівнює: 2,55%.

Щільність при середній вологості, кг/м³: 1436,634

Частота обертання барабану, об/хв.:       ,                             (7.11)

де   m та k – експериментальні коефіцієнти;                                                                                       l_б та D_б – довжина та діаметр барабану, м;                                                                               α – кут нахилу барабану, град(α=4-6);                                                                                            – час перебування матеріалу в сушарці, хв.

Таблиця 7.7. – значення коефіцієнтів m, k, σ.

теплообмінник	m	k		σ
		прямоток	протиток
лопатний, ланцюговий	0,5	0,2-0,7	0,5-0,7	0,04-0,07
комірково-секторний	1,0	0,7-1,2	1,2-2,0	0,01-0,02

4,62

Приймаємо найближче стандартне число обертів барабану. n=5 об/хв.

Приблизну потужність приводу розраховуємо за формулою, кВт:

=0.0013*1.2²*6*1436,63*5*0.01=1.94.

Технічна характеристика сушильного барабану

Типорозмір                                                                                                       1200 6000

Об’єм, м³                                                                                                            6,8

Кут нахилу барабану, град                                                                                             4

Число обертів барабану, хв.^-1                                                                          5

Потужність двигуна, кВт                                                                                3,8

Габаритні розміри, мм:                                                                                                                                  довжина                                                                                                             7200                  ширина                                                                                                          2100                  висота                                                                                                            10000

Маса, т                                                                                                                              10,0.

Вибір стрічкового конвеєру

Для транспортування піску на просів вибираємо жолобчастий стрічковий конвеєр.

Технічна характеристика стрічкового конвеєру

Типорозмір                                                                                                                       4025-40

Ширина стрічки, мм                                                                                                       400

Тип стрічки / кількість прокладок                                                                                 Б-820/3

Найбільша розрахункова швидкість стрічки, м/с                                                        2,5

Найбільша продуктивність, м³/год.                                                                               125

Найбільша потужність на барабані, кВт                                                                       4,4

Діаметр привідного барабану, мм                                                                                 250.

7.3.6. Вибір сита[10]

При годинній витраті піску 8,397т вибираємо вібраційний ексцентриковий грохот.

Продуктивність грохоту (т/год.) розраховуємо за формулою.

Q=3600*K_p*ρ*B*h*v,                                                                                                     (7.12)        де   К_р – коефіцієнт розпушення, К_р=0,4-0,6;                                                                           ρ – щільність матеріалу, т/м³;                                                                                                          В – робоча ширина решета, м;                                                                                                       h – висота шару матеріалу на решеті, м;                                                                                       v – швидкість переміщення матеріалу по грохоту, м/с (в залежності від типу і кута нахилу грохоту v=0,05-0,25м/с).

Q=3600*0.5*1.400*0.8*0,06*0.2=24,192т/год.

Технічна характеристика сита

Типорозмір                                                                                                                       ГЖ-2

Розміри сита, м                                                                                                                                              ширина                                                                                                          0,8                     довжина                                                                                                   1,6

Площа сита, м²                                                                                                                1,2

Кількість сит                                                                                                                    2

Число коливань за хвилину                                                                                           1420

Амплітуда коливань, мм                                                                                                6

Кут нахилу короба, град                                                                                      0-25

Середня продуктивність, т/год.                                                                           до25

Габаритні розміри, мм:                                                                                                                            довжина                                                                                                        1935                  ширина                                                                                                          1258                  висота                                                                                                        57

Потужність двигуна, кВт                                                                                          1,7.

7.3.7. Розрахунок елеватора [9]

Ківшевий елеватор складається з вертикального тягового елемента 1 з жорстко закріпленими елементами, що несуть вантаж – ковшами 2. тяговий елемент огинає верхній привідний 3 та нижній натяжний 4 барабани. Все це закривається металевим кожухом, який складається з верхньої головки 5 середніх секцій 6, нижнього башмака 7. верхній барабан приводиться у обертовий рух за допомогою приводу 8. Натяжний пристрій 9 служить для попередження пробуксовування стрічки. Вантаж, що транспортується, рівномірно подається у завантажувальний патрубок 10, підхоплюється ковшами, підіймається і розвантажується на верхньому барабані крізь вихідний патрубок 11. Елеватори використовують для транспортування насипних та штучних вантажів під кутом (більше ніж 60⁰) та вертикально. Похилі елеватори на склозаводах не використовують[9]. Елеватори бувають ковшові, полицеві та люлечні.

                                           

Рисунок 7.3 – загальний вигляд ковшового елеватора.

За способом завантаження та розвантаження вони бувають швидкохідні та тихохідні. Елеватори використовують для транспортування насипних та штучних вантажів під кутом (більше ніж 60⁰) та вертикально. Похилі елеватори на склозаводах не використовують[9]. Елеватори бувають ковшові, полицеві та люлечні. За способом завантаження та розвантаження вони бувають швидкохідні та тихохідні. По типу тягового пристрою елеватори поділяються на стрічкові та ланцюгові, з однією та двома ланцюгами. В скляній промисловості найчастіше використовуються швидкохідні елеватори з відцентрови розвантаженням.

Продуктивність елеватора розраховуємо за формулою:Q=3.6* , т/год. (7.13)

З цієї формули визначаємо погонну ємність ковшів:

1,23л/м.                                                        (7.14)

де     v – швидкість руху ходової частини, v=1-1,7 м/с;                                                          γ – насипна маса вологого піску, кг/м³;                                                                              φ – коефіцієнт заповнення ковшів φ=0,6-0,8.

Крім того, конфігурація ковшів залежить від виду та стану вантажу. Так, найчастіше для транспортування сухих вантажів, що легко сиплються, застосовують глибокі ковші, а для вологих матеріалів та матеріалів, що злежуються застосовують дрібні ковші. Виходячи з цього приймаємо дрібні ковші, тоді найближча стандартна погонна ємність ковшів[9] =1,87, корисна геометрична ємність ковша і₀=0,75л при ширині ковша 200 мм та крокові ковшів – 400мм. Для встановлення приймаємо елеватор ЕЛМ-160.

Технічна характеристика елеватору

Типорозмір                                                                                                    ЕЛМ-160

Продуктивність, м³/год                                                                           4-7

Швидкість руху ходової частини, м/с                                                            1,0-1,7

Ширина ковшів, мм                                                                                              160

Крок ковшів, мм                                                                                      320

Ємність ковшів, л                                                                                              0,35

Ширина стрічки, мм                                                                                        200

Максимальна висота підйому вантажу, м                                                    до 30.

Вибір стрічкового конвеєру

Для транспортування піску на просів вибираємо жолобчастий стрічковий конвеєр нормального типу 4025-40.

Технічна характеристика стрічкового конвеєру

Типорозмір                                                                                                                       4025-40

Ширина стрічки, мм                                                                                                       400

Тип стрічки / кількість прокладок                                                                       Б-820/3

Найбільша розрахункова швидкість стрічки, м/с                                              2,5

Найбільша продуктивність, м³/год.                                                                               125

Найбільша потужність на барабані, кВт                                                             4,4

Діаметр привідного барабану, мм                                                                       250.

7.3.9. Вибір електромагнітного сепаратора[10]

Вибираємо електромагнітний сепаратор барабанного типу

Технічна характеристика електромагнітного барабану

Типорозмір                                                                                                                       4

Розміри барабану, мм:                                                                                                                                               діаметр                                                                                     400

                     довжина                                                                                                  1000

Потужність електромагніту, кВт                                                                    1

Потужність електродвигуна, кВт                                                                        1

Число обертів барабану, хв.^-1                                                                           30

Продуктивність, т/год.                                                                                      14

Маса машини, кг                                                                                               710.

7.3.10. Розрахунок бункера вагової лінії[7]

Згідно норм технологічного проектування запас підготовленого піску складає дві доби.

В бункері зберігається, м³: Q_з=5,998*48=287,904.

Приймаємо бункер циліндрично-конічної форми таких розмірів:

Діаметр циліндричної частини, м                                                          4,2

Висота циліндричної частини, м                                                                6

Висота конічної частини, м                                                                                 3

Діаметр випускної відтулини, м                                                            0,45.

Об’єм циліндричної частини: 3.14*3²*9=83,127 м³.

Об’єм нижньої частини бункеру, м³:

15,498.

Загальний об’єм становить:         V=V₁+V₂=83,127+15,498=96,624м³.

Необхідна кількість бункерів:n= 2,91.Для зберігання піску приймаємо 3 бункера.

Вибір лоткового живильника

Приймаємо до установки три лоткових живильника.

Технічна характеристика лоткового живильника

Типорозмір                                                                                                         КВ1Т-0,15

Розміри труби, мм:                                                                                                                                   діаметр                                                                                        159 4,9

         максимальна довжина, м                                                            3,3

Продуктивність, м³/год                                                                               6.

7.3.12. Вибір змішувача шихти[3]

Витрати шихти за годину становлять 14,686т або 10,270м³. Вибираємо змішувач шихти фірми „Металлэкспорт” МВ-2100 ПНР. Даний змішувач належить до найсучасніших типів герметичних барабанних змішувачів. Суміш матеріалів надходить в барабан по завантажувальному лотку, а приготована шихта вивантажується за допомогою пневматичного пристрою крізь отвір у протилежному кінці барабану. Всередині барабану розміщені спіральні лопаті, які під час обертання барабану переміщують матеріал повздовж його довжини. Шихта зволожується безпосередньо у змішувачі з автоматичним ввімкненням та вимкненням подавання теплої води.

Технічна характеристика змішувача шихти

Корисний об’єм, л                                                                                                 2100

Час змішування, хв.                                                                                               5

Число обертів, хв.^-1                                                                                                10

Потужність електродвигуна, кВт                                                               30.

7.3.13. Вибір автоматичних терезів[3]

Кількість шихти (Р) на одне змішування складає:

Р=V*γ*к,                                                                                                            (7.15)

де   V – об’єм змішувача,м₃;                                                                                                         γ – об’ємна маса шихти, т/м³;                                                                                                к – коефіцієнт заповнення змішувача.

Р=2,1*1,43*0,8=2,4024т

З таблиці 7.1 видно, що кожної години для приготування 14,686т шихти необхідно 8,397 т піску.               14,686т шихти – 8,397 т піску.

         2,4024т шихти – Х т піску

         Х =1,374 т піску.

Виходячи з того,що витрати становлять 1,374 т/год. та встановлено 3 бункери, встановлюємо 3 терезів ДВCТ-600.

Технічна характеристика терезів ДВСТ-600

Границя важення, кг                                                                                             120-600

Об’єм ковша, м³                                                                                            1,1

Цикл важення, с                                                                                                240

Похибка, %                                                                                                        0,5

Маса, кг                                                                                                             880.

Лінія каоліну

Розрахунок бункеру

Розрахунок проводимо за п.7.3.1

Приймаємо наступні розміри бункеру, м: