Цех по производству преформ из полиэтилентерефталата для розлива напитков

(значения к и К1 приведены в справочнике /5/) ; α2 –коэффициент, учитывающий затраты времени на отдых и личные надобности; α1 – учитывает время на облуживание рабочего места -(α2= 7 и α1= 4 для литья под давлением в съемной форме массой до 40 кг /5/); n- число гнезд формы.


8.2.2 Основное время берем по результатам практики.


τо = 0,1мин,


8.2.3 Вспомогательным временем называют время, которое тратится на операции, обеспечивающие выполнение основной работы.

Вспомогательное время рассчитывается по формуле /5/:


τв = τсм + τпр + τпу, мин


где τсм – время на съем изделия (0,037мин) ; τпр – время на протирку гнезд формы(0,02мин); τпу – время на пуск или остановку машины(0,017мин). Значения составляющих вспомогательного времени приведены в /6/.


τв = 0,037 + 0,02 + 0,017= 0,074 мин


Рассчитаем норму штучного времени


(0,1 + 0,074*1)·(1 + 4+7)·1

τшт = 100 = 0,0026 мин;

72

Полученное штучное время заносим в графу 10 таблицы 10.1


8.2.4 Определим количество литьевых машин.

Время, потребное для выполнения годовой программы определяем по формуле:


τ = Пτшт /60 , ч/год /1/


где П – годовая программа выпуска, шт/год(графа 13, табл 7.1); τшт - штучное время (графа 10 таблицы 8.1); n- число гнезд формы( графа 3 табл. 8.1).


τ = 250000000*0,0026/60 =10833 ч/год;


Рассчитанное время на выполнение годовой программы заносим в графу 12 таблицы 8.1.


Τ3450 = 10833ч/год.


Расчетное число машин, работающих в две смены по двенадцать часов каждая, в автоматическом режиме с VН =3450 см2 (для литья преформ из ПЭТ).


m’3450= τ3450/ τД


τД – действительный фонд времени


τД= 365– 20(ремонт)=345дней/год

345дней/год*24час/день=8280ч/год

m’3450= 10833/8280 =1,3 устанавливаем две литьевые машины марки Husky HyPET 380 для литья преформ 2 л.


8.2.5 Определение количества сушилок

Производительность осушителя «Piovan» DР106 составляет 850 кг/час.

Расчетное число сушильных камер /5/


m’a = G*103/ Ga*τд,


где G – годовая масса высушиваемого полимера, т/год ( 13963,9 т/год); τд – действительный годовой фонд времени работы сушилок ( 8160 ч/год).


m’a= 13963,9*103/850*8160 =2,0 требуется две сушилки марки «Piovan» DР106


8.2.6 Количество дробилок для измельчения отходов производства определяют по формуле


m’д = G*103/ Gд*τд,


где G – годовая масса измельчаемых отходов, т/год ( 770,13 т/год табл. 7.2); τд – действительный годовой фонд времени работы дробилок (6800 ч/год); Gд – часовая производительность дробилки, кг/час.

Выбираем дробилку марки ИПР – 100-1-А, с часовой производительностью 55 кг/час /6/.


m’д= 770,13*103/55*6800 = 2 требуется две дробилки марки ИПР-100-1-А.


Таблица № 8.2

Спецификация основного и вспомогательного оборудования

№ Наименование Кол. Размеры, мм Техническая характеристика
1 Литьевая машина Husky HyPET 380 2

13994Ч4768Ч

2743

Номинальное давление литья 994 кг/см2

Усилие смыкания 380 т

Суммарная мощность 200 кВт

Номинальный объем впрыска 3450 см3
2 Осушитель «Piovan» DР106 2

объем 2000 литров

высота 3160

диаметр 1240

Производительность 300 кг/час

Мощность 50 кВт
3 ДробилкаИПР-100-1-А 2

400Ч340Ч

850

Производительность 15 - 20 кг/ч

Частота вращения ротора 1000 об/мин

Общая мощность 0.8 кВт
4

Холодильник

MINIBOX 2

 1 920Ч500Ч1100 Мощность 450 Вт
5

Ленточный транспортер

NS 06

 2 1800Ч450Ч1600 -
6 Компрессорная установка GA – 45 1 1200Ч603Ч1200 -
7 Робот (модель SP “ Fanuk”) 2 -

Общее время перемещения 1,5 с

Макс. нагрузка рабочего инструмента манипулятора 200 кг

9. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ


9.1 Литьевая машина


Задача состоит в определении необходимой мощности нагревателей материального цилиндра инжекционного узла, работающего в расчетном режиме, и сопоставление ее с табличной мощностью выбранной литьевой машины. Для правильно выбранной машины должно соблюдаться неравенство:


Nрасч ≤ Nтабл.


Расчет ведут по уравнению теплового баланса:


Nмех + Nрасч = NG + Nп + Nохл./4/


Решая относительно Nрасч получим:


Nрасч = NG + Nп + Nохл - Nмех,


Рассчитаем тепловой баланс для литьевой машины Husky HyPET 380:


NG = Qc1(t2 – t1) 1/3600, Вт.


где NG – тепловая мощность, расходуемая на нагрев полимерного материала.

Q – фактическая пластикационная производительность литьевой машины, кг/час (300 кг/час); с1 – удельная теплоемкость ПЭТ(1800 Дж/кг·град) /5/; t1 и t2 – температура ПЭТ в зоне загрузки и зоне дозирования( 285 и 175 °С) /5/.

NG= 300*1800(285 – 175)*1/3600 = 16500 Вт.


Тепловая мощность, расходуемая на потери через боковую поверхность материального цилиндра (Nп):


Nп = Fα(tк – tв), Вт


где F – площадь наружной поверхности материального цилиндра; α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2град(α = 9,74 + 0,07(tк – tв); tк и tв – температура наружной поверхности кожуха материального цилиндра ( 50 - 60°С) /5/ и окружающей среды(25°С).


F=πdl, где d – диаметр цилиндра, l – длина

F= 3,14*0,12*2,5= 0,94 м2.

α = 9,74 + 0,07(50 – 25)= 11,49 Вт/м2град.

Nп= 0,94*11,49(50 – 25)= 270 Вт.


Тепловая мощность, расходуемая на охлаждение зоны загрузки материального цилиндра (Nохл):


Nохл = Gв cг∆tв,


где - Gв – расход воды (3,1 кг/с ); cг – теплоемкость воды, Дж/кг·град (4190 Дж/кг·град /2/∆tв – предел температуры воды на входе и выходе из зоны охлаждения ( 8 °С /3/).


Nохл= 3,1*4190*8= 103912 Вт.


Тепловая мощность Nмех, выделяемая за счет преобразования механической энергии, определяется по уравнению

Nмех= 32*10-5Qc1(t2 – t1)

Nмех= 32*10-5300*1800(285 - 175) = 19008 Вт.

Nрасч= 16500+270+103912 - 19008= 101674Вт= 101,674 кВт.

Nтабл= 250 кВт – из паспорта литьевой машины.

Так как Nрасч ≤ Nтабл. литьевая машина подобрана правильно.


Таблица № 9. Сводная таблица результатов

Расход греющих и охлаждающих агентов в сутки в год
Тепловая мощность расходуемая на нагрев литьевых машин 4800 кВт/сут 1632000 кВт/год
Охлаждающая вода для охлаждения пресс-форм 722,4 м3/сут 245616 м3/год

10. ОПИСАНИЕ ВНУТРИЦЕХОВОГО ТРАНСПОРТА


Проектируемое производство преформ механизировано. Все операции по перемещению поступающего сырья и готовой продукции осуществляется с помощью автопогрузчиков HYUNDAY 25D и специальных транспортных тележек. Подача сырья в сушилку и загрузочные бункера литьевых машин осуществляется автоматически с помощью пневмотранспорта идущего в комплекте с литьевой машиной.


Таблица № 10 Характеристика внутрицехового транспорта

Тип и марка внутрицехового транспорта Номер позиции на технологической схеме Количество

Назначение

Внутрицехового транспорта

 Транспортируемый материал Характеристики внутрицехового транспорта
HUYNDAY 5D
1 Транспортировка сырья и готовой продукции ПЭТ и готовая продукция Грузоподъемность 2500 кг, скорость транспортировки 5 км/час, высота подъёма 6м.
Транспортировочная тележка
1 Транспортировка готовой продукции в зону упаковки готовая продукция

Грузоподъемность 2000 кг,

Высота

подъёма 20 см.

11. ОХРАНА ТРУДА


11.1 Анализ степени опасности технологического процесса


Все расчёты были произведены по методическим указаниям /7,8/.

Начальным этапом работы над разделом является детальный анализ предлагаемого в проекте технологического процесса, оборудования, операций и т.п. Отмечаются наиболее опасные операции, участки производства, оборудование, выявляются опасные и вредные факторы, воздействию которых может подвергаться как обслуживающий персонал, так и окружающая природная среда. Результаты такого анализа представлены в виде таблицы 11.1


Таблица № 11.1 Оценка степени опасности технологического процесса

Наименование цеха, участка Наименование оборудования, тип, марка Количество оборудования, шт. Производительность, Ед .прод./ ед.врем Технологические параметры(t,P и др.) Перечень токсичных взрывопожароопасных веществ Количество людей обслуживающих оборудование Вредные и опасные факторы
Цех по производству преформ включающий

1.Литье-вая машина Husky HyPET 380


2.Осуши-тель «Piovan» DР106


3.Дроби-лка ИПР-100-1-А

2


2

до300 кг/час


до 300 кг/час


10-30 кг/час

Т=300-280 °С;

Р=160-190 кг/см2;

Время цикла 9-11 сек.


Т=180-190°С

Продолжительность 5,5 часа


Продолжительность цикла 10 мин

Полиэтилентерефталат и продукты его выделения:

Ацетальдегид;

Оксид углерода;

Уксусная кислота

1


2


1

Вредные вещества 3 и 4-го класса опасности;

Шум;

Монотонность труда

Эл. ток


Монотонность труда;

Опасные зоны

Эл. ток


Шум;

Вибрация

Эл. ток

пыль
Упаковочная - - - - - - Внутризаводской транспорт

11.2 Обеспечение санитарно-гигиенических и экологических требований к качеству окружающей среды


11.2.1 Микроклиматические условия

Разрабатываемый технологический процесс при его реализации может оказывать негативное действие на качество воздуха за счет поступления водяных паров и теплоизбытков. Характеристику процессов и оборудования– источников избыточного тепла и влаги- можно представить в виде таблицы 11.2.


Таблица 11.2 Характеристика процессов и оборудования, влияющих на микроклиматические параметры

Наименование цеха, участка Наименование оборудования Количество оборудования, шт. Теплоизбытки, кДж/ч Характеристика помещении по теплоизбытка, кДж/м3∙ч Избытки влаги, кг/ч
Цех по производству преформ включающий

1.Литьевая машина Husky HyPET 380

2. Осушитель «Piovan» DР106

3.Дробилка ИПР-100-1-А

2


2


2

82100


67900


28200

 55- с незначительными теплоизбытками С незначительными влагоизбытками

Теплоизбытки являются незначительными, так как они составляют менее 84 кДж/м3ч, в этом случае производственное помещение относится к «холодным». Мероприятия по обеспечению допустимых параметров микроклимата:

отопление в холодный период года;

вентиляцию;

тамбуры у входных дверей.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и СанПиН 2.2.4.548-96 для создания здоровых и безопасных условий труда необходимо, чтобы в проекте были предусмотрены предприятия, обеспечивающие санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к микроклиматическим условиям. Эти требования зависят от категории тяжести выполняемых работ и времени года. Выполняемые производственные работы относятся к третьей (тяжелой) категории тяжести работ – это работы, связанные с постоянным передвижением, перемещением и переноской значительных (свыше 10 кг) тяжестей и требующие больших физических усилий. Требования, предъявляемые к микроклиматическим условиям, можно представить в таблице 11.3.

На участке по производству преформ работы средней тяжести IIа связанные с постоянной ходьбой, перемещение мелких изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определённого физического напряжения.

На упаковке работа средней тяжести IIб связанные с ходьбой, перемещением и переноской тяжести до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением.

На участке загрузки работа тяжёлая связанная с постоянными передвижениями, перемещением и переноской значительных тяжестей и требующие больших физических усилий


Таблица 11.3

Санитарно – гигиенические нормативы параметров микроклимата

Наименов. участка Категория тяжести работ Период года


Холодный Теплый


Микроклиматические параметры


оптимальные допустимые оптимальные допустимые


t,°C φ,% ω,м/с t,°C φ,% ω,м/с t,°C φ,% ω,м/с t,°C φ,% ω,м/с
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
1.Участок по по производству преформ

Средней

Тяжести

IIа

 19-21 40-60 0,2

17-18,9

21,1-26

 75

не>

0,3

 21-23 40-60 0,3 18-19,9 65 0,2-0,4
2.Упаковочная

Средней

Тяжести

IIб

 17-19 40-60 0,2 15,0-16,9 75

не>

0,4

 20-22 40-60 0,3

20-21,9

24-28

 70 0,2-0,5
3.Загрузочная

Тяжелая

III

 15-17 40-60 0,3

13-15,9

18,1-21

 75

не>

0,5

 18-26 40-60 0,4

15-17,9

20,1-26

 75 0,2-0,6

11.2.2 Оценка уровня загрязнения воздушной среды вредными веществами

Процесс производства преформ связан с использованием вредных веществ, которые могут поступать в воздух рабочей зоны за счёт испарения открытых поверхностей, утечки через неплотности технологического оборудования, при разгерметизации аппаратов, при неисправности вентиляционной установки. Приоритетным путём поступления токсичных веществ в организм человека является ингаляционный (через органы дыхания). Степень опасности воздействия вредных веществ на организм человека зависит от природы вещества, агрегатного состояния, полученной дозы, микроклиматических условий. Для снижения нежелательных последствий (хронических и острых отравлений) необходимо произвести оценку степени опасности веществ, используемых и получаемых в предлагаемом технологическом процессе. Результаты такой оценки представлены в таблице 11.4.


Таблица № 11.4 Показатели, характеризующие степень опасности веществ и материалов

Наименование участка, оборудования Выделяемые вещества, причинывыделения Агрегатное состояние Действие наорганизи Класс опасности Предельно допустимые концентрации, мг/м3 Расход веществ кг/час Количество выделяемых веществ







г/с т/год





ПДКрз ПДКмр ПДКсс


Участок по по производству преформ, литьевая машина Husky HyPET 300 1.Ацета-льдегид; Газообразные вещества Вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей 3 5 0.01 0.01 0,001 0,00001 0,0075

2.Оксид углерода;
Вызывает головокружение, шум в ушах, чувство слабости 4 20 5 3 0,00094 0,00027 0,0076

3. Уксусная кислота
Вызывает раздражение верхних дыхательных путей 3 5 0,2 0.06 0,00036 0,00009 0,0029

Так как в проекте должна быть обеспечена максимальная безопасность при работе с вредными веществами, то необходимо предусмотреть комплекс мероприятий по снижению степени воздействия этих веществ на человека и окружающую среду. К наиболее эффективным средствам по ограничению степени воздействия вредных веществ являются: механизация и автоматизация технологического процесса, герметизация и укрытие оборудования, использование эффективной системы вентиляции, применение СИЗ и др. Предусмотренные в проекте мероприятия можно представить в виде таблицы 11.5


Таблица № 11.5 Мероприятия по обеспечению безопасности при работе с вредными веществами

Наименование участка, оборудования Выделяемые вещества Средства коллективной защиты Метод контроля Периодичность контроля СИЗ
Участок по по производству преформ, литьевая машина Husky HyPET 380

1.Ацетальдегид;

2. Оксид углерода;

3. Уксусная кислота

 Предусмотрены системы общеобменной вентиляции газохромато-графический анализ

Для 3 класса

опасности -1раз в квартал

Для 4 класса опасности – раз в полгода

Костюм, комбинезон;

Фартук, перчатки, сапоги резиновые;

Ботинки кожаные;

Рукавицы;

Перчатки диэлектрические;

Очки защитные;

Фильтровальный противогаз.

11.3 Расчет общеобменной вентиляции


Свободный объем производственного помещения составляет:


Vсв = 0,8·а·b·с


Где а – длина, м; b – ширина, м; с – высота, м;


V = 36 · 28·6 = 6048 (м3);

Vсв = 0,8 Ч 6048 = 4838,4 (м3).

Кратность воздухообмена: Кр = 6 ч-1 .

Объем воздуха, который следует удалять из помещения с помощью вытяжной общеобменной вентиляции:


LудОВ = Vсв · Кр = 4838,4 · 6 = 29030,4 (м3/ч).

Воздушный вентиляционный баланс отрицательный, так как возможно поступление в воздух помещения токсичных веществ. Количество воздуха, которое поступает в производственное помещение через систему общеобменной приточной вентиляции, рассчитывается по формуле:


LпрОВ = 0,9 · Lуд = 0,9·29030,4 = 26127,36 (м3/ч).


Выбираем 2 вентилятора марки ВЦО-1,5 с производительностью 21000-128000 м3/ч /7/.

Параметры вентиляционной системы приведены в таблице 11.6.


Таблица 11.6 Параметры вентиляционной системы

Производительность системы, м3/ч Тип, марка и габариты вентилятора Параметры работы вентилятора: число оборотов, напор, производительность Количество Характеристика электропривода (мощность, число оборотов)
Приточная общеобменная цеха
64783,8

ВЦО-1,5;

2940Ч2880Ч 2400

 980 об/мин; 434-255 кг/м2; 21-128 тыс.м3/ч 1 35-245 кВт; 1500 об/мин
Вытяжная общеобменная цеха
64783,8

ВЦО-1,5;

2940Ч2880Ч

2400

 980 об/мин; 434-255 кг/м2; 21-128 тыс.м3/ч 1 35-245 кВт; 1500 об/мин

12. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ


С помощью эффективной вентиляционной системы удаётся обеспечить санитарно-гигиенические требования, предъявляемые к качеству воздуха в рабочей зоне и предупредить возникновение профессиональных заболеваний. Однако, удаляемые из помещения с вентиляционным воздухом вредные вещества, попадая в атмосферу, могут нанести значительный ущерб окружающей среде и людям, живущим вблизи проектируемого предприятия.

Для оценки степени экологической опасности выбросов загрязняющих веществ введены санитарно-гигиенические нормативы предельно-допустимых выбросов /7/.


ВЫВОДЫ


В данном курсовом проекте было спроектировано предприятие по производству преформ из полиэтилентерефталата для розлива напитков производительностью: 2 л – 250 млн. шт/год (12625 т/год).

Проведен анализ литературных источников по рассматриваемым вопросам. Выбрана и обоснована технологическая схема производства. Проведены материальные, технологические и тепловые расчеты на основании которого выбрано соответствующее оборудование. Разработаны разделы охраны труда и окружающей среды.

Спроектированное производство является современным и полностью автоматизированным. С экологической точки зрения оно является безопасным. Использование автоматических линий позволяет в значительной степени облегчить труд рабочих. Переработка отходов и повторное их использование сокращает затраты на покупку свежего сырья.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Производство упаковки из ПЭТ/Д. Брукс, Дж. Джайлз(ред); пер. с англ. под ред. О.Ю. Сабсая – СПб.: Профессия, 2006. – 368 с., ил.

2. Оленев Б. А. , Мордкович Е. М. Проектирование производств по переработке пластмасс. М.: Химия, 1982- 200 с.

3. Литье пластмасс под давлением/ Т. А. Оссвальд, Л. – Ш. Тунг, П. Дж. Грэманн; под ред. Э.Л. Калиничева – СПб.: Профессия, 2006. – 712 стр., ил.

4. Крыжановский В. К., Кербер М. Л. Производство изделий из полимерных материалов. С-Пб.: Профессия, 2004.-350 с.

5. Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов по теме «Проектирование производств по переработке пластмасс методом литья под давлением». Сост. З. А. Кудрявцева, Ю. Т. Панов; Владим. гос. техн. ун-т; Владимир 1996.-40 с.

6. Пантелеев А.П. Справочник по проектированию для переработки пластмасс. М.: Машиностроение, 1986.-180 с.

7. Методические указания к разделу охрана труда и окружающей среды. Шведова Л.В.; Куприяновская А. П.; ИГХТУ Иваново 2002 г.-40 с.

8. Методические указания к разделу охрана труда и окружающей среды Чеснокова Т.А.; Шведова Л. В.;ИГХТУ Иваново 2009 г.-75 с.

9. Курсовое и дипломное проектирование по специальности « Технология высокомолекулярных соединений». Корженевский А. Б.; Николаева О. И. Иваново 2008 г.-143 с.

10. Муштаев В. И., Ульянов В. М., Сушка в условиях пневмотранспорта. М. Химия, 1984. – 232 с., ил.

Размещено на