145827 (Автоматическая линия цинкования в барабанах), страница 6

= ’_т + _об, (4.2)

где ’_т – технологическое время, с;

_об – время обслуживания, необходимое для загрузки деталей в ванну и выгрузки их из ванны, с (принимаем _об=60 с).

, (4.3)

где  - средняя толщина наносимого покрытия, дм;

 - плотность металла покрытия, кг/дм³;

 - средняя катодная плотность тока, А/дм²;

к_э – электрохимический эквивалент металла покрытия, кг/А·ч;

ВТ – выход по току металла покрытия, ед.

ч = 1660 с.

Так как процесс покрытия идёт в барабанах при активном перемешивании, то часть покрытого металла истирается, чтобы это учесть увеличим _т на 30%:

’_т= 1660 × 1,3= 2158 с.

= 2158 + 60= 2218 с.

Далее определим ритм автооператорной линии по формуле:

, (4.4)

где Т₀ – действительный годовой фонд времени работы оборудования (для двухсменной работы Т₀=3810 ч);

 - коэффициент, показывающий какую долю рабочего дня АОЛ выдаёт барабаны с покрытыми деталями (принимаем =0,85);

n_Е3 – годовая программа в единичных загрузках:

n_Е3= S_год / S_ез, (4.5)

где S_ез – площадь единичной загрузки, м²;

S_год ­– величина, связанная с производственной программой S соотношением:

S_год= S × (1 + 0,01 × ), (4.6)

где  - процент исправимого брака при нанесении покрытий (принимаем =5).

S_год= 50000 × (1 + 0,01 × 5)= 52500 м².

n_Е3= 52500 / 2,5= 21000 загр/год.

= 0,1542 ч= 555 с.

Количество основных ванн для нанесения покрытия определяем по формуле:

n_ов = t / R_р, (4.7)

n_ов = 2218 / 555= 3,99  4

Аналогично рассчитываем количество ванн для остальных процессов. В результате расчёта получаем четыре ванны цинкования, две сушильных камеры, остальных ванн по одной.

Определяем время цикла работы автооператорной линии:

t_ц= К × R_р, (4.8)

где К – наименьшее общее кратное для принятых количеств ванн (К= 4).

t_ц= 4 × 555= 2220 с (37 мин.).

Необходимое количество автооператоров:

n_а = t_а / R_р, (4.9)

где t_а – суммарное время обслуживания автооператорами всех ванн.

Величина t_а складывается из суммарного времени горизонтальных перемещений t_г, вертикальных перемещений t_в и выстоя t_выст автооператоров над всеми ваннами:

t_а= t_г + t_в + t_выст. (4.10)

, (4.11)

где W_ср– среднее расстояние между осями соседних ванн (W_ср =1,5 м);

n_поз – количество позиций в линии, обслуживаемых автооператором за один ритм (n_поз =16);

V_г – скорость горизонтального перемещения автооператора (V_г =0,2 м/с);

К – коэффициент, учитывающий холостые ходы оператора и компоновку ванн (К= 4).

= 450 с.

Суммарное время вертикальных перемещений:

, (4.12)

где Н – высота подъёма каретки автооператора (Н= 1,3 м);

V_в – скорость вертикального перемещения автооператора (V_в =0,11 м/с).

= 378 с.

Суммарное время выстоя над ваннамиt_выст равно 543 сек.[13]

t_а= 450 + 378 + 543= 1371 с.

n_а = 1371 / 555= 2,47  3

Необходимое количество автооператоров равно трём.

Далее рассчитаем наиболее существенный габаритный размер автооператорной линии - длину. Её находим по формуле:

L= n×W + n_с×W_c + W_3/P + W_C + n₀×DW₀ + n₁×DW₁ + n₂×DW₂ + W_б, (4.13)

где n – количество ванн одного типоразмера;

W – ширина ванн принятого типоразмера;

n_с – количество сушильных камер;

W_c – ширина сушильной камеры;

W_3/P – ширина загрузо-разгрузочной стойки;

W_C – зазор между сушильной камерой и загрузо-разгрузочной стойкой;

n₀ – количество комбинаций соседних ванн без бортовых отсосов;

DW₀ - зазор между ваннами без бортовых отсосов;

n₁ – количество односторонних бортовых отсосов;

DW₁ - зазор между стенками ванн с односторонним бортовым отсосом;

n₂ – количество двухсторонних бортовых отсосов;

DW₂ - зазор между стенками ванн с двухсторонним бортовым отсосом;

W_б – ширина одностороннего бортового отсоса по краю линии.

L= (12×0,63+5·0,8)+2×0,8+0,6+0,3+10×0,16+3×0,29+3×0,39+0= 17,7 м.

На основании рассчитанных данных построена циклограмма, которая изображена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Циклограмма автооператорной линии цинкования в барабанах.

­Условные обозначения: З – загрузка, С – сушка, ПТ – тёплая промывка после хроматирования, ПХ – промывка холодная после хроматирования, Х – хроматирование, О – химическое обезжиривание, ПТ_о – тёплая промывка после обезжиривания, О_э – электрохимическое обезжиривание, ПТ_э - тёплая промывка после электрохимического обезжиривания, А – активация, ПХ_У – промывка холодная после цинкования, У_Ц – улавливание после цинкования, ПХ_а – холодная промывка после активации, Ц – цинкование, ▲ – подъём барабана автооператором и выстой для стекания раствора (16 с.), ▼ – опускание барабана автооператором (10 с.),  – перемещение автооператора на одну позицию (8 с.), ▬ – ванна с барабаном.

Время каждой операции согласно циклограмме отражено в итоговой таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Продолжительность технологических операций

4.3 Электрический расчёт электрохимических ванн

Сила тока I на ванне определяется произведением технологической плотности тока i_ср и площади единичной загрузки S_ез:

I = 1,05  i_ср  S_ез, (4.14)

Коэффициент 1,05 учитывает потери электричества на контакты деталей в барабане.

Напряжение на ванне при покрытии деталей в барабанах определяется по формуле:

U= (1 - )  [E_a – E_k + (1 + )  I  R + U_П], (4.15)

где U_П – падение напряжения в перфорации барабана, В;

 - коэффициент, учитывающий потери напряжения в контактах;

 - коэффициент, учитывающий увеличение падения напряжения за счёт газонаполнения;

R – сопротивление электролита;

E_a,E_k – потенциалы катода и анода при верхних плотностях тока,В.

Падение напряжения в электролите IR определяют по формуле:

, (4.16)

где  - электропроводность электролита;

i_cp – средняя плотность тока, определяемая по формуле:

, (4.17)

где i_к, i_а – катодная и анодная плотности тока;

L_ср – среднее расстояние до деталей, определяется по формуле:

L_ср = (L_д + L_б) / 2, (4.18)

где L_б – расстояние от анода до ближних деталей в барабане;

L_д - расстояние от анода до центра барабана.

L_д = W_шт / 2, (4.19)

L_б = (W_шт / 2) - r_бар, (4.20)

где W_шт – расстояние между анодными штангами;

r_бар – радиус описанной окружности барабана.

, (4.21)

где  - толщина стенки барабана;

 - степень перфорации барабана.

Боковая перфорированная поверхность барабана, прогруженная в электролит:

S_бар = 6  L_бар  W_гр  2/3, (4.22)

где L_бар – длинна барабана;

W_гр – ширина грани барабана.

Ванна цинкования:

L_бар=0,61 м; W_гр=0,17 м; =0,2; =0,01 м; =0,01; =0,02; =30 Ом^-1м^-1; S_ез=2,5 м²; E_a=–1,39 В; E_k=–1,6 В; W_шт=0,6 м; r_бар=0,17 м; i_к=100 А/м²; i_а=150 А/м².

S_бар = 6  0,61  0,17 2/3 = 0,4148 м²,

= 122,47 А/м²,

L_д = 0,6 / 2 = 0,3 м,

L_б = (0,6 / 2) – 0,17 = 0,13 м,

L_ср = (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,

I = 1,05  122,47  2,5 = 321,5 А,

= 0,88 В,

=1,29 В,

U= (1 – 0,02)  [–1,39 + 1,6 + (1 + 0,01)  0,88 + 1,29] = 2,34 В.

Ванна электрохимического обезжиривания:

L_бар=0,61 м; W_гр=0,17 м; =0,2; =0,01 м; =0,2; =0,02; =40 Ом^-1м^-1; S_ез=2,5 м²; E_a=–1,58 В; E_k=–0,9 В; W_шт=0,6 м; r_бар=0,17 м; i_к=500 А/м²; i_а=150 А/м².

S_бар = 6  0,61  0,17 2/3 = 0,4148 м²,

= 273,86 А/м²,

L_д = 0,6 / 2 = 0,3 м,

L_б = (0,6 / 2) – 0,17 = 0,13 м,

L_ср = (0,3 + 0,13) / 2 = 0,215 м,

I = 1,05  273,86  2,5 = 718,88 А,

= 1,47 В,

=2,16 В,