4. Выбор и расчеты оборудования и материального баланса

Цель и задачи занятия

Цель занятия — освоить методики расчетов материального баланса и выбранного оборудования Задачи занятия

1. Расчет материального баланса

2. Выбор и расчеты оборудования

3. Внесение уточнений в технологическую схему производства

Введение

Выбор оборудования осуществляют одновременно с разработкой тех­нологических процессов (операций) и определением их последовательности. При выборе оборудования необходимо учитывать вопросы возможности и целесообразности модернизации существующих аппаратов и установок, ос­нащения их специальным инструментом, приспособлениями и т.д.

Выбор оборудования включает:

1. Решение вопроса о совершенствовании имеющегося оборудования и выбора современных аппаратов и установок;

2. Правильное определение количественных соотношений между про­изводственными мощностями отдельных участков и рабочих мест и обеспе­чение равномерной бесперебойной работы участка, цеха, предприятия в це­лом;

3. Организацию целесообразной расстановки оборудования с целью эффективного использования производственных площадей и подготовки ус­ловий для внедрения поточных методов работы;

4. Определение рациональных режимов работы оборудования;

5. Экономичное использование финансовых средств на приобретение и модернизацию существующего оборудования.

Выбор оборудования производят в два этапа. В начале разработки тех­процесса, когда намечается перечень операций, определяют тип оборудова­ния.

После установления плана операций производят окончательный выбор типа оборудования для выполнения каждой операции или комплекса опера­ций.

Для каждого выбранного аппарата должны быть приведены: наимено­вание, тип, марка, завод-изготовитель, производительность, потребляемая мощность, основные размеры и др. характеристики.

Как правило, при выборе оборудования придерживаются следующих принципов:

1. Соответствие основных размеров аппарата габаритам обрабатывае­мого изделия.

2. Соответствие производительности аппарата количеству выпускае­мой в единицу времени продукции.

3. Высокая надежность и экономичность выполнения операции.

4. Невысокая материалоемкость и меньшая стоимость оборудования.

5. Возможность использования прежде всего стандартного оборудования.

6. Удобства и простота в обслуживании.

7. Высокая степень механизации и автоматизации, возможность ис­пользования стандартных контрольно-измерительных приборов (КИП).

8. Возможность применения систем АСУ и АСР (автоматических сис­тем управления и регулирования).

7. Обеспечение получения продукции высокого качества.

10. Необходимость применения или модификации имеющихся аппара­тов.

11. При приобретении нестандартного оборудования — оно должно отвечать требованиям высокой экономичности и эффективности.

12. Обеспечение безопасных условий работы на оборудовании. Решение указанных задач в соответствии с технологической схемой позволит выбрать оборудование, отвечающее требованиям по номенклатуре, производительности и качеству выпускаемых изделий.

Материальный баланс

Материальный баланс — это совокупность последовательных поопе­рационных расчетов, определяющих потребное количество исходных сырья и материалов для изготовления единицы (1000 шт.) продукции.

Материальный баланс составляют на основании:

1. Принятой схемы технологического процесса с учетом планируемого процента технологических потерь на каждой операции.

2. Описания изделия (комплекта чертежей на изделие и его комплек­тующих), из которого определяют количество необходимых ингредиентов, затраченных (израсходованных) на получение единицы готовой продукции (изделия).

Материальный баланс представляют в виде схемы движения сырья, материалов по операциям в технологическом процессе. На схеме указывают операции техпроцесса, где возможны потери ингредиентов КМ, собственно КМ в виде отходов, отбора проб на контроль, испытания и т.д. Технологиче­ские потери указывают в процентах по отношению к общему количеству ве­щества (или продукции), проходящего через данную операцию. Операции на схеме материального баланса изображают в виде геометрических фигур — кругов, квадратов, прямоугольников. Внутри геометрической фигуры указы­вают наименование операции, количество перерабатываемого сырья, мате­риалов и процент технологических потерь.

— количество вещества (ингредиента), перерабатываемого на операции «п»;

— количество вещества, передаваемого на операцию «п+1»

В и С — процент технологического отсева на операции «п» (потери или отбор проб на испытания).

Следует учесть, что потери бывают безвозвратные и возвратные.

Решив уравнение относительно А_n получим выражение для определе­ния количества, перерабатываемого на данной операции:

Разность дает количество вещества, составляющего техно­логический отсев на операции «п».

Исходным пунктом расчета материального баланса является конечная продукция (изделие). Расчет производят с конца технологического процесса и последовательно доводят до начала технологической схемы.

Расчет материального баланса проводят на 10, 100 или 1000 шт. (кг) изделий (в зависимости от габаритно-массовых характеристик).

По окончании расчета материального баланса по операциям результа­ты оформляют в виде таблиц 1и 2.

Таблица 1

Материальный баланс изготовления из КМ

Наименование операции	Наименование компонента КМ	' Потери, кг
		на одно изделие	на 10 (100; 1000) изделий

Таблица 2

Приход			Расход
Наименование операции	Наименование компонента	Коли­чество	Готовое изделие	Различные виды испытаний	Потери		Итог
					В виде компо­зиции	В виде компо­нента

Материальный баланс является основой всех расчетов (оборудования, экономических). Расчеты проводят по каждому ингредиенту, входящему в состав изделия из композиционного материала, и по каждому комплектую­щему, входящему в состав изделия.

Практическая часть

Технико-технологические расчеты включают в себя технологиче­ские, тепловые и механические расчеты и в конечном итоге они сводятся к определению типа, размеров, количества аппаратов и количество рабочих мест для обеспечения заданной производительности. На основании анализа задания выбирают наиболее рациональный режим работы по цеху (участку) и по всем его производственным и вспомогательным фазам (операциям) по отдельности и устанавливают эффективные фонды времени работы оборудо­вания. Затем определяют суточную, сменную и часовую производительность производства, необходимых для расчета оборудования. Темп выполнения работ по отдельным операциям должен быть соиз­мерим и соответствовать определенному периоду времени, соизмеримым с временим выпуска единицы продукции в единицу времени согласно зада­нию.

Выбор оптимального режима работы участка, цеха, предприятия зави­сит от масштабов производства.

Затем устанавливают фонды работы оборудования и рабочих. Разли­чают календарный, режимный и эффективный фонды времени. Годовой ка­лендарный фонд времени, или полное годовое время, в течение которого предприятие должно работать без каких-либо потерь, определяется режимом работы производства:

где Т_к — календарный фонд времени, 365 дней;

Т_пр — число праздничных дней в году;

Dp_H — продолжительность рабочей недели в часах;

С — число смен работы производства в сутки.

Эффективный фонд времени — это годовое время, в течение которо­го фактически работают рабочие и производится работа на оборудование при установленном в цехе режиме работ:

Т эф=Т реж -Трем -Ттех –Тост,

где Т_рем — продолжительность простоя ведущего (или групп) оборудо­вания во всех видах планово-предупредительного ремонта (ППР), проводи­мого в рабочее время в часах за год. Простои оборудования в ремонтах, про­водимых в перерыве между сменами и в выходные дни, в Т_рем не учитывает­ся;

Т_тех — время остановок ведущего оборудования для переключения с производства одного продукта на другой, чистки и т.д. в часах за год.

Т_ост — время остановки цеха в часах для ремонта межцеховых комму­никаций (электроэнергия, пар, вода, канализация и т.д.).

Расчет потребного количества оборудования производят в соответ­ствии с заданной производственной программой. В случае использования стандартного оборудования, успешно зарекомендовавшего себя и имеющего хорошие показатели работы, число аппаратов, необходимых для выполнения годовой производственной программы, определяют делением заданной ча­совой производительности на средне часовую производительность одного аппарата.

где n — количество аппаратов

П_час — заданная часовая производительность на операции (часовое за­дание);

Папп — среднечасовая производительность аппарата

Если п получается дробным, то выбирают ближайшее большое число.

Заданную часовую производительность аппарата получают делением годовой производительности на конкретной операции (из расчета мат. ба­ланса) на эффективный фонд времени работы единицы оборудования за год Тэф.

где К — коэффициент использования оборудования

Среднечасовую производительность аппарата определяют из соотношения

t_K — штучно-калькуляционное время, мин. Время ^определяют из соотношения:

где K₁ — норматив на техническое обслуживание рабочего места (сме­на инструментов, подналадка, уборка);

К₂ — норматив на личные надобности и отдых рабочего;

t_0CH — основное время, затрачиваемое на изменение предмета труда;

t_всп — вспомогательное время, затрачиваемое на создание условий для выполнения основной работы;

Тсм — продолжительность рабочей смены;;

Т_пз — подготовительно-заключительное время (начало и окончание рабочей смены).

Эксплуатационная производительность аппаратов

Для аппаратов периодического действия расчет производят по соот­ношению:

где z — число полных загрузок,

Н₃ — норма загрузки.

— продолжительность единого цикла.

Для нестандартного оборудования эксплуатационную производитель­ность вычисляют:

где — время технического обслуживания,

Птех — паспортная производительность аппарата,

Т_дв — время прохождения обрабатываемого материала через аппарат.

Определение количества рабочих, одновременно занятых на рабочем месте

Сменный состав определяют или по нормам обслуживания, или по штатным нормативам.

Расчет численности рабочих по штатным нормативам производят по формуле:

где Р_см — число рабочих (сменных) на данном рабочем месте,

n — число обслуживаемых аппаратов;

Нобсл — норма обслуживания (аппарат/человек)

Или

,

где — суммарное время обслуживания одного рабочего места в

течении смены (мин);

Т_п — потери времени на личные потребности рабочего.

Норму обслуживания аппарата вычисляют:

Где — время на организационно-техническое обслуживание рабо­чего места.

При расчете численности рабочих по нормам выработки используют выражение:

Где Псм — сменное задание;

Н_выр -норма выработки в смену.

Сменное задание определяют:

где Пгод — годовое задание (из матбаланса);

Тэф — эффективный фонд времени в часах;

Д — длительность смены в часах.

В соответствии с изложенным, производят необходимые расчеты ма­териального баланса по ингредиентам и КМ в целом (с учетом расхода ком­плектующих), выполняют выбор и расчеты необходимого количества обору­дования, а результаты оформляют в виде таблиц в соответствии с ГОСТ. Расчеты необходимо сопровождать пояснениями. Защиту выполненных в соответствии с выданным заданием расчетов производят на практическом занятии.

Контрольные вопросы

1. Цель и задачи занятия.

2. Принципы выбора оборудования.

3. Последовательность этапов выбора оборудования.

Понятие «материальный баланс».

5. Основание для составления материального баланса.

6. Схема и расчет материального баланса. <

7. Режимы работы участка, цеха, предприятия.

8. Расчет количества оборудования.

9. Производительность оборудования (эксплуатационная, норма загруз­ки).

10. Расчет количества сменных рабочих (по нормам выработки по штатным нормативам).