Автоматизированные системы управления химико-технологическими процессами

 

 

 

2.3 Определение продолжительности электролитического осаждения металла

 

Определение времени обработки одной операции с учётом времени на загрузку и выгрузку в минутах:

(мин),

где  τ₁ – продолжительность технологического процесса, мин;

τ₂ – время, затрачиваемое на загрузку и выгрузку деталей, принимается от

       1 до 10 мин. [9, с. 91].

(мин),

где d – толщина покрытия, м;

      γ – плотность  осаждаемого металла, кг/м³;

      i_k – катодная плотность тока, А/м²;

      g – электрохимический эквивалент, кг/А·ч;

      Вт – выход  по току, доли единицы;

      60 – коэффициент перевода часов в минуты.

Расчёт продолжительности процесса электролитического нанесения покрытий в насыпном виде проводим по средней  плотности тока. Продолжительность  процесса в барабанах будет увеличена  по сравнению с расчётной на 20-40% для твёрдых и на 40-60% для мягких металлов в следствие истирания покрытия в процессе вращения [4, c. 91].

Для цинковых покрытий: (мин),

Для цинковых покрытий с  учётом пересыпания:  (мин),

Для цинковых покрытий: (мин),

Для хромовых покрытий: (мин),

Для хромовых покрытий: (мин).

 

2.4 Определение количества и производительности основных ванн

 

(шт), [9, c. 90]

где  Р_год,шт - количество загрузок, год штук;

Т – действительный фонд времени, час;

60 – коэффициент пересчета из  минут в часы;

К – коэффициент, учитывающий время  на подготовительно-заключительные операции при трехсменной работе принимаю  1,03;

τ – время электролитического осаждения металла с учетом загрузки и выгрузки деталей, мин.

Для цинковых покрытий:  (шт) принимаю 5 ванн,

Для хромовых покрытий:  (шт) принимаю 4 ванны.

Годовая производительность линии  составляет:

(м²/год), [10, c. 547]

где   Р΄_год – годовая расчётная производительность, м²;

 ƒ –  единовременная загрузка ванны, м²;

N – число устанавливаемых основных ванн.

Для цинковых покрытий:  (м²/год)

Для хромовых покрытий:  (м²/год)

Коэффициент загрузки по площади:

Для цинковых покрытий: 

Для хромовых покрытий: 

 

2.5 Расчёт автоматической линии

 

Расчет ритма выдачи загрузочных  приспособлений рассчитывается по формуле:

(сек), [11, с. 13]

где Р_год,шт-количество загрузочных приспособлений на годовую программу,  шт;

       К_загр -коэффициент загрузки оборудования

Для цинковых покрытий:  (сек)

Для хромовых покрытий:  (сек)

Рассчитываем  оптимальное количество основных ванн:

  [11, с. 14]

                                                

                                              

где -общее время, сек;

  - время на завершение операции, сек;

  -ритм загрузочных приспособлений;

  -высота подъема (подвески) барабана, м (принимаю 1 м);

  -скорость вертикального подъема автооператора (принимаю 0,16 м/с);

  -выстой, автооператора для стекания раствора, (принимаю 5сек) [11, с.15].

Для цинковых покрытий: 

(сек)

Для хромовых покрытий: 

(сек)

Для цинковых покрытий: 

(сек)

Для хромовых покрытий: 

(сек)

Для цинковых покрытий: 

(ванн)

Для хромовых покрытий: 

(ванн)

Количество  вспомогательных ванн определим  по формуле:

 [11, с. 14]

где N – количества основных ванн;

      τ_всп – время пребывания деталей в каждой вспомогательной ванне, сек;

      τ_ц – длительность цикла работы автоматической линии, сек; 

τ_ц = (1,1 ÷ 1,2) · τ₁ [11, с. 14]

Для цинковых покрытий:  τ_ц = 1,1 · 45 · 60 = 2970 (сек.)

Для хромовых покрытий:  τ_ц = 1,1 · 29 · 60 = 1914 (сек.)

 

Для цинковых покрытий: 

N_{эл.хим.обезжир.} = → принимаем одну ванну;

N_{хроматирование.} =    → принимаем одну ванну;

N_{травлен.} =    → принимаем одну ванну;

N_{улавливан} =   → принимаем одну ванну;

N _{промывки.} = → принимаем одну ванну.

Общее количество промывочных  ванн на линию  N = 6 штук (2 ванны теплой промывки, 1 ванны холодной промывки и 3 ванны двухкаскадной промывки в холодной воде). Всего ванн в линии цинкования – 15.

Для хромовых покрытий:

N_{эл.хим.обезжир.} = → принимаем одну ванну;

N_{травлен.} = → принимаем одну ванну;

N_{улавливан} = → принимаем одну ванну;

N _{промывки.} = → принимаем одну ванну

Общее количество промывочных  ванн на линию  N = 5 штук (2 ванны теплой промывки и 3 ванны двухкаскадной промывки в холодной воде). Всего ванн в линии хромирования – 12.

 

2.6 Расчет габаритов барабанов и размеров ванн линии цинкования

 

С целью уменьшения потерь электрической  энергии, обрастания подходящих контактных шайб, шестигранные барабаны погружаются  на 1/3 – 2/5 диаметра описанной окружности.

Согласно автоматической линии  АЛГ – 128 принимаем:

Диаметр  описанной окружности  барабана D = 340 мм.

Длина барабана l_б = 970 мм.

Внутренняя длина барабана:  

l = (3 ÷ 5) · R, [12, с. 33]

где R – радиус описанной окружности барабана, мм

l = 5 · 170 = 850 мм

Объем, занимаемый деталями в барабане и определяемый их конфигурацией, определяется по формуле:

, [12, с. 33]

где  V’ – объем металла покрываемых деталей, м³;

                                                  

т_у – масса одной загрузки, кг;

ρ – плотность металла деталей, кг/м³.

(м³)

(м³)

  Найдем длину ванны для барабана:

l _в = l_б + 2l_З  [10, с. 556 ]

где  l_б – длина барабана, мм;

l_З – расстояние между барабаном и торцевыми стенками ванны, мм.

l _в = 970 + 2 · 125 = 1220 мм = 1,22 (м)

Определяю ширину ванны:

W_в = D_нар + 2W₂ + 2W₃ + 2δ_а  [10, с. 556]

где  W₂ – расстояние между анодами и ближайшим краем барабана, мм;

W₃ – расстояние между продольной стенкой ванны и анодом, мм;

δ_а – толщина анода, принимаю 10 мм;

R – радиус описанной окружности барабана, мм;

а – толщина стенок и угольников барабана, принимаем  условно 15 мм;

D_нар – наружный диаметр барабана, мм.

D_нар = 2 · R + 2 · а,

D_нар = 2 · 170 + 2 · 15 = 370 (мм)

W_в = 370 + 2 · 150 + 2 · 50 + 2 · 10 = 790 мм = 0,79 (м)

Найдем высоту ванны:

h_в = h_э + h_б = h₁ + h₂ + h_б  [10, с. 556 ]

                                 

                                       l_б

 

                             h_б h_э                Рис.1. Схема установки и загрузки барабана.

 

где h_э – высота уровня электролита, мм;

h₁ – глубина погружения барабана в электролит;

h₂ – расстояние от дна ванны до нижнего края барабана, мм;

h_б – расстояние от зеркала электролита до верхнего края бортов ванны;

D_вн – внутренний диаметр барабана, равный: 

(мм)

(мм)

По полученным данным принимаем внутренние габариты ванны  цинкования по ГОСТу 23738 – 79 «Ванны автооператорных  линий для химической и электрохимической обработки поверхности и получения покрытий. Основные параметры и размеры» [5, с. 41]:

Таблица 6

Основные параметры  и размеры

Назначение ванн	Длинна	Ширина	Высота	Объём	Количество
	мм.	мм.	мм.	м3.	шт.
Ванна промывки	1600	630	630	0,484	3
Ванна каскадной промывки	1600	1250	630	0,960	3
Ванна химической обработки	1600	630	630	0,484	3
Ванна электрохимической  обработки	1600	800	630	0,614	6

2.7 Расчет размеров ванн линии хромирования

 

Внутренние  размеры ванн зависят главным  образом от принятого количества и размеров деталей или подвесок, загружаемых в данную ванну.

Внутренняя  длинна ванны составляет:

, [10, c. 551]

где  l₁ – размер деталей или подвески по длине ванны;

l₂ – расстояние между деталями или подвесками в ванне;

l₃ – расстояние между торцевой стенкой ванны и краем детали или

       подвески;

n₁ – количество деталей или подвесок, устанавливаемых в один ряд (или на одну штангу) по длине ванны.

(мм)

Внутренняя  ширина ванны равна:

, [10, с. 551]

где  ω₁ – размер деталей (или подвески) по ширине ванны;

ω₂ – расстояние между анодом и ближайшим краем детали;

ω₃ – расстояние между внутренней стенкой продольного борта ванны и       

        анодом;

n₂ – количество катодных штанг;

n₃ – количество анодных штанг;

D – толщина анода, мм.

(штанги)

(мм)

Внутренняя  высота ванны без бортовой вентиляции равна:

, [10, с. 552]

где  h_э – высота уровня электролита;

h₁ – высота подвески без подвесного крюка;

h₂ – расстояние от дна ванны до нижнего края деталей или подвески;

h₃ – высота электролита над верхним краем детали (20-50мм);

h_б – расстояние от поверхности зеркала электролита до верхнего края

       бортов  ванны;

По полученным данным принимаем внутренние габариты ванны  хромирования по ГОСТу 23738 – 79 «Ванны автооператорных  линий для химической и электрохимической  обработки поверхности и получения  покрытий. Основные параметры и размеры» [5 с. 41]:

Таблица 7

Основные параметры  и размеры

Назначение ванн	Длинна	Ширина	Высота	Объём	Количество
	мм.	мм.	мм.	<p class="dash041e_0441_04