AGREGATE SI INSTALATII MECANICE -area unei instalatii de colectare-dozare si alimentare a concentratelor plumbo-zincoase in cuptoare verticale I.S.P. Instalatia de colectare,dozare si alimentare se vaa pentru un regim de lucru discontinuu

AGREGATE SI INSTALATII MECANICE

Tema proiectului :

Proiectarea unei instalatii de colectare-dozare si

alimentare a concentratelor plumbo-zincoase in cuptoare

verticale I.S.P. Instalatia de colectare,dozare si alimentare se

va proiecta pentru un regim de lucru discontinuu.

Capacitatea cuptorului:Q=62000t/h

Viteza maxima a transferului cu bene:v=60m/min

Capitolul I

1.1. Generalitati. Consideratii teoretice privind prelucrarea concentratelor Pb-Zn

Cele mai importante resurse de metale sunt minerale care se gasesc in scoarta terestra.

Extragerea metalelor din minerale se face in doua etape :

-prima etapa consta in prepararea acestora care include o serie de oportunitati ca:sfaramarea,macinarea,clasarea si concentrarea mineralelor in vederea obtinerii concentratelor bogate in minerale utile.

-a doua etapa presupune extragerea metalelor din minereuri prin procedee metalurgice care pot fi:pirometalurgice,hidrometalurgice si electrometalurgice.

Procedeul pirometalurgic are loc la temperaturi inalte cusau fara topirea sarjei,caldura necesara procesului de topire se obtine prin arderea combustibililor lichizi,gazosi sau solizi si al elementelor combustibile din minereu.

Cele mai importante operatii pirometalurgice sunt:uscarea,prajirea,topirea,rafinarea.

Uscarea- are ca scop eliminarea apei si descompunerea unor compusi complecsi.

Prajirea -are ca scop transformarea compusilor metalici in oxizi sau sulfati din care pot fi extrase metalele de baza prin operatii metalurgice ulterioare.

In urma prajirii oxidante se obtin oxizi si sulfati conform reactiilor:

ZnS+2O₂=ZnSO₂    [500-600^oC]

ZnS+O₂=ZnOSO₂    [900-1000^oC]

Pentru procesul de obtinere a Zn si Pb prin procedeul ISP prajirea se realizeaza concomitent cu aglomerarea procesului denumit prajire aglomeranta.

Topirea este operatia in urma careia se obtine o faza metalica care contine metale sub forma elementara (Pb,Zn) si combinatii.

Pentru obtinerea Pb si Zn prin procedeul ISP se foloseste procesul reducator.

Rafinarea metalelor este o continuare a procesului de topire si se realizeaza prin licuatie, distilare si rectificare.

Procesul hidrometalurgic cuprinde operatiile care au loc in solutii apoase la temperaturi joase in prezenta reactivilor chimici.

Principalele operatii hidrometalurgice sunt :solubilizarea,purificarea solutiilor,precipitarea impuritatilor din solutii,electroliza cu anozi insolubili.

1.2.Consideratii privind tehnologia ISP

Tehnologia ISP se aplica in mai multe uzine de prelucrare a concentratelor plumbo-zincoase din lume:India,Romania-Copsa Mica.

Concentratele sulfuroase de Pb si Zn obtinute in urma flotarii mineralelor trebuie sa contina minerale cu 3-5%Zn pentru a putea fi ulterior supuse prajirii. In scopul transformarii sulfurilor in oxizi,prajirea aglomeranta se realizeaza pe benzi de aglomerare prin insuflarea aerului de jos in sus.

Gazele rezultate in urma prajirii contin circa 10-12%SO₂ si sunt folosite la obtinerea acidului sulfuric dupa o prealabila desprafuire in filtre.

In urma prajirii aglomerante rezulta un aglomerat a carui compozitie medie este :30-33%Zn, 20-25%Pb, 1-2%Cu, 10%CaO, 10-15%FeO, 1-3%S, 4-6%peroxid de siliciu.

Acest aglomerant este introdus pe la partea superioara a cuptorului ISP unde are loc reducerea oxizilor metalici de unde rezulta :

-vapori de zinc care sunt dirijati in condensatoare ,unde are loc condensarea vaporilor de zinc de unde rezulta Zn brut care este rafinat;

-Pb brut care este colectat in cuva cuptorului ISP;

-zgura care se prelucreaza prin procedeul Fuening.

Cuptorul ISP este alimentat pe la partea superioara cu aglomerant ,cocs si fondanti. Aerul incalzit la 800^oC este suflat prin gurile de vant pe la baza cupei. Vaporii de Zn rezultati sunt condusi in doua condensatoare unde Zn condenseaza prin intermediul Pb.

Reactiile care au loc in cuptor sunt:

ZnO + C =Zn_v + CO

ZnO + CO =Zn + CO₂

PbO +C =Pb + CO

PbO +CO =Pb +CO₂

CO₂ + C =2CO

Avantajele procedeului ISP sunt urmatoarele:

-posibilitatea de a prelucra concentratia complexa a Pb si Zn in acelasi cuptor sau de a utiliza concentratii cu continut scazut de Zn si ridicat de Fe;

-autumatizarea completa a operatiei;

productia si productivitatea pe cuptor sunt marite.

Schema prelucrarii este aratata in figura de mai jos:

Conc Pb-Zn

Figura 1.-Schema tehnologica de prelucrare a minereurilor complexe   

de Pb si Zn prin procedeul ISP

Capitolul II

2.1. Notiuni generale de proiectare a instalatieide dozare-colectare

Pentru proiectarea unei instalatii este nevoie de adoptarea unei solutii de flux si amplasare a utilajelor care sa satisfaca unele cerinte tehnologice de capacitatea impusa in conditiile unei cheltuieli pentru investitii si exploatare catr mai reduse .

Tehnica dozarii,colectarii si alomentarii trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii:

-asigurarea realizarii unei incarcaturi multicomponente omogenizata chimic si granulometric;

-dozarea gravimetrica a acesteia;

-incarcarea si descarcarea agregatelor cu micsorarea la maxim a degajarilor de noxe cat si imbunatatirea randamentului termic prin alimentarea cu aglomerat,cocs si aer cald.

Solutiile tehnice ale instalatiilor de colectare,dozare si alimentare sunt in flux continuu,discontinuu sau mixt.

In cazul nostru se adopta fluxul discontinuu care consta in dozarea gravimetrica cu palnie cantar,colectare in transfercar cu bene si alimentare cu pod tehnologic de sarjare

Fluxul discontinuu asigura o complexitate medie a utilajelor si omogenizarea incarcaturii.

2.2.Dimensionarea instalatiilor de dozare,colectare si alimentare

Instlatiile de dozare,colectare si alimentare se dimensioneaza la productivitatea:

Q_i=k_nQ_mq_i [t/h] [1,pag553]

in care :Q_i este productivitatea [t/h]

k_n-factor de corectie,k_n=1,2

Q_m-productia orara[t/h]

q_i=q_a+q_c+q_v

q_a-consumul specific la aglomerat,q_a=1,8.2[t/t metal];q_a=1,9[t/t metal]

q_c-consum specific de cocs[t/t metal].q_c=0,8..1[t/t metal];q_c=0,9[t/t metal]

q_v-consum specific de var,q_v=0,01[t/t metal]

Q_m=t/h

Q_i=1,2∙8,33∙(1,9+0,9+0,01)=1,28,332,81=28,08t/h

2.3.Capacitatea maxima a benei

G_t.i.o= [t/h] [1,pag45]

in care _u-coeficient de umplere al benei;_u=0,8

V_b-volumul benei ;V_b=1,0.2,5m³; V_b=2,25m³

_i-densitati specifice(densitate in vrac)

_va=1,65t/m³

_vc=0,70t/m³

_vv=2,20t/m³

G_t.i.o=0,80∙2,25∙=2,42t

2.4.Durata maxima a ciclului instalatiei

t_ca=23600[s]

in care: G_t.i.o-capacitatea maxima a benei[t]

Q_i-productivitatea orara

t_ca-durata maxima admisa

t_ca=2s

2.5.Cantitatea de materiale dozate in bena

G_i.o.a=G_t.i.o [t] [1,pag535]

G_i.o.a=2,42t

G_i.o.c=2,42t

G_i.o.v=2,42t

2.6.Ponderea materialelor in bena

G_t.i.o.....G_i.o.a......G_i.o.c.....G_i.o.v

100......x.......y.......z

x=

y=

z=

Q_ia=t

Q_ic=t

Q_iv=t

2.7.Dimensionarea buncarelor

Buncarele sunt realizate in solutii constructive si dimensiuni variate in finctie de capacitate ,natura materialului,amplasament si unele conditii particulare.

Profilul uzual este cel paralelipipedic continuat cu trunchi de piramida asimetric(pentru evitarea blocarii materialului )sau cilindric cu zona inferioara tronconica (buncare pentru materiale cu granulatie mica).

Buncarele se executa din beton armat pentru capacitati foarte mari fie cu invelitoare metalica si schelet de rezistenta pentru prelucrarea eforturilor si transmiterea lor la fundatie sau planseul de fixare. Invelitoarea se executa din panouri de tabla asamblate prin sudare si fixata prin cordoane de sudura la traversele verticale si orizontale ale constructiei de sustinere.

Partea inferioara a invelitorii se reazema numai pe traversele orizontale care rigidizeaza si impiedica formarea sagetii de incovoiere regeneratoare.

Buncarele datorita materialelor sfaramicioase care produc praf se inchid la partea superioara cu capac si se racordeaza la instalatii de desprafuire.

2.7.1.Calculul volumului buncarului

V_b= [m³]

in care :V_b-volumul buncarului,[m³]

V_tot-volumul total de material,[m³]

n_b-numarul buncarelor de aglomerat,cocs si var utilizate intr-o zi

In tehnologia noastra folosim 4 buncare de aglomerat,4 de cocs si 2 de var.

n_ba==0,166t/h

n_bc==0,166t/h

n_bv==0,083t/h

V_tot=

V_tot.a==14,409m³

V_tot.c==15,946m³

V_tot.v==0,0625m³

V_b=

V_ba==86,801m³

V_bc==96,060m³

V_bv==0,753m³

2.7.2.Calculul geometric al buncarului

Figura 2.Forma geometrica a buncarului

in care:A este latura bazei mari,[m[

A=B

a-latura bazei mic,[m]

a=b

h₁-inaltimea inchizatorului,[m]

h₂-inaltimea trunchiului de piramida,[m]

h=h₁+h₂

h₃-inaltimea paralelipipedului,[m]

H-inaltimea totala a buncarului,[m]

-unghiul de inclinare al peretilor

●Lungimea bazei mari

V_b=A²h [m³]    [1,pag.326]

h=(5.6)A [m]

h=5,5A[m]

A_a=

A_c=

A_v=

●Inaltimea totala a buncarului

h_a=h∙A_a=5,5∙2,49=13,70m

h_c=5,5x2,59=14,26m

h_v=5,5x0,51=2,83m

●Lungimea bazei mici

a=k(d+80)tg    [1,pag.326]

in care:k este coeficient empiric,k=2,5

d-dimensiunea maxima a bulgarilor de aglomerat,cocs si var

d_a=140mm

d_c=150mm

d_v=60mm

-unghiul de taluz natural,=45^o

a_a=2,5(140+80)tg45=550mm=0,55m

a_c=2,5(150+80)tg45=575mm=0,575m

a_v=2,5(60+80)tg45=350mm=0,35m

●Inaltimea partii trunchiului de piramida

h₂=xtg

=+(5.10^o) [1,pag326]

=A+2x x=

x_a=

x_c=

x_v=

h_2a=x_a tg50=0,971x1,25=1,213m

h_2c=x_c tg50=1,009x1,25=1,261m

h_2v=x_v tg50=0,082x1,25=0,103m

●Inaltimea partii paralelipipedice

h=h₂+h₃

h₃=h-h₂

h_3a=h_a-h_2a=13,706-1,213=12,493m

h_3c=h_c-h_2c=14,267-1,261=13,006m

h_3v=h_v-h_2v=2,832-0,103=2,729m

●Volumul partii trunchiului de piramida

V₂=h₂/2(S_m+S_M+),[m³]

in care:V₂-volumul trunchiului de piramida

h₂-inaltimea trunchiului de piramida

S_M-suprafata gurii de incarcare

S_m-suprafata gurii de evacuare

S_M=A²

S_m=a²

-Pentru aglomerat:

V_2a=    [m³]

S_Ma=A_a²=2,49²=6,21m²

S_ma=a_a²=0,55²=0,302m²

V_2a=1,213/3(6,21+0,302+=3,186m³

-pentru cocs:

V_2c= [m³]

S_Mc=A_c²=2,59²=6,728m²

S_mc=a_c²=0,575²=0,33m²

V_2c=1,261/3(6,728+0,33+=3,59m³

-pentru var:

V_2v=    [m³]

S_Mv=A_v²=0,51²=0,265m²

S_mv=a_v²=0,35²=0,122m²

V_2v=0,103/3(0,265+0,122+=0,035m³

●Volumul partii paralelipipedice

V_b=V₃-V₂    [m³]

V₃=V_b-V₂ [m³]

V_3a=V_ba-V_2a    [m³]

V_3a=86,80-3,18=83,62m³

V_3c=V_bc-V_2c [m³]

V_3c=96,06-3,59=92,47m³

V_3v=V_bv-V_3v [m³]

V_3v=0,753-0,035=0,718m³

2.7.3.Calculul suprafetei laterale totale a buncarului

●Calculul suprafetei laterale a partii paralelipipedice a buncarului

A_p=4h₃A [m²]

A_pa=4xh_3axA_a=4x12,49x2,49=124,5m²

A_pc=4xh_3cxA_c=4x13,006x2,59=134,95m²

A_pv=4xh_3vxA_v=4x2,729x0,51=5,62m²

●Calculul suprafetei laterale a trunchiului de piramida

A_t=2xh₂x(A+a)    [m²]

A_ta=2xh_2a(A_a+a_a) [m²]

A_ta=2x1,213(2,49+0,55)=7,37m²

A_tc=2xh_2c(A_c+a_c)    [m²]

A_tc=2x1,261(2,59+0,575)=7,99m²

A_tv=2xh_2v(A_v+a_v) [m²]

A_tv=2x0,103(0,515+0,35)=0,178m²

●Calculul suprafetei totale a buncarului

A_lt=A_p+A_t [m²]

A_lta=A_pa+A_ta [m²

A_lta=124,53+7,379=131,90m²

A_ltc=A_pc+A_{t c} [m²]

A_ltc=134,95+7,99=142,94m²

A_ltv=A_pv+A_tv [m²]

A_ltv=5,62+0,178=5,79m²

2.8.Calculul presiunii care actioneaza pe peretii buncarului

●presiunea pe peretii verticali

P_v=k h [daN/m²] [1,pag.327]

in care:P_v-presiunea pe peretii verticali ,[daN/m²]

k-coeficient de mobilitate al materialului

h₃-inaltimea partii paralelipipedice,[m]

γ-greutate volumetrica ,[N/m³]

k=

γ=ρ_v g 1000 [N/m³]

γ_a=ρ_va xgx1000=1,65x9,81x1000=16186N/m³

γ_c=ρ_vcxgx1000=0,7x9,81x1000=6867N/m³

γ_v=ρ_vvxgx1000=2,20x9,81x1000=21582N/m³

P_v=kxh₃xγ    [daN/m²]

P_va=kxh_3axγ_a =0,172x12,493x16186=34780,41N/m²=34,78daN/m²

P_vc=kxh_3cxγ_c=0,172x13,006x6867=15361,6N/m²=15,36daN/m²

P_vv=kxh_3vxγ_v=0,172x2,729x21582=10130,3N/m²=10,13daN/m²

●presiunea pe peretii orizontali

P₀=0

●presiunea pe peretii inclinati

P_i=h₂xγ(cos²α+ksin²α)    [daN/m²] [1,pag.327]

in care: h₂-inaltimea trunchiului de piramida,[m]

γ-greutatea volumetrica [N/m3]

α-unghiul de taluz natural

α=φ+5^o=45+5=50^o

cos²50+ksin²50=0,41+0,178x0,58=0,514

P_ia=h_2axγ_ax(cos²50+ksin²50)    [daN/m²]

P_ia=1,213x16,186x0,514=10,091daN/m²

P_ic=h_2cxγ_cx(cos²50+ksin²50)    [daN/m²]

P_ic=1,261x6,867x0,514=4,451daN/m²

P_iv=h_2vxγ_vx(cos²50+ksin²50)    [daN/m²]

P_iv=0,103x21,582x0,514=1,143daN/m²

●presiunea tangentiala

P_t=h₂xγ(1-k)sinα cosα [daN/m²]

(1-k)sin50 cos50=(1-0,172)x0,766x0,642=0,408

P_ta=h_2ax γ_a(1-k)sinα cosα [daN/m²]

P_ta=1,213x16,186x0,408=8,011daN/m²

P_tc=h_2cxγ(1-k)sinα cosα [daN/m²]

P_tc=1,261x6,867x0,408=3,533daN/m²

P_tv=h_2vxγ(1-k)sinα cosα [daN/m²]

P_tv=0,103x21,582x0,408=0,907daN/m²

●presiunea pe inchizator

P_i=    [daN/m²]

P_ia=

R_a=A/p=a²/4a=a/4=0,55/4=0,137m

P_ic=

R_c=0,575/4=0,143m

P_iv=

R_v=0,35/4=0,087m

2.9.Determinarea presiunii peretilor buncarului

2.9.1.Calculul grosimii peretilor in partea paralelipipedica a buncarului

g_p=A [cm]

in care: g_p este presiunea peretilor [cm]

β-un coeficient ce tine seama de raportul dintre inaltimea h₃ si latura mare A(β=h₃/A)

σ_adm-rezistenta admisibila a tablei de hotel,[daN/cm²]

σ_adm=1200daN/cm²

P_med-presiunea exercitata de material pe peretii buncarului,[daN/cm²]

Coeficientul β se calculeaza din tabelul de mai jos functie de raportul h3/A.

→ β_a=0,10

→β_c=0,10

→β_v=0,10

-presiunea medie

P_med=;P_o=0    →P_med=P_v/2

P_med.a=P_v.a/2 = 34,78/2 =17,39daN/m² =17,39x10^-4daN/cm²

P_med.c=P_vc/2 = 15,36/2 =7,68daN/m² =7,68x10^-4daN/cm²

P_med.v=P_vv/2 = 10,13/2 =5,06daN/m² =5,06x10^-4daN/cm²

g_pa=A_a

g_pc=A_c

g_pv=A_v

g_pa=0,226+0,2=0,4cm=4mm

g_pc=0,158+0,2=0,4cm=4mm

g_pv=0,025+0,2=0,2cm=2mm

2.9.2.Calculul grosimii peretilor in partea trunchiului de piramida

g_t=a [cm]

σ_adm=1000daN/cm²

P_med.a=

P_med.c=

P_med.v=

Coeficientul β se calculeaza din tabelul de mai jos.

h_2a/a_a=1,213/0,55 =2,20 →β_a=0,08

h_3c/a_c=1,261/0,575 =2,19 →β_c=0,08

h_3v/a_v=0,103/0,35=0,29    →β_v=0,05

g_ta=a_a [cm]

g_ta=0,55x10²x

g_tc=0,575x10²x

g_tv=0,35x10²x

g_ta=0,032+0,2=0,2cm=2mm

g_tc=0,025+0,2=0,2cm=2mm

g_tv=0,006+0,2=0,2cm=2mm

2.10.Calculul vitezei de curgere a materialului prin buncar

v=    [m/s]

in care: v este viteza de curgere a materialului prin buncar,[m/s]

λ-coeficient de curgere ,λ=0,55

g-acceleratia gravitationala

h'-inaltimea medie a stratului de material

h'=    [m]

h_a'=

h_c'=

h_v'=

v_a=

v_c=

v_v=

2.11.Debitul de trecere al materialului prin buncar

Q_v=A_o x v x 3600    [m³/s]

in care: Q_veste debitul de trecere al materialului prin buncar

A_o-aria orificiului de evacuare,[m²]

A_o=a²

Q_va=a_a²xv_ax3600 [m³/s]

Q_va=0,55²x6,37x3600=6944,55m³/s

Q_vc=a_c²xv_cx3600 [m³/s]

Q_vc=0,575x6,50x3600=7743,76m³/s

Q_vv=0,35x2,89x3600=1278m³/s

Q_vv=a_v²xv_vx3600 [m³/s]

2.12.Utilajele pentru dozare. Dozatoare si palnii cantar

2.12.1.Dozatoarele

Dozatoarele au rol de inchidere a orificiului de evacuare al buncarelor si de dozare volumetrica a materialelor din acestea.

Pentru aglomerat folosim dozatorul vibrator. Acesta are o constructie si actionare simpla , putere instalata mica , greutate redusa si debit redus de material.

Productivitatea se calculeaza cu relatia:

Q_va=k_uxA_axv_ax3600    [m³/s]

in care: k_u-coeficient de umplere,k_u=0,7

A_a-aria sectiunii orificiului de evacuare al buncarului , A_a=a_a²,[m²]

v-viteza de curgere a materialului prin buncar [m/s]

Q_v=0,7x0,55²x6,37=4861m³/h

Pentru cocs folosim dozatorul ciur-vibrator. Ciurul se instaleaza la partea inferioara a buncarului de cocs si se foloseste pentru cernerea cocsului avand si calitatea de inchizator alimentator.

Productivitatea se calculeaza cu relatia :

Q_vc=k_uxA_cxv_cx3600 [m³/h]

Q_vc=0,7x0,575²x6,50x3600=5421m³/h

Pentru var folosim dozatorul cu banda. Se instaleaza sub buncarul de var prevazut cu inchizator tip registru si vibratoare exterioare pentru a preveni agatarile de material.

Productivitatea se calculeaza cu relatia :

Q_vv=A x v x ρ_v x k_f x k_i x 3600 [t/h]

in care :A este sectiunea transversala a materialului pe banda

A=0,16xB²xtgφ₁

B-latimea benzii;B=1,6m

φ₁=0,5 x φ=0,5 x 45=22,5

A=0,16x1,6² x tg22,5=0,169m²

ρ_v-densitatea varului, ρ_v=2,2t/m³

v-viteza transportorului,v=1,5m/s

k_f-coeficient de forma pentru banda plata,k_f=1

k_i-coeficient ce tine seama de unghiul de inclinare al transportorului ,k_i=0,7

Q_vv=0,169x1,5x2,2x1x0,7x3600=1405t/h

2.12.2.Palnii cantar

Palniile cantar servesc pentru dozarea gravimetrica a materialului. Ele trebuie sa asigure o dozare precisa si o evacuare rapida a materialelor continute.

In ansamblul palniei cantar intalnim:palnia propriu-zisa,inchizatorul palniei si dispozitivul de cantarire.

Corpul palniei este realizat din tabla de otel prin sudare rigidizata la exterior si captusita la interior cu materiale rezistente la uzura.

Inchizatorul palniei poate fi:

-cu suber la cocs;

-cu jgheab basculant;

-cu sector.

Cantarirea se face prin sistem de parghii sau doze tensiometrice.

Caracteristicile palniei cantar

Desene de la prf.

2.13.Dimensionarea depozitului de materii prime

2.13.1.Calculul capacitatii depozitului

Q_d=n_sxQ_ix [t/h]

in care: n_s-numarul de zile de depozitare ; n_s=1zi=24h

Q_i-productivitatea;Q_i=28,08t/h

q_i-consum specific de material

q_a=1,9t/t metal

q_c=0,9t/t metal

q_v=0,01t/t metal

Q_d=24x28,08x(1,9+0,9+0,01)=1894t/h

2.13.2.Calculul lungimii depozitului

L_d=2L₁+nb_cxA_c+nb_vxA_v

in care: nb_c-numarul de buncare de cocs ;nb_c=4

vb_v-numarul de buncare de var; nb_v=2

L₁=3m

L_d=2x3+4x2,49+2x0,51=17,4m

2.13.3.Calculul deschiderii depozitului

B_d=2B₁+2B₂+2A_c+2A_a

B_d=2x3+2x1+2x2,49+2x2,59=18,2m

B₁=1m

B₂=3m

A_a=2,49m

A_c=2,59m

2.13.4.Calculul suprafetei totale a depozitului

S_tot=L_dxB_d    [m²]

S_tot=17,4x18,2=316,7m²

Capitolul III

3.Utilajul pentru colectarea incarcaturii . Transfercarul cu bene

Transfercarul cu bene este destinat colectarii incarcaturii de la buncarul din depozit si transportul acesteia la punctul de preluare al benelor de catre podul de sarjare.

Utilajul este compus din sasiu,posturile pentru bene,mecanismele de deplasare si rotire a benelor.

Constructia mecanica (sasiul) este realizata din profile laminate de hotel asamblate prin sudura iar posturile pentru bene sunt constituite din constructii metalice de baza (10)montate elastic la sasiu prin arcuri(11). Pe acesti suporti sunt montate platformele rotitoare cu ghidaje pentru bene, fiecare platforma fiind prevazuta cu 4 role conice de rulare si cu un suport central(15)prin intermediul caruia se efectueaza actionarea.

Mecanismul de deplasare consta dintr-un grup de actionare montat central(3,4, 5)care actioneaza pinionul (7)de atac al cremalierei fixe (8).

Mecanismul de rotire al platformelor deservesc fiecare cate o platforma si se compun din grup motor,reductor,melc,roata melcata care actioneaza suportii centrali(15).

Constructia generala a unui transfercar cu 4 posturi pentru bene este prezentata in figura de mai jos:

Desen

3.1.Dimensionarea benei

3.1.1.Calculul geometric al benei

V_b=1.3m³    →V_b=2,5m³

D=0,8.1m →D=1m

d=(0,4.0,8)D →d=0,5D=0,5m

h₁=(0,5.0,8)d →h₁=0,5d=0,25m

unde: V_b-volumul benei [m³]

D-diametrul cilindrului ,[m]

d-diametrul conului ,[m]

R-raza cilindrului ,R=D/2=0,5m

r-raza conului ,r=d/2=0,25m

●Calculul volumului cilindrului

V_cil=V_b-V_con-V_tr.con [m³]

V_con=m³

V_tr.con=m³

V_cil=2,50-0,016-0,113=2,37m³

h₂==3,02m

●Inaltimea corpului benei

H₁=h₁+h₂=0,25+3,02=3,27m

●Inaltimea gurii de incarcare

H₂=H₁/3=3,27/3=1,09m

3.2.Calculul benei goale

G_b=G_tr+G_con+G_cil+G_ax

G_tr=A_trxg₁xρ

A_tr=

g₁=0,04m

ρ_otel=7,8 t/m³

G_tr=0,83x7,8x0,04=0,258t

G_con=A_conxρxg₂

A_con=

g₂=0,03m

G_con=0,277x7,8x0,03=0,064t

G_cil=A_cilxρxg₃

A_cil=πxDxh₂=9,48m²

g₃=0,02m

G_cil=1,48t

G_ax=πx r_ax²xH₁xρ

d_ax=0,05.0,14m    → d_ax=0,08m → r_ax=0,04m

G_ax=3,14x0,04²x7,8x3,27=0,128t

G_b=0,258+0,064+1,48+0,128=1,93t

3.3.Greutatea totala a benei

G_tb=G_b+G_t.i.o=1,93+2,42=4,35t

3.4.Timpul ciclului transfercarului cu bene

●Calculul teoretic al ciclului transfercarului

t_tt=k_m

in care: k_m-coeficient de timpi morti; k_m=1,15

t_a,t_r,t_f,t_p,t_c-timpii de accelerare,franare,regim,pauza,colectare

t_c=10s

t_p=25s

v_max=60m/min

v_max.=60/60=1m/s

v_min=8.12m/min=10/60=0,166m/s

3.4.1.Calculul timpilor de accelerare si franare

t_a1=

t_a2=

∑t_a=t_a1+t_a2=4,664s

t_f1=t_a1=4s

t_f2=t_a2=0,664s

∑t_f=t_f1+t_f2=4,664s

3.4.2.Calculul spatiului de accelerare si franare

S_d1=0,5 x a x t_a1²=0,5x0,25x4²=2m

S_d2=0,5 x a t_a2²=0,5x0,25x0,664²=0,055m

S_d3=0,5 x a x t_f1²=0,5x0,25x4²=2m

S_d4=0,5 x a t_a2²=0,5x0,25x0,664²=0,055m

3.4.3.Calculul timpilor de regim

S₁=40m; S₂=20m; S₃=10m

t_r1=

t_r2=

t_r3=

t_r4=

∑t_r=40+120,48+20+60,24=240,72s

t_tt=1,15(2∑t_a+∑t_r+2∑t_f+2∑t_p+2∑t_c)

t_tt=1,15(2x4,664+240,72+2x4,664+2x25+2x10)=1,15x329,376=378,9s

3.4.4.Calculul ciclului transfercarului

t_ct=c₁+c₂+c₃+c₄+c₅+c₆+c₇+c₈

c₁-deplasarea cu viteza maxima pe distanta S₁

c₁=t_a1+t_r1+t_f1=4+40+4=48s

c₂-colectarea cocsului si aglomeratului

c₂=t_c=10s

c₃-deplasarea cu viteza minima pe distanta S₁-S₂

c₃=t_a2+t_r2+t_f2=0,664+120,48+0,664=121,8s

c₄-colectarea varului

c₄=t_c=10s

c₅-deplasarea pe distanta S₂ cu viteza maxima

c₅=t_a1+t_r3+t_f1=4+20+4=28s

c₆-preluarea benelor incarcate de podul de sarjare

c₆=t_p=25s

c₇-deplasarea cu viteza minima pe distanta S₃

c₇=t_a2+t_r4+t_f2=0,664+60,24+0,664=61,56

c₈-depunerea benelor goale pe transfercarul cu bene

c₈=t_p=25s

t_ct=48+10+121,8+10+28+25+61,56+25=329,36s

3.5.Calculul puterilor transfercarului

3.5.1.Rezistenta la deplasare

Pentru determinarea rezistentei la deplasare se calculeaza greutatea transfercarului in diferite perioade.

G₁=G_t+2G_b     [kg]

G_b-greutatea benei goale

G_t-greutatea trasfercarului

G_t=11500kg

G_b=1,93t=19300kg

G₁=11,5+2x1,93=15,36t=15360kg

G₂=G_t+2(G_b+G_ioa+G_ioc)

G₂=11,5+2(1,93+1,64+0,77)=20,18t=20180kg

G₃=G_t+2(G_b+G_ioa+G_ioc+G_iov)

G₃=11,5+2(1,93+1,64+0,77+0,01)=20,2t=20200kg

G₄=G_t+4G_b+2(G_ioa+G_ioc+G_iov)

G₄=11,5+4x1,93+2(1,64+0,77+0,01)=24,06t=24060kg

Pentru determinarea puterilor transfercarului avem nevoie de calculul rezistentei la deplasare care se calculeaza cu relatia:

W_i=G_ixw

in care: W_i-rezistenta la deplasare

G_i-greutatea transfercarului

w-coeficient de rezistenta; w=0,02.0,03. pentru calcul w=0,02

W₁=G₁xw=15360x0,02=307,2 kg f

W₂=G₂xw=20180x0,02=403,6kg f

W₃=G₃xw=20200x0,02=404kg f

W₄=G₄xw=24060x0,02=481,2kg f

3.5.2.Calculul puterilor de regim

P_ri= [kW] [3,pag.560]

in care: W_i-rezistenta de deplasare,[kg forta]

v_i-viteza maxima si minima ,[m/s]

η=0,6.0,7% →η=0,65%

P_r1=

P_r2=

P_r3=

P_r4=

3.5.3.Calculul puterilor de accelerare

P_ai=    [kW]

in care:G_i-greutatea incarcaturii

W_i-rezistenta la deplasare

g-greutatea gravitationala; g=9,81m/s

a-acceleratia; a=0,23

a/g=0,23/9,81=0,023

P_a1=

P_a2=

P₃=

P_a4=

3.5.4.Calculul puterilor de franare

P_fi= [kW]

in care:w-coeficient de rezistenta; w=0,02

P_f1=

P_f2=

P_f3=

P_f4=

CAPITOLUL IV

4.Utilajul pentru alimentarea cuptorului

4.Podul tehnologic de sarjare

Podul tehnologic este destinat alimentarii cuptoarelor verticale dotate cu dispozitive de sarjare la partea superioara in bolta cuptorului si are constructia in figura de mai jos:

Desen

El este prevazut cu doua caje de ghidare pentru benele de incarcare.

Mecanismul de incarcare principal este un troliu cu doi tamburi dubli. Benele se fixeaza la traversele de ridicare cu dispozitivele (11) care permit prinderea si desprinderea usoara a acestora. In timpul deplasarii utilajului cu viteza mare blocarea traverselor la caja se realizeaza cu sabotii(20) si ghidarea benei intre barele (4) preintampina balansul acestora si orice posibilitate de desprindere din traverse. Comanda caruciorului se realizeaza manual din cabina sau automat cu limitatoare de cursa.

Caracteristicile podului de sarjare sunt redate in tabelul de mai jos:

4.1.Calculul timpului ciclului de sarjare

t_tp=k_m(∑t_a+∑t_f+∑t_r+∑t_c+∑t_ri+∑t_p+∑t_i ) [s]

in care k_m-coeficient de timpi morti; k_m=1,15

t_a,t_f,t_r,t_c,t_ri,t_p,t_i-timp de accelerare,franare, regim,coborare,ridicare,preluare si de incarcare

4.1.1.Calculul timpilor de accelerare si franare

v_m=50.60m/min;    v_m=55m/min=55/60m/s=0,916m/s

a=0,2.0,3m/s² ; a=0,25m/s²

t_a1=t_f1=v_m/a=0,916/0,25=3,67s

4.1.2.Calculul timpilor de regim

t_r=L_d/v_m=18/0,916=19,65s

4.1.3.Calculul timpilor de ridicare si coborare

t_r1=t_c1=H₁/v_r=4/0,25=16s

v_r=10.20m/min ; v_r=15m/min=15/60m/s=0,25m/s

t_r2=t_c2=H₂/v_r=14/0,25=56s

t_p=25s

t_i=30s

t_tp=1,15[4t_a+2t_r+2(t_r1+t_r2)+t_p+t_i]=1,15[4x3,67+2x19,65+2(16+56)+25+30]=290,9

4.1.4.Calculul spatiilor de demarare si franare

S_d1=S_f1=0,5xaxt_a1²=0,5x0,25x3,67=1,68m

4.2.Calculul ciclului de lucru al podului de sarjare

c₁-deplasarea pe distanta L_d

c₁=t_a1+t_r+t_f1=3,67+19,65+3,67=27s

c₂-timpul de coborare al benelor pe distanta H₁

c₂=t_c1=16s

c₃-timpul de incarcare al cuptorului

c₃=t_i=30s

c₄-timpul de ridicare al benelor pe distanta H₁

c₄=t_r1=16s

c₅-deplasarea pe distanta L_d inapoi

c₅=t_a1+t_r+t_f=3,67+19,65+3,67=27s

c₆-timpul de coborare al benelor goale pe transfercar pe distanta H₂

c₆=t_c2=56s

c₇-timpul de prelucrare al benelor goale de transfercar

c₇=t_p=25s

c₈-timpul de ridicare al benelor pline de pe transfercar

c₈=t_r2=56s

t_cp=c₁+c₂+c₃+c₄+c₅+c₆+c₇+c₈

t_cp=27+16+30+16+27+56+25+56=255s

t_cp-timpul ciclului podului

t_ct+t_cp<t_ca

330+255=585<620

Deoarece suma timpului ciclului transfercarului si podului de sarjare este mai mica decat durata ciclului admisa calculata in capitolul 2.4. este indeplinita conditia de proiectare.

CAPITOLUL V

Automatizarea utilajelor

Masurarea nivelului in buncar se realizeaza cu doua tipuri de nivel-metre cu contacte si capacitiv.

Dozarea automata a materiei prime se efectueaza gravimetric prin cantarire automata care se realizeaza discontinuu.

Dozatoarele discontinue au sistemul de cantarire cu resoarte sau parghii.

Constructiv ele sunt realizate sub forma de palnii cantar comandand prin contactele lor dispozitivele de alimentare si evacuare. Astfel, la alimentarea unui cuptor vertical la atingerea cantitatii prescrise in palnie se comanda oprirea transportorului de alimentare cu banda si deschiderea clapetei de evacuare.

Intregul ciclu al transfercarului este comandat automat (in functie de pozitie ) utilizandu-se ca elemente sensibile relee de pozitie cu contacte temporizate.

In zona turnului de ghidare al podului de sarjare limitatoarele sunt actionate de parghii montate pe platformele rotitoare ale transfercarului ceea ce permite in functie de pozitia pe verticala a platformelor (incarcate sau descarcate) pozitionarea necesara a transfercarului cu platformele incarcate sau descarcate la carligele de constructie speciala a podului de sarjare.

CAPITOLUL VI

Probleme de protectie a muncii

Procesul de munca al membrilor echipelor ce asigura exploatarea si intretinerea

instalatiei este necesar sa se desfasoare in deplina siguranta.

Atingerea acestui obiectiv se realizeaza in principal prin aplicarea normelor de protectie a muncii.

Protectia muncii cuprinde totalitatea masurilor ce trebuie luate pentru asigurarea conditiilor optime de munca, prevenirea accidentelor de munca si imbolnavirilor profesionale.

Utilajele de transport (podul de sarjare,transfercarul cu bene) fiind grele si mobile pot produce accidente de munca. Acestea pot fi prevenite prin :

-respectarea masurilor de tehnica securitatii muncii care se refera la manevrarea sarcinilor ;

-fixarea corecta a sarcinii ;

-evitarea transportului sarcinilor deasupra locului de munca;

-semnalizarea acustica a operatiunilor;

-accesul la utilaje trebuie sa se faca numai prin anumite locuri.

Intretinerea si controlul utilajelor

-Pentru ca utilajele de transport pot produce accidente grave in cazul functionarii sau constructiei lor necorespunzatoare sunt controlate periodic de personal de specialitate conform instructiunilor normelor departamentale.

-Pentru ca utilajele prin functionarea lor pot provoca accidente se va verifica existenta aparatorilor de protectie .

-Aparatele de masura si control,recipientele,conductele sub presiune se vor verifica periodic conform instructiunilor legale.

Se va face in mod periodic instructajul si reactualizarea cunostintelor personalului productiv si celui de intretinere punandu-se accentul asupra pericolelor potentiale reprezentate de neglijente in serviciu si a operarii instalatiei inafara parametrilor optimi de lucru.