Расчёт количества наплавленного металла, расхода сварочных материалов, электроэнергии

Расчёт количества оборудования и его загрузки

Требуемое количество оборудования рассчитывается по данным техпроцесса.

Определяем действительный фонд времени работы оборудования Ф_д, ч, по формуле:

Ф_Д = (Д_p·t_n-Д_пр·t_c) ·K_пр ·К_с, (1.30)

где Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

Д_р=253 - число рабочих дней;

Д_пр=9 - число предпраздничных дней;

t_п - продолжительность смены, час;

t_c=1 - число часов, на которое сокращен рабочий день перед праздниками (t_c=1час);

К_по=0,95 - коэффициент, учитывающий простои оборудования в ремонте;

К_с - число смен.

Определяем общую трудоёмкость, программы Т_о, н-ч, сварных конструкций по операциям техпроцесса:

, (1.31)

где Т_о - общая трудоёмкость, программы, н-ч;

Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Ведомость трудоёмкости изготовления сварных конструкций

Наименование сварных конструкций	Наименование операций	Норма штучного времени, Тшт, мин	Программа, В, шт	Трудоёмкость, Т, н-ч
Основная сварная конструкция	Сборочная Сварочная Слесарная	Тшт.сб. = Тшт.св .= Тшт.сл. =

Рассчитываем количество оборудования С_р по операциям техпроцесса:

, (1.32)

где С_р - количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

Т - трудоёмкость программы по операциям, н-ч;

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

К_н - коэффициент выполнения норм (К_н = 1,1... 1,2).

Т=ΣТ_шт·В, (1.33)

где Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Принятое количество оборудования, С_п, определяем путём округления расчётного количества в сторону увеличения до ближайшего целого числа. Следует иметь в виду, что допускаемая перегрузка рабочих мест не должна превышать 5-6%.

Расчёт коэффициента загрузки оборудования.

По каждой операции:

, (1.34)

где - коэффициент загрузки оборудования;

С_р - количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

С_п - принятое количество оборудования, шт.

Средний по расчёту:

, (1.35)

где - средний коэффициент загрузки оборудования;

- суммарное количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

- суммарное принятое количество оборудования, шт.

Необходимо стремиться к тому, чтобы средний коэффициент загрузки оборудования был возможно ближе к единице. В серийном производстве величина его должна быть не менее 0,75...0,85, а в массово-поточном и крупносерийном - 0,85...0,76, в единичном производстве - 0,8... 0,9 при двухсменной работе цехов.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Расчет материальных затрат

К материальным затратам относятся затраты на сырье, материалы, энергоресурсы на технологические цели.

Материальные затраты (МЗ, руб.) рассчитываются по формуле

(3.1)

где МЗ - материальные затраты, руб.;

Со.м – стоимость основных материалов, руб.;

Св.м – стоимость вспомогательных материалов, руб.;

Сэн – стоимость энергоресурсов, руб.

К основным относятся материалы, из которых изготавливаются конструкции, а при процессах сварки также и сварочные материалы: электроды, проволока, присадочный материал. Стоимость основных материалов c учетом транспортно-заготовительных расходов (Со.м, руб.) рассчитывается по формуле

,(3.2)

где Со.м - стоимость основных материалов c учетом транспортно-заготови-тельных расходов, руб.;

Цм, Цс.пр – цена соответственно металла и сварочной проволоки, руб.;

m_З – масса заготовки, кг;

Нс.пр – норма расхода сварочной проволоки на 1 деталь, кг.;

Ктр – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, его можно принять в пределах 1,05…1,08.

К числу вспомогательных сварочных материалов относятся флюс, кислород, защитные и горючие газы. Стоимость вспомогательных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов (Св.м, руб.)рассчитывается по формуле

, (3.3)

где Св.м - стоимость вспомогательных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов, руб.;

Цв.м - цена вспомогательных материалов за единицу, руб.;

Нв.м - норма расхода вспомогательных материалов (углекислый газ), кг.

m - количество технологических операций.

Статья «Топливо и энергия на технологические цели» (Сэн, руб.) включает затраты на все виды топлива и энергии, которые расходуются в процессе производства данной продукции (силовая энергия, сжатый воздух) и рассчитывается по формуле

, (3.4)

где Сэн – затраты на все виды топлива и энергии, которые расходуются в процессе производства данной продукции, руб.;

Сэл – стоимость электроэнергии на двигательную силу, руб.;

Ссж.в – стоимость сжатого воздуха, руб.

Затраты электроэнергии на двигательную силу (Сэл, руб.) рассчитываются по формуле

, (3.5)

где Сэл – стоимость электроэнергии на двигательную силу, руб.;

Цэн – тариф за 1 кВт-ч электроэнергии, руб.;

Нэл – норма расхода электроэнергии на изготовление основной детали, кВт

Затраты на сжатый воздух (Ссж.в, руб.) рассчитываются по формуле

, (3.6)

где Ссж.в - затраты на сжатый воздух, руб.;

Цсж.в – цена 1м³ сжатого воздуха, руб.;

Рсж.в – потребность в сжатом воздухе для выполнения годовой программы, м³.

В – годовая программа, шт.;

3 – количество изготавливаемых деталей (1 – основная, 2 – догружаемых), шт.

Подставив значения формул (3.2), (3.3) и (3.4) в формулу (3.1) найдем стоимость материальных затрат.

Расчёт количества наплавленного металла, расхода сварочных материалов, электроэнергии

Масса наплавленного металла , (перевести в кг), определяется по формуле:

, (1.22)

где - масса наплавленного металла, г;

- сумма площадей наплавленного металла всех швов, см²;

- плотность металла, г/см³;

- сумма длин всех швов, см.

В пояснительной записке необходимо расчетным путём определить расход электродов, сварочной проволоки, флюса, защитного газа для изготовления одного изделия и годовой программы. При определении расхода электродов учитывается вес наплавленного металла, а также все неизбежные потери металла в процессе сварки на угар и разбрызгивание, в виде электродного покрытия.

Расход электродов при ручной дуговой сварке, G_эл, кг, определяется по формуле:

G_эл = ψ · М_ΣНМ, (1.23)

где G_эл - расход электродов при ручной дуговой сварке, кг

ψ - коэффициент расхода, учитывающий потери электродов на огарки, угар и разбрызгивание металла;

М_ΣНМ - масса наплавленного металла.

Значения ψ для различных типов и марок электродов указаны в литературе [12, с. 71-75] или таблице 1.8 данного методического пособия.

Расход проволоки при автоматической сварке под флюсом или в CO₂, G_пp, кг, определяется по формуле:

, (1.24)

где G_пp - расход проволоки при автоматической сварке под флюсом или в CO₂, кг;

- масса наплавленного металла, кг;

- коэффициент потерь проволоки.

Таблица 1.8 - Коэффициент расхода ψ при различных способах сварки

Способы сварки	ψ
Ручная дуговая сварка электродами марок:
- ВСЦ-3, ОЗЛ-4, КУ-2 - АН-1, 0МА-11, АНО-1 - УОНИ-13/45, ВСП-1, МР-1, АМО-5, ОЗС-3, АНО-3, ОЗС-6, УП-1/5	1,4 1,5   1,6
- МР-3, НИАТ-6, ЗИО-7, АНО-4, ОЗС-4, К-5А, УОНИ-13/55 - ОММ-5, СМ-5, ВСЦ-2, ЦЛ-11 - УТ-15, ЦТ-17 - ОЗА-1, ОЗА-2	1,7 1,8 1,9 2,3
Автоматическая сварка под флюсом и электрошлаковая	1,02
Полуавтоматическая сварка под флюсом	1,03
Сварка неплавящимся электродом винертных газах с присадкой: -ручная - автоматическая	1,1 1,02
Автоматическая и полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в инертных газах и в смеси инертных и активных газов	1,05
Автоматическая и полуавтоматическая сварка в углекислом газе и автоматическая сварка в смесях газов 50% (Аr+CO2)	1,15

Для определения расхода флюса учитывается его расход на образование шлаковой корки и неизбежные потери на просыпание при сборке изделия и на распыление.

Расход флюса на изделие G_ф, кгопределяется по формуле:

G_ф =ψ_ф· G_пр, (1.25)

где G_ф - масса израсходованного флюса, кг;

ψ_ф - коэффициент, выражающий отношение массы израсходованного флюса к массе сварочной проволоки и зависящий от типа сварного соединения и способа сварки (таблица 1.9);

G_пр - масса расходованной проволоки, кг.

Таблица 1.9 - Коэффициент расхода ψ_ф при сварке под флюсом

Способ сварки	Швы стыковых и угловых соединений	Швы тавровых соединений без скоса и со скосом кромок
без скоса кромок	со скосом кромок
Автоматическая Полуавтоматическая	1,3 1,4	1,2 1,3	1,1 1,2

Массу расходованного флюса m_пp, кг, можно определить и от веса наплавленного металла.

При автоматической сварке расход флюса на изделие G_ф, кг,определяется по формуле:

G_ф = (0,1…1,2) · М_ΣНМ, (1.26)

где G_ф - расход флюса на изделие, кг;

- масса наплавленного металла, кг.

При полуавтоматической сварке расход флюса на изделие G_ф, кг,определяется по формуле:

G_ф = (1,2…1,4) · М_ΣНМ, (1.27)

где G_ф - расход флюса на изделие, кг;

- масса наплавленного металла, кг.

Расход углекислого газа определяется по формуле:

G_СО2 = 1,5 · G_пр , (1.28)

где G_СО2 - расход углекислого газа, кг;

G_пр - масса расходованной проволоки, кг.

Если известна масса наплавленного металла М_НМ одного метра шва,то расход электроэнергии W, кВт·ч, можно вычислить из удельного расхода электроэнергии по формуле:

W = a_э · М_НМ, (1.29)

где W - расход электроэнергии, кВт·ч;

М_НМ - масса наплавленного металла одного метра шва, кг;

a_э - удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, кВт·ч/кг.

Для укрупнённых расчётов величину a_э можно принимать равной:

при сварке на переменном токе, кВт·ч/кг 3…4

- при многопостовой сварке на постоянном токе, кВт·ч/кт 6…8

- при автоматической сварке на постоянном токе, кВт·ч/кг 5…8

- под слоем флюса, кВт·ч/к 3…4

Все расчетные данные свести в таблицу 1.10.

Таблица 1.10 - Сводная таблица расхода материалов

Наименование сборочной единицы	Программа	Расход материала на узел, кг	Расход электроэнергии на узел, кВт.ч	Расход материалов на программу, кг	Расход электроэнергии на программу, кВт.ч
электроды	проволока	флюс	газ	электроды	проволока	флюс	газ