Электроснабжение цеха и снабжение сжатым воздухом

 

Промышленные предприятия обеспечиваются электроэнергией напряжением110 кВ. Для понижения напряжения используется следующий каскад:

-открытая понизительная станция: 110/35 кВ;

-открытая центральная распределительная станция: 35/(10-6) кВ;

-цеховые закрытые трансформаторные подстанции (10-6)/0,4 кВ.

В цехе обычно предусматривают одну подстанцию на 5000 м² производственной площади. Площадь подстанции – 50 м². Для ремонта и монтажа трансформаторов в данном пролете предусматривают мостовой кран грузоподъемностью до 10 т.

Для проектирования энергоснабжения технолог-проектант на планировке цеха указывает места подвода электроэнергии и ведомость потребителей по производственным участкам (потребность в электроэнергии).

Сжатый воздух в цехе необходим для привода механизированных приспособлений, сборочного инструмента и др. Давление сжатого воздуха в сети 0,6-0,5 Мпа. Общий расход воздуха определяется по нормам с учетом общего количества потребителей и коэффициента одновременной работы. Площадь для размещения компрессорных установок составляет (6-8)% производственной площади цеха.

 

ТЕМА 10

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ

 

 

Стоимость производственных зданий в машиностроении составляет до 40% стоимости основных фондов предприятия

 

10.1 Классификация зданий

 

1. По этажности: одноэтажные или многоэтажные. Многоэтажные – нагрузка на перекрытие до 15¸25 МПа. Запрещена установка оборудования, работабющего с вибрациями (прессы, молоты, продольнострогальные и продольношлифовальные станки). В машиностроении преимущественно одноэтажные промышленные здания.

2. По характеру освещения и проветривания: со световыми и аэрационными фонарями или без них.

3. По наличию опорных кранов: крановые или бескрановые Крановые- оборудованы опорными кранами или опорными кран-балками. Бескрановые – напольный и подвесной транспорт.

4. По тепловому режиму: отапливаемые или неотапливаемые (с избыточным производственным выделением тепла – термические, кузнечно-прессовые).

5. По характеру кровли: с плоской или скатной кровлей.

Элементы промышленных зданий

 

Унифицированные типовые секции

 

В настоящее время для механосборочных цехов применяют каркасные промышленные здания с использованием унифицированных железобетонных строительных элементов (для механосборочных цехов требуется 52 типоразмера конструкций).

Для ускорения и удешевления проектирования и строительства разработаны унифицированные типовые секции (УТС). Основные секции имеют размеры в плане 72´72 м или 72´144 м, с сеткой колонн 18´12 м или 24´12 м. (Перспективным является сетка колонн 18´18 м или 24´18 м. При этом производственная площадь увеличивается на …..%). Пристенные ряды колонн имеют шаг 6 м.

Кроме основных предусмотрены дополнительные секции длиной 72 м и шириной полета 24 м (для кранов грузоподъемностью до30 т) или 30 м (для кранов грузоподъемностью до50 т). Секции с шириной пролета 24 м могут быть двухпролетные (24+24´72 м). Дополнительные секции только крановые, высота секций Н=10,8 м и более.

Основные и дополнительные секции образуют 36 компоновок промышленных зданий.

Применение унифицированных типовых секций УТС позволяет блокировать несколько цехов в одном здании, что способствует сокращения коммуникаций и транспортных расходов.

 

Элементы каркаса здания

 

Элементы каркаса здания предназначены для восприятия нагрузок от веса находящегося в здании оборудования, людей, веса элементов здания, опирающихся на каркас и передаваемой через эти элементы нагрузки от снега, ветра т.д.

К элементам каркаса зданий относят: фундаменты колонн, колонны, подстропильные конструкции (фермы или балки) и стропильные конструкции. Каркас ограждается стеновыми панелями и настилом кровли. Элементы каркаса изготавливают из железобетона. Стальные конструкции разрешено применять для зданий, оборудованных кранами грузоподъемностью более 50 т.

Фундаменты устанавливают на песчаную подготовку и имеют стакан (гнездо) для колонны. Обрез фундамента располагают на 150 мм ниже уровня пола. Размеры фундаментов (Канарчук…, стр.143) зависят от грузоподъемности крана и ширины пролета и располагаются в диапазоне (3800´2700)…(5000´7200). Глубина залегания фундамента зависит от глубины промерзания грунта (для Донецка» 1100…1200 мм).

Колонны подразделяют на средние и крайние. (Крайние колонны могут быть несущие (для восприятия нагрузки кранов, стропильных ферм, кровли) и фахверковые (необходимы для крепления стен)). Размеры колонн также зависят от грузоподъемности крана и ширины пролета.

В бескрановых зданиях (высотой 6¸8,4 м) применяют колонны прямоугольного сечения, в крановых – с двухветьевой подкрановой частью.

Подстропильные фермы перекрывают 12 метровый шаг колонн и образуют промежуточные опоры для расположенных с 6 метровым шагом стропильных ферм.

Стропильные фермы перекрывают пролет и поддерживают настил кровли.

Стропильные и подстропильные фермы выполняют из железобетона.

Подкрановые балки предназначены для поддержания рель, по которым перемещаются мостовые опорные краны. Балки изготавливают из предварительно напряженного железобетона, имеют тавровое сечение высотой 0,8-1,4 м, длина балок – 12 м. Стальные подкрановые балки применяют для кранов грузоподъемностью более 30 т.

 

Элементы ограждения здания

 

Элементы ограждения здания предназначены для изоляции помещений от влияния наружных атмосферных условий и разделения помещений. К элементам ограждения относят стены и кровлю зданий.

Стены промышленных зданий могут быть крупноблочные и крупнопанельные (более прогрессивно).

Блоки: высота 600 и 1200 мм, длина кратна 500 мм, толщина300-500 мм. Крепят к каркасу при помощи закладных элементов.

Длина панелей 6 м и 12м; высота 1,2 и 1,8 м; толщина 200-500 мм в зависимости от вида материала панели и теплотехнических требований к помещению (для Донецка»240 мм).

Окна предназначены для освещения производственных помещений естественным светом. Промышленные здания с панельными стенами как правило выполняют с ленточным остеклением фасада. Ленты остекления могут быть в несколько ярусов, максимальная высота «ленты» - 7,2 м. Переплет окон может быть стальной, алюминиевый, деревянный.

Ворота предназначены для въезда-выезда колесного или железнодорожного транспорта. Размеры ворот для безрельсового транспорта: ширина - 2¸4 м, высота – 2,4¸4,2 м (минимальная высота ворот – 1,8 м). В воротах часто располагают калитку.

По характеру открытия ворота разделяют на: распашные, раздвижные (откатные), складчатые (многостворчатые), подъемные и шторные.

 

В воротах часто расположена калитка.

Кровли

Кровли могут быть скатными или плоскими.

Плоские кровли применяют в многопролетных зданиях с развитой сетью инженерных коммуникаций, располагаемых в межферменном пространстве или для зданий с постоянным температурным режимом (летом кровлю заливают водой: охлаждение и не разрушается водоизоляция).

Несущий настил кровли выполнен из унифицированных железобетонных ребристых плит длинной 6м, шириной 1,5 и 3 м, высота ребер 0,3м (0,45 м). По плитам укладывают утеплитель (керамзит, ячеистый бетон, ДВП). Поверх утеплителя – цементная или асфальтовая стяжка, сверху – водоизоляционный ковер из 3-5 слоев рубероида (на нефтебитумной смоле).

Возможно применение профилированного металлического настила: снижение массы покрытия, менее зависит от шага строительных ферм. Размеры листов настила: 12´6,6´0,08 м. Между собой листы скреплены заклепками. Поверх металлонастила укладывается утеплитель (пенополистирол) и 4 слоя рубероида. Сверху слой гравия, утопленного в мастику.

 

Фонари

 

Фонари устраивают на кровлях зданий с целью освещения производственных помещений естественным светом и аэрации (естественной вентиляции). По назначению фонари подразделяют на световые, аэрационные и светоаэрационные. Аэрационные фонари устраивают в производственных зданиях с большим тепловыделением, выделением пара, газа, пыли.

Фонари располагают вдоль пролета цеха.

Фонари по профилю поперечного сечения бывают:

Трапецевидные (а,б);

Прямоугольные (в);

М-образные (г);

Треугольные (д) – только световые;

Шедовые (е) – для освещения рассеенным светом.

 

В механосборочных цехах почти исключительно применяют прямоугольные фонари. Достоинства прямоугольных фонарей в сравнении с другими конструкциями:

- простота конструкции навески переплетов:

- легко обеспечивается герметичность закрытия рамы:

- меньшее загрязнение остекления.

Недостаток – дают меньшую освещенность в сравнении с фонарями с наклонным расположением остекления.

Размеры и конструктивные схемы фонарей унифицированы: для пролетов шириной 18,24 и 30 м – ширина фонаря 6м, высота (2,4…3,4)м (в зависимости от ширины пролета): для пролетов шириной 24,30 и 36 м – ширина фонаря 12м, высота (3,4…4,4)м. При ширине 12м – водоотвод внутренний (М-образные фонари).

Фонари производственных зданий имеют определенные недостатки: не обеспечивают полноценное естественное освещение и вызывают большое снегозадержание, особенно при сблокированных крупных корпусах.

В настоящее время перспективным является использование светопрозрачных проемов в кровле:

- стекложелезобетонных панелей;

- плафонов из стеклопластика диаметром 1,2м;

- плафонов из стеклопакетов размером l´b =(6´3)м.

Плафоны обеспечивают высокую светоактивность (повышение светового потока в 2,5 раза по сравнению с прямоугольными фонарями), равномерное освещение производственной площади, исключают образование снежных заносов на кровле, на 30% дешевле фонарей.

 

Полы

 

Вид покрытия пола выбирают в зависимости от технологической нагрузки (т/м²) и требований к жаростойкости, водонепроницаемости, кислотоупорности и др. Рекомендуемые покрытия пола:

Механические цехи: бетонное, полимербетонное (связывающая составляющая – термореактивная смола (повышается прочность, химическая устойчивость, недостаток – горючесть)), реже - деревянная торцовая шашка.

Склады металла и заготовок: металлоцементные.

На главных магистральных проездах применяют чугунную плитку.

В основном все оборудование цеха устанавливают на общую бетонную подушку толщиной 250…300мм, армированную сеткой из металлических прутьев с ячейкой 250´250мм. Оборудование, работающее с переменными динамическими нагрузками (строгальные, продольно-фрезерные, плоскошлифовальные и др. станки), а также оборудование массой более 7т устанавливают на отдельные фундаменты. Станки классов точности А и С и контрольно-измерительные устройства устанавливают на виброизолирующие фундаменты, которые располагают на определенном расстоянии от друг от друга и от фундаментов колонн.

 

Перегородки

 

С целью повышения универсальности промышленных зданий (облегчения их перестройки) стенами и перегородками отгораживают помещения при условиях:

1. Наличие вредных выделений на данных участках (окрасочные, гальванические и др.);

2. Наличие избыточного тепла (термические, кузнечные);

3. Значительное выделение пыли (заточное);

4. Наличие источников шума (компрессорные);

5. Наличие особых требований к температурно-влажностному режиму (термоконстантные помещения).

Перегородки должны обеспечивать возможность трансформации помещений при изменении технологического процесса. Перегородки могут быть деревянными, пластиковыми, металлическими, сетчатыми, остекленными, железобетонными, кирпичными.

Кирпичные перегородки – при сложной конфигурации перегородки или повышенных требованиях к огнестойкости помещений.

Помещения для складов отделяют сетчатыми перегородками. Помещения для заточных, шлифовальных лекальных и точных работ (координатно-расточных, резьбошлифовальных) отделяют стеклянными перегородками.

Перегородки выполняют высотой 2,5..3м.

Внутренние стены выполняют из железобетонных или гипсобетонных панелей на всю высоту помещения.

 

 

Расчет высоты пролета цеха

 

Методика расчета высоты пролета цеха определяется типом принятого подъемно-транспотного оборудования.

Для цехов, оснащенных мостовыми опорными кранами, высота пролета равна (рис.10.1):

,

где H₁ - расстояние от пола до головки подкранового рельса, мм;

h - расстояние от головки подкранового рельса до нижней части несущей конструкции здания, мм.

Величины H и H₁ после расчета согласовывают со значениями из унифицированного ряда указанных величин [1,4,5].

 

Рисунок 10.1 – Расчет высоты пролета для опорного крана

 

Величину H₁ рассчитывают на основании максимально допустимой высоты транспортирования груза и проверяют по условию возможности перемещения крана над наиболее высоким станком.

Исходя из максимальной высоты транспортирования груза:

где А₁ – максимальная высота подъема груза при транспортировании, ;

А₂ – высота груза, м;

А₃ – высота стропа, м; при угле растра стропа 90⁰ А₃ равна половине ширины груза;

А₄ – резерв стропа при верхнем положении крюка, ;

А₅ – расстояние от предельного верхнего положения крюка до головки подкранового рельса, зависит от грузоподъемности крана (ГОСТ22045-89 и ГОСТ 7075-80, величины Н₁ и h₁ соответственно).

По условию возможности перемещения крана над наиболее высоким станком.

где К₁ – расстояние от пола до крайнего положения движущегося вверх элемента станка; выбирается не по каталогам, где указан габарит станка, а по установочным чертежам завода изготовителя (учитывать величину заглубления станка).

К₂ - расстояние от крайнего верхнего положения подвижного элемента станка до предельного верхнего положения крюка (если крюк выше нижней кромки крана – до нижней кромки крана или до кабины крана если данный станок расположен под путем следования кабины);

К₃ - расстояние от предельного верхнего положения крюка до головки подкранового рельса, зависит от грузоподъемности крана (ГОСТ22045-89 и ГОСТ 7075-80, величины Н₁ и h₁ соответственно).

Из двух величин Н₁ принимают наибольшую.

Расстояние от головки подкранового рельса до нижнего края стропильных ферм:

,

где А – высота мостовых опорных кранов, зависит от грузоподъемности крана (ГОСТ22045-89 и ГОСТ 7075-80, величины Н и (h+Н₁) соответственно);

m – расстояние от верхней точки крана донижнего края стропильных ферм, .

Высота пролета здания, оснащенного подвесными однобалочными кранами и кранбалками, рассчитанная по высоте транспортирования груза, равна (рис 10.2):

 

 

Рисунок 10.2 Расчет высоты пролета, оснащенного подвесным краном

 

,

где А₁ – максимальная высота подъема груза при транспортировании, ;

А₂ – высота груза, м;

А₃ – высота стропа, м; при угле растра стропа 90⁰ А₃ равна половине ширины груза;

А₄ – резерв стропа при верхнем положении крюка, ;

А₅ – расстояние от предельного верхнего положения крюка до нижнего края двутавровых балок для кранового пути, зависит от грузоподъемности крана (ГОСТ 7890-84, величина h);

А₆ – вертикальный размер двутавровых балок (ГОСТ 7890-84);

А₇ – расстояние от верхней точки двутавровых балок донижнего края стропильных ферм, .

Высота пролета здания, оснащенного подвесными однобалочными кранами и кранбалками, рассчитанная по условию возможности перемещения крана над наиболее высоким станком, равна:

,

где К₁ – расстояние от пола до крайнего положения движущегося вверх элемента станка; выбирается не по каталогам, где указан габарит станка, а по установочным чертежам завода изготовителя (учитывать величину заглубления станка).

К₂ - расстояние от крайнего верхнего положения подвижного элемента станка до предельного верхнего положения крюка,

А₅ – расстояние от предельного верхнего положения крюка до нижнего края двутавровых балок для кранового пути, зависит от грузоподъемности крана (ГОСТ 7890-84, величина h);

А₆ – вертикальный размер двутавровых балок (ГОСТ 7890-84);

А₇ – расстояние от верхней точки двутавровых балок донижнего края стропильных ферм, .

Из двух величин Н принимают наибольшую.

Полученные значения служат основой для назначения стандартной величины высоты пролета цеха.