Планировка цехов металлических конструкции на машиностроительных заводах

Планировка цехов металлических конструкции на машиностроительных заводах

Расположение цехов металлических конструкций на машиностроительных заводах

Цех металлических конструкций (сварочный цех) на машино­строительном заводе может быть и заготовительным, и выпускаю­щим готовую продукцию. В том случае, когда узлы машин и со­оружений после сварки поступают на механическую обработку и на сборку машин, сварочный цех является заготовительным. Если же в сварочном цехе собираются металлические конструкции, на которые монтируются обработанные в механическом цехе детали, то он становится цехом, выпускающим готовую продукцию.

Перемещение деталей из сварочных цехов в литейные, кузнечно-прессовые и термические производится обычно только для тер­мической обработки сварных конструкций в печах этих цехов. Термические печи литейных, термических и кузнечно-прессовых цехов не соответствуют всем требованиям, которые предъявляют­ся к печам для термической обработки сварных конструкций, поэтому в современных сварочных цехах строятся специализиро­ванные печи. В связи с этим отпадает необходимость в транспорти­ровании деталей из сварочных цехов в цехи термические, литей­ные и кузнечно-прессовые.

Цехи по производству сварных машиностроительных конструк­ций размещаются в непосредственной близости к механическим и сборочным цехам и в последовательности, зависящей от потока деталей.

Нерациональное расположение цехов имеет место на заводах, профиль которых по типам выпускаемой продукции изменялся,, и новые производства организовывались или в пристроенных це­хах, или в старых, но расширенных. Пример такого нерациональ­ного размещения цехов приведен на фиг. 1.

Пример нерационального размещения цехов завода

Пример нерационального размещения цехов завода

Завод, планировка которого представлена на фиг. 1, осуществ­ляет транспортировку по линиям широкой колеи, причем имеется; возможность перекатки вагонеток конной тягой и поворота их в цех на кругах. Грузопотоки металла отмечены стрелками с цифрами: Котельный цех: 7 — со склада на разметку в котельный цех; 2 — с разметки на штамповку; 3 — со штамповки в отжиг; 4 — с отжига на сборку; 5 — со сборки на склад готовой продукции. Цех металлических конструкций: 6 — со склада в разметку и на обрезку; 7 — из обрезки в обработку; 8 — с обработки на сборку.

Подача длинных элементов через поворотные круги крайне сложна. Перемещение вагонеток конной тягой до ширококолей­ным внутризаводским путям, по которым производится и движе­ние вагонов паровозом, отнимает много времени и труда. Завод с такой планировкой и таким внутризаводским транспортом не может работать экономически эффективно.

На фиг. 2 представлена планировка завода с очень сложной подачей металла из сталелитейного цеха в прокатный, затем ко­тельный и готовых котлов в паровозосборочный цех.

Планировка завода со сложной схемой подачи завода

Планировка завода со сложной схемой подачи завода

Более рациональное взаимное расположение цехов сварных конструкций и механосборочного представлено на фиг. 3.

Рациональное расположение цехов

Рациональное расположение цехов

Когда сварочный цех является заготовительным, из него свар­ные узлы поступают в механосборочный (грузопотоки обозначены стрелками с цифрой 1; грузопоток сварных узлов, изготовленных в сварочном цехе, на склад готовой продукции, минуя механосбо­рочный цех, показан стрелками с цифрой 2. На фиг. 4 представ­лена планировка цехов в случае, когда сварочный цех выпускает готовую продукцию. Подача отдельных собранных узлов из ме­ханосборочного цеха производится по поперечному пути, распо­ложенному в туннеле. На сборку эти узлы подаются лишь тогда, когда по потоку сборки сварных конструкций необходима их установка.

Планировка цехов в случае, когда сварочный цех выпускает готовую продукцию

Планировка цехов в случае, когда сварочный цех выпускает готовую продукцию

На крупных машиностроительных заводах возможна плани­ровка нескольких цехов сварных конструкций при одном загото­вительном цехе. При такой планировке годовая программа заго­товительного цеха получается весьма значительной, а это требует, чтобы цех был оборудован современным мощным оборудова­нием и была обеспечена полная механизация всех заготовитель­ных операций. Выделение заготовительных операций из нескольких цехов сварных конструкций в один заготовительный удобно и в смысле четкой и своевременной поставки обработанных дета­лей в сварочные цеха по установленному графику. Кроме того, указанная организация производства вносит специализацию по заготовительным операциям, что при соответствующих требовани­ях со стороны отделов технического контроля ведет к повышению качества обработки деталей. Это обстоятельство имеет очень большое значение для производства сварных конструкций, так как упрощает сборку, содействует применению автоматической сварки и, обеспечивая их высокое качество, повышает производи­тельность. В этом случае в заготовительном цехе ведется вся об­работка металла: гибка, вальцовка, обработка кромок под сварку и правка после обработки; заготовки сортируются по заказам и комплектно отправляются в сварочные цехи.

 

Размещение и планировка склада металла

Металл, поступающий на завод для производства металличе­ских конструкций, размещают на складе, который располагается в непосредственной близости от заготовительного цеха.

До проверки лабораторным анализом и механическими испы­таниями металл не считается принятым и не может быть передав производству. Склад металла зачастую не находится в ведении цеха, металл числится не на балансе цеха, а на балансе цент­рального склада, и цех получает металл только с момента сдачи заказа в производство.

Склад металла размещается в непосредственной близости от цеха с целью уменьшения пробега металла со склада в цех, так как цехи металлических конструкций на заводах являются основ­ными потребителями прокатного металла. Необходимо также иметь в виду, что при размещении склада металла в непосредст­венной близости от цеха металл передается кранами и это наибо­лее рентабельно по сравнению с подачей по железнодорожным путям.

Способ хранения металла и планировка склада зависят от то­го, является ли склад открытым или закрытым. При открытом складировании, характерном для цехов с небольшой производи­тельностью, укладка производится таким образом, чтобы металл не подвергался коррозии от выпадающих осадков. С этой целью .листовой металл укладывается пакетом. Между листами для удобства зачалки укладываются прокладки из досок или брусков, при этом прокладки верхних листов не должны изгибать нижеле­жащий металл (фиг. 5).

Схема укладки листового металла

Схема укладки листового металла

Угловое железо укладывается в елку; двутавры и швеллеры укладываются так, чтобы вода в профилях не застаивалась (фиг. 6).

Укладка фасонного металла (углового железа, двутавров и швеллеров)

Укладка фасонного металла (углового железа, двутавров и швеллеров)

Для облегчения зачалки двутавры и швеллеры укладываются не вплотную, а с зазорами, между рядами их укладываются про­кладки (доски толщиной 40—50 мм).

В закрытых складах воздействия дождя и снега можно не опасаться, поэтому металл укладывают в более плотные штабели: уголки кладут зигзагом, двутавры и швеллеры с горизонтальным расположением стенок. Листовой металл устанавливают в верти­кальном положении, а для удобства зачалки при перегрузках на горизонтальном брусе стеллажа имеется рейка с шагом 30— 50 мм, в которую заводится нижний край листа; верхние края листа опираются на металлические стойки, забетонирован­ные в пол (фиг. 7).

Схема вертикального складирования листового металла

Схема вертикального складирования листового металла

В складах металла мастерских строительств на землю под штабели металла укладывают подкладки из брусьев или бревен диаметром до 200 мм. Если грунт топкий, устраивают стеллажи на столбах (фиг. 8).

Стеллажи на столбах

Стеллажи на столбах

В открытых складах цехов стеллажи устраивают в виде насти­ла из бракованных металлических балок или снятых с путей рельсов на металлических столбах, забетонированных в землю.

В закрытых цеховых складах стеллажи устраиваются на уров­не 200—300 мм от пола, чтобы между полом и металлом было возможно пропускать чалочную цепь.

На открытых складах укладка металла производится между путями прибытия и отгрузки металла в цех. Металл подается в цех обычно по узкоколейному пути, образованному третьим рель­сом ширококолейного пути.

При обслуживании склада путевыми кранами расстояние меж­ду путями принимается равным вылету крана с тем, чтобы раз­грузку составов и укладку в штабели вести с соседнего пути.

Обычный вылет стрелы путевого крана равен 10—12 м, поэто­му планировка открытого склада производится по схеме, представленной на фиг. 9.

Схема планировки склада металла с обслуживанием его путевыми кранами

Схема планировки склада металла с обслуживанием его путевыми кранами

Открытые склады удобно обслуживаются портальными кранами с пролетом 30—40 м, а в некоторых случаях 50—80 и даже 120 м. Лучшая маневренность достигается у кранов с пролетом 40— 50 м. Применение портальных кранов дает возможность довести расстояние между путями прибытия до 20—30 м. Подача метал­ла и цех производится в этом случае по обособленному узкоколейному пути, уложенному вне габарита ширококолейного пути (фиг. 10).

Схема планировки открытого склада металла с обслуживанием его портальными кранами

Схема планировки открытого склада металла с обслуживанием его портальными кранами

На открытых складах применяются и мостовые краны, пере­мещающиеся по подкрановым путям. Стоимость капитальных затрат в этом случае значительно выше, чем при обслуживании складов портальными кранами.

Несмотря на то, что для устройства перекрытий требуются дополнительные затраты, рациональнее пользоваться закрытыми складами.

Склады, как открытые, так и закрытые, обслуживаемые мостовыми кранами, могут иметь не только продольное расположе­ние по отношению к движению металла, но и поперечное. Попе­речное движение кранов даст возможность сократить пробег ме­талла и уменьшить площадь склада за счет меньшей площади, нанимаемой путями прибытия и подачи металла в цех (фиг. 11). Пролет мостовых кранов, при поперечном расположении, доходит до 25—30 м и определяется максимальной длиной прока­та, применяемого в цехах металлических конструкций.

Схема планировки склада металла с поперечными мостовыми кранами

Схема планировки склада металла с поперечными мостовыми кранами

Поперечное движение кранов в складских проле­тах допускается в цехах с большой производительно­стью.

 

Схема размещения обо­рудования и планиров­ка цехов металлических конструкции

Принцип размещения оборудования и схема грузопотоков в цехах металли­ческих конструкций бывают различными в зависимости от степени совершенства технология, ют оснащения цехов механизмами и транспортным оборудовани­ем и от типа выпускаемых конструкций.

В цехах металлических конструкций, в отличие от других ме­таллообрабатывающих цехов, перемещается большое количество металла по весу и числу деталей при сравнительно незначитель­ной стоимости операций по обработке металла. Эти детали име­ют самые разнообразные габариты: от громоздких двутавров, швеллеров, листов, .угольников до мелких планок и прокладок. Поэтому применяются самые различные способы перемещения деталей.

Тенденция развития современного производства металличе­ских и в особенности сварных конструкций заключается в приме­нении длинных элементов и сплошных листовых конструкций. Это должно учитываться при проектировании транспорта и планиров­ке цехов.

Транспортировка длинных элементов должна осуществ­ляться прямолинейным движением деталей без поворотов на крю­ке кранов или на других транспортных устройствах. При этом пробег деталей должен быть минимальным и только для выпол­нения всех операций по их обработке; перемещение деталей вдоль рабочих мест обработки других деталей должно быть ми­нимальным. Тем более не допускаются встречные движения. Пе­редача из одного пролета в другой поперек транспортных линий может быть допущена только для коротких элементов; передача длинных элементов крайне нежелательна, так как вызывает боль­шие затруднения.

При производстве клепаных конструкций металл подвергается следующим основным операциям:предварительному складированию, правке, вторичному складированию, разметке и наметке, резке, образованию отверстий, правке, промежуточному склади­рованию, сборке, клепке, покраске.

При производстве сварных конструкций из этих операций ис­ключается образование отверстий, а клепка заменяется сваркой.

В цехах с небольшой производительностью применяется или простое линейное размещение рабочих мест для выполнения этих операций (фиг. 12, а), или со смещением части рабочих мест в поперечном направлении (фиг. 12, б). Второй способ размещения рабочих мест сокращает пробег металла в продольном на­правлении.

Схема размещения рабочих мест в одну линию

Схема размещения рабочих мест в одну линию

Размещение оборудования по приведенным схемам применяется при одном комплекте станков на данную операцию. Для кле­паных конструкций этот комплект входят одни универсальные ножницы для резки листового и профильного металла и два дыропробивных пресса, обеспечивающие годовой выпуск конструк­ции типа промышленных зданий в 2—3 тыс. т.

При увеличении производительности комплект оборудования дублируется, выпуск цеха повышается до 4—6 тыс. т, рабочие места размещаются в две полных линии или в две линии со сме­щением части рабочих мест (фиг. 13). В этом случае возможна специализация потока по роду металла и оборудованию: фасон­ный поток и листовой поток. Эти два потока размещаются обыч­но в однопролетном здании с пролетом 15—20 м.

Схема размещения рабочих мест в две линии

Схема размещения рабочих мест в две линии

В практике производства металлических конструкций встре­чается продукция с преимущественным наличием или листового, или фасонного металла.

Клепаные строительные конструкции промышленных зданий и кранов содержат до 50—70% профильного металла, резервуарные конструкции имеют до 80—90% листового металла. Поэтому некоторое видоизменение типа выпускаемых конструкций и соот­ветствующее этому изменению процентное соотношение фасонно­го или листового металла требуют для равномерной загрузки обе­их линий (потоков), чтобы оборудование было до некоторой сте­пени универсальным и чтобы имелась возможность переброски металла из потока в поток.

При однопролетном здании это совершается без всяких за­труднений. В сварных конструкциях применяется преимуществен­но листовой металл при явно выраженной тенденции к переходу на большие толщины — до 40—50 мм. Переход на большие тол­щины особенно заметно совершается в машиностроении (плиты толщиной 50—100 мм). Поэтому специализация потоков, которая установилась в производстве клепаных конструкций, для сварных конструкций в значительной степени изменяется или даже иногда совсем устраняется.

Дальнейшее повышение производительности цехов до годового выпуска в 10—15 тыс. т требует постройки двухпролетного зда­ния с размещением четырех линий рабочих мест. Наличие двух пролетов затрудняет перемещение металла из потока в поток; практически осуществляется только перемещение коротких эле­ментов— планок, косынок, уголков длиной до 1—2 м. Передача осуществляется по поперечному узкоколейному пути или электро­карой.

Повышение производительности до годового выпуска 30—60 тыс. т требует шести-восьми линий рабочих мест. Применение производительных многоштемпельных дыропробивных прессов снижает количество необходимых станков для образования отвер­стий, но количество рабочих мест и объем резки металла остают­ся все же значительными. Шесть-восемь линий рабочих мест размещаются в трех-четырех продольных пролетах. При такой планировке передача деталей из одного потока в другой еще бо­лее затрудняется, а большая производительность цеха требует наибольшей маневренности загрузки оборудования в случае ви­доизменения типа выпускаемых конструкций.

Необходимость маневренности в загрузке однотипного обору­дования различных потоков приводит к поперечному размещению подкрановых путей относительно потока, и такое оборудование, как правильные станки, дыропробивные прессы, ножницы уста­навливается при этом размещении под подкрановыми путями (фиг. 14). Детали при обработке перемещаются из пролета в про­лет самими станками, необходимость их передачи вдоль потока из пролета в пролет какими-либо транспортными средствами полностью устраняется.

Схема поперечного размещения подкрановых путей

Схема поперечного размещения подкрановых путей

На таких операциях, как наметка, сверление отвер­стий, газовая резка, строжка кромок, сборка, клепка, сварка детали при обработ­ке не перемещаются, рабо­чие размещаются при работе вдоль детали, а поэтому при поперечной планировке они находятся в полосе переме­щения металла и при каж­дом проходе крана должны уходить из-под него, что вы­зывает осложнения и замедление в работе. Это составляет боль­шое неудобство поперечной планировки.

Сварочные цехи, в которых основными операциями являются наметка, газовая резка, строжка кромок, сборка и сварка, не имеют операций, кроме правки на станках, при которых детали перемещаются из пролета в пролет при обработке, а поэтому по­перечная планировка вызывает затруднения, в особенности прч трехсменной работе цеха, когда переброска всего металла совер­шается в рабочее время.

 

Планировка промежуточного склада деталей

Назначение промежуточного склада деталей заключается в комплектовании деталей по узлам и заказам до поступления их на сборку. В зависимости от планирования заказа по срокам вы­полнении отдельных узлов планируется и поступление деталей из обработки на промежуточный склад, а затем и на сборку. Таким образом, достаточно точное планирование обработки, сборки и выполнения плана по графику дают возможность до минимума свести срок хранения деталей на складе. Этот срок хранения в цехах сварных машиностроительных конструкций составляет 10-15 смен, а в цехах строительных конструкций 15—30 смен.

На склад полуфабрикатов детали подаются в сопровождении учетных карточек переходящих с деталями к каждой операции.

На складе полуфабрикатов ведется учет готовности заплани­рованною комплекта по узлам и заказам. О поступлении дета­лей за смену сообщается в планово-распределительное бюро цеха. На складе полуфабрикатов устраивается контора заведующего складом с 2-5 рабочими столами.

По окончании комплектования узлов детали подаются по ло­ткам на сборку. В значительном большинстве случаев детали на складе полуфабрикатов передаются в поперечном направлении, и такая передача обычно планируется для мелких и средних дета­лей. Для крупных деталей стремятся сохранить прямолинейный поток металла из обработки на сборку, что имеет особенно боль­шое значение при продольных пролетах цеха. В таких цехах пе­редача из пролета в пролет длинных элементов связана с боль­шими затруднениями. Передача средних и мелких деталей (до 2—3 м длины) осуществляется по поперечным рельсовым путям.

В цехах с поперечным движением кранов передача деталей любых длин в поперечном направлении не вызывает затруднений, но так как планировка сварочных цехов при поперечном движе­нии кранов не соответствует технологии обработки сварных кон­струкций, то передача имеет применение в основном в цехах кле­паных конструкций.

Необходимо иметь также в виду, что в цехах сварных машино­строительных конструкций особо громоздкие детали подаются пря­мо на сборку, минуя склад полуфабрикатов, что возможно при чет­ком планировании и выполнении работ по графику. Поэтому передачу таких деталей с обработки на сборку рекомендуется производить мостовым краном, что легко осуществляется при продольном движении мостовых кранов. При таких условиях сор­тировочный пролет (склад полуфабрикатов) должен иметь пре­имущественно продольное направление потока, совпадающее с дви­жением мостовых кранов; поперечная передача осуществ­ляется только для той части деталей, которые хранятся на складе.

Поперечную передачу рекомендуется осуществлять или по рельсовым путям (две поперечные колеи на расстоянии 2—3 м для передачи длинных деталей на двух тележках), или легким портальным краном 1 с двумя тележками грузоподъемностью 2—3 т (фиг. 15). В последнем случае возможна поперечная пере­дача и длинных элементов.

Схема планировки промежуточного склада деталей

Схема планировки промежуточного склада деталей

 

При передаче портальным краном укладывать детали можно в более высокие стопы. Для передачи мелких деталей на сборке укладывается один поперечный путь. Подачу детали к самому ме­сту сборки осуществляют электрокарой.

В цехах с производством крупных монтажных работ на сторо­не должна быть предусмотрена выдача деталей на железнодо­рожные вагоны с промежуточного склада деталей, что и выпол­нено в рассмотренной схеме (фиг. 15).

На промежуточном складе детали укладываются на подклад­ки для удобной строповки при передаче краном. Мелкие детали хранятся в стопах; в некоторых случаях детали еще на обработке укладываются на металлические площадки, переносятся краном на склад, а впоследствии с этой же площадки подаются на сбор­ку. Такая транспортировка сокращает затраты труда на перегру­зочные работы.

На складе полуфабрикатов в цехах сварных машиностроитель­ных конструкций принимаются следующие нагрузки на 1 м2 по­ла (в т):

Детали из листового металла — 1,5 —2,5

Детали из углового металла: крупные — 1,5 —2,0

Детали из углового металла: мелкие — 0,75—1,25

Детали из швеллеров и балок — 0,5 —1,0

 

Планировка отделений сборки и сварки

Планировка рабочих мест в сборочных отделениях выполняет­ся по самым разнообразным схемам, из которых основными яв­ляются поперечная и продольная.

Поперечная планировка применяется в мостовых цехах, когда производится поэлементная сборка, без сборки фасадов ферм. Длина отдельных элементов не превышает 20—30 м, и при сбор­ке они размещаются по всей поперечной протяженности пролета (фиг. 16, а). Этот способ размещения сборки нарушает основные требования техники безопасности: перемещение металла произво­дится над рабочими местами. Он принят, главным образом, в американских мостовых заводах, где не соблюдаются элементар­ные правила техники безопасности.

Поперечный способ планировки совершенно недопустим в це­хах металлических конструкций машиностроительных заводов, где производится сборка сравнительно высоких ферм мостовых и портальных кранов, различных барабанов и частей машин, так что переброска одних громоздких конструкций через другие край­не неудобна и требует очень большой высоты цеха. Кроме того, длина барабанов печей, мельниц, ферм кранов доходит до 40—50 м, и они не могут быть размещены даже в пролетах шириной 25—30 м,  самых больших при поперечной плани­ровке.

Все указанные затруднения в значительной степени отпадают при продольной планировке. Но продольная планировка имеет также недостатки, которые состоят в большой потере площади на железнодорожные пути, проходящие вдоль всего пролета (фиг. 16, б).

Схема расположения сборки

Схема расположения сборки

В цехах сборки и сварки машиностроительных конструкций применяется планировка с поперечной подачей деталей со сторо­ны (фиг. 17, а) и с ответвлением деталей в сторону (фиг. 17, б). Подача деталей со стороны производится тогда, когда применяет­ся метод узловой сборки и сварки, и в особенности, когда собираются и свариваются комбинированные конструкции, например, литье с прокатом, зачастую с предварительной механической об­работкой. Собранные и сваренные отдельные узлы подаются из поперечных пролетов в продольный пролет на общую сборку и сварку.

Схема подачи деталей в сварочных цехах машиностроительных заводов

Схема подачи деталей в сварочных цехах машиностроительных заводов

Планировка с ответвлением в сторону осуществляется тогда, когда отдельные узлы из общего сварочного цеха передаются в другие цехи (преимущественно механические и сборочные) на дальнейшую механическую обработку и сборку.

При изготовлении в сварочных цехах конструкций из легиро­ванных сталей или при сварке комбинированных конструкций из легированного литья с прокатом, требующих предварительного или сопутствующего сварке подогрева, или же последующей тер­мообработки, а также при изготовлении сварных деталей (узлов) машин, требующих термической обработки для снятия напряже­ний, в сборочных отделениях устанавливаются термические печи и горны в потоке производства, или же устраиваются пролеты для термической обработки, примыкающие к сборочному отде­лению.