Модернизация привода электрического мостового крана

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 КЛАССИФИКАЦИЯ МОСТОВЫХ КРАНОВ, ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И АГРЕГАТЫ
1.1 Типы и параметры мостовых кранов
1.2 Характеристика опорных мостовых кранов
1.3 Механизмы подъема
1.4 Механизмы передвижения
2 МОДЕРНИЗАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ МОСТОВОГО КРАНА
2.1 Недостатки электропривода существующего мостового крана
2.2 Предложения по модернизации мостового крана
2.3 Расчет механизма подъема груза
2.4 Расчет механизма передвижения тележки
2.5 Расчет механизма передвижения крана
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО МОСТОВОГО КРАНА
3.1 Техническое описание
3.2 Порядок установки
3.3 Техническое обслуживание
4 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ МОСТОВОГО КРАНА
4.1 Технический анализ разработки
4.2 Коммерческий анализ разработки
4.3 Социальный анализ разработки
4.4 Экономический анализ разработки
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
5.1 Обеспечение безопасности труда при работе мостового крана
5.2 Оценка безопасности и условий труда при эксплуатации крана
5.3 Оценка мер предосторожностей обслуживающего персонала
5.4 Оценка вибрационной безопасности при эксплуатации крана
5.5 Оценка акустической безопасности при работе крана
5.6 Оценка пожаробезопасности при эксплуатации крана
5.7 Оценка электробезопасности при эксплуатации крана
5.8 Освещенность
5.9 Расчет освещения кабины машиниста крана
5.10 Расчет защитного заземления
5.11 Охрана окружающей среды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

-ч;СЧ – часовая ставка рабочих, исчисляемая по среднему разряду, руб.;КД – коэффициент, учитывающий доплаты к основной зарплате.Принимаем tСР = 25 чел.-ч, СЧ = 24 руб., КД = 1,040 [24].Подставив числовые значения в формулу (6.5), получимДополнительную заработную плату определим по формуле (6)Определим отчисления на социальные нужды по следующей формуле (7)где RСОЦ – процент начисления по социальному страхованию, RСОЦ = 39,5%.Подставив числовые значения в формулу (5.7), получимСсоц = 39,5 (624+62,4) / 100 = 271 руб.Подставим числовые значения в формулу (5.4), получимСПР.Н = 624+62,4+271 = 957,4 руб.Таблица 1-Зарплата рабочих, занятых на изготовлении оригинальных деталейНаименованиеЗначениеОсновная заработная плата СПР, руб624Дополнительная заработная плата СД, руб62,4Начисления по соцстрахованию ССОЦ, руб271Всего заработная плата с начислениями СПР.Н, руб957,4Стоимость материала заготовок для изготовления оригинальных деталей определим (8)где СМ – стоимость материала заготовок, руб.; С3 – цена килограмма материала заготовки, руб.;Q3 – масса заготовки, кг.Cм=300*25=7500рубПодставив числовые значения в формулу (5.3) получимСо.д.=957,4+7500=8457,4 руб.Принимаем затраты на покупные детали 50000 руб.Полная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкции, составит (9)где ССБ и СД.СБ – основная и дополнительная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке, руб.;ССОЦ.СБ – начисления в социальные внебюджетные фонды, руб.Основную заработную плату рассчитываем по формуле (10)где ТСБ – нормативная трудоёмкость сборки конструкции, чел.-ч.Таблица 2-Зарплата рабочих, занятых на сборке конструкцииНаименованиеЗначениеОсновная заработная плата ССБ, руб272,26Дополнительная заработная плата СД СБ, руб27,22Начисления по соцстрахованию ССОЦ СБ, руб118Всего заработная плата с начислениями СПР.Н, руб418Нормативную трудоёмкость определяем по формуле (11)где КС – коэффициент учитывающий соотношение между полным и оперативным временем сборки, равный 1,08;∑tСБ – суммарная трудоёмкость сборки составных частей конструкции, чел. ч.∑tСБ = 10,1 чел.-ч., СЧ = 24 руб., КД = 1,040 [21]Подставив числовые значения в формулу (5.11), получимДополнительная заработная плата составит (12)Начисления в социальные внебюджетные фонды определим по формуле, (13)ССОЦ.СБ = 39,5 (272,26+27,22) / 100 = 118руб.Подставив числовые значения в формулу (5.9), получимССБ Н =272,26+27,22+118=418руб.Цеховые накладные расходы на изготовление конструкции определим по формуле (14)где С ,пр – основная заработная плата производственных рабочих, участвующих в изготовлении конструкции, руб.RОП – процент общепроизводственных расходов, равный 120%. (15)Эксплуатационные расходы определяются, (16)где RОП – процент эксплуатационных расходов, равный 40%.Подставив все составляющие в формулу (5.1), получимСЦ.КОН = 10400+8457+50000+418+1201,6+249,6=70726 руб.Результаты расчетов затрат на изготовление конструкторской разработки и капиталовложения сводим в таблицу 12.Таблица 3-Затраты на изготовление конструкторской разработки и капиталовложенияПоказателиСтоимость изготовления корпусных деталей СКД, руб10400Затраты на изготовление оригинальных деталей СОД, руб8457Затраты на покупные детали СПД, руб50000Полная заработная плата производственных рабочих, занятых на сборке конструкции ССБ.Н, руб418Цеховые накладные расходы СОП, руб1201,6Эксплуатационные расходы СОХ, руб249,6Всего затраты на изготовление конструкции СЦ.КОН, руб70726Капиталовложения в конструкцию равны К = СЦ.КОН + Зм, (18)где Зм – стоимость монтажа, руб.К = 70726 + 50000 = 120726 руб.Экономия заработной платы определится по формуле СЭ.ПР = (t1∙CЧ1 – t2∙CЧ2)КД ∙ N2, (19)где t1 и t2 – трудоёмкость единицы продукции до и после осуществления мероприятия, чел.-ч;СЧ1 и СЧ2 – среднечасовая тарифная ставка рабочего до и после осуществления мероприятия, руб.;RДОП и RСОЦ – соответственно процент на дополнительную оплату и социальное страхование.СЭ.ПР = (2,8∙50 – 1,1∙50)∙ 1,04 ∙ 100 = 8840руб.Экономия дополнительной заработной платы (20)Экономия начислений по единому социальному налогу (.21)Экономия полной заработной платы составит (22)Сэ.пр.н.=8840+884+3492=13216руб.Экономия общепроизводственных расходов (23)Сэ.оп=120*13216 /100=15860руб.Экономия общехозяйственных расходов (24)Сэ.ох=40*13216 /100= 5286руб.Экономия внепроизводственных расходов составит (25)Сэ.вп=6,5*(15860+5286)/100=1374рубОбщую экономию от внедрения найдём по формуле (26)Эг=13216+15860+5286+1374=35736руб.Срок окупаемости определим по формуле, (27) года Годовой экономический эффект определяют по формуле ЭФг = Эг - Ен ∙ К, (28)где К – разность капиталовложений по исходному и базовому варианту, руб.;Ен – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.ЭФг= 35736 – 0,15 · 120726 = 17627 руб.5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ. ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА5.1 Обеспечение безопасности труда при работе мостового кранаНа оператора при работе крана могут воздействовать опасные (вызывающие травмы) и вредные (вызывающие заболевания) производственные факторы. Опасные и вредные производственные факторы регламентируются ГОСТ 12.0.003-74.Безопасность труда при подъеме и перемещении грузов в значительной степени зависит от конструктивных особенностей подъемно-транспортных машин и соответствие их правилам и нормам техники безопасности Госгортехнадзора. К опасным физическим факторам относятся: движущиеся машины и механизмы; различные подъемно-транспортные устройства и перемещаемые грузы; незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, режущие инструменты, вращающиеся и перемещающиеся приспособления и др.); отлетающие частицы обрабатываемого материала и инструмента, электрический ток, повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т.д.Вредными для здоровья физическими факторами являются: повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибрации, ультразвука и различных излучений - тепловых, ионизирующих, электромагнитных, инфракрасных и др. К вредным физическим факторам относятся также запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны.5.2 Оценка безопасности и условий труда при эксплуатации кранаВ процессе работы крана может произойти: обрыв каната, сход крана с рельса, угон крана при сильном ветре, что может привести к серьезным последствиям.Для исключения возможности угона крана при сильном ветре, на кране устанавливается противоугонное устройство. Также на кране устанавливаются приборы, включающие предупредительный звуковой сигнал и сигнальную лампу при скорости ветра 20 м/с и более.Для исключения обрыва каната, при подъеме груза, вес которого превышает номинальную грузоподъемность более чем на 10%, предусмотрен ограничитель грузоподъемности, автоматически отключающий механизм подъема при превышении номинальной грузоподъемности, а также при увеличении нагрузки на грузовые канаты выше допустимой от смещения центра тяги грейфера, для исключения натяга и обрыва каната при подъеме груза на недопустимую высоту предусмотрен ограничитель высоты подъема.Во избежание схода крана с рельс, в конце пути предусмотрены концевые выключатели механизма передвижения крана, которые установлены таким образом, что привод отключается несколько раньше, чем происходит контакт колес крана с ограничительным устройством. Это расстояние равно половине тормозного пути крана.5.3 Оценка мер предосторожностей обслуживающего персоналаС целью предупреждения обслуживающего персонала, находящегося в непосредственной близости от работающего крана, при его передвижении включается автоматически звуковой сигнал. Также звуковой сигнал включается при передвижении грузовой тележки.Опасность, возникающая при нахождении людей на проездном строении крана, исключается с помощью автоматической блокировки дверей во время работы крана.С целью безопасности доступа к механизмам, предохранительным устройством, электрооборудованию предусмотрены площадки, лестницы, ограждения по конструкции и размерам соответствующие Правилам Госгортехнадзора.Для исключения возможности попадания человека в зону работы механизмов, все выдвижные части механизмов и электрооборудования прочно закреплены и закрыты ограждениями.5.4 Оценка вибрационной безопасности при эксплуатации кранаВкране имеет место общая вибрация, которая передается через опорные поверхности на тело сидячего человека и по источнику ее возникновения является транспортно-технологической.Для снижения уровня общей вибрации устанавливают амортизирующие прокладки в местах крепления кабины к основной металлоконструкции крана. Также можно установить виброизолирующие сиденья, при этом улучшается и звукоизоляция.Фактические и допустимые значения параметров транспортно-технологической вибрации на рабочем месте крановщика крана по ГОСТ 12.01.012 приведены в таблице 5.1.Таблица 5.1Среднегеометрическое значение частот Гц2481631,563виброскорость м/с.Фактическая0,640,230,120,120,120,12Допустимая 1,30,450,220,200,200,20Вибрация при эксплуатации на рабочем месте крановщика соответствует допустимым параметрам и не превышает критических параметров. 5.5 Оценка акустической безопасности при работе кранаОсновным источником шума при работе крана является работающий двигатель. Нормированная характеристика – уровень звукового давления (децибел). Человек воспринимает шум при уровне звукового давления до 100 дБ. При 100-120 дБ и частоте 2-5 Гц – затруднённое глотание. 125-137 дБ – летаргический сон. 140 дБ – лопаются барабанные перепонки.Уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука в дБ на рабочем месте крановщика крана по СНиП II-12-77 сведены в таблицу 5.2.Таблица 5.2Средне-геометри-ческиечастоты Гц31,5631252505001000200040008000Уро-веньзву-ка, дБАФактические уровни звукового давления, дБ96918683828280767485Допустимые уровни звукового давления, ДБ107958782787573716980Методы уменьшение шума:а) Уменьшение уровня звуковой мощностиб) Правильная ориентация шумав) Звукоизоляцияг) Средства виброизоляциид) Глушители5.6 Оценка пожаробезопасности при эксплуатации кранаОпасными факторами пожара, воздействующими на людей, являются: открытый огонь, искры, повышенная температура окружающей среды, предметов и т.п., токсичные продукты горения, дым, пониженная концентрация кислорода, попадающие частицы строительных конструкций, агрегатов, установок и т.д.Для мостового крана, для обеспечения пожаробезопасности используются следующие: вся аппаратура управления размещена в герметизированном контейнере, электродвигатели всех механизмов имеют степень защиты от внешней среды.При этом рабочая t° обмоток путем создания запаса по току 10% составляет менее 140°С (t° поверхности менее 100°С) - токоподвод к крану и тележки кабельной.Электроприводы кранов имеют глубокое регулирование скоростей. В связи с этим нагрузка тормозов минимальная, t° тормозных колодок в рабочем режиме не превышает допустимую, резисторы выбраны из стандартных блоков с расчетом, чтобы t° поверхности активных частей не превышала 185°С.В целях обеспечения пожарной безопасности, в кабине предусмотрен углекислотный огнетушитель, который используется в целях тушения электропроводки и электрооборудования.5.7 Оценка электробезопасности при эксплуатации кранаПерегрузочный мостовой кран предназначен для работы на открытом, или закрытом складе от 3-х фазного переменного тока напряжением 380 В. и частотой 50 Гц. Попадание человека под напряжение может произойти при обрыве провода, нарушении изоляции, оголение проводов и пуска регулировочной аппаратуры.При осмотре и техобслуживании крана рубильник должен быть отключен.Отсутствие ограждений от токопроводящих шинопроводов и траллей, а также неисправность сигнальных электроламп указывающих на наличие напряжения, может привести к электротравме. В случае прохожденияэлектрического тока через организм человека, он оказывает термическое, электролитическое действия, вызывая местные и общие электротравмы.В разрабатываемой кран-балке предусмотрено защитное заземление, представляющее собой преднамеренное соединение с землей металлических частей оборудования, находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под ним в результате нарушения электроизоляции установки. Защита главных электрических цепей крана осуществляется защитными устройствами с использованием автоматических включений с высокой коммутационной защитной способностью.5.8 ОсвещенностьПроизводственные здания, как правило, проектируют с естественным освещением по нормам освещенности (СНиП, II-А.8-62, табл.1). Искусственное освещение бывает двух типов: рабочее и аварийное. При использовании электроосвещения в цеху при работе мостового крана независимо от цвета фона и контрастности объекта с фоном принимается освещенность, равная 14 лк (рабочее) и 0,5 лк (аварийное). Для рабочего освещения используются лампы типа 4Н-ПГТ. Для аварийного освещения используются лампы 6Л-ПУ-65. 5.9 Расчет освещения кабины машиниста кранаДля освещения кабины управления в темное время суток в потолке кабины установлен ламповый плафон, равномерно освещающий пункт управления. Освещенность на рабочих поверхностях пульта, рычагах управления согласно ГОСТ 24378-80 должна быть не менее 20 лк.Расчетный световой поток лампы: (5.1)где Ен - освещенность, по ГОСТ 24378-80 20 л к; SK -площадь пола кабины машиниста крана, SK=5м2; z - поправочный коэффициент, z=1,15 при расположении светильника в середине потолка; пс - число светильников, принимаем 1; пл - число ламп в светильнике, принимаем 1; т - коэффициент использования светового потока, принимаем 0,25 (определяется в зависимости от типа помещения).По расчетному световому потоку выбираем лампу накаливания типа В мощностью 60Вт.5.10 Расчет защитного заземленияЗащитное заземление должно обеспечивать защиту людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим токоведущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.5.10.1 Определение сопротивления одиночного трубчатого заземлениягде р — удельное электрическое сопротивление грунта 100Ом-м;1, d и t -размеры трубы заземления5.10.2 Количество трубчатых заземлителейгде r - нормативное значение величины сопротивления защитного заземления, r - 10Ом; ηтр - коэффициент отношения длины заземлителей к расстоянию между ними, в данном случае; ηтр = 0,59.5.10.3 Величина сопротивления заземляющей полосы5.10.4 Величина сопротивления всего заземляющего устройствагде пп - коэффициент использования соединительной полосы, в данном случае равен 0,54.5.11 Охрана окружающей средыВыполняя функцию основного элемента в цепи современного производства, грузоподъемный кран является достаточно активным источником загрязнений. Виды загрязнения окружающей среды различны и многообразны. Так при работе электрокранов выделяются продукты износа, пыль, имеют место утечки смазочных материалов, шум и вибрации, тепловые выбросы, также электромагнитные поля, наводимые при работе электрооборудования.Основные способы ликвидации источников загрязнения и снижения уровней их воздействия могут быть: правильное и своевременное регулирование крановых механизмов, применение рациональных и безопасных приемов управления краном, правильное выполнение регламентных работ по обслуживанию и ремонту кранов; изолирование и герметизация источников жидких материальных загрязнений (своевременный контроль состояния и замена поврежденных сальниковых уплотнений), экранирование (поглощение и глушение) энергетических источников (тепловых, электромагнитных полей, шумов и вибраций).Загрязнения, тепловые выбросы не только загрязняют атмосферу и нарушают ее тепловой баланс, но и оказывают негативное влияние на здоровье людей. Шумы, вибрации, электромагнитные поля разрушают сооружения и неблагоприятно влияют на все живое, а при воздействии на человеческий организм поражают прежде всего центральную нервную и сердечно-сосудистую системы.ЗАКЛЮЧЕНИЕЦелью дипломного проекта является модернизация мостового крана путем замены всех электродвигателей с фазным ротором на современные двигателя с короткозамкнутым ротором и преобразователями частоты электрического тока. Частотно-регулируемый привод обеспечивает плавный пуск и останов с ограничением пускового момента, что позволит исключить: избыточные нагрузки на редуктор и соединительные муфты, раскачивание подвешенного груза. Также обеспечивается более точное позиционирование груза, повышаются эргономические характеристики рабочего места оператора. Управление перемещениями моста и тележки производится одним пультом и позволяет без ограничений совмещать эти операции.Разработанные мероприятия повышения безопасности жизнедеятельности позволят уменьшить отрицательные воздействия на природу и человека. Проведенные расчеты технико-экономической эффективности показали, что при затратах 120726 руб. на приобретение двигателей и пусковой аппаратуры, в том числе 50000 руб. стоимость монтажа, получаем годовой экономический эффект от внедрения разработки 17627руб. Срок окупаемости при использовании новой конструкции составит 3,4 года.Таким образом, внедрение настоящего дипломного проекта является целесообразным и экономически эффективным.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВВершинский А.В. Расчёт металлических конструкций в примерах. -М.: Изд. МВТУ, 1983.Вершинский А.В., Гохберг М.М., Семёнов В.П. Строительная механика и металлические конструкции. - Л.: Машиностроение, 1984.Гохберг М.М. Металлические конструкции подъёмно-транспортных машин. - Л.: Машиностроение, 1976.Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысяков А.Г. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. - М.: Машиностроение, 1971.Черкасов А.Н. Грузоподъемные машины. Учебное пособие.М.: РГОТУПС, 2001.108с.Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1976. 608с., ил.Справочное руководство по черчению. Богданов В.Н., Малежик И.Ф., Верохла А.П. и др. М.: Машиностроение, 1989. 864с., ил.Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. Учебное пособие для ВУЗов. Под ред. М.П.Александрова, Д.Н.Решетова. М.: «Машиностроение». 1973г. 256с.Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций. Учебное пособие для ВУЗов. Под ред. М.П.Александрова, Д.Н.Решетова. 2-е изд., перераб. и дополн. М.: «Машиностроение». 1984г.Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины строительной промышленности. Атлас конструкций. Учебное пособие для технических ВУЗов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: «Машиностроение». 1976г. 152с. Аннинский Б.А. Погрузочно-разгрузочные работы – Л.: Машиностроение, 1975 г.Яхнин Р.Н. Ремонт металлоконструкций мостовых кранов – Л.: Металлургия 1990 г. Буланже А.В., Палочкина Н. В., Часовников Л. Д. Методические указания по расчету зубчатых передач редукторов и коробок скоростей, часть 1. – М.: МВТУ им. Н. Э. Баумана, 1980 г. Казак С.А. Курсовое проектирование грузоподъемных машин – М.: Высшая школа , 1989 г. Дегтерев Г. Н. Механизация и организация погрузочно-разгрузочных работ. - М.: Транспорт, 1968 г.Добрыднев И. С. Курсовое проектирование по предмету «Технология машиностроения». – М.: Машиностроение, 1985 г.Зерцалов А. И. Краны с жестким подвесом груза. – М.: Машиностроение, 1979 г.Лаврухина Н. В., Васильева И. М. Экономика предприятия. Учебное пособие. – Калуга: КФ МГТУ, 1998 г.Николаева С. А. Принципы формирования и калькулирования себестоимости. – М.: Аналитик-Пресс, 1999 г. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов / Под ред. Е. Я. Юдин, С. В. Белова – 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983 г. Справочник технолога-машиностроителя. Т.1/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986 г.Справочник технолога-машиностроителя. Т.2/Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1986 г. Чернилевский Д. В. Детали машин. Проектирование приводов технологического оборудования. – М.: Машиностроение, 2003 г. Шейнблит А. Е. Курсовое проектирование деталей машин. – М.: Высшая школа, 1991 г.