/>РОСЖЕЛДОР
Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
Дипломныйпроект
по специальности«Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»
Тема: Модернизацияпутевой рельсосварочной машины
Содержание
Введение
1 Аналитический обзор
1.1 Перспективы развитияпарка путевых рельсосварочных машин..
1.2 Модификация путевыхрельсосварочных машин ПРСМ
1.2.1 Машина ПРСМ-4
1.2.2 Машина ПРСМ-3
2 Модернизациягрузоподъемного устройства
3 Проектированиемеханизма перемещения кран-балки
4 Определение стоимостимодернизации машины ПРСМ
5 Охрана труда и техникабезопасности
Заключение
Список использованныхисточников
рельсосварочная машинагрузоподъемное устройство
Введение
Внастоящее время повышение эффективности эксплуатации бесстыкового пути являетсяодним из важных факторов, лежащих в основе нормального функционирования сетижелезных дорог Российской Федерации. Проектируются и создаются передвижныерельсосварочные самоходные машины нового поколения такие как ПРСМ-4, ПРСМ-5,ПРСМ-6 оснащенные современным сварочным оборудованием.
Впарке ПРСМ на сети дорог все еще продолжают эксплуатироваться машины ПРСМ-3созданные более 30 лет назад. С 2000 года на машины ПРСМ-3 начали устанавливатьсварочное оборудование нового поколения, что повысило качество сварных стыков.Но при эксплуатации машин ПРСМ-3 с новым сварочным оборудованием возниклинекоторые трудности, что потребовало проведения модернизации рабочегооборудования данной машины, а именно установки кран-балки.
Установкакран-балки позволит уменьшить износ металлоконструкции грузоподъемногоустройства, уменьшить время, затрачиваемое на установку сварочной головки содной рельсовой нити на другую и исключить применение физического труда приэтом. Установка кран-балки на машины ПРСМ-3 является перспективным, аисследования, направленные на ее разработку, актуальными.
Цельдипломного проекта – провести модернизацию рабочего оборудования рельсосварочноймашины ПРСМ.
1. Аналитический обзор1.1 Перспективы развития парка путевых рельсосварочных машин Втехническом комплексе путевого хозяйства бесстыковой путь представляет собойсложнонапряженную дорогостоящую конструкцию, на содержание и эксплуатациюкоторой затрачиваются большие экономические, технические и человеческиересурсы. Повышение эффективности эксплуатации бесстыкового пути является однимиз важных факторов, лежащих в основе нормального функционирования сети железныхдорог Российской Федерации. Неотъемлемойсоставляющей бесстыкового пути являются рельсы и их сварные стыки. К качествурельсовой стали предъявляются высокие требования особенно в современныхусловиях неукоснительного роста грузонапряженности железных дорог, скоростидвижения и нагрузок на ось. К сварным стыкам рельсов предъявляются не менеежесткие требования. Выход из строя сварного стыка рельсов ведет к большимэкономическим затратам. Общий срок службы бесстыкового пути непосредственнозависит от долговечности элементов его конструкции, из которых одними изнаиболее ответственных являются сварные стыки рельсов. Количествоостродефектных сварных стыков рельсов, обнаруживаемых в эксплуатации средствамидефектоскопии, с каждым годом увеличивается. Также ежегодно увеличиваетсяколичество изломов рельсов в области сварных стыков по дефектам сварки. Ярковыраженный рост количества изломов по дефектам сварки наблюдается в последниегоды при использовании для бесстыкового пути рельсов из электростали. Новыерельсовые стали отличаются большей чистотой по неметаллическим включениям исодержанием ряда примесей легирующих элементов по верхнему пределу, регламентированномуГОСТ Р 51685 – 2000. Поэтому при сварке рельсов электропечного производстваимеется склонность к образованию неметаллических включений в шве,преимущественно алюмино-кальциевых, и к подкаливанию металла в зоне сварногошва после сварки. Это приводит к тому, что при контактной сварке таких рельсовтребуются более концентрированный нагрев металла и высокая начальная скоростьосадки (минимально около 35...40 мм/с). Исследованиекомплекса прочностных и эксплуатационных свойств сварных стыков рельсов изновых марок сталей показало, что применяемая в настоящее время технологиясварки непрерывным оплавлением рельсов в большинстве случаев не обеспечиваетнеобходимого уровня конструкционной прочности и приводит к образованию вметалле сварного стыка дефектов сварочного характера. Это ведет к уменьшениюсрока службы сварного рельса и соответствующим затратам на ремонт.Сваркурельсов для бесстыкового пути выполняют на рельсосварочных предприятиях (встационаре) контактными стыковыми машинами типа МСР-6301 и К-1000 и в путиподвесными контактными стыковыми сварочными головками типа К-355, К-900 иК-922, входящими в состав ПРСМ (путевых рельсосварочных машин). Вопросконтактной стыковой сварки рельсов из электростали в пути до недавнего времениоставался открытым. Анализ причин изломов и образования остродефектных рельсов(ОДР) в зоне сварных стыков показал, что около 70 % таких рельсов были сваренымашинами ПРСМ. По даннымДепартамента пути и сооружений ОАО «РЖД», в настоящее время машинами ПРСМосуществляется сварка около 3000 км в год плетей из новых рельсов и около 1500км в год плетей из старогодных рельсов. Машины оснащены подвесными контактнымирельсосварочными аппаратами в количестве 80 шт. Из них К-355 — 50 шт., К-900 —17 шт., К-922 — 13 шт. На одну подвесную рельсосварочную головку приходитсясварка от 320 до 930 стыков в год. Большинстворабот выполняется головками типа К-355, разработанными более 30 лет назад. Онине имеют гидроаккумуляторов (максимальная начальная скорость осадки 25 мм/с) ине обладают возможностью выполнять сварку методом пульсирующего оплавления.
В таблице 1.1 приведенытехнические характеристики контактной рельсосварочной головки К-355 .
Таблица 1.1 – Техническиехарактеристики рельсосварочной головки К-355Наименование параметра Норма Номинальное напряжение питающей сети, В 380 То же, от дизель-электростанции, В 400 Число силовых фаз питающей сети 2 Число фаз вспомогательной сети 3 Частота, Гц 50 Наибольший первичный ток короткого замыкания, кА, не менее 1,1 Мощность при ПВ = 50 %, кВ·А, не менее 170 Режим работы сварочных трансформаторов при номинальной нагрузке (ПВ), не более 50 Номинальный длительный вторичный ток, кА
/> Наибольший вторичный ток, кА, не менее 63 Сопротивление короткого замыкания, мкОм, не более 105 Наибольшая мощность при коротком замыкании, кВ·А, не более 600 Сопротивление вторичного контура машины постоянному току, мкОм, не более 20
Номинальное усилие осадки при давлении 10 МПа (100 кгс/см2), кН 450±36
Максимальное сечение свариваемых рельсов, мм2 10 000 Переключение ступеней автотрансформатора в процессе сварки
Бесконтактное, тиристорным
контактором Наибольшее рабочее давление в гидросистеме, МПа (кгс/см2) 10 (100) Усилие зажатия максимальное при давлении 10 МПа (100 кгс/см2), кН 1250±100 Величина осадки, мм, в пределах 7,5...15 Наибольшая скорость осадки, мм/с, не менее 20 Скорость оплавления, мм/с 0,07...3,0 Масса сварочной машины, кг, не более 2600 Масса насосной станции, кг, не более 590 Габаритные размеры сварочной машины, мм, не более 1600X1030X1195
Рельсосварочные головкитипа К-900 с системой управления на базе микропроцессора имеют возможностьсваривать рельсы методом пульсирующего оплавления, однако невысокая начальнаяскорость осадки (до 25 мм/с) из-за отсутствия гидроаккумуляторов часто служитпричиной образования неметаллических включений (окислов) в металле сварного шварельсов из электростали.
Рельсосварочные головкитипа К-922 являются машинами нового поколения. Пульсирующее оплавление являетсяосновным методом сварки рельсов на данных машинах. Эти головки предназначеныдля сварки рельсовых плетей с растяжением, подтяжкой и по «классической»технологии с выгибом петли. Машина К-922 в настоящее время в основномиспользуется при строительстве новых путей для сварки плетей в междупутье, гдеголовка имеет явное техническое и экономическое преимущество перед другими машинам.
В таблице 1.2 приведенытехнические характеристики контактной рельсосварочной головки К-922.
Таблица 1.2 – Техническиехарактеристики рельсосварочной головки К-922Наименование параметра Норма Номинальное напряжение питающей сети, В 380 То же, от дизель-электростанции, В 400 Число силовых фаз питающей сети 2 Число фаз вспомогательной сети 3 Частота, Гц 50 Наибольший первичный ток короткого замыкания, кА, не менее 1,1 Мощность при ПВ = 50 %, кВ·А, 211 Режим работы сварочных трансформаторов при номинальной нагрузке (ПВ), не более 50 Номинальный длительный вторичный ток, кА 24 Наибольший вторичный ток, кА, не менее 67 Сопротивление короткого замыкания, мкОм, 110 Наибольшая мощность при коротком замыкании, кВ·А, не более 500 Сопротивление вторичного контура машины постоянному току, мкОм, не более 20
Номинальное усилие осадки при давлении 10 МПа (100 кгс/см2), кН 1200
Максимальное сечение свариваемых рельсов, мм2 10 000
Наибольшее рабочее давление в гидросистеме, МПа (кгс/см2) 21
Усилие зажатия максимальное при давлении 10 МПа (100 кгс/см2), кН 1250±100 Наибольшая скорость осадки, мм/с, не менее 40 Масса сварочной машины, кг, не более 3450 Масса насосной станции, кг, не более 590 Габаритные размеры сварочной машины, мм, не более 1895x1060x1300
Еще одной причинойвозникновения дефектов в области сварных стыков рельсов является применениеупрочнения их головок воздушно-водяной смесью. Данная технология являетсяненадежной по причине частого засорения форсунок закалочных устройств ипопадания на охлаждаемый металл струй воды, что приводит к образованию вметалле головки сварного стыка рельсов неблагоприятных закалочных структур сосвойствами, отличающимися от свойств основного металла рельса. Такаяструктурная неоднородность по поверхности катания сварного рельса бесстыковогопути приводит к выкрашиванию этих областей металла.
В настоящее времяприменяют индукционные установки типа ИТТ5-250/2,4П для термообработки сварныхстыков рельсов в пути в комплексе с машинами ПРСМ-4.1.2 Модификации путевых рельсосварочных машин ПРСМ
Путевые рельсосварочныесамоходные машины предназначены для сварки электроконтактным способом стыковрельсов тяжелого типа при строительстве и ремонте железных дорог.
Сварка рельсов может производитьсякак лежащих в пути, непосредственно по которому передвигаются машины, так ирельсов, уложенных вдоль этого пути – внутри или снаружи колеи.
Рельсовые плети длиной800 м, на места капитального ремонта пути, доставляются с рельсосварочныхпредприятий (РСП) специальными рельсовозными составами РС-800, которые вмещают12 плетей или 4,8 км пути. В 2008 году введен в эксплуатацию рельсовозныйсостав вместимостью 12 км пути. Использование такого состава позволяет болееинтенсивно вести укладку плетей и сократить время на капитальный ремонт пути.
Нижний пределтемпературы, при котором могут выполняться сварочные работы, определяетсятехнологическим процессом на сварку рельсов, установленным потребителем, нониже -200С.
Машины обеспечивают выездсамоходом к месту сварочных работ и передвижение в процессе сварки от стыка кстыку с прицепным составом массой до 90 тонн.
Парк ПРСМ на сети дорогсоставляет 80 единиц. Из них ПРСМ-3 — 25 шт., ПРСМ-4 — 47 шт., ПРСМ-5 — 5 шт.,ПРСМ-6 — 5 шт.
В 2006 году введена вэксплуатацию машина ПРСМ-6, которая оснащена индукционной установкой длядифференцированной термообработки сварного стыка с целью повышения егомеханических свойств и эксплуатационных характеристик, а также прессом дляиспытаний контрольных образцов.
На сегодняшний деньосновную часть работ по сварке рельсовых плетей выполняют машинами ПРСМ-3 иПРСМ-4.
1.2.1 Машина ПРСМ-4
Путевая рельсосварочная самоходная машина ПРСМ-4предназначена для сварки электроконтактным способом стыков рельсов тяжелоготипа при строительстве и ремонте железных дорог.
Сварка рельсов может производиться как лежащих в пути,непосредственно по которому передвигаются машины, так и рельсов, уложенныхвдоль этого пути – внутри или снаружи колеи на расстоянии до 2600 мм от оси пути.
/>
1- рама; 2- сварочное оборудование; 3- устройство дляперемещения сварочного оборудования; 4- капот подъемный; 5- система охлаждениясварочной машины; 6- капот передний; 7- гидравлическое оборудование; 8- кабина;9- капот задний; 10- силовая установка; 11- песочница; 12- блок колесно-моторный;13- рессорное подвешивание; 14- передача рычажная тормоза; 15- тормоз ручной;16- электрооборудование; 17- компрессор; 18- пневмотормозное оборудование; 19-устройство для подтягивания рельсов
Рисунок 1.3 — Общий видпутевой рельсосварочной самоходной машины ПРСМ-4
В таблице 1.3 приведенытехнические характеристики путевой рельсосварочной самоходной машины ПРСМ-4.
Таблица 1.3 – Техническаяхарактеристика машины ПРСМ-4 Наименование параметра Норма Габарит по ГОСТ 9238-83 02-Т База по осям автосцепок, мм. 13100 Скорость конструкционная, км/ч 65 Скорость при транспортировке отдельным локомотивом или в составе поезда, км/ч 100 Скорость с прицепным составом на площадке, км/ч 80 Масса прицепного состава, т 90 Диаметр колес по кругу катания, мм 950 Рессорное подвешивание одинарное с продольными балансирами Запас топлива, т 1,8 Минимальный радиус вписывания в кривые на горизонтальном профиле, м 150 Масса машины, т 40 Обслуживающий персонал (без учета персонала, необходимого для выполнения технологических операций) 2 Время приведения в рабочее или транспортное положение, мин. 5 Мощность силовой установки, кВт не менее 200 Машинное время сварки стыка рельса типа Р65, с не более 240
1.2.2 Машина ПРСМ-3
Путевая рельсосварочнаясамоходная машина ПРСМ-3 предназначена для сварки электроконтактным способом рельсов,лежащих в железнодорожном пути в плети любой длины.
Машина может свариватьрельсы, уложенные внутри колеи, снаружи ее на расстоянии до 650 мм от рельса инепосредственно на колее, по которой передвигается.
В таблице 1.4 приведенытехнические характеристики путевой рельсосварочной самоходной машины ПРСМ-3.
Таблица 1.4 – Техническаяхарактеристика машины ПРСМ-3 Наименование параметра Норма Габарит по ГОСТ 9238-83 02-Т База по осям автосцепок, мм. 14620 Скорость конструкционная, км/ч 65 Скорость при транспортировке отдельным локомотивом или в составе поезда, км/ч 80 Скорость с прицепным составом на площадке, км/ч 70 Масса прицепного состава, т 40 Диаметр колес по кругу катания, мм 950 Рессорное подвешивание одинарное с продольными балансирами Запас топлива, т 1,1 Минимальный радиус вписывания в кривые на горизонтальном профиле, м 150 Масса машины, т 66 Обслуживающий персонал (без учета персонала, необходимого для выполнения технологических операций) 6 Время приведения в рабочее или транспортное положение, мин. 20 Мощность силовой установки, кВт не менее 220 Машинное время сварки стыка рельса типа Р65, с не более 240
Каховский заводэлектросварочного оборудования делал попытки по модернизации машин ПРСМ-3.
На модернизированнуюмашину ПРСМ-3 были установлены:
· дизель-электростанциямощностью не менее 350 кВт вместо старой маломощной;
· современнаярельсосварочная машина К 922-1 с усилием осадки 120 тонн, что позволяетпроизводить сварку вставок рельсов без деформации вставки в форму «петли»;
· подъемниксварочного комплекса КСМ 005 вместо качающейся рамы;
· пост охлаждениясварочного комплекса КСМ 005 вместо поста охлаждения ПРСМ-3;
· дополнительныйдизель-генератор и мотор-насос для аварийных ситуаций;
· капотнад подъемником со сварочной машиной;
· новаясистема безопасности движения;
· системаобнаружения и тушения пожара.
Модернизированная машинаПРСМ-3 способна выполнять качественные работы по строительству скоростныхжелезнодорожных путей.
В таблице 1.5 приведенытехнические характеристики модернизированной путевой рельсосварочной самоходноймашины ПРСМ-3.
Таблица1.5 – Техническаяхарактеристика модернизированной машины ПРСМ-3Наименование параметра Норма Габарит по ГОСТ 9238-83 02-Т База по осям автосцепок, мм. 14620 Скорость конструкционная, км/ч 65 Скорость при транспортировке отдельным локомотивом или в составе поезда, км/ч 80
Скорость с прицепным составом
на площадке, км/ч 65 Масса прицепного состава, т 40 Диаметр колес по кругу катания, мм 950 Рессорное подвешивание
одинарное с
продольными балансир Запас топлива, т 1,1 Минимальный радиус вписывания в кривые на горизонтальном профиле, м 150 Масса машины, т 63 Обслуживающий персонал (без учета персонала, необходимого для выполнения технологических операций) 2 Время приведения в рабочее или транспортное положение, мин. 5 Мощность силовой установки, кВт не менее 350
Машинное время сварки стыка рельса
типа Р65, с не более 120
Так как данная модернизация по своей стоимости сопоставима спокупкой новой машины, она не получила широкого распространения, а ограничиласьлишь экспериментальной моделью.
2. Модернизация грузоподъемного устройства
2.1 Разработкапринципиальной схемы портала
Путевая рельсосварочнаясамоходная машина ПРСМ-3 проектировалась для одновременной работы с двумясварочными головками типа К-355. На практике работы ведутся только с однойсварочной головкой по ряду причин:
— нехватка мощностипитания трансформаторов сварочных головок, в результате получается низкоекачество сварных стыков;
— при оснащении машинПРСМ-3 сварочными головками нового поколения К-922, которые имеют большиегабаритные размеры по сравнению с К-355, то размеры платформы не даютвозможности разместить две сварочные головки.
Негативными последствиямиработы с одной сварочной головкой являются:
— повышается износметаллоконструкции и шарнирных соединений устройства для перемещения сварочноймашины (портала), вследствие наклонов и прекосов;
— сложность и неудобствопроведения работ по перестановки сварочной головки с одной рельсовой нити надругой;
— необходимостьприменения физического труда.
При выполнении сварочныхработ для перестановки сварочной головкой с одной рельсовой нити на другуюприходиться выполнять следующие операции:
I) Подъем сварочнойголовки после окончания сварки левой рельсовой нити;
II) Производится перекоспортала и опускание сварочной головки в колею;
III) Портал наклоняетсяотносительно оси пути (в данном случае влево), производят кантование сварочнойголовки вручную после чего ее поднимают;
IV)Портал выравнивается,сварочную головку выставляют над правой рельсовой нитью опускают ее ипроизводят сварку.
/>
Рисунок 2.1 – Схемаперестановки сварочной головки с одной рельсовой нити на другую.
Проведя анализ устройствадля перемещения сварочной оборудования установленного на машинах ПРСМ-3 насегодняшний день, предложено установить поперечную балку с тельфером, котораяпозволит не наклоняя и не перекашивая портал перемешать сварочную головку содной рельсовой нити на другую. Для того чтобы привести сварочную головку врабочее положение необходимо обеспечить продольное перемещение поперечнойбалки, для этого поперечная балка подвешивается на ездовые балки. Так же требуетсяобеспечить подъем сварочной головки на высоту 1300 мм от головки рельса дляустановки ее на платформу машины.
/>
1- тельфер перемещениясварочной головки; 2- портал; 3- поперечная балка
Рисунок 2.2 – Схемаустановки поперечной балки
Для установки сварочнойголовки с одной рельсовой нити на другую обеспечивается поперечное перемещениетельфере 1 по поперечной балки на расстояние 1600 мм.
При подготовки машиныПРСМ-3 к работе портал переводят сначала из транспортного положения внейтральное, а затем в рабочее.
/>
1- транспортноеположение; 2- нейтральное положение; 3- рабочее положение
Рисунок 2.3 – Схемаподготовки портала к выполнению работ
В нейтральном положениепроизводиться строповка и подъем сварочной головки для дальнейшей подготовки кработе. Для выполнения данной операции обеспечивается продольное перемещениепоперечной балки на расстояние 2000 мм при помощи двух гидроцилиндров, которыеперемещают каретку с подвешенной на ней балкой.
/>
1- передвижная каретка;2- гидроцилиндры перемещения каретки; 3- опорные ролики гидроцилиндров; 4-поперечная балка с тельфером
Рисунок 2.4 – Схемамеханизма перемещения поперечной балки
Так как гидроцилиндрыперемещения каретки имеют ход штока 1120 мм, то для исключения их перекосаустанавливаются опорные ролики 3.
2.2 Расчет металлоконструкции портала
Цель расчета: проверить несущуюспособность металлоконструкции грузоподъемного устройства машины ПРСМ-3.
Условия расчета:
— на металлоконструкцию действуют нормальные и максимальные нагрузкирабочего состояния [1];
— группа режима работы портала 5К [1].
2.2.1 Выбор расчетныхсочетаний нагрузок
В соответствии с [1],следует рассмотреть как минимум два сочетания расчетных нагрузок.
При первом сочетании (а)предусматривают следующую работу механизма: машина неподвижна, проводитсяподъем (резкий – для второго расчетного состояния) груза с земли.
При этом грузоваятележка должна находиться в наиболее опасных, с позиции нагружения, положениях(на консоли и в пролете).
При втором сочетании (b): тельфер с грузом вдвижении, происходит разгон (резкий – для второго состояния) или торможение.
При сочетании «а»действуют следующие виды нагрузок:
— вес портала;
— вес тельфера споперечной балкой;
— вес груза (включаягрузозахватное приспособление) с учетом динамического коэффициента;
— горизонтальная нагрузкаиз-за превышения уровня одного из рельсов;
— нагрузка отмаксимальной силы ветра на груз и тельфер.
При сочетании «b»:
— вес портала с учетомкоэффициента толчков;
— вес тельфера споперечной балкой;
— вес груза (включаягрузозахватное приспособление) с учетом коэффициента толчков;
— горизонтальные нагрузкииз-за уклона оси пути и из-за превышения уровня одного рельса в кривых;
— нагрузки отмаксимальной силы ветра на груз и тельфер.
2.2.2 Определениедействующих нагрузок
В практике краностроенияприменяют два метода расчета металлических конструкций (МК): метод допускаемыхнапряжений и метод предельных состояний.
Метод предельныхсостояний позволяет более эффективно использовать материал конструкции. Насегодняшний день он разработан для кранов, передвигающихся по рельсовому пути (мостовые,козловые, башенные, железнодорожные и т.д.), что позволяет применить его длярасчета портала.
Согласно методупредельных состояний, определение несущей способности кранов ведется порасчетным нагрузкам, получаемым умножением величины действующей нагрузки насоответствующий коэффициент перегрузки ni, учитывающий еевозможное превышение.
2.2.2.1 Нагрузкисочетания «а»
Равномерно распределеннаянагрузка от соответствующего веса элементов портала />, Н/м [1]:
/>, (2.1)
где n1– коэффициент перегрузкиэлементов МК, n1 = 1,1 [1]; mi – масса i-ого элемента, кг; g – ускорение свободногопадения, g = 9,81 м/с; li – расчетная длина элемента, м.
Распределенный весездовой балки пролетной рамы />, Н/м:
/>Н/м.
Распределенный вес стоек />, Н/м:
/> = 551 Н/м.
Распределенный веспоперечной балки пролетной рамы />, Н/м:
/>= 1860 Н/м.
Вес элементовоборудования />, Н [1]:
/>, (2.2)
где Mi – масса i-го элементаоборудования, кг; n3 — коэффициент перегрузки элементов подвижногооборудования, n3 = 1,1 [1].
Вес тельфера />, Н [1]:
/>5400 Н.
Вес передвижной поперечнойкран- балки />,Н:
/>650 Н.
Вес груза при расчете помаксимальным нагрузкам рабочего состояния/>, кН [1]:
/>, (2.3)
где n4 – коэффициентперегрузки, определяемой в зависимости от группы режима работы машины, n4 = 1,25 для группы 4К[1]; ψМ – динамический коэффициент нагрузки на МК дляподъема груза с жесткого основания с подхватом согласно [1] определяется:
/>, (2.4)
где уст– статический вертикальный прогиб конструкции от веса груза в месте егоприложения, для портала согласно, м [1]:
/>, (2.5)
где />; J – момент инерции ездовойбалки пролетной рамы, Jx = 9,5 ∙ 10-5 м4;J1 – момент инерциипортальной стойки ,J1 = 3,5 ∙ 10-5 м4; h – высота портала ,h = 2,7 м; L – длина пролета, L = 5,5 м; l – длина консоли, l = 1,5 м; G – вес груза ,G = 5 ∙ 10-4Н; ξ – поправочный коэффициент, ξ = 1,5 [1]; λст– перемещение точки
подвеса груза вследствиестатического удлинения грузовых канатов от веса груза, м:
/>, (2.6)
где lк – длина каната, lк ≈ 2,3 м, n – количество канатов, накоторых подвешен груз, n = 2; Ек – модуль упругостиканата, Ек = 1 ∙ 102 Н [1]; Ак– площадь каната, Ак = 8 ∙ 10-5 м2;mМ – приведенная к точкеприложения нагрузки масса конструкции, кг [1]:
/> (2.7)
где а = 0,25…0,33;qр – распределенная массарассматриваемой части пролетного строения, qр= 54,2 кг/м; mТ – масса тельфера, mТ = 500 кг; mг – масса груза, mг = 5000 кг; mКБ – масса передвижнойбалки, mКБ = 60 кг; QН – номинальный вес груза, принимаем исходя изреализации подъемной способности тельфера (грузоподъемность 5 т), что возможнопри подъеме сварочного агрегата вследствие его зацепления на пути; υ– скорость подъема груза (υ = 8 м/мин = 0,133 м/с); сМ– приведенный к точке подвеса груза коэффициент жесткости конструкции:
/> . (2.8)
Приведенная массаконструкции />,кг:
/>кг.
Перемещение точки подвесагруза />, м:
/>= 7,1 ∙ 10-3м.
Коэффициент жесткости см:
/>= 17,7 ∙ 106.
Статический прогиб/>м:
/> = 5,13 ∙ 10-3м.
Динамический коэффициент />:
/>.
Вес груза/>, кН:
Qг = 1,25 ∙ 1,35 ∙50 ∙ 103 = 84,4 кН.
Горизонтальная перекоснаянагрузка из-за превышения уровня одного из рельсов в кривых участках пути />, кН:
Fпр= n1QHsinγ, (2.9)
где γ – уголнаклона плоскости пути к горизонту из-за превышения уровня одного из рельсов, γ≈ 60– соответствует превышению в 150 мм.
Fпр = 1,1 ∙ 50 ∙103 ∙ sin 60= 5,5 кН.
Ветровая нагрузка на грузи тельфер />,Па:
/> (2.10)
где /> – статическаясоставляющая ветровой нагрузки, Па; /> — динамическая составляющаяветровой нагрузки, Па.
/>= pВΣAM, (2.11)
где pВ – распределенноедавление ветра в данной зоне высоты, Па; ΣAM – наветренная площадьгруза и тельфера, ΣAM = 3м2 – пофактическим обмерам.
Распределенное давлениеветра рВ , Па:
рВ = qВkcn7, (2.12)
где qВ – динамическое давление(скоростной напор) ветра на высоте до 10 м над поверхностью земли, qb = 125 Па; k – поправочныйкоэффициент для фактической высоты, k = 1 [1]; с –аэродинамический коэффициент, с = 1,2 [1]; n7 — коэффициент перегрузки, n7 = 1[1].
Распределенное давлениеветра рВ , Па:
рВ = 125 ∙ 1 ∙1,2 ∙ 1 = 150 Па.
Статическое давлениеветра />,Па:
/>= 150 ∙ 3 = 450 Па.
Динамическое давлениеветра />,Па:
/>= 3mnξb/>, (2.13)
где mn – коэффициент пульсациискорости ветра, mn = 0,12 [1]; ξВ – коэффициент динамичности;τ — периода собственных колебаний портала, с:
/>. (2.14)
Период собственныхколебаний портала τ, с:
/>= 0,11 с.
При τ=0,11коэффициент динамичности ξВ = 1,75.
Динамическое давлениеветра />,Па:
/>= 3 ∙ 0,124 ∙ 1,75 ∙450 = 290 Па.
Суммарная ветроваянагрузка на груз и тельфер />, Па:
/>= 450 + 290 = 740 Па.
2.2.2.2 Нагрузкисочетания «b»
Вес груза для сочетания «b» примем в зависимости отпаспортного веса сварочной головки Qн.
Вес сварочной головки Qн, кН:
Qн= ma∙ g, (2.15)
где тa – масса сварочнойголовки, кг.
Qн = 3500 ∙ 9,81 =34,34 кН.
Расчетом по формуле (2.3)при Qн =34,34 кН получено />=47,21 кН.
В горизонтальнойплоскости, кроме ветровой и перекосной нагрузки, учитываемых для сочетания «а»следует учесть нагрузки от уклона пути Fy в продольном профиле инагрузки, возникающие при разгоне тельфера Fр и инерционные нагрузкиот раскачивания груза Fи.
Нагрузка от уклона пути Fy, кН[1]:
Fy = n3 (ma+ mT+тКБ) ∙ tg φ ∙ g, (2.16)
где φ – угол уклона пути, φ = 100.
Fy = 1,1 (3500 + 500+60) ∙0,176 ∙ 9,81 = 7,71 кН.
Инерционная нагрузка отраскачивания груза Fи, кН[2]:
/>, (2.17)
где n5 – коэффициент перегрузки, n5 = 1,2; amax – максимальное ускорение при разгоне илиторможении тельфера, amax = 0,67 м/с2 [2].
/> = 1,2 (3500 + 500+60) ∙0,67 = 3,26 кН.
Нагрузки при разгонетельфера Fp, кН[2]:
Fp = Qa ∙ tg (n6 α), (2.18)
где n6 – коэффициент возможногопревышения принятого угла раскачивания, n6 = 1,1; α –угол отклонения грузового каната от вертикали, α = 60[1].
Fp = 34,34 ∙ 103∙ tg (1,1 ∙ 60) = 3,97 кН.
Расчетом по формуле (2.9)при Qн =34,34 кН получено />=3,95 кН.
2.2.3 Определение усилийв элементах металлоконструкции портала
2.2.3.1 Сочетание нагрузок«a»
Нагрузки, связанные свесом груза и тельфера, передаются на МК в местах контакта ходовых колестельфера с поперечной кран-балкой. Для расчета положение тельфера принятонаиболее неблагоприятным с позиции нагружения портала – портал наклонен,тельфер находится в крайнем положении (рисунок 2.5).
/>
Рисунок 2.5 – Расчетныесхемы для сочетаний нагрузок «а»
Сосредоточенные силы:
/>= 45,48 кН;
/>кН.
2.2.3.2 Сочетаниенагрузок «b».
Сосредоточенные силы:
/>= 27,18 кН;
/> =10,2 кН.
/> кН;
Расчет усилий вметаллоконструкции портала выполнен в программе APM Structure3D (приложение А).
2.3 Проверочный расчеттельфера
Цель расчета: определить диаметр ходовыхколес тельфера и рассчитать цилиндрическую зубчатую передачу привода колес.
Условия расчета:
— тельфер перемещается пополке двутавра №20;
— момент вращения наведомом валу Т=355 Н. м;
— частота вращенияведомого вала n=20об/мин ;
— передаточное число u=2.
2.3.1 Выбор ходовых колес
Максимальная статическаянагрузка на ходовые колеса Fmax, кН [7]:
/> (2.19)
где kн – коэффициентнеравномерности распределения нагрузки на колеса, kн=1,1[7]; mT– масса тельфера; g – ускорение свободногопадения; nк – число ходовых колес, nк=4.
/>
Принят диаметр ходовыхколес тельфера D=160 мм.
Выбранное колесопроверяют по напряжениям смятия в зависимости от типа контакта колеса споверхностью катания, который обусловлен конструкцией колеса и типомповерхности. В качестве поверхности катания колеса выбрана полка двутавра.
Напряжения смятия прилинейном контакте s, МПа [7]:
/> (2.20)
где Kr – коэффициент,учитывающий влияние тангенциальной нагрузки (силы трения) на напряжение вконтакте, зависит от условий работы, Kr= 1,1 [7]; KД – коэффициентдинамичности, /> u — номинальная скоростьпередвижения; aж – коэффициент, зависящий от жесткости пути; KН — коэффициент неравномерностинагрузки по ширине колеса, KН =1,5 [7]; b – рабочая ширина полкидвутавра, м.
/> (2.21)
здесь B0 – ширина полки двутавра; r – радиус фасок полкидвутавра; D- диаметр ходового колеса, м; Fmax – максимальная статическая нагрузка на колесо,Н; [sN] – допускаемое напряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы:
/> (2.22)
[s0] – допускаемоенапряжение;
/> (2.23)
где NC – полное число оборотовколеса за срок службы.
/> (2.24)
где uС – усредненная скоростьпередвижения колеса, м/с:
/> (2.25)
где β – коэффициент,зависящий от отношения времени неустановившегося движения tН (суммарное время разгонаи торможения) к полному времени передвижения t, β=0,7 [7]; Т –машинное время работы колеса, Т=3200ч; u — коэффициент приведенногочисла оборотов принимают в зависимости от отношения минимальной нагрузки наколесо Fminк максимальной Fmax, u=0,16 [7].
Усредненная скоростьпередвижения колеса uС, м/с [7]:
/>
Полное число оборотовколеса за срок службы NС, об [7]:
/>
Приведенное числооборотов за срок службы N, об [7]:
/>
Допускаемое напряжениепри приведенном числе оборотов N за срок службы [sN], МПа [7]:
/>
Рабочая ширина полкидвутавра b,м [7]:
/>
Коэффициент динамичности KД [7]:
/>
Напряжения смятия прилинейном контакте s, МПа [7]:
/>.
Условие выполняется,принимаем диаметр ходовых колес тельфера D=160мм.
2.3.2 Выбор подшипниковкачения
Динамическаягрузоподъемность подшипников С, кН [6]:
/> (2.26)
где L – расчетный ресурс, млн.об [6]:
/> (2.27)
где n – частота вращения,об/мин; Lh – ресурс подшипника, ч; P — приведенная нагрузка,Н; p – показатель степени, p=3 [6].
Приведенная эквивалентнаянагрузка Р, кН [6]:
/> (2.28)
где Fr – радиальная нагрузка, Fr=14800Н; Fа – осевая нагрузка, Fа=3077Н; V — коэффициент вращения ,V=1,2 [6]; Kб – коэффициент безопасности,учитывающий динамическую нагрузку, Kб=1,1 [6]; KТ – температурныйкоэффициент, Kб=1,0 [6]; X,Y – коэффициенты радиальной и осевой нагрузки.
Предварительно принятшарикоподшипник радиальный сферический двухрядный №1210 ГОСТ 5720 с параметрами/> С=22,9 кН; С0=10,8кН .
Из отношения /> определенкоэффициент осевого нагружения e [6]:
/>e=0,52.
Определено отношение />, где V — кинематическийкоэффициент, V=1[6].
/>
Так как 0,21
/>
/>
Ресурс выбранногоподшипника Lh, ч [6]:
/>, (2.29)
где а- коэффициентдолговечности, а=1.
/>
Расчетный ресурс L, млн.об [6]:
/>
Динамическаягрузоподъемность подшипника С, кН:
/>
Окончательно принятшарикоподшипник радиальный сферический двухрядный №1209 ГОСТ 5720 с параметрами/> С=21,7 кН; С0=9,65.
2.3.3 Определениесопротивлений передвижению
Статическое сопротивлениепередвижению /> состоит из сопротивления оттрения в ходовых частях />, уклона пути /> и от ветровой нагрузки /> [7]:
/>, (2.30)
Сопротивление от трения входовых частях />, Н [7]:
/>, (2.31)
где /> - коэффициент трениякачения колеса по полке двутавра, />=0,0003 [7]; /> - коэффициент трения вподшипниках колес, f=0,015 [7]; /> - коэффициент, учитывающий трениереборд колеса о полку двутавра, />=1,2 [7]; /> - диаметр цапфы колеса, d=0,045 м.
/>.
Сопротивление от уклонапути />, Н[7]:
/> (2.32)
где i– уклон пути, i=0,004 [7].
/>.
Сопротивление от ветровойнагрузки Fв, H [7]:
/> (2.33)
где Fк – сопротивление ответровой нагрузки на металлоконструкцию, Н [7]:
/> (2.34)
где p – распределеннаянагрузка на единицу площади металлоконструкции или груза, Па [7]:
/>
(2.35)
где q – динамическое давлениеветра, q=125Па [7]; k– коэффициент, учитывающий изменение динамического давления в зависимости отвысоты расположения элементов над поверхностью земли, k=1,0 [7]; с – коэффициентаэродинамической силы, для машины с=1,5; для груза с=1,2 [7]; n – коэффициентперегрузки, n=1,0[7];Ак – наветренная площадь металлоконструкции, Ак=0,58м2;FГ — сопротивление ответровой нагрузки на груз, Н [7]:
/> (2.36)
где АГ– наветренная площадь груза, АГ=5,8м2 [7].
Распределенная нагрузкана единицу площади металлоконструкции pK, Па:
/>
Распределенная нагрузкана единицу площади металлоконструкции pГ, Па:
/>
Сопротивление от ветровойнагрузки на металлоконструкцию FК, Н:
/>
Сопротивление от ветровойнагрузки на металлоконструкцию FГ, Н:
/>
Сопротивление от ветровойнагрузки FВ, Н:
/>
Статическое сопротивлениепередвижению Fпер, Н:
/>
2.3.4 Расчетцилиндрической зубчатой передачи
Привод колес тельферавыполнен в виде цилиндрической зубчатой передачи (рисунок 2.6).
/>
Рисунок 2.6 –Кинематическая схема зубчатой передачи
Расчёт параметровзубчатой передачи произведен на ЭВМ в программе APM Trans.
2.3.4.1 Алгоритм расчетаосновных параметров зубчатой передачи
Межосевое расстояние/>[7]:
/>, (2.37)
где /> - численныйкоэффициент; /> - передаточное отношение; /> - крутящиймомент на валу колеса, /> [7]:
/>, (2.38)
где /> – коэффициент нагрузки; /> -допускаемое контактное напряжение, />; /> - коэффициент ширины венца; /> - численныйкоэффициент [7]:
/>, (2.39)
где /> - коэффициент,учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями, /> [7]; /> - коэффициент,учитывает неравномерность распределения нагрузки по ширине венца, симметричноерасположение колёс относительно опор, /> [7]; /> - динамический коэффициент.
Ширина колеса />[7]:
/>. (2.40)
Ширина шестерни /> [7]:
/>. (2.41)
Окружная сила /> [7]:
/>. (2.42)
Модуль /> [7]:
/>, (2.43)
где /> – коэффициент нагрузкипо изгибу.
Определениечисла зубьев шестерни и колеса />:
Суммарное число зубьев />[7]:
/>, (2.44)
где /> - угол наклона зуба, /> [7].
Полученное значение />округляется доближайшего целого числа.
/> (2.45)
где /> - число зубьевшестерни; /> -число зубьев колеса.
Делительныедиаметры />[7]:
/> . (2.46)
Диаметрывершин />[7]:
/>. (2.47)
Диаметрывпадин />[7]:
/>. (2.48)
Рабочееконтактное напряжение /> [7]:
/>. (2.49)
Перегрузка недолжнапревышать 3%, а недогрузка не более 10%.
Радиальная сила /> [7]:
/>. (2.50)
Осевая сила /> [7]:
/>. (2.51)
Рабочееизгибное напряжение /> [7]:
/>, (2.52)
где /> - коэффициент наклоназуба, /> [7];/> - коэффициент,учитывающий форму зуба;/> — коэффициент, нагрузки:
/>, (2.53)
где /> - коэффициент,учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине зуба; /> - коэффициент,учитывающий динамику.
Результаты расчётацилиндрической зубчатой передачи в программе APM Trans сведены в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Результатырасчета цилиндрической зубчатой передачиПараметры передачи Значения
Межосевое расстояние/> 137
Ширина колеса /> 23
Ширина шестерни /> 25
Окружная сила /> 3897,5
Модуль /> 1,5
Число зубьев шестерни /> 61
Число зубьев шестерни /> 121
Делительный диаметр шестерни /> 91
Диаметр вершины шестерни /> 94
Диаметр впадины шестерни /> 88
Делительный диаметр колеса /> 182
Диаметр вершины колеса /> 184
Диаметр впадины колеса /> 178
Рабочее контактное напряжение /> 679
Рабочее изгибное напряжение /> 338
Радиальная сила /> 1462,4
3. Проектированиемеханизма перемещения кран-балки
Цель расчета: подобрать гидроцилиндрыперемещения кран-балки, выполнить расчет роликов поддерживающих гидроцилиндры ипроушин крепления гидроцилиндров.
Условия расчета:
— кран-балка должнаперемещаться на расстояние 2000 мм от своего крайнего положения.
3.1 Выбор гидроцилиндровперемещения кран-балки
3.1.1 Определение сопротивленийпередвижению кран-балки
По формуле (2.31)сопротивление от трения в ходовых частях />, Н:
/>
По формуле (2.32) сопротивлениеот уклона пути />, Н:
/>.
По формуле (2.35) распределеннаянагрузка на единицу площади металлоконструкции pK, Па:
/>
По формуле (2.35) распределеннаянагрузка на единицу площади металлоконструкции pГ, Па:
/>
По формуле (2.34) сопротивлениеот ветровой нагрузки на металлоконструкцию FК, Н:
/>
По формуле (2.36) сопротивлениеот ветровой нагрузки на металлоконструкцию FГ, Н:
/>
По формуле (2.33) сопротивлениеот ветровой нагрузки FВ, Н:
/>
По формуле (2.30) статическоесопротивление передвижению Fпер, Н:
/>
Диаметр гидроцилиндра D, м [8]:
/> (3.1)
где Fшт – сила на штокегидроцилиндра, Н; рном – номинальное давление в гидросистеме, рном=16МПа; hцгм – КПД гидроцилиндра гидромеханический, hцгм=0,97.
Диаметр гидроцилиндра D, м:
/>
Так как расчетный диаметргидроцилиндра получился слишком мал, ввиду незначительных сил сопротивлений наперемещение кран- балки, то выбираем гидроцилиндр исходя из условия, чтонеобходимо перемещать поперечную кран-балку на расстояние 2000 мм от еекрайнего положения.
Приняты 4 гидроцилиндра ГЦ01-90x50x1120.
3.2 Проектированиеподдерживающих роликов гидроцилиндров
Гидроцилиндры механизмаперемещения поперечной кран-балки подвешиваются под ездовой балкой, так как двасоединенных между собой гидроцилиндра имеют длину 2240 мм, то для исключенияпровисания гидроцилиндры подвешиваются на поддерживающие ролики.
3.2.1 Выборподдерживающих роликов
По формуле (2.19) максимальнаястатическая нагрузка на ходовые колеса Fmax, кН:
/>
Принят диаметрподдерживающих роликов D=100 мм.
По формуле (2.25) усредненнаяскорость передвижения ролика uС, м/с:
/>
По формуле (2.24) полноечисло оборотов колеса за срок службы NС, об:
/>
По формуле (2.23) приведенноечисло оборотов за срок службы N, об:
/>
По формуле (2.22) допускаемоенапряжение при приведенном числе оборотов N за срок службы [sN], МПа:
/>
По формуле (2.21) рабочаяширина полки двутавра b, м:
/>
Коэффициент динамичности KД :
/>
По формуле (2.20) напряжениясмятия при линейном контакте s, МПа:
/>.
Условие выполняется,принимаем диаметр ходовых колес тельфера D=100мм.
3.2.2 Выбор подшипниковкачения поддерживающих роликов
Предварительно принятшарикоподшипник радиальный сферический двухрядный №1205 ГОСТ 5720 с параметрами/> С=12,1 кН; С0=4,0кН.
Из отношения /> определенкоэффициент осевого нагруженияe.
/>e=0,37.
Определено отношение />, где V — кинематическийкоэффициент, V=1.
/>
По формуле (2.28) приведеннаяэквивалентная нагрузка P, кН:
/>
По формуле (2.29) ресурсвыбранного подшипника Lh, ч:
/>
По формуле (2.27) расчетныйресурс L,млн.об:
/>
По формуле (2.26) динамическаягрузоподъемность подшипника С, кН
/>
Окончательно принятшарикоподшипник радиальный сферический двухрядный №1204 ГОСТ 5720 с параметрами/> С=9,95 кН; С0=3,18.
Для нижнего ролика принятшарикоподшипник радиальный однорядный №204 ГОСТ 8338 с параметрами /> С=12,7 кН; С0=6,2.
4 Определение стоимостимодернизации машины ПРСМ
Основнымобобщающим показателем, определяющим эффективность внедрения новой техники итехнологий, является экономический эффект, в котором находят отражение всепоказатели, характеризующие новую разработку.
Годовойэкономический эффект определяется по формуле:
ЭГ=РГ — ЗГ, (4.1)
где РГ— результаты от внедрения новой (модернизированной) техники за расчетныйгод, тыс. р.; ЗГ— затраты на эксплуатацию техники за расчетныйгод, тыс. р.
Результатыот внедрения техники, как базовой, так и новой, определяются по зависимости:
РГ= ВГ ЦЕД , (4.2)
где ВГ— годовой объем работ, выполненных с помощью базовой или новой (модернизированной)техники, ед./год; ЦЕД — цена единицы продукции, р./ед.
Годовойобъем работ, выполненных с помощью базовой или новой (модернизированной)техники, определяется по формуле:
ВГ= вЭ к ТГ, (4.3)
где вЭ— эксплуатационная часовая производительность техники, ед./маш.-ч;
к —коэффициент, учитывающий непредвиденные внутрисменные простои поорганизационным причинам, к = 0,75; ТГ— годовой фондвремени работы техники, маш.-ч/год.
/> ед./год.
Цена единицыпродукции определяется по формуле:
ЦЕД= СЕД(1 + НР)(1 + ПН), (4.4)
где СЕД— себестоимость единицы продукции, р./ед.; НР— норманакладных расходов, НР =30 %; ПН— нормаплановых накоплений по согласованию с заказчиком, ПН =35 %.
Себестоимостьединицы продукции, вырабатываемой с помощью базовой или новой(модернизированной) техники, определяется по формуле:
СЕД= СМ-Ч / вЭ, (4.5)
где СМ-Ч— себестоимость одного машино-часа работы машины, р./маш.-ч.
СМ-Ч= ЗПЛ+ ЗРЕМ + ЗР.М. + ЗЭЛ + ЗН.Р + ЗАМ, (4.6)
где ЗПЛ— затраты на заработную плату экипажа машин, р./ч; ЗРЕМ —затраты на заработную плату ремонтных рабочих, р./ч; ЗР.М.—затраты на техническое обслуживание и ремонт машины, р./ч;ЗЭЛ—затраты на ГСМ, р./ч; ЗН.Р — накладные расходы в составесебестоимости, р./ч; ЗАМ– затраты на амортизацию.
ЗПЛ= СтЧ КР КПР КНАЧ, (4.7)
здесь СтЧ— тарифная часовая ставка рабочего определенного разряда, р./ч; КР– районный коэффициент; КПР– коэффициент премирования, КПР=1,25…1,75;КНАЧ – коэффициент, учитывающий начисления на заработнуюплату, КНАЧ = 1,356.
/> р./ч.
ЗРЕМ = СтЧ КР КПРКНАЧ РУД, (4.8)
где РУД – удельнаятрудоемкость ТО и Р, РУД = 0,4р./маш.-ч.
/> р./ч.
ЗР, М,= ЗРЕМ КПЕР-РМ , (4.9)
где КПЕР-РМ— коэффициент перехода от заработной платы ремонтников к стоимости ремонтныхматериалов, КПЕР-РМ = 2.
/> р./ч.
ЗГСМ = WГСМЦГСМ , (4.10)
где WГСМ — расходдизельного топлива, WГСМ = 51 л/ч; ЦГСМ — стоимостьдизельного топлива, ЦГСМ = 16,4 руб./литр.
/> р./ч.
ЗНР = ЗПЛ ННР, (4.11)
где ННР — нормативнакладных расходов, ННР =0,27…0,3.
/> р./ч.
ЗАМ = />, (4.12)
где НА— нормаамортизации; Ц —стоимость машины.
НА = /> 100% (4.13)
где ТСЛ —срокслужбы установки, ТСЛ = 20 лет.
НА = /> 100% = 5%
Ц = ЦБ ± ΔК, (4.14)
где ЦБ — стоимость новоймашины, ЦБ = 15 млн.р.
Затраты на разработку и эксплуатациютехники рассчитываются поформуле:
ЗГ = И + ЕН К, (4.15)
где И— годовые текущие затраты, р.;ЕН— нормативный коэффициент эффективности капиталовложений,ЕН =0,12…0,15; К или ΔК — капитальные затраты,связанные с созданием новой техники или ее модернизацией, р.
И = СМ-Ч ТГ, (4.16)
Капитальныезатраты К или ΔК определяются по калькуляции затрат намодернизацию новой техники по следующим статьям затрат: материалы, покупныекомплектующие изделия, основная заработная плата производственных рабочих,дополнительная заработная плата производственных рабочих, накладные расходы,прибыль.
Затраты наматериалы и комплектующие изделия определяются исходя из действующих цен имассы различных элементов машины. Основная заработная плата производственныхрабочих рассчитывается исходя из массы различных элементов, трудоемкости ихизготовления и сборки (таблица 4.1) и часовой тарифной ставки среднего разрядарабочих.
Таблица 4.1 – Данные отрудоемкости и стоимости изготовления установкиЭлементы конструкции
Трудоемкость проведения модернизации,
нормо-ч Стоимость 1т материалов Узлы, подлежащие механической обработки
80
50337 Сварные конструкции 40 41260 Прочие узлы 15 45798
Дополнительнаязаработная плата составляет в среднем 10—15 % от основной заработной платы,накладные расходы принимаются равными 27-30 % от основной заработной платы.
Величинаприбыли в составе капитальных затрат на изготовление или модернизацию новойтехники рассчитывается исходя из норматива рентабельности (35 %) ксебестоимости за вычетом материальных затрат.
Результатырасчета капитальных затрат заносятся в таблицу 4.2.
Таблица 4.2– Калькуляция затрат на модернизацию установкиЗатраты
Формула
подсчета
Масса,
т, mi Стоимость, р.
1 тонны, Цi Всего
Стоимость элементов установки:
— узлы механической обработки
— сварные конструкции
1. ИТОГО: затраты на материалы
Сi = Цimi
См = Σ Сi
0,2
0,07
50337
41260
10067
2888
12955
Покупные комплектующие
изделия:
— гидроцилиндры
2. ИТОГО: покупные комплекту-
ющие изделия
Спкi
Спк=Σ Спкi 48000
3. ИТОГО: Материальные
затраты
Зм=См+Спк 60955
Основная заработная плата
производственных рабочих
на изготовление:
— узлы механической обработки
-сварные конструкции
— прочие узлы
4. Основная заработная плата
производственных рабочих
Зплi=СтчКрКпрКначti
Зпло=Σ Зплi
6346
3173
1189
10708
5. Дополнительная заработная
плата производственных рабочих
Зплд=0,15 Зпло 1606 6. Накладные расходы
Знр=0,30 Зпло 3212,4
7. Затраты на проектно-констру
кторские работы
Зпр=СтчКрКпрКначТрн 6915,7 8. Полная себестоимость
Сп=Зм+Зпло+Зплд+Знр+Зпр 83397,1
9. Себестоимость за вычетом
материальных затрат
Свм=Св – Зм 22442,1 10. Прибыль
П = 0,35 Свм
7854 11. Капитальные затраты на изготовление (модер-цию) устан.
К(ΔК) = Сп+П
91251,1
Ц = 15000000 + 91251 =15091251 р.
ЗАМ= />= 357 р./ч.
СМ-Ч = 132,21 + 47,6 + 95,2 +836,4 + 35,7 + 357 = 1504,11 р./маш.-ч.
СЕД = 1504,11 / 9 = 167,1р./ед
ЦЕД=167,1(1 + 0,3)(1 + 0,25) = 271,5 р./ед.
/> тыс. р.
/> р.
ЗГ= 3176680+ /> =3190,3 тыс. р.
ЭГ= 3870,5 – 3190,3 = 680,2тыс. р.
Послерасчета всех величин по формулам (4.2) — (4.16) определяется годовойэкономический аффект от проведения модернизации.
Расчетныйкоэффициент эффективности вложения капитала в данный проект составит:
Ер= ЭГ / К,(4.17)
гдеЕр — расчетный коэффициент эффективности капиталовложений,кото-
рыйдолжен быть больше нормативного.Ер = 680,2 / 91,3 =7,5.
Срок окупаемостикапитальных затрат на внедрение модернизации определяется по зависимости:
Ток= 1/ Ер,(4.18)
Ток= 1 /7,5 = 0,13 г =1,5мес.
Порезультатам расчета следует сделать вывод об эффективности проведениямодернизации рабочего оборудования рельсосварочной машины ПРСМ.
5.Охрана труда и техника безопасности
5.1Требования по технике безопасности при эксплуатации машины ПРСМ-3
5.1.1Вибрация машины должна быть в пределах, установленных «типовыми требованиями»по технике безопасности для машины ПРСМ-3.
5.1.2При сварке рельсов запрещается:
— производить срубку грата со сварного стыка, находясь под сварочной головкой,подвешенной на электротали;
— находиться во время подтягивания рельсов на расстоянии менее десяти метров отнатянутого каната лебедки;
— идти на расстоянии менее пяти метров от конца стрелы машины, находясь наобочине ж.д. колеи, по которой передвигается машина от сварного стыка, кследующему во время работы.
5.1.3Машина должна быть окрашена в цвета, согласно «типовым требованиям» по техникебезопасности для машин ПРСМ. На ней должна быть нанесена желтая разделительнаяи красная предупредительные полосы.
5.1.4При срочных ремонтах машины или смазке, производимых в полевых условиях, впервую очередь должны быть обеспечены условия, отвечающие требованиям техникибезопасности и производственной санитарии:
— о начале ремонтных работ должны быть предупреждены лица, обслуживающие машину:машинист и помошник машиниста;
— во время ремонтных работ запрещается производить работы по сварке рельсов;
— участок, на котором стоит ремонтируемая машина, должен быть «огражден» согласнодействующим правилам ОАО «РЖД»;
— производить ремонтные работы на машине при работающем дизеле и «не снятом» напряжениизапрещается, кроме случаев, когда электрическое напряжение или работа дизелянеобходимы по характеру производственных работ;
— перед началом ремонтных работ на машине или смазки машина должна бытьзаторможена ручным тормозом, а под колеса должны быть подложены не менее двухбашмаков;
— при работе машины на уклоне машинист обязательно должен находиться в кабинемашиниста;
— при ремонте или разборке гидросистемы металлоконструкция должна быть выведена втранспортное положение и установлена на фиксаторы поперечного смещения.
5.1.5Приподнимать электроталью сварочную головку вместе с зажатым в ней рельсом неразрешается.
5.1.6Осмотр и ремонт электрооборудования машины может производиться толькомашинистом машины или его помошником.
5.1.7Перед началом работы помошник машиниста ПРСМ-3 вместе с осмотром механическихузлов должен осмотреть исправность электрооборудования.
5.1.8Машинист и его помошник должны следить, чтобы все токоведущие части, находящиесяпод напряжением, были надежно изолированы или защищены от возможногоприкосновения к ним, чтобы было исправно заземление электродвигателей иэлектроаппаратуры, а также блокировка дверок электрошкафов.
5.1.9Изоляция электрооборудования машины с точки зрения механической исправности идиэлектрического качества должна осматриваться и проверяться один раз в неделюи каждый раз после ремонта.
5.1.10Ремонтные работы на сборках в шкафах производить только при снятом напряжении.
5.1.11Во время работы машины открывать дверцы шкафов, пультов, снимать катушки с электрооборудованиязапрещается.
5.1.12После окончания работ все автоматы, выключатели и другие рукоятки управлениядолжны быть поставлены в нулевое положение.
5.1.13При грозе работа машины должна прекращаться, а машина стоять на не отрезанномзаземленном участке рельсового пути.
5.1.14Машина должна быть обеспечена санитарно-бытовым, пожарным инвентарем поперечню, прилагаемому к документации на машину.
5.1.15После работы машина должна быть поставлена в отведенное для нее место и вседвери кузова и кабины машиниста закрыты.
5.1.16На электрофицированном участке категорически запрещается подъем обслуживающегоперсонала на верхнюю часть рельсосварочной машины в процессе ее работы илипередвижения.
5.1.17При приближении поезда по соседнему пути руководителем работ подаютсяоповестительные сигналы.
5.1.18В период прохода поезда по соседнему пути сварщики обязаны уйти со сторонымеждупутья на полевую сторону или в зону колеи, на которой стоит машина.
5.1.19При работе в ночное время фронт работ должен иметь освещение не менее 5 люкс,не считая местного освещения на машине и на работающих с нею механизмах.
5.1.20Машинист и его помошник должны быть обеспечены спецодеждой и защитнымисредствами по установленным нормам.
5.1.21Машина ПРСМ-3 должна иметь средства пожаротушения:
неменее 4-х углекислотных огнетушителей и пожарный инвентарь по нормам.
5.1.22При работе машины находиться на боковых площадках в пределах задней качающейсярамы и цилиндров продольного качения рам запрещается.
5.1.23Сварочные головки должны быть оборудованы с боковых сторон защитными откиднымищитами для ограждения от искр при сварке рельсов, проходящих по соседнему путисоставов.
Заключение
Вдипломном проекте для машины ПРСМ-3 разработана кран-балка для перемещениясварочной головки с одной рельсовой нити на другую.
Даннаямодернизация позволила:
— увеличить эффективность машины при выполнении работ по сварке стыков;
— уменьшить нагрузки на металлоконструкцию и шарниры за счет отказа от перекосови наклонов грузоподъемного устройства;
— повысить уровень безопасности, так как при перекосах и наклонах рабочееоборудование выходит за пределы габарита подвижного состава.
— уменьшить долю тяжелого физического труда.
Определенастоимость модернизации рабочего оборудования рельсосварочной машины ПРСМ-3,которая составляет 91251руб.
Список использованныхисточников
1 Справочник по кранам. В 2-х т. Т1./ В.И.Брауде,М.М.Гохберг, И.Е.Звягин и др. М., 1988. 535с.
2 Богуславский Е.Е. Металлоконструкциигрузоподъемных машин и сооружений. М., 1961. 425с.
3 Строительные нормы и правила. СНиП II-23-81. Стальные конструкции.Ч. II. М., 1982. 93с.
4 Глотов В.А., Тимофеев Г.Ф. Металлическиеконструкции: Справочные материалы к практическим занятиям и курсовомупроектированию.- Новосибирск: Изд-во СГУПСа. 1998. 26с.
5 Картышкин В.В., Глотов В.А. Проектированиеметаллической конструкции мостового крана: Учеб. Пособие. – Новосибирск: Изд-воСГУПСа. 2003. 75с.
6 Курсовое проектирование деталей машин: Учебноепособие / С.А.Чернавский, К.Н.Боков, И.М.Чернин и др. М., 2005. 416с.
7 Филатов А.П., Анферов В.Н., Игнатюгин В.Ю.Грузоподъемные машины: Учеб. Пособие по курсовому проектированию. –Новосибирск: Изд-во СГУПСа. 2005. 191с.
8 Мокин Н.В. Гидравлические и пневматическиеприводы. Новосибирск, СГУПС. 2004. 345с.
9 Анурьев В.И. Справочникконструктора-машиностроителя. М.,1978; Т.1. 728с.
10 СТО СГУПС 1.01СДМ.01-2007. Система управлениякачеством. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению. Новосибирск,2007. 60с.