Кран портальный « Альбатрос» 10/20 т

Аннотация.doc

В настоящем дипломном проекте разработана технология ремонта и реконструкции металлической конструкции портала и стрелы крана «Альбатрос».
Дипломный проект состоит из расчетно пояснительной записки и графической части.
Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы: конструкторский технологический энергоснабжение экономический и безопасность жизнедеятельности.

Список литературы.doc

Методические указания для выполнения курсового и дипломного проектов специальности 1509. ЮРГТУ;2001-65с.
Курсовое проектирование грузоподъемных машин: учебное пособие для студентов машиностроительных спец. вузов; под ред. Казака С.А.-М. 1989-230с.
ВНИИТМАШ. Расчеты крановых механизмов и их деталей.
Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. Под ред. К.И. Иванченко-Киев: Высшая школа 1978-170с.
Б.А. Гаубер Грейферные механизмы теория расчет и конструкция. Москва: Машиностроение.1997-220с.
Справочник по кранам. Т1. Т2 под ред. А.И. Дукельского Л.1971-530с.
Справочник по кранам. Под ред. Гохберга М.М..Л. Т12 1988-490с.
Машиностроение: Энциклопедияметаллорежущие станки и деревообрабатывающее оборудование Т4-71980-572с.
Соколенко А.И. Погрузочно-разгрузочное оборудование в перерабатывающей промышленности. К: Урожай 1990-184с.
Косилова А.Г. Технология производства ПТМ М.: машиностроение. 1972-260с
Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения Минск: Высшая школа 1983-460с
Крапивин Д.М. Полежаев В.Г. Хальфин М.Н. Электрооборудование ПТМ: Учебное пособиеЮРГТУ 1990-30с
Кноринг Г.М. Справочник для проектирования электроосвещения. Л.: энергия1988-378с
Концерн «Росречфлот». Сборник типовых инструкций по безопасности труда в речных портах. М. 1989.
Аннинский Б.А. Погрузочно-разгрузочные работы. Проектирование и расчет систем комплексной механизации.Л.: Машиностроение1975-344с.
Методические указания к курсовой работе по экономической части дипломного проекта ЮРГТУ-Новочеркасск2000-28с
Воробцова Е.С. Механизация трюмных вагонных и складских перегрузочных работ в морских и речных портах. М.: Морской транспорт 1961-344с.
Кривцова И.П. Погрузочно-разгрузочные работы на транспорте. М: Транспорт 1985-200с.

БЖД.docx

6. Безопасность жизнедеятельности
1. Идентификация опасных и вредных факторов
Возникающих при эксплуатации портального крана «Альбатрос 1020». Меры их предупреждения.
Как правило реальные производственные условия характеризуются наличием некоторых опасных и вредных факторов.
Опасным производственным фактором называется такой фактор воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме либо к другому внезапному ухудшению здоровья.
Вредным производственным фактором называется производственный фактор воздействие которого на работающего приводит к снижению работоспособности.
В процессе эксплуатации и обслуживания портального крана возникает риск опасных и вредных производственных факторов анализ которых а также возможные средства локализации и профилактики приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1. Анализ опасностей и вредностей.
Вид вредностей и опасностей
Координаты опасности
Радиус возможного воздействия на людей в пределах рабочей зоны
Круг лиц подвергающихся воздействию опасных и вредных факторов
Возможные последствия и средства предусмотренные для снижения уровня опасности и вредности
Воздействие шума вибрации
Работающие механизмы
Зона распространения шума вибрации
Машинисты крана персонал
Снижение работоспособности заболевание персонала. Шумоизоляция кабины крана установка амортизационных прокладок
Возможность возникновения пожара
Электрооборудование зона контакта тормозных колодок со шкивом площадки складирования груза
Механизмы и узы площадки складирования груза
Рабочие в зоне очага и распространения пожара
Поражение людей огнем и продуктами горения. Установка системы пожаротушения в рабочей зоне. Осуществление мер противопожарной безопасности. Узлы и механизмы в искробезопасном исполнении
Поражение электрическим током
Неисправности электрооборудования изоляции заземления
Лица находящиеся в контакте с токопроводящими частями оборудования
Поражение током ожоги и др. Периодическая проверка заземления изоляции. Использование средств электрозащиты
Передвигающиеся вращающиеся элементы механизмов
Механизмы узлы оборудования
Зона работы кранов механизмов
Рабочие в рабочей зоне
Возможность наезда защемления частей тела травмы. Установка ограждений кожухов подача звуковых сигналов
Продолжение таблицы 6.1.
Выпадение груза из грейфера
Рабочая площадка места складирования
Опасная зона работы крана рабочие площадки
Предупреждение нахождения посторонних в рабочей зоне. Использование касок спецодежды. Ограждение складской зоны
Недостаточная освещенность рабочих мест
Рабочие и технологические площадки
Рабочие участвующие в технологическом процессе
Снижение трудоспособности повышение травмоопасности ухудшение зрения. Осуществление мер по улучшению освещения рабочих площадок
Все работы проводим строго в соответствии с проектом производства работ и технологической картой. При производстве грузовых работ следует учитывать требования изложенные в:
Инструкциях по типовым способам и приемам погрузочно-разгрузочных работ с применением грузозахватов (РД 31.41.06-82) [9];
Правилах безопасности морской и речной перевозки генеральных грузов (РД 31.11.21.01-97 (4М) [10]);
Правилах охраны труда в морских и речных портах (ПОТ РО-4-152-31..82.03-96). [3]
Для предотвращения возникновения опасных и вредных факторов рассмотрим следующие разделы:
Предохранительные и сигнальные устройства.
Электробезопасность. Расчет заземления.
Расчет освещения участка причала.
Пожарная профилактика и противопожарная техника.
Эргономический анализ кабины портального крана.
Основные мероприятия по защите окружающей среды.
2 Предохранительные и сигнализационные устройства
Повышение производительности и безопасная эксплуатация грузоподъемных кранов в значительной степени обеспечивается применением предохранительных и сигнализационных устройств.
Конструкция устройств соответствует конструкции соответствующих узлов и механизмов крана и гарантирует безаварийную работу.
Предохранительные и сигнализационные устройства установленные на портальном кране «Альбатрос» 1020 приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2. Устройства безопасности крана «Альбатрос»
Концевые выключатели механизмов крана
Для автоматической остановки движущегося механизма крана в конечных точках пути
Ограничитель грузового момента
Для предупреждения перегрузки металлоконструкций и механизмов крана в процессе работы
Противоугонные устройства
Клещевой захват с электромеханическим приводом
Для предотвращения угона крана ветром
Для измерения скорости давления направления ветра и подачи сигнала опасности ветровой нагрузки
Для амортизации толчков при столкновении с другими кранами или объектами
Устройство подачи звукового сигнала
Звонок электрический
Для предупреждения о начале работы перемещения крана
Прибор фиксации характеристик
Регистрирует дату величину и длительность статических и динамических перегрузок крана. Регистрирует количество циклов нагружения определяет фактический режим работы крана на момент считывания информации
2.1. Ограничитель передвижения крана состоит из конечного выключателя 1 (рис. 6.1.) установленного на кронштейне 2 ходовой тележки.
На конечных участках передвижения крана упоры 3 воздействуют на конечный выключатель и кран останавливается. В дальнейшем передвижение крана может осуществляться только в противоположную сторону.
-выключатель конечный; 2- кронштейн; 3- упор; 4- ограждение
Рис. 6.1. Ограничитель передвижения
2.2. Ограничитель грузового момента (ограничитель грузоподъемности) ОГП – 1 предназначен для предотвращения перегрузок металлоконструкций и механизмов крана в процессе работы.
Механизм воспринимает нагрузку возникающую в канатах следующим образом:
Работа ОГП основана на принципе сравнения усилий с предельно допустимой величиной усилия задаваемого датчиком угла. Измеряемое и допустимое усилие преобразуется в электрические сигналы и сравнивается при помощи измерительного моста составленного из потенциометров датчиков. Как только будет превышен грузовой момент релейный блок выдаст сигнал рассогласования который приведет к отключению механизма подъема или механизма изменения вылета стрелы.
Исправность работы ограничителя ОГП – 1 должна проверяться ежедневно перед началом работы портального крана.
Техническая характеристика ОГП – 1 приведена в таблице 6.3.
Таблица 6.3. Технические характеристики ограничителя ОГП – 1
Напряжение питания постоянного тока В
Допустимые колебания напряжения питания %
Допускаемые колебания напряжения сети %
Потребляемая мощность не более ВТ
Погрешность срабатывания ограничителя (по величине груза или вылета в процентах от значений кривой настройки) %
Задержка времени на включение в зависимости от типа крана с
Задержка времени на отключение
2.3. Ограничитель высоты подъема крюка. Состоит из конечного выключателя 1 (рис. 6.2.) на рычаге которого закреплен трос 2 с грузом 3.
При подходе крюковой подвески к верхнему положению груз поднимается натяжение троса ослабевает и ограничитель срабатывает. При этом недопустимы подъем груза и опускание стрелы. Для страховки падения груза предусмотрена цепь 4.
-выключатель конечный; 2- трос; 3- груз; 4- цепь; 5- ограждение в сборе.
Рис. 6.2. Ограничитель высоты подъема крюка
2.4. Анемометр М-95М-Ц предназначен для автоматического определения скорости ветра при которой должна быть прекращена работа и для включения аварийных устройств.
Анемометр состоит из датчика ветра 1 (рис.6.3.) устанавливаемого на стойке 2 и измерительного прибора. Стойка закреплена на оголовке башни двумя винтами 3. Измерительный прибор анемометра установлен в кабинете крановщика.
-датчик ветра; 2- стойка; 3- винт.
3 Электробезопасность крана.
Расчет заземления [17]
Кран «Альбатрос» 1020 оборудован стандартными электроприводами. Род тока – переменный трехфазный частота – 50 МГц напряжение 380 В.
В соответствии с требованиями Госгортехнадзора электрооборудование крана его монтаж токоподвод и заземление должны отвечать «Правилам электромеханических установок».
Питание двигателей осуществляется от клапанных зажимов или штепсельных розеток смонтированных в токопитательных колонах которые расположены вдоль подкранового пути. Гибкий кабель во время движения крана автоматически наматывается на кабельный барабан который имеет контактные кольца для подачи тока в сеть крана.
Одним из опасных факторов на производстве является вероятность поражения электрическим током персона.
Основной мерой защиты от поражения электрическим током является защитное заземление. Это преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентами металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования при замыкании на корпус.
При монтаже обязательно заземляют корпуса электродвигателей кожухи их аппаратов стоечные трубы защищающие провода сетки ограждающие панели каркасы щитов и т.п. Для соединения их точек с заземлителем применяют стальную полосу прямоугольного сечения которая присоединяется к металлоконструкции. Отдельные аппараты присоединяются к заземлителю через специальные клеммы или болты крепления.
Для заземления в первую очередь должны использоваться естественные заземлители. В их качестве могут быть любые металлоконструкции имеющие хорошее заземление с землей.
Если заземление естественных заземлителей меньше нормируемого необходимо сооружение искусственных заземлителей. В их качестве применяют стальные трубы угловую сталь и металлические стержни а для заземляемых проводников – преимущественно стальную полоску. Все элементы заземляющего устройства соединяются между собой при помощи сварки.
Сопротивление одиночного трубчатого заземлителя вертикально установленного в землю определяется по формуле:
d – диаметр трубы м;
t – глубина заложения трубы от поверхности земли до середины трубы.
Практикой получены хорошие результаты при применении трубчатого заземлителя размеры которого:
t = 07 м это обусловлено уменьшением влияния температурного колебания верхних слоев земли на сопротивление заземления.
При указанных размерах выражение сопротивления трубчатого заземлителя [17] имеет вид:
Т.к. полученное сопротивление одного заземлителя превышает допустимое (4 Ом) вместо одного заземлителя применяют группу из нескольких параллельно соединенных между собой одиночных заземлителей расположенных на расстоянии 2-25 м друг от друга.
Количество заземлителей определим по формуле:
где n – количество заземлителей;
Rтр – сопротивление одиночного заземлителя Ом;
Rзу – нормативные сопротивления заземляющего устройства Ом;
тр – коэффициент использования трубчатых заземлителей.
Схема расположения заземлителей приведена на рисунке 6.4.
Общее сопротивление заземляющего устройства удовлетворяет требованиям ГОСТ 12.1.030-81.
Рис. 6.4. Схема расположения заземлителей.
4 Расчет освещения [15]
Кабины управления кранами аппараты кабины рабочая технологическая зона причала складские площадки должны иметь искусственное освещение.
Нормы минимальной освещенности для открытых участков территории причала приведены в таблице 6.4 [3]
Таблица 6.4 Нормы искусственного освещения речных портов
Горизонтальная освещенность Лк
от одного общего освещения
суммарная с учетом локализованного освещения
Площадка разгрузки полувагонов
Участок обработки и пакетирования
Тыловые и кардонные складские площадки
Место работы весовщиков
Осветительный прибор представляет собой сочетание источника света и арматуры. Осветительная арматура обеспечивает крепление источника света и светораспрорстранение в пространстве. В зависимости от светораспространяющих свойств различают светильники и прожекторы.
Применение прожекторов на открытых площадках имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с освещением светильниками:
благоприятное для объемного видения соотношение вертикальной и горизонтальной освещенности;
меньшая загруженность территории столбами и воздушной проводкой;
удобство монтажа и обслуживания.
Расчет прожекторной установки производится по мощности согласно ГОСТ 12.1.046-85. В качестве исходных данных принимаются размеры площадки (площадь) и нормируемая освещенность.
Расчет прожекторного освещения проводится для определения типа прожектора их необходимого количества высоты установки угла наклона оптической оси в вертикальной и горизонтальной плоскостях обеспечивающих заданную нормами освещенность мест производства работ.
Для освещения складской территории выбираем прожектор тип ПЗС – 45 с лампой газоразрядной высокого давления ДРЛ – 700. Максимальная сила света Jmax = 30 ккд нормируемая освещенность Ен = 25 лк коэффициент запаса К = 15.
Ориентировочное число прожекторов определяется по формуле:
где m – коэффициент учитывающий световую отдачу источника света m = 0.13;
А – освещаемая площадь м2;
Рл – мощность лампы Вт.
Принимаем 12 прожекторов.
Минимальная высота установки прожектора:
При определении мест установки прожекторных мачт необходимо пользоваться рекомендациями ГОСТ 12.1.046-85. Принимаем высоту установки прожектора h = 15 м угол наклона прожектора = 15 градусов. Мачты устанавливаются по углам склада. Обеспечивается освещенность в 25 Лк которая соответствует нормам искусственного освещения речных портов для тыловой и кардонной складским площадкам. [3]
5 Пожарная профилактика и противопожарная техника
Пожарная профилактика - наиболее важная часть противопожарной защиты и представляет собой комплекс мероприятий проводимых как в период проектирования так и в период эксплуатации ПРТС системы и ее элементов. Эти мероприятия предотвращают возникновение пожаров создают препятствия распространению огня обеспечивают своевременное и быстрое тушение пожара.
Мероприятия по пожарной профилактике разделяют на:
Организационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию кранов и другого оборудования правильное содержание и обустройство территории противопожарный инструктаж рабочих и служащих принятие мер по усилению пожарной безопасности и т. д.
К техническим мероприятиям относятся: соблюдение противопожарных правил и норм при устройстве проводов и оборудования освещения рациональное и пожаробезопасное размещение оборудования.
Эксплуатационными мероприятиями являются своевременные профилактические осмотры ремонты и испытания.
Наиболее частыми причинами возникновения пожаров и аварий связанных с ними являются:
неосторожное обращение с огнем;
курение в недозволенных местах;
неисправность электрооборудования;
самопроизвольное возгорание смазочных и горючих материалов.
В целях исключения возможности возникновения пожаров в результате короткого замыкания и других неисправностей электрооборудования устранены и предупреждены причины их возникновения. Наиболее действенными мероприятиями являются правильный выбор монтаж и эксплуатация сетей машин приборов и оборудования в соответствии с нормативными документами регистрирующими нормы противопожарной безопасности соблюдение изоляции профилактические осмотры и своевременный ремонт электрооборудования. Большой эффект по предупреждению последствий короткого замыкания и других неисправностей достигается применением быстродействующей релейной защиты выключателей плавких предохранителей. Тушение электрооборудования и силовых кабелей осуществляется огнетушителями типа ОУ – 2 ОУ – 5 или сухим песком.
На производственном участке установлены предупредительные знаки и надписи «Курить запрещено». На расстоянии не более 50 м от места производства работ находится противопожарный пункт оборудованный двумя огнетушителями ОУ – 5 ящиком с песком емкостью 04 м3 багром – 2лом – 1топор – 2шт лопаты – 2 шт.
На участке существует выход для подачи воды к пожарным кранам. Между соседними группами штабелей пакетов металлопрофиля на складе оставлены пожарные разрывы шириной не менее 1 м и пожарные проезды шириной не менее 10 м. Кроме того через каждые 150 метров по длине и ширине склада сделаны дополнительные пожарные разрывы шириной 25-30 м. Планировку пожарных разрывов увязали со схемой укладки противопожарного водовода.
Технологическая площадка оборудована противопожарным инвентарем в соответствии с действующими нормативами. Имеется пожарной сигнализация (сирена колокол) и срадства связи с органами МЧС.
В кабине крановщика имеется огнетушитель.
Пожарная безопасность обеспечивается согласно требований и норм ГОСТ 82.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие требования» СНиП II-2-80 «Противопожарные нормы проектирования».
6 Эргономический анализ кабины портального крана
Общие эргономические требования к рабочему месту оператора грузоподъемной машины регламентирует ГОСТ 12.2.032-78.
Высота кабины крана от пола до любой выступающей точке на потолке 2 метров ширина пола – 11 метров длина пола – 2 метра. Свободное пространство кабины задано из условия свободного доступа к размещенному в ней оборудованию и возможности находиться в кабине помимо оператора например стажера. Дверь в кабину имеет запор и концевой выключатель предотвращающий работу крана с открытой дверью. Размеры дверного проема составляют 18 Х 15 метров.
Кабина снабжена огнетушителем вешалкой для одежды местом для хранения документации инструмента и аптечки а также термоизолированного бачка емкостью не менее 2 литров для воды. Пол накрыт малотеплопроводящим материалом. В местах обслуживания электрооборудования на полу размещен диэлектрический коврик.
Для остекления кабины применено безосколочное высокопрочное теплопоглощающее стекло. Кабина теплоизолирована.
Конструкция кабины и ее размещение на кране устройство форма кресла оператора и органов управления обеспечивают оператору возможность свободного обзора за грузоподъемным устройством в процессе работы вне зависимости от его расположения от верхнего и нижнего крайних положений.
Сидение кресла оператора закреплено на высоте 400-500 мм над уровнем пола кабины крана. Высота стенки кресла оператора 240-250 мм. Кресло имеет мягкое сидение стенку и подлокотники и снабжено устройством для регулирования положения сидения в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Размещение оборудования и органов управления внутри кабины портального крана произведено с учетом требований изложенных в ГОСТ 12.2.032-78. В кабине с креслом оператора совмещен пульт управления крановыми механизмами в виде колонок с силовыми контроллерами которые устанавлены по бокам кресла оператора.
Кроме того в кабине управления установлены панели сигнализаторов предупреждающие оператора об условиях при которых возможны нарушения безопасной эксплуатации портального крана.
Рис. 6.5. Схема расположения рабочего места крановщика.6.7 Основные мероприятия по защите окружающей среды
Наиболее активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия выбросов и отходов промышленных предприятий является полный переход к безотходным и малоотходным технологиям и производствам.
совершенствование технологического процесса и покупка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду;
экологическая экспертиза всех видов производств технологий и промышленной продукции;
широкое внедрение и применение различных дополнительных методов технологий и средств защиты окружающей среды.
рациональное размещение источников загрязнения;
рациональная планировка территории складов технологических площадок оборудования мест складирования отходов обработки и т.д.;
организация транспортных средств с целью уменьшения выбросов загрязняющих веществ.
8. Выводы по разделу
В данном разделе было проведено описание опасных и вредных факторов приборов и устройств безопасности. Выполнены расчеты заземляющего устройства искусственного освещения.
Цель данного раздела – обеспечить безопасность и комфортность при производстве перегрузочных работ портальными кранами что и было достигнуто в результате проведенных расчетов.

Спец общий вид крана.dwg

0205.Д05.053.ПК.01.00
Портальный кран "Альбатрос".
0205.Д05.053.ПК.01.01
0205.Д05.053.ПК.01.02
0205.Д05.053.ПК.01.03
0205.Д05.053.ПК.01.04
0205.Д05.053.ПК.01.05
0205.Д05.053.ПК.01.06
0205.Д05.053.ПК.01.07
0205.Д05.053.ПК.01.08
0205.Д05.053.ПК.01.09
Механизм передвижения
0205.Д05.053.ПК.01.10
Механизм изменения вылета

Ведомость.dwg

0205.Д05.013.ПК.00.00 ПЗ
Ведомость дипломного проекта
0205.Д05.053.ПК.00.00 ПЗ
Пояснительная записка
0205.Д05.053.ПК.01.00
Общий вид портального крана
0205.Д05.053.ПК.02.00
Металлоконструкция стрелы
0205.Д05.053.ПК.03.00
Металлоконструкция хобота
0205.Д05.053.ПК.04.00
Металлоконструкция портала
0205.Д05.053.ПК.05.00
Металлоконструкция оттяжки
0205.Д05.053.ПК.06.00
Ведомость дефектов и проект
усиления металлоконструкции
0205.Д05.053.ПК.08.00
0205.Д05.053.ПК.09.00
0205.Д05.053.ПК.10.00
0205.Д05.053.ПК.11.00
Схема электропривода

Спец общий вид крана.dwg

0205.Д05.053.ПК.01.00
Портальный кран "Альбатрос".
0205.Д05.053.ПК.01.01
0205.Д05.053.ПК.01.02
0205.Д05.053.ПК.01.03
0205.Д05.053.ПК.01.04
0205.Д05.053.ПК.01.05
0205.Д05.053.ПК.01.06
0205.Д05.053.ПК.01.07
0205.Д05.053.ПК.01.08
0205.Д05.053.ПК.01.09
Механизм передвижения
0205.Д05.053.ПК.01.10
Механизм изменения вылета

Ведомость.dwg

0205.Д05.013.ПК.00.00 ПЗ
Ведомость дипломного проекта
0205.Д05.053.ПК.00.00 ПЗ
Пояснительная записка
0205.Д05.053.ПК.01.00
Общий вид портального крана
0205.Д05.053.ПК.02.00
Металлоконструкция стрелы
0205.Д05.053.ПК.03.00
Металлоконструкция хобота
0205.Д05.053.ПК.04.00
Металлоконструкция портала
0205.Д05.053.ПК.05.00
Металлоконструкция оттяжки
0205.Д05.053.ПК.06.00
Ведомость дефектов и проект
усиления металлоконструкции
0205.Д05.053.ПК.08.00
0205.Д05.053.ПК.09.00
0205.Д05.053.ПК.10.00
0205.Д05.053.ПК.11.00
Схема электропривода

Операц карта5.dwg

Наименование и содержание
Прихватить боковую стенку к нижнему поясу
Приварить боковую стенку к нижнему поясу

Стенд.dwg

Операц карта6.dwg

Наименование и содержание
Прихватить боковую стенку к нижнему поясу
Приварить боковую стенку к нижнему поясу

Операц карта2.dwg

Наименование и содержание
Карта маршрутно-операционная

Операционные эскизы.dwg

ПРИСПОСОБЛЕНИЕ.dwg

Операц карта4.dwg

Наименование и содержание
Прихватить диафрагмы к нижнему поясу
Приварить диафрагмы к нижнему поясу

тех. маш.doc

3. Технология изготовления хобота
1. Назначение и описание хобота
Хобот портального крана «Альбатрос» является несущей металлоконструкцией. Хобот (см.лист 190205.Д09.084.ПК.09.00.СБ). Хобот представляет собой пространственную систему прямоугольного сечения и состоит из двух вертикальных стенок 1 верхней 2 и нижней 3. Для увеличения его жесткости и прочности металлоконструкцию усиливают диафрагмами4.
Существенным преимуществом коробчатой металлоконструкции перед решетчатой является возможность применения в большом объеме механизации и автоматизации сборочно-сварочных работ при его изготовлении а также применение прогрессивных методов резки и сварки.
2. Технические требования при изготовлении хобота
Грибовидность поясных листов: ;
Кривизна балок и стержней: ;
Скручивание балок и стержней: ;
Выпучивание вертикальных стенок балок: .
3. Маршрут изготовления хобота портального крана
Операция 05. Отрезная. Ножницы гильотинные Н635А.
Для резки стали CтЗсп выбираем гильотинные ножницы ([2] стр. 214). (см. лист 190205.Д09.0084.ПК.09.00)
Операция 10. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка листов. Шов стыковой.
(см. лист 190205.Д09.084.ПК.09.00)
Операция 15. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка диафрагм к нижнему поясу.
Операция 20. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка швов боковой стенки.
Операция 25. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Операция 30. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка швов верхнего пояса.
4. Расчет технологических режимов резки правки и сварки
Основное время для правки металла - это время в течение которого
изменяется форма заготовки
где L - длина заготовки м;
- расстояние между центрами верхних пар м [2];
v - скорость правки v = 8 ммин;
k - коэффициент учитывающий проскальзывания валков. k = 09 065. Принимаем к = 08
m - количество одновременно выправляемых заготовок. Принимаем m = 1
n - количество пропусков заготовки через валки машины n = 1 3.
Продолжительность времени организационно-технического обслуживания рабочего места и отдых на листоправильных машинах составляет 9% от оперативного времени.
tшт = t0 + tB = 34 + 03=37.
Норма времени на обработку партии деталей
где Тп.з - подготовительно-заключительное время на партию.
Тп.з = 7 мин на правильных машинах
n - число деталей в партии. Принимаем n = 7
Тпарт=7+37*7=329 мин
Операция 05 - режим резки выбор оборудования. Для резки стали CтЗсп выбираем гильотинные ножницы [27].
Число ходов ползуна в минуту (n = 4) [23];
Предел прочности Ст Зсп при растяжении – В = 170 МПа.
где φ = 2 6º - угол створа гильотинных ножниц
Продолжительность времени двойного хода ползуна
tоп =1n= 14 = 025 мин.
При работе на "самоходе" без выключения ножниц после каждого раза основное время
t0 = tоп* n = 025 * 1 = 025 мин.
Время работы механизма зависит от конструкции муфты включения и рассчитывается по формуле:
Время на организационно-техническое обслуживание рабочего места и отдых при резке металла на гильотинных ножницах при механической уборке отходов составляет 12%.
t0 = (tоп +tов)*N = (025+0021)*1 = 0271 мин.
Норма штучного времени для одной детали
tшт = t0 + 012 * t0 = 0271 + 012 * 0271 = 03 мин.
Операция 10 - режим ручной электродуговой сварки.
Электродуговую сварку проводим плавящимися электродами с покрытием (обмазкой) по ГОСТ 2246-60 диаметром от 03 до 12 мм. Толщина покрытия составляет 05 3 мм на сторону что повышает устойчивость горения дуги и защищает расплавленный металл от окисления и насыщения азотом.
Наличие в покрытии раскислителей FeMn FeSi FeTi позволяет восстановить окислы металла на кромках изделия.
При сборке предпочтительнее чтобы электрическая дуга питалась от переменного тока. При этом питание осуществляется от сварочных трансформаторов. В настоящее время выпущены сварочные аппараты переменного тока различных типов. Аппараты типа СТЭ-34 состоят их понижающего трансформатора и регулятора тока (220 380 и 500 В) а во вторичной обмотке индуцируется ток напряжением 55 60 В. Трансформаторы такого типа применяются для тока до 500 1000 А.
Для получения качественного сварного шва необходимо правильно выбрать режим сварки определяемый диаметром электрода величиной сварочного тока и длиной дуги.
Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла и типа сварного соединения.
Диаметр электрода мм
Величина сварочного тока зависит от толщины свариваемого металла типа соединения скорости сварки. Практически величину сварочного тока при сварке электродами из малоуглеродистых сталей можно определить по формуле:
Iсв = (40 60)*d где d - диаметр электрода мм.
Длина дуги существенно влияет на качество сварного шва - чем короче дуга тем выше качество наплавляемого металла.
Длину дуги находим по формуле:
Lд = 05 * (d + α) мм
Обычно сварку ведут при токах свыше 50 А. При величине сварочного тока > 100А напряжение горения дуги зависит только от длины дуги:
где α - коэффициент характеризующий падение напряжение на электродах (при стальных α= 10 12)
- коэффициент характеризующий падение напряжения на 1 мм длины столба дуги = 2 25.
Напряжение зажигания дуги для переменного тока 50 70 В.
Заготовки устанавливаем по разметке в специальном приспособлении
Толщина свариваемых деталей:
Принимаем диаметр электрода dэ = 6 мм. Электрод Э42 ГОСТ 9467-75 ВСП-1 на постоянном и переменном токе с толстым покрытием (табл.6) [23].
Iсв = (40 60) *d = (40 60) * 6 = 240 ÷ 360 А.
Принимаем Iсв = 300 А.
Lд = 05 *(d + 2) = 05 * (6 + 2) = 4 мм.
Vд=α+* Lд=10+2*4=18 В.
Тип шва и катет назначаем по ГОСТ 52640-80 в зависимости от толщины свариваемых деталей.
Для 1 = 8 мм и 2 = 8 мм назначаем С5
Норма штучного времени.
где to - основное время электродуговой сварки.
Площадь сечения наплавляемого металла мм2
F = (6 8) * dэ = (6 8) * 6 = 36 48 мм2 => F = 40 мм2 .
Удельный вес наплавляемого металла гсм2 γ= 785 гсм2.
Сила сварочного тока Iсв = 300 А.
По табл. 6 [23] kп = 8 14 г(А*ч) - коэффициент наплавки электродов принимаем kп = 8 г(А*ч)
Переход 1. Прихватка листов Lnp = 20 мм 200 мм.
Поправочные коэффициенты k1 = 125 – вертикальный шов снизу вверх k2 = 12 – длина шва 200 мм.
tonp = k1 * k2 * to = 125*12 *588 = 1323 минм.
Переход 2. Приварка ребер. Lсв = 1000 мм ; k2 = 1
toсв = k1 * k2 * to = 125*1*1323=1653 минм.
tв1 - вспомогательное время связанное с образованием шва - 15% от основного времени
tв1 прихв = 015* to = 015 * 1323 = 198 минм.
tв1 св = 015* to = 015 * 1653 = 248 минм.
tв2 - вспомогательное время связанное со сваренным изделием и управлением оборудования 10% от основного времени
tв2 прихв = 01 * to прихв =01*1323 = 1323 мин.
tв2 св = 01 * to св = 01*1653 = 1653 мин.
k = 115 - коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места отдых и естественные надобности.
Длина шва прихваток суммарная
ΣLприх= 30*20 = 600 мм
Штучное время прихваток
tшт прихв = [(132 + 198) * 06 + 132] = 115 = 1199 минм
Штучное время сварного шва
tшт cв = [(1653 + 248) * 1 + 1653] * 115 = 2376 мин.
Толщина свариваемых деталей 1=8 мм и 2=4 мм.
Принимаем диаметр электрода dэ = 3 мм. Электрод Э42 ГОСТ 9467-75 ВСП-1 на постоянном и переменном токе с толстым покрытием (табл.6) [23]
Icв= (40 60) * d = (40 60) * 3 = 120 ÷ 180 А.
Принимаем Icв = 150 А.
Lд = 05 * (d + 2) = 05 * (3 + 2) = 25 мм.
Vд=α+* Lд=11+22*25=165 В.
Для 1=8 мм и 2=4 мм. Шов Т2. Катет 4 мм.
Площадь сечения наплавляемого металла мм
F = (6 8) * dэ = (6 8) *3 = 18 24 мм2
Принимаем: F = 20мм2
Удельный вес наплавляемого металла γ = 785 гсм2
Сила сварочного тока Icв = 150 А.
По табл. 6 [23] kп = 8 14 г(А*ч) - коэффициент наплавки электродов; принимаем kп = 10 г(А*ч)
Длина прихватки Lпр = 10 мм 200 мм
k1 = 12 [1] стр. 262
t0 прихв = k* t0 = 12 *63 = 76 минм
Длина сварного шва Lсв = 640 мм = 064 м;
k 2 = 1 [1] стр. 262
t0 св= 1 * 63 = 63 минм
Вспомогательное время
tв1 прихв = 015*to прих = 015*76 = 114 минм
tв1 св = 015*to св = 015*63 = 095 минм.
tв2 прихв = 01*to прих = 01*76 = 076 мин.
tв2 св = 01*to св = 01*63 = 063 мин.
tшт прихв = [(769 + 118) * 039 + 076] * 115 = 481 минм
Длина сварного шва суммарная:
Lсв= 5000+180=5180 мм.
Штучное время сварного шва:
tшт св = [(63 + 098) * 518 + 063] * 115 = 441 мин.
Толщина свариваемых деталей: 1 = 8 мм 2 = 12 мм
Принимаем диаметр электрода dэ = 6 мм. Электрод Э42 ГОСТ 9467-75 ВСП-1 на постоянном и переменном токе с толстым покрытием (табл.6) [23]
Icв= (40 60) * d = (40 60) * 6 = 240 ÷ 360 А.
Принимаем Icв = 300 А.
Lд = 05 * (d + 2) = 05 * (6 + 2) = 4 мм.
Vд=α+* Lд=11+22*4=198 В.
Для 1=8 мм и 2=12 мм. Шов У2. Катет 4 мм.
F = (6 8) * dэ = (6 8) *6 = 36 48 мм2
Принимаем: F = 40мм2
Сила сварочного тока Icв = 300 А.
По табл. 6 [23] kп = 8 14 г(А*ч) - коэффициент наплавки электродов; принимаем kп = 12 г(А*ч)
Длина прихватки Lпр1 = 20 мм 200 мм k1 = 12 [27]
t0 прихв=k* t0 = 12 *523 = 6276 минм
Длина сварного шва Lсв = 6000 мм; k 2 = 1 [27]
t0 св= 1 * 523 = 523 минм
tв1 прихв = 015*to прих = 015*6276 = 094 минм
tв1 св = 015*to св = 015*523 = 07845 минм.
tв2 прихв = 01*to прих = 01*6276 = 063 мин.
tв2 св = 01*to св = 01*523 = 0523 мин.
Lприх = 50*8 = 400 мм
tшт прихв = [(6276 + 094) * 04 + 06276] * 115 = 404 мин
Длина сварного шва суммарная
Lсв= 6000*2=12000 мм
tшт св = [(523 + 07845) * 12 + 0523] * 115 = 836 мин.
tшт прихв = [(6276 + 094) * 04 + 06276] * 115 = 404 минм
tшт св = [(523 + 07845) * 12 + 0523] * 115 = 836 минм.
Принимаем диаметр проволоки dэ = 6 мм.
Принимаем Icв1 = 350 А (1=12 мм и 2=8 мм)
Icв1 = 300 А (1=10 мм и 2=10 мм).
Vд=α+* Lд=12+22*4=208 В.
Принимаем: F1 = 45мм2 F2 = 40мм2
Сила сварочного тока Icв1 = 350 А Icв1 = 300 А
Длина прихватки Lпр = 50 мм 200 мм.
t0 прихв= k* t0 = 12 *504 = 6 минм
Длина сварного шва Lсв = 5000 мм 6000 мм 6000 мм.
t0 св1= 1 * 504 = 504 минм
t0 св2= 12 * 523 = 6276 минм
tв1 прихв = 015*to прих = 015*6 = 09 минм
tв2 прихв = 01*to прих = 01*6 = 06 минм
tв1 св = 015*to св1 = 015*504 = 0756 мин.
tв2 св = 015*to св1 = 015*6274 = 094 мин.
tв2 св2 = 06762 мин.
tшт прихв = [(6 + 09) * 11 + 06] * 115 = 94 мин
Длина сварного шва суммарная – шов двух сторонний
Lсв2= 6000*2=12000 мм
tшт св1 = [(504 + 0756) * 49+05] * 115 = 332 мин.
tшт св2 = [(6276 + 094) * 129+06276] * 115 = 100 мин.
Скорость сварки можно найти по формуле
где t0 - основное время мин
Приспособление служит для сборки и сварки коробчатого сечения хобота портального крана.
Приспособление для сборки данной конструкции состоит из рамы 1 сваренной из швеллера № 5. К раме 1 в местах установки деталей приварены упор 4 и прижимы 5. (см. лист 190205.Д09.084.ПК.08.00 СБ)
К раме в местах установки элементов металлоконструкции приварены упор 4 и прижимы 5. Фиксация элементов металлоконструкции осуществляется путем прижатия их с двух сторон прижимам 6.
В зависимости от сложности металлоконструкции ее конфигурации программы выпуска и способа сварки сборку можно производить по разметке по первому изделию на универсальных приспособлениях по шаблону на специальных стендах. Сборка по разметке с применением простейших универсальных приспособлений применяется в индивидуальном производстве.
Сборка по первому изделию применяется в мелкосерийном производстве с применением простейших универсальных приспособлений.
Сборка на настилах с пазами снабженными упорами фиксаторами и различными зажимными устройствами применяется в мелкосерийном и серийном производстве при изготовлении однотипных но разных по габаритам металлоконструкций.

Операц карта7.dwg

Наименование и содержание
Прихватить верхний пояс
Приварить верхний пояс

Операц карта3.dwg

Наименование и содержание
Прихватить листы нижнего пояса
Сварить листы нижнего пояса

Схема стрелы.dwg

спец часть без всех рисунков.doc

1. Ремонт металлоконструкции портального крана «Альбатрос»
1. Описание портального крана
1.1 Назначение и устройство портального крана
Портальными кранами называют полноповоротные стрелковые краны поворотная часть которых установлена на жестком портале передвигающемся по рельсам проложенным по земле или эстакаде [2].
Портальные краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных работ в морских и речных портах а также монтажно-сборочных работ при постройке и ремонте судов. Кроме того портальные краны широко применяются для механизации работ на крупных гидротехнических строительствах [3].
В зависимости от назначения предусматриваются следующие типы портальных кранов: перегрузочные (грейферные и крюковые) и монтажные (строительные судостроительные) краны.
Перегрузочные портальные краны предназначаются для работы грейфером с массовыми навалочными грузами и для работы крюковой подвеской со штучными грузами в морских и речных портах на складах промышленных предприятий [4]. Грузоподъемность кранов используемых в портах при погрузке массовых грузов колеблется в пределах 15-20 т.
Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс) зависит от количества железнодорожных путей перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными двухпутными трехпутными [3].
Типы конструкций портальных кранов в основном зависят от устройства поворотной части которая может опираться на поворотный круг уложенный на портале или вращаться на поворотной или неповоротной колонне составляющей одно целое с порталом. [5]
Общий вид портального крана "Альбатрос" фирмы "Кранбау Эберсвальде" (Kranbau Eberswalde ГДР) представлен на листе 1 графической части данного дипломного проекта.
Портал 3 представляет собой пространственную раму которая перекрывает один два или три железнодорожных пути и обеспечивает свободный пропуск под краном железнодорожных составов.
Поворотная часть крана поворачивающаяся относительно портала на неопределенный угол состоит из платформы колонны (или каркаса) и стрелового устройства. Стреловое устройство состоит из стрелы 1 оттяжки 4 и хобота 2.
На поворотной части устанавливают механизмы подъема поворота и изменения вылета стрелы 10 электрооборудование подвижный противовес 7 (еще может быть установлен неподвижный противовес) кабину управления 6 и машинную кабину 13.
На портале расположен механизм передвижения крана 9 таким образом что портал опирается на ходовые тележки. На рассматриваемом кране "Альбатрос" половина ходовых тележек являются приводными. Число колес ходовой тележки зависит от массы крана различных нагрузок на кран и допускаемых давлений колеса на рельс.
Стреловые устройства портальных кранов обычно принимаются двух типов: прямые стрелы с уравнительным полиспастом и шарнирно-сочлененные стреловые устройства с гибкой или жесткой оттяжкой [6].
Металлические конструкции портальных кранов выполняются решетчатой или коробчатой конструкции.
1.2 Техническая характеристика портального крана "Альбатрос
Тип крана: портальный электрический передвижной полноповоротный кран (обычного типа на поворотной колонне) с изменяющимся вылетом стрелы.
Назначение крана: для работы грейфером и крюком.
Режим работы крана: ---
Режим работы механизмов:
(груз-сть 10т)(груз-сть 10т)(груз-сть 20т)
Механизм подъема6М(ВТ)6М(ВТ)3М(Л)
Механизм поворота5М(Т)5М(Т)3М(Л)
вылета стрелы3М(Л)5М(Т)3М(Л)
Механизм передвижения
Грузоподъемность крана
При работе грейфером или крюком на вылетах 8-32 м10 т
При работе крюком на высотах 8-16 м20 т
При работе грейфером: над подкрановым рельсом22 м
ниже подкранового рельса15 м
При работе крюком 10 т: над подкрановым рельсом25 м
При работе крюком 20 т: над подкрановым рельсом 22 м
ниже подкранового рельса 8 м
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63 мс
при грузоподъемности 20 т 32 мс.
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63-90 мс
при грузоподъемности 20 т 32-47 мс.
Скорость передвижения крана 20 мс.
Скорость вращения поворотной части крана 16 обмин.
Скорость изменения вылета стрелы 63 мс.
Расстояние между центрами головок подкранового рельса 105 м.
Расстояние между центрами опорных фланцев тележек передвижения устанавливаемых на общем подкрановом рельсе 105 м.
Допускаемое передвижение по кривым:
радиус не менее 150 м.
Давление колеса крана на рельс
Максимальное в рабочем состоянии с учетом всех сил инерции кроме передвижения: 240 кН.
Максимальное в нерабочем состоянии 250 кН.
Общая высота крана на минимальном вылете приблизительно 46 м.
Электрический питание крана гибким резиновым кабелем.
Установка крана в районах в которых температура воздуха бывает ниже минус 40 °С не допускается.
2. Проверочные расчеты металлоконструкции стрелы
портального крана «Альбатрос»
2.1. Проверка запаса прочности опасных сечений стрелы
Стрела представляет собой пространственную конструкцию коробчатого сечения выполненную из листового проката из стали St-38b-2 по TGL 7960 (ГДР) что соответствует стали Ст3сп5 по ГОСТ 380-71 т.е. для расчетов берем параметры отечественного аналога. Общий вид стрелы портального крана «Альбатрос» с возможными дефектами и опасными сечениями показан на листе 190205.Д05.053.ПК.02.00.
Расчетная схема стрелы рис. 1.1. представляет собой балку имеющую неподвижную опору с одного конца и два усилия: одного изгибающего вниз с другого конца балки и удерживающее усилие (между ними) – направленное вверх. Наибольший момент возникает когда стрела расположена горизонтально.
Рис. 1.1. Расчетная схема стрелы портального крана «Альбатрос»
lQ = 19550 мм – размеры взяты из чертежа (лист 2)
Gт = 20 т – максимальная грузоподъёмность крана.
Q = G × g = 20 × 981 = 1952 кН.
Найдём реакции опор RA и RB.
Сумма множеств относительно точки В равна 0.
Относительно точки А сумма моментов равна 0.
Определим изгибающие моменты:
Изгибающий момент в точке В слева:
Изгибающий момент в точке В справа:
Для того чтобы проверить опасные сечения по методам допускаемых напряжений и предельных состояний из листа 2 определим основные размеры опасных сечений а результаты сведём в таблицу 2.1.
Расчётные длины до сечений изображены на рисунке 1.3 приняты исходя из чертежа (лист 2).
Общий вид сечения стрелы показан на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Общий вид сечения стрелы крана
Рис. 1.3. Расчетные длины до сечений
Для проверки сечений по методам допускаемых напряжений и предельных состояний определим изгибающие моменты действующие в каждом из опасных сечений.
Проведём проверку по методу допускаемых напряжений.
Основная расчётная зависимость может быть записана виде:
[s] – допускаемое напряжение с учётом вида деформации МПа;
sт – предел текучести материала sт = 340 МПа [4];
n – запас прочности n = 13 по таблице 1.13 [7];
Ф – геометрический фактор т.е. момент сопротивления при изгибе в вертикальной плоскости в м3 Ф = Wxs
Определим Wxs по формуле (2.2)
гдеМи – изгибающий момент в сечении;
m0 – коэффициент условий работы определяется по выражению:
m0 = m1 × m2 × m3(1.3)
гдеm1 – коэффициент ответственности по таблице 6.2 [5] m1 = 09;
m2 – коэффициент отклонений в геометрических размерах по таблице 6.3 [7] m2 = 095;
m3 – коэффициент учитывающий несовершенство расчёта по таблице 6.4 [7] m3 = 095;
Тогда m0 = 09 × 095 × 095 = 0812.
R – расчётное сопротивлении материала конструкции при работе на изгиб по таблице 6.7 [5] R = 210 МПа. Тогда момент сопротивления определим по формуле (2.2) для каждого из сечений:
Теперь проверим выполнения условия (2.1)
Можно сделать вывод что по методу допускаемых напряжений все описные сечения проходят т.е. во всех сечениях стрелы портального крана "Альбатрос" условие (2.1) выполняется.
Проверим выполнения условия прочности:
гдеWx – момент сопротивления сечения определяемое по формуле:
гдеВ Н – из рисунка 1.4.
Рис. 1.4. Общий вид стрелы крана
По условию (1.4) все опасные сечения стрелы крана "Альбатрос" проходят.
Проведём проверку опасных сечений по методу предельных состояний.
Первое предельное состояние – потеря несущей способности при однократном действии максимальной нагрузки (по условиям прочности) [7].
Основная расчётная зависимость имеет вид:
– сумма внешних нагрузок т.е. изгибающий момент;
ki – коэффициент перегрузки нормативных нагрузок. По таблице 6.15 [5] ki = 14.
m0 × R= 0812 × 210 = 1705 МПа.
Во всех сечениях условие выполняется.
Проверим опасные сечения по методу предельных состояний при действии однократной максимальной нагрузки.
Условие прочности при действии изгибающих реакций:
Ri – реакции от сил Q и RA в сечениях кН.
Определим эти реакции.
сечение с одного конца стрелы делим на 2.
Определим площадь сечения Fi.
Проверим выполнения условия (2.7).
Условие (2.7) во всех сечениях выполняется.
2.2 Проверка рёбер жёсткости на сжатие
Условии прочности (для сечения в месте крепления груза) имеет вид:
гдеа1 – расстояние от ребра жёсткости до стенки; а1 = 200 мм;
Д – давление на ребро. Д = Q = 1962 кН;
Wxmin – минимальный момент сопротивления ребра на изгибе.
гдеsт – предел текучести материала ребра sт = 2844 МПа.
Тогда проверим условие (2.9)
Условие сжатия выполняется.
2.3 Расчёт на выносливость сечения в месте подвески груза
srk – длительный предел выносливости;
s – фактическое напряжение;
[srk] – допускаемое напряжение;
n1 – коэффициент запаса выносливости по таблице 1.3 [5] n1 = 14;
k – эффективный коэффициент концентрации;
s-1 – предел выносливости s-1 = 035 sв;
sв – предел прочности при растяжении МПа (временное сопротивление sв = 440 МПа);
s-1 = 035 × 440 = 154 МПа;
Так как по формуле (2.11) для симметричного цикла
Максимальное напряжение по условию прочности
05 МПа 110 МПа smax [srk].
Условие прочности выполняется.
2.4 Расчёт на ограниченный срок службы
Расчёт на ограниченный срок службы выполняется по ограниченному пределу выносливости:
гдеNd – базовое число циклов.
Nd = 2×106 по рекомендациям [4] – для металлических конструкций сварных листовых;
m – показатель степени кривой усталости.
a – коэффициент срока службы.
гдеZi – суммарное число циклов напряжения по таблице 1.3.3 [8]
гдеa – срок службы a = 20 лет для режима ВТ по таблице 1.3.2 [4];
tк – число часов работы крана в ч.;
nдн – число рабочих дней в году в днях;
nц – число циклов работы крана в час (см.гл. ).
Тогда по формуле (1.13)
srk – предел выносливости определён в пункте 2.1.3 srk = 154 МПа.
Тогда по формуле (1.12)
Из приведённых выше проверочных расчётов можно сделать вывод что трещины в стреле портального крана "Альбатрос" могут возникнуть в результате усталостных разрушений при истёкшем сроке службы крана (и соответственно металлоконструкции) либо нарушением техники безопасности.
3. Проверочные расчёты металлоконструкции хобота портального крана "Альбатрос" (Zenit)
4. Нагрузки действующие на портальный кран
Расчет металлических конструкций портальных кранов работающих под открытым небом рекомендуется производить по трем случаям нагружения: [6]
I случай – нормальные нагрузки рабочего состояния;
II случай – максимальные нагрузки рабочего состояния;
III случай – максимальные нагрузки нерабочего состояния.
По третьему случаю нагрузки рассчитываются только механизмы изменения вылета и противоугонные захваты. При расчете портала рассматриваются четыре наиболее вероятных комбинации названных первых двух случаев нагрузки.
Первый случай соответствует расчету на выносливость.
Предполагается что кран нагружен эквивалентным грузом. Комбинация А – на стреле эквивалентный груз кран неподвижен (ветра нет). Комбинация Б – при нагруженной стреле осуществляется поворот и одновременно изменение вылета стрелы (ветра нет).
Второй случай – расчет по предельному состоянию. Комбинация В – поднимется максимальный груз. В момент отрыва груза от земли скорость подъема максимальная (ветра нет). Комбинация Г – кран нагружен максимальным грузом осуществляется одновременно поворот и изменение вылета при этом на кран действует ветер (сила ветра определяется по действующим нормам). Металлические конструкции кранов в первом случае нагрузки рассчитываются только для тяжелого и весьма тяжелого режимов работы. По комбинации А проверяются на выносливость балки и вертикальные фермы; по комбинации Б – горизонтальные решетки связи а также пояса стрел. По комбинации В – рассчитываются на прочность балки и вертикальные пояса ферм; по комбинации Г – проводится расчет на прочность горизонтальных решеток проверка поясов балок и ферм – на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил. Расчетные нагрузки для металлических конструкций портальных кранов сведены в таблице 1.2.
А. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с половинной скоростью
Б. Кран в движении. Торможение механизмов поворота
В. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с полной скоростью
Г. Кран в движении. Торможение механизмов поворота и изменении вылета. Ветер
Собственный вес элементов крана
Вес груза и подвески Q а также вызванное этим натяжение канатов
Горизонтальная сила вызванная отклонением грузовых канатов от вертикали на угол a
Сила инерции от торможения механизма поворота Т1и от торможения механизма изменения вылета Т3 (силы инерции груза учтены углом a)
Давление ветра на кран силой р--- (давление ветра на груз учтено углом a)
Центробежная сила инерции масс при вращении крана Т2.
Qк – вес номинального груза;
Qэ – вес эквивалентного груза;
y1 y2 – динамические коэффициенты.
Значения динамических коэффициентов y1 и y2 приведены в таблице 1.3
4.1. Нагрузки действующие на портал
Рассмотрим нагрузки действующие на портал.
В первом случае нагрузки комбинация А (табл.1.2) на портал действует вертикальная нагрузка складывающаяся из веса поворотной части крана и груза (принимается эквивалентный груз с учетом динамического воздействия). Поднимаемый груз создает момент в вертикальной плоскости. Наиболее тяжелым будет при этом случай когда стрела направлена перпендикулярно пути как показано на рисунке 1.6 [6].
Рис. 1.6. Схема к определению нагрузок на портал (первый случай комбинация А)
Условно принимается что вылет стрелы при этом составляет 75 % его максимального значения. Момент от веса поворотной части вследствие наличия противовеса действует в направлении противоположному грузовому моменту.
гдеQэ – эквивалентная нагрузка на металлоконструкцию зависящая от класса нагружения крана;
y1 – динамический коэффициент;
Gпч – вес поворотной части Gпч = 1235 т.
Момент в вертикальной плоскости
В первом случае нагрузки комбинация Б принимается что на вылете составляющем 075 % от максимального эквивалентный груз действует только статически. При повороте крана вследствие отклонения грузовых канатов возникает горизонтальная сила на конце стрелы действующая перпендикулярно ей и создающая моменты в вертикальной и горизонтальных плоскостях. Сила инерции поворотной части крана создает момент в горизонтальной плоскости того же направлении (принимается с коэффициентом 05).
Силы инерции действующие в противоположных направлениях в горизонтальной плоскости стремятся сдвинуть поворотную часть крана к порталу.
В этом случае вертикальная сила
При повороте крана на поворотную часть действует сила инерции Т1 приложенная в центре его тяжести расположенном на расстоянии х0 от оси вращения.
гдеet×х0 – тангенциальное ускорение соответствующее центру тяжести поворотной части х0;
et – угловое ускорение при повороте;
w – угловая скорость в конце периода разгона при повороте (001-003 мс);
tп – время пуска механизма поворота (3-5 с).
Сила инерции действующая на груз при повороте крана:
гдеr – вылет стрелы.
Н = 05 × 31 – 20 = -45 Н
Момент в вертикальной плоскости
Момент в горизонтальной плоскости
В случае нагрузки II комбинация В принимается что при неподвижном кране осуществляется подъем номинального груза с подхватом. Вылет крана при этом – максимальный.
гдеy2 – динамический коэффициент y2 = 15 [4];
II случай нагрузки комбинация Г кран поддерживает номинальный груз на максимальном вылете. При этом осуществляется резкое торможение механизмов поворота и изменения вылета. Теперь вертикальная сила: [10]
Горизонтальная сила в направлении укосины
гдеТ2 – центробежная сила инерции поворотной части при повороте крана;
Т3 – сила инерции приложенная в центре тяжести системы стрела-хобот-оттяжка
гдеGc Gх Go – соответственно все стрелы хобота и оттяжки;
tв – время изменения вылета стрелы;
Vв – скорость изменения вылета стрелы.
Рвс – сила ветра действующая на стрелу;
Рвк – сила ветра действующая на поворотную часть крана.
4.2. Расчёт крана на устойчивость
При составлении таблиц нагрузки отдельно составим нагрузки действующие на поворотную часть крана и нагрузки действующие на весь кран [14].
Усилие действующее на поворотную часть и их нагрузки приведены для случая максимального среднего и минимального вылетов стрелы.
Толкование координатной системы у таблицы нагрузок поворотной части.
Усилие действующее на весь кран и их нагрузки приведены в таблицах.
По нормативному положению устойчивости направления стрелы считаем перпендикулярным относительно направления передвижения. Таким образом в таблице нагрузок поворотной части указанная там ось Х в сводке будет осью Y.
Указание радиального направления означает направление стрелы т.е. по отношению к неповоротной части – направление Y. Таким образом момент М означает Му а момент М0 означает Мх.
С точки зрения поворотной части радиальное направление Y означает боковое направление.
Таблица 1.4 – Нагрузки поворотной части
Место и причина нагрузки
Зафиксированный противовес поворотной части
Собственный вес поворотной части
Полезный груз и крюк
Инерционная сила подъёма
Горизонтальные усилия
Таблица 2.5 – Нагрузки неподвижной части
Рабочий собственный вес
Радиальная инерционная сила
Боковая инерционная сила
Расчёт устойчивости при различных нагрузках
Устойчивость крана рассчитывается для 5 случаев нагрузок.
Случай А: с учётом собственного веса полезного груза инерционной силы и рабочего ветрового давления одновременно. Направление силы перпендикулярно относительно направления передвижения. Допустимый коэффициент устойчивости
Случай В: с учетом собственного веса полезного груза увеличенных инерционных сил и одновременно осуществления всех движений.
Случай С: с учетом собственного веса полезного груза всех одновременно действующих инерционных сил и рабочего давления ветра если стрела в отношении от передвижения стоит под углом 45°.
Случай Д: при статической нагрузке с учетом собственного веса и полезного груза.
Случай Е: с учетом (фактора) коэффициента собственной устойчивости внерабочем состоянии для самого неблагоприятного положения стрелы и с учётом максимального нерабочего ветрового давления.
Общий вид используемой формулы для случаев А-Д:
Общий вид используемой формулы для случая Е:
гдеk1 – коэффициент устойчивости;
k2 – собственный коэффициент устойчивости;
Gg – вес стрелы и стрелового механизма относительного на головку;
Q – масса максимального рабочего груза кг;
а – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести максимального рабочего подвешенного груза при горизонтальном положении крана м;
b – расстояние от точки вращения крана до линии обваливания м;
с – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести крана м;
Н – расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза м;
h – расстояние между плоскостью проходящей через точки опорного контура и концом стрелы м;
h1 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорного контура и центром тяжести крана м;
u – скорость подъёма груза мс;
u1 – скорость передвижения крана мс;
u2 – горизонтальная скорость движения конца стрелы мс;
– вертикальная скорость движения конца стрелы мс;
n – число оборотов крана в мин;
t – время не установившегося режима механизма подъёма сек;
t1 – время не установившегося режима механизма передвижения сек;
t2 –время не установившегося режима механизма изменения вылета стрелы сек;
t3 – время не установившегося режима механизма поворота крана сек;
WQ – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
W1 – сила возникающая на наветренной плоскости под действием ветрового давления;
W2 – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
r0 r1 r2 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорных контуров и центром приложения ветрового давления;
a – угол наклона крана;
Характеристика крана
u1 = 32 ммин = 058 мс;
t1 = 60 с (передвижение);
t2 = 40 с (изменение вылета стрелы);
t3 = 80 с (поворот);
W + W1 = 769 Н;r1 = 192 м;
W2 = 3752 Н;r2 = 210 м;
Аналогично расчёту получаем:
5 Ремонт элементов с трещинами
Ремонт элементов с трещинами осуществляют заваркой трещин. Основные требования при ремонте сквозных трещин в элементах металлоконструкции:
–установить трещину по всей длине и отметить концы;
–в концах трещин на расстоянии равном половине диаметра сверла засверлить сквозное отверстие диаметром равным толщине основного металла;
–по длине трещины произвести разделку кромок;
–до заварки очистить от масла грязи окалины зону трещины на расстоянии 20-30 мм со всех сторон трещины;
–трещину не включая ограничивающие её отверстия заварить сварными швами за несколько проходов во избежании перегрева основного металла и обеспечения плавного перехода к основному металлу;
–после заварки зачистить начало и конец шва.
Разделку трещин и сколов не соответствующих кромках элементов выполнить рубкой шлифованием или газовой резкой допускается применение плазменно-дуговых и воздушно-дуговых процессов. [17]
Толщина накладки используемой для покрытия трещин не должна превышать толщины усиливаемого элемента. Размер накладки определяется видом трещины но отстояние кромки накладки от конца трещины не менее 50 мм. Для прихватки больших накладок допускается рассверливать отверстия диаметром не менее 40 мм.
При ремонте элементов с несквозными трещинами разделку кромок выполняют на всю глубину трещины. Контроль глубины трещины следует производить засверловкой в сочетании с капиллярным методом контроля.
Трещины в расчётных элементах металлоконструкции обязательно подлежат просвечиванию (рентгено гаммаграфированию. ГОСТ 7512 либо ультрозвуком ГОСТ 14782).
Неполная заварка трещин и дефекты сварных швов не допускается. При наличии трещины значительной по длине и опасной по расположению (в частности направленной поперёк действия сил в элементе) следует дефектный элемент или заменить или заварить трещину с обязательным просверливанием 100% длины шва или вварить в него ставку стыковыми швами. [18]
5.1 Технические требования к ремонту металлоконструкций
Ремонт металлоконструкций ГПМ производится согласно "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов" (ПБ-10-382-00) и технических условий на ремонт по предлагаемым ремонтным чертежам в соответствии с разработанной и утверждённой последовательностью технологических ремонтных операций. [19]
Способ устранения дефектов в металлоконструкции устанавливается исполнителем ремонта в соответствии с технологическими возможностями и опытом проведения аналогичных ремонтных операций.
При обнаружении в металлоконструкции сложных повреждений привлекаются к разработке технологического процесса на ремонт специалисты проектных организаций. Технологический процесс ремонта металлоконструкций портальных кранов основывается на прогрессивных методах с максимальной механизацией проводимых операций с учётом возможности снижения трудоёмкости и стоимости ремонта. [6]
Схема усиления сварного узла предусматривает плавность передачи нагрузки от восстанавливаемых элементов на основание.
При ремонте металлоконструкций не допускается:
–снижение прочности и жёсткости конструкции;
–увеличение эксцентриситета приложения сил в сварных узлах (в результате усиления или замене элементов);
–соединение элементов металлоконструкций не предусмотренное ремонтными чертежами (например применение сварных соединений вместо резьбовых);
–применение углеродистых сталей обычного качества при ремонте конструкции из низколегированных сталей;
–заварка трещин металлоконструкций нагруженных кранов. [9]
5.2 Технические требования при выполнении работ по усилению металлоконструкции крана
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдений требований безопасности согласно ТБ-10-14-92 "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик аттестованный в соответствии с "правилами аттестации сварщика".
Ремонт производить в соответствии с РД 212-00-93-88 и РД 31.44.05-80.
Меры безопасности производства работ обеспечить в соответствии с требованиями работ на высоте электробезопасности и пожарной безопасности.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкции ремонтируемого узла разгрузить от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования:
–Выставить и смонтировать путем приварки к колонне и платформе машинного отделения раскрепляющих конструкций;
–Раскрепить платформу машинного отделения.
Свариваемые кромки и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм должны быть очищены от грязи ржавчины масла и влаги.
Выполнить дополнительный лаз в стенке колонны со стороны машинного отделения над уровнем платформы диаметром 400 мм. Кромки выреза усилить накладным фланцем S =12 мм диаметром 510720 мм. Крепление выполнить сварным швом Н1-8 с внутренней и наружной стороны. Изготовить крышку диаметром 720 мм S = 8 мм крепить восемью болтами М1040.
Сварные швы клеймить личным клеймом сварщика.
Для усиления крепления машинного отделения к колонне необходимо удалить ранее приваренные планки к кронштейну.
Сварные швы с трещинами (см. вид Г ----Б – Б) на участке превышающим дефект шва на 25-35 мм вырубить разделать и заварить швы по ГОСТ 526480-Т1-8.
Проект усиления крепления машинного отделения к колонне по виду Н аналогичен проекту усиления по виду А и сеч. Л-Л ---- М-М.
Сварные швы по ГОСТ 5264-80 электроды Э-50А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по ГОСТ – 32 42-79 РД 31.44.05-80.
Места ремонта загрунтовать и окрасить согласно требований ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-46. класс покрытия 7.
Перед пуском крана в эксплуатацию провести внеочередное ПТО крана.

спец часть.doc

1. Ремонт и реконструкция металлической конструкции портала и стрелы крана «Альбатрос»
1. Описание портального крана
1.1 Назначение и устройство портального крана
Портальными кранами называют полноповоротные стрелковые краны поворотная часть которых установлена на жестком портале передвигающемся по рельсам проложенным по земле или эстакаде [2].
Портальные краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных работ в морских и речных портах а также монтажно-сборочных работ при постройке и ремонте судов. Кроме того портальные краны широко применяются для механизации работ на крупных гидротехнических строительствах [3].
В зависимости от назначения предусматриваются следующие типы портальных кранов: перегрузочные (грейферные и крюковые) и монтажные (строительные судостроительные) краны.
Перегрузочные портальные краны предназначаются для работы грейфером с массовыми навалочными грузами и для работы крюковой подвеской со штучными грузами в морских и речных портах на складах промышленных предприятий [4]. Грузоподъемность кранов используемых в портах при погрузке массовых грузов колеблется в пределах 15-20 т.
Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс) зависит от количества железнодорожных путей перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными двухпутными трехпутными [3].
Типы конструкций портальных кранов в основном зависят от устройства поворотной части которая может опираться на поворотный круг уложенный на портале или вращаться на поворотной или неповоротной колонне составляющей одно целое с порталом. [5]
Общий вид портального крана "Альбатрос" фирмы "Кранбау Эберсвальде" (Kranbau Eberswalde ГДР) представлен на листе 1 графической части данного дипломного проекта.
Портал 3 представляет собой пространственную раму которая перекрывает один два или три железнодорожных пути и обеспечивает свободный пропуск под краном железнодорожных составов.
Поворотная часть крана поворачивающаяся относительно портала на неопределенный угол состоит из платформы колонны (или каркаса) и стрелового устройства. Стреловое устройство состоит из стрелы 1 оттяжки 4 и хобота 2.
На поворотной части устанавливают механизмы подъема поворота и изменения вылета стрелы 10 электрооборудование подвижный противовес 7 (еще может быть установлен неподвижный противовес) кабину управления 6 и машинную кабину 13.
На портале расположен механизм передвижения крана 9 таким образом что портал опирается на ходовые тележки. На рассматриваемом кране "Альбатрос" половина ходовых тележек являются приводными. Число колес ходовой тележки зависит от массы крана различных нагрузок на кран и допускаемых давлений колеса на рельс.
Стреловые устройства портальных кранов обычно принимаются двух типов: прямые стрелы с уравнительным полиспастом и шарнирно-сочлененные стреловые устройства с гибкой или жесткой оттяжкой [6].
Металлические конструкции портальных кранов выполняются решетчатой или коробчатой конструкции.
1.2 Техническая характеристика портального крана "Альбатрос
Тип крана: портальный электрический передвижной полноповоротный кран (обычного типа на поворотной колонне) с изменяющимся вылетом стрелы.
Назначение крана: для работы грейфером и крюком.
Режим работы крана: ---
Режим работы механизмов:
(груз-сть 10т)(груз-сть 10т)(груз-сть 20т)
Механизм подъема6М(ВТ)6М(ВТ)3М(Л)
Механизм поворота5М(Т)5М(Т)3М(Л)
вылета стрелы3М(Л)5М(Т)3М(Л)
Механизм передвижения
Грузоподъемность крана
При работе грейфером или крюком на вылетах 8-32 м10 т
При работе крюком на высотах 8-16 м20 т
При работе грейфером: над подкрановым рельсом22 м
ниже подкранового рельса15 м
При работе крюком 10 т: над подкрановым рельсом25 м
При работе крюком 20 т: над подкрановым рельсом 22 м
ниже подкранового рельса 8 м
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63 мс
при грузоподъемности 20 т 32 мс.
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63-90 мс
при грузоподъемности 20 т 32-47 мс.
Скорость передвижения крана 20 мс.
Скорость вращения поворотной части крана 16 обмин.
Скорость изменения вылета стрелы 63 мс.
Расстояние между центрами головок подкранового рельса 105 м.
Расстояние между центрами опорных фланцев тележек передвижения устанавливаемых на общем подкрановом рельсе 105 м.
Допускаемое передвижение по кривым:
радиус не менее 150 м.
Давление колеса крана на рельс
Максимальное в рабочем состоянии с учетом всех сил инерции кроме передвижения: 240 кН.
Максимальное в нерабочем состоянии 250 кН.
Общая высота крана на минимальном вылете приблизительно 46 м.
Электрический питание крана гибким резиновым кабелем.
Установка крана в районах в которых температура воздуха бывает ниже минус 40 °С не допускается.
2. Проверочные расчеты металлоконструкции стрелы
портального крана «Альбатрос»
2.1. Проверка запаса прочности опасных сечений стрелы
Стрела представляет собой пространственную конструкцию коробчатого сечения выполненную из листового проката из стали St-38b-2 по TGL 7960 (ГДР) что соответствует стали Ст3сп5 по ГОСТ 380-71 т.е. для расчетов берем параметры отечественного аналога. Общий вид стрелы портального крана «Альбатрос» с возможными дефектами и опасными сечениями показан на листе 190205.Д09.084.ПК.02.00.
Расчетная схема стрелы рис. 1.1. представляет собой балку имеющую неподвижную опору с одного конца и два усилия: одного изгибающего вниз с другого конца балки и удерживающее усилие (между ними) – направленное вверх. Наибольший момент возникает когда стрела расположена горизонтально.
Рис. 1.1. Расчетная схема стрелы портального крана «Альбатрос»
lQ = 19550 мм – размеры взяты из чертежа (лист 2)
Gт = 20 т – максимальная грузоподъёмность крана.
Q = G × g = 20 × 981 = 1952 кН.
Найдём реакции опор RA и RB.
Сумма множеств относительно точки В равна 0.
Относительно точки А сумма моментов равна 0.
Определим изгибающие моменты:
Изгибающий момент в точке В слева:
Изгибающий момент в точке В справа:
Для того чтобы проверить опасные сечения по методам допускаемых напряжений и предельных состояний из листа 2 определим основные размеры опасных сечений а результаты сведём в таблицу 2.1.
Расчётные длины до сечений изображены на рисунке 1.3 приняты исходя из чертежа (лист 2).
Общий вид сечения стрелы показан на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Общий вид сечения стрелы крана
Рис. 1.3. Расчетные длины до сечений
Для проверки сечений по методам допускаемых напряжений и предельных состояний определим изгибающие моменты действующие в каждом из опасных сечений.
Проведём проверку по методу допускаемых напряжений.
Основная расчётная зависимость может быть записана виде:
[s] – допускаемое напряжение с учётом вида деформации МПа;
sт – предел текучести материала sт = 340 МПа [4];
n – запас прочности n = 13 по таблице 1.13 [7];
Ф – геометрический фактор т.е. момент сопротивления при изгибе в вертикальной плоскости в м3 Ф = Wxs
Определим Wxs по формуле (2.2)
гдеМи – изгибающий момент в сечении;
m0 – коэффициент условий работы определяется по выражению:
m0 = m1 × m2 × m3(2.3)
гдеm1 – коэффициент ответственности по таблице 6.2 [5] m1 = 09;
m2 – коэффициент отклонений в геометрических размерах по таблице 6.3 [7] m2 = 095;
m3 – коэффициент учитывающий несовершенство расчёта по таблице 6.4 [7] m3 = 095;
Тогда m0 = 09 × 095 × 095 = 0812.
R – расчётное сопротивлении материала конструкции при работе на изгиб по таблице 6.7 [5] R = 210 МПа. Тогда момент сопротивления определим по формуле (2.2) для каждого из сечений:
Теперь проверим выполнения условия (2.1)
Можно сделать вывод что по методу допускаемых напряжений все описные сечения проходят т.е. во всех сечениях стрелы портального крана "Альбатрос" условие (2.1) выполняется.
Проверим выполнения условия прочности:
гдеWx – момент сопротивления сечения определяемое по формуле:
гдеВ Н – из рисунка 1.4.
Рис. 1.4. Общий вид стрелы крана
По условию (1.4) все опасные сечения стрелы крана "Альбатрос" проходят.
Проведём проверку опасных сечений по методу предельных состояний.
Первое предельное состояние – потеря несущей способности при однократном действии максимальной нагрузки (по условиям прочности) [7].
Основная расчётная зависимость имеет вид:
– сумма внешних нагрузок т.е. изгибающий момент;
ki – коэффициент перегрузки нормативных нагрузок. По таблице 6.15 [5] ki = 14.
m0 × R= 0812 × 210 = 1705 МПа.
Во всех сечениях условие выполняется.
Проверим опасные сечения по методу предельных состояний при действии однократной максимальной нагрузки.
Условие прочности при действии изгибающих реакций:
Ri – реакции от сил Q и RA в сечениях кН.
Определим эти реакции.
сечение с одного конца стрелы делим на 2.
Определим площадь сечения Fi.
Проверим выполнения условия (2.7).
Условие (2.7) во всех сечениях выполняется.
2.2 Проверка рёбер жёсткости на сжатие
Условии прочности (для сечения в месте крепления груза) имеет вид:
гдеа1 – расстояние от ребра жёсткости до стенки; а1 = 200 мм;
Д – давление на ребро. Д = Q = 1962 кН;
Wxmin – минимальный момент сопротивления ребра на изгибе.
гдеsт – предел текучести материала ребра sт = 2844 МПа.
Тогда проверим условие (2.9)
Условие сжатия выполняется.
2.3 Расчёт на выносливость сечения в месте подвески груза
srk – длительный предел выносливости;
s – фактическое напряжение;
[srk] – допускаемое напряжение;
n1 – коэффициент запаса выносливости по таблице 1.3 [5] n1 = 14;
k – эффективный коэффициент концентрации;
s-1 – предел выносливости s-1 = 035 sв;
sв – предел прочности при растяжении МПа (временное сопротивление sв = 440 МПа);
s-1 = 035 × 440 = 154 МПа;
Так как по формуле (2.11) для симметричного цикла
Максимальное напряжение по условию прочности
05 МПа 110 МПа smax [srk].
Условие прочности выполняется.
2.4 Расчёт на ограниченный срок службы
Расчёт на ограниченный срок службы выполняется по ограниченному пределу выносливости:
гдеNd – базовое число циклов.
Nd = 2×106 по рекомендациям [4] – для металлических конструкций сварных листовых;
m – показатель степени кривой усталости.
a – коэффициент срока службы.
гдеZi – суммарное число циклов напряжения по таблице 1.3.3 [8]
гдеa – срок службы a = 20 лет для режима ВТ по таблице 1.3.2 [4];
tк – число часов работы крана в ч.;
nдн – число рабочих дней в году в днях;
nц – число циклов работы крана в час (см.гл. ).
Тогда по формуле (2.13)
srk – предел выносливости определён в пункте 2.1.3 srk = 154 МПа.
Тогда по формуле (2.12)
Из приведённых выше проверочных расчётов можно сделать вывод что трещины в стреле портального крана "Альбатрос" могут возникнуть в результате усталостных разрушений при истёкшем сроке службы крана (и соответственно металлоконструкции) либо нарушением техники безопасности.
3. Проверочные расчёты металлоконструкции хобота портального крана "Альбатрос" (Zenit)
4. Нагрузки действующие на портальный кран
Расчет металлических конструкций портальных кранов работающих под открытым небом рекомендуется производить по трем случаям нагружения: [6]
I случай – нормальные нагрузки рабочего состояния;
II случай – максимальные нагрузки рабочего состояния;
III случай – максимальные нагрузки нерабочего состояния.
По третьему случаю нагрузки рассчитываются только механизмы изменения вылета и противоугонные захваты. При расчете портала рассматриваются четыре наиболее вероятных комбинации названных первых двух случаев нагрузки.
Первый случай соответствует расчету на выносливость.
Предполагается что кран нагружен эквивалентным грузом. Комбинация А – на стреле эквивалентный груз кран неподвижен (ветра нет). Комбинация Б – при нагруженной стреле осуществляется поворот и одновременно изменение вылета стрелы (ветра нет).
Второй случай – расчет по предельному состоянию. Комбинация В – поднимется максимальный груз. В момент отрыва груза от земли скорость подъема максимальная (ветра нет). Комбинация Г – кран нагружен максимальным грузом осуществляется одновременно поворот и изменение вылета при этом на кран действует ветер (сила ветра определяется по действующим нормам). Металлические конструкции кранов в первом случае нагрузки рассчитываются только для тяжелого и весьма тяжелого режимов работы. По комбинации А проверяются на выносливость балки и вертикальные фермы; по комбинации Б – горизонтальные решетки связи а также пояса стрел. По комбинации В – рассчитываются на прочность балки и вертикальные пояса ферм; по комбинации Г – проводится расчет на прочность горизонтальных решеток проверка поясов балок и ферм – на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил. Расчетные нагрузки для металлических конструкций портальных кранов сведены в таблице 1.2.
А. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с половинной скоростью
Б. Кран в движении. Торможение механизмов поворота
В. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с полной скоростью
Г. Кран в движении. Торможение механизмов поворота и изменении вылета. Ветер
Собственный вес элементов крана
Вес груза и подвески Q а также вызванное этим натяжение канатов
Горизонтальная сила вызванная отклонением грузовых канатов от вертикали на угол a
Сила инерции от торможения механизма поворота Т1и от торможения механизма изменения вылета Т3 (силы инерции груза учтены углом a)
Давление ветра на кран силой р--- (давление ветра на груз учтено углом a)
Центробежная сила инерции масс при вращении крана Т2.
Qк – вес номинального груза;
Qэ – вес эквивалентного груза;
y1 y2 – динамические коэффициенты.
Значения динамических коэффициентов y1 и y2 приведены в таблице 1.3
4.1. Нагрузки действующие на портал
Рассмотрим нагрузки действующие на портал.
В первом случае нагрузки комбинация А (табл.1.2) на портал действует вертикальная нагрузка складывающаяся из веса поворотной части крана и груза (принимается эквивалентный груз с учетом динамического воздействия). Поднимаемый груз создает момент в вертикальной плоскости. Наиболее тяжелым будет при этом случай когда стрела направлена перпендикулярно пути как показано на рисунке 1.6 [6].
Рис. 1.6. Схема к определению нагрузок на портал (первый случай комбинация А)
Условно принимается что вылет стрелы при этом составляет 75 % его максимального значения. Момент от веса поворотной части вследствие наличия противовеса действует в направлении противоположному грузовому моменту.
гдеQэ – эквивалентная нагрузка на металлоконструкцию зависящая от класса нагружения крана;
y1 – динамический коэффициент;
Gпч – вес поворотной части Gпч = 1235 т.
Момент в вертикальной плоскости
В первом случае нагрузки комбинация Б принимается что на вылете составляющем 075 % от максимального эквивалентный груз действует только статически. При повороте крана вследствие отклонения грузовых канатов возникает горизонтальная сила на конце стрелы действующая перпендикулярно ей и создающая моменты в вертикальной и горизонтальных плоскостях. Сила инерции поворотной части крана создает момент в горизонтальной плоскости того же направлении (принимается с коэффициентом 05).
Как видно из рисунка 2.7 силы инерции действующие в противоположных направлениях в горизонтальной плоскости стремятся сдвинуть поворотную часть крана к порталу.
Рис. 2.7 Схема к определению нагрузок на портал (первый случай комбинация Б)
В этом случае вертикальная сила
При повороте крана на поворотную часть действует сила инерции Т1 приложенная в центре его тяжести расположенном на расстоянии х0 от оси вращения.
гдеet×х0 – тангенциальное ускорение соответствующее центру тяжести поворотной части х0;
et – угловое ускорение при повороте;
w – угловая скорость в конце периода разгона при повороте (001-003 мс);
tп – время пуска механизма поворота (3-5 с).
Сила инерции действующая на груз при повороте крана:
гдеr – вылет стрелы.
Н = 05 × 31 – 20 = -45 Н
Момент в вертикальной плоскости
Момент в горизонтальной плоскости
В случае нагрузки II комбинация В принимается что при неподвижном кране осуществляется подъем номинального груза с подхватом. Вылет крана при этом – максимальный.
гдеy2 – динамический коэффициент y2 = 15 [4];
II случай нагрузки комбинация Г кран поддерживает номинальный груз на максимальном вылете. При этом осуществляется резкое торможение механизмов поворота и изменения вылета. Теперь вертикальная сила: (рис.2.8) [10]
Горизонтальная сила в направлении укосины
гдеТ2 – центробежная сила инерции поворотной части при повороте крана;
Т3 – сила инерции приложенная в центре тяжести системы стрела-хобот-оттяжка
гдеGc Gх Go – соответственно все стрелы хобота и оттяжки;
tв – время изменения вылета стрелы;
Vв – скорость изменения вылета стрелы.
Рвс – сила ветра действующая на стрелу;
Рвк – сила ветра действующая на поворотную часть крана.
4 Расчёт крана на устойчивость
При составлении таблиц нагрузки отдельно составим нагрузки действующие на поворотную часть крана и нагрузки действующие на весь кран [14].
Усилие действующее на поворотную часть и их нагрузки приведены для случая максимального среднего и минимального вылетов стрелы.
Толкование координатной системы у таблицы нагрузок поворотной части.
Усилие действующее на весь кран и их нагрузки приведены в таблицах.
Толкование координатной системы.
По нормативному положению устойчивости направления стрелы считаем перпендикулярным относительно направления передвижения. Таким образом в таблице нагрузок поворотной части указанная там ось Х в сводке будет осью Y.
Указание радиального направления означает направление стрелы т.е. по отношению к неповоротной части – направление Y. Таким образом момент М означает Му а момент М0 означает Мх.
С точки зрения поворотной части радиальное направление Y означает боковое направление.
Таблица 2.4 – Нагрузки поворотной части
Место и причина нагрузки
Зафиксированный противовес поворотной части
Собственный вес поворотной части
Полезный груз и крюк
Инерционная сила подъёма
Горизонтальные усилия
Продолжение таблицы 2.4
Таблица 2.5 – Нагрузки неподвижной части
Рабочий собственный вес
Радиальная инерционная сила
Боковая инерционная сила
Расчёт устойчивости при различных нагрузках
Устойчивость крана рассчитывается для 5 случаев нагрузок.
Случай А: с учётом собственного веса полезного груза инерционной силы и рабочего ветрового давления одновременно. Направление силы перпендикулярно относительно направления передвижения. Допустимый коэффициент устойчивости
Случай В: с учетом собственного веса полезного груза увеличенных инерционных сил и одновременно осуществления всех движений.
Случай С: с учетом собственного веса полезного груза всех одновременно действующих инерционных сил и рабочего давления ветра если стрела в отношении от передвижения стоит под углом 45°.
Случай Д: при статической нагрузке с учетом собственного веса и полезного груза.
Случай Е: с учетом (фактора) коэффициента собственной устойчивости внерабочем состоянии для самого неблагоприятного положения стрелы и с учётом максимального нерабочего ветрового давления.
Общий вид используемой формулы для случаев А-Д:
Общий вид используемой формулы для случая Е:
гдеk1 – коэффициент устойчивости;
k2 – собственный коэффициент устойчивости;
Gg – вес стрелы и стрелового механизма относительного на головку;
Q – масса максимального рабочего груза кг;
а – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести максимального рабочего подвешенного груза при горизонтальном положении крана м;
b – расстояние от точки вращения крана до линии обваливания м;
с – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести крана м;
Н – расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза м;
h – расстояние между плоскостью проходящей через точки опорного контура и концом стрелы м;
h1 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорного контура и центром тяжести крана м;
u – скорость подъёма груза мс;
u1 – скорость передвижения крана мс;
u2 – горизонтальная скорость движения конца стрелы мс;
– вертикальная скорость движения конца стрелы мс;
n – число оборотов крана в мин;
t – время не установившегося режима механизма подъёма сек;
t1 – время не установившегося режима механизма передвижения сек;
t2 –время не установившегося режима механизма изменения вылета стрелы сек;
t3 – время не установившегося режима механизма поворота крана сек;
WQ – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
W1 – сила возникающая на наветренной плоскости под действием ветрового давления;
W2 – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
r0 r1 r2 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорных контуров и центром приложения ветрового давления;
a – угол наклона крана;
Характеристика крана
u1 = 32 ммин = 058 мс;
t1 = 60 с (передвижение);
t2 = 40 с (изменение вылета стрелы);
t3 = 80 с (поворот);
W + W1 = 769 Н;r1 = 192 м;
W2 = 3752 Н;r2 = 210 м;
Аналогично расчёту получаем:
5 Ремонт элементов с трещинами
Ремонт элементов с трещинами осуществляют заваркой трещин. Основные требования при ремонте сквозных трещин в элементах металлоконструкции:
–установить трещину по всей длине и отметить концы;
–в концах трещин на расстоянии равном половине диаметра сверла засверлить сквозное отверстие диаметром равным толщине основного металла;
–по длине трещины произвести разделку кромок;
–до заварки очистить от масла грязи окалины зону трещины на расстоянии 20-30 мм со всех сторон трещины;
–трещину не включая ограничивающие её отверстия заварить сварными швами за несколько проходов во избежании перегрева основного металла и обеспечения плавного перехода к основному металлу;
–после заварки зачистить начало и конец шва.
Разделку трещин и сколов не соответствующих кромках элементов выполнить рубкой шлифованием или газовой резкой допускается применение плазменно-дуговых и воздушно-дуговых процессов. [17]
Толщина накладки используемой для покрытия трещин не должна превышать толщины усиливаемого элемента. Размер накладки определяется видом трещины но отстояние кромки накладки от конца трещины не менее 50 мм. Для прихватки больших накладок допускается рассверливать отверстия диаметром не менее 40 мм.
При ремонте элементов с несквозными трещинами разделку кромок выполняют на всю глубину трещины. Контроль глубины трещины следует производить засверловкой в сочетании с капиллярным методом контроля.
Трещины в расчётных элементах металлоконструкции обязательно подлежат просвечиванию (рентгено гаммаграфированию. ГОСТ 7512 либо ультрозвуком ГОСТ 14782).
Неполная заварка трещин и дефекты сварных швов не допускается. При наличии трещины значительной по длине и опасной по расположению (в частности направленной поперёк действия сил в элементе) следует дефектный элемент или заменить или заварить трещину с обязательным просверливанием 100% длины шва или вварить в него ставку стыковыми швами. [18]
5.1 Технические требования к ремонту металлоконструкций
Ремонт металлоконструкций ГПМ производится согласно "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов" (ПБ-10-382-00) и технических условий на ремонт по предлагаемым ремонтным чертежам в соответствии с разработанной и утверждённой последовательностью технологических ремонтных операций. [19]
Способ устранения дефектов в металлоконструкции устанавливается исполнителем ремонта в соответствии с технологическими возможностями и опытом проведения аналогичных ремонтных операций.
При обнаружении в металлоконструкции сложных повреждений привлекаются к разработке технологического процесса на ремонт специалисты проектных организаций. Технологический процесс ремонта металлоконструкций портальных кранов основывается на прогрессивных методах с максимальной механизацией проводимых операций с учётом возможности снижения трудоёмкости и стоимости ремонта. [6]
Схема усиления сварного узла предусматривает плавность передачи нагрузки от восстанавливаемых элементов на основание.
При ремонте металлоконструкций не допускается:
–снижение прочности и жёсткости конструкции;
–увеличение эксцентриситета приложения сил в сварных узлах (в результате усиления или замене элементов);
–соединение элементов металлоконструкций не предусмотренное ремонтными чертежами (например применение сварных соединений вместо резьбовых);
–применение углеродистых сталей обычного качества при ремонте конструкции из низколегированных сталей;
–заварка трещин металлоконструкций нагруженных кранов. [9]
5.2 Технические требования при выполнении работ по усилению металлоконструкции крана
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдений требований безопасности согласно ТБ-10-14-92 "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик аттестованный в соответствии с "правилами аттестации сварщика".
Ремонт производить в соответствии с РД 212-00-93-88 и РД 31.44.05-80.
Меры безопасности производства работ обеспечить в соответствии с требованиями работ на высоте электробезопасности и пожарной безопасности.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкции ремонтируемого узла разгрузить от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования:
–Выставить и смонтировать путем приварки к колонне и платформе машинного отделения раскрепляющих конструкций;
–Раскрепить платформу машинного отделения.
Свариваемые кромки и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм должны быть очищены от грязи ржавчины масла и влаги.
Выполнить дополнительный лаз в стенке колонны со стороны машинного отделения над уровнем платформы диаметром 400 мм. Кромки выреза усилить накладным фланцем S =12 мм диаметром 510720 мм. Крепление выполнить сварным швом Н1-8 с внутренней и наружной стороны. Изготовить крышку диаметром 720 мм S = 8 мм крепить восемью болтами М1040.
Сварные швы клеймить личным клеймом сварщика.
Для усиления крепления машинного отделения к колонне необходимо удалить ранее приваренные планки к кронштейну.
Сварные швы с трещинами (см. вид Г ----Б – Б) на участке превышающим дефект шва на 25-35 мм вырубить разделать и заварить швы по ГОСТ 526480-Т1-8.
Проект усиления крепления машинного отделения к колонне по виду Н аналогичен проекту усиления по виду А и сеч. Л-Л ---- М-М.
Сварные швы по ГОСТ 5264-80 электроды Э-50А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по ГОСТ – 32 42-79 РД 31.44.05-80.
Места ремонта загрунтовать и окрасить согласно требований ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-46. класс покрытия 7.
Перед пуском крана в эксплуатацию провести внеочередное ПТО крана.
(Технические требования описаны в соответствии с графическим чертежом лист 6).

Расчетные длины для сечений.dwg

схема нагрузок.dwg

Общий вид сечения стрелы.dwg

3 Хобот.dwg

0205.Д05.053.ПК.03.00
Металлоконструкция хобота
портального крана "Альбатрос
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдением требовании
безопасности согласно РД 10-382-00 "Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподьемных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик
аттестованный в соответствии с "Правилами
аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства"
постановлением Госгортехнадзора РФ № 63 от 30.10.98 г.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкцию ремонтируемых узлов разгрузить
от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования.
Свариваемые крамки и прилегапющие к ним зоны металла
шириной не менее 20 мм.
быть очищены от грязи
Электроды типа Э-46А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по РД 34.10.130.-96
Трещины по сварным швам разделать под сварку и заварить по ГОСТ 5264-80.
Металлоконструкцию ремонтируемых узлов загрунтовать и окрасить согласно требовании
ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-76. Класс покрытия 7.
* Размеры для справок.
Неуказанные предельные отклонения h14
Трещина по основному

1 Общий вид крана Альбатрос.dwg

0205.Д05.053.ПК.01.00
Портальный кран "Альбатрос".
* Размеры для справок..* Размеры для справок.
Неуказанные предельные отклонения h14
Консервация в соответствии с климатическим исполнением.
Кран изготовлен по ТУ 24.09.579 - 83.
Смазка при эксплуатации по указаниям в "Техническом описании
и инструкции по эксплуатации" в соответствии с климатическим
00 наибольший задний габарит поворотной части
наибольшая высота крана при наибольшем вылете
Техническая характеристика
Высота подъема над головкой
Глубина опускания ниже головки
Скорость изменения вылета
Скорость передвижения
Скорость вращения поворотной
Наименьший радиус поворота
при движении по криво-
Технические требования

6 Ведомость дефектов и проект.dwg

Ведомость дефектов и проект
усиления металлоконструкции
портального крана "Альбатрос
0205.Д05.053.ПК.06.00
Организация и производство ремонтных работ должны
выполнятся с соблюдением требований безопасности согласно
ПБ-10-14-92 "Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподъемных кранов
Сварочные работы должен производить сварщик
аттестованный в соответствии с Правилами аттестации
сварщиков и специалистов сварочного производства"
утвержденными постановлением Госотехнадзора РФ №63 от
Ремонт производить в соответствии с РД 3144.05-80
Меры безопасности производства работ обеспечить в
соответствии с требованиями работ на высоте
элктробезопасности и пожарной безопасности
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкцию узла
разгрузить от действия сил собственного веса и веса
установленного оборудования:
-выставить и смонтировать путем приварки к колонне и
платформе машинного отделения раскрепляющих конструкций;
-раскрепить платформу машинного отделения
Свариваемые кромки и прилегающие к ним зоны металла
шириной не менее 20 мм должны быть очищены от грязи
Вырезать дополнительный лаз в стенке колонны со стороны
машинного отделения на уровне платформы диаметром 490 мм.
Кромки выреза усилить накладным фланцем S=12 мм
0720 мм. Крепление выполнить сварным швом Н1-8 с
внутренней и наружной стороны. Изготовить крышку диаметром
крепить восемью болтами М 10х20
Сварные швы клеймить личным швом сварщика
Для усиления креплпния машинного отделения к колонне
необходимо удалить ранее приваренные планки к кранштейну
Сварные швы с трещинами (см. вид Г
превышающем дефект шва на 25-35 мм
заварить швом по ГОСТ 5264-80-Т1-8
Проект Усиления крепления машинного отделения к колонне по
виду Н аналогичен проекту усиления по виду А и сеч. Л-Л
Сварные швы по ГОСТ5264-80
электроды Э-50А ГОСт 9467-75
Контроль сварных соединений производить внешним осмотром
и обмером по ГОСТ 3242-79
Места ремонта загрунтовать и окрасить согласно требований
ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-76. Класс покрытия 7
Перед пуском крана в эксплуатацию произвести внеочередное
*Размеры для справок
**Размеры уточнить по месту
Балка машинного отделения
Ось условно не показана

5 Портал.dwg

0205.Д05.053.ПК.05.00
Металлоконструкция портала
портального крана "Альбатрос
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдением требовании
безопасности согласно РД 10-382-00 "Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподьемных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик
аттестованный в соответствии с "Правилами
аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства"
постановлением Госгортехнадзора РФ № 63 от 30.10.98 г.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкцию ремонтируемых узлов разгрузить
от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования.
Свариваемые крамки и прилегапющие к ним зоны металла
шириной не менее 20 мм.
быть очищены от грязи
Электроды типа Э-46А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по РД 34.10.130.-96
Трещины по сварным швам разделать под сварку и заварить по ГОСТ 5264-80.
Металлоконструкцию ремонтируемых узлов загрунтовать и окрасить согласно требовании
ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-76. Класс покрытия 7.
* Размеры для справок.
Неуказанные предельные отклонения h14
Трещина по основному

4 Оттяжка.dwg

0205.Д05.053.ПК.04.00
Металлоконструкция оттяжки
портального крана "Альбатрос
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдением требовании
безопасности согласно РД 10-382-00 "Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподьемных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик
аттестованный в соответствии с "Правилами
аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства"
постановлением Госгортехнадзора РФ № 63 от 30.10.98 г.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкцию ремонтируемых узлов разгрузить
от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования.
Свариваемые крамки и прилегапющие к ним зоны металла
шириной не менее 20 мм.
быть очищены от грязи
Электроды типа Э-46А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по РД 34.10.130.-96
Трещины по сварным швам разделать под сварку и заварить по ГОСТ 5264-80.
Металлоконструкцию ремонтируемых узлов загрунтовать и окрасить согласно требовании
ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-76. Класс покрытия 7.
* Размеры для справок.
Неуказанные предельные отклонения h14
Трещина по основному

2 Стрела.dwg

0205.Д05.053.ПК.02.00
Металлоконструкция стрелы
портального крана "Альбатрос
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдением требовании
безопасности согласно РД 10-382-00 "Правила устройства и безопасной эксплуатации
грузоподьемных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик
аттестованный в соответствии с "Правилами
аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства"
постановлением Госгортехнадзора РФ № 63 от 30.10.98 г.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкцию ремонтируемых узлов разгрузить
от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования.
Свариваемые крамки и прилегапющие к ним зоны металла
шириной не менее 20 мм.
быть очищены от грязи
Электроды типа Э-46А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по РД 34.10.130.-96
Трещины по сварным швам разделать под сварку и заварить по ГОСТ 5264-80.
Металлоконструкцию ремонтируемых узлов загрунтовать и окрасить согласно требовании
ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-76. Класс покрытия 7.
* Размеры для справок.
Неуказанные предельные отклонения h14
Трещины по основному
Трещина по основному

Сетевой график.dwg

0205.Д09.084.ПК.10.00
- резервы времени событий
раннии и позднии сроки свершения событий
- продолжительность работы
-количество исполнителей
Критический путь составляет 245 дней:

Лист1.dwg

Сетевой график в записку.dwg

4.doc

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
РЕШЕНИЙ ПРИНЯТЫХ В ПРОЕКТЕ
1. Выбор базы сравнения
Так как ремонтируется существующий кран то его показатели целесообразно сравнивать с показателями нового портального крана имеющего те же характеристики.
За базу сравнения принимаем новый портальный кран «Альбатрос 1020». Цена 60000000 рублей.
2. Расчет себестоимости и цены ремонта портального крана.
Себестоимость проектируемого изделия – это выражение в денежной форме текущих затрат предприятия на его проектирование производство и реконструкцию. Для определения текущих затрат предприятия и вероятность признания их обществом в первую очередь необходимо определить предполагаемую цену потребления проектируемого изделия.
2.1. Расчет себестоимости ремонта портального крана.
Расчет себестоимости ремонта производится по следующим статьям калькуляции:
Покупные изделия и полуфабрикаты.
Основная заработная плата производственных рабочих.
Дополнительная заработная плата производственных рабочих.
Отчисление на социальное страхование.
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.
Расходы на подготовку и освоение производства.
Общепроизводственные расходы.
Внепроизводственные расходы.
Прочие производственные расходы.
2.1.1.. Сырье и материалы.
Нормы материалов отдельных групп и средняя цена материала данной группы приведена в табл. 4.1.
Нормы материала и средняя цена материала
Норма расхода материала кг
Затраты на основные материалы М можно определить по формуле [24]
где Кm - коэффициент учитывающий транспортно – заготовительные расходы (Кm= 105 - 11);
n – номенклатура основных материалов используемых в изделии;
ЦМi – оптовая цена материала данной группы руб.кг.
2.1.2. Покупные изделия и полуфабрикаты.
Покупные изделия и полуфабрикаты приведены в таблице 4.2.
Покупные изделия и полуфабрикаты
Затраты по этой статье калькуляции Мn руб. определяются по формуле:
где n – количество групп покупных изделий и полуфабрикатов шт.;
Цni –цена единицы покупного изделия или полуфабриката руб.
2.1.3. Возвратные отходы
Стоимость возвратных отходов М0 руб. определяется исходя из нормы реализуемых отходов основного материала данного вида на изделия и цены отходов материала.
где n – количество групп отходов;
Ц0i –цена отходов рубкг рубм и т.п.
2.1.4. Основная заработная плата производственных рабочих на изготовление изделия Зо определяется трудоемкостью квалификацией работы и часовой тарифной ставкой.
где n – общее количество операций на изготовление изделия;
Зчi – часовая тарифная ставка за работы выполняемые на данной операции руб.ч.
Данные об основной заработной плате производственных рабочих представлены в таблице 4.3.
Расчет основной заработной платы производственных рабочих.
Средняя часовая тарифная ставка руб.ч
Основная заработная плата руб.
2.1.5. Дополнительная заработная плата производственных рабочих выплачивается за отпуск и прочее не рабочее время оплата которого предусмотрена трудовым законодательством. Сумма дополнительной заработной платы приходящейся на единицу продукции Зд руб. рассчитывается по формуле
2.1.6. Отчисление на социальное страхование Зсс в себестоимости изделия рассчитывается по отношению к основной и дополнительной заработным платам производственных рабочих по установленным ставкам.
2.1.7. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.
Основная цель данных затрат поддержание в рабочем состоянии основных производственных фондов. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования Рэ.о. вычисляется пропорционально основной заработной плате основных рабочих.
где апр= 80% - процент исчисления расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.
2.1.8. Цеховые расходы.
К цеховым расходам Рц относятся расходы на выполнение общецеховых работ а также заработная плата цехового персонала и служащих. Этот вид затрат относят на себестоимость пропорционально заработной плате производственных рабочих. [24]
где ац= 160 % - процент исчисления цеховых расходов [24]
2.1.9. Расходы на подготовку и освоение производства.
Данные расходы содержат затраты по выполнению следующих видов работ:
а) конструирование новых видов изделий;
б) разработка технологии изготовления новых видов изделий;
в) разработка исходных данных;
г) конструирование специальной инструментальной оснастки и технологии ее изготовления;
г) изготовление и испытание опытных образцов новых изделий при организации их производства.
Расходы на подготовку и освоение производства Рп.о. определяются пропорционально заработной плате производственных рабочих. [24]
где ап.о.= 20 % - процент исчисления расходов на подготовку и освоение производства.
2.1.10. Общепроизводственные расходы Ро представляют собой комплекс затрат связанных с управлением предприятием общехозяйственными и некоторыми другими расходами.
где ао = 80 % - процент исчисления общепроизводственных расходов
2.1.11. Прочие производственные расходы. К ним относятся следующие издержки производства:
а) отчисления или расходы на научно – исследовательские или опытные работы;
б) затраты на гарантийное обслуживание и ремонт продукции;
в) затраты на стандартизацию отчисления на научно – техническую пропаганду.
2.1.12. Внепроизводственные расходы. При исчислении полной себестоимости изготовления изделий в нее включается издержка по сбыту продвижению продукции и прочие накладные расходы. Эти затраты на тару упаковку транспортировку и рекламу изделия. На себестоимость изделия они относятся пропорционально производственной себестоимости. [24]
где Рв – внепроизводственные расходы;
ав= 10 % - процент внепроизводственных расходов;
Сз – производственная себестоимость (табл. 4.4.)
Сз= М+Мп М0+З0+ Зд+ Зсс+ РЭ0+ Рц+ РП0+Р0 +РП
В таблице 4.4. приведены расчеты проектной себестоимости ремонта портального крана.
Полная себестоимость ремонта портального крана является суммой производственной себестоимости и внепроизводственных расходов.
Наименование статьи калькуляции
Покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты
Возвратные отходы (вычитается)
Основная заработная плата производственных рабочих
Дополнительная заработная плата производственных рабочих
Отчисления на социальное страхование
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Расхода на освоение и подготовку производства изделия
Общепроизводственные расходы
Прочие производственные расходы
Итого: производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Итого: полная себестоимость
2.2. Расчет цены ремонта портального крана.
Цену как денежное выражение стоимости на проектируемое изделие определяем по формуле [24]
где Цр – расчетная цена ремонта;
Сп – полная себестоимость ремонта;
аб = 15 % - ежемесячный банковский процент;
р = 25 % - плановая рентабельность;
Пч – чистая прибыль.
Цена с учетом налога на прибыль Цн определяется по формуле [24]
где Пб – балансовая прибыль.
Балансовую прибыль рассчитывают по формуле [24]
Оптовая цена с учетом налога на добавленную стоимость (НДС) [24]
где Мз – материальные затраты.
Материальные затраты определяются по формуле
Определение экономии при проведении ремонта крана вместо покупки нового.
где Цнов – стоимость нового портального крана руб.;
Ц – затраты на ремонт руб.
На основании выполненных технико-экономических расчетов можно сделать вывод что ремонт и усиление металлоконструкции портального крана «Альбатрос 1020» экономически более выгодно чем покупка нового экономия составляет 599768498 рублей.
3. Расчет и построение сетевого графика по НИОКР.
Сетевой график представляет собой графическое изображение проекта в котором отдельные операции т.е. работы по выполнению проекта изображаются стрелками. Начало и конец стрелки обозначают соответственно начало и конец операции.
Содержание работ и ожидаемое время их выполнения приведены в таблице 4.5.
Экспертная оценка трудоемкости дни
Составление и согласование технического задания
Подбор необходимых материалов. Разработка и утверждение технических предложений
Изучение анализ и обобщение подобранных материалов и научно-технической литературы
Разработка конструкции макета и составление эскизов
Выявление возможных вариантов разработки и оценки их эффективности
Уточнение основных исходных данных на основе выбранного варианта разработки
Разработка блок-схемы и габаритных чертежей
Составление принципиальных схем
Оптимизация параметров принципиальной схемы
Настройка и лабораторные испытания макета
Обобщение и анализ данных испытаний
Составление пояснительной записки к эскизному проекту
Оформление рецензирования и защита эскизного проекта
Внесение изменений в эскизный проект
Составление и согласование уточненного технического задания
Экспериментальная проверка основных узлов
Уточнение принципиальной схемы изделия
Выбор конструкции и расчет ее свойств
Конструирование и изготовление технологического образца
Продолжение таблицы 4.5.
Испытание технологического образца
Разработка конструкции основных узлов изделия с учетом данных испытания технологического образца
Вопрос патентных формуляров и разрешение на применение и поставку материалов и комплектующих изделий
Оформление рецензирование и защита технического проекта
Внесение изменений в технический проект по результатам защиты
Составление технического задание на рабочее проектирование
Техническая подготовка производства
Разработка схем и рабочих чертежей
Составление эксплуатационно-технической документации
Оформление патентных формуляров
Выпуск информационных материалов
Изготовление и настройка опытного образца
Заводские испытания опытного образца
Корректировка рабочих чертежей
Доработка текстовой документации
Проведение государственных испытаний
Корректировка и доработка текстовой документации
Оформление рабочей документации
Корректировка и доработка рабочей документации
Оформление текстовой документации
На основании данных табл. 4.5. строим сетевой график который представлен на рабочем рис. 4.2. После построения определяются основные временные параметры сетевого графика таблица 4.6.: ранние и поздние сроки наступления событий Т ранние и поздние сроки начала и окончания работ t рн резервы времени работ R пij R свij. Результаты расчетов заносят в таблицу 7.6.
Ранний срок наступления события – это минимально возможный срок необходимый для выполнения всех работ предшествующих данному событию. Расчет ранних сроков ведут от исходного (начального) события Iо до завершающего iw .[28]
где Вi – множество событий i соединенных с j – ми работами (I - j).
Поздний срок наступления события – это максимально допустимое время между моментами наступления предыдущего события I и последующим j определяемого из условия что после наступления этого события в свой поздний срок остается достаточно времени чтобы выполнить следующие за этим событием работы. [28]
где Сi – множество событий j соединенных с i – ми работами (i j).
Ранний срок начала работы совпадает с ранним сроком наступления ее начального события а ранний срок окончания работы превышает его на величину продолжительности этой работы. [28]
Поздний срок окончания работы совпадает с поздним сроком наступления ее конечного события а поздний срок начала работы меньше на величину продолжительности этой работы. [28]
Полный резерв времени работы (i j) – это максимальное время на которое можно отсрочить ее начало или увеличить продолжительность не изменяя директивного срока наступления завершающего события [28]
Свободный резерв времени работы (ij) – это максимальное время на которое можно отсрочить ее начало или увеличить ее продолжительность при условии что все события сети наступают в свои ранние сроки. [28]
Расчет временных параметров сетевого графика
Продолжительность работ дни
Количество исполнителей чел
Подбор необходимых материалов. Разработка и утверждение технического предложения.
Изучение и анализ подобранных материалов и научно – технической литературы.
Разработка конструкции
и макета и составление эскизов
Уточнение основных исходных данных на основании выбранного варианта
Разработка блок схема и габаритных чертежей изделия
Продолжение таблицы 4.6.
Разработка конструкций основных узлов изделия с учетом данных испытания технологического образца
Составление технического задания на рабочее проектирование
текстовой документации
События на СГ изображаются кружками в которых отражаются номер события i резерв времени события Ri ранний tрi и поздний tmi сроки свершения (рис. 4.1.).
Работа изображается стрелкой (рис. 4.1.) показывающей связь между событиями и характеризуется затратами времени (продолжительность работы tij) или иного ресурса а также исполнением работы (количество работников выполняющих работу Кij).
Рис. 4.1. Фрагмент сетевого графика.
Сетевой график приведён на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Сетевой график проведения проектно конструкторских работ.
Вывод по сетевому графику: длительность проектирования составляет 245 дней.
Критический путь: 0-1-2-4-9-10-11-12-13-14-16-18-19-20-21-22-23-24-26-27-28-29-30-31-32-33-34-36

Лист1.dwg

Таблица.doc

Наименование потребителей
Установленная рабочая мощность
Коэффициент мощности расчетный
Потребляемая расчетная мощность
Суточное потребление электроэнергии
Диспетчерская связь нормировщики КПС и ее котельная
Расчетные электрические нагрузки трансформаторной подстанции ТП 2

Механические характеристики.dwg

Фрагмент.dwg

Условные обозначения
ТТ-трансформатор тока
ТН-трансформатор напряжения
ТП-трансформаторная подстанция
КК1-КК4-крановые колонки

Тахограмма.dwg

Схема электр..dwg

Магнитный контроллер ТАИ
механизма передвижения
0205.Д09.084.ПК.11.00

Расчет.docx

Расчет и выбор трансформатора
Потребляемая расчетная мощность:
Кран портальный №1:
Кран портальный №2:
Диспетчерская связь нормировщики КПС и ее котельная:
Суточное потребление электроэнергии:
Суточное потребление энергии всех приемников:
Среднегодовое потребление энергии:
Принимаем 360 суток и число часов работы в году при трех рабочих сменах 5000 часов. Тогда:
Трансформатор выбираем по полной мощности:
Выбираем мощность трансформатора из стандартного ряда: следовательно мощность первого и второго трансформатора будет: . Из стандартного ряда получаем:
Расчет и выбор кабельных линий
Выбор сечений кабельных линий по условию их нагрева допустимым длительным током:
Учитывая требования механической прочности перспективы развития сети и увеличения нагрузки в будущем а также для упреждения больших потерь напряжения в пусковых режимах двигателей крана принимаем кабели для линий:
Расчет потери напряжения от ТП-2 до ввода на кран 3:
Установившийся режим:
Выбранные сечения кабелей могут быть заложены в проект.
Расчет потери напряжения от ТП-2 до осветительной мачты:

Электрооборудование.doc

4.РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КРАНА
Режим работы электрооборудования
Режим работы электропривода механизма передвижения портального крана при циклической работе характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ% в формулировке ГОСТ 183-74 (включая относительную продолжительность включения при регулировании скорости) числом включений в час и величиной эквивалентного момента статических сопротивлений на валу электродвигателя приведенного к нормативной относительной продолжительности включения.
Устройства и работа электрооборудования крана
Портальный кран питается от сети трехфазного переменного тока U=380Вольт частотой 50 Гц. Напряжение на кран подается с помощью гибкого кабеля.
Управление электроприводами
Управление электроприводами заключается в осуществлении пуска регулирования скорости торможения реверсирования а также поддержании режима работы привода в соответствии с требованиями технологического процесса. Выбор типа устройств для построения систем управления определяется требованиями к электроприводу и теми функциями которые он должен выполнять.
Режимы работы механизмов крана
По стандарту группа режима работы механизмов определяется в зависимости от класса использования механизма и режима нагружения механизма.
Принимаем класс использования механизма подъема Т5 при общей продолжительности испытаний 6300 ч - кран используется регулярно с перерывами [14].
Режим нагружения определяет относительную длительность с которой механизм подвергается действию максимальной или пониженной нагрузки.
Режим нагружения определяется исходя из номинального коэффициента распределения нагрузок механизмов Кт.
Коэффициент распределения нагрузки для механизма Кт вычисляется по формуле:
Режим нагружения для данного механизма L4 – тяжелый [14].
Установив класс использования и режим нагружения можно определить группу классификации механизма в целом по международному стандарту ИСО 43011 [14]. Принимаем группу классификации механизма в целом М7 – весьма тяжелый режим работы.
Циклограммы работы крана
Грузовой цикл работы крана состоит из подъема груза поворота крана на 90º перемещения крана опускание груза и возврата к исходному положению для нового цикла.
Кран имеет многократно и постоянно повторяющиеся грузовые циклы которые представлены в виде тахограммы на рис. 4.1.
Величины скоростей механизмов крана берем из паспортых данных:
- скорость подъема груза Vп=08 мс;
- скорость поворота крана Vпов=025 обс;
- скорость передвижения крана Vпер=055 мс;
Рис. 4.1. Тахограмма грузового цикла портального крана
5.1. Для механизма подъема время пуска и торможения:
Путь проходимый с установившейся скоростью:
где Н – высота подъема Н=16 м.
Время движения с установившейся скоростью:
где Кр – коэффициент увеличения скорости при движении крана
5.2.Для механизма поворота крана:
5.3. Для механизма передвижения время пуска и торможения:
где S – длины пути передвижения крана S=10 м.
5.3.Расчетное число циклов в час:
гдеН – средняя расчетная высота подъема Н= 16 м;
S – длины пути передвижения крана S=30 м;
Lпов – средний угол поворота крана в одном направлении м;
– коэффициент учитывающий суммирование времени подъема и спуска груза и пустого грейфера за цикл;
Кр.с. – коэффициент увеличения времени движения за счет регулирования скорости [15];
Vп – скорость подъема мс (паспортные данные);
Vпов – скорость поворота крана мс (паспортные данные);
Vпер – скорость передвижения крана мс (паспортные данные);
tп – время паузы на расстроповку застроповку груза с;
tцикла – время одного цикла с;
При определенном числе грузовых циклов в час и времени одного цикла относительная продолжительность включения механизма передвижения находим по формуле:
За цикл работы крана происходит определенное количество включений механизмов в число которых входит как минимально необходимое число пусков до наибольшей скорости движения и соответствующее число торможения так и некоторое дополнительное количество включений регулирования.
Расчетное число пусков в час до наибольшей скорости:
Квкл 06 – для всех механизмов крана при усредненной типовой тахограмме.
6.Расчет статических нагрузок
Исходя из номинального натяжения каната статическая мощность (КВт) на валу электродвигателя при перемещении крана определяется:
гдеmкр – масса крана кг;
mгруз – масса груза кг;
Vп – номинальная скорость передвижения крана мс;
h - К.П.Д. механизма h=09;
mп – коэффициент числа механизмов передвигающих кран mп=4.
Выбор электродвигателя для механизма подъема осуществляется по параметру мощности:
гдеКи – коэффициент использования в зависимости от поднимаемого грузаКи=08;
Кз – коэффициент запаса на условия работы при повышении температурыКз=12;
Кр – коэффициент использования электродвигателя при регулировании скоростиКр=1 [15];
Кe - коэффициент относительной продолжительности включения (табл.3.8) [15]Кe=105;
Кпр – коэффициент дополнительных пускотормозных нагрузок (табл.3.8) [15]Кпр=125.
По статической мощности на валу электродвигателя при передвижении крана выбираем двигатель типа 4МТН355S8 [15] со следующими параметрами:
Nдв=132кВт; ПВ%=40%; nдв=710обмин.
7.Выбор аппаратуры управления
Осуществляется по следующим параметрам:
способу управления (силовым контроллером магнитным контроллером или тиристорным устройством);
степени защиты аппаратуры от агрессивного воздействия окружающей среды;
обеспечение управления электродвигателем с ресурсными параметрами;
обеспечение электродинамической и термической стойкости выбранной аппаратуры к возможным токам перегрузки.
Точность остановки привода механизма передвижения в заданных координатах прежде всего зависит от скорости в начале торможения а также от времени срабатывания коммутационных аппаратов и тормозов. Согласно паспортных данных портального крана «Альбатрос» S = 500 мм.
Учитывая требуемую точность установки и диапазон регулирования 1:8 принимаем систему управления МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ [15].
Эта аппаратура обеспечивает допустимое число включений (до наибольшей скорости) 600 вклчас; позволяет дистанционное управление; обслуживается электромонтером средней квалификации; группа режима работы механизма по паспортным значениям М7 [15].
3.1. Описание схемы МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ.
Механические характеристики электропривода МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ приведены на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Механические характеристики электропривода
МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ.
В схеме автоматизированы режимы пуска и торможения и улучшена плавность торможения благодаря обеспечению тормозной характеристики противовключения двигателя. Схема управления коммутатора аналогична схеме управления с кулачковым контроллером. Этот электропривод имеет коммутатор на тиристорах VSI VS2 измерительные мосты VD2 VD3 делитель напряжения на резисторе R3 и потенциометре R4 элемент с регулируемым порогом срабатывания на стабилитроне VD6 формирователь импульсов на оптроне VS3 распределитель импульсов на диодах VD4.
Цепь статора подключается к сети контакторами КММ. Управление скоростью осуществляется контакторами ускорения 1КМ4 1КМ7; 2КМ 2КМ7. Ma второй и третьей позициях командоконгроллера электропривод работает в импульсно-ключевом режиме; причем для получения характеристики 3 включаются контакторы 1КМ4 2КМ4 выводящие часть сопротивления ротора и перестраивающие уставку скольжения изменением сопротивления потенциометра R4. На остальных позициях командоконтроллера осуществляется разгон двигателя по реостатным характеристикам 4 5 при зашунтированном контакторами 1КМ5 2К.М5 коммутаторе.
Автоматизация пускотормозных режимов выполняется с помощью реле времени КТ1 КТ2. При возвращении рукоятки контроллера во второе-третье положения происходит свободный выбег. При переходе в первое положение (со 2-5-го положений) осуществляется торможение противовключением и ограничение скорости тормозного режима величиной от 10 % номинальной.
Поскольку рассматриваемая система обеспечивает глубокое регулирование скорости передвижения в двигательном и тормозном режимах это положительное качество может быть использовано для сокращения зон не обслуживаемых краном и обеспечения кнопочного управления механизмами передвижения с пола.
Для сокращения зоны в пределах выбега крана после срабатывания концевой защиты устанавливают дополнительно конечные выключатели SQ11 SQ12 на расстоянии 02 04 м от упоров.
Основные конечные выключатели SQI и SQ2 отключают механизм передвижения на расстоянии расчетного выбега при большой скорости. После этого на малой скорости при нажатой кнопке SB4 (555) кран может быть доведен до упора.
Наряду с управлением с помощью командоконтроллера из кабины может быть обеспечено кнопочное управление с пола. Для этого переключатель SA в кабине должен находиться в положении «пульт».
Контактами SB1 (SB2) кнопочного поста включаются двигатели привода передвижения и кран движется на малой скорости а контактор тормоза включается контактами SB 11 (SB 12) этого же поста. Для получения средней и большой скорости движения крана замыкаются контакты SB3 и SB 13 кнопочного поста. При отпускании этой кнопки но нажатой кнопке SB1 (SB2) происходит свободный выбег крана.

тех. маш.doc

3. Технология изготовления хобота
1. Назначение и описание хобота
Хобот портального крана «Альбатрос» является несущей металлоконструкцией. Хобот (см.лист 190205.Д09.084.ПК.09.00.СБ). Хобот представляет собой пространственную систему прямоугольного сечения и состоит из двух вертикальных стенок 1 верхней 2 и нижней 3. Для увеличения его жесткости и прочности металлоконструкцию усиливают диафрагмами4.
Существенным преимуществом коробчатой металлоконструкции перед решетчатой является возможность применения в большом объеме механизации и автоматизации сборочно-сварочных работ при его изготовлении а также применение прогрессивных методов резки и сварки.
2. Технические требования при изготовлении хобота
Грибовидность поясных листов: ;
Кривизна балок и стержней: ;
Скручивание балок и стержней: ;
Выпучивание вертикальных стенок балок: .
3. Маршрут изготовления хобота портального крана
Операция 05. Отрезная. Ножницы гильотинные Н635А.
Для резки стали CтЗсп выбираем гильотинные ножницы ([2] стр. 214). (см. лист 190205.Д09.0084.ПК.09.00)
Операция 10. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка листов. Шов стыковой.
(см. лист 190205.Д09.084.ПК.09.00)
Операция 15. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка диафрагм к нижнему поясу.
Операция 20. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка швов боковой стенки.
Операция 25. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Операция 30. Сварочная. Сварочный аппарат СТ-300
Прихватка и сварка швов верхнего пояса.
4. Расчет технологических режимов резки правки и сварки
Основное время для правки металла - это время в течение которого
изменяется форма заготовки
где L - длина заготовки м;
- расстояние между центрами верхних пар м [2];
v - скорость правки v = 8 ммин;
k - коэффициент учитывающий проскальзывания валков. k = 09 065. Принимаем к = 08
m - количество одновременно выправляемых заготовок. Принимаем m = 1
n - количество пропусков заготовки через валки машины n = 1 3.
Продолжительность времени организационно-технического обслуживания рабочего места и отдых на листоправильных машинах составляет 9% от оперативного времени.
tшт = t0 + tB = 34 + 03=37.
Норма времени на обработку партии деталей
где Тп.з - подготовительно-заключительное время на партию.
Тп.з = 7 мин на правильных машинах
n - число деталей в партии. Принимаем n = 7
Тпарт=7+37*7=329 мин
Операция 05 - режим резки выбор оборудования. Для резки стали CтЗсп выбираем гильотинные ножницы [27].
Число ходов ползуна в минуту (n = 4) [23];
Предел прочности Ст Зсп при растяжении – В = 170 МПа.
где φ = 2 6º - угол створа гильотинных ножниц
Продолжительность времени двойного хода ползуна
tоп =1n= 14 = 025 мин.
При работе на "самоходе" без выключения ножниц после каждого раза основное время
t0 = tоп* n = 025 * 1 = 025 мин.
Время работы механизма зависит от конструкции муфты включения и рассчитывается по формуле:
Время на организационно-техническое обслуживание рабочего места и отдых при резке металла на гильотинных ножницах при механической уборке отходов составляет 12%.
t0 = (tоп +tов)*N = (025+0021)*1 = 0271 мин.
Норма штучного времени для одной детали
tшт = t0 + 012 * t0 = 0271 + 012 * 0271 = 03 мин.
Операция 10 - режим ручной электродуговой сварки.
Электродуговую сварку проводим плавящимися электродами с покрытием (обмазкой) по ГОСТ 2246-60 диаметром от 03 до 12 мм. Толщина покрытия составляет 05 3 мм на сторону что повышает устойчивость горения дуги и защищает расплавленный металл от окисления и насыщения азотом.
Наличие в покрытии раскислителей FeMn FeSi FeTi позволяет восстановить окислы металла на кромках изделия.
При сборке предпочтительнее чтобы электрическая дуга питалась от переменного тока. При этом питание осуществляется от сварочных трансформаторов. В настоящее время выпущены сварочные аппараты переменного тока различных типов. Аппараты типа СТЭ-34 состоят их понижающего трансформатора и регулятора тока (220 380 и 500 В) а во вторичной обмотке индуцируется ток напряжением 55 60 В. Трансформаторы такого типа применяются для тока до 500 1000 А.
Для получения качественного сварного шва необходимо правильно выбрать режим сварки определяемый диаметром электрода величиной сварочного тока и длиной дуги.
Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины металла и типа сварного соединения.
Диаметр электрода мм
Величина сварочного тока зависит от толщины свариваемого металла типа соединения скорости сварки. Практически величину сварочного тока при сварке электродами из малоуглеродистых сталей можно определить по формуле:
Iсв = (40 60)*d где d - диаметр электрода мм.
Длина дуги существенно влияет на качество сварного шва - чем короче дуга тем выше качество наплавляемого металла.
Длину дуги находим по формуле:
Lд = 05 * (d + α) мм
Обычно сварку ведут при токах свыше 50 А. При величине сварочного тока > 100А напряжение горения дуги зависит только от длины дуги:
где α - коэффициент характеризующий падение напряжение на электродах (при стальных α= 10 12)
- коэффициент характеризующий падение напряжения на 1 мм длины столба дуги = 2 25.
Напряжение зажигания дуги для переменного тока 50 70 В.
Заготовки устанавливаем по разметке в специальном приспособлении
Толщина свариваемых деталей:
Принимаем диаметр электрода dэ = 6 мм. Электрод Э42 ГОСТ 9467-75 ВСП-1 на постоянном и переменном токе с толстым покрытием (табл.6) [23].
Iсв = (40 60) *d = (40 60) * 6 = 240 ÷ 360 А.
Принимаем Iсв = 300 А.
Lд = 05 *(d + 2) = 05 * (6 + 2) = 4 мм.
Vд=α+* Lд=10+2*4=18 В.
Тип шва и катет назначаем по ГОСТ 52640-80 в зависимости от толщины свариваемых деталей.
Для 1 = 8 мм и 2 = 8 мм назначаем С5
Норма штучного времени.
где to - основное время электродуговой сварки.
Площадь сечения наплавляемого металла мм2
F = (6 8) * dэ = (6 8) * 6 = 36 48 мм2 => F = 40 мм2 .
Удельный вес наплавляемого металла гсм2 γ= 785 гсм2.
Сила сварочного тока Iсв = 300 А.
По табл. 6 [23] kп = 8 14 г(А*ч) - коэффициент наплавки электродов принимаем kп = 8 г(А*ч)
Переход 1. Прихватка листов Lnp = 20 мм 200 мм.
Поправочные коэффициенты k1 = 125 – вертикальный шов снизу вверх k2 = 12 – длина шва 200 мм.
tonp = k1 * k2 * to = 125*12 *588 = 1323 минм.
Переход 2. Приварка ребер. Lсв = 1000 мм ; k2 = 1
toсв = k1 * k2 * to = 125*1*1323=1653 минм.
tв1 - вспомогательное время связанное с образованием шва - 15% от основного времени
tв1 прихв = 015* to = 015 * 1323 = 198 минм.
tв1 св = 015* to = 015 * 1653 = 248 минм.
tв2 - вспомогательное время связанное со сваренным изделием и управлением оборудования 10% от основного времени
tв2 прихв = 01 * to прихв =01*1323 = 1323 мин.
tв2 св = 01 * to св = 01*1653 = 1653 мин.
k = 115 - коэффициент учитывающий время на обслуживание рабочего места отдых и естественные надобности.
Длина шва прихваток суммарная
ΣLприх= 30*20 = 600 мм
Штучное время прихваток
tшт прихв = [(132 + 198) * 06 + 132] = 115 = 1199 минм
Штучное время сварного шва
tшт cв = [(1653 + 248) * 1 + 1653] * 115 = 2376 мин.
Толщина свариваемых деталей 1=8 мм и 2=4 мм.
Принимаем диаметр электрода dэ = 3 мм. Электрод Э42 ГОСТ 9467-75 ВСП-1 на постоянном и переменном токе с толстым покрытием (табл.6) [23]
Icв= (40 60) * d = (40 60) * 3 = 120 ÷ 180 А.
Принимаем Icв = 150 А.
Lд = 05 * (d + 2) = 05 * (3 + 2) = 25 мм.
Vд=α+* Lд=11+22*25=165 В.
Для 1=8 мм и 2=4 мм. Шов Т2. Катет 4 мм.
Площадь сечения наплавляемого металла мм
F = (6 8) * dэ = (6 8) *3 = 18 24 мм2
Принимаем: F = 20мм2
Удельный вес наплавляемого металла γ = 785 гсм2
Сила сварочного тока Icв = 150 А.
По табл. 6 [23] kп = 8 14 г(А*ч) - коэффициент наплавки электродов; принимаем kп = 10 г(А*ч)
Длина прихватки Lпр = 10 мм 200 мм
k1 = 12 [1] стр. 262
t0 прихв = k* t0 = 12 *63 = 76 минм
Длина сварного шва Lсв = 640 мм = 064 м;
k 2 = 1 [1] стр. 262
t0 св= 1 * 63 = 63 минм
Вспомогательное время
tв1 прихв = 015*to прих = 015*76 = 114 минм
tв1 св = 015*to св = 015*63 = 095 минм.
tв2 прихв = 01*to прих = 01*76 = 076 мин.
tв2 св = 01*to св = 01*63 = 063 мин.
tшт прихв = [(769 + 118) * 039 + 076] * 115 = 481 минм
Длина сварного шва суммарная:
Lсв= 5000+180=5180 мм.
Штучное время сварного шва:
tшт св = [(63 + 098) * 518 + 063] * 115 = 441 мин.
Толщина свариваемых деталей: 1 = 8 мм 2 = 12 мм
Принимаем диаметр электрода dэ = 6 мм. Электрод Э42 ГОСТ 9467-75 ВСП-1 на постоянном и переменном токе с толстым покрытием (табл.6) [23]
Icв= (40 60) * d = (40 60) * 6 = 240 ÷ 360 А.
Принимаем Icв = 300 А.
Lд = 05 * (d + 2) = 05 * (6 + 2) = 4 мм.
Vд=α+* Lд=11+22*4=198 В.
Для 1=8 мм и 2=12 мм. Шов У2. Катет 4 мм.
F = (6 8) * dэ = (6 8) *6 = 36 48 мм2
Принимаем: F = 40мм2
Сила сварочного тока Icв = 300 А.
По табл. 6 [23] kп = 8 14 г(А*ч) - коэффициент наплавки электродов; принимаем kп = 12 г(А*ч)
Длина прихватки Lпр1 = 20 мм 200 мм k1 = 12 [27]
t0 прихв=k* t0 = 12 *523 = 6276 минм
Длина сварного шва Lсв = 6000 мм; k 2 = 1 [27]
t0 св= 1 * 523 = 523 минм
tв1 прихв = 015*to прих = 015*6276 = 094 минм
tв1 св = 015*to св = 015*523 = 07845 минм.
tв2 прихв = 01*to прих = 01*6276 = 063 мин.
tв2 св = 01*to св = 01*523 = 0523 мин.
Lприх = 50*8 = 400 мм
tшт прихв = [(6276 + 094) * 04 + 06276] * 115 = 404 мин
Длина сварного шва суммарная
Lсв= 6000*2=12000 мм
tшт св = [(523 + 07845) * 12 + 0523] * 115 = 836 мин.
tшт прихв = [(6276 + 094) * 04 + 06276] * 115 = 404 минм
tшт св = [(523 + 07845) * 12 + 0523] * 115 = 836 минм.
Принимаем диаметр проволоки dэ = 6 мм.
Принимаем Icв1 = 350 А (1=12 мм и 2=8 мм)
Icв1 = 300 А (1=10 мм и 2=10 мм).
Vд=α+* Lд=12+22*4=208 В.
Принимаем: F1 = 45мм2 F2 = 40мм2
Сила сварочного тока Icв1 = 350 А Icв1 = 300 А
Длина прихватки Lпр = 50 мм 200 мм.
t0 прихв= k* t0 = 12 *504 = 6 минм
Длина сварного шва Lсв = 5000 мм 6000 мм 6000 мм.
t0 св1= 1 * 504 = 504 минм
t0 св2= 12 * 523 = 6276 минм
tв1 прихв = 015*to прих = 015*6 = 09 минм
tв2 прихв = 01*to прих = 01*6 = 06 минм
tв1 св = 015*to св1 = 015*504 = 0756 мин.
tв2 св = 015*to св1 = 015*6274 = 094 мин.
tв2 св2 = 06762 мин.
tшт прихв = [(6 + 09) * 11 + 06] * 115 = 94 мин
Длина сварного шва суммарная – шов двух сторонний
Lсв2= 6000*2=12000 мм
tшт св1 = [(504 + 0756) * 49+05] * 115 = 332 мин.
tшт св2 = [(6276 + 094) * 129+06276] * 115 = 100 мин.
Скорость сварки можно найти по формуле
где t0 - основное время мин
Приспособление служит для сборки и сварки коробчатого сечения хобота портального крана.
Приспособление для сборки данной конструкции состоит из рамы 1 сваренной из швеллера № 5. К раме 1 в местах установки деталей приварены упор 4 и прижимы 5. (см. лист 190205.Д09.084.ПК.08.00 СБ)
К раме в местах установки элементов металлоконструкции приварены упор 4 и прижимы 5. Фиксация элементов металлоконструкции осуществляется путем прижатия их с двух сторон прижимам 6.
В зависимости от сложности металлоконструкции ее конфигурации программы выпуска и способа сварки сборку можно производить по разметке по первому изделию на универсальных приспособлениях по шаблону на специальных стендах. Сборка по разметке с применением простейших универсальных приспособлений применяется в индивидуальном производстве.
Сборка по первому изделию применяется в мелкосерийном производстве с применением простейших универсальных приспособлений.
Сборка на настилах с пазами снабженными упорами фиксаторами и различными зажимными устройствами применяется в мелкосерийном и серийном производстве при изготовлении однотипных но разных по габаритам металлоконструкций.

Заключение.doc

В настоящем дипломном проекте произведены проверочные расчеты и изучены следующие вопросы:
- в конструкторской части дается описание и техническая характеристика портального крана «Альбатрос» проведены проверочные расчеты опасных сечений металлоконструкции стрелы портального крана «Альбатрос» по методу предельных состояний и допустимым напряжениям в наиболее опасных сечениях в которых наиболее часто возникают трещины рассчитаны нагрузки действующие на портал при помощи программы «Zen
- в техническом разделе разработан технологический процесс изготовления металлоконструкции хобота;
- в экономическом разделе описано технико-экономическое обоснование решений принятых в проекте посчитана себестоимость и цена ремонта;
- в разделе энергоснабжения и электропривода описана схема и принцип действия электрических цепей управления и силовых частей электрооборудования;
- в разделе безопасности жизнедеятельности проведен анализ факторов влияющих на безопасность проведения работ краном в порту на погрузочно-разгрузочной площадке.

Титульник.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ: ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ МЕХАТРОНИКИ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
КАФЕДРА: ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН И РОБОТОВ
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: «ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ СТРОИТЕЛЬНО ДОРОЖНЫЕ
МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ (РАБОТЕ)
НА ТЕМУ: Кран портальный « Альбатрос» 1020 т. Ремонт и реконструкция металлической конструкции портала и стрелы крана.
Фамилия имя отчество
Наименование раздела (вопроса) должность ученая степень Ф.И.О. подпись
Тех. и экон. экспертиза: Павленко А.Н. ст. пр. к.т.н .

спец часть без всех рисунков.doc

1. Ремонт металлоконструкции портального крана «Альбатрос»
1. Описание портального крана
1.1 Назначение и устройство портального крана
Портальными кранами называют полноповоротные стрелковые краны поворотная часть которых установлена на жестком портале передвигающемся по рельсам проложенным по земле или эстакаде [2].
Портальные краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных работ в морских и речных портах а также монтажно-сборочных работ при постройке и ремонте судов. Кроме того портальные краны широко применяются для механизации работ на крупных гидротехнических строительствах [3].
В зависимости от назначения предусматриваются следующие типы портальных кранов: перегрузочные (грейферные и крюковые) и монтажные (строительные судостроительные) краны.
Перегрузочные портальные краны предназначаются для работы грейфером с массовыми навалочными грузами и для работы крюковой подвеской со штучными грузами в морских и речных портах на складах промышленных предприятий [4]. Грузоподъемность кранов используемых в портах при погрузке массовых грузов колеблется в пределах 15-20 т.
Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс) зависит от количества железнодорожных путей перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными двухпутными трехпутными [3].
Типы конструкций портальных кранов в основном зависят от устройства поворотной части которая может опираться на поворотный круг уложенный на портале или вращаться на поворотной или неповоротной колонне составляющей одно целое с порталом. [5]
Общий вид портального крана "Альбатрос" фирмы "Кранбау Эберсвальде" (Kranbau Eberswalde ГДР) представлен на листе 1 графической части данного дипломного проекта.
Портал 3 представляет собой пространственную раму которая перекрывает один два или три железнодорожных пути и обеспечивает свободный пропуск под краном железнодорожных составов.
Поворотная часть крана поворачивающаяся относительно портала на неопределенный угол состоит из платформы колонны (или каркаса) и стрелового устройства. Стреловое устройство состоит из стрелы 1 оттяжки 4 и хобота 2.
На поворотной части устанавливают механизмы подъема поворота и изменения вылета стрелы 10 электрооборудование подвижный противовес 7 (еще может быть установлен неподвижный противовес) кабину управления 6 и машинную кабину 13.
На портале расположен механизм передвижения крана 9 таким образом что портал опирается на ходовые тележки. На рассматриваемом кране "Альбатрос" половина ходовых тележек являются приводными. Число колес ходовой тележки зависит от массы крана различных нагрузок на кран и допускаемых давлений колеса на рельс.
Стреловые устройства портальных кранов обычно принимаются двух типов: прямые стрелы с уравнительным полиспастом и шарнирно-сочлененные стреловые устройства с гибкой или жесткой оттяжкой [6].
Металлические конструкции портальных кранов выполняются решетчатой или коробчатой конструкции.
1.2 Техническая характеристика портального крана "Альбатрос
Тип крана: портальный электрический передвижной полноповоротный кран (обычного типа на поворотной колонне) с изменяющимся вылетом стрелы.
Назначение крана: для работы грейфером и крюком.
Режим работы крана: ---
Режим работы механизмов:
(груз-сть 10т)(груз-сть 10т)(груз-сть 20т)
Механизм подъема6М(ВТ)6М(ВТ)3М(Л)
Механизм поворота5М(Т)5М(Т)3М(Л)
вылета стрелы3М(Л)5М(Т)3М(Л)
Механизм передвижения
Грузоподъемность крана
При работе грейфером или крюком на вылетах 8-32 м10 т
При работе крюком на высотах 8-16 м20 т
При работе грейфером: над подкрановым рельсом22 м
ниже подкранового рельса15 м
При работе крюком 10 т: над подкрановым рельсом25 м
При работе крюком 20 т: над подкрановым рельсом 22 м
ниже подкранового рельса 8 м
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63 мс
при грузоподъемности 20 т 32 мс.
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63-90 мс
при грузоподъемности 20 т 32-47 мс.
Скорость передвижения крана 20 мс.
Скорость вращения поворотной части крана 16 обмин.
Скорость изменения вылета стрелы 63 мс.
Расстояние между центрами головок подкранового рельса 105 м.
Расстояние между центрами опорных фланцев тележек передвижения устанавливаемых на общем подкрановом рельсе 105 м.
Допускаемое передвижение по кривым:
радиус не менее 150 м.
Давление колеса крана на рельс
Максимальное в рабочем состоянии с учетом всех сил инерции кроме передвижения: 240 кН.
Максимальное в нерабочем состоянии 250 кН.
Общая высота крана на минимальном вылете приблизительно 46 м.
Электрический питание крана гибким резиновым кабелем.
Установка крана в районах в которых температура воздуха бывает ниже минус 40 °С не допускается.
2. Проверочные расчеты металлоконструкции стрелы
портального крана «Альбатрос»
2.1. Проверка запаса прочности опасных сечений стрелы
Стрела представляет собой пространственную конструкцию коробчатого сечения выполненную из листового проката из стали St-38b-2 по TGL 7960 (ГДР) что соответствует стали Ст3сп5 по ГОСТ 380-71 т.е. для расчетов берем параметры отечественного аналога. Общий вид стрелы портального крана «Альбатрос» с возможными дефектами и опасными сечениями показан на листе 190205.Д05.053.ПК.02.00.
Расчетная схема стрелы рис. 1.1. представляет собой балку имеющую неподвижную опору с одного конца и два усилия: одного изгибающего вниз с другого конца балки и удерживающее усилие (между ними) – направленное вверх. Наибольший момент возникает когда стрела расположена горизонтально.
Рис. 1.1. Расчетная схема стрелы портального крана «Альбатрос»
lQ = 19550 мм – размеры взяты из чертежа (лист 2)
Gт = 20 т – максимальная грузоподъёмность крана.
Q = G × g = 20 × 981 = 1952 кН.
Найдём реакции опор RA и RB.
Сумма множеств относительно точки В равна 0.
Относительно точки А сумма моментов равна 0.
Определим изгибающие моменты:
Изгибающий момент в точке В слева:
Изгибающий момент в точке В справа:
Для того чтобы проверить опасные сечения по методам допускаемых напряжений и предельных состояний из листа 2 определим основные размеры опасных сечений а результаты сведём в таблицу 2.1.
Расчётные длины до сечений изображены на рисунке 1.3 приняты исходя из чертежа (лист 2).
Общий вид сечения стрелы показан на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Общий вид сечения стрелы крана
Рис. 1.3. Расчетные длины до сечений
Для проверки сечений по методам допускаемых напряжений и предельных состояний определим изгибающие моменты действующие в каждом из опасных сечений.
Проведём проверку по методу допускаемых напряжений.
Основная расчётная зависимость может быть записана виде:
[s] – допускаемое напряжение с учётом вида деформации МПа;
sт – предел текучести материала sт = 340 МПа [4];
n – запас прочности n = 13 по таблице 1.13 [7];
Ф – геометрический фактор т.е. момент сопротивления при изгибе в вертикальной плоскости в м3 Ф = Wxs
Определим Wxs по формуле (2.2)
гдеМи – изгибающий момент в сечении;
m0 – коэффициент условий работы определяется по выражению:
m0 = m1 × m2 × m3(1.3)
гдеm1 – коэффициент ответственности по таблице 6.2 [5] m1 = 09;
m2 – коэффициент отклонений в геометрических размерах по таблице 6.3 [7] m2 = 095;
m3 – коэффициент учитывающий несовершенство расчёта по таблице 6.4 [7] m3 = 095;
Тогда m0 = 09 × 095 × 095 = 0812.
R – расчётное сопротивлении материала конструкции при работе на изгиб по таблице 6.7 [5] R = 210 МПа. Тогда момент сопротивления определим по формуле (2.2) для каждого из сечений:
Теперь проверим выполнения условия (2.1)
Можно сделать вывод что по методу допускаемых напряжений все описные сечения проходят т.е. во всех сечениях стрелы портального крана "Альбатрос" условие (2.1) выполняется.
Проверим выполнения условия прочности:
гдеWx – момент сопротивления сечения определяемое по формуле:
гдеВ Н – из рисунка 1.4.
Рис. 1.4. Общий вид стрелы крана
По условию (1.4) все опасные сечения стрелы крана "Альбатрос" проходят.
Проведём проверку опасных сечений по методу предельных состояний.
Первое предельное состояние – потеря несущей способности при однократном действии максимальной нагрузки (по условиям прочности) [7].
Основная расчётная зависимость имеет вид:
– сумма внешних нагрузок т.е. изгибающий момент;
ki – коэффициент перегрузки нормативных нагрузок. По таблице 6.15 [5] ki = 14.
m0 × R= 0812 × 210 = 1705 МПа.
Во всех сечениях условие выполняется.
Проверим опасные сечения по методу предельных состояний при действии однократной максимальной нагрузки.
Условие прочности при действии изгибающих реакций:
Ri – реакции от сил Q и RA в сечениях кН.
Определим эти реакции.
сечение с одного конца стрелы делим на 2.
Определим площадь сечения Fi.
Проверим выполнения условия (2.7).
Условие (2.7) во всех сечениях выполняется.
2.2 Проверка рёбер жёсткости на сжатие
Условии прочности (для сечения в месте крепления груза) имеет вид:
гдеа1 – расстояние от ребра жёсткости до стенки; а1 = 200 мм;
Д – давление на ребро. Д = Q = 1962 кН;
Wxmin – минимальный момент сопротивления ребра на изгибе.
гдеsт – предел текучести материала ребра sт = 2844 МПа.
Тогда проверим условие (2.9)
Условие сжатия выполняется.
2.3 Расчёт на выносливость сечения в месте подвески груза
srk – длительный предел выносливости;
s – фактическое напряжение;
[srk] – допускаемое напряжение;
n1 – коэффициент запаса выносливости по таблице 1.3 [5] n1 = 14;
k – эффективный коэффициент концентрации;
s-1 – предел выносливости s-1 = 035 sв;
sв – предел прочности при растяжении МПа (временное сопротивление sв = 440 МПа);
s-1 = 035 × 440 = 154 МПа;
Так как по формуле (2.11) для симметричного цикла
Максимальное напряжение по условию прочности
05 МПа 110 МПа smax [srk].
Условие прочности выполняется.
2.4 Расчёт на ограниченный срок службы
Расчёт на ограниченный срок службы выполняется по ограниченному пределу выносливости:
гдеNd – базовое число циклов.
Nd = 2×106 по рекомендациям [4] – для металлических конструкций сварных листовых;
m – показатель степени кривой усталости.
a – коэффициент срока службы.
гдеZi – суммарное число циклов напряжения по таблице 1.3.3 [8]
гдеa – срок службы a = 20 лет для режима ВТ по таблице 1.3.2 [4];
tк – число часов работы крана в ч.;
nдн – число рабочих дней в году в днях;
nц – число циклов работы крана в час (см.гл. ).
Тогда по формуле (1.13)
srk – предел выносливости определён в пункте 2.1.3 srk = 154 МПа.
Тогда по формуле (1.12)
Из приведённых выше проверочных расчётов можно сделать вывод что трещины в стреле портального крана "Альбатрос" могут возникнуть в результате усталостных разрушений при истёкшем сроке службы крана (и соответственно металлоконструкции) либо нарушением техники безопасности.
3. Проверочные расчёты металлоконструкции хобота портального крана "Альбатрос" (Zenit)
4. Нагрузки действующие на портальный кран
Расчет металлических конструкций портальных кранов работающих под открытым небом рекомендуется производить по трем случаям нагружения: [6]
I случай – нормальные нагрузки рабочего состояния;
II случай – максимальные нагрузки рабочего состояния;
III случай – максимальные нагрузки нерабочего состояния.
По третьему случаю нагрузки рассчитываются только механизмы изменения вылета и противоугонные захваты. При расчете портала рассматриваются четыре наиболее вероятных комбинации названных первых двух случаев нагрузки.
Первый случай соответствует расчету на выносливость.
Предполагается что кран нагружен эквивалентным грузом. Комбинация А – на стреле эквивалентный груз кран неподвижен (ветра нет). Комбинация Б – при нагруженной стреле осуществляется поворот и одновременно изменение вылета стрелы (ветра нет).
Второй случай – расчет по предельному состоянию. Комбинация В – поднимется максимальный груз. В момент отрыва груза от земли скорость подъема максимальная (ветра нет). Комбинация Г – кран нагружен максимальным грузом осуществляется одновременно поворот и изменение вылета при этом на кран действует ветер (сила ветра определяется по действующим нормам). Металлические конструкции кранов в первом случае нагрузки рассчитываются только для тяжелого и весьма тяжелого режимов работы. По комбинации А проверяются на выносливость балки и вертикальные фермы; по комбинации Б – горизонтальные решетки связи а также пояса стрел. По комбинации В – рассчитываются на прочность балки и вертикальные пояса ферм; по комбинации Г – проводится расчет на прочность горизонтальных решеток проверка поясов балок и ферм – на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил. Расчетные нагрузки для металлических конструкций портальных кранов сведены в таблице 1.2.
А. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с половинной скоростью
Б. Кран в движении. Торможение механизмов поворота
В. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с полной скоростью
Г. Кран в движении. Торможение механизмов поворота и изменении вылета. Ветер
Собственный вес элементов крана
Вес груза и подвески Q а также вызванное этим натяжение канатов
Горизонтальная сила вызванная отклонением грузовых канатов от вертикали на угол a
Сила инерции от торможения механизма поворота Т1и от торможения механизма изменения вылета Т3 (силы инерции груза учтены углом a)
Давление ветра на кран силой р--- (давление ветра на груз учтено углом a)
Центробежная сила инерции масс при вращении крана Т2.
Qк – вес номинального груза;
Qэ – вес эквивалентного груза;
y1 y2 – динамические коэффициенты.
Значения динамических коэффициентов y1 и y2 приведены в таблице 1.3
4.1. Нагрузки действующие на портал
Рассмотрим нагрузки действующие на портал.
В первом случае нагрузки комбинация А (табл.1.2) на портал действует вертикальная нагрузка складывающаяся из веса поворотной части крана и груза (принимается эквивалентный груз с учетом динамического воздействия). Поднимаемый груз создает момент в вертикальной плоскости. Наиболее тяжелым будет при этом случай когда стрела направлена перпендикулярно пути как показано на рисунке 1.6 [6].
Рис. 1.6. Схема к определению нагрузок на портал (первый случай комбинация А)
Условно принимается что вылет стрелы при этом составляет 75 % его максимального значения. Момент от веса поворотной части вследствие наличия противовеса действует в направлении противоположному грузовому моменту.
гдеQэ – эквивалентная нагрузка на металлоконструкцию зависящая от класса нагружения крана;
y1 – динамический коэффициент;
Gпч – вес поворотной части Gпч = 1235 т.
Момент в вертикальной плоскости
В первом случае нагрузки комбинация Б принимается что на вылете составляющем 075 % от максимального эквивалентный груз действует только статически. При повороте крана вследствие отклонения грузовых канатов возникает горизонтальная сила на конце стрелы действующая перпендикулярно ей и создающая моменты в вертикальной и горизонтальных плоскостях. Сила инерции поворотной части крана создает момент в горизонтальной плоскости того же направлении (принимается с коэффициентом 05).
Силы инерции действующие в противоположных направлениях в горизонтальной плоскости стремятся сдвинуть поворотную часть крана к порталу.
В этом случае вертикальная сила
При повороте крана на поворотную часть действует сила инерции Т1 приложенная в центре его тяжести расположенном на расстоянии х0 от оси вращения.
гдеet×х0 – тангенциальное ускорение соответствующее центру тяжести поворотной части х0;
et – угловое ускорение при повороте;
w – угловая скорость в конце периода разгона при повороте (001-003 мс);
tп – время пуска механизма поворота (3-5 с).
Сила инерции действующая на груз при повороте крана:
гдеr – вылет стрелы.
Н = 05 × 31 – 20 = -45 Н
Момент в вертикальной плоскости
Момент в горизонтальной плоскости
В случае нагрузки II комбинация В принимается что при неподвижном кране осуществляется подъем номинального груза с подхватом. Вылет крана при этом – максимальный.
гдеy2 – динамический коэффициент y2 = 15 [4];
II случай нагрузки комбинация Г кран поддерживает номинальный груз на максимальном вылете. При этом осуществляется резкое торможение механизмов поворота и изменения вылета. Теперь вертикальная сила: [10]
Горизонтальная сила в направлении укосины
гдеТ2 – центробежная сила инерции поворотной части при повороте крана;
Т3 – сила инерции приложенная в центре тяжести системы стрела-хобот-оттяжка
гдеGc Gх Go – соответственно все стрелы хобота и оттяжки;
tв – время изменения вылета стрелы;
Vв – скорость изменения вылета стрелы.
Рвс – сила ветра действующая на стрелу;
Рвк – сила ветра действующая на поворотную часть крана.
4.2. Расчёт крана на устойчивость
При составлении таблиц нагрузки отдельно составим нагрузки действующие на поворотную часть крана и нагрузки действующие на весь кран [14].
Усилие действующее на поворотную часть и их нагрузки приведены для случая максимального среднего и минимального вылетов стрелы.
Толкование координатной системы у таблицы нагрузок поворотной части.
Усилие действующее на весь кран и их нагрузки приведены в таблицах.
По нормативному положению устойчивости направления стрелы считаем перпендикулярным относительно направления передвижения. Таким образом в таблице нагрузок поворотной части указанная там ось Х в сводке будет осью Y.
Указание радиального направления означает направление стрелы т.е. по отношению к неповоротной части – направление Y. Таким образом момент М означает Му а момент М0 означает Мх.
С точки зрения поворотной части радиальное направление Y означает боковое направление.
Таблица 1.4 – Нагрузки поворотной части
Место и причина нагрузки
Зафиксированный противовес поворотной части
Собственный вес поворотной части
Полезный груз и крюк
Инерционная сила подъёма
Горизонтальные усилия
Таблица 2.5 – Нагрузки неподвижной части
Рабочий собственный вес
Радиальная инерционная сила
Боковая инерционная сила
Расчёт устойчивости при различных нагрузках
Устойчивость крана рассчитывается для 5 случаев нагрузок.
Случай А: с учётом собственного веса полезного груза инерционной силы и рабочего ветрового давления одновременно. Направление силы перпендикулярно относительно направления передвижения. Допустимый коэффициент устойчивости
Случай В: с учетом собственного веса полезного груза увеличенных инерционных сил и одновременно осуществления всех движений.
Случай С: с учетом собственного веса полезного груза всех одновременно действующих инерционных сил и рабочего давления ветра если стрела в отношении от передвижения стоит под углом 45°.
Случай Д: при статической нагрузке с учетом собственного веса и полезного груза.
Случай Е: с учетом (фактора) коэффициента собственной устойчивости внерабочем состоянии для самого неблагоприятного положения стрелы и с учётом максимального нерабочего ветрового давления.
Общий вид используемой формулы для случаев А-Д:
Общий вид используемой формулы для случая Е:
гдеk1 – коэффициент устойчивости;
k2 – собственный коэффициент устойчивости;
Gg – вес стрелы и стрелового механизма относительного на головку;
Q – масса максимального рабочего груза кг;
а – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести максимального рабочего подвешенного груза при горизонтальном положении крана м;
b – расстояние от точки вращения крана до линии обваливания м;
с – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести крана м;
Н – расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза м;
h – расстояние между плоскостью проходящей через точки опорного контура и концом стрелы м;
h1 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорного контура и центром тяжести крана м;
u – скорость подъёма груза мс;
u1 – скорость передвижения крана мс;
u2 – горизонтальная скорость движения конца стрелы мс;
– вертикальная скорость движения конца стрелы мс;
n – число оборотов крана в мин;
t – время не установившегося режима механизма подъёма сек;
t1 – время не установившегося режима механизма передвижения сек;
t2 –время не установившегося режима механизма изменения вылета стрелы сек;
t3 – время не установившегося режима механизма поворота крана сек;
WQ – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
W1 – сила возникающая на наветренной плоскости под действием ветрового давления;
W2 – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
r0 r1 r2 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорных контуров и центром приложения ветрового давления;
a – угол наклона крана;
Характеристика крана
u1 = 32 ммин = 058 мс;
t1 = 60 с (передвижение);
t2 = 40 с (изменение вылета стрелы);
t3 = 80 с (поворот);
W + W1 = 769 Н;r1 = 192 м;
W2 = 3752 Н;r2 = 210 м;
Аналогично расчёту получаем:
5 Ремонт элементов с трещинами
Ремонт элементов с трещинами осуществляют заваркой трещин. Основные требования при ремонте сквозных трещин в элементах металлоконструкции:
–установить трещину по всей длине и отметить концы;
–в концах трещин на расстоянии равном половине диаметра сверла засверлить сквозное отверстие диаметром равным толщине основного металла;
–по длине трещины произвести разделку кромок;
–до заварки очистить от масла грязи окалины зону трещины на расстоянии 20-30 мм со всех сторон трещины;
–трещину не включая ограничивающие её отверстия заварить сварными швами за несколько проходов во избежании перегрева основного металла и обеспечения плавного перехода к основному металлу;
–после заварки зачистить начало и конец шва.
Разделку трещин и сколов не соответствующих кромках элементов выполнить рубкой шлифованием или газовой резкой допускается применение плазменно-дуговых и воздушно-дуговых процессов. [17]
Толщина накладки используемой для покрытия трещин не должна превышать толщины усиливаемого элемента. Размер накладки определяется видом трещины но отстояние кромки накладки от конца трещины не менее 50 мм. Для прихватки больших накладок допускается рассверливать отверстия диаметром не менее 40 мм.
При ремонте элементов с несквозными трещинами разделку кромок выполняют на всю глубину трещины. Контроль глубины трещины следует производить засверловкой в сочетании с капиллярным методом контроля.
Трещины в расчётных элементах металлоконструкции обязательно подлежат просвечиванию (рентгено гаммаграфированию. ГОСТ 7512 либо ультрозвуком ГОСТ 14782).
Неполная заварка трещин и дефекты сварных швов не допускается. При наличии трещины значительной по длине и опасной по расположению (в частности направленной поперёк действия сил в элементе) следует дефектный элемент или заменить или заварить трещину с обязательным просверливанием 100% длины шва или вварить в него ставку стыковыми швами. [18]
5.1 Технические требования к ремонту металлоконструкций
Ремонт металлоконструкций ГПМ производится согласно "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов" (ПБ-10-382-00) и технических условий на ремонт по предлагаемым ремонтным чертежам в соответствии с разработанной и утверждённой последовательностью технологических ремонтных операций. [19]
Способ устранения дефектов в металлоконструкции устанавливается исполнителем ремонта в соответствии с технологическими возможностями и опытом проведения аналогичных ремонтных операций.
При обнаружении в металлоконструкции сложных повреждений привлекаются к разработке технологического процесса на ремонт специалисты проектных организаций. Технологический процесс ремонта металлоконструкций портальных кранов основывается на прогрессивных методах с максимальной механизацией проводимых операций с учётом возможности снижения трудоёмкости и стоимости ремонта. [6]
Схема усиления сварного узла предусматривает плавность передачи нагрузки от восстанавливаемых элементов на основание.
При ремонте металлоконструкций не допускается:
–снижение прочности и жёсткости конструкции;
–увеличение эксцентриситета приложения сил в сварных узлах (в результате усиления или замене элементов);
–соединение элементов металлоконструкций не предусмотренное ремонтными чертежами (например применение сварных соединений вместо резьбовых);
–применение углеродистых сталей обычного качества при ремонте конструкции из низколегированных сталей;
–заварка трещин металлоконструкций нагруженных кранов. [9]
5.2 Технические требования при выполнении работ по усилению металлоконструкции крана
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдений требований безопасности согласно ТБ-10-14-92 "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик аттестованный в соответствии с "правилами аттестации сварщика".
Ремонт производить в соответствии с РД 212-00-93-88 и РД 31.44.05-80.
Меры безопасности производства работ обеспечить в соответствии с требованиями работ на высоте электробезопасности и пожарной безопасности.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкции ремонтируемого узла разгрузить от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования:
–Выставить и смонтировать путем приварки к колонне и платформе машинного отделения раскрепляющих конструкций;
–Раскрепить платформу машинного отделения.
Свариваемые кромки и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм должны быть очищены от грязи ржавчины масла и влаги.
Выполнить дополнительный лаз в стенке колонны со стороны машинного отделения над уровнем платформы диаметром 400 мм. Кромки выреза усилить накладным фланцем S =12 мм диаметром 510720 мм. Крепление выполнить сварным швом Н1-8 с внутренней и наружной стороны. Изготовить крышку диаметром 720 мм S = 8 мм крепить восемью болтами М1040.
Сварные швы клеймить личным клеймом сварщика.
Для усиления крепления машинного отделения к колонне необходимо удалить ранее приваренные планки к кронштейну.
Сварные швы с трещинами (см. вид Г ----Б – Б) на участке превышающим дефект шва на 25-35 мм вырубить разделать и заварить швы по ГОСТ 526480-Т1-8.
Проект усиления крепления машинного отделения к колонне по виду Н аналогичен проекту усиления по виду А и сеч. Л-Л ---- М-М.
Сварные швы по ГОСТ 5264-80 электроды Э-50А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по ГОСТ – 32 42-79 РД 31.44.05-80.
Места ремонта загрунтовать и окрасить согласно требований ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-46. класс покрытия 7.
Перед пуском крана в эксплуатацию провести внеочередное ПТО крана.

спец часть.doc

1. Ремонт и реконструкция металлической конструкции портала и стрелы крана «Альбатрос»
1. Описание портального крана
1.1 Назначение и устройство портального крана
Портальными кранами называют полноповоротные стрелковые краны поворотная часть которых установлена на жестком портале передвигающемся по рельсам проложенным по земле или эстакаде [2].
Портальные краны являются одним из наиболее распространенных средств механизации погрузочно-разгрузочных работ в морских и речных портах а также монтажно-сборочных работ при постройке и ремонте судов. Кроме того портальные краны широко применяются для механизации работ на крупных гидротехнических строительствах [3].
В зависимости от назначения предусматриваются следующие типы портальных кранов: перегрузочные (грейферные и крюковые) и монтажные (строительные судостроительные) краны.
Перегрузочные портальные краны предназначаются для работы грейфером с массовыми навалочными грузами и для работы крюковой подвеской со штучными грузами в морских и речных портах на складах промышленных предприятий [4]. Грузоподъемность кранов используемых в портах при погрузке массовых грузов колеблется в пределах 15-20 т.
Ширина колеи портала (расстояние между осями подкрановых рельс) зависит от количества железнодорожных путей перекрываемых порталом. Обычно порталы выполняются однопутными двухпутными трехпутными [3].
Типы конструкций портальных кранов в основном зависят от устройства поворотной части которая может опираться на поворотный круг уложенный на портале или вращаться на поворотной или неповоротной колонне составляющей одно целое с порталом. [5]
Общий вид портального крана "Альбатрос" фирмы "Кранбау Эберсвальде" (Kranbau Eberswalde ГДР) представлен на листе 1 графической части данного дипломного проекта.
Портал 3 представляет собой пространственную раму которая перекрывает один два или три железнодорожных пути и обеспечивает свободный пропуск под краном железнодорожных составов.
Поворотная часть крана поворачивающаяся относительно портала на неопределенный угол состоит из платформы колонны (или каркаса) и стрелового устройства. Стреловое устройство состоит из стрелы 1 оттяжки 4 и хобота 2.
На поворотной части устанавливают механизмы подъема поворота и изменения вылета стрелы 10 электрооборудование подвижный противовес 7 (еще может быть установлен неподвижный противовес) кабину управления 6 и машинную кабину 13.
На портале расположен механизм передвижения крана 9 таким образом что портал опирается на ходовые тележки. На рассматриваемом кране "Альбатрос" половина ходовых тележек являются приводными. Число колес ходовой тележки зависит от массы крана различных нагрузок на кран и допускаемых давлений колеса на рельс.
Стреловые устройства портальных кранов обычно принимаются двух типов: прямые стрелы с уравнительным полиспастом и шарнирно-сочлененные стреловые устройства с гибкой или жесткой оттяжкой [6].
Металлические конструкции портальных кранов выполняются решетчатой или коробчатой конструкции.
1.2 Техническая характеристика портального крана "Альбатрос
Тип крана: портальный электрический передвижной полноповоротный кран (обычного типа на поворотной колонне) с изменяющимся вылетом стрелы.
Назначение крана: для работы грейфером и крюком.
Режим работы крана: ---
Режим работы механизмов:
(груз-сть 10т)(груз-сть 10т)(груз-сть 20т)
Механизм подъема6М(ВТ)6М(ВТ)3М(Л)
Механизм поворота5М(Т)5М(Т)3М(Л)
вылета стрелы3М(Л)5М(Т)3М(Л)
Механизм передвижения
Грузоподъемность крана
При работе грейфером или крюком на вылетах 8-32 м10 т
При работе крюком на высотах 8-16 м20 т
При работе грейфером: над подкрановым рельсом22 м
ниже подкранового рельса15 м
При работе крюком 10 т: над подкрановым рельсом25 м
При работе крюком 20 т: над подкрановым рельсом 22 м
ниже подкранового рельса 8 м
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63 мс
при грузоподъемности 20 т 32 мс.
Грейфером крюком: при грузоподъемности 10 т 63-90 мс
при грузоподъемности 20 т 32-47 мс.
Скорость передвижения крана 20 мс.
Скорость вращения поворотной части крана 16 обмин.
Скорость изменения вылета стрелы 63 мс.
Расстояние между центрами головок подкранового рельса 105 м.
Расстояние между центрами опорных фланцев тележек передвижения устанавливаемых на общем подкрановом рельсе 105 м.
Допускаемое передвижение по кривым:
радиус не менее 150 м.
Давление колеса крана на рельс
Максимальное в рабочем состоянии с учетом всех сил инерции кроме передвижения: 240 кН.
Максимальное в нерабочем состоянии 250 кН.
Общая высота крана на минимальном вылете приблизительно 46 м.
Электрический питание крана гибким резиновым кабелем.
Установка крана в районах в которых температура воздуха бывает ниже минус 40 °С не допускается.
2. Проверочные расчеты металлоконструкции стрелы
портального крана «Альбатрос»
2.1. Проверка запаса прочности опасных сечений стрелы
Стрела представляет собой пространственную конструкцию коробчатого сечения выполненную из листового проката из стали St-38b-2 по TGL 7960 (ГДР) что соответствует стали Ст3сп5 по ГОСТ 380-71 т.е. для расчетов берем параметры отечественного аналога. Общий вид стрелы портального крана «Альбатрос» с возможными дефектами и опасными сечениями показан на листе 190205.Д09.084.ПК.02.00.
Расчетная схема стрелы рис. 1.1. представляет собой балку имеющую неподвижную опору с одного конца и два усилия: одного изгибающего вниз с другого конца балки и удерживающее усилие (между ними) – направленное вверх. Наибольший момент возникает когда стрела расположена горизонтально.
Рис. 1.1. Расчетная схема стрелы портального крана «Альбатрос»
lQ = 19550 мм – размеры взяты из чертежа (лист 2)
Gт = 20 т – максимальная грузоподъёмность крана.
Q = G × g = 20 × 981 = 1952 кН.
Найдём реакции опор RA и RB.
Сумма множеств относительно точки В равна 0.
Относительно точки А сумма моментов равна 0.
Определим изгибающие моменты:
Изгибающий момент в точке В слева:
Изгибающий момент в точке В справа:
Для того чтобы проверить опасные сечения по методам допускаемых напряжений и предельных состояний из листа 2 определим основные размеры опасных сечений а результаты сведём в таблицу 2.1.
Расчётные длины до сечений изображены на рисунке 1.3 приняты исходя из чертежа (лист 2).
Общий вид сечения стрелы показан на рисунке 1.2.
Рис. 1.2. Общий вид сечения стрелы крана
Рис. 1.3. Расчетные длины до сечений
Для проверки сечений по методам допускаемых напряжений и предельных состояний определим изгибающие моменты действующие в каждом из опасных сечений.
Проведём проверку по методу допускаемых напряжений.
Основная расчётная зависимость может быть записана виде:
[s] – допускаемое напряжение с учётом вида деформации МПа;
sт – предел текучести материала sт = 340 МПа [4];
n – запас прочности n = 13 по таблице 1.13 [7];
Ф – геометрический фактор т.е. момент сопротивления при изгибе в вертикальной плоскости в м3 Ф = Wxs
Определим Wxs по формуле (2.2)
гдеМи – изгибающий момент в сечении;
m0 – коэффициент условий работы определяется по выражению:
m0 = m1 × m2 × m3(2.3)
гдеm1 – коэффициент ответственности по таблице 6.2 [5] m1 = 09;
m2 – коэффициент отклонений в геометрических размерах по таблице 6.3 [7] m2 = 095;
m3 – коэффициент учитывающий несовершенство расчёта по таблице 6.4 [7] m3 = 095;
Тогда m0 = 09 × 095 × 095 = 0812.
R – расчётное сопротивлении материала конструкции при работе на изгиб по таблице 6.7 [5] R = 210 МПа. Тогда момент сопротивления определим по формуле (2.2) для каждого из сечений:
Теперь проверим выполнения условия (2.1)
Можно сделать вывод что по методу допускаемых напряжений все описные сечения проходят т.е. во всех сечениях стрелы портального крана "Альбатрос" условие (2.1) выполняется.
Проверим выполнения условия прочности:
гдеWx – момент сопротивления сечения определяемое по формуле:
гдеВ Н – из рисунка 1.4.
Рис. 1.4. Общий вид стрелы крана
По условию (1.4) все опасные сечения стрелы крана "Альбатрос" проходят.
Проведём проверку опасных сечений по методу предельных состояний.
Первое предельное состояние – потеря несущей способности при однократном действии максимальной нагрузки (по условиям прочности) [7].
Основная расчётная зависимость имеет вид:
– сумма внешних нагрузок т.е. изгибающий момент;
ki – коэффициент перегрузки нормативных нагрузок. По таблице 6.15 [5] ki = 14.
m0 × R= 0812 × 210 = 1705 МПа.
Во всех сечениях условие выполняется.
Проверим опасные сечения по методу предельных состояний при действии однократной максимальной нагрузки.
Условие прочности при действии изгибающих реакций:
Ri – реакции от сил Q и RA в сечениях кН.
Определим эти реакции.
сечение с одного конца стрелы делим на 2.
Определим площадь сечения Fi.
Проверим выполнения условия (2.7).
Условие (2.7) во всех сечениях выполняется.
2.2 Проверка рёбер жёсткости на сжатие
Условии прочности (для сечения в месте крепления груза) имеет вид:
гдеа1 – расстояние от ребра жёсткости до стенки; а1 = 200 мм;
Д – давление на ребро. Д = Q = 1962 кН;
Wxmin – минимальный момент сопротивления ребра на изгибе.
гдеsт – предел текучести материала ребра sт = 2844 МПа.
Тогда проверим условие (2.9)
Условие сжатия выполняется.
2.3 Расчёт на выносливость сечения в месте подвески груза
srk – длительный предел выносливости;
s – фактическое напряжение;
[srk] – допускаемое напряжение;
n1 – коэффициент запаса выносливости по таблице 1.3 [5] n1 = 14;
k – эффективный коэффициент концентрации;
s-1 – предел выносливости s-1 = 035 sв;
sв – предел прочности при растяжении МПа (временное сопротивление sв = 440 МПа);
s-1 = 035 × 440 = 154 МПа;
Так как по формуле (2.11) для симметричного цикла
Максимальное напряжение по условию прочности
05 МПа 110 МПа smax [srk].
Условие прочности выполняется.
2.4 Расчёт на ограниченный срок службы
Расчёт на ограниченный срок службы выполняется по ограниченному пределу выносливости:
гдеNd – базовое число циклов.
Nd = 2×106 по рекомендациям [4] – для металлических конструкций сварных листовых;
m – показатель степени кривой усталости.
a – коэффициент срока службы.
гдеZi – суммарное число циклов напряжения по таблице 1.3.3 [8]
гдеa – срок службы a = 20 лет для режима ВТ по таблице 1.3.2 [4];
tк – число часов работы крана в ч.;
nдн – число рабочих дней в году в днях;
nц – число циклов работы крана в час (см.гл. ).
Тогда по формуле (2.13)
srk – предел выносливости определён в пункте 2.1.3 srk = 154 МПа.
Тогда по формуле (2.12)
Из приведённых выше проверочных расчётов можно сделать вывод что трещины в стреле портального крана "Альбатрос" могут возникнуть в результате усталостных разрушений при истёкшем сроке службы крана (и соответственно металлоконструкции) либо нарушением техники безопасности.
3. Проверочные расчёты металлоконструкции хобота портального крана "Альбатрос" (Zenit)
4. Нагрузки действующие на портальный кран
Расчет металлических конструкций портальных кранов работающих под открытым небом рекомендуется производить по трем случаям нагружения: [6]
I случай – нормальные нагрузки рабочего состояния;
II случай – максимальные нагрузки рабочего состояния;
III случай – максимальные нагрузки нерабочего состояния.
По третьему случаю нагрузки рассчитываются только механизмы изменения вылета и противоугонные захваты. При расчете портала рассматриваются четыре наиболее вероятных комбинации названных первых двух случаев нагрузки.
Первый случай соответствует расчету на выносливость.
Предполагается что кран нагружен эквивалентным грузом. Комбинация А – на стреле эквивалентный груз кран неподвижен (ветра нет). Комбинация Б – при нагруженной стреле осуществляется поворот и одновременно изменение вылета стрелы (ветра нет).
Второй случай – расчет по предельному состоянию. Комбинация В – поднимется максимальный груз. В момент отрыва груза от земли скорость подъема максимальная (ветра нет). Комбинация Г – кран нагружен максимальным грузом осуществляется одновременно поворот и изменение вылета при этом на кран действует ветер (сила ветра определяется по действующим нормам). Металлические конструкции кранов в первом случае нагрузки рассчитываются только для тяжелого и весьма тяжелого режимов работы. По комбинации А проверяются на выносливость балки и вертикальные фермы; по комбинации Б – горизонтальные решетки связи а также пояса стрел. По комбинации В – рассчитываются на прочность балки и вертикальные пояса ферм; по комбинации Г – проводится расчет на прочность горизонтальных решеток проверка поясов балок и ферм – на совместное действие вертикальных и горизонтальных сил. Расчетные нагрузки для металлических конструкций портальных кранов сведены в таблице 1.2.
А. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с половинной скоростью
Б. Кран в движении. Торможение механизмов поворота
В. Кран неподвижен. Подъём груза с земли с полной скоростью
Г. Кран в движении. Торможение механизмов поворота и изменении вылета. Ветер
Собственный вес элементов крана
Вес груза и подвески Q а также вызванное этим натяжение канатов
Горизонтальная сила вызванная отклонением грузовых канатов от вертикали на угол a
Сила инерции от торможения механизма поворота Т1и от торможения механизма изменения вылета Т3 (силы инерции груза учтены углом a)
Давление ветра на кран силой р--- (давление ветра на груз учтено углом a)
Центробежная сила инерции масс при вращении крана Т2.
Qк – вес номинального груза;
Qэ – вес эквивалентного груза;
y1 y2 – динамические коэффициенты.
Значения динамических коэффициентов y1 и y2 приведены в таблице 1.3
4.1. Нагрузки действующие на портал
Рассмотрим нагрузки действующие на портал.
В первом случае нагрузки комбинация А (табл.1.2) на портал действует вертикальная нагрузка складывающаяся из веса поворотной части крана и груза (принимается эквивалентный груз с учетом динамического воздействия). Поднимаемый груз создает момент в вертикальной плоскости. Наиболее тяжелым будет при этом случай когда стрела направлена перпендикулярно пути как показано на рисунке 1.6 [6].
Рис. 1.6. Схема к определению нагрузок на портал (первый случай комбинация А)
Условно принимается что вылет стрелы при этом составляет 75 % его максимального значения. Момент от веса поворотной части вследствие наличия противовеса действует в направлении противоположному грузовому моменту.
гдеQэ – эквивалентная нагрузка на металлоконструкцию зависящая от класса нагружения крана;
y1 – динамический коэффициент;
Gпч – вес поворотной части Gпч = 1235 т.
Момент в вертикальной плоскости
В первом случае нагрузки комбинация Б принимается что на вылете составляющем 075 % от максимального эквивалентный груз действует только статически. При повороте крана вследствие отклонения грузовых канатов возникает горизонтальная сила на конце стрелы действующая перпендикулярно ей и создающая моменты в вертикальной и горизонтальных плоскостях. Сила инерции поворотной части крана создает момент в горизонтальной плоскости того же направлении (принимается с коэффициентом 05).
Как видно из рисунка 2.7 силы инерции действующие в противоположных направлениях в горизонтальной плоскости стремятся сдвинуть поворотную часть крана к порталу.
Рис. 2.7 Схема к определению нагрузок на портал (первый случай комбинация Б)
В этом случае вертикальная сила
При повороте крана на поворотную часть действует сила инерции Т1 приложенная в центре его тяжести расположенном на расстоянии х0 от оси вращения.
гдеet×х0 – тангенциальное ускорение соответствующее центру тяжести поворотной части х0;
et – угловое ускорение при повороте;
w – угловая скорость в конце периода разгона при повороте (001-003 мс);
tп – время пуска механизма поворота (3-5 с).
Сила инерции действующая на груз при повороте крана:
гдеr – вылет стрелы.
Н = 05 × 31 – 20 = -45 Н
Момент в вертикальной плоскости
Момент в горизонтальной плоскости
В случае нагрузки II комбинация В принимается что при неподвижном кране осуществляется подъем номинального груза с подхватом. Вылет крана при этом – максимальный.
гдеy2 – динамический коэффициент y2 = 15 [4];
II случай нагрузки комбинация Г кран поддерживает номинальный груз на максимальном вылете. При этом осуществляется резкое торможение механизмов поворота и изменения вылета. Теперь вертикальная сила: (рис.2.8) [10]
Горизонтальная сила в направлении укосины
гдеТ2 – центробежная сила инерции поворотной части при повороте крана;
Т3 – сила инерции приложенная в центре тяжести системы стрела-хобот-оттяжка
гдеGc Gх Go – соответственно все стрелы хобота и оттяжки;
tв – время изменения вылета стрелы;
Vв – скорость изменения вылета стрелы.
Рвс – сила ветра действующая на стрелу;
Рвк – сила ветра действующая на поворотную часть крана.
4 Расчёт крана на устойчивость
При составлении таблиц нагрузки отдельно составим нагрузки действующие на поворотную часть крана и нагрузки действующие на весь кран [14].
Усилие действующее на поворотную часть и их нагрузки приведены для случая максимального среднего и минимального вылетов стрелы.
Толкование координатной системы у таблицы нагрузок поворотной части.
Усилие действующее на весь кран и их нагрузки приведены в таблицах.
Толкование координатной системы.
По нормативному положению устойчивости направления стрелы считаем перпендикулярным относительно направления передвижения. Таким образом в таблице нагрузок поворотной части указанная там ось Х в сводке будет осью Y.
Указание радиального направления означает направление стрелы т.е. по отношению к неповоротной части – направление Y. Таким образом момент М означает Му а момент М0 означает Мх.
С точки зрения поворотной части радиальное направление Y означает боковое направление.
Таблица 2.4 – Нагрузки поворотной части
Место и причина нагрузки
Зафиксированный противовес поворотной части
Собственный вес поворотной части
Полезный груз и крюк
Инерционная сила подъёма
Горизонтальные усилия
Продолжение таблицы 2.4
Таблица 2.5 – Нагрузки неподвижной части
Рабочий собственный вес
Радиальная инерционная сила
Боковая инерционная сила
Расчёт устойчивости при различных нагрузках
Устойчивость крана рассчитывается для 5 случаев нагрузок.
Случай А: с учётом собственного веса полезного груза инерционной силы и рабочего ветрового давления одновременно. Направление силы перпендикулярно относительно направления передвижения. Допустимый коэффициент устойчивости
Случай В: с учетом собственного веса полезного груза увеличенных инерционных сил и одновременно осуществления всех движений.
Случай С: с учетом собственного веса полезного груза всех одновременно действующих инерционных сил и рабочего давления ветра если стрела в отношении от передвижения стоит под углом 45°.
Случай Д: при статической нагрузке с учетом собственного веса и полезного груза.
Случай Е: с учетом (фактора) коэффициента собственной устойчивости внерабочем состоянии для самого неблагоприятного положения стрелы и с учётом максимального нерабочего ветрового давления.
Общий вид используемой формулы для случаев А-Д:
Общий вид используемой формулы для случая Е:
гдеk1 – коэффициент устойчивости;
k2 – собственный коэффициент устойчивости;
Gg – вес стрелы и стрелового механизма относительного на головку;
Q – масса максимального рабочего груза кг;
а – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести максимального рабочего подвешенного груза при горизонтальном положении крана м;
b – расстояние от точки вращения крана до линии обваливания м;
с – расстояние от плоскости проходящей через ось вращения крана параллельной линии обваливания крана до центра тяжести крана м;
Н – расстояние от головки стрелы до центра тяжести подвешенного груза м;
h – расстояние между плоскостью проходящей через точки опорного контура и концом стрелы м;
h1 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорного контура и центром тяжести крана м;
u – скорость подъёма груза мс;
u1 – скорость передвижения крана мс;
u2 – горизонтальная скорость движения конца стрелы мс;
– вертикальная скорость движения конца стрелы мс;
n – число оборотов крана в мин;
t – время не установившегося режима механизма подъёма сек;
t1 – время не установившегося режима механизма передвижения сек;
t2 –время не установившегося режима механизма изменения вылета стрелы сек;
t3 – время не установившегося режима механизма поворота крана сек;
WQ – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
W1 – сила возникающая на наветренной плоскости под действием ветрового давления;
W2 – сила возникающая под действием ветрового давления параллельно плоскости установления крана;
r0 r1 r2 – расстояние между плоскостью проходящей через пункты опорных контуров и центром приложения ветрового давления;
a – угол наклона крана;
Характеристика крана
u1 = 32 ммин = 058 мс;
t1 = 60 с (передвижение);
t2 = 40 с (изменение вылета стрелы);
t3 = 80 с (поворот);
W + W1 = 769 Н;r1 = 192 м;
W2 = 3752 Н;r2 = 210 м;
Аналогично расчёту получаем:
5 Ремонт элементов с трещинами
Ремонт элементов с трещинами осуществляют заваркой трещин. Основные требования при ремонте сквозных трещин в элементах металлоконструкции:
–установить трещину по всей длине и отметить концы;
–в концах трещин на расстоянии равном половине диаметра сверла засверлить сквозное отверстие диаметром равным толщине основного металла;
–по длине трещины произвести разделку кромок;
–до заварки очистить от масла грязи окалины зону трещины на расстоянии 20-30 мм со всех сторон трещины;
–трещину не включая ограничивающие её отверстия заварить сварными швами за несколько проходов во избежании перегрева основного металла и обеспечения плавного перехода к основному металлу;
–после заварки зачистить начало и конец шва.
Разделку трещин и сколов не соответствующих кромках элементов выполнить рубкой шлифованием или газовой резкой допускается применение плазменно-дуговых и воздушно-дуговых процессов. [17]
Толщина накладки используемой для покрытия трещин не должна превышать толщины усиливаемого элемента. Размер накладки определяется видом трещины но отстояние кромки накладки от конца трещины не менее 50 мм. Для прихватки больших накладок допускается рассверливать отверстия диаметром не менее 40 мм.
При ремонте элементов с несквозными трещинами разделку кромок выполняют на всю глубину трещины. Контроль глубины трещины следует производить засверловкой в сочетании с капиллярным методом контроля.
Трещины в расчётных элементах металлоконструкции обязательно подлежат просвечиванию (рентгено гаммаграфированию. ГОСТ 7512 либо ультрозвуком ГОСТ 14782).
Неполная заварка трещин и дефекты сварных швов не допускается. При наличии трещины значительной по длине и опасной по расположению (в частности направленной поперёк действия сил в элементе) следует дефектный элемент или заменить или заварить трещину с обязательным просверливанием 100% длины шва или вварить в него ставку стыковыми швами. [18]
5.1 Технические требования к ремонту металлоконструкций
Ремонт металлоконструкций ГПМ производится согласно "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов" (ПБ-10-382-00) и технических условий на ремонт по предлагаемым ремонтным чертежам в соответствии с разработанной и утверждённой последовательностью технологических ремонтных операций. [19]
Способ устранения дефектов в металлоконструкции устанавливается исполнителем ремонта в соответствии с технологическими возможностями и опытом проведения аналогичных ремонтных операций.
При обнаружении в металлоконструкции сложных повреждений привлекаются к разработке технологического процесса на ремонт специалисты проектных организаций. Технологический процесс ремонта металлоконструкций портальных кранов основывается на прогрессивных методах с максимальной механизацией проводимых операций с учётом возможности снижения трудоёмкости и стоимости ремонта. [6]
Схема усиления сварного узла предусматривает плавность передачи нагрузки от восстанавливаемых элементов на основание.
При ремонте металлоконструкций не допускается:
–снижение прочности и жёсткости конструкции;
–увеличение эксцентриситета приложения сил в сварных узлах (в результате усиления или замене элементов);
–соединение элементов металлоконструкций не предусмотренное ремонтными чертежами (например применение сварных соединений вместо резьбовых);
–применение углеродистых сталей обычного качества при ремонте конструкции из низколегированных сталей;
–заварка трещин металлоконструкций нагруженных кранов. [9]
5.2 Технические требования при выполнении работ по усилению металлоконструкции крана
Организация и производство ремонтных работ должны выполняться с соблюдений требований безопасности согласно ТБ-10-14-92 "Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов".
Сварочные работы должен производить сварщик аттестованный в соответствии с "правилами аттестации сварщика".
Ремонт производить в соответствии с РД 212-00-93-88 и РД 31.44.05-80.
Меры безопасности производства работ обеспечить в соответствии с требованиями работ на высоте электробезопасности и пожарной безопасности.
Перед выполнением ремонтных работ металлоконструкции ремонтируемого узла разгрузить от действия сил собственного веса и веса установленного оборудования:
–Выставить и смонтировать путем приварки к колонне и платформе машинного отделения раскрепляющих конструкций;
–Раскрепить платформу машинного отделения.
Свариваемые кромки и прилегающие к ним зоны металла шириной не менее 20 мм должны быть очищены от грязи ржавчины масла и влаги.
Выполнить дополнительный лаз в стенке колонны со стороны машинного отделения над уровнем платформы диаметром 400 мм. Кромки выреза усилить накладным фланцем S =12 мм диаметром 510720 мм. Крепление выполнить сварным швом Н1-8 с внутренней и наружной стороны. Изготовить крышку диаметром 720 мм S = 8 мм крепить восемью болтами М1040.
Сварные швы клеймить личным клеймом сварщика.
Для усиления крепления машинного отделения к колонне необходимо удалить ранее приваренные планки к кронштейну.
Сварные швы с трещинами (см. вид Г ----Б – Б) на участке превышающим дефект шва на 25-35 мм вырубить разделать и заварить швы по ГОСТ 526480-Т1-8.
Проект усиления крепления машинного отделения к колонне по виду Н аналогичен проекту усиления по виду А и сеч. Л-Л ---- М-М.
Сварные швы по ГОСТ 5264-80 электроды Э-50А ГОСТ 9467-75.
Контроль сварных сварных соединений производить внешним осмотром и обмером по ГОСТ – 32 42-79 РД 31.44.05-80.
Места ремонта загрунтовать и окрасить согласно требований ГОСТ 9.032-74 и ОСТ 24.090.01-46. класс покрытия 7.
Перед пуском крана в эксплуатацию провести внеочередное ПТО крана.
(Технические требования описаны в соответствии с графическим чертежом лист 6).

Содержание.doc

Ведомость дипломного проекта
Ремонт и реконструкция металлической конструкции портала и стрелы крана «Альбатрос».
1. Описание портального крана
1.1. Назначение и устройство портального крана
1.2. Техническая характеристика портального крана «Альбатрос»
2. Проверочные расчеты металлоконструкции стрелы портального крана «Альбатрос»
2.1. Проверка запаса прочности опасных сечений стрелы
2.2. Проверка ребер жесткости на сжатие
2.3. Расчет на выносливость сечения в месте подвески груза
2.4. Расчет на ограниченный срок службы
3. Проверочные расчеты металлоконструкции хобота портального крана «Альбатрос» (Zenit)
4. Нагрузки действующие на портальный кран «Альбатрос»
4.1. Нагрузки действующие на портал
4.2. Расчет крана на устойчивость
5. Ремонт элементов с трещинами
5.1. Технические требования к ремонту металлоконструкции
5.2. Технические требования при выполнении работ по усилению металлоконструкции крана
Технология изготовления хобота портального крана «Альбатрос»
1. Назначение хобота
2. Требования к технологичности конструкции
3. Технология изготовления хобота портального крана
4. Расчет технологических режимов резки правки и сварки
Электроснабжение и электропривод
1. Режим работы электрооборудования
2. Устройства и работа электрооборудования крана
3. Управление электроприводами
4. Режимы работы механизмов крана
5. Циклограммы работы крана
6. Расчет статических нагрузок
7. Выбор аппаратуры управления
Технико-экономическое обоснование решений принятых в проекте
1 Выбор базового варианта
2. Расчет себестоимости и цены проектируемой ходовой тележки
3. Расчет и построение сетевого графика
Безопасность жизнедеятельности
1. Анализ опасных факторов
2. Приборы и устройства безопасности
3. Электробезопасность
5. Пожарная профилактика и противопожарная техника
6. Эргономический анализ кабины портального крана
7. Основные мероприятия по защите окружающей среды
8. Выводы по разделу

4.doc

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
РЕШЕНИЙ ПРИНЯТЫХ В ПРОЕКТЕ
1. Выбор базы сравнения
Так как ремонтируется существующий кран то его показатели целесообразно сравнивать с показателями нового портального крана имеющего те же характеристики.
За базу сравнения принимаем новый портальный кран «Альбатрос 1020». Цена 60000000 рублей.
2. Расчет себестоимости и цены ремонта портального крана.
Себестоимость проектируемого изделия – это выражение в денежной форме текущих затрат предприятия на его проектирование производство и реконструкцию. Для определения текущих затрат предприятия и вероятность признания их обществом в первую очередь необходимо определить предполагаемую цену потребления проектируемого изделия.
2.1. Расчет себестоимости ремонта портального крана.
Расчет себестоимости ремонта производится по следующим статьям калькуляции:
Покупные изделия и полуфабрикаты.
Основная заработная плата производственных рабочих.
Дополнительная заработная плата производственных рабочих.
Отчисление на социальное страхование.
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.
Расходы на подготовку и освоение производства.
Общепроизводственные расходы.
Внепроизводственные расходы.
Прочие производственные расходы.
2.1.1.. Сырье и материалы.
Нормы материалов отдельных групп и средняя цена материала данной группы приведена в табл. 4.1.
Нормы материала и средняя цена материала
Норма расхода материала кг
Затраты на основные материалы М можно определить по формуле [24]
где Кm - коэффициент учитывающий транспортно – заготовительные расходы (Кm= 105 - 11);
n – номенклатура основных материалов используемых в изделии;
ЦМi – оптовая цена материала данной группы руб.кг.
2.1.2. Покупные изделия и полуфабрикаты.
Покупные изделия и полуфабрикаты приведены в таблице 4.2.
Покупные изделия и полуфабрикаты
Затраты по этой статье калькуляции Мn руб. определяются по формуле:
где n – количество групп покупных изделий и полуфабрикатов шт.;
Цni –цена единицы покупного изделия или полуфабриката руб.
2.1.3. Возвратные отходы
Стоимость возвратных отходов М0 руб. определяется исходя из нормы реализуемых отходов основного материала данного вида на изделия и цены отходов материала.
где n – количество групп отходов;
Ц0i –цена отходов рубкг рубм и т.п.
2.1.4. Основная заработная плата производственных рабочих на изготовление изделия Зо определяется трудоемкостью квалификацией работы и часовой тарифной ставкой.
где n – общее количество операций на изготовление изделия;
Зчi – часовая тарифная ставка за работы выполняемые на данной операции руб.ч.
Данные об основной заработной плате производственных рабочих представлены в таблице 4.3.
Расчет основной заработной платы производственных рабочих.
Средняя часовая тарифная ставка руб.ч
Основная заработная плата руб.
2.1.5. Дополнительная заработная плата производственных рабочих выплачивается за отпуск и прочее не рабочее время оплата которого предусмотрена трудовым законодательством. Сумма дополнительной заработной платы приходящейся на единицу продукции Зд руб. рассчитывается по формуле
2.1.6. Отчисление на социальное страхование Зсс в себестоимости изделия рассчитывается по отношению к основной и дополнительной заработным платам производственных рабочих по установленным ставкам.
2.1.7. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.
Основная цель данных затрат поддержание в рабочем состоянии основных производственных фондов. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования Рэ.о. вычисляется пропорционально основной заработной плате основных рабочих.
где апр= 80% - процент исчисления расходов на содержание и эксплуатацию оборудования.
2.1.8. Цеховые расходы.
К цеховым расходам Рц относятся расходы на выполнение общецеховых работ а также заработная плата цехового персонала и служащих. Этот вид затрат относят на себестоимость пропорционально заработной плате производственных рабочих. [24]
где ац= 160 % - процент исчисления цеховых расходов [24]
2.1.9. Расходы на подготовку и освоение производства.
Данные расходы содержат затраты по выполнению следующих видов работ:
а) конструирование новых видов изделий;
б) разработка технологии изготовления новых видов изделий;
в) разработка исходных данных;
г) конструирование специальной инструментальной оснастки и технологии ее изготовления;
г) изготовление и испытание опытных образцов новых изделий при организации их производства.
Расходы на подготовку и освоение производства Рп.о. определяются пропорционально заработной плате производственных рабочих. [24]
где ап.о.= 20 % - процент исчисления расходов на подготовку и освоение производства.
2.1.10. Общепроизводственные расходы Ро представляют собой комплекс затрат связанных с управлением предприятием общехозяйственными и некоторыми другими расходами.
где ао = 80 % - процент исчисления общепроизводственных расходов
2.1.11. Прочие производственные расходы. К ним относятся следующие издержки производства:
а) отчисления или расходы на научно – исследовательские или опытные работы;
б) затраты на гарантийное обслуживание и ремонт продукции;
в) затраты на стандартизацию отчисления на научно – техническую пропаганду.
2.1.12. Внепроизводственные расходы. При исчислении полной себестоимости изготовления изделий в нее включается издержка по сбыту продвижению продукции и прочие накладные расходы. Эти затраты на тару упаковку транспортировку и рекламу изделия. На себестоимость изделия они относятся пропорционально производственной себестоимости. [24]
где Рв – внепроизводственные расходы;
ав= 10 % - процент внепроизводственных расходов;
Сз – производственная себестоимость (табл. 4.4.)
Сз= М+Мп М0+З0+ Зд+ Зсс+ РЭ0+ Рц+ РП0+Р0 +РП
В таблице 4.4. приведены расчеты проектной себестоимости ремонта портального крана.
Полная себестоимость ремонта портального крана является суммой производственной себестоимости и внепроизводственных расходов.
Наименование статьи калькуляции
Покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты
Возвратные отходы (вычитается)
Основная заработная плата производственных рабочих
Дополнительная заработная плата производственных рабочих
Отчисления на социальное страхование
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Расхода на освоение и подготовку производства изделия
Общепроизводственные расходы
Прочие производственные расходы
Итого: производственная себестоимость
Внепроизводственные расходы
Итого: полная себестоимость
2.2. Расчет цены ремонта портального крана.
Цену как денежное выражение стоимости на проектируемое изделие определяем по формуле [24]
где Цр – расчетная цена ремонта;
Сп – полная себестоимость ремонта;
аб = 15 % - ежемесячный банковский процент;
р = 25 % - плановая рентабельность;
Пч – чистая прибыль.
Цена с учетом налога на прибыль Цн определяется по формуле [24]
где Пб – балансовая прибыль.
Балансовую прибыль рассчитывают по формуле [24]
Оптовая цена с учетом налога на добавленную стоимость (НДС) [24]
где Мз – материальные затраты.
Материальные затраты определяются по формуле
Определение экономии при проведении ремонта крана вместо покупки нового.
где Цнов – стоимость нового портального крана руб.;
Ц – затраты на ремонт руб.
На основании выполненных технико-экономических расчетов можно сделать вывод что ремонт и усиление металлоконструкции портального крана «Альбатрос 1020» экономически более выгодно чем покупка нового экономия составляет 599768498 рублей.
3. Расчет и построение сетевого графика по НИОКР.
Сетевой график представляет собой графическое изображение проекта в котором отдельные операции т.е. работы по выполнению проекта изображаются стрелками. Начало и конец стрелки обозначают соответственно начало и конец операции.
Содержание работ и ожидаемое время их выполнения приведены в таблице 4.5.
Экспертная оценка трудоемкости дни
Составление и согласование технического задания
Подбор необходимых материалов. Разработка и утверждение технических предложений
Изучение анализ и обобщение подобранных материалов и научно-технической литературы
Разработка конструкции макета и составление эскизов
Выявление возможных вариантов разработки и оценки их эффективности
Уточнение основных исходных данных на основе выбранного варианта разработки
Разработка блок-схемы и габаритных чертежей
Составление принципиальных схем
Оптимизация параметров принципиальной схемы
Настройка и лабораторные испытания макета
Обобщение и анализ данных испытаний
Составление пояснительной записки к эскизному проекту
Оформление рецензирования и защита эскизного проекта
Внесение изменений в эскизный проект
Составление и согласование уточненного технического задания
Экспериментальная проверка основных узлов
Уточнение принципиальной схемы изделия
Выбор конструкции и расчет ее свойств
Конструирование и изготовление технологического образца
Продолжение таблицы 4.5.
Испытание технологического образца
Разработка конструкции основных узлов изделия с учетом данных испытания технологического образца
Вопрос патентных формуляров и разрешение на применение и поставку материалов и комплектующих изделий
Оформление рецензирование и защита технического проекта
Внесение изменений в технический проект по результатам защиты
Составление технического задание на рабочее проектирование
Техническая подготовка производства
Разработка схем и рабочих чертежей
Составление эксплуатационно-технической документации
Оформление патентных формуляров
Выпуск информационных материалов
Изготовление и настройка опытного образца
Заводские испытания опытного образца
Корректировка рабочих чертежей
Доработка текстовой документации
Проведение государственных испытаний
Корректировка и доработка текстовой документации
Оформление рабочей документации
Корректировка и доработка рабочей документации
Оформление текстовой документации
На основании данных табл. 4.5. строим сетевой график который представлен на рабочем рис. 4.2. После построения определяются основные временные параметры сетевого графика таблица 4.6.: ранние и поздние сроки наступления событий Т ранние и поздние сроки начала и окончания работ t рн резервы времени работ R пij R свij. Результаты расчетов заносят в таблицу 7.6.
Ранний срок наступления события – это минимально возможный срок необходимый для выполнения всех работ предшествующих данному событию. Расчет ранних сроков ведут от исходного (начального) события Iо до завершающего iw .[28]
где Вi – множество событий i соединенных с j – ми работами (I - j).
Поздний срок наступления события – это максимально допустимое время между моментами наступления предыдущего события I и последующим j определяемого из условия что после наступления этого события в свой поздний срок остается достаточно времени чтобы выполнить следующие за этим событием работы. [28]
где Сi – множество событий j соединенных с i – ми работами (i j).
Ранний срок начала работы совпадает с ранним сроком наступления ее начального события а ранний срок окончания работы превышает его на величину продолжительности этой работы. [28]
Поздний срок окончания работы совпадает с поздним сроком наступления ее конечного события а поздний срок начала работы меньше на величину продолжительности этой работы. [28]
Полный резерв времени работы (i j) – это максимальное время на которое можно отсрочить ее начало или увеличить продолжительность не изменяя директивного срока наступления завершающего события [28]
Свободный резерв времени работы (ij) – это максимальное время на которое можно отсрочить ее начало или увеличить ее продолжительность при условии что все события сети наступают в свои ранние сроки. [28]
Расчет временных параметров сетевого графика
Продолжительность работ дни
Количество исполнителей чел
Подбор необходимых материалов. Разработка и утверждение технического предложения.
Изучение и анализ подобранных материалов и научно – технической литературы.
Разработка конструкции
и макета и составление эскизов
Уточнение основных исходных данных на основании выбранного варианта
Разработка блок схема и габаритных чертежей изделия
Продолжение таблицы 4.6.
Разработка конструкций основных узлов изделия с учетом данных испытания технологического образца
Составление технического задания на рабочее проектирование
текстовой документации
События на СГ изображаются кружками в которых отражаются номер события i резерв времени события Ri ранний tрi и поздний tmi сроки свершения (рис. 4.1.).
Работа изображается стрелкой (рис. 4.1.) показывающей связь между событиями и характеризуется затратами времени (продолжительность работы tij) или иного ресурса а также исполнением работы (количество работников выполняющих работу Кij).
Рис. 4.1. Фрагмент сетевого графика.
Сетевой график приведён на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Сетевой график проведения проектно конструкторских работ.
Вывод по сетевому графику: длительность проектирования составляет 245 дней.
Критический путь: 0-1-2-4-9-10-11-12-13-14-16-18-19-20-21-22-23-24-26-27-28-29-30-31-32-33-34-36

Таблица.doc

Наименование потребителей
Установленная рабочая мощность
Коэффициент мощности расчетный
Потребляемая расчетная мощность
Суточное потребление электроэнергии
Диспетчерская связь нормировщики КПС и ее котельная
Расчетные электрические нагрузки трансформаторной подстанции ТП 2

Циклограмма.dwg

Расчет.docx

Расчет и выбор трансформатора
Потребляемая расчетная мощность:
Кран портальный №1:
Кран портальный №2:
Диспетчерская связь нормировщики КПС и ее котельная:
Суточное потребление электроэнергии:
Суточное потребление энергии всех приемников:
Среднегодовое потребление энергии:
Принимаем 360 суток и число часов работы в году при трех рабочих сменах 5000 часов. Тогда:
Трансформатор выбираем по полной мощности:
Выбираем мощность трансформатора из стандартного ряда: следовательно мощность первого и второго трансформатора будет: . Из стандартного ряда получаем:
Расчет и выбор кабельных линий
Выбор сечений кабельных линий по условию их нагрева допустимым длительным током:
Учитывая требования механической прочности перспективы развития сети и увеличения нагрузки в будущем а также для упреждения больших потерь напряжения в пусковых режимах двигателей крана принимаем кабели для линий:
Расчет потери напряжения от ТП-2 до ввода на кран 3:
Установившийся режим:
Выбранные сечения кабелей могут быть заложены в проект.
Расчет потери напряжения от ТП-2 до осветительной мачты:

Электрооборудование.doc

4.РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ КРАНА
Режим работы электрооборудования
Режим работы электропривода механизма передвижения портального крана при циклической работе характеризуется относительной продолжительностью включения ПВ% в формулировке ГОСТ 183-74 (включая относительную продолжительность включения при регулировании скорости) числом включений в час и величиной эквивалентного момента статических сопротивлений на валу электродвигателя приведенного к нормативной относительной продолжительности включения.
Устройства и работа электрооборудования крана
Портальный кран питается от сети трехфазного переменного тока U=380Вольт частотой 50 Гц. Напряжение на кран подается с помощью гибкого кабеля.
Управление электроприводами
Управление электроприводами заключается в осуществлении пуска регулирования скорости торможения реверсирования а также поддержании режима работы привода в соответствии с требованиями технологического процесса. Выбор типа устройств для построения систем управления определяется требованиями к электроприводу и теми функциями которые он должен выполнять.
Режимы работы механизмов крана
По стандарту группа режима работы механизмов определяется в зависимости от класса использования механизма и режима нагружения механизма.
Принимаем класс использования механизма подъема Т5 при общей продолжительности испытаний 6300 ч - кран используется регулярно с перерывами [14].
Режим нагружения определяет относительную длительность с которой механизм подвергается действию максимальной или пониженной нагрузки.
Режим нагружения определяется исходя из номинального коэффициента распределения нагрузок механизмов Кт.
Коэффициент распределения нагрузки для механизма Кт вычисляется по формуле:
Режим нагружения для данного механизма L4 – тяжелый [14].
Установив класс использования и режим нагружения можно определить группу классификации механизма в целом по международному стандарту ИСО 43011 [14]. Принимаем группу классификации механизма в целом М7 – весьма тяжелый режим работы.
Циклограммы работы крана
Грузовой цикл работы крана состоит из подъема груза поворота крана на 90º перемещения крана опускание груза и возврата к исходному положению для нового цикла.
Кран имеет многократно и постоянно повторяющиеся грузовые циклы которые представлены в виде тахограммы на рис. 4.1.
Величины скоростей механизмов крана берем из паспортых данных:
- скорость подъема груза Vп=08 мс;
- скорость поворота крана Vпов=025 обс;
- скорость передвижения крана Vпер=055 мс;
Рис. 4.1. Тахограмма грузового цикла портального крана
5.1. Для механизма подъема время пуска и торможения:
Путь проходимый с установившейся скоростью:
где Н – высота подъема Н=16 м.
Время движения с установившейся скоростью:
где Кр – коэффициент увеличения скорости при движении крана
5.2.Для механизма поворота крана:
5.3. Для механизма передвижения время пуска и торможения:
где S – длины пути передвижения крана S=10 м.
5.3.Расчетное число циклов в час:
гдеН – средняя расчетная высота подъема Н= 16 м;
S – длины пути передвижения крана S=30 м;
Lпов – средний угол поворота крана в одном направлении м;
– коэффициент учитывающий суммирование времени подъема и спуска груза и пустого грейфера за цикл;
Кр.с. – коэффициент увеличения времени движения за счет регулирования скорости [15];
Vп – скорость подъема мс (паспортные данные);
Vпов – скорость поворота крана мс (паспортные данные);
Vпер – скорость передвижения крана мс (паспортные данные);
tп – время паузы на расстроповку застроповку груза с;
tцикла – время одного цикла с;
При определенном числе грузовых циклов в час и времени одного цикла относительная продолжительность включения механизма передвижения находим по формуле:
За цикл работы крана происходит определенное количество включений механизмов в число которых входит как минимально необходимое число пусков до наибольшей скорости движения и соответствующее число торможения так и некоторое дополнительное количество включений регулирования.
Расчетное число пусков в час до наибольшей скорости:
Квкл 06 – для всех механизмов крана при усредненной типовой тахограмме.
6.Расчет статических нагрузок
Исходя из номинального натяжения каната статическая мощность (КВт) на валу электродвигателя при перемещении крана определяется:
гдеmкр – масса крана кг;
mгруз – масса груза кг;
Vп – номинальная скорость передвижения крана мс;
h - К.П.Д. механизма h=09;
mп – коэффициент числа механизмов передвигающих кран mп=4.
Выбор электродвигателя для механизма подъема осуществляется по параметру мощности:
гдеКи – коэффициент использования в зависимости от поднимаемого грузаКи=08;
Кз – коэффициент запаса на условия работы при повышении температурыКз=12;
Кр – коэффициент использования электродвигателя при регулировании скоростиКр=1 [15];
Кe - коэффициент относительной продолжительности включения (табл.3.8) [15]Кe=105;
Кпр – коэффициент дополнительных пускотормозных нагрузок (табл.3.8) [15]Кпр=125.
По статической мощности на валу электродвигателя при передвижении крана выбираем двигатель типа 4МТН355S8 [15] со следующими параметрами:
Nдв=132кВт; ПВ%=40%; nдв=710обмин.
7.Выбор аппаратуры управления
Осуществляется по следующим параметрам:
способу управления (силовым контроллером магнитным контроллером или тиристорным устройством);
степени защиты аппаратуры от агрессивного воздействия окружающей среды;
обеспечение управления электродвигателем с ресурсными параметрами;
обеспечение электродинамической и термической стойкости выбранной аппаратуры к возможным токам перегрузки.
Точность остановки привода механизма передвижения в заданных координатах прежде всего зависит от скорости в начале торможения а также от времени срабатывания коммутационных аппаратов и тормозов. Согласно паспортных данных портального крана «Альбатрос» S = 500 мм.
Учитывая требуемую точность установки и диапазон регулирования 1:8 принимаем систему управления МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ [15].
Эта аппаратура обеспечивает допустимое число включений (до наибольшей скорости) 600 вклчас; позволяет дистанционное управление; обслуживается электромонтером средней квалификации; группа режима работы механизма по паспортным значениям М7 [15].
3.1. Описание схемы МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ.
Механические характеристики электропривода МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ приведены на рис. 4.2.
Рис. 4.2. Механические характеристики электропривода
МКИ-АДФ с магнитным контроллером типа ТАИ.
В схеме автоматизированы режимы пуска и торможения и улучшена плавность торможения благодаря обеспечению тормозной характеристики противовключения двигателя. Схема управления коммутатора аналогична схеме управления с кулачковым контроллером. Этот электропривод имеет коммутатор на тиристорах VSI VS2 измерительные мосты VD2 VD3 делитель напряжения на резисторе R3 и потенциометре R4 элемент с регулируемым порогом срабатывания на стабилитроне VD6 формирователь импульсов на оптроне VS3 распределитель импульсов на диодах VD4.
Цепь статора подключается к сети контакторами КММ. Управление скоростью осуществляется контакторами ускорения 1КМ4 1КМ7; 2КМ 2КМ7. Ma второй и третьей позициях командоконгроллера электропривод работает в импульсно-ключевом режиме; причем для получения характеристики 3 включаются контакторы 1КМ4 2КМ4 выводящие часть сопротивления ротора и перестраивающие уставку скольжения изменением сопротивления потенциометра R4. На остальных позициях командоконтроллера осуществляется разгон двигателя по реостатным характеристикам 4 5 при зашунтированном контакторами 1КМ5 2К.М5 коммутаторе.
Автоматизация пускотормозных режимов выполняется с помощью реле времени КТ1 КТ2. При возвращении рукоятки контроллера во второе-третье положения происходит свободный выбег. При переходе в первое положение (со 2-5-го положений) осуществляется торможение противовключением и ограничение скорости тормозного режима величиной от 10 % номинальной.
Поскольку рассматриваемая система обеспечивает глубокое регулирование скорости передвижения в двигательном и тормозном режимах это положительное качество может быть использовано для сокращения зон не обслуживаемых краном и обеспечения кнопочного управления механизмами передвижения с пола.
Для сокращения зоны в пределах выбега крана после срабатывания концевой защиты устанавливают дополнительно конечные выключатели SQ11 SQ12 на расстоянии 02 04 м от упоров.
Основные конечные выключатели SQI и SQ2 отключают механизм передвижения на расстоянии расчетного выбега при большой скорости. После этого на малой скорости при нажатой кнопке SB4 (555) кран может быть доведен до упора.
Наряду с управлением с помощью командоконтроллера из кабины может быть обеспечено кнопочное управление с пола. Для этого переключатель SA в кабине должен находиться в положении «пульт».
Контактами SB1 (SB2) кнопочного поста включаются двигатели привода передвижения и кран движется на малой скорости а контактор тормоза включается контактами SB 11 (SB 12) этого же поста. Для получения средней и большой скорости движения крана замыкаются контакты SB3 и SB 13 кнопочного поста. При отпускании этой кнопки но нажатой кнопке SB1 (SB2) происходит свободный выбег крана.

Принятые сокращения.doc

ПТМ – подъемно-транспортные машины;
ГПМ – грузоподъемные машины;
МК – металлоконструкция;
ЦРБ – цеховые ремонтные базы;
РМЦ – ремонтно-механический цех;
ТБ – техника безопасности;
СПУ – сетевое планирование и управление;
СГ – сетевой график;
НИОКР – научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа;
СМ – сетевая модель.

Введение.doc

В условиях резкого спада промышленного производства перед государством возникает проблема поддержания технологического оборудования в технически исправном состоянии обусловленная как экономическими так и социальными факторами.
К технологическому оборудованию кроме станочного парка транспорта относятся подъемные сооружения от технического состояния которых зависит не только нормальное функционирование технологических процессов но и безопасность труда работающих. В настоящее время основная часть парка подъемно-транспортного оборудования отработала нормативный срок службы из-за недостатка финансирования не производится вовремя замена узлов и модернизация кранов и собственно безопасность этих объектов находится на недостаточном уровне. Поэтому к подъемным сооружениям предъявляются особенные требования и усиленный надзор не только со стороны предприятия на котором они эксплуатируются но и со стороны государственных органов. Однако надзорные функции без экономических механизмов работают недостаточно эффективно из-за объективных и субъективных причин.
Анализ литературных источников по безопасности подъемных сооружений с истекшим сроком службы показывает что аварийность и травматизм на подъемных сооружениях носит устойчивый характер и в некоторых случаях даже имеет тенденцию к росту.
В процессе эксплуатации технологическое оборудование подвергается физическому и моральному износу и требует постоянного технического обслуживания. Восстановление работоспособности оборудования осуществляется в результате его ремонта. При этом в процессе ремонта должно не только восстанавливаться первоначальное состояние но и значительно улучшаться его технические характеристики за счет модернизации. Таким образом сущность ремонта заключается в сохранении и качественном восстановлении изношенных деталей и регулировки механизмов.
Своевременное проведение всех подготовительных работ обеспечивает значительное сокращение сроков ремонта улучшение качества и снижение стоимости ремонтных работ а самое главное уменьшение аварий и травматизмов [1].