Модернизация клапана холодного дутья

Редуктор червячный двухступенчатый.dwg

Деталировка.dwg

СПЕЦИФИКАЦИЯ КЛАПАН ХОЛОДНОГО ДУТЬЯ.dwg

Перекрывающий клапан
Кронштейн с выключателями
Клапан отсечной холодного дутья
Пружинное буферное устройство
Муфта предельного момента

Муфта предельного момента.dwg

СПЕЦИФИКАЦИЯ НА РЕДУКТОР_ЛИСТ 2.dwg

Муфта.dwg

Общий вид.dwg

Общий вид привода.dwg

Спецификация общего вида привода_лист 1.dwg

Привод к горизонтальному валу
Винт М8х30 ГОСТ 11644-75
Пояснительная записка

Диплом клапан дутья 2[1].doc

Доменный цех завода занимает значительную территорию с значительно развитой системой железнодорожных путей.
Цех имеет в своем составе по состоянию на 2009 год три доменные печи (ДП) с индивидуальным (островным) расположением.
Таблица 1.2 Характеристика доменных печей
Заводские номера печей
Диаметр большого конуса засыпного аппарата
Количество воздухогревателей
Годовая проектная мощность
Доменное производство связано с непрерывной транспортировкой и переработкой большого количества грузов. Нормативный расход основных шихтовых материалов на производство одной тонны чугуна составляет
- агломерат: 1100 кг;
- железная руда: 30 кг;
- известняк: 120 кг;
Кроме того для производства чугуна используют марганцевую руду шлаки сталеплавильного производства сварочный шлак габаритные металлоотходы.
При нормальной работе в цех ежесуточно поступает до 10000 тонн различных материалов в железнодорожных вагонах.
Для приема хранения и расходования запасов шихтовых материалов в составе доменного цеха имеется рудный двор рассчитанный на размещение 20-суточного запаса материалов.
Рисунок 1.1 Наглядное изображение доменного цеха: 1 - чугунная летка; 2 - чугуновозы; 3- газоотводы; 4 - литейный двор; 5 - воздухонагреватели; 6 - дымовая труба; 7 - воздухопроводы; 8 - пункт управления; 9 - пылеуловитель; 10 - газоочистка; 11 - скиповый подъемник; 12 - бункерная эстокада; 13 - газопроводы; 14 - лифт; 15 - агломерационная фабрика.
Доменные печи работают на повышенном давлении газа под колошником до 12атм. На каждой печи установлены уравнительные и атмосферные (сбросные) клапаны. Четыре уравнительных клапана большого конуса 300мм и 250мм служат для выравнивания давления в межконусном пространстве а два клапана малого конуса 300мм – для сброса газа из межконусного пространства в атмосферу.
Рисунок 1.2 Доменная печь
Управление клапанами производится при помощи лебедок имеющих характеристику:
- грузоподъемность 11т;
- время открывания клапана 24с;
- диаметр барабана 340мм.
Для нагрева воздуха подаваемого в доменные печи в цехе работают 14 воздухонагревателей (ВН).
В комплексе ДП2 работают четыре ВН с общей поверхностью нагрева 61200м2.
В комплексе ДП3 работают четыре ВН с общей поверхностью нагрева 71200м2.
В комплексе ДП5 работают три ВН с общей поверхностью нагрева 83100м2.
Каждый воздухонагреватель оборудован газовой горелкой производительностью 48000м3ч с автоматическим регулированием количества воздуха в зависимости от давления газа в сети. Перевод ВН с работы на «газ» на работу на «воздух» и обратно осуществляется автоматически.
Для увеличения температуры подаваемого в печь воздуха используются кислородное дутье природный газ и мазут.
Доменные печи работают с температурой дутья 1000ºС (без использования природного газа 650-750ºС) регулирование температуры дутья автоматизировано на всех печах.
Нагретый воздух по воздухопроводу горячего дутья подается в доменные печи через воздушные фурмы количество которых на ДП2 двенадцать штук на ДП3 и на ДП5 четырнадцать фурм.
Нормальная работа доменных печей требует как ритмично организованной загрузки материалов в печь так и бесперебойного выпуска из печей продуктов плавки и отправки их потребителям.
Доменный газ выходящий из межконусного пространства печи проходит через газоотводы и наклонную трубу в пылеуловитель. Содержание колошниковой пыли в газе от 10 до 40 грамм в метре кубическом.
В пылеуловителе происходит первичная очистка газа и оседает около 80% колошниковой пыли. Затем пыль с помощью винтового транспортера выгружается в железнодорожные вагоны и отправляется на аглофабрики на цементные заводы и другим потребителям. Дальнейшая очистка доменного газа производится в скрубберах газоочистки. Доменный газ используется в качестве топлива и направляется в нагревательные колодцы прокатного цеха № 1 и на коксохимический завод.
Часть передельного чугуна который не используется в кислородно-конверторном и фасонно-литейном цехах поступает в стотонных чугуновозах на разливочные машины 1 2 3 доменного цеха.
2 Клапаны воздухонагревателей
Для переключения воздухонагревателей с одного режима работы на другой служат клапаны различных типов. Основные тракты воздухонагревателей следующие: нагревательный холодного и горячего дутья. В нагревательный тракт служащий для подачи газа и воздуха в камеру горения воздухонагревателя и выхода из него продуктов горения входят клапаны: дроссельный для газа отделительный отсечной дымовой перепускной и атмосферный листовая задвижка и газовая горелка.
В тракт холодного дутья служащий для подачи холодного воздуха входят клапаны: воздушно-разгрузочный дроссельный отсечной сместительный и отделительный.
Основными типами клапанов применяемых в воздухонагревателях являются дроссельные тарельчатые и шиберные клапаны.
3.1 Отсечной клапан холодного дутья
Клапан холодного дутья устанавливается перед воздухонагревателем на воздухопроводе холодного дутья и предназначен для полного отделения воздухопровода холодного дутья от воздухонагревателя доменной печи.
Рисунок 1.3 Отсечной клапан холодного дутья: 1- пружинное буферное устройство; 2 - перепускной клапан; 3 - корпус; 4 - заслонка; 5 - зубчатая рейка; 6 - шестерня; 7 - крышка; 8 - штанга; 9 - кронштейн; 10 - седло с отверстием; 11 - электродвигатель; 12 - муфта предельного момента; 13 - колодочный тормоз; 14 - редуктор; 15 - гибкая муфта; 16 - командоаппарат.
Клапан представляет собой литой стальной корпус с фланцами внутри которого перпендикулярно направлению воздуха перемещается заслонка. Открывание заслонки под давлением воздуха не может быть произведено в виду большой нагрузки на нее поэтому на заслонке установлен перепускной клапан предназначенный для выравнивания давления воздуха по обе стороны заслонки. В пазах заслонки закреплена рейка которая находится в зацеплении с шестерней и жестко связана с перепускным клапаном. Шестерня насажена на вал один конец которого соединен с тихоходным валом редуктора привода а второй конец - с валом командоаппарата.
Для регулирования зацепления под рейку введены прокладки. Вал клапана опирается на подшипники качения встроенные в выносные опоры.
Перемещение заслонки осуществляется посредством привода.
Привод клапана состоит из электродвигателя дифференциального редуктора муфты предельного момента и тормоза. Остановка электродвигателя привода в крайних положениях заслонки клапана производится командоаппаратом. Перемещение заслонки может так же осуществляться вручную путем вращения червячного вала дифференциального редуктора при помощи цепного колеса. Связь между электродвигателем и редуктором осуществляется через муфту предельного момента которая одновременно выполняет роль тормозного шкива и предохраняет механизм от перегрузки. Регулирование муфты производится поджатием пружин. Все детали привода смонтированы на специальном кронштейне который присоединяется к вертикальной площадке предусмотренной на корпусе.
Темой данного дипломного проекта является модернизация привода механизма отсечного клапана холодного дутья: замена электропривода гидроприводом.
Основными достоинствами гидропривода являются: большие рабочие усилия развиваемые исполнительной частью привода при небольших габаритах и массе; большие значения максимального крутящего момента (усилия) к моменту инерции (массе) подвижных частей привода обеспечивающие его высокое быстродействие; значительное снижение уровня динамических нагрузок в механизмах; высокий КПД; точность и надежность; широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости привода при жесткой механической характеристике и осуществление высокой степени редукции (до 1000); упрощение передаточных механизмов и защиты машин от перегрузок; простота и высокая степень автоматизации управления.
1.1 Выбор электродвигателя и кинематический расчет
Рисунок 2.1 Кинематическая схема механизма клапана холодного дутья
Коэффициент полезного действия пары цилиндрических колес коэффициент полезного действия червячной передачи коэффициент полезного действия муфты коэффициент полезного действия реечной передачи коэффициент учитывающий потери паре подшипников качения .
Общий коэффициент полезного действия привода определяется по формуле
Мощность электродвигателя
где F – сила тяги Н;
– коэффициент полезного действия привода.
По требуемой мощности 198кВт учетом возможностей привода состоящего из двухступенчатого червячного редуктора и реечной передачи выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А закрытый обдуваемый с синхронной частотой вращения 3000мин-1 4А80В2 с параметрами .
Рисунок 2.2 Кинематическая схема редуктора механизма клапана холод-ного дутья
Номинальная частота вращения двигателя
а угловая частота вращения
Общее передаточное отношение
где передаточное отношение цилиндрической ступени;
передаточное отношение червячной передачи;
передаточное отношение реечной передачи.
Принимаются следующие передаточные отношения: .
Отклонение от расчетного передаточного отношения
где - расчетное передаточное отношение;
- действительное передаточное отношение.
Таблица 2.1 Частоты вращения и угловые скорости валов редуктора
Частота вращения мин-1
Угловая скорость с-1
на валу колеса и червяке
На валу червячного колеса
1.2 Расчет цилиндрических зубчатых колес быстроходной ступени
К редуктору не предъявляются особые требования в отношении габаритов передачи поэтому выбираются материалы со средними механическими характеристиками: для шестерни – сталь 45 термическая обработка – улучшение твердость – 230 для колеса – сталь 45 термическая обработка – улучшение но твердость на 30 единиц ниже – HB 200.
Допускаемые контактные напряжения
где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов;
- коэффициент долговечности;
- коэффициент безопасности.
Предел контактной выносливости при базовом числе циклов ; при числе циклов нагружения каждого зуба колеса больше базового принимается коэффициент долговечности ; для колес из нормализованной и улучшенной стали принимается коэффициент безопасности .
Расчетное допускаемое напряжение
В качестве расчетного напряжения принимается .
Межосевое расстояние из условия контактной выносливости активных поверхностей зубьев определяется по формуле
где - передаточное число быстроходной ступени;
- коэффициент учитывающий неравномерность нагрузки;
- коэффициент ширины зубчатого венца;
- крутящий момент на валу колеса.
Для прямозубых передач ; коэффициент учитывающий неравномерность нагрузки при консольном расположении колес ; коэффициент ширины зубчатого венца .
Ближайшее стандартное значение по ГОСТ2185-66.
Модуль зацепления принимается по следующей рекомендации
Принимается по ГОСТ 9563-60* .
Суммарное число зубьев
Число зубьев шестерни
Принимается тогда число зубьев колеса
Тогда передаточное отношение равно
Расхождение с ранее принятым отклонением
что не превышает 3%.
Основные размеры шестерни и колеса:
делительный диаметр шестерни и колеса
диаметр вершин зубьев шестерни и колеса
Коэффициент ширины шестерни по диаметру
Окружная скорость колес
При такой скорости для прямозубых цилиндрических колес следует принять 8 степень точности по ГОСТ 1643-81.
Проверка контактных напряжений проводятся по формуле
где - коэффициент нагрузки.
Значение при твердости и консольном расположении колес .
При скорости и 8 степени точности ; для прямозубых колес .
Условие прочности выполнено так как .
Силы действующие в зацеплении:
Допускаемое напряжение
где - предел выносливости (при нулевом цикле) соответствующий базовому числу циклов;
где - коэффициент учитывающий нестабильность свойств материала зубчатых колес ;
- коэффициент учитывающий способ получения заготовок зубчатого колеса для паковок и штамповок.
Определяется отношение :
Дальнейший расчет ведется для зубьев с меньшим значением отношения то есть для колеса.
где - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки ;
- коэффициент учитывающий динамическое действие нагрузки
Условие прочности выполняется так как .
1.3 Расчет тихоходной ступени
Передаточное отношение ступени . В зависимости от передаточного числа количество заходов червяка . Число зубьев червячного колеса
Для червяка выбирается Сталь 45 с закалкой до твердости не менее HRC 45 и последующим шлифованием. Для венца червячного колеса принимается бронза Бр А9ЖЗЛ (отливка в песчаную форму).
Предварительно принимается скорость скольжения в зацеплении . Тогда при длительной работе допускаемое контактное напряжение допускаемое напряжение изгиба для нереверсивной работы
Суммарное число циклов перемен напряжений определяется по формуле
где - время работы механизма;
- частота вращения червячного колеса.
Принимается предварительно коэффициент диаметра червяка . Вращающий момент навалу червячного колеса .
Коэффициент нагрузки для червячных колес
где - коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий при постоянной нагрузке;
- коэффициент учитывающий динамическую нагрузку возникающую в зацеплении при скорости скольжения и 8 степени точности передачи.
Определяется межосевое расстояние из условия контактной выносливости
Принимается по ГОСТ 2144-76 стандартные значения .
Межосевое расстояние при стандартных и
Межосевое расстояние также получается стандартным.
Основные размеры червяка:
делительный диаметр
диаметр вершин витков
диаметр впадин витков червяка
длина нарезной части для червяка
Делительный угол подъема витка при и .
Основные размеры венца червячного колеса:
наибольший диаметр червячного колеса
Окружная скорость червяка
Уточняется КПД редуктора:
приведенный коэффициент трения угол трения . КПД редуктора с учетом потерь в опорах потерь на разбрызгивание и перемешивание масла
Выбирается 8 степень точности при коэффициенте скольжения коэффициент динамичности . Коэффициент неравномерности распределения нагрузки
где - коэффициент деформации червяка при ;
- вспомогательный коэффициент при незначительных колебаниях .
Коэффициент нагрузки
Контактное напряжение проверяется по формуле
Условие прочности выполнено так как.
Проверка прочности зубьев червячного колеса на изгиб:
эквивалентное число зубьев
коэффициент формы зуба ;
что значительно меньше вычисленного выше .
1.4 Предварительный расчет валов редуктора
Предварительный расчет проводится на крученее по пониженным допускаемым напряжениям.
диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении определяется по формуле
Так как вал редуктора соединен с валом электродвигателя то необходимо согласовать диаметры ротора и вала . Некоторые муфты например УВП могут соединять валы разных диаметров в пределах одного номинального момента. У подобранного электродвигателя 4А80В2 диаметр вала может быть 19 22 или 24 мм. Выбирается МУВП по ГОСТ 21424-75 с расточками полумуфт под и .
диаметр вала под ведомой звездочкой при допускаемом напряжении
Принимается большее значение из стандартного ряда диаметр под подшипниками диаметр под шестерней .
диаметр вала под ведомым колесом при допускаемом напряжении
Диаметр выходного конца вала при допускаемом напряжении
Принимается большее значение из стандартного ряда диаметр под подшипниками диаметр вала в месте посадки червячного колеса .
1.5 Расчет реечной передачи
Выбирается реечная передача с исходным контуром по ГОСТ13755-81. угол наклона зуба принимаем .
Принимаем модуль нормальный .
1.6 Конструктивные размеры зубчатых колес редуктора
делительный диаметр ;
диаметр вершин зубьев ;
диаметр впадин зубьев ;
принимается толщина обода ;
внутренний диаметр обода
диаметр центровой окружности
наибольший диаметр ;
принимается диаметр ступицы ;
диаметр впадин зубьев .
1.7 Проверка долговечности подшипников
Из предыдущих расчетов имеется . Из первого этапа компоновки .
Подбирается подшипник по более нагруженной опоре 2. Намечается радиальные шариковые подшипники 305: ; ; ; ; .
Эквивалентная нагрузка
где - коэффициент при вращении внутреннего кольца ;
- радиальная нагрузка;
- коэффициент безопасности при умеренных толчках вибрационных нагрузках кратковременной перегрузке до 150%номинальной ;
- температурный коэффициент .
Так как на вал не действует осевая нагрузка то .
Расчетная долговечность млн. об.
Расчетная долговечность ч
что больше установленных ГОСТ 16162-85.
Подбирается подшипник по более нагруженной опоре 1. Намечается радиальные шариковые подшипники 407 тяжелой серии: ; ; ; ; .
Отношение этой величине соответствует .
что больше установленных ГОСТ 16162-85
Из предыдущих расчетов имеется . Из первого этапа компоновки .
Подбирается подшипник по более нагруженной опоре 1. Намечается радиальные шариковые подшипники 313: ; ; ; ; .
Отношение ; следовательно . Поэтому
1.8 Уточненный расчет валов
Уточненный расчет состоит в определении коэффициентов запаса прочностидля опасных сечении и сравнении их с требуемыми (допускаемыми) значениями . Прочность соблюдена при .
Расчет будет производиться для предположительно опасных сечений каждого вала.
Ведущий вал: материал вала – сталь 45 термообработка – улучшение. При диаметре заготовки до 90 мм среднее значение предела прочности . Предел прочности при симметричном цикле изгиба
Предел прочности при симметричном цикле касательных напряжений
Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении 19мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: ; масштабные факторы коэффициент . Крутящий момент .
Коэффициент запаса прочности
где амплитуда и среднее напряжение цикла.
Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена переходом от 25 к 30: при и коэффициенты концентрации напряжений . Масштабные факторы . Крутящий момент .
Изгибающий момент в горизонтальной плоскости
Изгибающий момент в вертикальной плоскости
Суммарный изгибающий момент
Осевой момент сопротивления
Амплитуда нормальных напряжений
Полярный момент сопротивления
Амплитуда и среднее напряжение цикла касательных напряжений
Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям
Коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям
Результирующий коэффициент запаса прочности для сечения Б-Б
Для ведущего вала условие прочности соблюдено.
Промежуточный вал: материал вала – сталь 45 термообработка – улучшение. При диаметре заготовки до 90 мм среднее значение предела прочности . Предел прочности при симметричном цикле изгиба
Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении 25мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: ; масштабные факторы коэффициент . Крутящий момент .
Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена переходом от 80 к 28: при коэффициенты концентрации напряжений . Масштабные факторы . Крутящий момент .
Среднее напряжение цикла нормальных напряжений
Для промежуточного вала условие прочности соблюдено.
Ведомый вал: материал вала – сталь 45 термообработка – улучшение. При диаметре заготовки до 90 мм среднее значение предела прочности .
Предел прочности при симметричном цикле изгиба
Сечение А-А. Диаметр вала в этом сечении 60мм. Концентрация напряжений обусловлена наличием шпоночной канавки: ; масштабные факторы коэффициент . Крутящий момент .
Сечение Б-Б. Концентрация напряжений обусловлена переходом от 65 к 80: при и коэффициенты концентрации напряжений . Масштабные факторы . Крутящий момент .
Для ведомого вала условие прочности соблюдено.
1.9 Посадки деталей редуктора
Посадки зубчатых колёс на валах ;
Посадка звездочки ценой передачи ;
Шейки валов под подшипники выполняются с отклонением вала .
Посадки распорных втулок .
Отклонение отверстий под крышки подшипников качения H7.
Для подшипников качения указаны отклонения валов и отверстий а не обозначения полей допусков соединений потому что подшипники являются готовыми изделиями идущими на сборку без дополнительной обработки.
2 Расчет гидравлического привода (вариант модернизации)
Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объёмных гидродвигателей) предназначенную для приведение в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в гидроприводах чаще всего используется минеральное масло.
Широкое использование гидроприводов определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости (при условии хорошей плавности движения) возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов защиты системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удаётся получить прямолинейное движение без кинематических преобразований а также обеспечить определённое соотношение скоростей прямого и обратного ходов.
Компактные гидроприводы легко встроить в любые механизмы и соединить трубопроводами с насосной установкой имеющей один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла контроля и оптимизации рабочих процессов применения копировальных адаптивных или программных систем управления легко поддаётся модернизации состоит главным образом из унифицированных изделий серийно выпускаемых специализированными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД повышенную жёсткость и долговечность.
Гидроприводы имеют и недостатки которые ограничивают их использование. Это потери на трение и утечки снижающие КПД гидропривода и вызывающие разогрев рабочей жидкости. Внутренние утечки через зазоры подвижных элементов в допустимых пределах полезны поскольку улучшают условия смазывания и теплоотвода в то время как наружные утечки приводят к повышенному расходу масла загрязнению гидросистемы и рабочего места. Необходимость применения фильтров тонкой очистки для обеспечения надёжности гидроприводов повышает стоимость последних и усложняет техническое обслуживание. Работоспособность резко снижается при попадании воздуха и воды в минеральное масло. Изменение вязкости масла при его разогреве приводит к изменению скорости движения рабочих органов. Узлы гидропривода весьма трудоёмки в изготовлении. В связи с наличием внутренних утечек затруднена точная координация движения гидродвигателей.
Краткий анализ приводов различного типа применительно к конкретным условиям позволяет выбрать оптимальность технического применения. Применение промежуточного энергоносителя (масло) целесообразно лишь в тех случаях когда преимущество гидропривода имеет решающее значение. Если привод может быть успешно реализован средствами гидравлики или электрики предпочтение должно быть отдано последней.
2.1 Ориентировочно-энергетический расчет
Для дальнейшего расчета принимаем: нагрузка на штоке длина хода поршня скорость хода поршня перепад температур .
Ориентировочно находим полезную мощность
Ориентировочно находим затраченную мощность
Принимаем: КПД насоса ; КПД гидросистемы ; КПД цилиндра .
2.2 Выбор рабочей жидкости
На состояние рабочей жидкости прежде всего влияет широкий диапазон рабочих температур а также наличие больших скоростей и высоких давлений. Существенное значение при выборе рабочей жидкости имеет: вязкость свойство определяющее сопротивление жидкости относительному перемещению её слоёв; сжимаемость характеризуется объёмным модулем упругости; температура вспышки – это такая критическая температура при которой происходит самовоспламенение газовых выделений при соприкосновении их с воздухом; температура застывания – это температура при которой масло теряет своей текучести.
К рабочим жидкостям гидропривода предъявляют следующие требования:
Хорошие смазывающие свойства которые связаны с прочностью масляной плёнки и способностью противостоять разрыву. Рабочая жидкость должна предупреждать контактирование и схватывание металла т.е. обладать противозадирными и противоизносными свойствами.
Стабильность свойств в процессе эксплуатации – это способность сохранять свои свойства при работе.
Антипенные свойства характеризуют способность жидкости выделять воздух или другие газы без образования пены.
Стойкость жидкости к образованию эмульсии. Характеризуется способностью жидкости расслаиваться или отделять попавшую в неё воду.
Антиокислительная стабильность – определяет долговечность работы масла в гидроприводе.
Преимущественное применение в гидроприводах имеют масла серии И которые изготовлены из нефти подвергнутой глубокой селективной очистке содержат антиокислительную противоизносную антикоррозийную и противопенную присадки. В связи с этим предлагаю для данного гидропривода масло И-18 ГОСТ 16728–78.
Рисунок 2.3 Зависимость вязкости масла И-18 от температуры
2.3 Определение геометрических размеров и параметров гидроцилиндра
Принимаем номинальное давление
Находим диаметра поршня гидроцилиндра
По ГОСТ 12447–80 принимаем
Определяем диаметра штока (2.100)
Определяем номинальный расход жидкости в гидроприводе (2.101)
По найденным параметрам потока выбираем гидравлическое оборудование.
Насос пластинчатый нерегулируемый тип: Г12–33М
Гидрораспределитель 43 с электрогидравлическим управлением тип: B16
Обратный клапан тип: Г51–34
Предохранительный клапан непрямого действия
2.4 Расчет энергетических потерь
Определяем суммарные потери давления в приводе.
Определяем КПД гидролиний
2.5 Выбор уплотнения
Для поршня выбираем уплотнения резиновые:
Для штока выбираем уплотнения резиновые:
Эти уплотнения предназначены для гидроцилиндров перемещающихся со скоростью до 05мс при давлении до 50 МПа температуре ходе до 10 м и частоте срабатывания до 05 Гц.
2.6 Расчет потерь в гидроцилиндре
Определяем силу трение в уплотнениях поршня и штока.
Принимаем: ; f=01; H=10мм
Определяем по формуле
Определение силу противодавления
Определяем силу инерций
Гидромеханический КПД цилиндра определяется по формуле:
2.7 Прочностной расчет гидроцилиндра
Определяем максимального давления в цилиндре
Определяем толщину крышки гидроцилиндра
Момент инерции штока
Определяем допустимую нагрузку на шток
Определяем толщину стенки цилиндра
2.8 Прочностной расчет трубопровода
Определяем толщину стенки трубопровода на линии всасывания
Определяем толщину стенки трубопровода на нагнетательной линии
Определяем толщину стенки на сливе
Определяем наружный диаметра всасывающего трубопровода
Определение наружного диаметра нагнетающего трубопровода
Определение наружного диаметра сливного трубопровода
Принимаем КПД цилиндра ; КПД гидролинии ; КПД насоса .
Определяем КПД привода
Определяем затраченную мощность
Определяем суммарные потери мощности
Определяем объема бака
Определяем теплоотдающую площадь бака
Находим площадь теплоотдающих поверхностей всех элементов гидропривода
Находим площадь теплоотдающей поверхности трубопроводов
Находим суммарную площадь теплоотдающих поверхностей всех трубопроводов
Находим температуру установившегося теплового баланса.
Принимаем ; рассмотрим случай с естественным охлаждением гидропривода
Выбранная рабочая жидкость допускает повышение от до значит тепловой расчет выдержан.
Определяем суммарную массу элементов
Определяем суммарную массу трубопроводов
Определяем массу жидкости
Определяем массу бака
Определяем суммарную массу гидропривода
Время установления температурного баланса
2.10 Расчет реечной передачи
Таким образом после проведенных расчетов нами предлагается следующая модернизация: замена электропривода гидроприводом в котором гидроцилиндр обеспечивает возвратно-поступательное движение затворки отсечного клапана холодного дутья получая питание от гидронасоса.
3 Монтаж эксплуатация и ремонт
3.1 Монтаж и наладка гидропривода
При монтаже гидроцилиндра необходимо обеспечить жёсткую относительно гильзы фиксацию штока для предотвращения самопроизвольного выдвижения.
Основные правила монтажа гидроцилиндра:
Радиальные нагрузки на шток должны быть минимальными.
Необходимо обеспечить соосность штока с исполнительным органом машины. Непараллельность оси штока в направлении перемещения рабочего органа нагрузки не должна превышать 0.1мм на длине 150мм. Для проверки соосности устанавливают монтажные струны или отвесы.
Крепление гидроцилиндра должно быть прочным и жёстким а для соединения штока с нагрузкой рекомендуется применять шарнирные соединения.
Величину рабочего хода штока следует выбирать несколько больше максимальной величины хода нагрузки чтобы избежать ударов поршня о крышку.
Должен быть обеспечен удобный доступ к гидроцилиндру для текущего обслуживания и наблюдения за работой.
При работе в запылённых условиях шток цилиндра следует защищать от попадания пыли и грязи чтобы сберечь уплотнения.
Внутренний диаметр трубопроводов для подключения гидроцилиндра должен быть принят из условия обеспечения необходимого времени срабатывания.
После монтажа гидроцилиндра и подключения его к гидросистеме необходимо удалить воздух из гидроцилиндра и гидросистемы.
Проверка работы гидроцилиндра состоит из перемещения штока вхолостую и под нагрузкой.
Техническое обслуживание гидроцилиндра заключается в своевременной замене уплотнений при появлении утечек. Причиной повышенного износа могут быть: работа на загрязнённой рабочей жидкости появление коррозии на штоке и гильзе наличие царапин и зазубрин на штоке и гильзе.
Правила замены уплотнений заключены в следующем: перед установкой уплотнительных элементов очистить всю систему от грязи; уплотнения не должны проходить под острыми кромками выступами штока резьбой посадочными канавками и так далее (при монтаже они должны быть закрыты в соответствии с рекомендациями); уплотнения и детали уплотнительного узла должны быть смазаны; для монтажа уплотнений нужно использовать специальный инструмент; при отладке гидроцилиндра запрещается проводить работы на гидроцилиндре под давлением; включать гидропривод со слабо закреплёнными или незакреплёнными цилиндрами; подтягивать крепёжные детали во время его работы; устанавливать цилиндр без технического паспорта подтверждающего его готовность к эксплуатации.
Монтаж гидропривода следует начинать с проверки наличия всех комплектующих узлов и их исправности. Убедившись в исправности комплектующих узлов приступают к монтажу гидросистемы – насосных установок гидромоторора гидроцилиндров гидроаппаратуры контрольно-измерительных приборов затем монтируют систему управления охлаждения и так далее. Перед установкой может быть проведён входной контроль гидрооборудования в объёме приёма задаточных испытаний.
Операции по монтажу и пробному пуску:
Транспортирование агрегатов и узлов гидропривода к мету монтажа следует осуществлять в специальной таре или упаковке исключающей повреждение или загрязнение этих агрегатов или узлов.
Оснащение помещений рабочих мест и технология монтажа должны исключать попадания в гидросистему стружки и грязи.
Технологические заглушки прокладки и подобные детали защища-ющие внутренние полости гидроустройств от загрязнения окончательно удаляются непосредственно перед монтажом.
Не допускается монтаж гидроустройств с механическими повреждениями а также с дефектами присоединительной резьбы.
Трубопроводы для монтажа гидропривода должны быть очищены от окалины ржавчины и грязи.
Резьбы трубопроводных соединений перед монтажом должны быть смазаны рабочей жидкостью.
Монтаж гибких рукавов должен исключать скручивание рукавов их перегибы радиусом менее допустимого а также истирание наружного слоя в процессе эксплуатации.
Уплотнители перед монтажом следует очистить от загрязнения и смазать рабочей жидкостью или смазочным материалом инертным к материалу уплотнения.
Если уплотнители хранились при отрицательных температурах перед монтажом их следует выдержать в течение суток при toC = 20. С или в течении одного часа при toC = 50oC.
При монтаже уплотнителей следует использовать монтажные приспособления указанные в эксплуатационной документации.
Уплотнители должны быть установлены без перекосов скручивания и механических повреждений.
При монтаже гидропривода следует применять только штатный инструмент. При необходимости следует использовать торировочные ключи.
Перед пробным пуском после монтажа необходимо провести следующие работы:
- проверить по схеме правильность соединения трубопроводов;
- проверить затяжку соединений трубопроводов а также затяжку крепле-ния к стыковым поверхностям гидроустройств;
- проверить крепление насосов гидродвигателей и другого гидрооборудо-вания;
- полностью ослабить регулировочные пружины предохранительных кла-панов (за исключением случаев когда предохранительные клапаны отрегулированы и опломбированы или заперты замком на заводе изготовителе);
- проверить правильность подключения заземления;
- залить рабочую жидкость в гидробак до требуемого уровня а также в насосы и гидромоторы (если это предусмотрено эксплуатационной документацией);
- открыть воздухоспускные устройства а при их отсутствии ослабить сое-динение трубопроводов указанных в руководстве по эксплуатации;
- кратковременным включением проверить правильность направления вращения электродвигателей и насоса;
- включением насоса заполнить гидросистему рабочей жидкостью;
- при кратковременной работе гидропривода удалить воздух из гидросис-темы после чего закрыть воздухоспускные устройства и долить рабочую жидкость в гидробак до требуемого уровня.
После проведения работ в соответствии с указанными пунктами проводят пусконаладочные работы объём и последовательность которых указаны в эксплуатационной документации.
Настройку максимального давления гидропривода производят предохранительными клапанами или регуляторами давления насосов. Значение давления настройки должно быть указано в эксплуатационной документации.
По окончании отладки гидропривода в наладочном режиме его работу проверяют в рабочем режиме в соответствии с техническим циклом. После чего следует законтрить и опломбировать органы управления.
При выполнении пусконаладочных работ следует провести промывку гидросистемы в течении времени указанного в эксплуатационной документации но не менее 8 часов для систем со следящим приводом и не менее 4 часов для остальных систем.
Гидропривод принимают в эксплуатацию на основании анализа пробного пуска; обеспечивают безопасность эксплуатации и комплектации гидропривода.
Запуск гидропривода в эксплуатацию.
Заполнить бак маслом с соблюдением рекомендаций.
Ослабить регулировочный винт предохранительного клапана.
Проверить положение рабочих органов и распределителей. Поставить распределители в положение обеспечивающее поджим рабочих органов к упору. Поскольку при первоначальном запуске возможны любые случайные движения рабочих органов следует установить упоры тщательно наблюдать за движением каждого рабочего органа в момент запуска предварительно установив их в не опасной зоне.
Провернуть рукой вал насоса на несколько оборотов.
Запустить толчком приводной электродвигатель проверив правиль-ность направления вращения.
Проверить наличие давления при включении насосной установки.
Устранить наружные утечки.
Начать работу на низком давлении.
Выпустить воздух из верхних частей трубопроводов и гидродвигателей.
Проверить уровень масла в баке при необходимости долить масло.
Промыть гидросистему.
Установить нормальное давление в гидросистеме.
Переключая распределители проверить полный ход всех рабочих ор-ганов.
Убедиться что на поверхности масла в баке нет пены. Если пена име-ется проверить уплотнения вала насоса герметичность всасывающего и сливного трубопроводов а также глубину погружения концов трубопроводов ниже уровня масла в баке на 4 – 5 их диаметров увеличить подпор сливной линии установить в напорной линии обратный клапан исключающий возможность слива масла из гидросистемы при её остановке изменить конструкцию бака с целью улучшения деаэрации.
Произвести регулировку аппаратов на заданные режимы работы.
Подключить схему электроавтоматики.
После 15 – 2 часов работы в заданных режимах определить установившуюся температуру масла при перегреве проверить устройства разгрузки и систему охлаждения.
Проверить расход масла через дренажную линию.
Тщательно устранить наружные утечки.
3.2 Монтаж и наладка отсечного клапана холодного дутья
Перед установкой клапана необходимо проверить состояние его деталей и узлов произвести очистку их от загрязнений смыть антикоррозийную смазку с обработанных поверхностей детали.
Клапан устанавливается в горизонтальном положении с таким расчетом чтобы закрытая заслонка плотно прилегала к контактной поверхности корпуса.
По завершении монтажа производится окончательная регулировка командоаппарата тормоза и муфты предельного момента и подводится централизованная смазка.
Командоаппарат и тормоз необходимо отрегулировать так чтобы при соприкосновении упора заслонки со штоком амортизатора двигатель отключился.
Правильность регулировки определяется открыванием и закрыванием клапанов сначала вручную а затем от привода.
К ослуживанию клапана допускаются лица прошедшие специальную подготовку ознакомленные с устройством механизмов.
Во время работы клапана обслуживающий его персонал обязан:
- следить за наличием смазки во всех смазочных точках и трущихся местах;
- следить за уровнем масла в приводе не допускать понижение его ниже отметки маслоуказателя;
- следить за правильной работой муфты предельного момента в случае необходимости произвести регулировку нажимных пружин гайками расположенных на торце муфты;
- не допускать перегрева привода;
- содержать клапан в чистоте.
Следует не реже одного раза в шесть месяцев производить осмотр во время которого определять степень износа деталей клапана и их работоспособность.
При осмотре клапана необходимо обращать особое внимание:
- на износ и коробление рабочих контактных поверхностей корпуса и заслонки;
- на износ дисков муфты;
- на степень износа зубчатых зацеплений;
- на осевую игру подшипников осевая игра должна быть: для подшипников 7514 в пределах 008015мм для подшипников 7216 в пределах 00601мм для подшипников 7207 в пределах 004007мм для подшипников 7308 в пределах 004007мм.
Все замечания во время эксплуатации и осмотров клапана неисправности а также примененные способы их устранения должны отмечаться в специальных листах приложенных к паспорту клапана.
Основным назначением смазки являются снижения потерь на трение и предотвращение или уменьшение износа трущихся поверхностей; смазка также используется для отвода тепла оберегания деталей от коррозии и удаления продуктов износа. Для смазки узлов трения оборудования применяют три вида смазывающих материалов: редкие (минеральные масла) густые (консистентные пасты или пластические смазочные масла) и твердые (сухие). Редкое смазочное масло обычно используется в узлах жидкостного или полужидкостного трения и требует надежного уплотнения которое разрешает избегнуть потерь масла.
В зависимости от вязкости смазывающие масла делят на легкие средние и тяжелые. Вязкость масел зависит от разных факторов и в первую очередь от его температуры - с повышением температуры вязкость уменьшается. Минеральные масла выбирают по вязкости для некоторой средней рабочей температуры для чего используют стандартные значения вязкости при 50 °С (для легких и средних масел) или 100 °С (для тяжелых). Перерасчет вязкости масла на нужную температуру проводят по специальным формулам таблицам или номограммам. Зависимость вязкости от температуры является нелинейной и важной эксплуатационной характеристикой поскольку неминуемые при работе машин и механизмов колебания температуры могут привести к значительному изменению вязкости и как следствие к повышенному износу деталей и узлов.
Эффективность применения смазочного масла во многом зависит от того насколько смазывающий материал отвечает условиям эксплуатации оборудования: нагрузке скорости температуре рабочей среды и материалам смазанных поверхностей а также конструктивным особенностям узла трения. Минеральные масла являются основным видом смазочного масла и их применяют в узлах трения выделяя большое количество тепла или работающих в условиях высоких температур т.е. когда необходим принудительный отвод тепла; в подшипниках скольжения работающих в режиме полужидкостного и жидкостного трения; в узлах трения и передачах которые имеют надежное уплотнение или расположенных в герметически закрытых корпусах в механизмах и узлах трения приборов которые требуют чистого и маловязкого масла; в узлах трения требующих промывки для удаления продуктов износа и производственной пыли; в быстроходных подшипниках качения.
Пластические смазочные масла применяют в узлах трения работающих в режиме полусухого трения и при высоком контактном давлении при условии что смазка не используется для отвода тепла; при относительно малых скоростях скольжения поверхностей трения; для смазочного масла подшипников качения (кроме высокоскоростных подшипников) и узлов трения расположенных в труднодоступных местах и которые могут работать продолжительное время без замены и пополнения смазочного масла.
Зубчатые сцепления и подшипники редуктора смазываются от циркуляционной системы редкого смазочного масла. В этой системе смазка под давлением подается насосом с резервуару непосредственно к сазанным поверхностям и потом самотеком поворачивается в резервуар. Смазка с резервуара предназначенного для подогрева и очищения масла подается насосом к подшипниковым узлам и зацеплениям стекает в картер редуктора и потом самотеком через фильтр поворачивается в резервуар.
Подшипники валов звездочек смазываются от централизованной системы густого смазочного масла. Насосная станция подает смазочное масло в золотниковый распределитель с гидравлическим управлением и от него через фильтры в магистральные трубопроводы которые образовывают две замкнутые петли. Петли состоят из подающих и поворотных участков. К магистральным трубопроводам через отводные трубопроводы подключенны питатели которые подают смазку в узлы трения через питательные трубопроводы. Магистрали поочередно являются напорными и разгрузочными.
Так для удлинения интервала времени между двумя заряжаниями на отводном трубопроводе устанавливают линейные золотниковые распределители с электромагнитным поводом которые согласно сигналам от командоаппарата отключают соответствующие питатели от магистральных трубопроводов. Поступление пластического смазочного масла в резервуар насоса осуществляется автоматически от центральной заправочной станции.
Смазка клапана должна производиться регулярно и в соответсивии с таблицей смазки.
Таблица 2.2 Смазка клапана
Подшипник вала клапана
Рабочие контакты поверхности и направляющая канавка клапана
Зацепление шестерни с рейкой
Муфта предельного момента
Последовательность и продолжительность отдельных этапов цикла смазочного процесса можно регулировать в достаточно широких границах и поддерживать автоматически с помощью командного электропневматического прибора.
3.4 Ремонт оборудования
Наиболее изнашиваемыми деталями являются шпонки валы разъемные и неразъемные подшипники скольжения и цепная передача.
Основными дефектами шпоночных соединений и способами их устранения есть следующие. При смятии или выкрашивании рабочих поверхностей шпонки она заменяет новой изготовленной с припуском порядка 01 мм для дальнейшего пригона по пазу путем шабрения или спиливания. Если имеет место сравнительно небольшой износ или смятие паза шпонки на валу то осуществляют расширение и углубление пазов на валу и в ступице под шпонку следующего стандартного размера. Иногда паз ступицы оставляют без изменения и применяют ступенчатую шпонку. Если же износ или смятие паза шпонки на валу значительно или увеличение паза невозможно по каким-нибудь причинам (например в связи с резким снижением прочности в долговечности) то этот паз заваривают и изготовляют новый паз шпонки под углом 90-120° к старому. В ряде случаев восстановления первичных размеров изношенного паза осуществляют наплавкам металла с дальнейшей механической обработкой. Изношенный паз в ступице расширяют и углубляют при этом обращают особое внимание на то чтобы стороны паза были симметричными относительно диаметральной плоскости и параллели оси.
Наиболее распространенными дефектами валов есть: износ поверхностей цапф который приводит к изменению их диаметров и формы а также к появлению царапин и задиров; износ смятие срез и выкрашивание рабочих поверхностей пазов шпонок и остаточные прогибания и углы закручивания; поломки.
Выбор способа ремонта изношенного вала зависит от величины и характера износа опорных поверхностей. Местные неглубокие дефекты типа черточек и раковин могут быть удаленные на месте шлифованием если их площадь не превышает 5-7 % общей площади контактной поверхности цапфы.
При большем износе восстановления трудоспособности опорных поверхностей вала осуществляется исходя из конструктивных особенностей опорных узлов.
Если остаточное прогибание вала превышает допустимое значение которое обычно принимают равным 0 2-03 мм на 1 м длины то вал необходимо исправить. Слабо согнутые валы правят в центрах токарного станка с помощью винтового пресса или местным нагревом; сильно согнутые валы правят на прессах в холодном стане.
Устранение остаточного прогибания вала чередованием нагрева и охлаждения осуществляют таким образом: вал устанавливают вогнутой стороной вниз; поверхность вала обкладывают мокрым асбестом оставляя открытой участок 50-70 мм в зоне наибольшей выпуклости; открытый участок нагревают газовой горелкой на протяжении 3-5 мин. к 500-550°С и потом быстро охлаждают холодным воздухом; при охлаждении вал исправляется. Операцию повторяют несколько раз до тех пор пока остаточное прогибание будет ниже значения которое допускается.
Ремонт неразъемного подшипника когда износ шейки вала и отверстия втулки достиг предельно допустимой величины проводят в следующей последовательности. Сначала шлифуют вал и изготовляют новую втулку с отверстием соответствующим размеру шлифованной шейки вала. Потом с помощью пресса или вручную с применением выбивания запрессовывают втулку в корпус подшипника и стопорят в нем нарезным стопором штифтом или винтом. На трансмиссионном валу устанавливают неразъемные подшипники в собранном виде. При этом проверяют зазоры между валом и втулкой щупом учитывая прилегание вала к втулке на краску соосность втулок с помощью фальшвала в виде специально изготовленного облегченного вала. Втулки к валу пригоняют шабрением до тех пор пока площадь пятен составит 80 % внутренней поверхности втулки и на 1 см ее поверхности будет 4-5 пятен.
У разъемных подшипников восстанавливают правильную геометрическую форму отверстия и масляные канавки. Для этого в подшипниках с баббитовыми вкладышами помещают новую заливку.
Изношенную заливку удаляют нагревая вкладыш к 240-260°С и сливая расплавленный металл. Потом вкладыш очищают от остатков баббита и грязи обезжиривают и лудят припоем ПОС-30 или ПОС-50. Одновременно с лужением расплавляют баббит в стальных тиглях. Для предупреждения выгорания отдельных компонентов баббита температура расплавленного металла не
должна превышать 426°С. Перед плавлением баббит смачивают раствором хлористого цинка для уменьшения шлакообразования. После расплавления поверхность металла оберегают от окисления посыпанием пласта мелкого древесного угля. Заливают сразу после лужения с перерывом не более 7-10 с. Иначе ухудшается прочность соединения баббита с основным металлом через появление в луде пленки оксидов.
Разъемные вкладыши для заливки собирают для чего по линии разъёма кладут прокладки скрепляют хомутами и устанавливают на поддон. Во вкладыше по центру помещают деревянный или металлический стрежень диаметр какого несколько меньше диаметра цапфы. Стрежень окрашивают раствором мела и в зазор между ними и вкладышами заливают расплавленный баббит. При качественной заливке поверхность баббита должна быть матовой без раковин и тускло-серебристого цвета легкое простукивание ее молотком должно сопровождаться звонким металлическим звуком. При плохом сцеплении баббита с металлом вкладыша возникает звук который дребезжит. Для получения необходимой геометрической формы и точности посадки залитые вкладыши растачивают на станке с дальнейшим пригоном по месту.
1 Характеристика объекта проектирования и его
Модернизируемый объект (отсечной клапан холодного дутья) в условиях доменного цеха завода им. Петровского непосредственно задействован в производстве чугуна. В результате предлагаемой модернизации происходит замена части технологического оборудования
2 Проектные решення и расчет потребностей в инвестициях
Капитальные вложения (инвестиции) содержат в себе вложения в:
- основные фонды (ОФ) - дома здания оборудование инвентарь инструменты и приспособления;
- охрану окружающей среды (ООС);
оборотные средства (ОС).
Капитальные вложения в строительство домов и сооружений рассчитываются исходя из величин производственной и вспомогательной площадей завода и укрупненных нормативов стоимости строительства домов и сооружений по формуле
Кзд = Цs · Sобщ (3.1)
где Цs - цена строительства 1м2 площади грн;
Sобщ - общая площадь цеха м2.
Для базового варианта
Кзд = 250 · 3000 = 750 тыс.грн.
Для проектируємого варианта
Капитальные вложения в строительство сооружений принимаются по норме 15 % от капитальных вложений в строительство зданий
Кс = Кзд · 15% (3.2)
Кс = 750 · 015 = 1125 тыс.грн.
Для проектуємого варианта
Капитальные вложения в новое оборудование рассчитываются на основе определенного количества оборудования стоимости его приобретения с учетом транспортных расходов а также стоимости строительно-монтажных и пуско-наладочных работ.
Стоимость установленных единиц оборудования с учетом транспортных строительно-монтажных и пуско-наладочных работ
Коб = Ц + Зтр + Змон + Зп-н (3.3)
где Ц - стоимость установленного оборудования тыс. грн.;
Зтр - расходы на транспортировку принимаются в размере 5 % от стоимости установленного оборудования тыс. грн.;
Змон - расходы на монтажные работы принимаются в размере 10 % от стоимости установленного оборудования тыс. грн.;
Зп-н - расходы на пуско-наладочные работы принимаются в размере 2 % от стоимости установленного оборудования тыс. грн.
По первому варианту стоимость технологического вспомогательного оборудования представлена в таблице 3.1
Таблица 3.1 Технологическое вспомогательное оборудование базового завода
Общая стоимость тыс. грн.
Червячный дифференциальный редуктор
По второму варианту производится замена малопроизводительного оборудования на более производительное. Проектные решения по этому вопросу рассматриваются в разделе 2.
Таблица 3.2 Технологическое вспомогательное оборудование проектируемого завода
Стоимость всего оборудования в цехе с учетом замены
Коб = 183628458 грн.
Для проектируемого варианта
Коб = 1836209524 грн.
Коб = 214845296 грн.
Коб = 214843681 грн.
Капитальные вложения в инструмент рассчитываются по норме 15 % от стоимости установленного оборудования.
Кинстр = Коб · 015(3.4)
Кинстр = 32226794 грн.
Кинстр = 32226552 грн.
Капитальные вложения в инвентарь принимаются 10% от стоимости установленного оборудования.
Кинв = Коб · 01 (3.5)
Кинв = 214845296 грн.
Кинв = 214843681 грн.
Капитальные вложения в неучтенное оборудование принимается 10 % от активной части капитальных вложений
Кно = (Коб + Кинстр + Кинв) · 01 (3.6)
Капитальные вложения в охрану окружающей среды принимаются по норме в 10 % от капитальных вложений в основные фонды.
Кокрср = (Коб + Кинстр + Кинв + Кно) · 01 (3.7)
Кокрср = 29541217 грн.
Кокрср = 2951285 грн.
Для запуска производства необходимы капитальные вложения в оборотные средства.
Коб.ср. = (Коб + Кинстр + Кинв + Кно) · 015 (3.8)
Коб.ср. = 443118255 грн.
Коб.ср. = 44269275 грн.
3Расчет себестоимости продукции
3.1 Расходы на основные материалы
Расходы на основные материалы при базовом и проектируемом варианте одинаковы потому что нормы затрат материала в модернизируемом варианте в сравнении с базовым не изменяется.
Зм = (Рм · Цм - Ротх · Цотх) · N (3.9)
где Рм - расход материала на изготовление 1 т чугуна (постатейно);
Цм - цена 1 кг материала;
Ротх - количество материала на изготовление 1 т чугуна (постатейно)
Цотх - цена 1 кг отходов;
N – годовой план выпуска чугуна.
Зм = 1321934285 тыс.грн.
Транспортно-подготовительные расходы составляют 5% от стоимости материалов.
Зтз = 1321934285 · 005 = 6609671 тыс.грн.
Всего расходов на основные материалы
Зм.о = 13880601 тыс.грн.
3.2 Расходы на электроэнергию сжатый воздух и техническую воду
Расходы на электроэнергию
Зэл = Цэл · Nцеха · Фд (3.10)
где Цэл - цена 1 кВт Цэл = 02412 грн кВт;
Nцеха - мощность цеха кВт.
Фд - действительное время роботы электрооборудования Фд = 4060 час.
Расходы на сжатый воздух
Зв = Фд · Кз · Спн · q · Цв (3.11)
где Фд - действительное время роботы электрооборудования Фд = 4060 час;
Кз - коэффициент загрузки оборудования;
Спн - количество оборудования с пневматикой;
q - расход воздуха на единицу оборудования с пневматикой q = 02 м3час;
Цв - цена 1 м3час Цв = 004764 грн.
Расходы технической воды для базового варианта будут 98767 м3.Расходы технической воды для проектируемого варианта будут 98767м3.
Затраты на техническую воду будут:
3.3 Расходы на заработную плату
Фонд оплаты труда по базовому варианту составляет 12657407 грн. по проектируемому варианту - 12657407 грн. Средняя заработна плата работников составляет 19474 грн.
Отчисления на социальные мероприятия составляют 3955 % из них
- пенсионный фонд - 32 %
- фонд безработицы - 25 %
- по увечьям - 255 %
Осм = 78476 тыс.грн.
3.4Расходы на амортизационные отчисления эксплуатацию оборудования
Амортизация ОФ - это процесс перенесения стоимости ОФ на стоимость продукции с целью их полного возобновления.
Для домов и сооружений норма амортизации принимается - 8 % оборудования - 24 % инвентаря - 40 %.
Амортизационные отчисления
Аг = (Кзд+Кс) · 008 + (Коб+Кно) · 024 + (Кинстр+Кинв) · 040 (3.12)
Аг = 774496 тыс.грн.
Аг = 676618 тыс. грн.
Расходы на эксплуатацию оборудования принимаем по данным базового предприятия.
Рэксп = Рчас · Кст · Фд (3.13)
где Рчас - расходы на 1 час работы грнчас;
Ксм - количество единиц оборудования шт;
Фд - действительный фонд роботы оборудования Фд = 4060 час.
Расходы на ремонт оборудования принимаем из расчета 10 % от стоимости оборудования в год.
Ррем = 183628458 грн.
Ррем = 1836209524 грн.
Таким образом расходы на обслуживание и ремонт оборудования составят
Роб.рем = 182352 тыс.грн.
Роб.рем =1720175 тыс.грн.
где Ц - цена на единицу продукции грн.;
С - себестоимость единицы продукции грн..
П = 72165 - 55746 = 14814 грн.
П = 72165 – 52132 = 15024 грн.
Пч = ( П – С ) · ( 1 – 025 )
П = ( 72165 - 55746) · ( 1 – 025 ) = 1513 грн.
П = ( 72165 – 52132) · ( 1 – 025 ) = 17245 грн.
4.2 Показатель абсолютной эффективности капитальных вложений
4.3 Срок окупаемости
Данный дипломный проект предусматривает модернизирование механического устройства входящего в состав доменной печи в условиях завода им. Петровского. В данном разделе дипломного проекта рассмотрены основные опасности и вредности в цехе по производству чугуна и разработаны мероприятия по их устранению; выполнены расчеты заземления и освещения а также обобщены вопросы пожарной профилактики.
2 Основные вредные и опасные факторы на проектируемом объекте
Завод им. Петровского является значительным источником загрязнения атмосферы. Службами завода совместно с проектными организациями были разработаны мероприятия позволяющие существенно снизить выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.
В цехе имеются следующие вредные факторы воздействия на организм работающих:
Источниками вышеперечисленных факторов являются:
Работающее оборудование.
Работающий транспорт.
При длительном вдыхании вредных веществ металлической и шлаковой пыли а также при превышении концентрации пыли в воздухе рабочей зоны у работников могут возникать заболевания легких (например пневмокониоз бронхоабструкция бронхиальная астма бронхоспазм силикоз легких).
Таблица 4.1 Перечень основных вредных веществ доменного цеха
пыль ванадийсодержащих шлаков
Оксид углерода при длительности работы:
Микроклимат производственных помещений - это метеорологические условия внутренней среды этих помещений которые определяются действующими на организм человека факторами: температура влажность скорость движения воздуха и тепловое излучение.
Нормативные и фактические значения микроклимата для проектируемых производственных помещений для категории работ средней тяжести IIа приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 Нормативные и фактические значения микроклимата для производственных помещений для категории работ с тяжелыми условиями труда.
Холодный и переходный период
Температура воздуха °С
Относит. влажность % не более
Скорость движения воздуха мс
Допустимые значения микроклимата
Фактические значения микроклимата
При попадании на кожу минеральных масел могут возникать кожные заболевания (например экзема различные дерматиты).
При вдыхании паров аэрозолей появляются головные боли головокружение рвота быстрая утомляемость и как следствие - снижение производительности рабочих.
Фактические и допустимые уровни шума на планируемом производстве в соответствии с требованиями СН 3228 - 85 ГОСТ 12.1. 003 - 83 приведены в таблице 4.3.
Так как в помещении доменного цеха присутствуют также металлорежущее оборудование железнодорожный транспорт. При составлении таблицы шумового фона учитывались и уровни шума этих факторов.
Повышенный уровень шума может привести к головной боли быстрой утомляемости в результате чего снижается производительность рабочих; также повышенный уровень шума приводит к снижению внимательности рабочих в результате чего увеличивается количество брака и повышается вероятность травматизма.
Таблица 4.3 Фактические и допустимые уровни шума на производстве
Название группы станков
Допустимые значения шума дБ
Фактические значения шума дБ
Загрузочное оборудование
Доменное оборудование
Разгрузочное оборудование
Режущее оборудование
Указанные значения приведены для категории 3а т.е. для рабочих находящихся на постоянных рабочих местах в производственных помещениях предприятий.
Доменному цеху присущи такие опасные факторы по поражению электрическим током:
Токоведущие части оборудования электроустановок и аппаратуры;
Вращающиеся и движущиеся части технологического оборудования.
Данное помещение по опасности поражения электротоком согласно ГОСТ 12.1.013 - 78 и "Правил устройства электроустановок" можно отнести к категории с повышенной опасностью которое характеризуется наличием в доменном цехе следующих условий:
- сырость и токопроводящая пыль;
- токопроводящие пол (железобетонный);
- возможность одновременного прикосновения к металлическим корпусам электрооборудования к металлоконструкциям технологическим аппаратам механизмам имеющим соединение с землей.
Конструкция способ установки вид исполнения и класс изоляции применяемых машин аппаратов приборов кабелей проводов и прочего электрооборудования соответствуют номинальному напряжению в сети а также условиям окружающей среды и требованиям ПУЭ. Все электрооборудование в цехе имеет защитные кожухи предупреждающие надписи и обозначения поэтому возможность случайного прикосновения работника к токоведущим частям исключена.
Работники данного производства могут быть поражены электрическим током в случае если произойдет пробой электрического тока на корпус электрооборудования или при оголении токоведущего кабеля.
Различают местное и общее поражение человека при действии на организм электрического тока.
Местное поражение характеризуется ожогом места входа электрического тока. Такой ожог характеризуется глубоким поражением и разрушением целостности тканей и может привести к потере работоспособности и пораженной части тела.
Общее поражение организма характеризуется поражением внутренних органов и в первую очередь сердечно - сосудистой нервной систем что может привести к фибрилляции сердца (даже в постшоковый период) и смерти пострадавшего.
Также большую опасность для работающих создают движущиеся и вращающиеся части машин и механизмов. Наиболее опасными являются вращающиеся элементы механизмов такие например как валы. Скорость вращения этих элементов очень высокая. Поэтому при работе с большими скоростями происходит вылет абразивных частиц которые могут повредить глаза и создать микроповреждения поверхности тела. Также существует вероятность раскола и тогда уже крупные части имеющие большую динамическую и кинетическую энергию могут нанести травмы (любой тяжести) работникам.
Согласно Снип I- 4-79 помещение цеха по задачам зрительной работы относится к 1 группе - помещение в котором производится различение объектов зрительной работы при фиксированном направлении линии зрения работающих на рабочую поверхность. По характеристике зрительной работы относится к IV-В разряду зрительной работы.
2 Пожарная профилактика
Производственный процесс в доменном цехе по взрывной взрывопожарной и пожарной опасности согласно Снип 2.01.09 - 85 относится к категории С т.к. обработке подвергаются несгораемые но плавящиеся вещества.
Здание цеха построено из негорючих материалов (железобетона) и согласно Снип 2.01.02 - 85 имеет 1 степень огнестойкости.
Пожары в цехе могут возникнуть в результате: возгорания проводки электрооборудования при перегрузках перегревах и коротких замыканиях; возгорание горючесмазочных материалов при попадании в них искр электрического или механического происхождения воздействия тепла от нагретых предметов под воздействием открытого огня; самовозгорание промасленной ветоши; действие статического или грозового разряда.
Опасность возникновения пожара уменьшена за счет следующих разработанных мероприятий:
- оснащение систем управления электрооборудования автоматами максимальной токовой защиты и плавкими предохранителями;
- ограничение количества горючесмазочных материалов суточной потребностью (остальные ГСМ хранятся на составит специально оборудованном в противопожарном отношении);
- главные электродвигатели приводов оснащены системой замкнутой принудительной вентиляции с очисткой воздуха вот щеточной пыли и охлаждением его;
- маслоподвалы оборудованы системой приточно-вытяжной вентиляции удаляющей пары масла и уменьшающей их концентрацию в воздухе электрооборудование и освещение маслоподвалов выполнено в искро- взрывобезопасном исполнении;
- промасленная ветошь после использования собирается в металлические ящики с герметичными крышками а в конце смены вывозится из цеха на утилизацию;
- статический заряд отводится в землю по сети заземления.
Для тушения пожаров в цехе предусмотрены первичные средства пожаротушения согласно "Норм первичных средств пожаротушения для предприятий и организаций Министерства металлургии".
Результат расчета первичных средств пожаротушения для механического участка приведен в таблице 4.4
Таблица 4.4 Первичные средств пожаротушения для участка доменного цеха
Наименование помещения
Пенные огнетушители ОХП-10
Углекислотные огнетушители
Ящики с песком 05 м3 с лопатами
Производственное помещение
Вентиляционные установки
Для тушения пожаров водой используется пожарный водопровод объединенный с производственным. На его сети в помещении цеха установлены пожарные краны с брезентовыми рукавами и отводами; снаружи здания по его периметру в подземных колодцах размещены пожарные гидранты. Для доступа на крышу здания используются пожарные лестницы укрепленные на стенах.
2.1 Расчет защитного заземления
Защитное заземление предназначено для обеспечения безопасности человека при прикосновении к токоведущим частям которые находятся под напряжением. Поэтому сопротивление защитного заземления должно быть меньше чем сопротивление человека которое в расчетах принимается 1000 Ом.
Расчет системы защитного заземления заключается в определении количества заземлителей их размеров взаимного расположения глубины заложения в грунт. С целью удешевления системы защитного заземления используют естественные заземлители (трубопроводы металлические опоры и т.п.).
Исходные данные для расчета: диаметр труб – 57 мм; длина труб – 3000 мм; ширина соединительной полосы – 80 мм; грунт – глинозем.
Сопротивление растеканию тока одной вертикально вбитой в землю трубы
Rm = (ρ · 232 · Lg(4 · L d)) 2L Ом
где ρ - удельное сопротивление грунта;
d - наружный диаметр трубы мм.
Rm = (ρ · 232 · Lg (4 · L d)) (2L) = (06 · 104 · 232 · Lg 21052) (2 · 314 · 300) = = 172
Сопротивление системы заземления состоящей из нескольких труб должно быть не более 4 Ом в сетях с напряжением до 1000 В.
Rсист = Rтр · (m · 1 · 2) 4 Ом
- коэффициент учитывающий взаимоэкранирование труб (074 при замкнутом контуре 09 - при разомкнутом);
- коэффициент учитывающий взаимоэкранирование труб с полосой соединяющей трубы (09).
Определяем необходимое число труб
m = Rст (1 · 2 Rсист)
m = Rст (1 · 2 · Rсист )= 172(074 · 09 · 4) = 7 шт
Определяем сопротивление участка заземляющей полосы соединяющей трубы
L = 105 · a · m = 105 · 600 · 7 = 4410 см
где а - расстояние между трубами (a = 2 L = 2 300 = 600 см).
Rп = (ρ · 232 · Lg (4L b)) 7 L = (06 · 104 · 232 · Lg 2205) (314 · 4410) = 34 Ом
Общее сопротивление участка заземляющей полосы соединяющей трубы:
Rоб = Rсист · Rп (Rсист + Rп)
Rоб = Rсист · Rп (Rсист + Rп) = 4 · 34 (4 + 34) = 184 Ом
Полученное сопротивление растеканию тока всего заземляющего устройства меньше допускаемого. Это позволяет уменьшить число труб и тем самым удешевить заземляющее устройство.
2.2 Расчет местного освещения.
На модернизируемом объекте выполняются работы с размерами объекта различения 10 мм; фон - средний; контраст объекта различения с фоном - средний.
Рассчитываем местное искусственное освещение на устройстве выбираем тип осветительного прибора и лампу обеспечивающую необходимую освещенность на рабочем месте если высота расположения светильника местного освещения над обрабатываемой поверхностью равна 5 м.
Согласно Снип II-4-79 “Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования” работы с объектами различения размерами 10 мм относятся к зрительным работам 4 разряда средней точности подразряда Г. Норма освещенности при комбинированном искусственном освещении на рабочем месте равна 300 лк в том числе 150 лк вот системы общего искусственного освещения. Таким образом осветительный прибор на рабочем месте должен обеспечить освещение 300 - 150 = 150 лк вот местного искусственного освещения.
Освещенность в расчетной точке:
Определяем требуемую силу света источника
I в = 150 · 02508 = 3906 кд
Коэффициент зрения принимаем равным 13. Сила света источника с учетом зрения равна
I в к = 39.06 · 1.3 = 5077 кд
При напряжении в сети местного освещения 36 В требуемые условия зрительной работы обеспечит лампа М0336-60 со световым потоком 650 лк с силой света 240 кд.
Выбранная лампа типа М 03 36-60 в светильнике ЛКСО I обеспечит величину местной освещенности
Еф = ( 240 х 0 71 ) ( 13 х 025) = 238 лк
3 Мероприятия по устранению вредных и опасных факторов в доменном цехе
На основании анализа вредных и опасных факторов имеющих место в производственном помещении доменного цеха в проекте предусмотрены следующие организационно-технические мероприятия:
- для защиты работников вот воздействия вредных веществ применять местную вытяжную вентиляцию;
- для защиты работников вот воздействия паров минеральных масел и для обеспечения благоприятных метеоусловий - применять общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию;
- для защиты поверхности тела работников вот вредных веществ - применять спецодежду спецобувь и другие средства индивидуальной защиты;
- для защиты работников вот воздействия шума вовремя производить ремонт поломанного оборудования и замену устаревшего оборудования а также применять более вязкую СОЖ устанавливать звукопоглощающие перегородки;
- для обеспечения электробезопасности все технологическое оборудование заземлять применять различные защитные реле изолировать все открытые токоведущие части; для электромонтера по обслуживанию электрооборудования выдавать средства индивидуальной защиты от поражения человека электрическим током;
- для защиты работников вот движущихся и вращающихся частей машин и механизмов применять различные ограждения кожухи применять световые датчики;
- для обеспечения нормальной нагрузки на зрение работников применить совместно с естественным освещением искусственное общее и на особо ответственных рабочих местах местное освещение.