Буровая установка для производства работ по укреплению фундаментов зданий

КФБН 002.00.00.160650 ВО 2.cdw

КФБН 016.00.00.160650 СБ Корпус.cdw

КФБН 02.08.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

КФБН 017.00.00.160650 СБ Механизм подачи.cdw

КФБН 02.02.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размеры для справок.
поступающие на сборку
сопрягаемые поверхности деталей
которые в процессе эксплуатации
перемещаются одна относительно другой
должны быть гладкими
должны быть тщательно
очищены и промыты. Детали промывают в моющих жидкостях
следующего состава: кальцинированная сода (2-3 %)
моющее средство ОП-7 (0
нитрит натрия (2-3 %)
Трущиеся поверхности деталей перед сборкой смазывают маслом
которым их смазывают в процессе эксплуатации.
окраска которых после сборки невозможна

КФБН 014.00.00.160650 СБ Опора.cdw

КФБН 02.07.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

КФБН 013.00.00.160650 СБ Планка опорная.cdw

КФБН 02.06.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

КФБН 001.00.00.160650 Варианты проработки.cdw

Первый вариант представляет собой буровой станок
содержащий раму с ходовыми колесами
на которой закреплена направляющая стойка
механизм подач и каретку
с размещенным на ней приводом
вертлюгом и подвижными направляющими.
Преимущества высокая грузоподъемная способность
стабильная и безопасная работа оборудования за счет
большой жесткости гидравлических цилиндров.
К недостаткам этого станка следует отнести то
что использование гидропривода для
подачи буровой каретки на забой и при наклоне мачты
ведет к необходимости установки маслостанции
что значительно увеличивает массу и габариты бурового
- рама; 2 - откидное колесо; 3 - направляющая стойка; 4 - каретка
- вращатель; 6 - вертлюг; 7 - буровой инструмент; 8 - механизм
подачи; 9 - гидроцилиндр; 10 - механический цилиндр
Во втором варианте в имеющийся буровой станок
предполагается внести изменения в виде замены
гидравлического механизма подачи буровой каретки
на цепной механизм подачи каретки. А также
изменения угла наклона мачты предполагается заменить
на механический цилиндр. Также сместить мачту ближе к
Преимущества: необходимость в маслостанции пропадает
что в свою очередь уменьшит массу и габариты бурового
станка. Механический цилиндр позволит менять угол наклона
Недостатки: при смещении мачты от центра тяжести воз-
растает опракидывающая сила.
Во втором варианте предполагается изменить конструкцию
рамы бурового станка
путем установки раскосин с
полозьями для углового перемещения мачты.
Преимущества: повышается устойчивость станка без
изменения габаритных размеров
пропадает необходимость
в гидро- и элктроприводе.
Недостатки: поскольку мачта находится по средине рамы
установка не сможет бурить вплотную к стене и в углу
Вывод: Исходя из проведенного анализа вариантов проработки
наиболее оптимальная конструкция показана на рисунке 3. Она
обладает большим количеством преимуществ
предложенные в данной работе.Также
недастатки данного оборудования
в дальнейшем будут доработаны и сведены к минимуму.
Варианты конструкций
СГТУ имени Гагарина Ю.А.

СБ Механизм подачи.spw

СГТУ имени Гагарина Ю.А.
КФБН 017.00.00.160650
Вал ведомой звездочки
Шпонка 8 x 7 x 32 ГОСТ 23360-78
Подшипник 60106 ГОСТ 7242-81
Винт А.М4-6gx14 ГОСТ 11644-75
Шайба 10Л ГОСТ 6402-70
Болт М10x20 ГОСТ 15591-70
Шайба 8Л ГОСТ 6402-70
Болт М8x18 ГОСТ 15591-70
Шайба 4Л ГОСТ 6402-70
Подшипник 60104 ГОСТ 7242-81
Болт М6x10 ГОСТ 15591-70
Шайба ГОСТ 28848-90-6-100HV
Подшипник 180204 ГОСТ 8882-75

КФБН 002.00.00.160650 ВО 3.cdw

КФБН 011.00.00.160650 Каретка СБ.cdw

КФБН 02.04.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

КФБН 012.00.00.160650 Мачта ТМС.cdw

Операция Сварочная 010
Оснастка: Сварочный монтажный стол
керамическике подкладки и планки;
Комплект измерительных приборов ГОСТ 7644-80
рулетка с диапазоном
измерений от нуля до 10000
Оборудование: Инвенторный сварочный аппарат Ресанта САИ 250
Операция Сварочная 020
точного позиционирования
Операция Сварочная 030
измерений от нуля до 10000 мм
круг шлифовальный веерный
лепестковый на шпильке;
Оборудование: Инвенторный сварочный аппарат Ресанта САИ 250;
Шлифовальная машинка Bosch GWS26-230
Деталь №1 и №2 закрепить
Сверлить 4 сквозных
отверстия в детали №9
Разместить детали №3-9
согласно заданным размерам
Последовательно сварить детали
Разместить детали №10-14
согласно заданным углам
Последовательно обварить
Детали №15-18 расположить и
закрепить с помощью кондуктора
Поочередно приварить
Выполнить визуальный
Сварку производить по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Сборку и сварку выполнять совместно с КФБН 009.00.00.160650 СБ.
Технологическая карта изготовления узла "Мачта"

КФБН 009.00.00.160650 Мачта СБ.cdw

КФБН 02.01.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
Сборку и сварку выполнять совместно с КФБН 012.00.00.160650.
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

КФБН 002.00.00.160650 Установка буровая ВО .cdw

Положение установки при
максимальном угле наклона мачты
КФБН 02.00.00.650 ВО
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Технические характеристики
Частота вращения обмин
Максимальны крутящий момент
Максимальная длина штанг
Мачта с механизмом подачи
Механизм подачи каретки

КФБН 015.00.00.160650 СБ Центрирующее устройство.cdw

КФБН 02.05.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

Крышка _ КФБН 003.00.00.160650.cdw

Сталь 10 ГОСТ 1050-2013
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Неуказанное предельное отклонение размеров H14

Палец _ КФБН 004.00.00.160650.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-2013
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Неуказанные отклонения по H14

Шестерня ведомая _ КФБН 006.00.00.160650.cdw

Неуказанные отклонения по H14
Нормальный исходный контур
Сталь 45 ГОСТ 1050-2013
СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Звезда ведомая _ КФБН 005.00.00.160650.cdw

Сталь 10 ГОСТ 1050-2013
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Неуказанные отклонения по H14

Вал _ КФБН 007.00.00.160650.cdw

*Размер для справок.
Неуказанное предельное отклонение размеров H14
Сталь 45 ГОСТ 1050-88
СГТУ имени Гагарина Ю.А.

КФБН 014.00.00.160650 Опора.spw

СГТУ имени Гагарина Ю.А.
Швеллер №10П ГОСТ 8240-89
Соединительная труба

КФБН 010.00.00.160650 Рама.spw

КФБН 010.00.00.160650 СБ Рама.cdw

КФБН 02.03.00.650 СБ
СГТУ имени Гагарина Ю.А.
*Размер для справок.
Сварные соединения по ГОСТ 5264-80.
Сварные швы и околошовные зоны зачистить.
Выполнить визуальный контроль шва
на отсутствие подрезов
При сварке деталей №4 соблюсти соосность.
зачистки и контроля сварных соединений покрыть
поверхность изделия грунтовкой ГФ-021 по ГОСТ 25129-82.

ВКР.docx

В настоящем дипломном проекте было проведено исследование существующих способов укрепления фундаментов зданий изучены технические средства и техника применяемая для данного вида работ. Были рассмотрены патенты и изобретения по данной тематике. Представлены варианты конструкций и техническое предложение был выбран один из вариантов. Составлено техническое задание на проектирование. Установка была рассчитана по основным параметрам выбраны комплектующие установки некоторые детали были проверены на прочность. Составлена технологическая карта изготовления узла. Проект был экономически обоснован проведена проверка на соответствие требованиям безопасности и экологичности.
Дипломный проект содержит 116 листов пояснительной записки 23 рисунка 19 таблиц 46 использованных источников. Прилагается 10 чертежей формата А1.
Ключевые слова: БУРОВАЯ УСТАНОВКА БУР БУРЕНИЕ МАЛОГАБАРИТНАЯ СКВАЖИНА УКРЕПЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТА.
Объект разработки: Малогабаритная буровая установка для укрепления фундаментов зданий.
Цель работы: уменьшить габариты буровой установки за счет ухода от гидравлической станции; сделать раму буровой установки модульной и разборной.
Результат работы: разработана малогабаритная буровая установка с модульной конструкцией рамы для укрепления фундаментов зданий.
In this graduation project a study of existing methods of strengthening the foundations of buildings was conducted technical means and equipment used for this type of work were studied. Patents and inventions on this subject were considered. Design options and a technical proposal are presented one of the options was selected. Drafted technical specifications for the design. The equipment was calculated according to the main parameters the equipment components were selected. The equipment during operation stability was calculated some parts were tested for strength. Compiled a production schedule for the manufacture of one part. The project was economically feasible a check was conducted for compliance with safety and environmental requirements.
The graduation project contains 116 sheets of explanatory notes 23 figures 19 tables 46 sources used. Attached are 10 drawings of the A1 format.
Key words: DRILLING RIG DRILL DRILLING SMALL SIZE WELL AUGER STRENGTHENING OF THE FOUNDATION
Development object: Small-sized drilling rig for strengthening the foundations of buildings.
The work purpose: reduce the s make the rig frame modular and collapsible.
The work result: a small-sized drilling rig with a modular frame design for strengthening the foundations of buildings has been developed.
Анализ современных способов и средств механизации производства работ по укрепления фундаментов и оснований6
1Анализ современных способов и технологий производства работ по укреплению фундаментов и оснований6
2Анализ современных конструкций машин и оборудования для производства работ по укреплению фундаментов и оснований14
3Анализ патентов и изобретений28
3Техническое задание на проектирование34
4Технические предложение36
Расчеты основных параметров малогабаритной буровой установки38
1 Расчет и выбор параметров силового привода буровой установки38
Прочностные расчеты45
1 Подбор и расчет элементов цепной передачи механизма подачи каретки45
Технология изготовления металлоконструкции «Мачта»52
1 Служебное назначение металлоконструкции и условия работы в сборочной единице52
2 Требования к сварочным электродам54
3 Требования к подготовке металла57
4 Требования к сварным работам57
5 Требования к сборке58
6 Требования к подготовке детали60
7 Технология последовательности изготовления сборочной единицы «Мачта»60
8 Определение технических норм времени на сборку и сварку64
Технико-экономическое обоснование проекта69
1 Расчет себестоимости установки69
1.1 Расчет стоимости комплектующих изделий69
1.2 Расчет затрат на заработную плату рабочим71
1.4 Расчет отчислений на социальные нужды72
1.5 Расчет затрат на проектирование оборудования72
1.6 Расчет стоимости опытно-конструкторских работ73
2 Расчет затрат на эксплуатацию машины74
2.1 Амортизационные отчисления на полное восстановление75
2.2 Затраты на выполнение всех видов ремонта диагностирование и техническое обслуживание76
2.3 Затраты на замену быстроизнашивающихся частей76
2.4 Оплата труда рабочих управляющих машинами78
2.5 Затраты на энергоносители (дизельное топливо бензин сжаты воздух и электроэнергию)79
2.6 Затраты на смазочные материалы80
2.7Затраты на гидравлическую жидкость81
2.8 Затраты на перебазировку буровой установки82
Безопасность разрабатываемой буровой установки86
1 Анализ вредных факторов при производстве работ86
2 Возможность травмирования и механического повреждения92
3 Расчет прожекторного освещения96
4 Предупреждение возможной чрезвычайной ситуации98
Экологическая экспертиза101
1 Общие положения и регламентирующая документация101
2 Потенциальные проблемы загрязнения окружающей среды деятельностью проектируемой машины103
2.1 Характеристика процесса укрепления фундаментов зданий103
2.2 Оценка воздействия на атмосферу105
2.3 Оценка воздействия на водную среду105
2.4 Оценка воздействия на почву. Образование отходов105
2.5 Физические загрязнения106
3 Мероприятия направленные на снижение загрязняющих факторов106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ109
Всем известно что в процессе длительной эксплуатации зданий и сооружений происходят деформации конструкций. Что касается фундаментов – конструкций расположенных в толще грунтов то они защищены от прямых атмосферных и иных воздействий внешней среды. Они могут сохраняться веками даже после полного исчезновения надземной части зданий. Однако в определенных условиях фундаменты получают недопустимый износ а грунты оснований – опасное развитие деформаций. В этих случаях в стенах зданий появляются трещины постройки могут получать крен прогиб перекос что может приводить к обрушению здания в целом или его отдельной части. В этих случаях возникает особая проблема – усиления фундаментов и оснований. Актуальность этой проблемы стала очевидной в последние десятилетия когда человечество стало бережно относиться к архитектурному наследию поскольку города стареют эксплуатируемые здания подвергаются капитальному ремонту и реконструкции.
Анализ современных способов и средств механизации производства работ по укрепления фундаментов и оснований
1Анализ современных способов и технологий производства работ по укреплению фундаментов и оснований
Одной из главных задач строителей и проектировщиков являются задачи связанные с ремонтными и реконструкционными работами а также реставрация здания и сооружения действующих построек производств и предприятия выделяется усиление фундамента. Исходя из того какое состояния несущих конструкций выбирают конкретную технологию усиления фундамента а также должно учитываться способность несущих конструкций воспринимать нагрузки в процессе реконструкции [2].
Со временем в зданиях и сооружениях возникают все возможные деформации связанные с эксплуатацией этого объекта вызванные разного рода причинами. Очень часто деформацию вызывает неравномерные осадки которые в свою очередь оказывают негативное влияние то есть изменение или разрушение различных несущих конструкций. Негативное влияние вызывается многочисленными факторами именно поэтому необходимо тщательно оптимизированное и продуманное решение-усиление фундамента эффективным и рациональным способом.
Существуют различные методики направленные на укрепление фундамента и основания такие как:
Химическое укрепление грунтов показано на рисунке 1 (осуществляется путем нагнетания химического раствора в толщу грунта через инъектор под определенным давлением при этом раствор либо обволакивает частицы грунта или вступает с ними в химическую связь) [1];
Первый способ – битумизация – это закрепление грунта нагнетанием через пробуренные скважины жидкого битума или битумных эмульсий. Применяется для заделки наиболее крупных каверн не поддающихся цементации из-за большой скорости грунтового потока. Нагнетание горячего битума в полости и трещины кавернозных пород производится через пробуренные скважины оборудованные инъекторами. При холодной битумизации в грунт нагнетают тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ применяется для очень тонких трещин в скальных грунтах и закрепления песчаных грунтов.
Второй способ – цементация— это процесс нагнетания вгрунтжидкого цементного раствора или цементного молока.
Третий способ – смолизация. Закрепление грунтов способом смолизации производится путем нагнетания гелеобразующей смеси приготовленной из разбавленного раствора карбамидной смолы (крепителя М) и раствора соляной кислоты.
Четвертый способ – силикатизация. Закрепление грунтов силикатизацией производится:
а) при двухрастворном способе - путем поочередного нагнетания в грунт под давлением через инъекторы жидкого стекла (силиката натрия) и раствора хлористого кальция заданной концентрации;
б) при однорастворном способе силикатизации мелких пылеватых песков - путем нагнетания гелеобразующей смеси из растворов жидкого стекла и фосфорной кислоты или смеси из растворов жидкого стекла серной кислоты и сернокислого глинозема.
Пятый способ – электрохимическое закрепление грунта. В слабо фильтрующих слабых грунтах (илах глинах и суглинках находящихся в текучем и текучепластичном состоянии) при kf=01 мсут используют электрохимическое закрепление грунтов. Этот метод основывается на использовании электроосмоса для принудительного введения в грунты растворов силиката натрия и хлористого кальция для чего через грунты (пески пылеватые супеси и легкие суглинки) пропускается электрический ток вызывающий движение воды от анода к катоду. В качестве анода используют перфорированную трубу в полость которой последовательно вводят химические укрепляющие вещества а через катод откачивают воду.
Рисунок 1.1 – Химическое укрепление грунтов
Устройств обойм которые будут значительно снижать удельное давление несущих конструкций сооружения на грунты (применяют железобетон как с увеличением подошвы так и без в углублении фундамента для монтажа нет нужды);
Рисунок 1.2 – Устройство обойм
а – прикладной в перевязку с имеющейся кладкой; бг – бетонные обоймы; в – железобетонная обойма
Устройство свай расположенные в близости фундамента для передачи нагрузок от зданий на фундамент показано на рисунке 3(используются для создания фундамента частично дублирующих имеющиеся фундаменты и полностью или частично разгружающих их) [1–4];
Рисунок 1.3 - Схема устройства нового фундамента на одном уровне с существующим фундаментом:
- существующий фундамент; 2 проектируемый новый фундамент; 3 – шпунтовый ряд; 4 – «луковица» напряжений; 5 –анкер для крепления шпунтовой стенки к фундаменту горизонтальная связь
Устройство новых фундаментов и перекладка имеющихся (устройство нового фундамента которое будет принимать всю нагрузку на себя или же перекладка или усиление существующего фундамента).
Также имеются методики и технология укрепления фундамента который имеет больший эффект такие как:
Цементация контакта «фундамент-грунт» особенностью данного является нагнетания цементного раствора под давлением в имеющиеся в пустоты и трещины каменных кладок (рисунок 4) для восстановления сцепления и общего омоноличивания кладки. При этом методе до 95 % трещин и пустот заполняется раствором.
Рисунок 1.4 – Метод цементации контакта «фундамент-грунт»
Устройство буроинъекционных или грунтоцементных свай суть метода заключается в глубинном смешивании грунта и изготовление грунтоцементных колонн с помощью специального буросмесительного инструмента (рисунок 5). Буросмесительный инструмент состоит из рабочего инструмента и полой штанги при бурении происходит размешивание и размельчение грунта с химическими реагентами (зола известь бетонит шлаки др.) и водоцементным раствором. Основной целью этого метода является равномерное рассеивание связующих элементов с целью получения качественной химической реакции гидротации.
Рисунок 1.5 - Этапы устройства буроинъекционных свай
На рисунке показана последовательность выполняемых операции при устройстве буроинъекционных или грунтоцементных свай:
Установление смесительного инструмента над местом бурения.
Погружение в грунт смесительного инструмента. При бурении происходит одновременная подача смеси без отрясений из монитора находящейся на конце трубы.
По мере погружения на требуемую глубину происходит размельчение и перемешивание грунта с цементной суспензией подаваемой под давлением 2-10 атм. После достижения проектной отметки происходит формирование колонн [1].
При извлечении инструмента из скважины полученная смесь смешивается повторно и уплотняется.
После проведения всех этапов нужно выждать время и дать свае застыть.
При необходимости свая армируется стальными трубами отдельными арматурными стержнями или двутавровым профилем.
Цементация грунтов основания – один из самых эффективных способов укрепления фундамента. Преимуществом этого метода является усиление фундамента эксплуатируемых зданий и сооружений без нарушения несущей способности и каких-либо конструктивных особенностей (рисунок 6).
Рисунок 1.6 – Цементация грунта
-растворомешалка; 2 – насос для подачи цемента; 3 – обратный трубопровод; 4 – напорный трубопровод; 5 – инъекторы
Цементация фундаментов и грунтовых оснований применяется в основном в следующих случаях:
При появлении в фундаменте незначительных дефектов (возникновение пустот и пор в фундаменте).
При увеличении на основание несущей нагрузки (пристройка или надстройка элементов крыши).
По истечению срока эксплуатации.
Для укрепления водонасыщенного «текучего» грунта как для эксплуатируемого так и для нового фундамента.
При разуплотнении грунтов и появление пустот и трещин.
Преимущество среди этих методов имеет инъекционный метод по сравнению с другими методами усиления это возможность укрепления основания здания и сооружения без нарушения внешнего вида или каких-либо особенностей здания.
Экономическая эффективность современных технологий усиления фундаментов по сравнению с традиционными методами - это минимизированные требуемые объемы необходимых земляных работ и снижение затрат ручного труда [5].
2Анализ современных конструкций машин и оборудования для производства работ по укреплению фундаментов и оснований
Для выполнения работ по укреплению оснований и фундаментов в стесненных условиях методом струйной цементации необходим комплект оборудования показанный на рисунке 1.7.
Рисунок 1.7 – Комплект оборудования
- емкость для цементного раствора; 2 - бетоносмеситель; 3 - мерный бак; 4 - растворный насос; 5 - промывочный насос; 6 - нагнетательный трубопровод; 7 - емкость для цементного раствора; 8 - шламоотделитель; 9 - буровой станок; 10 - кондуктор; 11- буровой инструмент; 12 - бурильная труба
Буровая установка УБГ-Л-10 «Аллигатор»
Установка УБГ-Л-10 "Аллигатор" предназначена для бурения инженерных скважин в породах I-XII категории по буримости в частности для производства буроинъекционных и буронабивных свай анкеров гидрогеологических скважин и других работ в стесненных условиях закрытых корпусов различных зданий и на открытых площадках в условиях умеренного макроклиматического района.
Область применения:
буроинъекционные сваи;
инженерно-геологические изыскания;
бурение скважин на воду;
инъектирование грунтов;
геологоразведочные скважины;
сейсморазведочные скважины;
технические скважины и другие работы в стесненных условиях. Буровая установка может быть смонтирована на различные шасси:
гусеничные вездеходы ГАЗ BV-206 и другие транспортные средства.
Рисунок 1.8 - Буровая установка УБГ-Л-10 «Аллигатор»
Возможности и преимущества:
по удельным техническим показателям УБГ-Л-10 «Аллигатор» превосходит лучшие мировые аналоги;
высокая проходимость и маневренность установки на гусеничной базе позволяет легко и быстро выставлять ось шпинделя вращателя относительно оси скважины в стесненных условиях;
мачта бурового станка по которой перемещается вращатель не имеет направляющих и не содержит полиспастных механизмов;
механизм подачи сохраняет все преимущества полиспастных механизмов обеспечивая минимальный вес и габариты бурового блока;
вращатель выполнен с возможностью его отведения в сторону освобождая устье скважины для удобства наращивания инструмента а также спуска армокаркаса сваи обсадной трубы и т.п. в скважину;
вращатель имеет минимальный вес и габариты за счет доработки импортного редуктора и его адаптации к использованию отечественного регулируемого гидромотора;
установка специально адаптирована для производства буроинъекционных и буронабивных свай что с применением оригинального инструмента и принадлежностей повышает производительность выполняемых работ;
оригинальная конфигурация гидросистемы с импортными комплектующими обеспечивает высокую надежность работы установки;
буровая установка выпускается в 16-ти модификациях что обеспечивает его высокую универсальность расширяя область его применения.
Буровая установка УБГ-Л-11 «Альбатрос»
Буровая установка УБГ-Л "АЛЬБАТРОС" предназначена для бурения инженерных скважин в породах I-XII категории по буримости в частности для бурения скважин на воду скважин под геотермальное отопление инженерногеологические изыскания сваи различного назначения и других работ в стесненных условиях.
Благодаря небольшим габаритам буровая установка УБГ-Л-11 "Альбатрос" позволяет реализовать различные технологии бурения в стесненных условиях. Буровая установка может быть смонтирована на базе прицепа или шасси различных автомобилей как с автономным приводом так и с отбором мощности от двигателя ам.
Рисунок 1.9 – Буровая установка УБГ-Л-11 «Альбатрос»
бурение скважин на воду с промывкой до 100 метров;
бурение скважин на воду с продувкой и погружными пневмоударниками до 150 метров;
бурение скважин на воду шнеками в том числе полыми диаметром до 250 мм;
под геотермальные зонды до 100 метров;
буроинъекционные и буронабивные сваи диаметром до 250 мм;
технические скважины и другие работы в стесненных условиях.
Типы автомобилей: УАЗ Газель ГАЗ ЗИЛ КАМАЗ УРАЛ и т.п. 63 Буровая установка УБГ-Л-11 "Альбатрос" на гусеничном ходу имеет ряд преимуществ:
гусеничное шасси имеет поворотное основание бурового блока что позволяет выполнять бурение нескольких скважин с одной точки в диапазоне 180 градусов в том числе под наклоном;
оригинальная конструкция мачты с поворотным основанием предусматривает быструю и надежную анкеровку буровой установки что при необходимости обеспечивает полноценное использование возможностей механизма подачи при давлении на забой скважины вне зависимости от веса самой установки;
при своих характеристиках массе и габаритах установка имеет рекордное значение хода подачи вращателя и обеспечивает использование бурильных труб длиной 2000 мм.
Буровая установка УБГ-Л-15 «Журавль»
Буровая установка УБГ-Л-15 «Журавль» предназначена для бурения скважин в породах 1 – 12 категории по буримости.
пневмоударное с одновременной
непрерывной обсадкой;
Рисунок 1.10 – Буровая установка УБГ-Л-15 «Журавль»
под геотермальные зонды;
буроинъекционные и буронабивные сваи;
сваи по технологии "jet-grout
технические скважины;
другие работы в стесненных условиях. Буровая установка УБГ-Л-15
Журавль" имеет ряд преимуществ:
уникальная компоновка узлов самоходного основания и оригинальная конструкция бурового блока защищенная патентом на изобретение обеспечивают превосходство удельных технических характеристик буровой установки в сравнении с аналогами а также надежность и долговечность бурового блока;
необычайно маленькая площадь занимаемая установкой в рабочем положении позволяет выполнять буровые работы в очень стесненных условиях;
высокая проходимость и маневренность установки на гусеничной базе позволяет производить работы в стесненных условиях а также легко и быстро выставлять ось шпинделя вращателя относительно оси скважины;
конструкция мачты и каретки вращателя обеспечивает работу этих узлов без ограничения срока эксплуатации;
ход подачи вращателя величиной до 3400 мм обеспечивает бурение скважин с использованием бурильных труб длиной 3000 мм;
каретка мачты имеет оригинальную конструкцию обеспечивающую большое усилие подачи при минимальных затратах мощности а также значительный ресурс работы направляющих при работе модуля с абразивными растворами;
вращатель выполнен с возможностью его отведения в сторону освобождая устье скважины для удобства наращивания инструмента а также спуска обсадной трубы армокаркаса сваи и т.п. в скважину;
вращатель имеет минимальный вес и габариты а его конструкция проверенная временем на других установках "СБТ" гарантирует высочайшую надежность и долговечность работы;
установка оснащена лебедкой с грузоподъемностью до 20 кН при желании с возможностью свободного сброса (опция) что делает установку более универсальной;
управление передвижением буровой установки осуществляется с переносного пульта радиоуправления что обеспечивает свободу размещения оператора при управлении буровой установкой в стесненных условиях;
буровая установка при необходимости комплектуется буровым насосом для обеспечения бурения скважин с промывкой;
установка специально адаптирована для бурения скважин на воду скважин под геотермальные зонды инженерно-геологические изыскания производства буроинъекционных и буронабивных свай что с применением передовых технологий бурения "СБТ" и оригинального инструмента и принадлежностей повышает производительность выполняемых работ;
оригинальная конфигурация гидросистемы с импортными комплектующими от лучших производителей стран Германии Италии Японии обеспечивает высокую надежность работы установки;
установка может быть изготовлена в трех исполнениях (на гусеничном шасси; на раме для монтажа на любой автомобиль грузоподъемностью 3000 кг с учетом автономного дизельного привода буровой установки; на раме для монтажа на автомобиль с возможностью отбора мощности от двигателя автомобиля.
Буровой станок СБ-ПМ-01 «Колибри»
Станок буровой переносной модульный СБ-ПМ-01 "КОЛИБРИ" предназначен для бурения скважин на воду инженерно-геологических изысканий инъектирования грунтов бурения геологоразведочных технических скважин и скважин другого назначения в породах I-VI категорий по буримости.
Рисунок 1.11 - Буровой станок СБ-ПМ-01 «Колибри»
колонковое бурение всухую;
колонковое бурение с промывкой или продувкой;
бурение сплошным забоем с промывкой.
переносной модульный;
на базе прицепа; 30
на шасси ам типа УАЗ Газель и т.п.;
на шасси вездехода ARGO и т.п.
Возможности и преимущества: Мачта снабжена механизмом подачи с канатным полиспастом обеспечивающим при ходе подачи вращателя 1400 мм спускоподъемные операции бурильных свечей длиной до 2400 мм. Оригинальная конструкция мачты обеспечивает работу этого модуля без ограничения срока эксплуатации. Оригинальная конструкция каретки обеспечивает большое усилие подачи при минимальных затратах мощности а также значительный ресурс работы направляющих при работе модуля с абразивными растворами. Вращатель имеет наименьшую массу в сравнении с любыми аналогами при сопоставимых величинах крутящего момента обеспечивает надежное дистанционное переключение частоты вращения шпинделя без механических перемещений его деталей опционально комплектуется вертлюгами рассчитанными на использование очистных агентов под давлением 10 и 60 Бар. Вращатель имеет проходной вал и выполнен с возможностью отведения в сторону для освобождения устья скважины при наращивании бурового инструмента а также спуска обсадной трубы и т.п. в скважину. Основание модифицируется для размещения непосредственно на грунте санях и различных вездеходах комплектуется различными люнетами обеспечивающими центрацию бурового инструмента и механизацию работ при СПО комплектуется спецанкерами для закрепления на грунтах. Оригинальная конструкция обеспечивает оперативное соединение с мачтой. Маслостанция имеет большой КПД обеспечивающий оптимальную температуру рабочей жидкости во всем спектре температур окружающей среды модифицируется для привода от электрического бензинового или дизельного двигателей снабжена съемными ручками для переноски. Крепление двигателя обеспечивает возможность его оперативного монтажа-демонтажа (не более 1 минуты) для уменьшения массы маслостанции при переноске и легкого запуска двигателя при отрицательных температурах. 31 Пульт управления имеет стационарное исполнение для размещения на маслостанции и модульное исполнение для дистанционного управления буровым блоком.
Применяемый инструмент:
Шнеки L=1000 мм (диаметром 90-200 мм);
Шнеки полые L=1000 мм (ШР-90 ШГ-150 ШГ-180 ШГ-200);
Трубы бурильные L=1000 мм (ТБСУ-43 ТБСУ-55 ТБ-89);
Снаряды колонковые L=1000 мм (СК-76 - СК-210). [6]
Буровой станок СБГ-ПМ-03 «Стерх»
Буровой станок СБГ-ПМ-03 «Стерх» предназначен для шнекового шарошечного и колонкового бурения вертикальных и наклонных скважин в породах I-XII категорий по буримости в стесненных условиях существующих зданий подвальных помещений а также на открытых площадках.
Рисунок 1.12 - Буровой станок СБГ-ПМ-03 «Стерх»
производство буроинъекционных свай с одновременной обсадкой диаметром до 250 мм;
инъектирование грунтов; 33
сваи по технологии Jet-grout
бурение под анкера T
бурение геологоразведочных скважин;
бурение технических скважин и другие работы в стесненных условиях. Способы бурения
колонковое бурение с отбором керна всухую с промывкой или продувкой;
шарошечное бурение сплошным забоем с промывкой или продувкой;
бурение с использованием погружных пневмоударников.
моноблочный на раме;
на шасси ам типа УАЗ Газель ГАЗ-3308 и т.п.;
на шасси различных вездеходов ГАЗ BV-206 и многие другие. Основные преимущества
по удельным техническим параметрам переносной буровой станок СБГПМ-03 превосходит любые аналоги;
благодаря модульной конструкции возможны работы даже в стесненных условиях;
высокая надежность – за счет применения оригинальной конфигурации гидросистемы с импортными комплектующими;
особенности конструкции и компоновка узлов переносного бурового станка обеспечивают простоту и удобство технического обслуживания;
производительность работ выше обычной в 15-2 раза – благодаря комплектации оригинальным инструментом и комплектом принадлежностей;
модельный ряд обеспечивает универсальность и расширяет область применения станка. СБГ-ПМ-03 "Стерх" является полностью гидрофицированным буровым станком состоящим их нескольких переносных модулей. Станок быстро и удобно без применения дополнительного инструмента разбирается на модули которые переносят два человека. Благодаря своим характеристикам и конструкции буровой станок СБГ-ПМ-03 "Стерх" в сравнении с любыми аналогами в данном весе и цене будет эффективнее производительнее и позволять выполнять более широкий круг задач.
Буровой станок «Figaro Maschine FM 400»
Буровой станок предназначен для следующих видов специальных строительных работ выполняемых в стесненных условиях:
устройство буроинъекционных свай;
укрепление фундаментов зданий;
струйная цементация грунтов;
Рисунок 1.13 – Внешний вид бурового станка «Figaro Maschine FM 400»
Буровой станок разделен на два модуля – мачту c вращателем установленную на раме и гидростанцию. Гидравлическая станция собрана на базе дизельного двигателя Д 243 мощностью 571 кВт (Республика Беларусь) хорошо зарекомендовавшего себя в нашей стране при его использовании в тракторах компрессорах и других силовых агрегатах.
Буровой станок состоит из следующих составных узлов: рама мачта буровая каретка вращатель. Мачта отклоняется от вертикали до 45 градусов с помощью гидроцилиндра или раздвижной штанги. Каретка перемещается по направляющим с помощью цепи приводимой в движение редуктором «Sauer Danfoss» с тяговым усилием 40 кН. Технические характеристики вращателя RH 400 производства фирмы «Eurodrill» (Германия) приведены в табл. Здесь же отметим что на первой передаче реализуется максимальный момент в 4400 Н·м при 72 обмин. Вторая передача реализует максимально быстрое вращение вала 144 обмин при пониженном моменте 2200 Н·м.
Такие характеристики вращателя являются оптимальными для реализации быстрой проходки скважин а также при бурении скважин большой глубины.
Управление станком производится с выносного пульта. На нем установлены манометры позволяющие следить за давлением масла в узлах гидросистемы определяющих давление на забой скважины крутящий момент вращателя а также силу зажима домкратов бурового стола. Для регулирования движения каретки вниз в процессе бурения (подачи бурового инструмента в скважину) на пульте находятся два вен тиля. Первый – регулирует скорость подачи инструмента а второй – давление породоразрушающего инструмента на забой скважины. Скорость вращения шпинделя регулирует ся двумя ручками (в случае установки двух гидромоторов) пропорциональных гидрораспределителей.
3Анализ патентов и изобретений
Патент RU 175 U1 от 1993.06.08
Полезная модель относится к буровой технике а именно к малогабаритным передвижным установкам и предназначена для бурения скважин шнековым инструментом как в вертикальном так и горизонтальном положении.
Известна передвижная буровая установка (1) содержащая буровой инструмент с приводом раму с ходовыми колёсами и опорой направляющую стойку с фиксатором и дополнительную опору. Недостатками данной установки является то что она громоздка и неудобна в эксплуатации и предназначена для использования в горной промышленности.
Известна передвижная буровая установка (2) включающая двухколёсный ход с закреплённой на нём рамой вращатель с приводом шнековый рабочий орган кронштейн с элеватором. Недостатком данной установки является сложная конструктивная схема и неудобство в эксплуатации.
Наиболее близким по техничекой сути и достигаемому эффекту является буровой унифицированный комплекс (3) содержащий буровой инструмент с приводом вращатель со съёмными рукоятками раму с ходовыми колёсами и элементами фиксации стойку цепной механизм подачи подкос. Недостатком данного комплекса является сложность громоздкость. Использование комплекса как мотобура сопряжено со значительными физическими усилиями и может быть рекомендовано в исключительных случаях.
Рисунок 1.14 – Передвижная буровая установка
Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей буровой установки и использование ее в качестве мотобура. Поставленная задача решается таким образом что малогабаритная буровая установка (МБУ) включающая раму с ходовыми колёсами и элементами фиксации буровой инструмент бензобак вращатель со съёмными приспособлениями каретку стойку цепной механизм подачи подкос причём рама выполнена с поперечной балкой жёсткости на которой симметрично и перпендикулярно прикреплены трубчатые консоли наружный диаметр которых равен или меньше внутреннего диаметра штанги бурового инструмента а длина каждой из консолей составляет не менее 15-20 диаметров консоли.
Для использования МБУ в качестве мотобура выполняют съёмным с переходниками а на корпусе вращателя устанавливают съёмные приспособления в виде кронштейнов состоящих из панели опоры и рукояти причём длина рукояти соразмерна ширине опоры. Технический эффект-улучшение эксплуатационных и технологических характеристик.
Заявляемая МБУ может быть использована и как мотобур для бурения вертикальных и горизонтальных скважин в грунтах и для сверления отверстий в кирпичной кладке и бетонном монолите в этом случае кронштейны служат дополнительными точками опоры мотобура находящегося в нерабочем положении.
Патент RU 23906 U1 от 2002.01.22
Полезная модель относится к области горного дела а именно к буровому оборудованию и может быть использована при бурении скважин различного диаметра в том числе и при ведении строительных работ.
Известен буровой станок предназначенный для подземного бурения скважин в стесненных условиях. В этом станке подача вращателя на забой осуществляется двумя силовыми цилиндрами каждый из которых размещен соосно с направляющей трубой. Для снижения нагрузок действующих на механизм подачи каждая из опор подвижных направляющих перемещающаяся по направляющей трубе представляет собой полуцилиндр охватывающий часть соответствующей направляющей трубы по ее наружному диаметру (см. например авторское свидетельство СССР № 1782278 М.кл. Е 21С 1102 1992).
Рисунок 1.15 – Малогабаритный буровой станок
К недостаткам этого станка следует отнести то обстоятельство что использование гидропривода для подачи буровой каретки на забой ведет к необходимости установки маслостанции что значительно увеличивает массу и габариты бурового станка.
Патент RU 20120 U1 от 2001.03.14
Полезная модель относится к области буровой техники и касается буровых установок применяемых в поисковых и геологосъемочных работах в горном деле и промышленном строительстве в том числе для эксплуатации в стесненных условиях. Эффективная работа таких установок возможна лишь при их малой массе и габаритах.
Известна буровая установка содержащая направляющую мачту подвижный вращатель механизм подачи основание лебедку элеватор кронблок с роликами установленный на стреле направляющей мачты канат проходящий через ролики кронблока. В указанной буровой установке вылет вращателя относительно направляющей мачты достигает значительных величин (150-200м и более) что требует применения мощных шкивов и собственно кронблока. В частности в известной установке использован крупногабаритный двухрядный кронблок утяжеляющий и удорожающий конструкцию. Применение известного кронблока в легкой малогабаритной установке неизбежно снизит ее эксплуатационные возможности ремонтопригодность и надежность.
Рисунок 1.16 – Буровая установка
Задача полезной модели - снижение металлоемкости повышение надежности и расширение эксплуатационных возможностей.
Для решения этой задачи в малогабаритной буровой установке содержащей направляющую мачту подвижный вращатель механизм подачи основание лебедку элеватор кронблок с роликами установленный на стреле направляющей мачты канат проходящий через ролики кронблока кронблок снабжен рамкой с двумя изогнутыми в виде полукруглых дуг планками расположенными параллельно с дистанцией относительно друг друга соединенными друг с другом перемычками и имеющими равномерно распределенные по полуокружности отверстия на боковых поверхностях причем ролики кронблока расположены между планками с равномерным распределением по полуокружности и с осями входящими в отверстия планок.
Проанализировав конструкции современных малогабаритных буровых установок и патенты на полезные модели мною были выявлены следующие недостатки:
Основным недостатком всех буровых установок является неразборность конструкции и габариты которые не позволяют производить работы в стесненных условиях.
К недостаткам практически всех буровых станков следует отнести то обстоятельство что использование гидропривода для вращателя и подачи буровой каретки на забой ведет к необходимости установки маслостанции что значительно увеличивает массу и габариты бурового станка.
Также к недостаткам следует отнести сложность конструктивной схемы и неудобство в эксплуатации.
Конструкции рам буровых установок в процессе эксплуатации зачастую расшатываются и происходит увод от вертикали.
Очень недолговечны крепления несущих конструкций.
Происходит быстрый износ троса лебедки.
3Техническое задание на проектирование
В соответствии с ГОСТ 15.001-88.
Наименование и область применения.
Наименование: Буровая установка для производства работ по укрепления фундаментов зданий.
Область применения: укрепление фундаментов зданий; устройство буроинъекционных свай; струйная цементация грунтов; устройство анкеров; химическое укрепление грунтов; инженерно-геологические изыскания; бурение скважин на воду до 50 метров в грунтах до V-VI категории.
Основание для разработки.
Наличие проблем в плане разборности конструкции и габаритных размеров буровых установок для производства работ по укреплению фундаментов зданий. Задание на дипломное проектирование.
Цель и назначение разработки.
Предложенная в проекте идея сборно-разборной малогабаритной буровой установки позволит производить работы в стесненных условиях а именно в подвалах помещений и городских тоннелях. Получение прибыли за счет большой экономической эффективности в работе.
Источники разработки.
Патент – RU (11) 23906 (13) U1.
Технические требования.
Конструкция буровой установки разборная – 5 модулей;
Вес каждого модуля – не более 100 кг;
Габаритные размеры мм
- в рабочем положении – 2100х950х1800;
Масса установки – 400 кг;
Тип привода вращателя – электрический;
Крутящий момент Нм – от 360 до 800.
- С промывкой до 10 м;
- С продувкой до 10 м;
Наклон мачты – от 45 до 90 градусов.
Усилие на подъем кг от 1000 до 2500.
Усилие на подачу вниз кг от 1000 до 1500.
Частота оборотов вращения обмин от 20 до 200.
Эргономические показатели
Обеспечить операторам легкую сборку-разборку установки посредством пальцев и пружинных штифтов. Бурение должно быть плавным смена оборудования – удобной водительское и операторское место – соответствовать требованиям эргономики должно быть удобным; обеспечить соблюдение всех норм и правил типа СанПиН СНиП а также стандартов ГОСТ ГОСТ-Р ОСТ и т.д.
Экономические показатели
Установка предварительно будет стоить около 400 тысяч рублей однако итоговая цена может измениться исходя из дальнейших расчетов. Окупаемость зависит от количества циклов использования установки предварительно – от 2 месяцев и далее по обстоятельствам.
4Технические предложение
На основе проведенного анализа методов проведения работ по укреплению фундаментов зданий и конструкции буровых установок для проведения данного вида работ следует взять за прототип буровой станок «Figaro Maschine FM 400» при этом:
- усовершенствовать конструкцию рамы таким образом чтобы она разбиралась на модули весом не более 100 кг;
- заменить гидравлические узлы установки на механические а именно гидравлический механизм подачи каретки на ручной гидроцилиндр подъема и опускания мачты на механический цилиндр; заменить гидродвигатель на мотор-редуктор; это позволит уйти от гидростанции и уменьшить габариты станка;
- сборку-разборку осуществлять посредством пальцев и пружинных штифтов;
- усиление мачты поперечными раскосинами.
Описание конструкции
Суть идеи заключается в глобальной модернизации существующей конструкции бурового станка для производства работ по укреплению фундаментов зданий. На базе бурового станка «Figaro Maschine FM 400» произвести переработку рамы чтобы она разбиралась на модули весом до 100 кг заменить гидравлические узлы установки на механические заменить гидродвигатель на мотор-редуктор. Отличие от аналога будет заключаться в том что в представленом варианте не будет гидростанции это приведет к уменьшению габаритных размеров буровой установки.
Рисунок 1.17 – Схема предлагаемого проекта
В дальнейшем предполагается установить откидные колеса для лучшей устойчивости станка. В разрабатываемой конструкции данная концепция задействована не будет однако пространство под ее размещение на оборудование имеется.
Предлагаемые предварительные характеристики:
- Рама разборная (5 модулей массой не более 100 кг);
- Габаритные размеры мм - 2100х1800х950;
- Привод вращателя электрический;
- Глубина бурения до 10 м.
Расчеты основных параметров малогабаритной буровой установки
1 Расчет и выбор параметров силового привода буровой установки
При бурении скважин инструментом (долотом) режущего типа разрушение грунта в забое скважины происходит под действием осевого усилия Рос прикладываемого к долоту и действием крутящего момента Мкр. Осевое усилие обеспечивает заглубление инструмента в грунт а действие крутящего момента приводит к хрупкому разрушению грунта против передней грани инструмента.
Действие крутящего момента приводит к хрупкому разрушению и сопровождается периодическим скалыванием грунта передней кромкой лезвия.
Осевая нагрузка Pос при бурении [1]:
где D – диаметр скважины 025 м;
а – толщина лезвия бура 0005 м;
– сопротивление грунта внедрению 28Па;
m – количество лезвий 2;
Суммарный момент М1 на разрушение грунта и трение о забой (без динамической составляющей)будет равен [1]:
где h – углубление бура за один оборот составляет 0005 – 002 м в зависимости от плотности грунта [1];
– сопротивление грунта на сдвиг принимается равным 06R Па [1];
R – расчетное сопротивление глинистого грунта на глубине 2 метров. Принимается равным 28·105 Па. [1];
f – коэффициент трения грунта о породоразрушающий инструмент составляет 01-04 [1];
Динамическая составляющая момента Мд усилия резания при вращательном бурении грунтов [1]:
где h –толщина срезаемой стружки грунта м;
γ – плотность грунта Па [4];
вр – угловая скорость вращения бура;
Rc – радиус скважины м;
Номинальная угловая скорость вращения шнековой колонны обеспечивающая транспортирование породы вверх [1]:
где α - угол подъема винтовой линии ребра шнека;
fш – коэффициент трения породы о винтовую поверхность шнека (находится в пределах 015 - 04 ) [1];
Rш – радиус шнека м;
fc – коэффициент трения породы о стенки скважины (находится в пределах 04 - 06) [1];
k1 – коэффициент учитывающий заполнение шнека породой (находится в пределах 08 – 09) [1];
k2 – коэффициент учитывающий действие сил трения между транспортируемыми частицами (находится в пределах 085 – 095) [1];
Минимальная угловая скорость вращения шнековой колонны рассчитанная исходя из условия прижатия частиц породы к стенкам скважины [1]:
где αr – угол подъема винтовой линии;
r – радиус центральной бурильной трубы м. Принимаем равным 07
Угол подъема винтовой линии у бурильной трубы [1]:
где Sш– шаг винтовой линии принимается равным 05D м;
Момент М2 необходимый для обеспечения подъема породы шнеком[1]:
где КТ = 15 2 – коэффициент трения шнека о стенки скважины[2];
h – глубина скважины 10 м;
– плотность породы Па[1];
d – диаметр центральной бурильной трубы м;
– угол подъема винтовой линии шнека;
– коэффициент трения породы о винтовую поверхность шнека [2];
= 0125 – коэффициент заполнения объема шнека[1];
Кр = 11 14 – коэффициент разрыхления породы[2];
Мощность привода вращателя[1]:
В буровых установках с электрическим приводом целесообразно использовать мотор-редуктор. Чтобы обеспечить необходимый для бурения крутящий момент.
По каталогу выбираем мотор-редуктор для привода вращателя МЦС-80 со следующими техническими характеристиками:
) номинальный (максимальный) крутящий момент Нм – 1250 (1540);
) скорость вращения мин-1 – 180;
) мощность номинальная (максимальная) кВт – 43 (455);
Рисунок 2.1 – Габаритные и присоединительные размеры мотор-редуктора МЦ2С-80
Таблица 2.1 – Габаритные и присоединительные размеры
Момент М3 необходимый для обеспечения подъема шнека из скважины через цепную передачу определяется по формуле [1]:
где dзв – диаметр приводной звездочки в цепной передаче м; dзв = 01 м.
F – преодолеваемое усилие. Определяется по формуле:
где Gшнека = 150·10=1500Н. Где 10 – это количество шнеков длиной 1 м.;
Gдв - вес мотор-редуктора привода вращателя Gдв = 200Н;
Gкар – вес каретки Gкар = 150Н;
Gгрунта – вес грунта. Определить вес грунта можно так. Для начала нужно найти объем всей скважины и объем трубы шнека. Затем вычесть объем трубы из объема скважины. Потом учесть коэффициент разрыхления породы и коэффициент заполнения объема шнека породой.
гдеrскв – радиус скважины м;
hскв – высота (или глубина) скважины м
Объем трубы шнека[2]:
гдеrскв – радиус трубы м;
hскв – высота (или длина) трубы м
т.е. вес грунта Gгрунта = 883 Н.
Итак момент М3 будет равен:
1 Подбор и расчет элементов цепной передачи механизма подачи каретки
Максимальное усилие в цепи механизма подачиподъема возникает в процессе бурения скважины оно равно 2940 Нм. С учетом этого по ГОСТ 13568-75 принимаем для механизма подачи однорядную роликовую цепь нормальной точности ПР-9525-910.[1]
Передаточное отношение цепного механизма равно 1.
Учитывая длину мачты разрабатываемого оборудования принимаем межосевое расстояние цепной передачи механизма подачи равным 1507 мм. Тогда диаметр делительной окружности звездочки будет [1]:
где:t – шаг цепи мм[1];
z – число зубьев звездочки.
Шаг цепи равен 9525 мм. Число зубьев у каждой звездочки равно[1]:
Наружный диаметр звездочки определим по формуле[1]:
d1 – диаметр ролика (635 мм)[1].
Диаметр ступицы звездочки должен быть не менее значения определяемого по следующей формуле[1]:
где dвала – диаметр отверстия под вал мм.
Диаметр вала примем равным20 мм тогда:
Принимаем с запасом -dст = 38 мм.
Длину ступицы принимаем равной lст = 30 мм.
Выбираем цепь ПР-9525-910 по таблице[1]:
Таблица 3.1 – Цепи однорядные роликовые
Определим геометрические размеры передачи:
Межосевое расстояние - 2000 мм.
Число зубьев звездочек берем по предыдущему подразделу т.е. z = 29.
где: lкр.кар.– расстояние между креплениями цепи на каретке.
Принимаем L равной 3000 мм исходя из того что при работе будет необходима регулировка натяжения цепи.
Число звеньев цепи[1]:
Скорость набегания цепи[1]:
Частота ударов звеньев цепи в секунду при набегании на зубья звездочек и сбегании с них[1]:
Проекция опорной поверхности шарнира[1]:
Среднее давление в шарнирах[1]:
коэффициенты выбираются из [1];
Коэффициент запаса прочности[1]:
где:Н – нагрузка от центробежных сил;
Диаметр элемента зацепления цепей DЦ = d1 = 635.
Геометрическая характеристика зацепления[1]:
Число зубьев у каждой звездочки равно:
Диаметр делительной окружности dд[1]:
Диаметр делительной окружности выступов[1]:
Диаметр окружности впадин[1]:
Наибольшая хорда[1]:
Радиус сопряжений[1]:
Половина угла впадины[1]:
Половина угла зуба[1]:
Радиус головки зуба[1]:
Прямой участок профиля FC[1]:
Расстояние от центра дуги впадины до центра дуги головки зуба[1]:
Смещение центров дуг впадин[1]:
Координаты точки О1[1]:
Координаты точки О2[1]:
Рисунок 3.1 – Основные параметры звездочки3.2 Проверка прочности шпоночного соединения
Размеры шпонок пазов и длины шпонок определяем по ГОСТ 8790-79.
Материал шпонок – сталь 45 нормализованная.
Напряжения смятия и условие прочности определяются по формуле[1]:
Допускаемые напряжения смятия при стальной ступице:
Проверим шпонку на ведущем валу соединяющую вал со звездочкой цепной передачи.
d = 22 мм; bh = 7 8 мм; t1 = 4 мм; t2 = 33 мм; длину шпонки принимаем момент на ведомом валу М3 = 183 Н·м.
Технология изготовления металлоконструкции «Мачта»
1 Служебное назначение металлоконструкции и условия работы в сборочной единице
Мачта буровой установки выполняет ряд функций связанных с подъемом и спуском бурового оборудования и инструмента в скважину. Мачта служит для восприятия нагрузки от вращателя и механизма подачи буровой каретки.
Для изготовления данного узла необходимы следующие детали:
- Швеллер А70х40х3 Б ГОСТ 8278-83 Ст3сп ГОСТ11474-76 (L=4000 мм);
- Труба 50х50х2 ГОСТ 8639-82 В 10 ГОСТ 13663-82 (L=2100 мм);
- Уголок 20х20х4 ГОСТ 8509-93 09Г2С ГОСТ 11474-76 (L= 2050 мм);
- Кругляк 40х40 ГОСТ 2590-2006;
- Пластина 70х70 S=4 Ст3сп ГОСТ 11474-76;
- Проушины крепления механического цилиндра 09Г2С ГОСТ 11474-76 (2 шт.);
- Проушины крепления верхней звездочки 09Г2С ГОСТ 11474-76 (1 шт.);
- Проушина крепления нижней звездочки 09Г2С ГОСТ 11474-76 (1 шт).
1.2 Технические требования на основной материал
Ниже приведена таблицы 5.1.1 и 5.1.2 химического состава и механические свойств сталей.
Таблица 4.1 – Химические свойства сталей
Таблица 4.2 – Механические свойства сталей
В качестве основных материалов применяемых для изготовления неответственных сварных конструкций должны применяться стали углеродистые обыкновенного качества не ниже марки Ст3сп по ГОСТ 380-2005.
На поверхности деталей не допускаются: трещины заусенцы литейные раковины. На кромках листов не должно быть расслоений. При транспортировке и хранении листового проката исключить его повреждения и деформацию; Металлопрокат должен пройти контроль и механическими испытан. Перед подачей металла в производство его при необходимости зачистить и править в цехе подготовки. Сортовая сталь должна быть проверена с целью установления ее полномерности.
Отклонение от плоскостности на 1 м длины стали поставляемой в листах не должны превышать 12 мм. При поставке проката с необрезной кромкой надрывы и другие пороки (если они имеются на кромках) не должны превышать половины предельных отклонений по ширине и выводить прокат за номинальный размер по ширине. Допускаются в отдельных местах загнутые кромки под углом не более 90 градусов. Отклонение от плоскостности стали поставляемой в листах определяется максимальной стрелой прогиба между поверхностью и приложенной к нему в любом направлении метровой линейкой.
2 Требования к сварочным электродам
Электроды сварочные УОНИ 1355 являются наиболее востребованными среди других марок электродов. Они предназначаются для дуговой сварки конструкций и ответственных деталей из низколегированных и углеродистых сталей в особенности эксплуатируемых в условиях сурового климата с низкими температурами. Электроды УОНИ 1355 отлично себя зарекомендовали при сваривании серьезных конструкций когда требуется получить свариваемый шов с достаточной пластичностью и ударной вязкостью. Основным преимуществом электродов этого типа перед аналогами заключается в том что образуемый с их помощью шов устойчив к образованию трещин при кристаллизации и содержит пониженное количество водорода. Наилучшего результата при работе с электродами УОНИ 1355 можно добиться при сварке на короткой дуге методом опирания. При применении электродов сварочных УОНИ 1355 необходимо следить за чистотой свариваемых деталей так как наличие на поверхности ржавчины или технических масел ведет к образованию пор и недолговечности сварного соединения. Удлинение дуги также отрицательно сказывается на качестве шва.
Таблица 4.3 – Химический состав наплавного металла электродов марки УОНИ 1355 (%)
Таблица 4.4 – Геометрические размеры и сила тока при сварке электродов марки УОНИ 1355
Диаметр сварочных электродов мм
Среднее количество электродовв 1 кг шт
Стержни электродов должны быть из сварочной проволоки предназначенной для изготовления электродов по ГОСТ 2246-70.
Покрытие электродов должно быть плотным прочным без вздутий пор наплывов трещин за исключением поверхностных трещин и неровностей за исключением местных вмятин и задиров.
На поверхности покрытия электродов допускаются поверхностные продольные трещины и местные сетчатые растрескивания протяженность (максимальный размер) которых не превышает трехкратный номинальный диаметр электрода если минимальное расстояние между ближайшими концами трещин или (и) краями участков местного сетчатого растрескивания более трехкратной длины более протяженной трещины или участка растрескивания. На поверхности покрытия электродов допускаются местные вмятины глубиной не более 50% толщины покрытия в количестве не более четырех при суммарной протяженности до 25 мм на одном электроде. Две местные вмятины расположенные с двух сторон электрода в одном поперечном сечении могут быть приняты за одну если их суммарная глубина не превышает 50% толщины покрытия.
Сварочно-технологические свойства электродов при соблюдении режимов и условий сварки установленных стандартом или техническими условиями на электроды конкретной марки и при отсутствии магнитного дутья должны удовлетворять следующим требованиям:
- дуга должна легко возбуждаться и стабильно гореть;
- покрытие должно плавиться равномерно без чрезмерного разбрызгивания отваливания кусков и образования чехла или козырька препятствующих нормальному плавлению электрода при сварке во всех пространственных положениях рекомендованных для электродов данной марки;
- образующийся при сварке шлак должен обеспечивать правильное формирование валиков шва и легко удаляться после охлаждения;
- в металле шва а также в металле наплавленном предназначенными для сварки электродами не должно быть трещин надрывов и поверхностных пор;
- максимальные размеры и число внутренних пор и шлаковых включений в металле шва не должны превышать норм.
3 Требования к подготовке металла
Точность подготовки деталей к сварке их чистота и качество сборки оказывают весьма существенное влияние на несущую способность и экономичность сварной конструкции.
Для получения заготовки подлежащей сборке необходимо выполнять ряд операций. Предварительно прокат из которого будет изготовлена деталь подвергают правке и зачистке с целью устранения загрязнений и неровностей образовавшихся при прокатке транспортировке и хранении металла. Правку листового материала осуществляют в правильных станах зачистку – в дробеметной установке или в специальных ваннах для травления и пассивирования.
Затем выполнить разметку или наметку деталей:
разметку – путем перенесения размеров заготовки с чертежа непосредственно на металл кернения металла по линии будущего реза и маркировки детали;
наметку – путем перенесения на металл необходимых для изготовления заготовки размеров с шаблона специально изготовленного из тонколистового металла фанеры или картона.
Чертилкой обводят контуры шаблона после чего его удаляют вдоль всей линии реза наносят керны и деталь маркируют. Вырезку заготовок производят на ножницах автоматическими газопламенными машинами или ручными резаками.
В зависимости от толщины свариваемого металла и формы разделки кромки подготовить обрезкой на ножницах строганием или газовой резкой.
4 Требования к сварным работам
Сварные швы по геометрическим параметрам должны соответствовать ГОСТу 5264-80 и чертежным размерам на металлоконструкцию «Секция настила рефрижераторного судна». Последовательность выполнения сварных швов должна быть такой чтобы обеспечивались минимальные деформации конструкции и предотвращались появления трещин в сварных соединениях. Сварку необходимо выполнять на стабильном режиме.
Допускаемые отклонения принятых значений силы сварочного тока и напряжения на дуге не должны превышать ±5 % от номинальных.
Качество пробных сварных соединений определяется путем визуального контроля на предмет определения сплошности и формирования шва а при необходимости (по усмотрению руководителя сварочных работ) - с помощью неразрушающих физических методов контроля. Качество пробных сварных соединений необходимо оценивать по нормам предусмотренным для таких же производственных соединений. Пробные соединения должны быть идентичными или однотипными по отношению к тем производственным соединениям которые будет сваривать проверяемый сварщик.
5 Требования к сборке
Технологический процесс сборки должен отвечать следующим требованиям.
Полное соблюдение последовательности сборки конструкции.
Применение инструмента и приспособлений повышающих производительность труда сварщиков.
Полная согласованность сборочных операций с операциями по сварке.
Проведение работниками отдела технического контроля операционного контроля качества сборки.
Соблюдение правил техники безопасности при выполнении установленных операций и приемов сборки.Требование к сборке.
Непосредственно перед сборкой кромки и прилегающие к ним участки на ширину 20 мм при ручной или механизированной дуговой сварке и не менее 50 мм при автоматической сварке а также места примыкания начальных и выводных планок должны быть тщательно зачищены от окалины грязи краски масла ржавчины влаги снега и льда.
Все поступающие на сборку конструкции (элементы) и детали должны иметь маркировку и сопроводительную документацию подтверждающую их приемку отделом (службой) технического контроля. Способ маркировки указывается в ПТД.
Сборка элементов (деталей) в плоскостные и пространственные конструкции на сборочной площадке должна производиться на стеллажах или стендах с применением сборочных приспособлений обеспечивающих требуемую точность сборки.
Собранные элементы (изделия) должны прихватываться в нескольких местах ручной дуговой или механизированной сваркой. Прихватки должны располагаться на равном расстоянии друг от друга в местах последующего наложения сварного шва.
Длина прихваток должна быть не менее 50 мм и расстояние между ними не более 500 мм а в конструкциях из стали с пределом текучести 440 МПа длина прихваток должна быть не менее 100 мм расстояние между прихватками не более 400 мм. Высота прихватки должна составлять 03-05 высоты будущего шва но не менее 3 мм.
Запрещается наложение прихваток у кромок не подлежащих сварке в местах пересечения швов и на краях будущих швов.
Прихватки должны выполняться сварщиками имеющими допуск на сварку подобных изделий и по возможности теми кто будет сваривать данное соединение теми же сварочными материалами которые будут применяться для сварки основных швов.
Прихватки должны быть полностью перекрыты и по возможности переварены при наложении основного шва.
Прихватки выполняются на режимах рекомендованных для сварки таких швов. Прихватки должны быть зачищены от шлака и проконтролированы. К качеству прихваток предъявляются такие же требования как и к основному сварному шву. Прихватки имеющие недопустимые дефекты следует удалять механическим способом.
6 Требования к подготовке детали
Детали под сварку должны поступать обработанными в соответствии с требованиями настоящего РД чертежей и технологических процессов на их изготовление. При отсутствии клейм маркировки или сертификатов изделия и элементы конструкций к дальнейшей обработке не допускаются.
Конструктивные элементы подготовки кромок размеры зазоров при сборке сварных соединений а также выводных планок и предельные отклонения размеров сечения швов должны соответствовать требованиям рабочих чертежей а при их отсутствии - величинам указанным в ГОСТ 5264 ГОСТ 8713 ГОСТ 14771 ГОСТ 11534 на швы сварных соединений.
Все местные уступы и неровности имеющиеся на собираемых деталях и препятствующие их соединению в соответствии с требованиями чертежей надлежит до сборки устранять зачисткой в виде плавных переходов с помощью абразивного круга или напильника.
7 Технология последовательности изготовления сборочной единицы «Мачта»
Технология изготовления мачты начинается с получения металлопроката согласно ведомости со склада. После обмера чистки и прямления металл поступает на резку на плазматрон ПОРТАЛ-10 с ЧПУ. Разметка и резка деталей выполняется с высокой точностью. После резки обработка кромок не требуется так же не выполняется скос кромок при толщине металла 5 мм. После получения обмера и осмотра деталей приступают к сборке и сварке.
Таблица 4.5 – Последовательность технологического изготовления мачты
Наименование операции
Используемое оборудование и режимы
Доставка металлопроката со склада контроль качества поверхности
Металлопрокат стандартных размеров:
- Швеллер 70х40х3 L=2200 мм;
- Труба 50х50х3 L=2300 мм;
- Уголок 20х20х4 L=2300 мм;
- Кругляк 40х40 L=200 мм.
Транспортируемый металл проверяется на наличие окалины ржавчины и других загрязнений
-Грузозахватные приспособления;
-Механическая щетка;
Выполнить для удаления вмятин волнистости серповидности и др. пороков
Стальная правильная плита
Резка металлопроката
Провести контроль подготовки габаритных размеров металла выполнить резку согласно размеров указанных в чертеже – КФБН 009.00.00.160650 СБ выполнить скос кромок 30о для деталей №3-9 и скос кромок 45о для детали № 10-14
-комплект измерительных приборов ГОСТ 7644-80:
-рулетка с диапазоном измерений от нуля до 10000мм
Резка на плазматроне с ЧПУ:
Для толщины 5мм: диаметр сопла 1мм ток 50 А напряжение 110В скорость реза 2-3ммин ширина реза 16-18мм расход воздуха 12 лмин.
-Фаскосьемная машина ВЕКТОР
Контроль геометрических размеров деталей
Осуществляется контроль формы и размеров детали в соответствии с чертежами проверяется чистота реза
Мерительный инструмент:
Сверлить 4 сквозных отверстия диаметром d=10 мм в детали №9 согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Последовательность работы:
- Закрепление деталей №1 и №2 на сварочном монтажном столе согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
- Размещение деталей №3-9 согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
- Сварочный монтажный стол
- Керамические подкладки и планки
Последовательно сваривать детали №3456789 с деталями №1 и №2 согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Инвенторный сварочный аппарат Ресанта САИ 250
Режимы для сварки швов: Iсв = 135 A; U=26 B; Vсв=19 мч; dэ=12 мм; Vпп=185 ммч. qзг=12лмин; катет шва – 4;
Контроль качества готового изделия
Выполнить визуальный контроль шва на отсутствие подрезов трещин наплывов кратеров.
Мерительная рулетка линейка шаблоны
Размещение деталей №10-14 производится под углом 45о относительно деталей №1 и №2 согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ и прихватывается
Сварку деталей № 10-14 выполнить согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Детали №15 и №18 расположить на оси симметрии согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Детали №16 и №17 разместить согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Сварку выполнить согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Детали №19 21 и №20 22 расположить попарно симметрично относительно оси мачты и прихватить согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Сначала приварить детали №19 и №20 согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Затем отцентровать и приварить детали №21 и № 22 согласно чертежа КФБН 009.00.00.160650 СБ
Зачистка сварных швов
Зачистка сварных швов и околошовной зоны
Шлифовальная машинка Bosch GWS26-230 круг шлифовальный веерный лепестковый на шпильке
Выполнить визуальный контроль шва на отсутствие подрезов трещин наплывов кратеров при необходимости просвечивание шва в проблемном месте.
Мерительная рулетка щупы линейка шаблоны ультразвуковой дефектоскоп УД-2-70
8 Определение технических норм времени на сборку и сварку
Общее время на выполнение сварочной операции Тсв мин состоит из нескольких компонентов и определяется по формуле:
Тсв общее время на выполнение сварочной операции мин;
tп.з. подготовительно-заключительное время;
tо основное время плавления мин;
tв вспомогательное время;
tобс время на обслуживание рабочего места;
tп время перерывов на отдых и личные надобности.
Основное время – это время на непосредственное выполнение сварочной операции определяется по формуле:
VСВ скорость сварки шва мчас.
Подготовительно-заключительное время включает в себя такие операции как получение производственного задания инструктаж получение и сдача инструмента осмотр и подготовка оборудования к работе и т.д. При его определении общий норматив времени tп.з. делится на количество деталей выпущенных в смену. В дипломном проекте примем:
Вспомогательное время включает в себя время на заправку электрода tэ осмотр и очистку свариваемых кромок tкр очистку швов от шлака и брызг tбр клеймение швов tкл установку и поворот изделия его закрепление tизд:
tв вспомогательное время мин;
tэ время на смену электрода примем равное 1 мин;
tкр время на осмотр и очистку свариваемых кромок мин;
tбр время на очистку швов от шлака и брызг 5 мин;
tкл время на клеймение швов мин;
tизд время на установку и поворот изделия его закрепление мин.
Время зачистки кромок или шва вычисляют по формуле:
nс количество слоёв при сварке за несколько проходов;
Время на установку клейма tкл принимают 003 мин на 1 знак.
Время на установку поворот и снятие изделия tизд зависит от его массы (таблица 4.6).
Таблица 4.6 - Норма времени на установку поворот и снятие изделия в зависимости от его массы
Время на обслуживание рабочего места включает в себя время на установку режима сварки наладку автомата уборку инструмента и т.д. принимаем равным:
tобс время на обслуживание рабочего места мин;
tо основное время плавления мин.
Время перерывов на отдых и личные надобности зависит от положения в котором сварщик выполняет работы. При сварке в удобном положении tп = 007·tо.
Рассчитаем вспомогательное время:
Определим общее время на выполнение сварочной операции
Таким образом общее время на выполнение сварочной операции для установа 010 составляет 238 мин для установа 020 – 154 мин для установа 030 – 132 мин для установа 040 – 134 мин.
Технико-экономическое обоснование проекта
1 Расчет себестоимости установки
1.1 Расчет стоимости комплектующих изделий
Техническое предложение состоит в модернизации буровой установки для производства работ по укреплению фундаментов зданий которая будет разборной и полностью электрофицированной. Это позволит уйти от гидростанции что в свою очередь уменьшит габариты буровой установки. Оставаясь при этом такой же мощной. За аналог экономического обоснования для разработки новой конструкции установки принимается малогабаритный буровой станок для работ в стесненных условиях Figaro Maschine FM 400.
Рисунок 5.1 – Буровая установка для производства работ по укреплению фундаментов зданий
Определяем перечень и стоимость покупных комплектующих изделий и основных материалов.
m–перечень покупных комплектующих изделий;
Nj–норма расхода j-ro комплектующего изделия;
Цj–цена единицы j-ro комплектующего изделия.
Нтз–транспортно-заготовительные расходы (3%).
Для расчета необходимо составить и записать перечень комплектующих проектируемого оборудования и оборудования – прототипа:
Таблица 5.1 – Комплектующие проектируемого оборудования
Мотор-редуктор МЦ2С-80
Швеллер гнутый 70х40х3 м
Труба кв. сечения 50х50 м
Колесо поворотное с тормозом
Звездочки оси валы втулки пальцы метизы и т.д.
ИТОГО Стоимость комплектующих:
В качестве прототипа принимаем серийно выпускаемую буровую установку Figaro Maschine FM 400. Стоимость 380000 руб. Установка разборная может перевозится в прицепе легкового автомобиля или микроавтобусе.
Определить перечень и стоимость основных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов:
1.2 Расчет затрат на заработную плату рабочим
Определить основную заработную плату производственных рабочих:
Для изготовления комплектующих изделий и сборки предлагаемого оборудования необходимо следующее количество производственных рабочих:
Инженер-конструктор – 1
Общее количество рабочих – 3 человека.
tj–норма времени изготовления изделия по
Si–часовая тарифная ставка рабочего i-ro разряда руб.нормо-час.
Определить дополнительную заработную плату основных рабочих по формуле
гдеНд– норматив дополнительной заработной платы.
1.3 Расчет на дополнительную заработную плату рабочим
Дополнительная заработная плата рабочих на машиностроительном предприятии составляет в среднем 10-15% от основной заработной платы.
Определить сумму отчислений на социальные нужды:
гдеНсн – норматив отчислений на социальные нужды.
Для 2021 года величина отчислений на социальные нужды составляла 30.0% от общей суммы начисленной заработной платы. В дальнейшем эту величину следует уточнять.
1.4 Расчет отчислений на социальные нужды
Определить общую сумму заработной платы на модернизацию с отчислением на социальные нужды:
1.5 Расчет затрат на проектирование оборудования
Определить затраты на проектирование оборудования в соответствии с нормами времени и расценками на все виды проектно-конструкторских работ (нормо-час):
гдеТк – трудоемкость работ на 1 лист чертежа формата А1 нормо-час;
Ч – количество листов;
Гн – коэффициент новизны (06);
Гс– коэффициент сложности (08).
1.6 Расчет стоимости опытно-конструкторских работ
Расчет стоимости часа опытно-конструкторских работ ведётся исходя из средней месячной заработной платы и количества среднемесячных отработанных человек-часов одним работником опытно-конструкторского отдела. Принимается ставка заработной платы работника 40000 руб количество рабочих дней – 22 количество часов в рабочем дне – 8.
Трудоемкость конструкторских работ Тк с учетом фактических затрат времени при проектировании модернизации установки примем равной 10 листам формата А1 с затратами 24 часа на 1 лист.
Определить стоимость опытно-конструкторских работ:
гдеСчк–стоимость одного человеко-часа конструкторских работ.
Определение косвенных расходов на опытно-конструкторские работы (ОКР):
гдеНкос– норматив косвенных расходов (200-400% от Зо).
Суммарные затраты на разработку составляют:
Производственная себестоимость опытно-конструкторской разработки модернизации оборудования находится по формуле
2 Расчет затрат на эксплуатацию машины
В состав сметных расценок на эксплуатацию машин (Смаш.) входят следующие статьи затрат (руб.маш.-ч):
Смаш. = А + Р + Б + З +Э + С + Г+ П(54)
гдеА – амортизационные отчисления на полное восстановление;
Р - затраты на выполнение всех видов ремонта диагностирование и техническое обслуживание;
Б - затраты на замену быстро изнашивающихся частей;
З - оплата труда рабочих управляющих машиной (машинистов водителей);
Э - затраты на энергоносители;
С - затраты на смазочные материалы;
Г - затраты на гидравлическую и охлаждающую жидкость;
П - затраты на перебазировку машин с одной строительной площадки (базы механизации) на другую строительную площадку (базу механизации) включая монтаж машин с выполнением пусконаладочных операций демонтаж транспортировку с погрузочно-разгрузочными операциями. По особо сложным и мощным машинам на операции связанные с их перебазировкой разрабатываются отдельные расценки и соответствующие затраты учитываются в сметах по отдельным строкам.
2.1 Амортизационные отчисления на полное восстановление
Нормативный показатель амортизационных отчислений на полное восстановление для строительных машин (Асм) определяется по формуле:
гдеCперв–первоначальная стоимость (средневзвешенная восстановительная стоимость) машин данной типоразмерной группы учитывающая структуру парка по их маркам (моделям) на дату введения в действие сметной расценки руб.;
НА– норма амортизационных отчислений 10 процентгод.
Определяется в зависимости от срока службы оборудования. Принимаем срок службы оборудования 10 лет. Наработка в год составляет 1850 часов.
Первоначальная стоимость определяется:
где - стоимость оборудования;
- затраты транспортные;
Для проектируемого оборудования
Для машины прототипа
2.2 Затраты на выполнение всех видов ремонта диагностирование и техническое обслуживание
Нормативный показатель затрат на выполнение всех видов ремонта диагностирование и техническое обслуживание машин определяется по формуле:
- норма годовых затрат на ремонт и техническое обслуживание принимаем 20% от стоимости оборудования.
Для проектируемого оборудования:
Для машины прототипа:
2.3 Затраты на замену быстроизнашивающихся частей
Нормативный показатель затрат на замену быстроизнашивающихся частей определяется по формуле:
гдеЦбч - цена быстроизнашивающейся части данного вида руб.единица;Зд.бч - затраты на доставку быстроизнашивающихся частей данного вида к потребителю с учетом транспортных расходов руб.единица. Принимаем 15% от стоимости;
Зп.бч - оплата труда ремонтных рабочих занятых на замене быстроизнашивающихся частей руб.ед.; Зп.бч=600 руб;
Кбч - количество быстроизнашивающихся частей данного вида одновременно заменяемых на машине ед.;
Тр - нормативный ресурс (срок службы) быстроизнашивающейся части данного вида маш.-ч.
Таблица 5.2 – Стоимость быстроизнашивающихся деталей проектируемого оборудования
Тр нормативный ресурс час
Новая машина и эталонная машина
Комплект для сборки
Таблица 5.3 – Стоимость быстроизнашивающихся деталей машины прототипа
Шланги гидравлические 1 м
2.4 Оплата труда рабочих управляющих машинами
Количество и квалификационные разряды рабочих управляющих машинами по фактическим условиям эксплуатации машины. Показатель затрат труда рабочих в чел.-ч устанавливается в расчете на 1 маш.-ч работы машины. Нормативный показатель оплаты труда рабочих управляющих машинами (З) определяется по формуле:
гдеt - затраты труда рабочих данного квалификационного разряда чел.-чмаш.-ч.
На новой машине и машине – прототипе работает:
- два оператора оплата которого составляет Зр=250 руб.чел.-ч.;
Затраты на социальное страхование Зсс
Затраты на заработную плату Зт
Для новой и машины – прототипа
2.5 Затраты на энергоносители
(дизельное топливо бензин сжаты воздух и электроэнергию)
Нормативные показатели затрат на энергоносители исчисляются по следующим основным видам: бензин кгруб.; дизельное топливо кгруб.; электроэнергия кВт-чруб.; сжатый воздух м3руб.
Для проектируемой машины
Для автотранспортных средств формула определения нормативного показателя затрат на электроэнергию (Ээ) имеет следующий вид:
где - коэффициент учитывающий пусковой момент электродвигателя (принимается равным 1.1);
– суммарная паспортная мощность электродвигателей установленных на машине кВт;
– коэффициент использования электродвигателей по мощности (отношение используемой мощности к суммарной паспортной мощности электродвигателей);
- коэффициент использования электродвигателей по времени (отношение времени фактической работы электродвигателей в смену к нормативной продолжительности рабочей смены);
- сметная цена электроэнергии руб.кВт-ч.
Показатели Км и Кв устанавливаются (в рекомендуемом порядке очередности их применения) по:
фактическим данным с учетом установленных технологических схем производства строительно-монтажных работ (по счетчикам расхода);
рекомендациям приводимым в нормативных (технических) источниках.
Усредненный нормативный показатель расхода дизельного топлива Нд для гидростанции с дизельным двигателем принимается по рекомендациям в размере Нд =2 кгмаш.-ч .
Для пересчета расхода топлива из единиц массы (кг) в единицы объема (л) применяют коэффициент 121 для дизельного топлива.
Нд =2121= 242 лмаш.-ч .
Затраты на дизельное топливо в стоимостной форме (приобретение дизельного топлива и его доставку до заправляемой машины) для проектируемой машины и базового варианта машины определяют по формуле:
Эд = Цс.м. · Нд · Кп
где Цс.м. = 49 рубл - региональная рыночная цена приобретения дизельного топлива руб л;
Кп= 115 - затраты на доставку дизельного топлива до заправляемой машины.
Затраты на предлагаемую машину и машину – прототип:
2.6 Затраты на смазочные материалы
Нормативный показатель затрат на смазочные материалы для дизельных машин (Сд) определяется по формуле:
Сд = (0044 х Цмм + 0004 х Цпс + 0015 х Цтм) х Нд х Кп
44; 0004; 0015 - коэффициенты учитывающие расход смазочных материалов;
Цмм Цпс Цтм - рыночные цены соответственно на моторные масла пластичные смазки и трансмиссионные масла на дату введения в действие сметной расценки с учетом затрат на их доставку до обслуживаемой машины данной типоразмерной группы руб.кг;
В предлагаемом оборудовании используются следующие смазочные материалы:
Масло моторное М10В2 ГОСТ 8581-78 Цмм =455 рубкг
Пластичная смазка Литол-24 (средняя цена) Цпс = 115 рубкг
Масло трансмиссионное индустриальные C.N.R.G "И-40А " Цтм = 85
Нормативный показатель затрат на смазочные материалы для оборудования для бурения с обсадной трубой (Сд) определяется по формуле:
2.7Затраты на гидравлическую жидкость
Нормативный показатель затрат на гидравлическую (рабочую) жидкость (Г) определяется на основе формулы:
гдеО - средневзвешенный показатель вместимости (емкости) гидравлической жидкости предлагаемого оборудования и машины прототип – 100 л;
Дг - плотность гидравлической жидкости равна 087 кгл;
Кд - коэффициент доливок гидравлической жидкости восполняющих систематические ее утечки для проектируемой машины и прототипа принимаем коэффициент 16;
Пг - периодичность полной замены гидравлической жидкости для машин данной типоразмерной группы принимается равной 1
Цг - цена приобретения гидравлической жидкости франко-нефтеналивная база (автозаправочная станция) для гидросистемы оборудования применяется гидравлическая жидкость ВМГЗ(-45)(-55) Цг=1055 рубкг
Кд.г - коэффициент затрат на доставку гидравлической жидкости до обслуживаемой машины принимается в размере 12;
Т - годовой режим работы предлагаемого оборудования равен 1850 маш.-чгод.
Нормативный показатель затрат на гидравлическую жидкость для новой машины и машины прототипа
2.8 Затраты на перебазировку буровой установки
Затраты на перебазировку строительной машины на прицепе (полуприцепе прицепе-тяжеловесе и т.п.) без ее демонтажа и последующего монтажа с погрузкой на прицеп своим ходом или с помощью лебедки (или иного приспособления оборудованного на транспортном средстве) (Пт) определяются по формуле:
где - сметная расценка на эксплуатацию тягача руб.маш.-ч;
- сметная расценка на эксплуатацию машины сопровождения руб.маш.-ч;
- сметная расценка на эксплуатацию прицепа (полуприцепа прицепа-тяжеловеса) руб.маш.-ч;
- оплата труда машиниста (машинистов) перебазируемой машины руб.маш.-ч;
В - время перебазировки машины маш.-ч принимается по средней фактически сложившейся продолжительности перебазировок;
- время работы машины на одной строительной площадке маш.-ч.
Результаты выполнения экономического раздела
Таблица 5.4 - Сметная расценка на эксплуатацию машин
Наименование статей затрат
Нормативные показатели
Проектируемая машина
Амортизационные отчисления
Затраты на ремонт и техническое обслуживание
Затраты на замену быстроизнашивающихся частей
Затраты на заработную плату
Затраты на энергоносители
Затраты на смазочные материалы
Затраты на гидравлическую жидкость
Затраты на перебазировку
Приведенные удельные затраты определяются по формуле:
где К – капитальные вложения на средства механизации;
Тс – срок эксплуатации оборудования год.
Найдем часовую производительность:
Для проектируемого оборудования
Для машины – прототипа:
Годовой экономический эффект рассчитаем как разность стоимости машино-часа предлагаемого оборудования и стоимости машины-прототипа помноженную на годовую наработку оборудования.
Годовая выработка спроектированной машины определяется по формуле
Годовой экономический эффект разработанного оборудования
Вывод: согласно экономическим расчетам подтверждается целесообразность технического предложения в модернизации буровой установки путем разработки новой конструкции которая позволит с легкостью разбирать и собирать буровую установку а также транспортировать ее в прицепе или микроавтобусе. Экономический эффект от создания нового оборудования достигает 127465 рубгод при годовой наработке оборудования 1850 часов. Стоимость проектируемого оборудования составляет 208215 руб.
Безопасность разрабатываемой буровой установки
1 Анализ вредных факторов при производстве работ
Проектируемая буровая установка является объектом повышенной опасности сама по себе даже вне работы – так как ее конструкция предполагает наличие бурового оборудования и тем более – винтового рабочего органа. В таком случае что касается оборудования во время проведения работ то ограничения накладываемые на технологический процесс будут весьма внушительными. Стоит учитывать тот факт что работы производимые данной установкой практически всегда производятся в подвальном помещении. Обслуживающий персонал во время работы установки и ее перемещения находится рядом с устройством и при этом в подвальном помещении что многократно увеличивает травматизм работников при производстве работ. Также следует учитывать и факторы возникающие при работе оборудования такие как шумовое загрязнение недостаточная освещенность вероятность потери устойчивости и опрокидывания опасность возникающая при перемещении бурового станка.
Рассмотрим ТП бурения скважины начиная с поставки оборудования со склада и заканчивая отправкой обратно на склад и разделим его на операции элементы ТП и выявим опасные факторы создаваемые элементами ТП. Всю эту информацию внесем в таблицу.
Таблица 6.1 - Декомпозиция и идентификация опасностей
Технологический процесс и элементы ТП
Опасности создаваемые элементами ТП
Погрузка составных частей буровой установки
Составные части буровой
Автомобильтипа «Газель»
При погрузке опасными факторами могут являться: срыв падение составных частей буровой установки при переносе вручную со склада до автомобиля вследствие чего произойдет механическое травмирование грузчиков осуществляющих перенос и погрузку. Также если срыв или падение составных частей буровой установки произойдут непосредственно в близости от автомобиля то возможно и защемление каких-либо частей тела между крупногабаритными элементами и автомобилем. К тому же сам автомобиль или его части могут быть повреждены элементами буровой установки при их срыве и падении; составные части буровой установки при этом так же могут повредиться и прийти в негодность.
Закрепление составных частей буровой установки
Автомобиль типа «Газель»
После погрузки частей буровой установки при их закреплении в кузове автомобиля может произойти механическое травмирование рук пальцев грузчиков вследствие их придавливания или защемления.
Перевозка составных частей буровой установки
Во время перевозки опасными факторами являются шум и вибрация исходящие от работающих и вращающихся частей буровой установки негативным образом влияющие на организм человека. При не соблюдении правил дорожного движения возможно ДТП: столкновение с другими транспортными средствами и прочими препятствиями наезд на пешеходов вследствие чего водитель может получить различного рода травмы увечья или даже смерть равно как и пешеходы или люди находящиеся в ТС являющиеся участниками ДТП. Также составные части буровой установки при ДТП могут повредиться и прийти в негодность. Аналогичные последствия могут быть из-за каких-либо неисправностей автомобиля возникших в процессе перевозки.
Разгрузка и перенос составных частей буровой установки
При разгрузке опасными факторами могут являться: срыв падение составных частей буровой установки при перемещение на рабочее место вследствие чего произойдет механическое травмирование грузчиков осуществляющих перенос. Также если срыв или падение составных частей буровой установки произойдут в непосредственной близости от автомобиля то возможно и защемление каких-либо частей тела между крупногабаритными элементами и автомобилем. К тому же сам автомобиль или его части могут быть повреждены элементами буровой установки при их срыве и падении; составные части буровой установки при срыве и падении так же могут повредиться и прийти в негодность. Немаловажным и опасным фактором является недостаточная освещенность рабочего места так как возможна работа ночью вследствие чего при переносе составных частей буровой установки грузчики могут споткнуться о плохо освещенные препятствия так или иначе мешающие проходу на рабочей площадке уронить переносимые элементы упасть вследствие чего элементы буровой установки повредятся или придут в негодность а сами грузчики получат травмы от падения.
Сборка буровой установки
При сборке буровой установки опасными факторами могут быть: срыв падение из рук составных частей буровой установки вследствие чего произойдет механическое травмирование оператора и подсобного рабочего осуществляющих сборку. При стыковке в местах соединения составных частей установки возможно защемление каких-либо частей тела оператора и подсобного рабочего элементами установки. Также при этом сорвавшиеся и упавшие части могут повредить проходящих мимо прохожих. А также при недостаточной освещенности оператор и подсобный рабочий будет сильно утомлен притупится зрение и внимание что скажется на плохом их самочувствии.
Проверка работоспособности всех систем буровой установки
При проверке работоспособности всех систем буровой установки опасными факторами могут быть: шум и вибрация исходящие от работающих и вращающихся частей буровой установки негативным образом влияющие на организм человека; поражение электрическим током если не правильно подсоединены провода шины электродвигателя гидростанции или не подключено его заземление; механическое повреждение каких-либо частей тела движущимися вращающимися элементами буровой установки. А также при проверке работоспособности всех систем из-за недостаточной освещенности оператор будет сильно утомлен притупится зрение и внимание что скажется на плохом самочувствии оператора.
Передвижение установки на место бурения скважины
При передвижении собранной и проверенной буровой установки на место бурения скважины опасными факторами могут быть: опрокидывание машины из-за большого уклона поверхности по которой будет передвигаться установка. Вследствие этого может произойти механическое травмирование каких-либо частей тела работника передвигающего установку или даже его смерть из-за достаточно большого веса установки и его составных частей. Также возможен наезд буровой установки на ноги как самого оператора установки так и проходящих мимо прохожих людей. А также при недостаточной освещенности помещения оператор будет сильно утомлен притупится зрение и внимание что скажется на плохом самочувствии оператора.
Монтаж и закрепление буровой установки на месте бурения
При монтаже и закреплении буровой установки на месте бурения опасным фактором может быть недостаточная освещенность рабочего места вследствие чего монтаж будет произведен неправильно и не будет соответствовать условиям эксплуатации. И в дальнейшем в процессе производства работ неправильный монтаж может послужить фактором опрокидывания буровой установки. А также при этом оператор будет сильно утомлен притупится зрение и внимание что скажется на плохом самочувствии оператора.
При бурении скважины опасными факторами могут быть: шум и вибрация исходящие от работающих и вращающихся частей буровой установки негативным образом влияющие на организм человека; механическое травмирование каких-либо частей тела движущимися элементами буровой установки; поражение электрическим током так как рабочей орган данной установки работает под землей то возможно попадание на высоковольтные кабели что может привести к обрыву и замыканию; если неправильно подсоединены провода шины электродвигателя гидростанции или не подключено его заземление. В связи с этим данную установку необходимо заземлять. При наращивании шнековой колонны в процессе заглубления скважины т.е. при скручивании частей шнека может произойти защемление кожи пальцев между соединяемыми поверхностями. При возникновении критического момента на приводе буровой установки когда шнековая колонна в процессе бурения стопорится о некий твердый элемент в грунте возникает опасность механического травмирования из-за срыва шпонки на соединении гидромотора и шнековой колонны. При этом двигатель имеющий на тот момент высокие обороты резко увеличит обороты вращения т.е. пойдет "в разнос" из-за чего могут быть разрушены изогнуты смещены некоторые элементы буровой установки которые неизбежно травмируют оператора буровой установки. При возникновении критического момента на приводе двигателя при поднятии и опускании каретки может произойти разрыв цепи которая после разрыва с большой скоростью сбежит с приводных звездочек и ударит оператора чем может причинить серьезные увечья. Также опасным фактором при бурении скважины будет недостаточная освещенность рабочего места вследствие чего оператор будет сильно утомлен при тупится зрение и внимательность которые так или иначе повлияют на процесс бурения и могут явиться опасным фактором приводящим к механическому травмированию оператора установки.
Разборка буровой установки
При разборке буровой установки опасными факторами могут быть: срыв падение из рук составных частей буровой установки вследствие чего произойдет механическое травмирование оператора и подсобного рабочего осуществляющих сборку. При стыковке в местах соединения составных частей установки возможно защемление каких-либо частей тела оператора и подсобного рабочего элементами установки. Также при этом сорвавшиеся и упавшие части могут повредить проходящих мимо прохожих. А также при недостаточной освещенности оператор и подсобный рабочий будет сильно утомлен притупится зрение и внимание что скажется на плохом их самочувствии.
Перенос и загрузка составных частей буровой установки на трейлер
При переносе составных частей буровой установки и их загрузке в автомобиль опасными факторами могут являться: срыв падение составных частей буровой установки при переносе вручную с трейлера на рабочую площадку вследствие чего произойдет механическое травмирование грузчиков осуществляющих перенос. Также если срыв или падение составных частей буровой установки произойдут непосредственно в близости от автомобиля то возможно и защемление каких-либо частей тела между крупногабаритными элементами и автомобилем. К тому же сам автомобиль или его части могут быть повреждены элементами буровой установки при их срыве и падении; составные части буровой установки при срыве и падении так же могут повредиться и прийти в негодность.
После погрузки частей буровой установки при их закреплении в кузове автомобиля может произойти механическое травмирование рук пальцев грузчиков вследствие их придавливания.
Автомобиль типа «Газель»
Во время перевозки при не соблюдении ПДД РФ возможно совершение ДТП с другими транспортными средствами пешеходами и прочими препятствиями вследствие чего водитель может получить различного рода травмы увечья или даже смерть равно как и пешеходы или люди находящиеся в ТС являющиеся участниками ДТП. Также составные части буровой установки при ДТП могут повредиться и прийти в негодность. Аналогичные последствия могут быть вследствие каких-либо неисправностей автомобиля возникших в процессе перевозки.
При разгрузке опасными факторами могут являться: срыв падение составных частей буровой установки при переносе вручную с трейлера на рабочую площадку вследствие чего произойдет механическое травмирование грузчиков осуществляющих перенос. Также если срыв или падение составных частей буровой установки произойдут в непосредственной близости от автомобиля то возможно и защемление каких-либо частей тела между крупногабаритными элементами и автомобилем. К тому же сам автомобиль или его части могут быть повреждены элементами буровой установки при их срыве и падении; составные части буровой установки при срыве и падении так же могут повредиться и прийти в негодность. Немаловажным и опасным фактором является недостаточная освещенность рабочего места.
Опасные и сопутствующие факторы пожара
При работе установки опасными факторами могут быть: пламя и искры; тепловой поток; повышенная температура окружающей среды; понижения концентрации кислорода; снижение видимости в дыму. Поскольку установка полностью электрофицирована возникает опасность короткого замыкания и как следствие пожара.
Тяжесть труда и напряженность
Во время работы с установкой оператор может испытывать вредные факторы рабочей среды такие как:
Тяжесть труда - характеристика трудового процесса отражающая преимущественную нагрузку на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы организма (сердечно-сосудистую дыхательную и др.) обеспечивающие его деятельность. Напряженность труда- характеристика трудового процесса отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему органы чувств эмоциональную сферу работника. Кфакторам характеризующим напряженность труда относятся: интеллектуальные сенсорные эмоциональные нагрузки степень монотонности нагрузок режим работы.
Можно выделить наиболее опасные факторы. Это возможность опрокидывания установки возможность механического повреждения при монтажедемонтаже погрузкеразгрузке и непосредственно при работе буровой установки вибрация шум и недостаточная освещенность при проведении работ.
2 Возможность травмирования и механического повреждения
Мероприятия по предупреждению (профилактике) травматизма можно разделить на следующие группы:
организационно-технические – это мероприятия по предупреждению несчастных случаев по предупреждению заболеваний на производстве по улучшению условий труда;
санитарные – установление рационального режима труда и отдыха медицинское обслуживание работников оборудование рабочих мест аптечками;
индивидуально-защитные – обеспечение работников спецодеждой специальной обувью и другими средствами индивидуальной защиты обеспечение инструкциями и памятками по охране труда проведение инструктажей по охране труда обеспечение рабочих мест плакатами по безопасности труда.
Одним из эффективных мероприятий по профилактике травматизма является выполнение требований ГОСТ 12.0.004-2015;
квалифицированное проведение вводного первичного (на рабочем месте) повторного внепланового и целевого инструктажей по охране труда и обучение работников безопасным методам и приемам выполнения работ.
Эксплуатация буровой установки связана с определенным риском и опасностью для обслуживающего персонала и окружающих. Для предупреждения травматизма и несчастных случаев нужно создать безопасные условия труда и при производстве буровых работ строго соблюдать правила техники безопасности т.е. правильно организовывать рабочий процесс.
Негативными и травмоопасными факторами при производстве буровых работ на буровой установке являются:
различные движущиеся механизмы;
низкая высокая и резкопеременная температура воздуха рабочей зоны а так же поверхностей оборудования и материалов;
высокий шумовой уровень на рабочем месте;
поражение электрическим током;
недостаточная освещенность рабочего места;
острые кромки заусенцы и шероховатости на поверхностях оборудования инструмента;
При бурении скважины на рабочем месте машинист должен ознакомиться с помещением установить местонахождение подземных коммуникаций и линий электропередач. В месте бурения не должно находиться трубопроводов газа водоснабжения канализации электрических и телефонных кабелей других инженерных систем. При обнаружении на участке подземных коммуникаций о существовании которых ранее было неизвестно необходимо немедленно приостановить работу. Эти действия обеспечат безопасность при бурении скважин.
При подготовке рабочего места убедиться что:
уклон рабочей площадки соответствует расчетным данным из расчета на устойчивость;
площадка не захламлена различного вида мусором металлическими частями и обрезками прутками проволокой досками и т.д.
До начала работ установка осматривается на наличие дефектов и повреждений которые необходимо устранить. При внешнем осмотре буровой установки необходимо обратить внимание на:
надежность крепления соединений всех элементов буровой установки;
отсутствие трещин в металлоконструкциях мачты рамы каретки и других составных частей установки;
отсутствие трещин вздутий разрывов рукавов гидросистемы;
подтекание жидкостей в гидросистеме буровой установки;
уровни жидкости в гидросистеме и наличие смазки цепи привода каретки; смазки на направляющих полозьях движения каретки.
Запрещается: запускать буровое оборудование до полного устранения неисправностей.
К эксплуатации бурового оборудования допускаются лица достигшие 18 лет прошедшие техминимум и изучившие инструкцию по монтажу и эксплуатации установки. Доступ посторонних лиц к управлению установкой категорически запрещается.
Проводить буровые работы можно только в спецодежде и защитных средствах. К необходимым средствам защиты можно отнести: каски диэлектрические перчатки защитные очки рукавицы и др. Участки зоны где планируется производить буровые работы должны быть оборудованы противопожарным инвентарем. На всех рабочих местах должны быть вывешены таблички предупреждающие об опасности а также сопутствующие инструкции и знаки.
При эксплуатации гидроприводов с высоким давлением (более 10 МПа) необходимо создать безопасные условия для обслуживающего персонала от поражения струёй жидкости. Для этого ограждают кожухом все участки гидролиний которые находятся свободными от корпуса машины. При обнаружении явной утечки жидкостей необходимо сразу остановить насос и устранить утечки. При этом для устранения утечек в гидросистеме работающей под высоким давлением запрещается подтягивать соединения трубопроводов штуцеров и т.д. Шланги и рукава гидролиний не должны перекручиваться в процессе эксплуатации. При обнаружении вздутий наружной части рукавов и шлангов или при появлении даже незначительных утечек поврежденные участки немедленно заменяют новыми. [36]
Запрещается эксплуатировать гидропривод высокого давления без манометра или при его неисправности. На шкале или корпусе манометра должна быть нанесена красная метка соответствующая наибольшему допустимому давлению в этой точке. Контроль за давлением в гидромагистрали допускается осуществлять по манометру установленному на насосной станции. Следует периодически проверять работу предохранительных клапанов. В случае отклонения давления срабатывания клапана от настроечного более чем на 10% клапан должен быть заменен новым.
Вращающиеся и быстродвижущиеся элементы гидроприводов вне корпуса машины должны быть закрыты кожухами или в крайнем случае иметь ограждения.
Пусковые приспособления должны обеспечивать быстроту и плавность включения оборудования удобство пользования. Кнопки остановки должны быть красного цвета иметь надпись «СТОП».
На всех производственных объектах должны быть медицинские аптечки. Они должны содеpжать подробные инструкции по оказанию первой помощи.
При несчастном случае оказать первую помощь пострадавшему немедленно принять меры к вызову медицинской помощи доставке пострадавшего в медицинское учреждение.
Все это поможет избежать травматизма и несчастных случаев на строительной площадке при проведении буровых работ.
3 Расчет прожекторного освещения
Так как работы на установке для бурения могут вестись в ночное время то необходимо произвести расчет освещения строительной площадки.
Для освещения строительной площадки размером 100 м50 мв соответствии с ГОСТ 12.1.046-2014 нормированная освещенность горизонтальной поверхности и коэффициент запаса К = 15. Выбираем прожектор типа ПЗС-45 с лампой ДРЛ-700 с максимальной силой света и углами рассеивания .
Найдем ориентировочное число прожекторов:
где:m – коэффициент учитывающий световую отдачу источника света
– нормируемая освещенность горизонтального участка поверхности;
К – коэффициент запаса;
S – освещаемая площадь 5000 ;
– мощность лампы 700 Вт.
Тогда N принимаем равным 14 шт.
Минимальная высота установки прожекторов над освещаемой поверхностью[36]:
где:- максимальная сила света 30 ккд
Работы по проведению укрепления фундамента будут вестись непосредственно у стен поэтому для строительной площадки 100 м 50 м светильники необходимо располагать вкруговую по периметру помещения:
Рисунок 6.1 – Схема расположения прожекторов
4 Предупреждение возможной чрезвычайной ситуации
Наиболее опасным объектом на строительно-монтажной площадке является нахождение взрывоопасных смесей: топливо базовой машины балонны с горючеми веществами (для резки сварки металлоконструкций). Для предупреждения взрывов на ней должны проводиться взрыво-предупредителъные взрывозащитные мероприяти. Технические мероприятия – наличие системы подавления взрывов пожаротушение. Кроме того необходимо следить за параметрами взрывоопасности-концентрацией и температурой воспламенения.
Организационные мероприятия-аннотация правила безопасности нормы хранения взрывчатых веществ обучение инструктаж надзор.
При возникновении взрыва может пострадать не только строительно-монтажный объект а также близкорасположенные здания и сооружения. Взрыв газо-паровоздушной смеси.
Смесь углеводородных продуктов (бензин пропан метан) с кислородом называется ГПВС. При взрыве ГПВС образуется воздушная ударная волна. Территория подвергаемая воздействию ударной волны называется очагом взрыва. Зона детонационной волны находится в пределах облака ГПВС в котором при наличии искры со сверхзвуковой скоростью (V>340мс) распространяется процесс горения. После окончания детонации от границы облака со сверхзвуковой скоростью начинает двигаться воздушная ударная волна и разлетаются ядовитые продукты взрыва.
В пределах зон воздушной ударной волны выделяют зоны разрушений: -зона полных разрушений Р=50 кПа 100% безвозвратных потерь среди незащищенного населения разрушения всех зданий и сооружений;
- зона сильных разрушений Р =30 кПа 90% безвозвратных потерь и сильные разрушения зданий;
- зона средних разрушений Р =20 кПа до 20% потерь среди населения и среднее разрушение зданий; -зона слабых разрушений Р =10 кПа слабые разрушения зданий и сооружений.
Необходимо предусмотреть способы защиты в ЧС:
Оповещение населения;
Мероприятия противорадиационной и противохимической защиты;
Укрытие населения в защитных сооружениях;
Использование средств индивидуальной защиты;
Проведение эвакуационных мероприятий.
При возникновении ЧС на строительной площадке необходимо срочно обеспечить беспрепятственный ввоз медицинского персонала и эвакуацию тяжело пострадавших людей в ближайшую клинику или больницу.
При эксплуатации транспортировке опробации и прочих манипуляциях с установкой следует соблюдать следующие меры для безопасной работы с изделием:
- к работе с установкой не допускаются люди младше 18 лет без специальных навыков работы с оборудованием; люди работающие с установкой в обязательном порядке должны иметь лицензию на работу с подобным оборудованием.
- к работе с установкой не допускаются люди не прошедшие аккредитацию на работу с оборудованием;
- персонал обязан иметь в распоряжении средства защиты: защитную каску перчатки специальный костюм защитные очки обувь;
- каждый оператор обязан пройти инструктаж перед началом работ;
- к месту ведения работ не допускаются посторонние люди; в строжайшем порядке ЗАПРЕЩАЕТСЯ нахождение посторонних людей в радиусе 20 метров от места работ;
- ЗАПРЕЩАЕТСЯ начинать работу с установкой без проведения контрольного осмотра;
- ЗАПРЕЩАЕТСЯ начинать работу при повреждении цепи наличие разрывов звеньев на нем;
- в обязательном порядке следует проверять работу пульта управления до начала эксплуатации установки; в случае поломки пульта работа с установкой ЗАПРЕЩЕНА;
- в случае если пульт управления стал неисправным в ходе проведения работ немедленно вывести установку из работы при помощи устройств ручного управления непосредственно на установке дальнейшие работы ЗАПРЕЩЕНЫ;
- операторам категорически ЗАПРЕЩАЕТСЯ носить различные ювелирные украшения (браслеты кольца серьги) и различные посторонние предметы не указанные в регламенте проведения работ;
- операторам ЗАПРЕЩАЕТСЯ быть в состоянии алкогольного и наркотического опьянения во время проведения работ а также работать без прохождения медицинского осмотра;
- при спуске установки следует разработать определенную очередность действий операторов нарушение очередности ЗАПРЕЩЕНО;
- при проверке электросетей соблюдать осторожность и применять диэлектрические перчатки.
В данном разделе дипломного проекта были рассмотрены основные факторы негативного воздействия на человека относящиеся к охране труда при производстве буровых работ установкой для бурения скважин. К данным факторам относятся – механические повреждения опрокидывание установки вибрация и шум. После рассмотрения данных факторов были приведены необходимые меры для уменьшения их негативного воздействия на организм человека участвующего в процессе бурения и управления буровой установкой. Также был проведен расчет освещенности. Составлен список мер безопасности при проведении работ по укреплению фундаментов зданий.
Экологическая экспертиза
1 Общие положения и регламентирующая документация
Основным документом регламентирующим правила экологической экспертизы в России является Закон об экологической экспертизе принятый в соответствии с указом президента от 23 ноября 1995 года.
На основании закона экологической экспертизе подлежат все виды работ связанных с использованием природных ресурсов (полезных ископаемых водных и земельных ресурсов воздушной среды) а также объекты промышленного и гражданского строительства большинство бытовых и промышленных изделий.
Целью экологической экспертизы является предотвращение негативного излияния антропогенной деятельности на состояние окружающей среды и здоровья населения а также оценка степени экологической безопасности хозяйственной деятельности и экологической ситуации на отдельных территориях и объекта.
Задачами экологической экспертизы являются:
- Определение степени экологического риска и безопасности запланированной или осуществляемой деятельности
- Организация комплексной научно обоснованной оценки объектов экологической экспертизы
- Установление соответствия объектов экологической экспертизы требованиям экологического законодательства санитарным нормам строительным нормам и правилам
- Оценка влияния деятельности объектов
- Экологическая экспертиза определяет влияние на состояние окружающей среды здоровье людей и качество природных ресурсов
- Оценка эффективности полноты обоснованности и достаточности мероприятий по охране окружающей среды и здоровья людей
- Подготовка объективных всесторонне обоснованных выводов экологической экспертизы
Перечень нормативных документов [16]:
О результатах государственной экологической экспертизы действующей нормативной документации по охране атмосферного воздуха от загрязнения. 13.04.93 г. N 01-1265-1146 [17].
Временные рекомендации по расчету выбросов вредных веществ в атмосферу в результате сгорания на полигонах твердых бытовых отходов и размера предъявляемого иска за загрязнение атмосферного воздуха. 02.11.92 зарег. Минюстом 16.11.92 г. N 87 [18].
Рекомендации по подготовке оценки воздействия на природную среду Госкомприроды СССР 1990 г [19].
Инструкция по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты. Госкомприрода СССР 11.09.89 г. N 09-2-71573 [20].
Обобщенные перечни предельно допустимых концентраций вредных веществ в почве. Утв. Госкомприроды СССР 1990 г [21].
Общесоюзный нормативный документ. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90. Утв. Госкомприроды СССР 30.10.90 г. N 3 [22].
Руководство по проведению оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) при выборе площадки разработке технико-экономических обоснований и проектов строительства (реконструкции расширения и технического перевооружения) хозяйственных объектов и комплексов. Утв. Минприроды России 01.01.92 г [23].
Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. 30.11.92 г [24].
Порядок направления предприятиями учреждениями гражданами иностранными лицами и гражданами средств в государственные внебюджетные экологические фонды (Утв. Минприроды России 21.12.92 г. и Минфином России 22.12.92 г. по согласованию с Центральным банком России.) в редакции письма Минприроды России и Минфина России от 23.05.95 г [25].
Базовые нормативы платы за выбросы сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду и размещение отходов. 27.11.92 г. Согласованы с Минэкономики России и Минфином России. Изменены письмом Минприроды России от 18.08.93 г. N 03-1565-4400 [26].
Временная инструкция о порядке производства по делам о нарушении правил пользования и охраны животного мира. Утв. Минприроды России 01.02.93 г. N 18 [27].
Комментарий к Временной инструкции о порядке производства по делам о нарушении правил пользования и охраны животного мира. Утв. Минприроды России 22.03.93 г [28].
Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной среды. Утв. Минприроды России 26.01.93 г. согласованы Минэкономики России 20.01.93 г. и Минфином России 25.01.93 г.; зарег. Минюстом России 24.03.93 г. N 190 [29].
2 Потенциальные проблемы загрязнения окружающей среды деятельностью проектируемой машины
Возможные попадания пластичной смазки и гидравлической жидкости в грунт и воду. Возможны физические загрязнения а именно шум.
2.1 Характеристика процесса укрепления фундаментов зданий
Техническим решением является создание разборной буровой установки для укрепления фундаментов существующих зданий (рис.4.1).
Рисунок 7.1 – Предлагаемая буровая установка для укрепления фундаментов существующих зданий
Разрабатываемая буровая установка состоит из рамы оборудованной выносными опорами обеспечивающими крепление установки к земле для защиты от проворачивания установки в процессе бурения и одновременно придающие конструкции дополнительную жесткость и устойчивость; мачты шарнирно закрепленной с рамой имеющей тем самым изменять угол наклона относительно поверхности земли – от 45° до 90°; каретки передвигающейся на колесах вдоль мачты; устройства подачи буровой каретки; опорных стоек которые соединяет заднюю часть рамы с верхней частью мачты служащей как опорой для мачты так и механическим цилиндром используемым для изменения угла наклона мачты; основного мотор-редуктора установленного на каретке и обеспечивающего передачу крутящего момента на буровое оборудование; цепи; трехлопастного долота закрепленного через патроны с валом мотор-редуктора; двух проушин установленных снизу и сверху мачты на которых смонтированы валы на подшипниках со звездочками.
2.2 Оценка воздействия на атмосферу
В период работы буровой машины в атмосферу не выбрасываются загрязняющие вещества так как установка является полностью электрофицированной.
2.3 Оценка воздействия на водную среду
При работе оборудования для бурения скважин может быть протечка горюче смазочных материалов с дальнейшим попаданием в грунт и через него попаданием в грунтовые воды (00004 мгдм3) ПДК=001 по стандартам ГН 2.1.5.1315-03 [17]
2.4 Оценка воздействия на почву. Образование отходов
При опускании каретки а так же при вращении бура со шнеком в грунте может происходить протечка горюче смазочных материалов с попаданием на грунт (например пластическая смазка с цепной передачи каретки) тем самым загрязняя почву повреждая плодородный слой почвы.
Таблица 4.2 - Возможные загрязнения грунта при его бурении.
Количество выбросов оборудования
*ПДК взяты согласно стандарту ГН 2.1.7.2041-06 [18]
В период работы так же могут образоваться отходы 4 класса такие как:
-Отходы при проведении ремонта оборудования;
2.5 Физические загрязнения
Физические загрязнения возникающие при бурении оборудованием:
-Шум (45 дБ) ПДУ-80 дБ согласно "Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Шум. Общие требования безопасности" ГОСТ 12.1.003-2014 [19];
-Образование пыли (0500) ПДУ-5 тгод ГОСТ 112.005-76;
3 Мероприятия направленные на снижение загрязняющих факторов
Требования к топливной и гидравлической системам установки.
В современных самоходных строительных машинах широко используется гидравлика для управления рабочими процессами машин. В их конструкциях предусмотрены собственные системы подачитоплива смазки охлаждения и торможения которые как и гидросистемы также работают сжидкостями способными загрязнить почву.
Конструкции гидросистемы систем охлаждения подачитоплива смазки и торможения должны исключать подтекание и каплепадениемаслатоплива охлаждающей и тормозной жидкостей.
Особое внимание должно быть удалено принятию мер по возможным осложнениям и авариям при бурении скважин сохранению участков земель от загрязнения их обезвреживанию и полному восстановлению в первоначальное состояние пригодное для дальнейшего использования.
Тщательное изучение всех потенциально опасных ситуаций и конструктивных особенностей машин которые могут стать причиной пожара необходимо для разработки экологических требований по его предотвращению.
Мероприятия по охране природы.
План мероприятий по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов предусматривает конкретные мероприятия по устранению отрицательного влияния оборудования на окружающую среду. Одновременно план мероприятий предполагает возможность использования природных ресурсов при производстве работ.
Наиболее характерные мероприятия:
●своевременная уборка и благоустройство территорий;
●запрет сжигания на рабочей территории используемых веществ;
●хранение используемых материалов в герметически закрытой таре;
●запрет свободного передвижения в рабочих зонах;
●очистка и промывка механизмов и машин в специально отведенных для этих целей местах.
Одно из рациональных решений проблемы предотвращения загрязнения окружающей среды — утилизация (повторное использование) буровых сточных вод и дисперсионной среды буровых растворов после осаждения твердой фазы.
Эффективность всех перечисленных мероприятий заключается в получении экологического эффекта за счет уменьшения отрицательного воздействия производства на окружающую среду. Конечный эффект носит комплексный экономический характер и выражается в повышении эффективности общественного производства.
В ходе работы была спроектирована буровая установка для укрепления фундаментов зданий с параметрами позволяющими бурить на глубину до 10 метров скважины диаметром до 25 мм.
Основным преимуществом среди других буровых установок является то что данная буровая установка разбирается на модули весом не превышающим 100 кг разборку и сборку могут осуществлять два рабочих. Также для работы установки не требуется габаритная гидростанция так как установка является элетрофицированной. А изменение угла наклона мачты осуществляется посредством механических цилиндров. Подъем и опускание буровой колонны осуществляется посредством буровой каретки.
Так же в ходе выполнения дипломного проекта была изготовлена графическая часть из 10 листов чертежей был проведен анализ средств и способов проведения данного рода работ сформулированы технические требования дано техническое предложение произведен расчет основных параметров и узлов предлагаемой конструкции. Проведены прочностные расчеты. Проведена экологическая экспертиза. Рассмотрена безопасность технического устройства. Экономический эффект от создания нового оборудования достигает 127465 рубгод при годовой наработке оборудования 1850 часов. Стоимость проектируемого оборудования составляет 208215 руб.
1. Ребрик Б.М. Бурение скважин при инженерно-геологических изысканиях. М. Недра 1973 260 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х т. – 5-е изд. перераб. И доп. – М.: Машиностроение 1978г
Гоберман Л.А. Основы теории расчета и проектирования строительных и дорожных машин: Учебник для техникумов. – М.: Машиностроение 1988.-464с.
Дроздов Н.Е. Фейгин Л.А. Курсовое и дипломное проектирование по специальности «Строительные машины и оборудование» : Учеб. пособие для техникумов. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Стройиздат 1980. – 159 с. ил.
Домбровский Н.Г. Гальперин М.И. Строительные машины (в 2-х частях). Ч. II: Учеб. для студентов вузов обучающихся по спец. «Строит. и дор. машины и оборуд.»- М: Высш. шк. 1985. – 224 с. ил.
Дорожно-строительные машины и комплексы: Учебник для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование» В.И. Баловнев А.Б.Ермилов А.Н. Новиков и др.; Под общей редакцией В.И. Баловнева.-М.: Машиностроение1988г. – 384с.
Иванов М. Н. «Детали машин: учебник для вузов». М. Н. Иванов. – 3-е изд. доп. и перераб. – М.: Машиностроение 1976.
Левицкий В.С. Машиностроительное черчение: Учебник для студентов высших технических учебных заведений – М.: Высш. Шк. 1988. – 351с.
Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов Д.А. Кривошеин Л.А.Муравей Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. – М.: ЮНИТИ-ДАНА 2000. - 447 с.
Акулов А.И. Технология и оборудование сварки плавлением : учебник для студентов вузов А. И. Акулов Г. А. Бельчук В. П. Демянцевич В.П. – М.: Машиностроение 1977. – 432 с.
Козловский С.Н. Введение в сварочные технологии С.Н. Козловский - СПб. Лань 2011. – 416с
Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматизированной и механизированной сварки. – Выс. Шк. В.С Виноградов М.: Академия 1997. – 284 с.
С.И. Думов. Технология электрической сварки плавлением. Курсовое проектирование. – М: Машиностроение 1980
Б.Г. Маслов А.П. Выборнов. Производство сварных конструкций: Учебник для учреждений среднего профессионального образования. М :издательский центр «Академия». 2007
Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций в тяжелом машиностроении. – М: Машиностроение 1980
Оборудование сварочного производства. Каталог т.т. 12. М. Машиностроение 1999
В.П. Куликов. Технология сварки плавлением. Минск «Дизайн ПРО» 2000
В.И. Виноградов. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки. М. Высш.шк.2000
Сварка в машиностроении: Справочник в 4-х томах Под ред. Г.А. Николаева. – М: Машиностроение т.т. 1-4 1978-79
Сварочные работы. М. Вече 2000
О результатах государственной экологической экспертизы
действующей нормативной документации по охране
Инструкцияпо нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих
Инструкцияпо охране окружающей средыпри строительстве скважин на суше на месторождениях углеводородов поликомпонентного состава
Меньшов А.А. Влияние производственной вибрации и шума на организм человека А.А. Меньшов. – М.: Здоровье 1977. – 122 с
Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды. – Ленинград: Гидрометеоиздат1991.-423 с.
Балтук В.А. Основы экологии и окружающей природной среды: Учеб. Пособие. – Львов: Афиша2001. – 336с.
Таблица 1. Патентная документация
Предмет поиска: (объект исследования его составные части)
Страна выдачи вид и номер охранного документа классификационный индекс МПК
Название изобретения
Малогабаритная буровая установка
Закрытое акционерное общество "Триада-Холдинг" РФ
Федеральное Государственное унитарное предприятие Специальное конструкторское бюро по геологоразведочной технике (СКБ "Геотехника")