Разработка малогабаритного башенного крана для строительства

Таблица 12 Общие производственные расходы

6.1.4 Расчет затрат на энергоносители

Расход электроэнергии от сварочных работ составит - 5600 кВт•ч. Время работы 8- ми сварочных аппаратов средней мощностью - 14 кВт каждый с учетом технологических простоев составляет - 400 часов. Примем затраты на электроэнергию от ручных электрических машин - 400 кВт• ч.. Освещая цеха люминесцентными лампами в среднем в месяц - 300 кВт•ч. Станки затрачивают на изготовление деталей - 200 кВт•ч. Сжатый воздух для технологических целей от компрессора - 150 кВт•ч. Таким образом не сложно подсчитать общие затраты электроэнергии - 6650 кВт•ч. Стоимость одного киловатта для завода составит 1.68 руб. Получим затраты на электроэнергию:

Э = 6650 •1,68 = 11172 руб.;

6.1.5 Накладные расходы

Из произведенных выше подсчетов можем рассчитать накладные расходы по формуле:

Нр = (Зпл + Зпл. доп + Сн) • 5;

Нр = (65000 + 9750 + 19435) • 5 = 470925 руб.;

Исходя из всех произведенных выше расчетов получаем производственную себестоимость одного крана:

С = (159605 + 65000 + 9750 + 19435 + 470925 + 11172) / 5 = 147177 руб.;

6.1.6 Полная себестоимость крана. Цена проектируемого крана

Затраты на проектирование крана составили П = 559469 руб. Тогда на один кран приходится 9324 руб. Подсчитаем полную себестоимость проектируемого крана :

С_пол = 147177 + 9325 = 156502 руб.;

Отпускная цена крана с учетом НДС, это 20% от полной себестоимости равна:

Ц = 187803 руб.;

Проектируемый кран необходимо комплектовать дизель - генераторной установкой. Для этой цели оптимально подходит ДГЭП - 30.380, выпускаемая ОАО «Электроагрегат» г. Курск. Мощность - 30 кВт, ток - 380 В, частота - 50 Гц, частота вращения вала генератора - 3000 об/ мин. Стоимость установки - 57581 руб.

Заказчику малогабаритный башенный кран с учетом генератора будет стоить:

Ц_отп = 187803 + 57581 = 245384 руб.;

6.2 Расчет эксплуатационных затрат

6.2.1 Технологическая себестоимость

При расчете экономической эффективности крана под эксплуатационными затратами понимается себестоимость транспортировки одной тонны груза. Так как большинство затрат по составляемым вариантам подъемно - транспортных средств остается без изменений, то расчет эксплуатационных затрат ограничивается технологической себестоимостью.

Формула технологической себестоимости имеет вид:

С = С_з + С_{эл. эн} + С_р + С_а + С _всп; ;

где: С_з - заработная плата транспортных рабочих, включая дополнительную и отчисления на соцстрах, руб.;

С_эл.эн. - затраты на электроэнергию;

С_{р ем} - затраты на текущий ремонт;

С_а - амортизационные отчисления

С_всп - затраты на вспомогательные материалы;

С_з = к₁ • к₂ • F_эф • ч _тар• N _сп ;

к₁-коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату равен 1.15;

к₂-коэффициент, учитывающий отчисления на социальное страхование, равен 1.14;

F_эф - эффективный годовой фонд рабочего времени одного рабочего;

F_эф = d · s·t_cм· (1 - W)

d - количество рабочих дней в год - d = 250;

S - сменность работы машины, S = 1;

t_cм - продолжительность рабочей смены t_см = 8 часов;

W - потери рабочего времени на ремонт и простой под погрузкой и выгрузкой, принимаем равный - 30 %;

F_эф = 250 ·8·1· (1 - 30/100) = 1400 ч.;

ч_тар - часовая тарифная ставка рабочего, руб.;

N_сп - численность рабочих;

Получим заработную плату транспортных рабочих (2);

С_з = 1.15 · 1.14·1400 · 8 · 2 = 29366 руб.;

С_эл.эн. - затраты на электроэнергию определяются по формуле:

С_эл.эн. = Ц _{Эл. эн.} • N_у • w₁ • w₂ • F_д• А;

где Ц _{Эл. эн.} - тариф за 1 кВт · ч электроэнергии равен 1.68 руб.;

N_у - установочная мощность двигателей кВт, в нашем случае 13.3 кВт;

w₁ - коэффициент, использования двигателя по времени 1.3;

w₂ - коэффициент использования двигателя по мощности 1.3448;

F_д - годовой действительный фонд работы машины 143 ч.;

А - количество установленных двигателей - 2 шт.;

С_эл.эн = 1.68 ·13.3· 1.3·1.3448·143·2 = 11172 кВт ;

С_рем = R · Н_R ;

Где R - категория ремонтной сложности - R = 2.3;

Н_R - норматив затрат на единицу ремонтной сложности, равно 12;

С_рем = 2.3 ·12 = 27.6;

Амортизационные отчисления определим по формуле:

С_а = (Н_о · К_з ) / 100 ;

Где Н_о - общая норма амортизации 12.4 %;

С_а = (12.4 · 5000) / 100 = 620 ;

Затраты на вспомогательные материалы определяются но нормативам. При укрупненных расчетах принимаются в размере 10% от затрат на электроэнергию, в нашем случае эта сумма составит С _всп = 1117.2 руб.;

Произведя все необходимые расчеты элементов технологической себестоимости по проектируемому крану сведем в таблицу.

Таблица № 13 Расчет технологической себестоимости

Полученные данные сведем в формулу (1) и получим технологическую себестоимость, сумму эксплуатационных затрат:

С = 29366 + 11172 + 27.6 + 620 + 1117.2 = 42303 руб.;

Вывод.

Сравним технико-экономические характеристики проектируемого малогабаритного башенного крана грузоподъемностью 2.5 тонны и наиболее дешевого автомобильного крана на базе МАЗ - 5337 стоимостью 288620 руб. Разница в цене очевидна и составляет 43236 руб., что говорит в пользу проектируемого крана.

Малогабаритный башенный кран более прост в управлении, и не требует отдельной штатной единицы - крановщик - водитель. Это, в свою очередь, позволит сэкономить на затраты по заработной плате.

Механизмы автомобильного крана рассчитаны на грузоподъемность до 1.5 тонн, однако, ввиду его небольшой грузовой устойчивости более 10 м. на минимальном вылете стрелы не рекомендуется. При необходимости строительства коттеджа высотой 14 метров, автомобильному крану приходится удлинять стрелу не менее, чем до 20 метров. При этом грузоподъемность падает до 1ю5 тонн, у башенного крана грузоподъемность не меняется в зависимости от вылета стрелы и остается постоянной 2.5 тонны, что вполне хватается для подъема любых строительных элементов.

У гидравлических стреловых самоходных кранов типа К - 35715, КС- 3575 А удельные энергозатраты на подъем 1тонны почти в два раза выше, чем у бешенного малогабаритного крана, использующего для подъеме электропривод.

Экономический эффект при внедрении проектируемого крана определяем как разницу в цене существующего автомобильного крана МАЗ - 3537 и проектируемого малогабаритного башенного крана:

Э_эф = Ц_маз - Ц_отп = 288620 - 245384 = 43236 руб.;

Помимо разницы в цене кранов, автомобильного и проектируемого башенного малогабаритного крана, которая составляет 43236 руб. в пользу проектируемого, произведенный выше расчет эксплуатационных затрат, которые составляют 42303 руб., говорит о том что они полностью окупятся.

Таким образом, мы убедились, что для малоэтажного строительства и строительства коттеджей экономически целесообразно применять малогабаритный башенный кран грузоподъемностью 5тонны.

7. Производственная и экологическая безопасность

7.1 Производственная безопасность

7.1.1 Анализ опасных вредных производственных факторов при комплексной механизации с конструкторской разработкой башенного крана для малоэтажного строительства

Условия безопасного состояния грузоподъемных машин

Грузоподъемные машины являются устройствами повышенной опасности. Безопасное состояние грузоподъемной машины должно удовлетворять двум условиям:

· исключение аварийной ситуации при проведении погрузочно- разгрузочных и транспортно - складских работ;

· предотвращение воздействия на обслуживающий персонал опасных и вредных и вредных производственных факторов при эксплуатации грузоподъемной машины.

В связи с эти к приборам и устройствам безопасности относятся средства обеспечения безаварийной работы, а также средства коллективной и индивидуальной защиты обслуживающего персонала.

Выбор устройств безопасности зависит от конструкции и условий эксплуатации конкретной машины. В общем случае они делятся на четыре группы:

· ограничение скорости;

· ограничение перемещения;

· ограничение грузоподъемности;

· защита оператора;

Выбор технических средств обеспечения безопасности труда при эксплуатации грузоподъемных машин осуществляется на основе выявления опасных и вредных производственных факторов, характерных для технологического процесса перемещения грузов.

7.1.2 Расчет устойчивости башенного крана

Расчет устойчивости против опрокидывания.

Устойчивость против опрокидывания в соответствии с РД 22-106-86 рассчитывается для свободностоящих башенных кранов при следующих условиях:

· при наличии груза (грузовая устойчивость);

· при отсутствии груза (собственная устойчивость);

· при внезапном снятии нагрузки на крюке;

· при монтаже или демонтаже;

Для обеспечения устойчивости должно выполняться неравенство:

КМ_н < = m_o М_вос; [3];

Где К - коэффициент учитывающий неблагоприятное изменение нагрузок;

М_н - момент от нормативных составляющих нагрузок;

m_o - коэффициент условий работы;

М_вос - восстанавливающий момент от действующих нагрузок;

Грузовая устойчивость

М_вос = G_к · в_к;

Где G_к - вес крана, Н;

в_к - расстояние от центра масс крана до ребра опрокидывания, м.;

М_вос = 112500·2.9 = 326250 Н·м.;

Опрокидывающий момент от нормативных составляющих нагрузок:

М_опр = G_гр ·в_гр + М_w;

Где G_гр - вес груза, Н.;

в_гр - расстояние от точки подвеса груза до вертикальной плоскости, проходящей через ребро опрокидывания, м.;

М_w - момент относительно ребра опрокидывания от ветровой нагрузки рабочего состояния, Н·м.;

Статическая составляющая ветровой нагрузки

F = g·к·с·n·A;

где g = 125 Па - динамическое давление ветра;

к = 1.0 - коэффициент изменения давления по высоте;

с = 1.2 - коэффициент аэродинамической силы;

А = 4 м² - площадь груза;

F = 125·1.0·1.2·1.0·4 = 600 Н.;

М_w = F ·(h_к / 2);

где h_к - высота крана м.;

М_w = 600 · (12 / 2) = 3600 Н·м.;

М_опр = 25000·8.2 +3600 = 208600 Н·м.;

Коэффициент изменчивости нагрузок:

К₂ = v (М ² _Gгр + М ² _Fк + М ² _Fгр + М_g ² / М_опр ² );

где: М ² _Gгр ; М ² _Fк ; М ² _Fгр ; М_g ² - моменты относительно ребра опрокидывания от среднеквадратичного отклонения случайной составляющей соответственно: вес груза, ветровой нагрузки на кран, ветровой нагрузки на груз, нагрузок, вызванных работой механизма подъема;

М _Gгр = к₃ · G_гр · в_гр ;

Где к₃ = 0.05 - коэффициент отклонения составляющей веса груза;

М _Gгр = 0.05 ·25000·8.2 = 10250 Н·м.;

М_Fк = m_n · ж · М_w;

Где m_n = 0.12 - коэффициент пульсации скорости ветра;

ж = 9.1 - коэффициент динамичности;

М_Fк = 0.12·9.1·3600 = 3931 Н·м.;

М_Fгр = 0.1 ·М_w = 0.1 ·3600 = 360 Н·м.;

М_g = 0.02 ·(G_к ·h_к + G_гр·h_гр) / (G_к ·в_к - G_гр· в_гр ) ·G_гр·х_n ²;

Где х_n - скорость подъема груза, м/с;

h_к - высота расположения центра крана над плоскостью опорного контура м.;

h_гр - высота точки подвеса грузового полиспаста над плоскостью опорного контура, м.;

М_g=0.02·(112500·0.8+25000·10)/(112500·2.9-25000·8.2)·25000·0.33²= =390 H·м;

К₂ = v (10250² + 3931²+ 360²+ 390² / 208600²) = 0.1

К₂М_опр= 0.1·208600 = 20860 Н·м. < М_вос = 326250 Н·м.;

Грузовая устойчивость крана обеспечена.

Собственная устойчивость.

М_вос = G_к • в_к = 112500•0.3 = 33750 Н•м.;

М_опр = М_w = F • (h_к / 2);

Рис. 35

Рис. 36

Где F - статистическая составляющая ветровой нагрузки нерабочего состояния, Н.;

М_опр = 3240 •12 /2 = 19440 Н·м.;

К₂ = m_n •ж = 0.12 •9.1 = 1.1 ;

К₂ • М_опр = 1.1•19440 = 21384 Н•м. < M_вос = 33750 Н•м.;

Собственная устойчивость крана обеспечена.

Внезапное снятие нагрузки на крюке.

М_опр = 0.3 G_с •? + М_w; [1]

где: G_с - вес стрелы, м.;

? - расстояние от центра масс стрелы до вертикальной плоскости, проходящей через ребро опрокидывания м.;

М_w - момент относительно ребра опрокидывания Н·м.;

М_опр = 0.3 ·3000·6.5 + 3600 = 9450 Н·м.;

К₂ = (М²_Fк + М²_g) / M²_Fк = (3931²+ 390²) / 3600² = 1.2;

М_вос = G_к · в_к = 112500•0.3 = 33750 Н•м;

К₂• М_вос = 1.2 •9450 = 11340 Н·м. < М_вос = 33750 H·м.;

Устойчивость крана при внезапном снятии нагрузки на крюке обеспечена.

Рис. 37 Устойчивость крана при монтаже.

При монтаже крана на каждом этапе центр масс его находится в пределах опорного контура. Таким образом, устойчивость крана при монтаже обеспечивается без дополнительных приспособлений.

7.2 Экологическая безопасность

7.2.1 Защита окружающей среды при комплексной механизации с конструкторской разработкой башенного крана

Грузоподъемные машины как таковые не загрязняют окружающую среду. Непосредственное отношение к этому имеют машиностроительные предприятия, на которых производятся данного вида машины. Эти предприятия имеют цеха по обработке различных металлов, например, такие как, литейный цех, кузнечно-прессовый и др. В процессе производства машин используется большое количество сварочных работ, переработка неметаллических материалов, лакокрасочные операции, что пагубно влияет на окружающую среду.

Твердые отходы машиностроительного производства содержат амортизационный лом, стружки и опилки металлов, пластмасс и др. Количества амортизационного лома зависит от намеченного списания в лом изношенного оборудования и имущества, а также от замены отдельных деталей в ППР.

Анализ состава загрязнения выбрасываемых в атмосферу машиностроительными предприятиями вредных веществ показывает, что кроме основных примесей атмосферы пыль, гарь, в выбросах содержатся другие токсические вещества, которые пагубно влияют на окружающую среду.

7.2.2 Опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации грузоподъемных машин

Согласно ГОСТ 12.0.003-74 Опасные и вредные производственные факторы делят на физические, химические, биологические и психофизиологические.

Из числа опасных и вредных физических факторов при эксплуатации грузоподъемных машин выделяют:

· движущиеся машины и механизмы;

· незащищенные подвижные элементы механизмов;

· перемещаемые грузы;

· разрушающиеся конструкции;

· повышенный уровень шума на рабочем месте;

· повышенное напряжение в электрической сети, замыкание которой может произойти через тело человека;

· отсутствие или недостаточность естественного освещения;

· острые кромки, заусенцы и шероховатость поверхностей изделий и оборудования;

· расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола);

Химически опасные и вредные производственные факторы не связаны с работой грузоподъемных машин, а определяются окружающими условиями, в которых находится машина. Исключение составляют грузоподъемные машины с приводом от двигателя внутреннего сгорания.

Биологически опасные и вредные производственные факторы при эксплуатации грузоподъемных машин отсутствуют.

Психофизиологические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия делят на физические и нервно-психологические перегрузки. Физические нагрузки делят на: статические и динамические; нервно-психологические: умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда. Незащищенные движущиеся машины и механизмы:

· грузовая тележка;

· крюковая подвеска;

· поворотная платформа;

· валы электродвигателей и редукторов;

· барабаны;

· зубчатые колеса при попадании в опасную зону работающего могут привести к травме или смертельному случаю;

Для исключения контакта человека с опасной зоной применяются оградительные средства защиты: кожухи, щиты, решетки, сетки на жестком каркасе, корпуса электродвигателей и редукторов, а также предупреждающие и указывающие плакаты.

Повышенный уровень шума при работе зубчатых передач, подшипников качения, вращении неуравновешенных частей машины вызывает общее утомление, приводит к ухудшению слуха, ослабляет внимание, замедляет психические реакции. Уменьшение шума достигается совершенствованием технологических процессов изготовления деталей, своевременной заменой изношенных, применение принудительной смазки, балансировкой вращающихся элементов, использованием звукоизолирующих кожухов, экранов, кабин. По ГОСТ 12.1.003-83 «Уровень звукового давления на рабочем месте при умеренно напряженном труде и легкой категории работ 70 дБ А». [4]

Повышенное напряжение в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека при случайном прикосновении к токоведущим частям машины, неизолированному тоководу приводит к местным (электрические ожоги, механические повреждения, электроофтальмия) и общим электротравмам (электрическим ударам). Мерами защиты от поражения электрическим током являются: ограждение неизолированных токоведущих частей, защитное заземление, зануление, двойная изоляция, защитное отключение, применение предупреждающих и запрещающих плакатов.

Недостаточная освещенность на рабочем месте приводит к ухудшению зрения, снижению безопасности работ. При недостаточности естественного освещения применяются источники искусственного света: лампы, прожектора, специальные осветительные установки. По ГОСТ 24378-80Е [5] освещенность на погрузо-разгрузочных площадках в зоне работы крана и на грузозахватном устройстве на любом уровне его подъема и перемещение в горизонтальной плоскости должна быть не менее Е_н = 10 лк от наружной осветительной установки. Освещенность от внешних осветительных установок 0.9 ·(Е_н ·К), [К - коэффициент запаса].

Физические и нервно - психологические перегрузки приводят к быстрому утомлению, ослаблению внимания, замедлению реакций. Для уменьшения перегрузок необходимо: повышать комфортность мест операторов; применение вентиляции (кондиционирования). Освещенность на рабочих поверхностях пульта и рычагах управления должна быть на менее 20лк (ГОСТ 24378-80Е [5].

Список литературы

1. Невзоров Л.А. и др., Башенные краны: Учебник для сред. Проф.-техн. Училищ/ Невзоров Л.А., Пазельский Г.Н., Раманюха В.А. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1980. - 326 с.

2. Невзоров Л.А., Пазельский Г.Н., Романюха В.А., Строительные башенные краны: Учебник для сред. ПТУ. - М.: Высш. школа, 1986. - 176 с.

3. Невзоров Л.А., Башенные строительные краны: Справочник / Невзоров Л.А., Пазельский Г.Н., Певзнер Е.М., - М.: Машиностроение, 1992. -320 с.

4. Безопасности жизнедеятельности /под ред. C.В. Белова. М.: Высш. школа 2001.

5. Ланин В.А., Кукин П.П., Понамарев Н.Л., Безопасности технологических процессов и производств: Учебник. М.: Высш. школа 2001. - 306 с.

6. Невзоров Л.А., Зарецкий А.А., Волин Л.М., и др., Башенные краны: М.: Машиностроение, 1979. - 296 с.

7. Вергазов В.С. В помощь крановщикам и стропальщикам: М.: Моск. рабочий, 1982. - 347 с.

8. Крановое электрооборудование: Справочник / Под ред. А.А. Рабиновича. М.: Энергия, 1979. - 238 с.

9. Невзоров Л.А. и др. Современное состояние и перспективы развития механизмов и приводов башенных кранов отечественного и зарубежного производства: ЦНИИТЭстройдормаш, 1987. Сер. 1 Вып. 2. 52 с.

10. Невзоров Л.А. и др. Справочник молодого машиниста башенных кранов: Справочник / М.: Высш. школа., 1985. - 192 с.

11.Справочник по кранам. Т. 1 и 2 / Под ред. М.М. Гохберга. Л.: Машиностроение, 1988. Т. 1. 536 с. Т. 2. 560 с.

12. Строительные машины. Т. 1 и 2 /Т. 1 под ред. Э.Н. Кузина и т.2 под ред. М.Н. Горобца. М.: Машиностроение, 1991.

13. Яуре А.Г., Певзнер Е.М. Крановые электроприводы: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1988. 344 с.

14. Промышленное и строительное оборудование. Под ред. Игошев Д. Сборник № 4, Зарегистрирован Комитетом РФ по печати. Рег. Свид. №014909 2003. - 170 с.

15. Навроцкий Д.И. Расчет сварных соединений с учетом концентрации напряжений. - Л.: Машиностроение, 1968. - 170 с.

16. Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформаций конструкций: Учеб. Пособие. - М.: Высш. школа., 1982. - 272 с.

17. Faltus F. Joints with fillet welds/ - Prague: Academia, 1985. - 300 р.

18. Махненко В.И., Рябчук Т.Г. Концентрация напряжений у концов фланговых швов // Применение математических методов в сварке. - Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1988. - C. 61 - 67.

19. Тимошенко С.П. Курс теории упругости. - Киев: Наук. Думка, 1972. - 107 с.

20. Махненко В.И., Рябчук Т.Г. Компьютеризация расчета сварных соединений с угловыми швами // Fdnjvfn/ cdfhrf/ - 1991. - №11 - C. 1-6.

21. Прочности сварных соединений при переменных нагрузках / Под ред. В.И. Труфякова. - Киев: Наук. Думка, 1990. - 256 с.

Размещено на Allbest.ru