Совершенствование системы производственной безопасности при погрузо-разгрузочных работах на базе "НЦТБ"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломный проект

Совершенствование системы производственной безопасности при погрузо-разгрузочных работах на базе "НЦТБ"



Введение

На многих крупных предприятиях, которые имеют на своем балансе большое количество единиц оборудования и материалов, возникает проблема по безопасной организации и контролю погрузо-разгрузочных на линии.

Специфика погрузо-разгрузочных работ предъявляет особые требования к организации промышленной безопасности и охраны труда на предприятии. Все подъемно-транспортные машины относятся к категории объектов с высокой опасностью, поэтому российское законодательство регламентирует порядок их использования.

Правительство РФ принимает законы о промышленной безопасности опасных производственных объектов, о пожарной безопасности, защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, охране окружающей среды, санитарно-эпидемиологическом благополучии населения. Существует система государственного регулирования охраны труда и промышленной безопасности, регистрируется каждый опасный производственный объект, выдается лицензия на отдельные виды деятельности, проводится сертификация работ по охране труда, обязательно страхование гражданской ответственности организаций, эксплуатирующие опасные производственные объекты. Площадки погрузки (разгрузки) металла, оборудования, стройматериалов подчинены и подконтрольны Ростехнадзору, и поэтому к ним предъявляются повышенные требования по соблюдению правил устройства и безопасной эксплуатации объектов. На каждом предприятии, которое эксплуатирует опасный производственный объект, должен быть организован и осуществляться производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности и охраны труда.

В связи с вышеперечисленным, контроль при погрузо-разгрузочных работах сводится к надлежащему контролю за соблюдением требований промышленной безопасности и охраны труда и исполнением рабочими всех руководящих документов и инструкций при погрузке и разгрузке оборудования, для своевременного и безопасного выполнения работ. Все эти вопросы, а также взаимосвязанные с ними, рассмотрены в предоставленном дипломном проекте, проработаны и даны рекомендации по совершенствованию промышленной безопасности на Ноябрьской центральной трубной базе.

Цель данной работы: Разработать проект козлового крана с учетом безопасного обеспечения требования погрузочно-разгрузочных работ на складских помещениях.

В связи с данной целью были сформированы следующие задачи:

1. Разработать мероприятия по предотвращению несчастных случаев при проведении погрузо - разгрузочных работ.

2. Проанализировать существующие системы управления безопасностью на предприятии

3. Разработать проект козлового крана опорного типа

4. Для правильной эксплуатации указанного крана разработать технологическую карту на производство работ,

5. Разработать инструкцию по видам работ

6. Проанализировать экологической безопасности на предприятии

7. Дать экономическую оценку разрабатываемому проекту.



1. Обоснование проекта

1.1 Организация системы управления безопасностью на базе «НЦТБ»

ООО «Ноябрьская центральная трубная база» - многопрофильное предприятие, оказывающее услуги по таким направлениям, как прием, хранение, погрузо-разгрузочные работы, подготовка к эксплуатации труб нефтяного сортамента и их сервисное обслуживание. Кроме этого, в сферу деятельности «НЦТБ» входит ремонт насосных штанг, подготовка обсадной трубы, изготовление элементов технологической оснастки нефтепромыслового оборудования и другие услуги. Каждая 13 насосно-компрессорная труба ремонтируется на «НЦТБ». Компания ведет деятельность в Ямало-Ненецком и Ханты-Мансийском автономных округах.

С ноября 2011 года Ноябрьская трубная база становиться частью компаний «Римера». Группа компаний «Римера» - крупная российская нефтесервисная компания, созданная в 2007 году. Группа компаний «Римера» является дивизионом ЧТПЗ и объединяет предприятия по производству оборудования и оказанию сервисных услуг для предприятий ТЭКа. В состав группы компаний входят ведущие предприятия отечественного нефтяного машиностроения, лучшие производители соединительных деталей трубопроводов и трубопроводной арматуры, геофизические компании, а также сеть сервисных центров в ключевых нефтедобывающих регионах России. Штаб-квартира - в Москве. Стратегия группы компаний - извлечь максимальную синергию от взаимодействия наших уникальных активов. Она реализуется как через расширение географии присутствия в странах СНГ, так и за счет укрепления позиций в тех сферах, где мы идем на пути к лидерству. Ноябрьская трубная база находиться по адресу: Тюменская Обл., Ямало-ненецкий Авт. Округ, г. Ноябрьск, Промзона 8.

Ноябрьская трубная база технически оснащенное предприятие, имеющее хорошую производственную базу. Предприятие укомплектовано квалифицированными кадрами, владеющими современными методами техники и технологии. Коллектив производственных рабочих способен успешно и эффективно работать в направлении развития нефтяной отрасли.

Предприятие занимается следующими видами деятельности:

· Предоставление услуг по монтажу, ремонту и техническому обслуживанию прочего оборудования общего назначения, не включенного в другие группировки.

* Металлы цветные (обработка отходов и лома);

* Грузы (хранение и складирование);

* Грузы (транспортная обработка);

* Подъемно-транспортное оборудование (монтаж, ремонт и техническое обслуживание);

* Железнодорожный транспорт (терминалы (станции, перегрузочные товарные станции));

* Стекольные и малярные работы;

* Прочие отделочные и завершающие работы;

* Металлические изделия (механическая и термохимическая обработка);

* Металлы черные (обработка отходов и лома);

* Универсальный ассортимент товаров (оптовая торговля);

* Декоративные сады, парки и зеленые насаждения (закладка, обработка и содержание);

* Штукатурные работы;

* Отходы и лом, утиль и материалы для вторичной переработки (оптовая торговля);

* Системы контроля и регулирования технологических процессов (монтаж);

* Столярные и плотничные работы;

* Охранные и детективные службы и агентства;

* Электрическая сигнализация, аппаратура специального назначения (монтаж, ремонт и техническое обслуживание);

* Техника и оборудование для строительства и добычи полезных ископаемых (производство);

Установки электроцентробежных насосов производства ОАО «НЦТБ» добывают треть всей российской нефти, успешно работая на нефтепромыслах крупнейших компаний РФ и дальнего зарубежья. Продукция ОАО «НЦТБ» экспортируется в Казахстан, Азербайджан, Украину, Белоруссию, Узбекистан, Венесуэлу, Оман, Сирию, Индию.

1.2 Организационная структура предприятия

Вторым после директора является технический директор предприятия, после технического директора, следует главный инженер, который руководит большинством производственных подразделений, а так же является специалистом по охране труда на предприятии. Так же он занимается контролем функционирования очистных сооружений на предприятии.

- Мастера участков осуществляют руководство бригадами, занимаются использованием труда, обучением рабочих передовым методом труда и вопросами бережливости на вверенных им участкам.

- Бригадиры на участках осуществляют непосредственное руководство над рабочими.

- Начальник гаража на предприятии занимается вопросами контроля использования автомобилей, следит за их сохранностью, отвечает за их техническое состояние и правильную эксплуатацию.

- Механики по выпуску погрузочных кранов и автомобилей на линию осуществляют контроль за состоянием техники, перед их выездом на линию.

- Начальник эксплуатационного парка занимается вопросами контроля расхода топлива и смазочных материалов, своевременного выпуска машин на линию, своевременного прохождения а Т.О. и профилактики, следит за использованием подъёма-транспортным машин по назначению и отвечает за сохранностью и за дисциплиной.

- Диспетчерская служба помогает осуществлять контроль за своевременной погрузкой и разгрузкой металлоизделиями и другим оборудованием.

- Стол заказов осуществляет приём заявок от заказчиков, а также предоставляет некоторую общую информацию об видах деятельности базы и сферах услуг на начальном этапе.

- Финансово-экономическая служба занимается вопросами экономики, составляет план годовой план базы,

- определяет себестоимость продукции и пути её снижения, составляет текущий и перспективный план по расходам и доходам (на месяц, квартал, год) осуществляет контроль за расходом запасных частей, материалов, электроэнергии и тепловой энергии, финансовых ресурсов, проводят изыскания внутренних ресурсов.

- Ремонтный цех, который занимается капитальным ремонтом агрегатов, а также текущим ремонтом этих двигателей. В цехе имеется поточно-технологическая линия по разборке и сборке агрегатов подъемо-транспортых машин, а также грузовых машин, что позволяет с минимальными затратами качественно производить эти работы;

1.3 Анализ основных технико-экономических показателей

Показатель		Год
		2010	2011	2012
Среднегодовая стоимость основных производственных фондов,	СОср	4544080	46820920	50296060
Валовая продукция, тыс. лей	Вп	28962000	29714068	30820000
Объём реализации продукции,	Вр	2661474	2707618	2910354
Товарная продукция,	Вт	2457034	2510000	2591000
Фондоотдача,	Кф	0,36	0,64	0,62
Фондовооружённость, на 1 чел.	Кв	42564	47335	68289
Производственная площадь, м2	Fп	16227	16227	16227
Численность производственных рабочих, чел.	Рпр	55	55	55
Средняя зарплата производственных рабочих, (в год)	Зпр	4217	5327	8492
Полная себестоимость запасных частей,	Сп	1537746	1579356	1590827
Производственная мощность, усл. рем.	Nmax	403	417	421
Затраты на 1 товарной продукции,	Ст	1,06	1,05	1,11
Общая рентабельность, %	Ро	-	-	3,6
Темп роста заработной платы, %	Тз	15	18	37

Контроль за безопасными условиями труда, организацией системы управления эколого-промышленной безопасностью, пожарной безопасностью, ГО и ЧС осуществляется группой охраны труда, промышленной, экологической и корпоративной безопасности, находящейся в Управлении, и подчиняющееся главному инженеру. [17]

Итоги работы за 2010 год группы охраны труда, промышленной, экологической и корпоративной безопасности нижеследующие:

1. В 2009 году травм, аварий, инцидентов, загораний, ДТП, ЧС на Осинской базе не зарегистрировано.

2. В 2010 году проведена аттестация рабочих мест по условиям труда. Аттестации подверглись рабочих 142 места. Из них аттестованы -142.

3. Сертификация работ по ОТ не проводилась.

4. Производственный контроль за соблюдением санитарных правил проводился в течение всего года. Общая сумма затрат составила 297 тыс. руб. Случаев отклонения результатов замеров от нормативных показателей не зафиксировано.

5. Сотрудники, занятые на работах с опасными и вредными производственными факторами, обеспечивались молоком - 87 человек.

6. В 2009 году обеспеченность сотрудников спецодеждой, спецобувью и др. средствами индивидуальной защиты составила 100%. В денежном исчислении: 362 тыс. руб.

7. В течение 2010 г. проведен капитальный ремонт служебных и бытовых помещений Осинской базы, рабочих кабинетов работников аппарата управления. Общая сумма затрат на ремонты составила 1431 тыс. руб.

8. Приобретено оборудования и техники на сумму 525 тыс. руб. (фронтальный погрузчик, электронные крановые весы, снегоуборочные машины).

9. Расследования н/с и профзаболеваний не проводилось в связи с их отсутствием.

10. В 2010 г. микротравмы не зарегистрированы.

11 Результаты государственного и корпоративного надзора состояния промышленной безопасности, ОТ, ЧС удовлетворительные. Случаев остановки производств не зафиксировано, штрафные санкции не применялись.

12. В течение 2010 года пересмотрены, утверждены в установленном порядке и согласованы с профсоюзной организацией все нормативные акты по ОТ, ПБ, ООС (в реестре внутренних НД их 70 штук).

13. План мероприятий по осуществлению производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности за 2010 год выполнен.

14. В течение 2010 г. года проведен медосмотр работников. Охвачены все работники и аппарат управления. Профзаболеваний не выявлено. Затраты на медосмотры в 2009 г. составили 159,7 тыс. руб.

15. Уровень общей заболеваемости по сравнению с 2009 г. уменьшился: в 2009 году 64 случаев при численности работающих 139 человек, в 2010 г. - случаев 48 при численности 142 чел. Количество дней нетрудоспособности в 2009 г. - 629 ч/дней, в 2010 г. - 450 ч/дней.

16. Оказание первичное медицинской помощи в здравпунктах проводится по направлениям общей заболеваемости (артериальное давление, сердце, головные боли, инфекционные заболевания).

17. Обеспечение полисами добровольного медицинского страхования -100%

18. По результатам ПМО определен контингент лиц, которым необходимо санаторно-курортное лечение, санаторно-профилактическое лечение, а также лица, которым рекомендовано дополнительное медицинское обследование в стационаре. Санаторно-курортное лечение в 2009 году предоставлено 38 сотрудникам базы. [18]

1.4Безопасность труда при погрузочно-разгрузочных работ

опасный погрузочный козловой кран

На Ноябрьской центральной трубной базе производственная деятельность осуществляется при помощи грузоподъемных машин и оборудования, козловых и автомобильных кранов, автопогрузчиков, и иной техники. На предприятии имеется следующая техника и оборудование, являющиеся в тоже время источниками опасности:

1. Кран RDK-250 монтажный полноповоротный стреловой самоходный гусеничный кран

2. Кран автомобильный стреловой КС-35715-1.

3. Автопогрузчик 40810, грузоподъемностью 5 тн.-1 шт.

4. Автопогрузчик ППС/СВ-30, грузоподъемностью 3 тн -2 шт.

5. Автопогрузчик «Тойота», грузоподъемностью 1 тн.

6. Электрические машины и оборудование

7. Металлообрабатывающие станки

8. Подъемно-транспортное оборудование (кранбалки-3 шт.)

9. Ручной электроинструмент

10. Электрические сети

Производственная деятельность базы заключается в том, чтобы быстро и эффективно произвести погрузку и разгрузку оборудования и материалов и произвести их ремонт. Машинисты кранов и стропальщики производят погрузо-разгрузочные работы с автомобилей на открытых площадках при помощи грузоподъемных кранов. С помощью автопогрузчиков рабочие производят погрузо-разгрузочные работы из автомобилей в склады и обратно. Автомобильным краном производится разгрузка оборудования и материалов на площадках.

1.5 Общая характеристика опасных факторов при погрузо-разгрузочных работах

1. На предприятии существуют опасные производственные факторы, связанные с эксплуатацией опасных производственных объектов. Вероятность травмирования во время проведения работ на опасных производственных объектов имеют машинисты кранов, стропальщики, кладовщики и инженерно-технические работники, связанные с эксплуатацией грузоподъемных кранов. Мерами по снижению этих рисков являются: работа в спецодежде, спецобуви, с использованием средств индивидуальной защиты; обучение персонала безопасным методам и приемам выполнения работ, организация технологических перерывов во время работы, создание бытовых условий для отдыха работников.

2. Вероятность травмирования персонала во время выполнения трудовых обязанностей: тепловой удар; ожог (химический и термический); обморожение; утопление; поражение электрическим током (в том числе молнией); укусы и другие телесные повреждения, нанесенные животными и насекомыми; повреждения травматического характера, полученные в результате взрывов, аварий, разрушения зданий, сооружений и конструкций, стихийных бедствий и других черезвычайных ситуаций.

3. Вероятность повреждения здоровья, обусловленные воздействием на пострадавшего опасных факторов, а именно падение (в т.ч. падение при передвижении по дорогам на территории предприятия, падение при передвижении по лестничным маршам, падение с высоты, падение при подъеме (спуске) с подъемно-транспортных машин и механизмов), увечья или иные телесные повреждения (травмы), в том числе причиненные другими лицами.

4. Дорожно-транспортные происшествия, произошедшие по пути на работу и возвращении с работы.

Для снижения вероятности вышеперечисленных рисков, с работниками предприятия проводятся обучение, инструктажи всех видов, противоаварийные тренировки.

5. Для работников офиса можем рассмотреть такие риски, как возникновение профзаболеваний из-за постоянного воздействия вредных производственных факторов: тяжесть и напряженность трудового процесса; микроклимат производственных помещений (температура, относительная влажность, скорость движения воздушных потоков, освещенность); электромагнитное поле видеодисплейных терминалов; прямая и отраженная блесткость. Для уменьшения воздействия этих факторов принимаются следующие меры снижения рисков: организация технологических перерывов во время работы; проведение периодических медицинских осмотров; обучение персонала правилам оказания первой медицинской помощи.

1.6 Актуальность решения проблем совершенствование условий труда при проведении погрузочно-разгрузочных работах

В Ноябрьской центральной трубной базе, на участке приёма и складирования труб, применяется кран РДК-250. С каждым годом объём работ только увеличивается, по своим техническим характеристикам кран морально устарел, с точки зрения производственной безопасности и охраны труда, мы видим, что в процессе производственной деятельности кран уже не соответствует заданным требованиям, что влечет за собой риски, связанным с работой на данном предприятии. Его грузоподъёмности не достаточно для выполнения объёма работ, к тому же он перестал соответствовать требованиям безопасности.

Анализируя наличие множества источников опасности и рисков быть травмированным для работающих на предприятии, приходим к выводу, что тема: «Выбор более усовершенствованного и безопасного крана для погрузо-разгрузочных работ на Ноябрьской трубной базе, актуальна для нашего дипломного проекта. [12]



2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Технический анализ существующих кранов

Козловые краны являются одним из основных видов средств механизации перегрузочных и складских работ в различных отраслях народного хозяйства.

По назначению козловые краны разделяют на три основные группы: общего назначения, или перегрузочные, строительно-монтажные и специального назначения.

Перегрузочные краны эксплуатируют на открытых складах и погрузочных площадках, обслуживаемых средствами наземного рельсового и безрельсового транспорта; грузоподъемность их обычно 3,2…50 т, пролеты 10…40 м, высота подъема в зависимости от условий загрузки-разгрузки транспортных средств или стабилизирования грузов 7…16 м.

Строительно-монтажные краны предназначены преимущественно для монтажа оборудования промышленных предприятий, энергетических установок и сборных транспортных сооружений. Грузоподъемность этих кранов 300…400т, пролеты 60…80 м и высота подъема 20…30 м. Краны рассчитаны на легкий режим работы; конструкция их часто обеспечивает быстрое перебазирование, сборку в различных исполнениях с варьированием грузоподъемности, пролета, высоты подъема и т.п.

Краны специального назначения, обслуживающие гидротехнические сооружения, обеспечивающие секционную сборку судов, и др., крайне разнообразны по конструкции и рабочему оборудованию; их параметры изменяют в самых широких пределах [1].

Независимо от типа козловые краны имеют мост (пролетное строение), опирающиеся на две опоры, снабженный рельсо-колесными ходовыми частями. По мосту перемещается тележка.

В зависимости от конструктивной схемы моста различают консольные и бесконсольные краны. Возможность выхода грузовой тележки на консоль позволяет располагать под ней транспортные рельсовые и безрельсовые пути, а площадку под пролетной частью моста использовать для устройства склада или технологического объекта. Помимо этого увеличивается общая площадь складирования.

Бесконсольные краны несколько проще по конструкции, но размещение в пролете транспортных путей часто препятствует рациональной организации складов; снижается также безопасность лиц, работающих на таких складах.

Краны могут иметь две жесткие или одну жесткую, а другую гибкую опоры. Стойки жестких опор выполняют с увеличивающимися по высоте размерами сечения стоек. Такие краны характеризуются более плавным ходом, их несущие конструкции в значительно меньшей мере подвержены колебаниям. Однако они весьма чувствительны к отклонениям крановых рельсовых путей и точности установки ходовых колес в горизонтальной плоскости. Превышение этих отклонений сверх предусмотренных нормативами величин приводит к быстрому износу реборд ходовых колес.

У кранов с одной жесткой, а другой гибкой опорами, стойки последней обладают весьма значительной по сравнению со стойками жесткой опоры податливостью, иногда они крепятся к мосту с помощью шарниров. Такие

краны обычно могут перемещаться по путям, отклонения рельсов которых в горизонтальной плоскости на 25-40% превышают предельно допустимые, они также менее чувствительны к отклонениям в точности установки ходовых колес в горизонтальной плоскости. Однако у них как ходовые колеса, так и рельсовый путь жесткой опоры испытывают осевые нагрузки, в два-три раза превосходящие соответствующие нагрузки у кранов с двумя жесткими опорами.

Краны с одной жесткой, а другой гибкой опорами часто испытывают медленно затухающие низкочастотные продольные колебания. Это неблагоприятно сказывается на точности работы крана и ухудшает условия работы крановщика.

У большинства кранов мост опирается на двухстоечные опоры, через проемы которых груз транспортируют с консолей в пролет, при этом максимальная длина груза определяется расстоянием между стойками опор.

У кранов с консольной грузовой тележкой и одностоечными опорами длинномерные грузы, подаваемые под консоли, разворачивают на весу на 90 и, независимо от их длины, беспрепятственно перемещают мимо опоры пролетной части. В случае необходимости груз снова можно развернуть на 90.

В зависимости от расположения подъемного механизма относительно подтележечных путей различают краны с подвесными, опорными и консольными грузовыми тележками. Краны с подвесными монорельсовыми грузовыми тележками наиболее просты по конструкции. Однако при работе повышенной, а также средней интенсивности, нижние ездовые полки монорельса отгибаются. Кроме того, монорельсовые тележки не защищены от поперечного раскачивания.

Этих недостатков лишены краны с подвесными двухрельсовыми тележками, которые, однако, характеризуются более сложной конструкцией.

Опорные грузовые тележки наиболее удобны в эксплуатации. Однако их можно применять только на обладающих сравнительно большой массой двухбалочных кранах или на неэффективных в ряде случаев бесконсольных кранах.

Краны выполняют с управлением с пола с помощью подвесного кнопочного пульта или из кабины. Краны с управлением с пола обычно имеют пролеты не более 16 м и оборудованы электрической талью. При пролетах до 16-25 м кабины обычно устанавливают на одной из опор или на мосту около опоры.

Козловые краны состоят из пролетного строения, опирающегося на опорные ноги, соединенные или непосредственно с ходовыми тележками в самомонтирующихся кранах, или с балками, в которых устанавливаются ходовые колеса крана. Их широко используют для механизации погрузочно-разгрузочных работ на складах и полигонах заводов строительных изделий, на площадках укрупнительной сборки, монтаже строительных конструкций и технологического оборудования, при строительстве главных корпусов тепловых и атомных электростанций, укладке бетона в плотину гидростанций, монтаже оборудования доменных и цементных обжиговых печей и другого тяжелого промышленного оборудования. Козловые краны разделяют на монтажные и общего назначения. Краны общего назначения имеют грузоподъемность до 5 т, монтажные - до 500 т.

Основные параметры этих кранов:

1. Высота подъема - 4-25 м.;

2. Пролет - до 40 м.;

3. Скорость подъема груза - до 32 м/мин.;

4. Скорость передвижения крана - до 100 м/мин.;

5. Скорость передвижения тележки до - 40 м/мин.

Скорости всех механизмов козловых кранов являются рабочими.

Несущей конструкцией козлового крана является мост с двумя опорами. По мосту крана перемещается грузовая тележка с грузозахватным устройством. Опоры крана устанавливаются на ходовые тележки, каждая из которых перемещается по двурельсовому пути. Мосты кранов малой (до 5 т) грузоподъемности изготовляют и виде пространственной трехпоясной фермы и балки двутаврового профиля, по которой передвигается электроталь, Мосты кранов средней и большой грузоподъемности выполняются в виде четырехпоясной решетчатой фермы прямоугольного или трапецеидального сечения. Грузовая тележка этих кранов может перемещаться по нижнему или верхнему поясу моста. Распространены комбинированные конструкции кранов, у которых по верхнему поясу перемещается грузовая тележка основного, а по нижнему - вспомогательного механизма меньшей грузоподъемности. Мосты кранов выполняются с консолями и без них. Длина консолей достигает 25…30% от длины пролета. В этой случае тележка вспомогательного подъема перемещается по всей длине пролетного строения

При переработке штучных и сыпучих материалов, поступающих на разгрузочную площадку водным путем, автомобильным транспортом или в других случаях, требующих увеличения площади, обслуживаемой краном, пролетное строение козловых кранов выполняется с одной или двумя консолями.

Высота этих кранов выбирается в зависимости от заданной высоты подъема груза, а также с учетом габаритов предметов и сооружений, над которыми надо переместить грузы - эстакады, железнодорожные подъездные пути с транспортом, штабеля материалов и т.д. В зависимости от профиля обслуживаемой площадки ходовые тележки могут быть расположены на одинаковых или разных уровнях. В некоторых случаях одна из ходовых тележек расположена на уровне пролетного строения. Такие краны называются полукозловыми.

Большинство козловых кранов - самомонтирующиеся. Мост крана стреловым краном укладывают на шпальные клетки, одновременно устанавливают на рельсы ходовые тележки, стойки опор соединяют шарнирно с поясом моста и тележками, затем левые и правые стойка стягивают посредством лебедки и устанавливают кран в рабочее положение. Стойки опор внизу соединяют жесткими поперечинами (затяжками опор крана). Пролетное строение такого крана состоит из замкнутой листовой конструкции трапециидальной формы, грузовая тележка передвигается по рельсам, уложенным на боковых плоскостях пролетного строения.

В других конструкциях обе опорные ноги козловых кранов с пролетом до 30 м. жестко соединяются с пролетным строением; с увеличением пролета одна нога проектируется пространственно жесткой (левая опора), а другая - плоской гибкой (правая опора). Такая схема исключает влияние на металлоконструкцию крана распора, который может возникнуть при действии повышенной температуры, вызывающей удлинение пролетного строения или при нарушении параллельности подкранового пути.

Механизмы подъема козловых кранов могут быть установлены на грузовой тележке или вынесены с нее. В первом случае грузовая тележка представляет собой обычную крановую тележку, несущую на себе механизм подъема груза и механизм передвижения тележки, или специальную грузовую тележку. Часто для уменьшения веса и габаритов грузовой тележки механизмы подъема груза и передвижения тележки выносятся с грузовой тележки и устанавливаются над жесткой опорой. В этих случаях грузовая тележка несет на себе блоки полиспаста механизма подъема, а тяговое усилие от механизма передвижения к тележке передается с помощью тягового каната. С уменьшением веса и габарита тележки уменьшается нагрузка на пролетное строение, что позволяет снизить вес крана в-целом.

Управление козловыми кранами обычно осуществляется из кабины, которая выполняется стационарной или подвижной. Подвижная кабина обеспечивает лучший обзор места погрузки и разгрузки, но создает дополнительную подвижную нагрузку на пролетное строение, что вызывает необходимость увеличения сечения пролетного строения. Стационарная кабина крепится к пролетному строению около жесткой ноги или непосредственно к опорной ноге, что позволяет уменьшить нагрузку на пролетное строение. Однако при больших пролетах значительно ухудшается обзор из кабины.

Исходные данные:

Кран козловой электрический КСК-32-предназначен для установки на открытых складах и выполнения грузоподъёмных операций с грузами массой до 32 т. Механизм подъёма имеет пониженную скорость на спуск с диапазоном регулирования 1:4, что позволяет выполнять монтажные работы с высокой точностью.



Техническая характеристика

Группа режима работы крана по ИСО 4301/1:	А4
Грузоподъёмность, т:
- на левой консоли в пролете, на правой консоли до вылета 12 м	32
- на правой консоли от 12 до 16 м	20
Тип подкранового рельса по ГОСТ 7174	Р50
Скорость подъёма, м/с (м/мин):	0,109-0,133 (6,5-8)
Скорость передвижения, м/с (м/мин)
- крана	0,61 (37)
- тележки	0,55 (33)
Суммарная номинальная мощность электродвигателей, установленных на кране, кВт, не более	83
Род тока - переменный.
Частота, Гц	50
Напряжение, В	380/220

№п/п	Пролет, Lk, м	Высота подъема, м	L1	L2	L3	B	H1	Масса, т, не более
			Размеры в мм
1	42	18/14	16000	18520	12000	12000	26910	94/91
2			3500	5710	-	12000	26910	88/84
3	32	18/14	16000	18520	12000	10440	26910	89/86
4			3500	5710	-	10440	26910	83/79
5	26	18/14	16000	18520	12000	10440	26910	86/83
6			3500	5710	-	10440	26910	80/76
7	36	18/14	16000	18520	12000	10440	26910	91/88
8			3500	5710	-	10440	26910	85/81



2.2 Расчет механизма подъема

Дано: грузоподъёмность;

скорость подъёма;

высота подъёма;

режим нагружения L2 - умеренный;

группа классификации механизма - М6

Выбор каната и барабана

1. Грузоподъёмная сила

,

где - ускорение свободного падения.

Получим:

2. КПД полиспаста

[4] с. 117

Наибольшее натяжение ветви каната, набегающего на барабан

,

где - число полиспастов;

коэффициент загрузки механизма замыкания грейфера;

кратность полиспаста;

Для козлового крана , т.е. оба конца каната закреплены на барабане для строго вертикального подъёма груза выравнивания усилий на опоры барабана.

Разрывное усилие каната в целом

,

где =5.6 - минимальный коэффициент использования каната

2.3 Выбор типа каната

Для козлового крана, работающего на открытом воздухе при наличии пыли и влаги, следует выбирать канат типа ЛК-РО конструкции 6x36 (1+7+7/7+14)+1 о.с. ГОСТ 7668-80. Маркировочная группа 1764 МПа.

R_к = 150 кН;

g_к = 1045 кг

По найденному разрывному усилию находим значение диаметра каната по таблице 1 приложения 2 [1] находим значение диаметра каната

.

2.4 Диаметр барабана

,

где - коэффициент выбора диаметра барабана [1]

2.5 Длина барабана с двусторонней нарезкой

Длина каната навиваемого на барабан с одного полиспаста определяется по формуле:



где H - высота подъёма груза, м;

U_n - кратность полиспаста;

D_б - диаметр барабана, м;

z₁ - число запасных (неиспользуемых) витков на барабане до места крепления:

z₁ = 1,5…2, согласно [1, c. 60];

z ₂ - число витков каната, находящихся под зажимным устройством на барабане

z₂ = 3…4, согласно [1, c. 60].

.

Так как простых полиспастов в системе z = 2, следовательно это длина одной ветви каната.

Рабочая длина барабана для навивки каната с одного полиспаста определяется по формуле:

где L_к - длина каната, навиваемого на барабан, м;

t - шаг витка (см. рис. 1), принимается в зависимости от диаметра каната: при

d = 20 мм, тогда t = 38 мм = 0,038 м, в соответствии с рекомендациями

[1, c. 60, табл. 2.8];

Рис. 1 Профиль канавок на барабане



m - число слоев навивки (для нарезного барабана m = 1);

d - диаметр каната, м;

D_б - диаметр барабана по средней линии навитого каната, м;

ц - коэффициент неплотности навивки: ц = 1, для нарезных барабанов

согласно [1, c. 60].

Полная длина барабана для простого полиспаста определяется по формуле:

где (0,02 …0,03) - длина не нарезанной части барабана.

Определяем минимальную толщину стенок барабана по формуле:

где D_дна - диаметр дна барабана, м.

Произведем проверку прочности стенки барабана, т.е. определим напряжения сжатия стенки барабана по формуле:



где F_б - усилие в канате, H;

t - шаг витка, м;

д_ст = д_min - толщина стенки барабана, м; Принимаем, для лёгкого режима работы механизма, материал для барабана чугун марки СЧ 24 с допускаемым напряжением [у_сж] = 170 МПа.

< [у_сж] = 170 МПа

,

где - коэффициент длины средней (не нарезанной) части барабана,

- высота подъёма.

,

2.6 Выбор двигателя

Статическая мощность двигателя механизма подъёма определяется по формуле:

где Q - номинальная грузоподъемность крана, т;

g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения;

V_под - скорость подъема груза, м/с;

з - КПД механизма в целом (от крюка до двигателя), принимаем согласно

[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения з = 0,85.

Номинальную мощность двигателя необходимо принимать равной или несколько меньшей статической мощности на 30…35%.

Двигатель выбираем с учетом ПВ, а также с учетом конфигурации механизма подъема, т.е. встраиваемого или наружного исполнения двигателя.

Принимаем двигатель с короткозамкнутым ротором серии MTКF 312-8

- мощность P_эл = 15 кВт;

- частота вращения n_эл = 675 мин^-1;

- момент инерции ротора I_p = 0,387 кг · м²;

- максимальный крутящий момент Т = 510 Н•м

Принимаем

Определение передаточного числа привода

Частота вращения барабана определяется по формуле:

где V_под - скорость подъема груза, м/с;

U_n - кратность полиспаста;

D_б - диаметр барабана, м.

Требуемое передаточное число привода определяем по формуле:



2.7 Выбор редуктора

Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа ЦЗУ-350:

- передаточное число

- номинальный крутящий момент на тихоходном валу М = 4000 Н•м.

2.8 Выбор муфты быстроходного вала

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где z - число простых полиспастов в системе;

U_р - фактическое передаточное число привода;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k₁ = 1,3; k₂ = 1,2 - лёгкий режим.

Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту:

- номинальный крутящий момент T_ном. = 500 Н·м;

- наружный диаметр муфты D = 170 мм;

- момент инерции

Момент статических сопротивлений на валу барабана, с КПД барабана, согласно [1, c. 23]:

где з_б - КПД барабана (з_б = 0,95…0,96).



3. Выбор муфты тихоходного вала

В механизме используется встроенная в барабан муфта.

3.1 Определение пусковых характеристик механизма

Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:

где n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:

где D_б - диаметр барабана, м;

U_n - кратность полиспаста.

Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:



где д - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и тормозного шкива, установленного на быстроходном валу: д = 1,1…1,25;

I - момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного на быстроходном валу:

I_p - момент инерции ротора двигателя, кг · м²;

I_ш - момент инерции тормозного шкива, согласно [1, с. 25]:

m - масса шкива, принимаем m = 100 кг;

D - диаметр тормозного шкива (см. рис. 4): D = 0,3 м;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:

ш_max - максимальная кратность пускового момента двигателя;

ш_min - минимальная кратность пускового момента двигателя ();

T_с - момент статических сопротивлений на валу двигателя, Н·м;

Q - номинальная грузоподъемность крана, кг;

V - фактическая скорость подъёма груза, м/с;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Ускорение при пуске определяется по формуле:

3.2 Выбор тормоза

Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:

где F_б - усилие в канате, H;

z - число простых полиспастов в системе;

D_б - диаметр барабана, м;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Необходимый по нормам Ростехнадзора момент, развиваемый тормозом, определяется по формуле:



где K_Т - коэффициент запаса торможения, принимаем K_Т = 1,5 - для среднего режима работы механизма.

Выбираем тормоз ТКГ - 300:

- тормозной момент Т = 800 Н•м;

- диаметр тормозного шкива D=300 мм;

- масса тормоза 100 кг;

3.3 Определение тормозных характеристик механизма

Время торможения при опускании груза определяется по формуле:

где T_Т - необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13), Н·м;

T_с^Т - момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма (см. п. 1.13), Н·м.

Замедление при торможении определяется по формуле:



Таблица 2 - Проверка полученных значений тормозных характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Время торможения	Замедление при торможении
Обозначение	tT	aT
Расчетное значение	0,938 с	0,02 м/с2
Допускаемое значение		для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует	соответствует

3.4 Проверка двигателя на нагрев

Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:

Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:

где T_ср - средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;

n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1.

где ?t_п - общее время пуска при подъёме и опускании груза, с;

t_у - время установившегося движения, с;

?t - общее время работы электродвигателя, с;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя (см. п. 1.12), Н·м;

T_с - момент статических сопротивлений на валу двигателя при подъёме, Н·м;

T_с^Т - момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма, т.е. при опускании груза (см. п. 1.13), Н·м.

Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты расчетов

Параметр	Обозначение	Единица измерения	Результаты расчета при Q, кг
				32000	20000	5000
КПД	з	-		0,8	0,65	0,5
Натяжение каната	Fб	Н		62500	25000	6250
Момент при подъёме	Tс	Н · м		199	63,6	15,9
Время пуска при подъёме	tп	с		0,934	0,933	0,932
Момент при опускании груза	TсТ	Н · м		112,7	36,1	11,3
Время пуска при опускании	tоп	с		0,185	0,242	0,271

Общее время пуска при подъёме и опускании груза определяется по формуле:

где n_i - число подъёмов i-го груза.

Время установившегося движения определяется по формуле:

где H_ср - средняя высота подъёма груза: H_ср = 0,8·H, м;

V - фактическая скорость подъёма груза, м/с.

Определим общее время работы, средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:

P_ср = 7.226 кВт < P_ном = 15 кВт - следовательно условие выполняется.

3.5 Выбор редуктора

Выбираем редуктор цилиндрический трехступенчатый типа ЦЗУ-350:

- передаточное число

- номинальный крутящий момент на тихоходном валу М = 4000 Н•м.

3.6 Выбор муфты быстроходного вала

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где z - число простых полиспастов в системе;

U_р - фактическое передаточное число привода;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда согласно [1, c. 42, табл. 1.35] для механизмов подъёма: k₁ = 1,3; k₂ = 1,2 - лёгкий режим.

Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту:

- номинальный крутящий момент T_ном. = 500 Н·м;

- наружный диаметр муфты D = 170 мм;

- момент инерции

Момент статических сопротивлений на валу барабана, с КПД барабана, согласно [1, c. 23]:

где з_б - КПД барабана (з_б = 0,95…0,96).



3.7 Выбор муфты тихоходного вала

В механизме используется встроенная в барабан муфта.

3.8 Определение пусковых характеристик механизма

Фактическая частота вращения барабана определяется по формуле:

где n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Фактическая скорость подъёма груза определяется по формуле:

где D_б - диаметр барабана, м;

U_n - кратность полиспаста.

Время пуска при подъёме груза определяется по формуле:



где д - коэффициент, учитывающий влияние вращающихся масс привода механизма, за исключением ротора двигателя и тормозного шкива, установленного на быстроходном валу: д = 1,1…1,25;

I - момент инерции ротора двигателя и тормозного шкива установленного на быстроходном валу:

I_p - момент инерции ротора двигателя, кг · м²;

I_ш - момент инерции тормозного шкива, согласно [1, с. 25]:

m - масса шкива, принимаем m = 100 кг;

D - диаметр тормозного шкива (см. рис. 4): D = 0,3 м;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя, определяем по формуле:

ш_max - максимальная кратность пускового момента двигателя;

ш_min - минимальная кратность пускового момента двигателя ();

T_с - момент статических сопротивлений на валу двигателя, Н·м;

Q - номинальная грузоподъемность крана, кг;

V - фактическая скорость подъёма груза, м/с;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Ускорение при пуске определяется по формуле:

Таблица 1 - Проверка полученных значений пусковых характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Скорость подъёма	Время пуска	Ускорение при пуске
Обозначение	V	tп	a
Расчетное значение	0,018 м/с	1,76 с	0,01 м/с2
Допускаемое значение	±10% от заданной	1…2 с	для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует	соответствует	соответствует

3.9 Выбор тормоза

Момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма определяется по формуле:

где F_б - усилие в канате, H;

z - число простых полиспастов в системе;

D_б - диаметр барабана, м;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85;

U_р - фактическое передаточное число привода.

Необходимый по нормам Ростехнадзора момент, развиваемый тормозом, определяется по формуле:

где K_Т - коэффициент запаса торможения, принимаем K_Т = 1,5 - для среднего режима работы механизма.

Выбираем тормоз ТКГ - 300:

- тормозной момент Т = 800 Н•м;

- диаметр тормозного шкива D=300 мм;

- масса тормоза 100 кг;

3.10 Определение тормозных характеристик механизма

Время торможения при опускании груза определяется по формуле:

где T_Т - необходимый момент развиваемый тормозом (см. п. 1.13), Н·м;

T_с^Т - момент статического сопротивления на валу двигателя при торможении механизма (см. п. 1.13), Н·м.

Замедление при торможении определяется по формуле:

Таблица 2 - Проверка полученных значений тормозных характеристик на соответствие рекомендуемым значениям для механизма подъёма

Параметр	Время торможения	Замедление при торможении
Обозначение	tT	aT
Расчетное значение	0,938 с	0,02 м/с2
Допускаемое значение		для массовых грузов < 0,6 м/с2
Вывод	соответствует	соответствует

3.11 Проверка двигателя на нагрев

Во избежание перегрева двигателя, необходимо чтобы развиваемая им среднеквадратическая мощность удовлетворяла условию:

Средняя квадратичная мощность электродвигателя определяется по формуле:

где T_ср - средний квадратичный момент преодолеваемый электродвигателем, Н·м;

n_эл. - частота вращения электродвигателя, мин^-1.



где ?t_п - общее время пуска при подъёме и опускании груза, с;

t_у - время установившегося движения, с;

?t - общее время работы электродвигателя, с;

T_ср.п. - средний пусковой момент двигателя (см. п. 1.12), Н·м;

T_с - момент статических сопротивлений на валу двигателя при подъёме, Н·м;

T_с^Т - момент статических сопротивлений на валу двигателя при торможении механизма, т.е. при опускании груза (см. п. 1.13), Н·м.

В качестве исходных данных для расчета используем график загрузки механизма, в соответствии с рекомендациями [1, с. 16, рис. 1.1]. Соответственно для легкого режима работы механизма подъёма, график будет иметь следующий вид (см. рис. 2):

Будет работать с номинальным грузом с грузом 0,5·Q = 50000 кг - 5 раз, с грузом 0,2·Q = 25000 кг - 1 раз, с грузом 0,05·Q = 5000 кг - 3 раза.

Сведем результаты расчетов с различными грузами в таблицу 3.

Таблица 3 - Результаты расчетов

Параметр	Обозначение	Единица измерения	Результаты расчета при Q, кг
				32000	20000	5000
КПД	з	-		0,8	0,65	0,5
Натяжение каната	Fб	Н		62500	25000	6250
Момент при подъёме	Tс	Н · м		199	63,6	15,9
Время пуска при подъёме	tп	с		0,934	0,933	0,932
Момент при опускании груза	TсТ	Н · м		112,7	36,1	11,3
Время пуска при опускании	tоп	с		0,185	0,242	0,271

Общее время пуска при подъёме и опускании груза определяется по формуле:



где n_i - число подъёмов i-го груза.

Время установившегося движения определяется по формуле:

где H_ср - средняя высота подъёма груза: H_ср = 0,8·H, м;

V - фактическая скорость подъёма груза, м/с.

Определим общее время работы, средний квадратичный момент и среднюю квадратичную мощность электродвигателя:

P_ср = 7.226 кВт < P_ном = 15 кВт - следовательно условие выполняется.

Масса тележки мостового крана определяется по формуле:

где Q - грузоподъемность, т;



3.12 Выбор ходовых колес

Выбираем ходовое колесо диаметром .

Принимаем коэффициент трения качения ходового колеса по рельсам (µ) и коэффициент трения в подшипниках качения колеса (f) в соответствии с рекомендациями [1, с. 33]:

- µ = 0,0005 м;

- f = 0,2.

Диаметр цапфы вала ходового колеса определяется по формуле:

Принимаем коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления от трения реборд ходовых колес о рельс согласно [1, с. 33]:

- k_р = 2,5.

3.13 Определение сопротивления передвижению тележки

где F_тр. - сопротивление трения:

F_укл. - сопротивление от уклона:



sin б - уклон пути, принимаем для мостового крана: sin б = 0,005 в соответствии с рекомендациями [1, c. 68, табл. 2.10];

F_в - сопротивление от ветровой нагрузки: F_в = 0, так как кран работает в помещении.

3.14 Выбор двигателя

Статическая мощность двигателя механизма передвижения определяется по формуле:

где F_пер. - сопротивление передвижению крана, Н;

V_пер. - скорость передвижения крана, м/с;

з - КПД механизма передвижения тележки, принимаем согласно

[1, c. 23, табл. 1.18] для подшипников качения з = 0,85.

Номинальную мощность одного двигателя механизма передвижения необходимо принимать равной или несколько большей статической мощности.

Принимаем крановый электродвигатель серии MTF 011-6:

- мощность P_эл = 1,7 кВт;

- частота вращения n_эл =850 мин^-1;

- момент инерции ротора I_p = 0,021 кг · м²;

- максимальный крутящий момент T_макс = 40 Н·м;



3.15 Выбор редуктора

Расчетная мощность редуктора определяется по формуле:

где k_р - коэффициент учитывающий условие работы редуктора, принимаем k_р = 2,2

При выборе редуктора учитываем передаточное число, расчетную мощность, режим работы, частоту вращения быстроходного вала (равно частоте вращения электродвигателя).

Выбираем редуктор ВКН - 320. Для него:

- передаточное число U_р= 40;

- номинальный крутящий момент T_ном = 280 Н·м.

3.16 Выбор муфт быстроходного вала

Момент статических сопротивлений на валу двигателя, с общим КПД всего механизма, согласно [1, c. 23]:

где F_пер - сопротивление движению;

D_k - диаметр ходового колеса;

U_р - фактическое передаточное число привода;

з - КПД механизма в целом, з = 0,85.

Расчетный момент для выбора соединительной муфты с учетом ответственности и режима работы механизма определяется по формуле:

где k₁ - коэффициент, учитывающий степень ответственности механизма;

k₂ - коэффициент, учитывающий режим работы механизма.

Тогда для механизмов подъёма: k₁ = 1,2; k₂ = 1,2.

3.17 Определение передаточного числа привода

Частота вращения ходового колеса определяется по формуле:

где V_пер. - скорость передвижения крана, м/с;

D_к - диаметр ходового колеса, м.

Требуемое передаточное число одного привода определяем по формуле:

Принимаем упругую втулочно-пальцевую муфту с тормозным шкивом №1:

- момент инерции муфты J_t=0,125 кг·м²;

- диаметр шкива D = 200 мм;

3.18 Выбор муфты тихоходного вала

Момент статических сопротивлений:

Принимаем зубчатую муфту типа МЗ по ГОСТ 5006 - 55:

- номер муфты №3;

- крутящий момент T_муф. =3150 Н·м;

- диаметр муфты D_муф. = 220 мм;

- допускаемая частота вращения муфты n_max =4000 мин^-1.

3.19 Определение пусковых характеристик механизма

Фактическая скорость передвижения тележки определяется по формуле:

где U и U_р - требуемое и фактическое передаточные числа привода.