Левую часть уравнения равновесия (4.13) составляет вектор силовых факторов , компоненты которого в количестве равны силам, действующим в узлах. Учет распределенной нагрузки производится равномерным ее распределением по узлам, расположенным на границе.

4.2 Использование трёхмерных моделей для расчёта изделий методами имитационного моделирования

Имитационное моделирование создание электронной модели проектируемого объекта и экспериментирование с ней при заданных ограничениях. Целью таких экспериментов является определение оптимальных параметров модели.

Различают два метода имитации:

- Кинематическая имитация процесса движения элемента объекта с целью определения столкновений (коллизий).

- Динамическая имитация процесса исследования поведения объекта при изменении действующих нагрузок и температур. В этом случае определяется теплонапряжённое состояние объекта, а также определение напряжённо деформированного состояния объекта.

Последняя задача была решена давно. Для определения напряжённо деформированного состояния могут использоваться методы имитационной физики, достаточно хорошо разработана теория метода математической физики. Эти методы позволяют получить достаточно точные результаты, только лишь при достаточно простой конфигурации объекта. При сложной конфигурации объекта в САПР используется метод конечных элементов (МКЭ).

4.3 Расчет напряженно - деформированного состояния детали «Траверса» в среде APM WinMachine

Проводим исследования напряженно-деформированного состояния, имитируя работу основания под действием сил веса установленных на нем агрегатов и приложенных к ним рабочих нагрузок.

Прежде всего необходимо сформировать твердотельную модель детали в среде Компас-3D в соответствии с рисунком 4.3:

Рисунок 4.3 - Трехмерная модель траверсы

Расчет детали «Траверса» проводится с использованием модуля APM Structure 3D программного комлекса APM WinMachine. Модуль APM Structure 3D рассчитывает напряженно-деформированное состояние стержневых, пластинчатых, оболочечных и твердотельных конструкций, а также их всевозможных комбинаций. APM Structure 3D является инструментом, с помощью которого можно произвести расчет всего многообразия существующих конструкций, используя для каждой последующей вариации вышеперечисленные макроэлементы.

Конструкции и их элементы импортируются в редактор конструкций через DXF-формат из 2D и 3D графических редакторов или напрямую через модуль APM STUDIO с подготовленной конечно-элементной сеткой и вариантами закрепления и нагрузки в соответствии с рисунком 4.4:

Рисунок 4.4 - Сетка нагружения и закрепления

Условия закрепления конструкции и внешней нагрузки произвольные по характеру и местоположению.

Модуль позволяет решать следующие задачи:

- определение полей эквивалентных напряжений и их составляющих;

- расчет линейных, угловых и результирующих перемещений;

- определение внутренних усилий;

- расчет устойчивости и формы потери устойчивости;

- определение частот собственных колебаний и собственных форм;

- расчет вынужденных колебаний;

- автоматический подбор сечений из условий прочности, жесткости, устойчивости для металлоконструкций машиностроительного назначения;

- проектирование узлов металлоконструкций;

- автоматическая генерация номенклатуры элементов, составляющих конструкцию.

APM STUDIO -- модуль моделирования и импорта (поддерживается импорт из формата STEP) трехмерных поверхностных и твердотельных моделей с инструментами указания опор и приложения различных нагрузок и встроенным генератором разбиения на конечно-элементную сетку. Основное назначение модуля -- подготовка смоделированной или импортированной геометрии к конечно-элементному анализу в модуле APM STRUCTURE 3D.

По цветной легенде, находящейся на рисунке 4.5 , можно определить максимальные значения того или иного параметра и сделать соответствующие выводы о прочностных характеристиках детали.

Рисунок 4.5 - Результаты расчета

В ходе расчетов, проведенных методом имитационного моделирования, были получены аппроксимированные результаты в соответствии с рисунками 4.6 и 4.7: наибольшие значения статического напряжения и деформационного растяжения, определенных разработчиком как допустимые при указанных нагрузках, деталь имеет необходимый запас прочности, требуемый для безопасного использования изделия в целом.

Рисунок 4.6 - Расчетная модель частот

Рисунок 4.7 - Результаты расчетов частоты колебаний

5. ОРганизационно-экономическая часть

5.1 Оценка затрат на проведение модернизации.

1) Выплата проектировщику детали будет составлять 30000 рублей единовременно.

2) Приобретение лицензии на программное обеспечение системы APM WinMachine 220000 рублей.

3) Приобретение компьютерного оборудования под установку программного обеспечения 80000 рублей.

5.2 Анализ структуры затрат на производство траверсы по базовой технологии и по проектируемой

Расчет затрат - один из самых сложных и необходимых на любом промышленном предприятии. Он необходим для того, чтобы определить прямые производственные затраты выпускаемого изделия, а из них минимально допустимую цену продажи для положительного значения чистой прибыли.

Прежде, чем производить расчет, напомним основные принципы работы нашего предприятия. Намечается, что предприятие, рассматриваемое в данном курсовом проекте, будет иметь устойчивые связи с потребителями своих изделий, в связи с тем, что выпускает высококачественную и очень востребованную на рынке продукцию, спрос на которую по определенным причинам не убывает (хвостовики всех типов и размеров, бобышки, фланцы и др. изделия, применяемые при производстве своих изделий другими предприятиями). Было сказано, что предприятие работает в мелкосерийном режиме (см. п. 1.1), но это при выпуске только одного типоразмера изделия; в общей же сложности предприятие работает практически в безостановочном режиме, выпуская мелкосерийно все новую и новую продукцию.

5.2.1 Расчет материальных затрат

Расчет затрат на основные материалы [10].

Основным материалом для производства, т.е. первичной заготовкой, поступающей на предприятие от поставщика, является литая заготовка. Данная заготовка и будет проходить технологический процесс обработки - второй этап изготовления изделия. Геометрические параметры заготовки (закупаемой у поставщика) будут определяться величиной дефектов поверхностного слоя и припусков на обработку. Заготовка имеет сложную конфигурацию, но ее масса уже определена и равна:

m = 2364,29, кг.

Затраты на основные материалы для изготовления одной единицы изделия ЗО.М., руб рассчитываются по следующей формуле:

ЗО.М. = C?m , руб, (5.1)

где С - цена стали 30Л (стоимость 1 кг), руб/кг;

m - масса первичной заготовки, кг;

С = 80 руб/кг (цена на 17.05.2016);

ЗО.М. = 80?2364,29 =189143,2, руб.

Затраты на основные материалы ЗО.М. = 189143,2 руб. на единицу изделия.

Затраты на вспомогательные материалы.

1. Машинное масло, необходимое для смазывания механизмов станочного оборудования. Масло индустриальное И-40А. Стоимость 1 бочки 216,5 л - 8950 руб. На предприятии 13 единиц оборудования, требующего смазки. На каждую единицу положено 16 л масла, заменяемого каждый месяц. Таким образом, в месяц расходуется вся бочка. Ожидаемая производительность предприятия 6 единиц изделия в месяц. Тогда составляющая себестоимости на данный материал (затраты на машинное масло ЗМ.М., руб.) составит:

ЗМ.М. = 8950/6 = 1491,7, руб/изделие.

2. Закалочное масло, необходимое как охлаждающая среда для термической операции. Масло закалочное МЗМ-16 ТУ 38.101135-88. Стоимость 1 бочки 216,5 л - 9790 руб. Для закалки изделий на предприятии достаточно 40 л масла, обновляемого каждый месяц. Затраты на закалочное масло ЗЗ.М., руб. составят:

216,5/40 = 5,41 месяца, примем 5 месяцев, т.е. одной бочки хватит на 5 месяцев, тогда

ЗЗ.М. = 9790/5?6 = 326,33, руб/изделие.

Затраты на электроэнергию.

Затраты на электроэнергию ЗЭ.Э., руб. определяются следующим образом:

ЗЭ.Э. = CЭ.Э.?P?t , руб, (5.2)

где СЭ.Э.-тариф на электроэнергию для юридических лиц, СЭ.Э.= 3,79, руб/кВт?ч;

P - мощность оборудования, кВт;

t - время обработки, ч.

1. Электрическая нагревательная печь (обрабатывает 2 изделия одновременно).

Мощность P = 9,5 кВт; работает и не отключается в течение всей рабочей недели, отключается в 00:00 в субботу и вновь включается в 00:00 в воскресенье (время нагрева/остывания около суток), т.е. работает 6 дней в неделю; расчет будет произведен по 1 неделе; ожидаемая производительность предприятия 1,5 единиц изделия в неделю;

ЗЭ.Э.1 = 3,79?9,5?6?24/1,5 = 3456,48, руб/изделие.

2. Станок токарный 16К20, 1 единица.

P = 10 кВт; t = 136,87 мин = 2,28 ч;

ЗЭ.Э.2 = 3,79?10?2,28 = 86,41, руб/изделие.

3. Станок вертикально-фрезерный 6Р13Ф3-01, 1 единица.

P = 8 кВт; t = 93,44 мин = 1,56 ч;

ЗЭ.Э.3 = 3,79?8?1,56 = 47,29, руб/изделие.

4. Станок вертикально-сверлильный 2Р135Ф2, 1 единица.

P = 5 кВт; t = 90,24 мин = 1,5 ч;

ЗЭ.Э.4 = 3,79?5?1,5 = 28,42, руб/изделие.

5. Электрическая печь для термической обработки: закалка и низкий отпуск

P = 9 кВт; печь работает аналогично нагревательной печи;

ЗЭ.Э.5 = 3,79?9?6?24/1,5 = 3274,56, руб/изделие.

6. Станок плоскошлифовальный 3Г71М, 1 единица.

P = 2 кВт; t = 27,24 мин = 0,45 ч;

ЗЭ.Э.6 = 3,79?2?0,45 = 3,41, руб/изделие.

7. Станок круглошлифовальный 3В110, 1 единица.

P = 2,5 кВт; t = 21,32 мин = 0,36 ч;

ЗЭ.Э.7 = 3,79?2,5?0,36 = 3,41, руб/изделие.

8. Станок координатно-расточной 2450, 1 единица.

P = 2,4 кВт; t = 32 мин = 0,53 ч;

ЗЭ.Э.8 = 3,79?2,4?0,53 = 4,82, руб/изделие.

Кроме всего перечисленного на предприятии, конечно, есть и другие затраты на электроэнергию. Приведем три основные:

9. Затраты на освещение цеха.

Суммарная мощность общего освещения 10 кВт,

Суммарная мощность местного освещения 1,6 кВт;

освещение работает в среднем 15 ч в сутки 5 дней в неделю; произведем расчет затрат на одну неделю:

ЗЭ.Э.9 = 3,79?(10+1,6)?15?5/1,5 = 2198,2, руб/изделие.

10. Затраты на работу кран-балок.

Суммарная мощность обеих кран-балок 12 кВт;

кран-балки в общей сложности работают непрерывно в среднем 2 ч в сутки 5 дней в неделю:

ЗЭ.Э.10 = 3,79?12?2?5/1,5 = 303,2, руб/изделие.

11. Затраты на работу автопогрузчиков, работающих на электроаккумуляторах, заряжаемых от электросетей предприятия.

Не более 200 кВт?ч в неделю.

ЗЭ.Э.11 = 3,79?200/1,5 = 505,33, руб/изделие.

Суммарные затраты на электроэнергию ЗЭ.Э, руб/изделие:

ЗЭ.Э = ЗЭ.Э.1+ЗЭ.Э.2+ЗЭ.Э.3+ и т.д., руб/изделие,

ЗЭ.Э.=3456,48+86,41+47,29+28,42+3274,56+3,41+3,41+4,82+2198,2+

+303,2+505,33 = 9911,53 руб/изделие.

Затраты на ремонт и обслуживание оборудования, а также на запасные части к нему.

Эти затраты определяются по эмпирической формуле:

ЗР.О. = (0,03 ч 0,05)?ЗМ' , руб/изделие, (5.3)

где ЗМ' - сумма всех выше рассчитанных материальных затрат.

ЗМ' = ЗО.М.+ЗМ.М.+ЗЗ.М.+ЗЭ.Э. , руб/изделие, (5.4)

ЗМ' = 189143,2+1491,7+326,33+9911,53 = 200872,76, руб/изделие.

ЗР.О. = 0,03?200872,76 =6026,18, руб/изделие.

Суммарный расход на материальные затраты ЗМ., руб/изделие:

ЗМ. = ЗМ'+ЗР.О. , (5.5)

ЗМ. = 200872,76+6026,18 = 206900,94, руб/изделие.

5.2.2 Расчет затрат на оплату труда

Непосредственно производством, т.е. работой в цехе, на предприятии занято 20 человек, работающих по группам в три смены.

1. Токарная, фрезерная и сверлильная операции на станках с ЧПУ в обеих линиях.

Специалист по работе на станках с ЧПУ (настройка, наладка, написание программ и т.д.), 1 чел. на смену (12 ч), всего 2 работников. Назначить каждому работнику з/п в размере 15 000 руб/месяц.

ЗО.Т.1 = 15000?2/6 = 5000, руб/изделие.

2. Слесарная и термическая операции для всего цеха.

Рабочий 4-го разряда, 1 чел. на смену (8 ч), всего 3 рабочих. Назначить каждому рабочему з/п в размере 10 000 руб/месяц.

ЗО.Т.2 = 10000?3/6 = 5000, руб/изделие.

3. Плоскошлифовальная и круглошлифовальная операции в обеих линиях.

Рабочий 3-го разряда, 1 чел. на смену (8 ч), всего 3 рабочих. Назначить каждому рабочему з/п в размере 8 000 руб/месяц.

ЗО.Т.3 = 8000?3/6 = 4000, руб/изделие.

4. Координатно-расточная в обеих линиях и контрольная на весь цех операции.

Специалист по средствам измерения и контроля, владеющий навыками работы на координатно-расточных станках (по последнему возможно обучение), 1 чел. на смену (12 ч), всего 2 работников. Назначить каждому работнику з/п в размере 12 000 руб/месяц.

ЗО.Т.4 = 12000?2/6 = 4000, руб/изделие.

5. Перевозка грузов внутри цеха и вне его по всей территории предприятия вручную, на тележках, автопогрузчике для всего производства.

Рабочий, умеющий управлять автопогрузчиком, 1 чел. на смену (12 ч), всего 2 рабочих. Назначить каждому рабочему з/п в размере 8 000 руб/месяц.

ЗО.Т.5 = 8000?2/6 = 2667, руб/изделие.

6. Наладка оборудования за искл. станков с ЧПУ.

Наладчик, 1 чел. на смену (12 ч), всего 2 работников. Назначить каждому работнику з/п в размере 15 000 руб/месяц.

ЗО.Т.6 = 15000?2/6 = 5000, руб/изделие.

7. Ремонт и обслуживание всего оборудования цеха.

Механик, 1 чел. на смену (12 ч), всего 2 работников. Назначить каждому работнику з/п в размере 12 000 руб/месяц.

ЗО.Т.7 = 12000?2/6 = 4000, руб/ изделие.

8. Организационно-техническое руководство над всеми работниками цеха. Ответственность за все происходящее в цехе.

Мастер цеха, 1 чел. на все производство, продолжительность смены - 12 ч. Назначить мастеру цеха заработную плату в размере 20 000 руб/месяц.

ЗО.Т.8 = 20000?1/6 = 3333,33, руб/изделие.

Суммарные затраты на оплату труда ЗО.Т.:

ЗО.Т. = ЗО.Т.1+ ЗО.Т.2+ ЗО.Т.3+ и т.д., руб/изделие, (5.6)

ЗО.Т. = 5000+5000+4000+4000+2667+5000+4000+3333,33 =

=33000,33, руб/изделие.

5.2.3 Расчет затрат на амортизационные отчисления

Амортизационные отчисления - это денежные суммы, идущие в заранее создаваемые фонды, средства из которых в будущем пойдут на полную замену того или иного производственного оборудования, за которым данный фонд закреплен. Амортизационные отчисления на будущую полную замену определенного оборудования ЗА.О.i, руб/изд определяются по формуле:

ЗАОi = CО/Т?12?N, руб/изделие, (5.7)

где СО - прогнозируемая цена оборудования на момент его закупки в будущем (через период, равный его сроку службы Т), руб;

Т - срок службы оборудования, лет;

N - число изделий нашего предприятия, изготавливаемых в месяц, ед. изд.

1. Нагревательная печь.

СО = 420 000 руб; Т = 20 лет; N = 6 изд/месяц. Далее значение N указываться не будет;

ЗАО1 = 420000/20?12?6 = 291,67 руб/изделие.

2. Станок токарный 16К20Ф3С5, 1 штука.

СО = 1 850 000 руб; Т = 10 лет;

ЗАО2 = 1850000/10?12?6 = 2568,44 руб/изделие.

3. Станок вертикально-фрезерный 6Р13Ф3-01, 1 штука.

СО = 1 600 000 руб; Т = 8 лет;

ЗАО3 = 1600000/8?12?6 = 2777,78 руб/изделие.

4. Станок вертикально-сверлильный 2Р135Ф2, 1 единица.

СО = 1 450 000 руб; Т = 8 лет;

ЗАО4 = 1450000/8?12?6 = 2517,36 руб/изделие.

5. Печь для термообработки.

СО = 670 000 руб; Т = 16 лет;

ЗАО5 = 670000/16?12?6 = 581,6 руб/изделие.

6. Станок плоскошлифовальный 3Г71М, 1 единица.

СО = 780 000 руб; Т = 7 лет;

ЗАО6 = 780000/7?12?6 = 1547,62 руб/изделие.

7. Станок круглошлифовальный 3В110, 1 единица.

СО = 810 000 руб; Т = 8 лет;

ЗАО7 = 810000/8?12?6 = 1406,25 руб/изделие.

8. Станок координатно-расточной 2450, 1 единица.

СО = 1 600 000 руб; Т = 10 лет;

ЗАО8 = 1600000/10?12?6 = 2222,22 руб/изделие.

9. Кран-балка, 2 единицы.

СО = 400 000 руб; Т = 6 лет;

ЗАО9 = 400000?2/6?12?6 = 1851,85 руб/изделие.

10. Остальные материальные ресурсы.

Не более ЗАО10 = 1000 руб/изд.

Общие затраты на амортизацию ЗАО:

ЗАО = ЗАО1+ЗАО2+ЗАО3+ и т.д., руб/изделие, (5.8)

ЗАО=291,67+2568,44+2777,78+2517,36+581,6+1547,62+1406,25+2222,22+1851,85+1000= 16764,79 руб/изделие.

5.2.4 Расчет прочих затрат

К прочим затратам можно отнести:

1. Фиксированный налог на частную движимую и недвижимую собственность (на сооружения, оборудование).

Региональный налоговый орган назначил налоги по следующим ставкам:

- на движимое имущество (оборудование) 0,9%;

- на недвижимое имущество (сооружения) 1,3%. Рассчитаем затраты на каждое изделие по налогу ЗП1, руб/изд:

суммарная стоимость основного оборудования СО, руб:

СО = СО1+СО2+…+СО9 (см. п. 2.3), руб, (5.9)

СО = (420+1850+1600+1450+670+780+810+1600)?1000 = 9 180 000 руб;

ЗП = СО?R/12?6, руб/изделие , (5.10)

где R - ставка налога;

12 - число месяцев в году;

ЗП1.1 = 9180000?0,009/12?6 = 1147,92 руб/изделие;

стоимость основного здания; определена руководством предприятия 4 500 000 руб.

ЗП1.2 = 4500000?0,013/12?6 = 812,5 руб/изделие;

ЗП1 = ЗП1.1+ЗП1.2 , руб/изделие, (5.11)

ЗП1 = 1147,92+812,5 = 1960,42 руб/изделие.

2. Стоимость услуг транспортной доставки грузов потребителю продукции. Потребителем продукции является предприятие, находящееся в соседнем городе в 250 км от нашего. Тариф на транспортировку грузов 18 руб/км. Отправление продукции потребителю происходит раз в неделю. Рассчитаем затраты на эту операцию:

ЗП2 = СПЕР?D?30/7?6, руб/изделие, (5.12)

где СПЕР - тариф на перевозку грузов;

D - расстояние до пункта назначения;

30, 7 - количество дней в месяце и неделе соответственно.

ЗП2 = 18?250?30/7?6 = 3214,28 руб/изделие.

3. Коммунальные услуги(отопление зимой, горячая/ холодная вода).

Отопление - 31200 руб/мес [ По материалам МУП «Водоканал]

Холодная вода: Схол.вода = 29.97, руб/ч,

Подогрев воды: Сгор.вода = 89,59, руб/ч,

Водоотведение: Сводоотв.= 21.18, руб/ч.

Вода вместе:

ЗВОД = СХОЛ ВОД?N + CГОР ВОД?N, руб/месяц, (5.13)

где N - число работников в цеху, N = 20;

С - тарифы на воду;

ЗВОД = 29.970?20 + 89,59?20 = 2391,2 руб/месяц.

ЗВОДОТ=СВОДОТ*N, руб/месяц, (5.14)

ЗВОДОТ= 21.18 ?20 = 423,6 руб/месяц.

ЗП3 = (31200+2391,2+423,6)/6 = 5669,3 руб/изделие.

4. Пенсионный налог.

Пенсионный налог составляет 22% от заработной платы рабочих.

Тогда он будет равен:

Зпн = 33000,33*22/100 = 7260,07 руб/изделие.

5. Фонд обязательного медицинского страхования.

Составляет 5,1% от заработной платы рабочих.

Зфмс = 33000,33*5,1/100 = 1683,01 руб/изделие.

6. Социальное страхование.

Составляет 2,9% от заработной платы рабочих.

Зсс = 33000,33*2,9/100 = 957,00 руб/изделие.

Посчитаем общие прочие затраты:

ЗП = ЗП1+ЗП2+ЗП3+Зn, руб/изделие, (5.15)

ЗП=1960,42+3214,28+5669,3+7260,07+1683,01+957,00=20744,08 руб/изделие

Общие затраты предприятия на производство одной единицы изделия.

ЗИЗД = ЗМ+ЗОТ +ЗАО+ЗП, руб/изделие, (5.16)

ЗИЗД = 206900,94 +33000,33+16764,79+20744,08= 277410,14 руб/изделие.

5.2.5 Сравнительный анализ структуры затрат базовой технологии и проектируемой

Сведем структуры затрат базовой технологии и проектируемой в таблицу 5.1:

Таблица5.1 - Сравнение структуры затрат базовой технологии и проектируемой.

Элементы затрат	Базовая технология	Инновационная технология
	Затраты на единицу (руб)	%	Затраты на единиц (руб)	%
1. Материальные затраты всего - основные материалы - вспомогательные материалы - затраты на электроэнергию - ремонт и обслуживание оборудования и запчасти	228074,88 208063,9 2247,5 11043,12 6720,36	73,01	206898,94 189143,2 1818,03 9911,53 6026,18	74,58
2. Затраты на оплату труда	39087,67	12,52	33000,33	11,89
3. Затраты на амортизацию	21521,77	6,89	16764,79	6,05
4. Прочие затраты - всего - налог на частную движимую и недвижимую собственность - услуги транспортной доставки грузов - коммунальные услуги - пенсионный налог - фонд обязательного медицинского страхования - социальное страхование	23662,07 2354,68 3879,06 5702,04 8599,28 1993,47 1133,54	0,75	20744,08 1960,42 3214,28 5669,3 7260,07 1683,01 957,00	0,70
Итого	312346,39	100	277410,14	100

5.3 Определение эффективности предлагаемой технологии

Рассчитаем прибыль рассматриваемого предприятия:

П=В-З, руб/год , (5.17)

где П - прибыль, руб/год;

В - выручка, руб/год;

З - затраты, руб/год.

В=СиздЧNизд Ч12, руб/год, (5.18)

В = 310000 Ч6 Ч12 = 22320000, руб/год,

З=ЗиздЧNиздЧ12, руб/год, (5.19)

З = 277410,14 Ч 6 Ч12 = 19973530,08, руб/год,

П = 22320000 - 19973530,08= 2346469,92, руб/год.

Рассчитаем чистую прибыль предприятия:

Пч = (1 - 0,20) Ч П, руб/год, (5.20)

Пч = 0,80Ч2346469,92= 1877175,93 руб/год.

Посчитаем доход предприятия:

Д = Пч +ЗА, руб/год, (5.21)

Д = 1877175,93+ 16764,79 = 1893940,72 руб.

Определим срок окупаемости проекта:

Тср=Uинв:Д, год, (5.22)

где Uинв - инвестиции, руб/год;

Д - доход, руб/год;

Тср= 330000 : 1893940,72= 0,17 года.

6. Безопасность и экологичность проекта

6.1 Анализ безопасности и условий труда при эксплуатации крана

В пpoцессе paбoты кpaнa существует веpoятнoсть oбpывa тpoсa, схoда кpaнa с рельса, угoна крaнa при сильных пopывaх ветpa, чтo мoжет привести к нештaтным ситуациям.

Для тoгo чтoбы исключить угoн кpaнa при сильных пoрывах ветра, на нем бaзируется прoтивoугoннoе устрoйствo. Тaкже нa крaне устaнaвливaют средства oпoвещения звукoвым сигнaлoм и сигнaльнoй лaмпoй, включaющиеся при скoрoсти ветрa 20 м/с и выше.

Предотвратить обрыв каната при подъеме груза, вес которого превышает номинальную грузоподъемность свыше 10%, позволяет ограничитель грузоподъемности, отключающий механизм подъема в автоматическом режиме. Также предусмотрен ограничитель высоты подъема, исключающий натяг и обрыв каната в результате подъема груза на недопустимую высоту.

Наличие концевых выключателей механизма передвижения крана в конце пути исключает сход крана с рельс, отключение привода которого происходит раньше, чем контакт колес крана с ограничительным устройством. Данное расстояние является половиной тормозного пути крана.

Предупреждение рабочих, находящихся вблизи работающего крана, о его передвижении происходит путем автоматического включения звукового сигнала.

С целью исключения человека на проездном строении крана во время его работы предусмотрена автоматическая блокировка дверей.

Для безопасного доступа к механизмам, предохранительным устройствам, электрическому оборудованию предусмотрены площадки, лестницы, ограждения по конструкции и размерам соответствующие Правилам Ростехнадзора.

В целях предотвращения попадания человека в рабочую зону механизмов, все выдвижные части механизмов и электрооборудования прочно закреплены и закрыты ограждениями.

В работающем кране присутствует вибрация, передающаяся на тело крановщика через опорные поверхности. Данная вибрация относится к транспортно-технологической по источнику её возникновения.

Для решения задачи по снижению уровня общей вибрации в месте крепления кабины на металлоконструкции крана устанавливаются амортизирующие прокладки. Понижению вибрации способствуют установленные виброизолирующие сиденья.

Фактические и допустимые значения параметров транспортно-технологической вибрации на рабочем месте крановщика крана по ГОСТ 12.01.012 приведены в таблице 6.1:

Таблица 6.1 - Фактические и допустимые значения параметров транспортно-технологической вибрации

Среднегеометрическое значение частот, Гц	2	4	8	16	31,5	63
Виброскорость, м/с.
Фактическая	0,64	0,23	0,12	0,12	0,12	0,12
Допустимая	1,3	0,45	0,22	0,20	0,20	0,20

В процессе эксплуатации крана, вибрация полностью соответствует допустимым значениям и не выходит за рамки критических параметров.

К основным источникам шума при работе крана относят работающий двигатель.

Единица уровня звукового давления - децибел. Шум воспринимается человеком до 100 дБ. Свыше этого уровня возникает затрудненное глотание. 125-137 дБ - летаргический сон. Свыше 140 дБ наступает перфорация барабанных перепонок.[18]

Уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука в дБ на рабочем месте крановщика крана по СНиП II-12-77 сведены в таблицу 6.2:

Таблица 6.2 - Уровни звукового давления на рабочем месте крановщика крана

Среднегеометрические частоты, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	Уровень звука, дБА
Фактические уровни звукового давления, дБ	96	91	86	83	82	82	80	76	74	85
Допустимые уровни звукового давления, ДБ	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80

Методы уменьшения шума:

а) Понижение уровня звуковой мощности

б) Правильная ориентация шума

в) Звукоизоляция

г) Виброизоляция

д) Глушители

При эксплуатации крана имеет место воздействие опасных и вредных производственных факторов на крановщика. Данные производственные факторы регламентируются ГОСТ 12.0.003-74

Безопасность труда при подъеме и перемещении грузов в значительной степени зависит от конструктивных особенностей подъемно-транспортных машин и соответствие их правилам и нормам техники безопасности Росгортехнадзора.

Опасные физические факторы на производстве:

а) Движущие машины и механизмы;

б) подъемные устройства;

в) незащищенные подвижные элементы производственного оборудования (приводные и передаточные механизмы, режущие инструменты, вращающиеся и перемещающиеся приспособления и др.);

г) отлетающие частицы при обработке материала а также инструмента;

д) электрический ток;

е) повышенная температура поверхностей оборудования и обрабатываемых материалов и т.д.

Вредные для здоровья физические факторы:

а) высокая или низкая температура воздуха рабочей среды;

б) повышенная влажность и скорость движения воздуха;

в) превышение допустимых норм шума, вибрации, ультразвука;

г) увеличение излучений тепловых, ионизирующих, электромагнитных, инфракрасных и др;

д) запыленность , загазованность воздуха рабочей зоны.

6.2 Меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда при эксплуатации крана

При внезапном отказе системы управления или отключении электроэнергии, когда поднятый груз опустить нельзя, крановщик должен сообщить о случившемся окружающему персоналу и, по возможности, принять меры к ограждению места под поднятым грузом.

Если во время работы крана крановщик (или какое-либо другое лицо) обнаружит начавшуюся поломку конструкции (возникновение трещин в несущих элементах, резкий стук и шум в передачах и приводах, удары при движении крана или каретки, разрушение прядей каната и т.п.), ему следует немедленно прекратить работу, принять меры к опусканию груза и, по возможности, переместить кран в безопасное место, а затем покинуть кран, закрепив его на противоугонные захваты.

При возникновении аварийной ситуации в зоне работы крана крановщик обязан:

- вывести кран из опасной зоны, если это не угрожает безопасности крановщика и находящихся под краном людей;

- выключить аварийный выключатель, если требуется немедленная остановка крана, или его невозможно вывести из аварийной зоны;

- принять меры к покиданию крана, если кран остановлен в аварийной зоне и развитие ситуации угрожает здоровью и жизни крановщика.

При возникновении или угрозе аварийной ситуации на самом кране крановщик обязан:

- опустить поднятый груз и вывести кран в зону стоянки, если это возможно;

- выполнить комплекс мер, принимаемых по окончании работы крана в соответствии с разделом настоящего руководства, если это возможно;

- вывесить в кабине плакат «Кран неисправен», а затем поставить в известность о случившемся ИТР, ответственного за содержание грузоподъемных машин в исправном состоянии;

- остановить кран аварийным выключателем, если иное невозможно.

При возникновении загорания на кране крановщику следует немедленно отключить электропитание и принять меры к локализации и тушению огня с использованием штатного огнетушителя, если зона загорания не несет прямой угрозы здоровью и жизни крановщика, в противном случае - покинуть кран.

6.3 Расчёт заземления крана

Защита от поражения электрическим током - основной вопрос безопасности жизнедеятельности.

Корпуса электрических машин, переносного электроинструмента, светильников и других металлических нетоковедущих частей электрооборудования при нарушении изоляции могут оказаться под напряжением. В этих аварийных условиях прикосновение к нетоковедущим частям равнозначно прикосновению к токоведущим частям. Ток, протекающий через тело человека, может вызвать электрическую травму. Устранение опасности поражения током при переходе напряжения на нетоковедущие части электроустановки достигается устройством защитного заземления.

Заземлению подлежит подкрановый путь. Напряжение в трёхфазных электрических сетях 380В. Климатический коэффициент (при сухом грунте) =1,4, а удельное сопротивление грунта =700 Ом•м.

Заземляющее устройство представляет собой прямоугольник размером 34Ч150 м с 2 перегородками через каждые 50м подкранового пути. В качестве вертикальных стержней предполагается применить угловую сталь с шириной полки 40мм, длиной 2,5м, в качестве соединительной полосы - стальную шину сечением 40Ч4мм. Имеются естественные заземлители с сопротивлением 7,3 Ом.

Целью расчета заземления является определение количества электродов заземлителя и заземляющих проводников, их размеров и схема размещения в земле, при которых сопротивление заземляющего устройства растеканию тока или напряжение прикосновения при замыкании фазы на заземленные части электроустановок не превышают допустимых значений.

Расчет защитного заземления ведется в следующей последовательности [18]:

1. Определение расчетного тока замыкания на землю:

, А , (6.1)

.

где U- линейное напряжение сети

По величине тока замыкания определяем параметры болтового соединения, заземляющего проводника с нетоковедущими частями, подлежащими заземлению. Выбираем болт М6.

Согласно Правилам устройства электроустановок в электроустановках напряжением до 1000В в сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

Принимаем RH = 4 Ом.

2. Определение расчетного удельного сопротивления грунта :

= , Ом•м , (6.2)

= 1,4 • 700 = 980, Ом •м.

где - климатический коэффициент (при сухом грунте), =1,4;

- удельное сопротивление грунта (=700 Ом•м).

3. Определение сопротивления естественных заземлителей: Rе = 7,3 Ом.

4. Определение сопротивления искусственного заземлителя RИ:

RИ = , Ом, (6.3)

RИ =8,85, Ом.

5. Определение сопротивления одиночного вертикального искусственного заземлителя Rст. од.[ 5]:

Эквивалентный диаметр стержней d=0,95b (b- ширина полки угловой стали). Тогда d=0,95•0,04=0,038, м,

Rст. од =, Ом, (6.4)

Rст. од = Ом.

где - длина вертикальных стержней (=2,5м);

- удельное сопротивление грунта ( = 980 Ом •м);

H =1,75м.

6. Предварительное размещение заземлителей:

Длина соединительной полосы равна периметру прямоугольника 34Ч150м, т.е. 364м. Вертикальные стержни размещаются через каждые 2м - всего 182 стержня.

1. Определение сопротивления соединительных полос RП [1]:

RП = R/ , Ом, (6.5)

где R - сопротивление соединительной полосы;

- коэффициент использования полосы.

R=, Ом (6.6)

R==6, Ом.

где - длина соединительных полос (=436м);

- удельное сопротивление грунта ( = 980 Ом •м);

H =0,5м;

b- ширина полки угловой стали (b=0,04 м).

С учетом коэффициента использования полосы =0,20 [1]:

RП = R/=Ом.

8.Определение сопротивления заземлителей :

, Ом, (6.7)

RП =30, Ом;

RИ = 8,85, Ом;

Ом.

9. Определение числа заземлителей:

Окончательно определяется число вертикальных стержней. Принимая предварительно их число равным 182, длину 2,5м и расстояние между ними 2м, находим коэффициент использования [1], =0,135, откуда

n= Rст. од / (•), шт. , (6.8)

n= 360, 73 / (0,135 •12,55) =212 ? 214, шт.

Таким образом, для заземления профилирующей линии необходимо 214 заземлителей, расположенных по периметру 34Ч150м и дополнительно 2 поперечными линиям длиной в 34м, длиной 2,5м и с шагом 2м.

6.4 Меры по охране окружающей среды

Череповецкий завод «ССМ-Тяжмаш» расположен в центральной части города Череповца и является самым крупным предприятием в этой части города.

Охрана окружающей среды в наше время стала одной из наиболее важных производственных проблем. Происходит ужесточение норм на выбросы предприятиями вредных веществ в окружающую среду, увеличиваются штрафы за превышение предельно-допустимых концентраций вредных веществ в выбросах с предприятий.

Основной загрязняющий фактор это выхлопные газы от работающего автотранспорта, утечка или слив масел в почву из картеров тех же кранов и емкостей при заправке или смене масел в редукторах.

Засорение ландшафта отходами. В основном это обрезки металлопроката.

Основными мероприятиями по снижению загрязнения является своевременное прохождение техосмотров кранов. Если необходимо установка фильтров на выхлопные системы.

Следить за правильной утилизацией масел и других ядовитых жидкостей.

После проведения работ произвести сбор отходов с дальнейшей их утилизацией (захоронение или отправка на переплавку).[17]

Мероприятия, направленные на снижение выбросов вредных веществ в атмосферу:

- совершенствование технологических процессов, с учетом снижения выбросов вредных веществ;

- модернизация с повышением эффективности очистных устройств;

- ликвидация источника загрязнения.

Механические примеси, содержащиеся в вентиляционных выбросах, задерживаются в аппаратах мокрого и сухого пылеулавливания, а также волокнистых фильтрах и электрофильтрах. В роли фильтров участвуют различные фильтрующие, тонко и глубоковолокнистые материалы.[20]

6.5 Меры пожарной безопасности на производстве.

К опасным факторам пожара относят:

а) открытый огонь;

б) высокая температура окружающей среды и предметов;

в) задымленность;

г) токсичные продукты горения;

д) пониженное содержание кислорода в воздухе.

Для обеспечения противопожарных условий эксплуатации крана применяют следующие меры: всю аппаратуру управления размещают в герметизированных контейнерах, электродвигателям механизмов придают защиту от внешней среды.

При этом рабочая t° обмоток путем создания запаса по току 10% составляет менее 140°С (t° поверхности менее 100°С) - токоподвод к крану и тележки кабельной.

Многоуровневое регулирование скорости электроприводов крана обеспечивает минимальную нагрузку тормозов, в результате рабочая температура тормозных колодок не превышает допустимую; резисторы выбраны из стандартных блоков с расчетом, чтобы температура поверхности активных частей не превышала 185°С.

Непосредственно в кабине крана размещают углекислотный огнетушитель, используемый в результате возможного возгорания электропроводки и электрооборудования.

В организациях должна быть обеспечена пожарная безопасность в соответствии со СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы», ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования» и Правилами пожарной безопасности в Российской Федерации.

Пожарная защита производственных помещений обеспечивается совокупностью условий:

-Правильным выбором огнестойкости объекта и конструкций;

-Ограничением распространения огня в случае пожара;

-Обеспечением безопасной эвакуации людей;

-Применением средств пожарной сигнализации, извещения и пожаротушения;

-Организацией пожарной охраны объекта.

Проектируемое производственное помещение по пожаровзрывоопасности относится к категории класса Д по НПБ 105-03"Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности" (негорючие материалы в холодном состоянии).

По возгораемости строительные конструкции участка относятся к несгораемым и трудносгораемым. Конструкция основного оборудования должна исключать опасность пожара или взрыва (накапливания зарядов статического электричества, перегрева, короткого замыкания). Требования пожарной безопасности при эксплуатации должны соответствовать ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования» и его технической документации.

На территории организации, в производственных и санитарно-бытовых помещениях, в зависимости от характера выполняемых работ, должны быть необходимые средства пожаротушения. По ППБ 01-03 «Определение необходимого количества первичных средств пожаротушения» необходим пожарный ручной инвентарь, включающий лом, лопату, огнетушитель, ведро.[12]

По ГОСТ 28130-89 «Пожарная техника. Общие требования» количество и состав огнетушителей должны соответствовать действующим нормам обеспечения огнетушителями для механического цеха холодной обработки металлов на 1800мІ - 1 порошковый огнетушитель ОПУ-10/9.[13]

Производственное помещение может быть оборудовано средствами сигнализации о пожаре, в частности пожарными извещателями ручного и автоматического действия, последние могут быть тепловые, дымовые, световые и комбинированные. Каждый работник должен знать и выполнять требования правил пожарной безопасности и не допускать действий, которые могут привести к пожару или загоранию.

Контроль пожарной безопасности необходимо осуществлять в соответствии с требованиями Правил пожарной безопасности в Российской Федерации.

Заключение

В представленной ВКР была произведена модернизация клещей автоматических для транспортировки одного рулона листовой стали с грузоподъемностью тридцать пять тонн.

В процессе выполнения работы по модернизации клещей был проведен следующий комплекс мероприятий:

-рассчитаны и проанализированы нагрузки выдерживаемые клещами

-исследовано напряженно-деформированное состояние детали траверса;

-разработана технология изготовления детали «ось»

-рассчитаны затраты на производство траверсы по проектируемой технологии и сравнили их с затратами производимыми по базовой технологии.

Конструкторская часть состоит из расчетов на прочность опасных сечений.

В технологической части составлен маршрут обработки, подобраны режущие инструменты, рассчитаны режимы резания, выбраны станочные и инструментальные приспособления, средства измерения и контроля размеров при изготовлении детали ось. При выборе режущего инструмента предпочтение отдавалось режущему инструменту из твердого сплава.

В разделе имитационное моделирование был выполнен расчет траверсы на прочность с помощью системы автоматизированного расчета и проектирования- «APM WinMachine».

Задание по безопасности и экологичности ВКР заключало в себе анализ безопасности и условий труда при эксплуатации крана, выявление мер по обеспечению безопасных и здоровых условий труда при эксплуатации крана. Произведен расчёт заземления крана.

В экономической части ВКР было приведено технико-экономическое сравнение базовой технологии и проектируемой. Затраты на производство траверсы по новой технологии составляют 277410 руб., что на 35000 руб. меньше, чем затраты на производство траверсы по базовой технологии.

Список использованных источников

клещи модернизация транспортировка траверс

1 Александров А.В. Сопротивление материалов: учебник для вузов / А.В. Александров. - Москва: Высшая школа, 2004. - 560 с.

2 Александров М. П. Подъемно-транспортные машины: учебник для вузов / М.П. Александров. - Москва: Высшая школа, 1985. -520с.

3 Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3т. Т.1 / В.И. Анурьев. - Москва: Машиностроение, 2001. - 920с.

4 Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3т. Т.2 / В.И. Анурьев. - Москва: Машиностроение, 2001. - 912с.

5 Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3т. Т.3 / В.И. Анурьев. - Москва: Машиностроение, 2001. - 864с.

6 Белов С.В. Охрана окружающей среды: учебное пособие для студентов вузов / С.В. Белов, Ф.А.Барбинов, А.Ф.Козьяков. - Москва: Высшая Школа, 1989. - 264с.

7 Бородин, Н.А. Сопротивление материалов: учеб. пособие / Н.А. Бородин. - Москва: Дрофа, 2001. - 288с.

8 Вайнсон, А.А. Крановые грузозахватные устройства: справочник / А.А. Вайнсон, А.Ф. Андреев. - Москва: Машиностроение, 1982г. - 304с.

9 Власов, А.Ф. Безопасность при работе на металлорежущих станках: учебник для вузов / А.Ф. Власов. - Москва: Машиностроение, 1977. - 120с.

10 ВНИИПТМАШ. Расчеты крановых механизмов и их деталей: учебник для инженерно-технических работников / ВНИИПТМАШ. -Москва: Машиностроение, 1971. - 496с.

11 Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: учеб. пособие для машиностроительных специальностей вузов / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред. - Москва: Альянс, 2007. - 256с.

12 Горбунов, В.И. Обработка металлов резанием, металлорежущий инструмент и станки: учебное пособие / В.И. Горбунов. - Москва: Машиностроение, 1981. - 287с.

13 ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. - Введ. 01.07.92. - Москва: ИПК Издательство стандартов, 2006. - 78с.

14 ГОСТ 28130-89. Пожарная техника. Огнетушители, установки пожаротушения и пожарной сигнализации.- Введ. 01.01.90. - Москва: ИПК Издательство стандартов, 1990. - 11с.

15 Добрыднев, И.С. Курсовое проектирование по предмету технология машиностроения: учебник / И.С. Добрыднев. - Москва: Машиностроение, 1985. - 359с.

16 Егоров, М.Е. Технология машиностроения: учебник для вузов / М.Е. Егоров, В. И. Дементьев, В. Л. Дмитриев. - Москва: Высшая школа, 1976. - 535с.

17 Косилова, А.Г. Справочник технолога-машиностроителя : в 2 т. Т.2 / А.Г. Косилова, Р.К. Мещерякова. - Москва: Машиностроение, 1986. - 496 с.

18 Новиков, Ю.В. Охрана окружающей среды: учеб. пособие для учащихся техникумов / Ю.В. Новиков. - Москва: Высшая школа, 1987. - 287 с.

19 Орлов Г.Г. Инженерные решения по охране труда в строительстве: учебник для строительных специальностей вузов. -- Москва: Высшая Школа, 1984. - 343с.

20 Режимы резания металлов: справочник 3-е изд. / под ред. Ю.В. Барановского. - Москва : Машиностроение, 1972. - 408 с.

21 Степановских А.С. Охрана окружающей среды: учебник для вузов / А.С. Степановских. - Москва: ЮНИТИ - ДАНА, 2002. - 510 с.

Приложение 1

Спецификация



Приложение 2

Маршрутно-операционные карты



Размещено на Allbest.ru