Проект комплексной механизации грузоподъёмных работ на участке цеха по сборке модульного здания БК – 256 ООО "Модуль"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Дипломный проект выполнен на тему: «Проект комплексной механизации грузоподъёмных работ на участке цеха по сборке модульного здания БК - 256 ООО «Модуль»»

Ключевые слова: цех, универсальная цеховая ячейка, кран настенный, мобильное здание, мобильные наземные безрельсовые транспортные средства, траверса специальная, себестоимость изготовления траверсы.

Расчётно-пояснительная записка содержит 121 лист, 33 рисунка, 31 таблица, 95 формул, 21 источник, 4 приложения.

Графическая работа выполнена на 10 листах формата А1

Объектом разработки является цех по монтажу модульных зданий.

Целью проекта является обоснование выбора универсальной строительной ячейки цеха, транспортирующих машин, тары; выполнение проектных расчётов специальной грузозахватной траверсы для перегрузки модульного здания с места монтажа на треллер.

В результате выполненной работы был спроектирован цех, выполнен проектный расчёт спецтраверсы, даны технико-экономические обоснования проекта, рассмотрены вопросы безопасной работы в цехе.

Содержание

Введение

1. Проектирование цеха

1.1 Анализ исходных данных

1.2 Расчёт производственных площадей

1.3 Выбор транспортирующих машин

1.4 Расчёт энергопотребления

2. Конструкторская часть

2.1 Патентно-информационный поиск

2.1.1 Информационный поиск

2.1.2 Патентный поиск

2.2 Проектный расчёт грузоподъёмной траверсы

2.3 Проектный расчёт складской тары

3. Технологическая часть

3.1 Краткая характеристика детали. Определение технологичности детали

3.2 Характеристика материала детали

3.3 Задачи на проектирование

3.4 Определение типа производства

3.5 Описание маршрута обработки

3.6 Расчёт припусков на механическую обработку

3.7 Расчёт режимов резания

3.8 Расчёт нормы времени

4. Экономическая часть

4.1 Выбор способа сочетания машин цеха

4.1.1 Расчёт капитальных вложений потребителя

4.1.2 Расчёт годовых текущих издержек

4.1.3 Расчёт амортизационных отчислений

4.1.4 Расчёт затрат на потребляемую электроэнергию

4.1.5 Расчёт затрат на текущие ремонты

4.2 Расчёт затрат на изготовление специальной траверсы

5. Раздел БЖД

5.1 Назначение и структура системы охраны труда

5.2 Принципы выбора и размещения средств охраны труда в цеху

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В современной России с переменным успехом идёт процесс стабилизации экономики и социальной сферы, что в конечном итоге ведёт к расширению строительства, разработке полезных ископаемых, разведовательной работе в труднодоступных местах и местах с неустойчивой сейсмической активностью. Все перечисленные сферы деятельности требуют либо частой смены жилища, либо разового кратковременного проживания. Существуют решения поставленного вопроса на железнодорожном транспорте, однако далеко не везде можно найти железнодорожные коммуникации, а тем более свободную ветвь для стоянки отдельного вагона с рабочими и охраной.

Поднятая проблема может быть решёна с помощью применения мобильных зданий, перемещаемых с помощью треллера или автомобиля большой грузоподъёмности. Это может оказаться достаточным решением, так как автомобили марок «КрАЗ», «Урал», тягачи на базе тракторов «К-700» и т.д. имеют высокую проходимость в географически труднодоступных местах.

Для облегчения условий жизни рабочих и охраны в условиях автономии потребность в мобильных зданиях увеличивается, в связи с чем следует организовать налаженное производство.

Перед представленным дипломным проектом ставится цель - спроектировать цех по производству мобильных зданий двух типов: прорабской и пункта охраны. Поставленную цель разобьём на задачи: спроектировать мобильные здания (прорабскую и пункт охраны); спроектировать призводственный цех, выбрать и спроектировать оборудование с приведённым экономическим обоснованием, спроектировать технологический процесс изготовления элементов сконструированной оснастки, привести правила безопасной работы в цеху.

1. Проектирование цеха

1.1 Анализ исходных данных

Задача на дипломное проектирование: спроектировать цех по производству мобильных зданий для строительных площадок. Производитель: ООО «Модуль». Особенностью работы предприятия является то, что продукция должна выполняться в предельно краткие сроки. Спроектируем цех для изготовления мобильных зданий для случая среднесерийного и серийного производства, приведём краткие сведения последовательности сборки мобильного здания (МЗ).

Перед монтажом блок - контейнера (Б/К) установить его на подготовленную площадку с ровной поверхностью или на 6 точек опоры. Освободить содержимое из Б/К на подготовленную площадку. Вместо монтажных стоек установить угловые стойки, при этом наживив гайки, но не затягивая их. Установить крышу на стойки с последующим протягиванием всех гаек. Наклеить резину губчатую на полку профиля полов. Разрезать рулон утеплителя на две части и одной из них утеплить углы стоек. На углы вертикальных стоек наклеить самоклеющийся уплотнитель в местах касания стеновых панелей. Установить наружные панели, предварительно наклеив уплотнитель из поролона во внутренний паз панели, закрепив прижимной скобой саморезом. Произвести подключение электроразъемов потолка с панелями согласно схемы и расцветки применив монтажные коробки и винтовых соединений. Вторую половину утеплителя разрезать пополам, и заложить её в полость между панелями и потолком. В процессе установки на угловые торцевые панели вставить распорный болт с носковой гайкой в заранее подготовленные технологические отверстия. На продольных сторонах БК после установки с одной стороны 3 - х, а с другой - 2 - х панелей, вставить стяжки между крышей и потолком, затянув их после установки всех панелей.

Произвести внутреннюю отделку: установить верхнюю раскладку и половой плинтус. Установить угловую раскладку. Закрыть стыки между панелями. Установить розетки и выключатели согласно посадочных мест. Закрепить обналичку на окна и двери саморезами 4Ч35 мм. Установить отливы над окном и дверью саморезами 32 с прессшайбой, при необходимости наружные стыки профлиста у панелей закрепить саморезами. Установить оконную и дверную фурнитуру.

Согласно приведённому выше описанию последовательности сборки, многие виды работ выполняются вручную, задача транспорта в настоящем случае состоит в последовательной транспортировке и точном монтаже элементов конструкции (стальные листы, стойки, сандвич панели).

Все сборочные операции выполняются в крытом цеху. Исходя из последовательности сборки мобильного здания потребуется специализированное место для сборки, склад исходных заготовок, участки движения транспорта, ремонтный участок (так как в работу будет вовлечена разнообразная транспортирующая техника), помещения для рабочего персонала.

Максимальная масса заготовки не превышает 2500 кг, что в пределах грузоподъёмности мостового крана. Для перегрузки готового изделия на треллер также потребуется мостовой кран. Так как цех является специализированным, то для подъёма мобильных зданий можно применить специальное гузозахватное приспособление. Для подачи заготовок со складов и последующего монтажа используем кран настенный, задача которого сводится к транспортированию заготовок со склада на пункт сборки.

Итак, в конструкцию мобильного здания входят следующие элементы:

1. 2хСтальной лист размерностью 4500х2450х20 мм (1720 кг);

2. 2хСтальной лист размерностью 6000х2450х20 мм (2300 кг);

3. 4хСтойки (30 кг);

4. 3хОкна ПВХ h1100х850;

5. 1хДверь входная металлическая (80 кг);

6. 1хДверь внутренняя деревянная;

7. 14хСандвич - панели 100 мм (40 кг);

8. Элементы отделки.

К элементам отделки в первую очередь относятся тонкие листы (вагонка), линолеум, прокладочный и уплотняющий материал, метизы, элементы электропроводки, розетки и выключатели.

Склад заготовок проектируем таким образом, чтобы было максимально рационально захватывать и транспортировать элементы конструкции мобильного здания. Исходя из габаритных размеров и первоочерёдности при изготовлении принимаем, что все элементы каркаса будут находиться под одним пролётом. Элементы отделки разместим в соседнем пролёте и для их транспортировки будем использовать средства мобильных наземных безрельсовых транспортных средств (МНБТ).

В качестве места для сборки выбираем ровную бетонированную поверхность размерностью 8000х4000 мм. Расположение пункта для сборки принимаем на расстоянии 1 м от стены, так как это обеспечит проход для рабочих, возможность воспользоваться коммуникациями цеха. Пункт сборки показан на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема зацепления МЗ мостовым краном

Склад для стальных листов будет представлять собой несколько бетонных площадок (рисунок 2), на которых будет лежать заготовленный материал. Для транспортирования применим электромагнит. Для того, чтобы магнит захватывал только один лист (так как для монтажа МЗ потребуется поэтапная одиночная подача листа на пол и позднее на потолок), между двумя соседними проложим немагнитные прокладки высотой не более 5 мм, а напряжение питания магнита отрегулируем на захват только одного листа.

Рисунок 2. Схема хранения и захвата стальных листов.

Сандвич - панели также как и листы имеют форму прямоугольного параллелепипеда и изготовлены из немагнитного полимера. На складе расположим панели аналогично стальным листам, за исключением отсутствия прокладок. На изготовление одного мобильного здания потребуется 14 панелей размерами 2500х1200х100 мм. Для их транспортирования предусмотрим электропогрузчик. Для удобства захвата применим поддон, который будет захватываться погрузчиком с 14 панелями сразу.

Двери стальные представляют собой плоские формы параллелепипеда. Их хранение и транспортирование будет аналогично стальным листам.

Пластиковые окна и двери расположим в соседнем пролёте и для их транспортировки будем использовать электротележки. Храниться пластиковые изделия будут на деревянных стеллажах с установкой «на ребро».

Для погрузки готового изделия на грузовой автомобиль будем использовать мостовой кран.

Определяем требуемое количество исходных материалов и заготовок для расчёта складов. За 1 день цех должен выпускать 10 МЗ, откуда находим количество заготовок (таблица 1).



Таблица 1. Дневная потребность заготовок.
Наименование	Количество, шт	Занимаемая площадь на складе, м2
Стальной лист размерностью 4500х2450х20 мм (1720 кг)	10	11,5
Стальной лист размерностью 6000х2450х20 мм (2300 кг)	10	15
Стойки (30 кг)	40	6
Окна ПВХ h1100х850	30	6
Дверь входная металлическая (80 кг)	10	6
Дверь внутренняя деревянная	10	10
Сандвич - панели 100 мм (40 кг)	140	10

Общая масса материалов, требуемая на 1 день работы цеха 46 т.

Общая масса материалов, требуемая на 1 год работы цеха 11546 т.

Значения общих масс требуемых материалов исходят из соображений о том, что цех выпускает 5 прорабских МЗ и 5 МЗ пунктов охраны в день (количество, наименование и масса исходных материалов для одного МЗ приведена выше), количество рабочих дней в году составляет 251. Количество рабочих 30 человек [1]. Рассчитаем нагрузку на 1 м² площади на участках хранения исходных материалов для каждого материала. Будем исходить из площади хранения конкретного материала, массы материала и 3 - х дневного запаса. Расчёт приведём в таблице 2.

Таблица 2. Расчёт нагрузки на 1 м2 площади склада в местах хранения исходных материалов.
Наименование материала	Количество на 1 день работы	Запас склада, дней	Масса (общая), т	Расчёт,	q, т/м2
Стальной лист 4500х2450х20 мм	10	3	1,72х10=17,2		6
Стальной лист 6000х2450х20 мм	10		2,3х10=23		6,1
Стойки	40		0,03х40=1,2		0,8
Дверь металлическая	10		0,08х10=0,8		0,53
Сандвич - панели	140		0,04х140=5,6		2,2
Дверь внутр и окна	-		0,8		0,2

1.2 Расчёт производственных площадей [1]

Расчет площади складов. При укрупнённых расчетах, выполняемых на стадии проектного задания, потребная площадь склада определяется по формуле

(1)

где -- максимальный запас материалов в т (абсолютная норма запаса);

-- средняя нагрузка в т на 1 м² полезной площади склада;

-- коэффициент использования общей площади склада.

Этот запас определяется по формуле

(2)

где -- годовая потребность материалов (изделий), т;

-- норма запаса материалов (изделий), дня.

т

При уточненном расчете площадь склада определяется по формуле

м² (3)

где -- основная площадь склада;

-- служебная площадь, предназначенная для размещения конторы и бытовых помещений склада, из расчёта 3 м² на рабочего, м²;

-- конструктивная площадь -- площадь, занятая лестничными клетками, грузовыми лифтами, внутренними стеками и т.п. (рассчитывается по общепромышленным нормам проектирования), предварительно принимаем м².

Основная площадь склада в м² рассчитывается по формуле

(4)

где --площадь участка хранения материалов (изделий);

--площадь технологических участков (при наличии в складе заготовительных участков, где производится нарезка заготовок, раскрой листа и т. п., а также участков консервации, расконсервации, упаковки и маркировки), м²;

-- вспомогательная площадь, занятая проходами и проездами;

-- резервная площадь;

-- площадь для приемки и сортировки материалов (изделий) перед укладкой их на места хранения;

-- площадь для подготовки к отправке и временного хранения отправляемых материалов.

Площадь для хранения материалов (изделий) , определяется по формуле

(5)

где -- площадь склада для хранения материалов (изделий) соответствующего наименований;

--нагрузка в т на 1 м² площади склада на участках хранения материалов (изделий) соответствующего наименования;

-- максимальный запас материалов (изделий) соответствующего наименования.

Этот запас определяется по формуле

(6)

где --текущий запас в т;

-- страховой (минимальный или постоянный) запас, необходимый для бесперебойной работы предприятия в случаях несвоевременной доставки материалов (изделий), равный не менее суточной потребности (при массовом производстве) или партии запуска (при серийном производстве);

-- суточная потребность в данном материале в т;

-- интервал между двумя очередными поставками материала (изделия) в днях;

-- время на восстановление запаса в днях [на оформление заказа, доставку материала (изделия) и подготовку его к выдаче], если оно меньше интервала между двумя плановыми поставками или если величина этого интервала меньше указанной суммы.

Посчитаем по формуле (6) запас материалов для каждого наименования. Исходные данные, расчёты и результаты занесём в таблицу 3.



Таблица 3. Расчёт минимального запаса материалов на складе.
Наименование материала	, т	, дней	, дней	Расчёт
Стальной лист 4500х2450х20 мм	8,6	2	1
Стальной лист 6000х2450х20 мм	11,5	2	1
Стойки	1,2	2	1
Дверь металлическая	0,8	2	1
Сандвич - панели	5,6	2	1
Дверь внутренняя и окна	0,4	2	1

м²

Вспомогательная площадь -- площадь, занятая проездами и проходами. На складе они разделяются на основные (или главные) и вспомогательные (боковые). Основные проходы располагаются как вдоль, так и поперек оси здания склада, причем расстояние между поперечными проходами принимается не менее 30--40 м. Вспомогательные (боковые) проходы располагаются, как правило, поперек здания с расчетом освещения их естественным светом из окон продольных стен склада. Ширина их принимается из расчета одностороннего движения транспортных средств или только прохода обслуживающего персонала и в зависимости от этого составляет 0,6--1,2 м. Если длинномерные материалы вынимают из стеллажей со стороны этих проходов, их ширина увеличивается на длину материала.

Ширина основных проходов Н принимается по нормам проектирования. Приближенно она может быть определена по формуле

(7)

где Д -- ширина транспортного средства, Д=2 м;

С -- суммарная величина зазоров между двумя встречными транспортными средствами, расстояние от края транспортных средств до места хранения (стеллажей, штабелей) по обе стороны прохода; в среднем принимается равной 0,15 м.

м

Предварительно принимаем площадь м².

Резервная площадь принимается ориентировочно в размере 10% площади хранения с последующим уточнением по выполненной планировке склада м².

Величину приемочной и отправочной площадок и определяют по формулам

(8)

где и --годовые грузопотоки поступления и отправления материалов (изделий), т;

и -- коэффициенты неравномерности поступления материалов (изделий) с внешней сети дорог и отправления на нее; ;

и -- число дней нахождения материалов (изделий) на приемочной и отправочной площадках, определяемое организацией работ; в среднем принимается ;

-- число дней в году, в течение которых склад осуществляет прием и отправление материалов (изделий); при поступлении (отправлении) их магистральным железнодорожным транспортом ;

-- нагрузка на 1 м² приемочной и отправочной площадок, , т/м²;

-- площадь для взвешивания поступающих (отправляемых) материалов (изделий); определяется в зависимости от характера грузов и величины их отправок; при повагонных отправках, взвешивание которых производится на вагонных весах, она не учитывается при определений величины приемочных и отправочных площадок, при мелких отправках (весом до 3 т) может быть принята в размере 20--25 м².

м²

м²

м²

Найденное значение площади производства является предварительным, точное значение будет определено позже и окончательно скорректировано после выбора универсальной заводской строительной секции и количества строительных ячеек цеха.

Определяем количество стеллажей . Стеллажи будем использовать для хранения сандвич - панелей и отделочных материалов.

При укрупненном расчете количество стеллажей определяют по формуле

(9)

где -- максимальный запас материалов (изделий) данного наименования (или группы наименовании) в т (шт.);

-- полезная емкость стеллажа данного типа в т (шт.).

При уточненном расчете количество стеллажей определяют исходя из потребного числа их ячеек в шт.:

(10)

где -- объемный вес материалам т/м³;

-- геометрический объем ячейки в, м³;

-- коэффициент заполнения ячейки;

-- число ячеек в одном стеллаже данного типа.

Таблица 4. Расчёт количества стеллажей.
Наименование	, т/м3	, м3				, шт
Сандвич - панель	0,13	0,3	0,9	1	480	480
Отделочные материалы	~0,2	0,1	0,8	4	63	16

Зная потребное количество стеллажей, можно определить площадь хранения материалов (изделий) в стеллажах в м²;

(11)

где -- площадь, занимаемая одним стеллажом, в м².

Таблица 5. Площадь стеллажей и площадь хранения материалов.
Наименование	, м2	, м2
Сандвич - панель	3	1440
Отделочные материалы	0,4	6,4

Площадь хранения материалов (изделий) в штабелях (в таре, на поддонах или без них) в м² определяется по формуле

(12)

где S -- площадь, занимаемая одним местом, в м²;

g -- вес одного места в т;

п -- число рядов укладки;

0,95 -- коэффициент плотности укладки;

z -- число мест, подлежащих хранению.

Общая площадь хранения в м² определяется по формуле

(13)

Таблица 6. Расчёт общей площади хранения.
Наименование	S, м2	g, т	n	z	, м2	, м2
Сандвич - панель	3	1300	20	100	15,8	1441,6
Отделочные материалы	0,4	200	20	100	2,1	8,5
У1442,5 м2

Значение , полученное по формуле (13), сопоставляем с результатами расчета по формуле (5) и из двух величин принимаем наибольшую м², тогда

м²

м²

Выбираем универсальную строительную ячейку цеха. Здания цехов машиностроительных заводов выполняются в сборном железобетоне или металле и компонуются из унифицированных типовых секций (УТС) и дополнительных секций (ДС). Параметры зданий, обязательные при проектировании предприятий машиностроения, схемы УТС и ДС, а также примеры компоновки из них зданий приводятся ниже. Размеры и конфигурация зданий цехов должны обеспечивать удобное размещение в них всех производственных участков и отделений, а также хорошие санитарно - технические условия труда. Для цехов массового производства мощностью от 25 тыс. т/год и выше наиболее приемлемы одноэтажные или двухэтажные здания, имеющие в плане форму прямоугольника шириной 72--96 м с тремя - четырьмя (а иногда и более) 24 - метровыми продольными пролетами (отношение ширины к длине здания 3:5) и одним поперечным торцовым одноэтажным пролетом. Здесь размещаются оборудование приточной и вытяжной вентиляции, трансформаторные подстанции, вспомогательные отделения, складские помещения исходных материалов, бытовые помещения и транспортные системы. Цехи мощностью до 25 тыс, т/год, а также цехи заводов тяжелого машиностроения размещаются в одноэтажных зданиях. Сборочные цехи обычно входят в состав механосборочного корпуса, занимая в нем один или несколько пролетов, площадь которых составляет: для цехов единичного и мелкосерийного производства 50--60%, серийного -- 25--40%, массового -- 20--30% и при хорошо организованной поточной сборке -- 15--20% площади механических цехов.

Самостоятельные сборочные цехи, которые создаются, как правило, лишь на специализированных сборочных заводах, размещаются в отдельных зданиях (при мелких и легких изделиях -- в двухэтажных) вместе со складами деталей, узлов и агрегатов, получаемых по кооперации с других заводов. Параметры зданий цехов, обязательные для применения при проектировании предприятий машиностроения, приведены в таблице 7. На рисунке 1 даны сетки колонн зданий УТС и ДС, а на рисунке 2 -- примеры компоновки из УТС и ДС зданий для механосборочных цехов.

Таблица 7. Основные параметры зданий цехов.
Пролёт, м	Без мостовых кранов	С мостовыми кранами
	Высота до пола, м	Шаг колонн, м	Высота до пола, м	Отметка головки рельса, м	Шаг колонн, м
		крайних	средних			крайних	средних
Литейные цехи
18; 24	6,0	6; 12	12	10,8	8,15	6; 12	12
	7,2	6; 12	12	12,6	9,65	6; 12	12
	8,4	6; 12	12	14,4	11,45	6; 12	12
	10,8	6; 12	12	16,2	12,85	6; 12	12
24	16,8	6; 12	12	16,2	12,85	6; 12	12
	18,0	6; 12	12	18,0	14,65	6; 12	12
Кузнечные и прессовые цехи
18; 24	6,0	6; 12	12	10,8	8,15	6; 12	12
	7,2	6; 12	12	12,6	9,65	6; 12	12
	8,4	6; 12	12	14,4	11,45	6; 12	12
	10,8	6; 12	12	16,2	12,85	6; 12	12
24	-	-	-	10,8	8,15	6; 12	12
	-	-	-	12,6	9,65	6; 12	12
	-	-	-	16,2	12,85	6; 12	12
	-	-	-	18,0	14,65	6; 12	12
Механические и сборочные цехи
18; 24	6,0	6; 12	6; 12	10,8	8,5	6; 12	12
	7,2	6; 12	6; 12	12,6	9,65	6; 12	12
	8,4	6; 12	12	14,4	11,45	6; 12	12
	10,8	6; 12	12	16,2	12,85	6; 12	12
30	-	-	-	12,6	9,65	6; 12	12
	-	-	-	14,4	11,45	6; 12	12
	-	-	-	16,2	12,85	6; 12	12
	-	-	-	18,0	14,65	6; 12	12

Рисунок 3. Сетки колонн промышленных зданий из основных унифицированных типовых секций (УТС) и дополнительных секций (ДС). А - УТС бескрановые и крановые, Б - УТС крановые.

Рисунок 4. Примеры компоновки зданий на УТС и ДС.

Для размещения рассчитанной площади рациональнее всего подойдёт ячейка 12х12 м, так как этого будет достаточно для размещения всех необходимых участков и дорожных проходов, а также для обеспечения стандартного пролёта для монтажа мостового крана. Потребуется 16 ячеек.

В результате выполненной работы была рассчитана требуемая площадь складского и производственного помещений, выбрана универсальная ячейка цеха.

1.3 Выбор транспортирующих машин

Выбор типа кранов. Указания по выбору типа кранов для конкретных условий приводятся в соответствующих руководствах по проектированию промышленных предприятий и складов, механизации погрузочно - разгрузочных, транспортных и складских работ.

Краны мостового типа (мостовые и козловые) нецелесообразно применять при нерегулярной работе и ограниченной интенсивности, а также тогда, когда по планировочный условиям возможно использование напольных грузоподъемных средств (преимущественно на открытых площадках), на складах штучных и тарных грузов в случае невозможности использования кранов - штабелеров.

Применение козловых кранов допускается в следующих случаях: при невозможности или экономической нецелесообразности выполнения перегрузочных работ с помощью напольных средств (погрузчиков, стреловых кранов и др.), например, вследствие необходимости увеличения площади склада при установке крановых путей, невозможности обеспечения требуемой производительности; при возможной организации движения без пересечения крановых путей рельсовыми или безрельсовыми транспортными средствами.

Установка мостовых кранов на эстакадах открытых площадок допускается в следующих случаях: при отсутствии козловых кранов необходимой грузоподъемности и группы режима; при наличии стесненных условий для регулярного движения наземных транспортных средств с пересечением крановых путей.

Мостовые краны следует устанавливать внутри здания тогда, когда невозможно использование менее дорогостоящего и не требующего увеличения размеров и стоимости строительной части здания грузоподъемных средств, например, талей, переставных кранов и др.

При установке мостовых кранов внутри здания должны быть учтены следующие факторы: при ограниченной работе и средней интенсивности (группы режима крана 1К...ЗК), массе грузов 1...5 т и пролетах крана до 35 м следует устанавливать подвесные электрические краны; применение опорных однобалочных кранов группы режима 1K... 3K и грузоподъемностью 1...5 т допускается только в тех случаях, когда установка подвесных кранов невозможна или связана со значительным повышением стоимости здания, а также при необходимости управления краном из кабины; применение двухбалочных электрических кранов всех групп режима и грузоподъемности 1...5 т допускается только при выполнении установочных операций на пониженных скоростях и отсутствии однобалочных кранов с соответствующими скоростными характеристиками, а также при ограничении высоты крана; ручные краны следует применять при эпизодически проводящихся монтажных и ремонтных работах, невозможности подвода электропитания и обеспечения беспрепятственного доступа к цепям привода кранов.

При выборе системы управления краном необходимо руководствоваться следующим: дистанционное управление с помощью подвесного кнопочного пульта следует принять при скоростях передвижения кранов до 0,83 м/с, возможности беспрепятственного и безопасного перемещения оператора и крана, отсутствии повышенных требований к точности установки груза; дистанционное управление с проводным или радиоканалом следует применять для кранов всех групп режима, а также при невозможности обеспечения необходимых условий комфортности работы оператора или при нахождении оператора в непосредственной близости от груза; в случаях, не указанных выше, допускается применять управление из кабины, расположенной на мосту крана.

Рекомендуется избегать применения кранов с механизмами главного и вспомогательного подъема; такие краны следует устанавливать только при необходимости использования механизма вспомогательного подъема для технологических операций, например для кантования основных грузов; использовании механизма главного подъема только для эпизодической работы (монтажные, ремонтные и другие операции).

Полукозловые и консольные краны используют преимущественно для вспомогательных работ и устанавливают в качестве дополнительных средств к мостовым кранам.

В некоторых случаях при эпизодическом использовании кранов допускается увеличивать грузоподъемность кранов путем установки на мост крана дополнительных лебедок, оснащения моста разгрузочными полиспастами или выполнения уточненных расчетов металлических конструкций и механизмов кранов применительно к конкретным условиям нагружения.

Выбор числа кранов. Число кранов, необходимых для обслуживания данного объекта, определяют из условий их одинаковой загрузки, что должно быть обеспечено соответствующей организацией транспортно - технологического процесса.

Таблица 8. Расчётная протяжённость (м) участка, обслуживаемого одним краном.
Характер работы крана	Кран
	мостовой	козловой
Эпизодический (обслуживание насосных станций, складов оборудования небольших предприятий)	80…150	90…200
Нерегулярное использование (обслуживание ремонтных цехов, складов оборудования крупных предприятий)	50…80	60…120
Регулярное использование (обслуживание механических цехов, полигонов заводов железобетонных изделий)	45…60	50…80

При использовании кранов для перегрузочных и транспортных работ и известном грузопотоке число кранов определяют расчетным путем, исходя из требуемой производительности.

В других случаях краны выбирают, исходя из протяженности участка, обслуживаемого одним краном (таблица 8).

Определение производительности крана. Суточная (т/сут) производительность

(14)

где -- средняя масса транспортируемого груза;

-- число подъемов, необходимых для выполнения транспортных операций, в смену;

т -- число рабочих смен, т=1.

(15)

где -- масса стального листа (1-го и 2-го типа), сандвич - панели, стойки, двери металлической соответственно.

Число подъемов

(16)

где n -- число рабочих часов в смену, ;

-- расчетное время цикла работы крана, с;

-- коэффициент неравномерности использования крана во времени в течение смены; обычно ;

-- коэффициент простоев по организационным причинам; при отсутствии дополнительных данных допускается принимать ;

-- коэффициент ремонта (учитываются все виды простоев крана при техническом обслуживании и ремонте); при отсутствии местных нормативов и других данных допускается принимать ;

- коэффициент, технологических простоев (учитываются неизбежные при принятой технологии простои, например, на переналадку технологического оборудования, подачу транспортных средств и др.); можно принять .

При определении производительности за месяц или год следует учитывать коэффициент неравномерности использования крана в различное время года.

Расчетное время цикла определяют, исходя из фактических затрат времени на перемещение груза и возвращение грузозахватного органа к месту загрузки. При отсутствии дополнительных требований

(17)

где -- путь передвижения крана, м;

--путь передвижения тележки, м;

-- высота подъема и опускания груза в начале цикла, м;

-- высота подъема и опускания груза в конце цикла, м;

-- скорость подъема груза, м/с;

и -- соответственно средние скорости передвижения крана и тележки, м/с; эти скорости выбирают по зависимости от номинальной скорости и пути передвижения крана или тележки (рисунок 5) с учетом потерь скорости при разгоне и торможении крана и тележки, и ;

1,35 -- коэффициент совмещения операций, учитывающий совместное перемещение крана и тележки при рабочем и холостом пробегах;

1,2 -- коэффициент, учитывающий снижение скорости при подъеме и опускании груза в начале и конце цикла;

-- время ручных операций, с.



Таблица 9. Время (с) ручных операций.
Груз	Грузозахватный орган	, с
Контейнеры всех типов с грузом и без груза	Цепной или канатный строп	30…50
Редукторы, двигатели и другие узлы механизмов массой, т: до 3,0	То же	85
3,1...6,0	»	100
Грузы в ящиках и неупакованные массой, т: до 1,0	»	30
1,1...3,0	»	40
3,1...6,0	»	60
Металл сортовой в связках	Цепной или канатный строп	70
Металл листовой	То же	50
Трубы металлические	Специальный захват	20
Рельсы, металлические балки	Канатный строп	30
Металл в чушках	То же	30
Деревянные модели	»	35
Опоки с металлом	»	40
Крупные корпусные детали	»	150
Металлоконструкции	»	120
Пакеты пиломатериалов массой 2...4 т	»	65
Пачки круглого леса массой 3...8 т	Канатный строп	90
Бадьи с бетоном вместимостью 0,8...1,6 м3	То же	30

Значение определяют с учетом технологических особенностей перегрузочного процесса (таблица 9).

Рисунок 5. Зависимость средней расчетной скорости передвижения крана и тележки от длины хода крана S_K и тележки S_T при различных значениях номинальной скорости передвижения

Итак, рассчитаем всё вышеприведённое применительно к выбранному предварительно мостовому крану. Параметр :

т/сут

Исходя из требуемой величины будем выбирать конкретный кран и его режим работы. Предварительно выбираем кран крюковой высокопроизводительный грузоподъёмностью 10 т.

Большинство крановых механизмов должны иметь малые установочные скорости и посадки для обеспечения остановки крана или тележки с необходимой точностью, безопасной посадки грузов или грузозахватных органов, а также для снижения нагрузки на механические тормоза для обеспечения необходимого уровня их износоустойчивости.

Рисунок 6. Зависимость диапазона Dp регулирования скорости механизма от требуемой точности остановки v при различных скоростях передвижения:

1 -- v = 2 м/с; 2 -- v == 1,2 м/с; 3 -- v = 0,7 м/с; 4 -- v = 0,4 м/с

Точность остановки крана или тележки в заданных координатах прежде всего зависит от скорости в начале торможения, а также от времени срабатывания коммутационных аппаратов и тормозов. Основным фактором достижения необходимой точности остановки крана или тележки является выбор скорости в начале торможения, т. е. малой скорости движения. Точность остановки v (мм) после получения сигнала на остановку и расчетного тормозного выбега в зависимости от диапазона D_p регулирования скорости механизма приведена на рисунке 6 При заданной точности остановки и известной номинальной скорости движения можно найти требуемый диапазон D_p регулирования скорости механизма и избежать излишних дополнительных доводочных включений механизмов.

Таблица 10. Установочные скорости кранов и посадки, м/с.
Кран	Наибольшая скорость посадки груза	Минимальная скорость подъёма груза
Монтажный: Для крупногабаритных грузов	0,03	0,03
Для судосборки, сборки крупных двигателей, самолётов и др.	0,01	0,01
Средней грузоподъёмности до 16 т	0,05	Не регламентирована
Универсальный кран машиностроительного завода грузоподъёмностью, т: До 5	0,08	То же
10…25	0,04	»
30…50	0,03	»
Перегрузочный: Высокопроизводительный крюковой	0,2	0,2
Для взрывоопасных грузов	0,03	0,03
Крюковой взрывобезопасного исполнения	0,06	0,06

Скорости посадки и подъема механизмов подъема кранов, приведенные в таблице 3, получены на основе данных многолетней практики эксплуатации и за последнее десятилетие практически не претерпели изменений.

1.4 Расчёт энергопотребления

При выполнении циклических операций по перемещению грузов в пределах определенных траекторий происходит подъем груза на некоторую высоту, последующее его опускание, горизонтальное перемещение в продольном и поперечном направлении относительно крановых путей. При этом происходят затраты электроэнергии на подъем груза за вычетом рекуперируемой энергии при опускании груза и электроэнергии на потери при горизонтальном перемещении. Кроме того, в грузоподъемном цикле происходит несколько разгонов до номинальной скорости механизма подъема, передвижения крана и тележки. На эти цели также расходуется энергия. Кроме того, при регулировании скорости, торможении имеются определенные затраты энергии в цепях электроприводов.

Затраты энергии на разгон пропорциональны либо квадрату конечной скорости крана и тележки, либо механизма подъема и прямо пропорциональны массе перемещаемого груза. Поэтому объективным критерием энергопотребления является удельный (средний) расход энергии в час на перемещение 1 т груза за один цикл работы крана. Удельный расход (кВт•ч/цикл) электроэнергии при перемещении краном 1 т груза за один цикл

(18)

где Н -- средняя высота подъема или опускания груза, м; она составляет 4...8 м и ее выбирают такой, чтобы получить нормированную относительную продолжительность включения;

-- КПД двигателя и механизма подъема, ;

-- момент инерции двигателя подъема, кг•м²;

-- частота вращения двигателя, об/мин;

-- масса крана, т;

-- масса груза, т;

-- масса тележки, т;

, -- соответственно путь движения тележки и крана в одном направлении, , м;

, --соответственно скорость передвижения тележки, крана, , м/с;

, -- соответственно КПД двигателя механизма передвижения и механизма передвижения крана и тележки, , ;

-- коэффициент, учитывающий потери при регулировании подъема (для систем с динамическим торможением );

-- коэффициент, учитывающий потери торможения и регулирования (для кранов с регулированием и торможением противовключением =0,9; для кранов с динамическим торможением ; для кранов без регулирования скорости );

-- коэффициент, учитывающий потери при действии ветра (для кранов в помещении ; для кранов на открытом воздухе , принимаем .

кВт•ч/цикл

Эта формула выведена для усредненного цикла с шестью пусками механизма подъема при относительной продолжительности включения ПВ 50% и тремя пусками механизмов горизонтального передвижения при относительной продолжительности включения ПВ 40%.

Часовой расход (кВт•ч) электроэнергии краном при производительности

(19)

где -- удельный расход электроэнергии для соответствующего числа циклов в час;

-- мощность дополнительных потребителей при относительной продолжительности включения кВт.

кВт

Выполняя аналогичный расчёт для консольного крана, получаем кВт.

Таким образом, для снижения неэффективного использования электроэнергии в цехе будет предусмотрен настенный консольный кран.

На месте сборки для облегчения манипулирования тяжёлыми элементами конструкции мобильного здания смонтируем кран на колонне с изменяемым вылетом.

В качестве грузозахватных органов для транспортирования стальных листов применим электромагнит, который разместим на настенном кране. На кране на колонне будем использовать крюк. Все остальные элементы МЗ будем транспортировать в поддонах с помощью мобильных наземных транспортных средств (МНБТ).

Таким образом, в рассмотренном разделе был спроектирован цех по производству мобильного здания двух типов: рассчитаны площади складов, площадь места сборки, проездов и проходов, выбраны типы транспортирующих машин и их количество. В последующих разделах спроектируем поддоны и специальное грузозахватное приспособление.

2. Конструкторская часть

Для перегрузки собранного мобильного здания с места сборки на грузовой автомобиль или треллер потребуется специальное грузозахватное приспособление. Для максимального упрощения перегрузочной работы будем использовать обычные крюки и канаты. Зацепление крюка на МЗ будет осуществляться в проушине, которую мы введём в конструкцию МЗ. С учётом размеров и массы поднимаемого груза применим грузоподъёмную траверсу.

Таким образом, перед конструкторской частью проекта ставим задачу: спроектировать грузоподъёмную траверсу для перегрузки мобильного здания с места сборки на грузовой автомобиль или треллер.

Предварительно рассмотрим существующие типы траверс, а также нагрузки, действующие на грузозахватный орган.

2.1 Патентно-информационный поиск

2.1.1 Информационный поиск [3, 4]

Грузозахватные траверсы. Классификация и основные требования. Траверсы применяют для подъема краном крупногабаритных грузов с присоединением последних к траверсе одновременно в нескольких местах при помощи ГУ, смонтированных на траверсе или подвешенных к ней.

Применение наклонных стропов для подъема длинномерных конструкций и тяжеловесного оборудованиям балок, ферм, рам, аппаратов и т.д.-- приводит к потере полезной высоты подъема крана, а также к возникновению значительных растягивающих усилий в самом стропе, сжимающих усилий в поднимаемом элементе и изгибающих в монтажных петлях. Стропы, скомбинированные с траверсами, не имеют этих недостатков и применяются для строповки грузов длиной 12 м и более. Траверсы выполняют балочными или решетчатыми в виде ферм. Балочные траверсы изготовляют из труб или двух соединенных между собой швеллеров или уголков, на концах которых закрепляются стропы. Длина балочной траверсы обычно не превышает 4 м, так как при большей длине масса траверсы велика. Для крепления стропов в балке делают отверстия или вваривают листы с проушинами, причем для возможности изменения рабочей длины траверс их может быть вварено несколько пар. Решетчатые траверсы длиной более 4 м изготовляют обычно в виде простейших ферм треугольной формы с вершиной угла, обращенной вверх или вниз. В последнем случае сокращается потеря высоты подъема крюка крана, но при этом необходимо проверять устойчивость траверсы против кручения.

Траверсы навешивают на крюк крана с помощью захватываемого крюком пальца, закрепленного в середине траверсы, косынки с проушиной (кольцом) или тяг гибких или жестких, присоединяемых шарнирно, что полностью разгружает их от изгибающих моментов. Подвеска траверс к крюку крана с помощью жестких и гибких тяг приводит к потере полезной высоты подъема. Канатные стропы на свободном конце заканчиваются крюками различных конструкций, взаимодействующими со скобками изделия, или штыревыми замками, укрепленными на траверсе с коушами, вводимыми в гнезда корпуса замка. Штырь выдергивают вручную за прикрепленный к нему канатик (дистанционное управление) или тяговым электромагнитом.

Помимо простых канатных стропов траверсы могут комплектоваться различными специализированными ГУ. Канатные стропы могут связываться с траверсой балансирно путем огибания строповым канатом роликов» закрепленных в траверсе. Такие траверсы получили название балансирных и используются при подъеме грузов, у которых точки захвата расположены на разных уровнях. Уравновешивающиеся балансирные траверсы применяют при подъеме тяжеловесного оборудования двумя кранами часто различной грузоподъемности. Траверса в этом случае имеет две подвески для навешивания на крюки кранов, что исключает возможную перегрузку одного из кранов.

При выборе типа траверсы необходимо, чтобы ее конструкция обеспечивала подъем сборного элемента в рабочем (проектном) положении, чтобы не усиливать поднимаемые элементы для восприятия монтажных нагрузок. Разнообразие строительных конструкций по габаритным размерам, формам и массам обусловило изготовление грузозахватных траверс непосредственно отдельными строительно - монтажными организациями, что привело к их различному конструктивному выполнению (рисунок 7). Траверсы некоторых типов нормализованы. У приведенной на рисунке 8 траверсы балочной конструкции обоймы, несущие стропы, укреплены так, что их можно переставлять вдоль балки. Запирание обойм на балке производится пальцами, вставляемыми в предусмотренные в них отверстия. Балки траверсы в данном случае выполнены из толстостенной трубы.

Рисунок 7. Траверса балочная с двухветвевыми стропами (а) и схемы строповки груза (б). 1,5 - разъёмные подвески; 2 - растяжной канат; 3 - балка; 4 - замок крепления; 6 - канатный строп.

На рисунке 9 приведены конструкции универсальной балансирной траверсы, балочной конструкции. Балки траверсы выполнены из двух швеллеров № 15, разнесенных на расстояние 140 мм и связанных между собой в пролете уголками 32Ч32Ч4, а по концам -- накладками из листа. Принятая конструкция позволяет длину траверсы увеличить До 5,6 м. Балансирные стропы перекинуты через ролики. Кроме того, траверса оснащена обычными (небалансирными) стропами.

Рисунок 8. Траверса балочная с переставными обоймами (а) и схема строповки груза (б). 1 - подвеска; 2 - растяжной канат; 3 - балка; 4 - обойма; 5 - канатный строп.

Рисунок 9. Траверса балочная универсальная. 1 - подвеска; 2 - растяжной канат; 3 - серьга; 4 - скоба; 5 - балансирный строп; 6 - ролик; 7 - балка.

Рисунок 10. Траверсы решётчатой конструкции с вершиной угла фермы, обращённой вверх (а) и вниз (б). 1 - связь; 2 - подвеска; 3 - балка; 4 - стойка.

Таблица 11. Параметры унифицированных траверс с пальцевым захватом для колонн
Модель	Грузоподъёмность, т	Габарит, мм	Масса, кг
		длина	ширина	высота
I	4	892	70	665	41,2
II	10	936	100	910	65
III	16	1080	125	1160	120
IV	25	1080	140	1305	160
V	32	1284	155	1435	233

Унифицированные траверсы грузоподъемностью 4...32 т с пальцевым захватом и штыревым замком предназначены для подъема и монтажа колонн (рисунок 9).

Траверса выполнена в виде сварной балки, оборудованной подвесками, и комплектуется стропами с штыревыми замками, снабженными устройствами для дистанционной расстроповки установленных колонн. Основой балки является двутавровый профиль, к которому приварены подвеска для крепления (снятия) траверсы на крюк ГУ и боковины для крепления стропов.

Таблица 12. Техническая характеристика траверс для железобетонных и металлических плит, панелей, балок, ферм и других изделий.
Грузоподъёмность	Расстояние между, м	Габарит, мм	Масса, кг	Назначение
	Крайними точками подвеса по горизонтали	Точками подвеса к крюку крана и к изделию	длина	ширина	высота
16	8	1,3	8500	1200	1500	-	Подъём и монтаж балок длиной до 18 м и массой до 16 т
7	6	1,6	1200	500	1400	245	Подъём и монтаж ферм и балок перекрытий массой до 7 т
20	1,4	1,4	1500	600	1200	440	Подъём и монтаж ферм толщиной в местах строповки до 600 мм, массой 20 т
8	17	4	1800	600	3000	2070	Подъём стропильных балок длиной до 18 м, массой до 8 т
20	10	35	10500	300	3000	200	Подъём и монтаж балок длиной до 20 м, массой до 20 т
10	10	2,6	1100	500	3000	560	Подъём, перемещение и монтаж подстропильных ферм длиной 20…30 м и 30…36 м, массой 10 и 25 т
25	12	2,6	1300	500	3000	1490

Траверсы решетчатой конструкции выполняют обычно в виде простейших треугольных ферм с вершиной угла, обращенной вверх или вниз. В последнем случае сокращается потеря, высоты подъема крюка крана, но при этом необходима большая точность изготовления траверсы с условием обеспечения расположения при нагружении в одной вертикальной плоскости балки и нижних раскосов. Для подъема тяжелых или длинных грузов существуют также траверсы с двумя параллельными поясами, связанными стойками и раскосами.

Рисунок 11. Траверсы: а - в виде серьги; б - балансирные с блоками; в - в виде фермы; г - с коромыслами; д - паук. 1 - серьга; 2 - канатные подвески; 3 - балка; 4 - неподвижный блок; 5 - подвижный блок; 6 - треугольная ферма; 7 - коромысло.

На рисунке 11, а показана унифицированная траверса грузоподъемностью 10, 16 и 25т с вершиной, обращенной вверх, для подъема строительных балок и ферм. Для подъема стеновых панелей, большепролетных ферм, плит перекрытий и покрытий разработаны траверсы грузоподъемностью 10т с вершиной фермы, обращенной вниз (рисунок 11, б). Балка траверсы выполнена из швеллера №14, нижние раскосы --из двух швеллеров №10. Масса траверсы при длине 6 и 10 м соответственно 412 и 460 кг. Высота траверсы около 1,5м. Траверсы отдельных типов для подъема, перемещения и монтажа различных металлических и железобетонных панелей, плит, балок, ферм и других изделий индивидуального проектирования и изготовления приведены на рисунке 12 и 13.



Рисунок 12. Траверсы: а - для подъёма железобетонных балок; б - для монтажа железобетонных балок и ферм; в - балансирная; г - для подъёма стропильных балок; д - для монтажа подкрановых балок и риглей; е - для монтажа подстропильных ферм; ж - схема монтажа.

Применение траверс при подъеме вертикального оборудования цилиндрической формы (аппаратов - царг, обечаек и т. п.) предохраняет их от воздействия сжимающих усилий, которые могут возникнуть при непосредственном использовании наклонных строп.

м

Рисунок 13. Траверсы для подъёма цилиндрических изделий в вертикальном положении. а - с трубчатой несущей балкой; б - с несущей балкой из швеллеров; в - для подъёма цилиндрических аппаратов; г - пространственная треугольная; д - пространственная треугольная с валиками в подвесках.