Реконструкция привода с вытаскивающим устройством с целью повышения надежности оборудования СПЦ стана 150 ОАО "Северсталь"

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общая часть

1.1 Перспективы развития

1.2 Назначение цеха, характеристика основного оборудования цеха

2. Специальная часть

2.1 Обоснование выбора темы

2.2 Назначение, устройство и принцип работы гидропривода вытаскивателя заготовок из нагревательной печи на стане 150

2.3 Расчет штока

2.4 Ведомость оборудования

3. Мероприятия по технической эксплуатации оборудования

3.1 Система ТОиР

3.2 Основные неисправности механизма и причины их возникновения, регулировки и наладки оборудования

3.3 Системы смазки и смазочного материала основных узлов трения

4. Экономика производства

4.1 Экономическое обоснование модернизации пневмопривода агрегата сортового проката

4.2 Расчёт капитальных вложений на реконструкцию привода выпрямителя с вытаскивающим устройством оборудования СПЦ стана 150 ПАО “Северсталь”

4.3 Расчёт дополнительных эксплуатационных затрат

4.4 Расчёт экономического эффекта

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Техника безопасности

5.2 Пожарная безопасность

5.3 Электробезопасность

5.4 Описание основных мероприятий по технике безопасности и противопожарной технике на участке при эксплуатации реконструируемого механизма и ремонте оборудования

5.5 Описание вопросов гигиены труда и промышленной санитарии в цехе

5.6 Сущность бирочной системы

5.7 Назначение и порядок оформления наряда-допуска

6. Охрана окружающей среды

6.1 Промышленная экология и мероприятия, проводимые по охране окружающей среды

Заключение

Литература



ВВЕДЕНИЕ

Тема дипломного проекта: Реконструкция привода с вытаскивающим устройством с целью повышения надёжности оборудования СПЦ стана 150 ОАО “Северсталь”.

Цель дипломного проекта: повысить надежность оборудования и снизить временные простои стана.

Задачи дипломного проекта:

1) Подобрать весь необходимый материал, техническую литературу для выполнения дипломного проекта.

2) Изучить принцип действия, назначение и устройство выпрямителя с вытаскивающим устройством.

3) Рассмотреть причину реконструкции агрегата.

4) Выполнить расчёт пневмоцилиндра, его давления, штока, трубопроводов, определить расход воздуха.

5) Оформить пояснительную записку и графические чертежи дипломного проекта в соответствии с требованиями ЕСКД.

Предполагаем, что в ходе реконструкции мы получим увеличение производительности оборудования и улучшения качества готовой продукции, снижения ремонтных затрат, увеличения надёжности оборудования. гидропривод вытаскиватель механизм модернизация

Актуальность реконструкции вытаскивателя заготовок в том, что после замены гидропривода на пневмопривод, оборудование будет работать в исправном режиме без задержки заготовок в распределителе, что позволяет увеличить объем производства, темп прокатки, исключить простои агрегата.

Череповецкий металлургический комбинат, а в настоящее время ПАО «Северсталь» - одно из самых современных и крупнейших предприятий северо-запада России. Площадь занимаемой им территории свыше пятисот гектаров, где расположено более восьмидесяти цехов и производств, в которых трудится около сорока трёх тысяч человек. Завод является крупнейшим производителем разнообразной продукции: чугун, сталь сортовая, лист горячее и холоднокатаный, лента холоднокатаная из коррозионно-стойких материалов, гнутые профили и другое.

Комбинат работает на привозном сырье и топливе. Сырьевой базой являются железорудные концентраты Оленегорского и Ковдорского комбинатов (отдаленность 1500 км), 84% коксующего угля поставляется из Печерского(1830 км), 16% из Кузнецкого угольных бассейнов. Природный газ идёт из Поволжья, Республики Коми и Тюмени. Потребители продукции ЧерМК крупнейшие предприятия автомобильной промышленности, такие как ЛиАЗ, КамАЗ, ГАЗ, ВАЗ и другие; крупнейшие судостроительные предприятия. Также потребляют заводы по производству домашнего и машинного оборудования, заказчиком также является оборонный комплекс.

Сегодня товарный знак «Северсталь» хорошо знают не только в странах ближнего и дальнего зарубежья, покупка металла ведётся крупными компаниями развивающихся государств(Алжир, Афганистан, Тайланд и другие), так и высокоразвитым к последним относятся Германия, США, Австралия, Италия и Скандинавские страны.

В данном курсовом проекте рассматривается реконструкция привода вытаскивателя заготовок из нагревательной печи Стана 150 (СПЦ) ПАО «Северсталь». С целью снижения временных простоев стана, его улучшения и надежности оборудования.



1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Перспективы развития

Сортамент продукции сортопрокатного цеха очень широк. Он включает в себя: уголок, швеллер, круг, арматуру, катанку и другую продукцию. Освоено производство специального профиля железнодорожной клеммы, швеллера 10, катанки для металлокорда. Круглый прокат может быть обточен механическим путем на 3 станках. Качество проката контролируется автоматизированной установкой ультразвукового контроля.

В общей сложности цех производит более 170 профилей из 150 марок стали, при этом сортамент производства постоянно обновляется, разрабатываются новые профили для расширения внутреннего и внешнего рынков сбыта.

Обеспечение бесперебойного функционирования СПЦ достигается путём эффективного управления материально-техническими ресурсами и, в частности, регулированием количества полуфабрикатов и незавершенного производства в обжимном цехе. Основные управленческие решения в отношении количества полуфабрикатов и незавершенного производства принимаются на основании расчётов.

1.2 Назначение цеха, характеристика основного оборудования цеха

Сортопрокатный цех является самостоятельным хозрасчетным структурным подразделением дирекции по производству.

Сортопрокатное производство имеет в составе: мелкосортный стан 250; среднесортный стан 350; проволочный стан 150; адъюстаж; отделение по ревизии и сборке валковых опор, ремонтно-механическая мастерская .

Одним из основных подразделений сортопрокатного цеха является непрерывный проволочный стан 150, который предназначен для прокатки катанки и арматурного профиля диаметром от 5,5 до 13,0 мм из заготовок сечением 100х100 мм и длиной от 10500 до 11700 мм из углеродистых, низколегированных и легированных сталей.

Подготовленные для прокатки заготовки укладываются в один ряд на загрузочные решетки, установленные в пролетах склада заготовок при помощи пратценкранов. Продвижение заготовок к перекладывающему устройству осуществляется шлеппером.

Перекладывающим устройством заготовки по одной передаются на восьмисекционный подводящий рольганг и по нему поступают к двухзонной методической печи. В случае попадания дефектных заготовок на рольганг они сбрасываются в карман брако сбрасывателя.

При помощи втаскивающего устройства заготовки поштучно загружаются через боковое окно в нагревательную печь.

Продвижение металла по наклонному поду печи производится рычажным толкателем, выдача из печи производится поштучно через боковое окно с помощью выталкивателя заготовок и вытаскивающего устройства.

Нагрев заготовок производится до температуры прокатки, равной от 1100 до 1200 °С.

Выдаваемые из нагревательной печи заготовки поочередно при помощи распределительного устройства направляются в один из 4 калибров клети N 1 черновой группы стана. Прокатка на стане ведется: начерновой и 1 промежуточной группах стана - в четыре нитки, на 2 промежуточных группах и в чистовых восьмиклетевых блоках в одну нитку.

Число проходов прокатываемого металла для круга диаметром 5,5; 6,0 и 6,5 мм - 23, для круга 8,0 мм - 21, диаметром 10,0 мм - 19, и для кругов 12,0 - 13,0 мм - 17.

На стане используется проводковая арматура качения (роликовые коробки) и арматура скольжения (пропуски, трубки). На выходе раската из клетей N 2; 4 и 6 установлены кантующие валки.

За клетью N 9 черновой группы по каждой из 4 ниток производится обрезка передних концов раската и, в случае необходимости, порезка его на габаритные длины с помощью аварийных ножниц.

Раскат в клеть N 10 поступает по направляющим желобам.

Прокатка в черновой, 1 промежуточной группах клетей и в чистовых блоках производится с минимальным натяжением. Прокатка в промежуточных клетях NN 14-15-16 производится без натяжения при помощи автоматических петлерегуляторов. Обрезка переднего конца раската и аварийная порезка перед чистовыми блоками производится соответственно летучими и аварийными (крошительными) ножницами.

Во избежание скопления недоката в случае аварии в блоках перед ними дополнительно установлены разрывные ножницы.

Из восьмиклетевых чистовых блоков катанка подается по направляющим трассам, оснащенным секциями охладителей с форсунками для охлаждения проката водой высокого давления, с помощью трайбаппаратов на виткоукладчик. Формируемые виткоукладчиком витки катанки падают на движущийся транспортер и с него непрерывно поступают в накопитель витков. На сетчатых транспортерах веерообразно уложенные витки катанки охлаждаются воздушным потоком, создаваемым вентилятором.

На участке водо-воздушного охлаждения осуществляется регулируемое двухстадийное охлаждение, позволяющее получать готовый прокат с заданными механическими свойствами и структурой при минимальном количестве окалины на поверхности. Из накопителя витки катанки собираются в мотки на поворотных кругах.

Мотки с поворотных кругов снимаются перекладывающими устройствами и укладываются на пресс для подпрессовки и обвязки.

При помощи шагающих транспортеров мотки передаются на роликовый рольганг, по которому поступают к навешивателям мотков и посредством их перекладываются на накопители мотков (пакетмашины).

С накопителей мотки снимаются мостовыми кранами на склад готовой продукции или подаются на пакетовязальные машины для упаковки мотков в бухты.

Недокаты с промежуточных групп клетей и брак сматываются на бракомоталке.

Уборка окалины из-под стана производится путем смыва водой в яму, расположенную в скрапном пролете. Из ямы окалина отгружается грейферным краном в вагоны или автомашины.



2. СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Обоснование выбора темы

В данном дипломном проекте рассматривается реконструкция вытаскивателя заготовок из нагревательной печи Стана 150 (СПЦ) ПАО «Северсталь».

Данная реконструкция способствует повышению надежности оборудования и снижает временные простои стана. Причина реконструкции в том: что при выдаче заготовок были случаи втыкания их в приподнятый клапан распределителя, что задерживало темп прокатки.

В данном дипломном проекте выполнена реконструкция вытаскивателя заготовок, а именно замена гидроцилиндра привода на пневмоцилиндр так как он более долговечен и надёжен в использовании.

До реконструкции заготовка втыкалась в приподнятый клапан распределителя. Причиной этого была ненадёжность работы гидропривода, который не успевал поднимать клапана, так как скорость гидропривода была меньше скорости подачи заготовок в распределитель.

После замены на пневмопривод, исчезли проблемы втыкания заготовок. Благодаря большему давлению пневмопривод стал работать быстрее, тем самым успевая поднимать клапана, и механизм начал работать в исправном режиме.

Перед реконструкцией была опасность удара по гидроприводу, что могло привести к утечке масла и возгоранию оборудования. Клапана не успевали выводить заготовки в желоб. После реконструкции исключалась возможность возгорания оборудования.

Реконструкция приведет к повышению темпа прокатки, к уменьшению простоя оборудования, увеличению количества выпускаемой продукции.



2.2 Назначение, устройство и принцип работы гидропривода вытаскивателя заготовок из нагревательной печи на стане 150

Распределительные и вытаскивающие устройства служат для поштучной задачи заготовок, (поступающих из течи, в определенные калибры первой рабочей клети стана; возвратное устройство -- для подачи заготовок обратно в печь в случае необходимости.

Распределительное устройство состоит из профилированного барабана, установленного на подшипниках качения, и привода, который состоит из электродвигателя, зубчатых муфт, тормоза, одного или двух редукторов, промежуточного вала и командоаппаратов

Вытаскивающее устройство состоит из:

а) Тянущего ролика, установленного на подшипниках качения с приводом от электродвигателя, через муфты, одноступенчатого цилиндрического редуктора и промежуточного вала ;

б) Обойм с прижимными роликами, установленными на валу, либо рычагов, установленных на осях, несущих на себе прижимные ролики

в) Пневматических цилиндров, посредством которых осуществляется прижим роликами, заготовок к тянущему ролику.

Устройство имеет конечные выключатели и фотоимпульсатор.

Возвратное устройство состоит из:

г) Тянущего ролика с приводом от электродвигателя, через зубчатые муфты, одноступенчатый цилиндрический редуктор и промежуточный вал;

д) Прижимных роликов с приводом от пневматических цилиндров через рычаги, установленные на осях.

Устройства установлены на общих тележках.

Тележка по рельсовому пути может выкатываться за пределы линии стана во время ремонтов. Привод тележки состоит из электродвигателя, муфты, трех-ступенчатого цилиндрического редуктора, на выходном валу которого установлена приводная звездочка, цепи и ведомой звездочки с натяжным устройством.

Смазывание узлов трения механизмов осуществляется централизованной системой густой смазки, пневматических цилиндров -- вводом масла в цилиндры или при помощи распылительных масленок, редукторов -- заливкой масла в ванны.

а) смазать шарниры рычажных систем подъема стола и перемещения тележки и оси бегунков;

б) особое внимание обратить на крепление обойм, прижимных роликов со штоками пневматических цилиндров, оседержателей, гребенок, и на наличие шплинтов на валиках и проверить:

в) В достаточном ли количестве поступает вода для охлаждения механизмов и подшипников распределительного барабана;

г) Величину выработки втулок и прижимных роликов и других шарнирных соединений прижимного механизма (работа вытаскивающего и возвратного устройств при суммарных зазоpax в шарнирных соединениях прижимных механизмов более 4 мм не допускается);

д) Величину выработки рабочих .поверхностей прижимных роликов (при необходимости их наварить);

е) Величину зазоров между тянущими и прижимными роликами, которые при крайних нижних положениях прижимных роликов должны быть на 3--6 мм меньше, чем размер поперечного сечения заготовок;

ж) Точность установки распределительного барабана (отрегулировать его работу при помощи конечных выключателей и тормозов).



Рисунок 1 - Вытаскивающее устройство

Вытаскивающее устройство, представленное на рисунке 1 состоит из:

1) Тормоз

2) Электродвигатель.

3) Электродвигатель.

4) Одноступенчатый цилиндрический редуктор.

5) Командоаппарат.

6) Промежуточный вал.

7) Редуктор.

8) Командоаппарат.

9) Муфта.

10) Зубчатая муфта.

11) Распределительный барабан.

12) Общая тележка.

13) Подшипник распределительного барабана.

14) Электродвигатель.

15) Муфта.

16) Трехступенчатый цилиндрический редуктор.

17) Приводная звездочка.

18) Тянущий ролик.

19) Прижимной ролик.

20) Втулка прижимного ролика.

21) Обойма.

22) Втулка.

23) Вал.

24) Конечный выключатель.

25) Фотоимпульсатор.

26) Пневмоцилиндр.

27) Втулка.

28) Гайка.

29) Оседержатель.

30) Оседержатель.

31) Рельсовый путь.



2.3 Расчётная часть

2.3.1 Расчет давления в пневмоцилиндре.

Основные данные пневмоцилиндра:

- внутренний диаметр цилиндра D₂ = 140 (мм)

- ход штока l_ш = 340 (мм)

- диаметр штока d_ш = 36 (мм)

- усилие, действующее на штоке цилиндра F = 27000 (Н)

Определяем необходимое максимальное давление P_max, МПа:

, (1)

где F - усилие, действующее на шток цилиндра,

F = 27000 Н;

А_п - площадь поршня, (мм²).

на выталкивание:

, (2)

где D₂ - внутренний диаметр цилиндра, D = 140 мм;

(мм²),

на втягивание:

, (3)

где d_ш - диаметр штока , d = 36 (мм);

(мм²)

Максимальное давление

на выталкивание:

(4)

на втягивание:

; (5)

Из ряда номинальных давлений в пневмоцилиндре выбираем давление с учётом суммарных потерь системы (на трение, сопротивление и т.д.):

(МПа)

Определяем расчётное давление Р, (МПа)

, (6)

где Р_max - максимальное давление, Р = 3 (МПа);

На рисунке 2 представлена пневматическая схема агрегата.

Рисунок 2 - Пневматическая схема агрегата

1) блок подготовки воздуха.

2) распределитель двухпозиционный с электромагнитным управлением.

3) пневмоцилиндр.

а) шток.

б) поршень.

в) корпус.



2.3.2 Расчёт пневмоцилиндра

Определяем толщину стенки цилиндра д_с, (мм):

, (7)

где D_п - диаметр поршня, D = 125 мм;

[у] - допустимое растяжение материала цилиндра [1], [у] = 180 (МПа);

м - коэффициент Пуассона [1], м = 0,3;

Р - расчётное давление, Р = 3,6 (МПа);

Определяем толщину нижней крышки цилиндра t_к, (мм):

, (8)

где D₂ - диаметр поршня, D = 140 (мм);

Проверяем напряжение в стенке цилиндра у, (МПа):

, (9)

где D₁ - внешний диаметр цилиндра, (мм);

P - расчётное давление, Р = 0,6 (МПа);

D₁ = D₂ + 2*д_c, (10)

где D₂ - диаметр поршня , D = 125 (мм);

д_c - толщина стенки цилиндра, д= 3,9 (мм);

D₁ = 140 + 2*6 =152 (мм);

(МПа);

87,6 (МПа) < 180 (МПа) - условие соблюдается

Производим расчёт цилиндра на устойчивость с выдвинутым штоком:

Определяем площадь сечения цилиндра, А_ц, (мм²):

, (12)

где D₁ - внешний диаметр цилиндра, D = 152 (мм);

D₂ - внутренний диаметр цилиндра , D = 140 (мм);

Определяем момент инерции J_x, (мм⁴):

, (13)



(14)

(мм);

Определяем радиус инерции i_min, (мм):

, (15)

где J_x - момент инерции, J = 5742033,05 (мм⁴);

А_ц - площадь сечения цилиндра, А = 2750,6 (мм²);

Определяем фактическую гибкость цилиндра со штоком л_ф:

(16)

где м - коэффициент приведения длины [1], м = 1;

i_min - радиус инерции , i = 17,9 (мм);

l - длина цилиндра с выдвинутым штоком;

l = l_ц + l_ш , (17)

где l_ц - длина цилиндра, l = 478 (мм);

l_ш - ход штока, l = 340 (мм);

l = 478 + 340 = 818 (мм);

Так как фактическая гибкость цилиндра со штоком меньше предельной гибкости л_пред = 90, то для определения критического напряжения примем формулу Ясинского:

(18)

где л_ф - фактическая гибкость цилиндра со штоком, л = 45,7;

a - коэффициент зависящий от материала [1], a = 3100;

b - коэффициент зависящий от материала [1], b = 11,4;

МПа;

Определяем критическую нагрузку на цилиндр F_кр, (Н):

, (19)

где у_кр - критическое напряжение , у = 2679 (МПа);

А_ц - площадь сечения цилиндра, А_ц = 2750,6 (мм²);

Определяем допустимую нагрузку на цилиндр [F], (Н):

(20)

где [n_ц] - допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 1,8;

К - коэффициент, учитывающий возможность повышения давления в системе [1], К = 1,5;

Проверяем цилиндр на устойчивость

(21)

где F_кр - критическая нагрузка, F = 7368857,4(Н);

[F] - допустимая нагрузка, [F] = 2729206,4(Н);

[n_ц] - допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 1,8;

,

Должно выполнятся условие:

, (22)

2,7 > 1,8 - условие выполняется

2.3.3 Расчет штока

Определяем скорость выхода штока , (м/с):

=Lш/t, (23)

где Lш - ход штока,(м);

t - время выхода штока,(с);

=0,340/5=0,0068,

Определяем площадь поршня на втягивание f2, (мм²):

f₂=(Dш+dш), (24)

где Dп - диаметр поршня,мм;

dш - диаметр штока,мм;

Определяем площадь поршня на выталкивание f1, (мм²):

f1= (25)

f1=

Определяем критическое положение напряжения в штоке:

Определяем радиус инерции imin, (мм):

imin=dш/4, (26)

где dш - диаметр штока, (мм);

imin=36/4=9,

Определяем фактическую гибкость

(27)

где м - коэффициент приведения длины [1];

i_min - радиус инерции;

lш - длина штока, (мм);

=67;

По формуле Ясинского рассчитываем критическое напряжение, (МПА):

(28)

где л_ф - фактическая гибкость цилиндра со штоком;

a - коэффициент зависящий от материала [1], a = 3100;

b - коэффициент зависящий от материала [1], b = 11,4;

=2432,8;

Определяем критическую нагрузку на штоке Fкр, (Н):

(29)

где у_кр - критическое напряжение, (МПА);

А_ш - площадь сечения штока,

=2475130,7

(30)

=1017,36 (мм²)

Определяем допустимую нагрузку на штоке [F],(Н):

, (31)

где Fкр - критическая нагрузка на шток, (Н);

[n_ц] - допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 1,8;

=916715,07;

Проверяем шток на устойчивость, Н;

(32)

где F_кр - критическая нагрузка, (Н);

[F] - допустимая нагрузка на шток;

[n_ц] - допустимый коэффициент устойчивости [1], [n_ц] = 3;

Должно выполняться условие:

nц>[n], (33)

2,7 > 1,8 - условие выполняется;

Определяем расход воздуха Qср л/мин.

Qср=vср fср, (34)



где ср - скорость движения штока цилиндра, (м/c);

fср - средняя площадь поршня,мм²

Qср=0,068*7989,3=542,

f ср =(f_ср +f_ср)/2, (35)

где f₁-площадь поршня на выталкивание, мм²

f₂ - площадь поршня на втягивание, мм²

fср=(15386+552.6)/2=7969,3

Для обеспечения требуемых условий работы выбираем требуемый насос.

Тип: Пластинчатый регулируемый насос PVD 72H/30

Подача: Q=72,5 л/мин;

Давление: Р=4,5 МПа;

КПД: =0,99;

2.3.4 Уточненный расчет скорости штока

Определяем среднюю скорость штока, vср, м/с

Vср=Qср /fср, (36)

где Qср- средний расход жидкости,м^3//с

f ср- средняя площядь поршня,м³;

- КПД системы;

Vср=542*0,99/7969,3=0,68;

=_н*ц, (37)

где _н -КПД насоса;

_ц -КПД цилиндра;

=0,98*0,99=0,88,

Уточняем время выхода штока tшт,с

tшт= Lш/Vср, (38)

tшт=340/0,068=5

2.3.5 Расчёт проушины и пальца

Определяем диаметр пальца, соединяющего шток цилиндра с опорой dn,мм

d_п (39)

где F- усилие ,действующее на шток, Н/мм²

-допускаемое напряжения среза, Н/мм^2;

d_п

Расчёт проушины на смятие _ср Н/мм²;

ср =F/Aсm <[_ср ], (40)

где F - усилие ,действующие на шток, Н;

Асм- площадь смятия,мм²;



ср₌27000/960=28,1

Асм= d_{п * пр}, (41)

где dп -диаметр пальца, мм;

пр - ширина проушины штока, мм;

Асм=24*40=960

Должно выполнятся условие:

_срcм, (42)

28,1280 Н/мм²,

Расчет пальца на срез, _ср ,Н/мм²,

_ср= F /2 A_cр, (43)

_ср=27000/2*1384,7=9,8;

где F-усилие, действующее на шток, Н;

Аср -площадь сечения пальца,мм^2;

Аср= *3,14/4 мм² , (44)

Аср=3,14*42²/4=1384,7

2.2.6 Расчет трубопроводов

Определяем условный проход трубопровода D_y, мм

D_y = 4Q/ v, (45)



где Q - средний расход жидкости м³/с;

v- скорость потока рабочей жидкости м/с;

D_y=4*542/3,14*5=11,6

Выбираем ближайшее большее значение условного прохода трубопровода из справочника, 45 ГОСТ8734-75, D_y=15мм, стальная.

Определяем толщину стенки трубопровода _,т.мм.

_т=Р(D_н+m)/2_доп, (46)

где Р - максимальное давление в системе, МПа;

m- допустимое отклонение от диаметра, мм;

D_н- наружный диаметр труб, мм;

_доп - допустимое напряжение материала труб, МПа;

_т=3,6(18,5+0,1)/2*40=0,83

_доп=_в/п_в, (47)

где _в- предел прочности материала трубы, МПа;

п_в- коэффициент запаса прочности по пределу прочности;

_доп=100/2,5=40;

Выбираем ближайшее большее значение диаметра из справочника ГОСТ8734-75, стальная, толщина стенки д=1 мм;



2.4 Ведомость оборудования

Таблица 1 - Ведомость оборудования

Наименование оборудования	Обозначение	Техническая характеристика
Пластинчатый регулируемый насос	PVD 72H/30	Q=72,5 л/мин; Р=4,5 МРа; =0,99;
Электродвигатель	АИР112М4	n=1500 об/мин; Рном=5,5 кВт
Муфта	МУВП1-85	n=1700 об/мин; m=81,64 кг



3. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Система ТОиР

Система ТО и Р - совокупность взаимосвязанных средств документации ТО и Р и исполнителей необходимых для поддержания и восстановления качества агрегатов или их составных частей. Система ТО и Р предусматривает выполнение правил и норм по ТО и эксплуатации агрегатов машин и механизмов и организацию контроля за их соблюдение. Планирование графиков для выполнения ремонтов оборудования на металлургическом предприятии составляют годовые (перспективные) и месячные (оперативные) графики планово предупредительных ремонтов (ППР). При составлении проекта годового графика учитывают данные о сроках службы основных элементах оборудования, накопленные в процессе его эксплуатации за истекший период и зафиксированные в соответствующей документации (журналах, ведомостях). Месячные графики ППР составляются на основе годового графика с уточнением даты остановки на ремонт и их продолжительности. Месячный график является оперативным и в него при необходимости могут включать ремонты не предусмотренные годовым графиком.

Существуют ремонты двух видов: плановые и внеплановые. К плановым относятся текущие (Т1,Т2,Т3,Т4), а к капитальным (К1,К2,К3).

Текущий ремонт выполняется для обеспечения или восстановления работоспособности оборудования и состоит в замене или восстановлении быстроизнашивающихся деталей или узлов, проверки креплений и замены вышедших из строя деталей и т.д.

Капитальный ремонт - ремонт, направленный на восстановление исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса оборудования с заменой или восстановление его частей, включая базовые.

Структура ремонтного стана 8Т₁+3Т₂+К.

3.2 Основные неисправности механизма и причины их возникновения, регулировки и наладки оборудования

При эксплуатации пневматического привода, как и любой другой технической системы, наступает момент, когда процесс его нормального функционирования нарушается, что проявляется в различного рода отказах, как внезапных, так и постепенных.

Внезапные отказы характеризуются скачкообразным изменением заданных значений параметров привода (одного или нескольких), что обычно приводит к его останову или нарушению последовательности выполнения технологических операций. Отказ подобного рода очевиден, функционирование объекта прекращается в целях проведения ремонтных работ.

В случае постепенного отказа значения параметров привода (одного или нескольких) изменяются постепенно, что может быть обусловлено износом или прогрессирующим нарушением настроек каких-либо его элементов, уменьшением проходных сечений дросселирующих устройств, чрезмерным увеличением утечек и другими факторами. Постепенный отказ может и не сопровождаться видимыми нарушениями работы пневмопривода, но его наличие приводит к ухудшению качества и (или) уменьшению объемов выпуска продукции. В связи с этим важно своевременно выявить и устранить причины постепенных отказов, что позволяет обеспечить нормальное функционирование системы и сократить число аварийных ремонтов.

Время, затрачиваемое на ремонт пневмопривода, складывается из двух составляющих: времени на поиск неисправности и времени на ее устранение.

Время на поиск неисправности существенно сокращается, если используются методы технической диагностики, позволяющие локализовать место ее наличия, а также в том случае, если в приводе применяются пневматические элементы, снабженные различными индикаторами и дублирующими устройствами.

Классификация дефектов.

Изнашивание деталей машин сопровождается появлением разного рода дефектов, т.е. несоответствия детали требованиям стандарта (ГОСТа) или технических условий (ТУ) по одному или нескольким параметрам.

Дефекты деталей промышленного оборудования, вызванные их износом в процессе эксплуатации, могут быть устранимыми и неустранимыми.

Устранимый дефект может быть ликвидирован при восстановлении параметров детали, которое в этом случае технически возможно и экономически целесообразно.

Количественная характеристика отклонения геометрических размеров и формы детали от номинальных, а также отклонения во взаимном расположении поверхностей называют величиной дефекта.

Все дефекты, вызванные износом деталей оборудования, можно разделить на три группы: нарушение целостности, изменение формы и изменение размеров, которые могут наблюдаться у изношенных деталей как по отдельности, так и в разных сочетаниях.

Решающее влияние на выбор способа и технологического процесса восстановления изношенных деталей оказывает величина дефекта -- до 0,5 мм; 0,5...2,0 мм и свыше 2,0 мм, которая определяется для отклонений размеров и формы изношенных деталей.

Процесс изнашивания деталей механизма при их эксплуатации связан с разными причинами, основными из которых являются:

- постоянное или внезапное изменение физико-механических свойств материала деталей, их истирание или деформирование в процессе эксплуатации, коррозия, перераспределение остаточных напряжений, которое может привести к разрушению детали;

- конструктивные ошибки при проектировании оборудования, связанные с неправильным расчетом скоростей перемещения исполнительных узлов оборудования, ошибками в выборе материала для изготовления его отдельных деталей, неверным определением формы деталей, шероховатости их поверхности и посадок в сопряжениях;

- технологические ошибки при неправильном выборе методов и режимов обработки деталей и их сборки;

- неправильная эксплуатация промышленного оборудования, связанная с использованием его не по назначению или с превышением нагрузочных и скоростных режимов и интенсивностью эксплуатации, некачественным техническим обслуживанием оборудования.

Наибольшее влияние на интенсивность изнашивания деталей машин оказывает именно неправильная эксплуатация промышленного оборудования.

Все неисправности деталей машин, возникающие в процессе эксплуатации, могут быть разделены на три группы: естественный износ, механические повреждения и химико-тепловые повреждения, происходящие при эксплуатации оборудования (нагрев деталей при работе оборудования и влияние компонентов смазочно-охлаждающих жидкостей).

Естественный износ деталей механизма связан с оказываемым на них давлением, наличием циклических нагрузок, режимом смазывания и его стабильностью, температурным режимом, наличием агрессивных веществ в окружающей среде и состоянием сопрягаемых поверхностей (их шероховатостью).

В зависимости от условий эксплуатации, обусловливающих интенсивность изнашивания, детали машин подразделяют на пять групп, в каждой из которых доминирующим фактором является:

- абразивное изнашивание (детали ходовой части мобильных машин);

- пластическое деформирование (детали шлицевых соединений, зубчатые муфты, зубчатые колеса и др.);

- коррозия с одновременным механическим воздействием (блоки цилиндров, распределительные валы, поршни и др.);

- знакопеременные нагрузки (шатуны, пружины и др.);

- знакопеременные нагрузки с одновременным интенсивным трением (коленчатые валы, поршневые пальцы, вкладыши подшипников скольжения, зубья зубчатых колес коробок подач и скоростей).

Механические повреждения деталей -- это трещины, пробоины, риски, поломки, изгибы, вмятины, скручивание, которые возникают как под воздействием значительных местных нагрузок и ударов, так и при перегрузке деталей в процессе эксплуатации.

Трещины появляются в наиболее нагруженных местах корпусных деталей промышленного оборудования (станины, коробки скоростей и подач, столы, суппорты и др.). Наиболее часто появление трещин наблюдается на корпусных деталях, выполненных из чугуна. Помимо ударных нагрузок появление трещин может быть вызвано снижением прочности материала корпусной детали при ее длительной эксплуатации (усталостные трещины). Появляются усталостные трещины, как правило, в местах концентрации напряжений.

Пробоины являются следствием ударов различных предметов о поверхность тонкостенных деталей или конструкций (различные защитные кожухи, ограждения, экраны).

Риски появляются на поверхности деталей машин, главным образом, при использовании загрязненной инородными включениями смазки (при некачественной работе системы централизованного смазывания оборудования или использовании загрязненного масла при смазывании точек периодической смазки). Появление рисок возможно при попадании инородных частиц на поверхности сопрягаемых деталей, имеющих относительное перемещение, например, между направляющими станины и суппорта при некачественной их очистке в процессе эксплуатации.

Поломки и обломы имеют место при воздействии больших ударных нагрузок или в результате усталости металла.

Изгибы и вмятины сопровождаются изменением формы детали являются следствием воздействия ударных нагрузок. Наблюдаются они у таких деталей, как рамные конструкции, валы, оси, тяги, конструкции из листового материала.

Скручивание связано с воздействием больших крутящих моментов, возникающих при временном, не предусмотренном эксплуатационными свойствами оборудования, увеличении нагрузки.

Изгибы и вмятины сопровождаются изменением формы детали являются следствием воздействия ударных нагрузок. Наблюдаются они у таких деталей, как рамные конструкции, валы, оси, тяги, конструкции из листового материала.

Скручивание связано с воздействием больших крутящих моментов, возникающих при временном, не предусмотренном эксплуатационными свойствами оборудования, увеличении нагрузки.

Химико-тепловые повреждения деталей наблюдаются значительно реже, чем естественный износ и механические повреждения, и являются, как правило, следствием воздействия ряда факторов, возникающих в тяжелых условиях эксплуатации оборудования. К этой группе повреждений относятся коробление, коррозия, раковины, нагар, накипь.

Коробление -- следствие структурных изменений и больших внутренних напряжений, возникающих в деталях машин под воздействием высоких температур, появление которых связано с нарушением правил эксплуатации оборудования.

Коррозия -- разрушение металла при контакте его с коррозионной средой вследствие химического или электрохимического взаимодействия между ними. У деталей машин наблюдается электрохимическая коррозия, так как большинство технологических сред представляют собой электролиты.

При эксплуатации оборудования возможна как сплошная, так и местная коррозия. Сплошная коррозия (равномерная или неравномерная) ведет к постепенному уменьшению поперечного сечения деталей. Местная коррозия носит избирательный характер, но представляет большую опасность, чем сплошная, приводя к отклонению формы поверхностей от заданной, нарушая контакт сопрягаемых деталей, а в ряде случаев вызывая прободение стенок тонкостенных деталей.

Интенсивность местной коррозии зависит от внутренних (непостоянство свойств и структуры материала детали по ее объему, состояние поверхности, неравномерное распределение внутренних напряжений в конструкции) и внешних (температура, давление, влажность окружающей среды, наличие в окружающей среде агрессивных веществ) факторов.

При эксплуатации промышленного оборудования в большинстве случаев возникает именно местная коррозия -- точечная, щелевая, пятнами и язвами.

Раковины представляют собой углубления, образующиеся на поверхностях деталей в результате местного воздействия высоких температур, например на поверхностях фасок гнезд выпускных клапанов двигателей внутреннего сгорания.

Нагар на поверхностях деталей образуется как результат взаимодействия сильно нагретых газов с продуктами сгорания топлива и масел.

Накипь появляется в системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания при использовании жесткой воды, содержащей малорастворимые соли кальция и магния.

В данном агрегате может быть механические повреждения, пластическая деформация, трещины в местах корпусных деталей (станины, столы), изгибы и вмятины валов, осей, тяг.



3.3 Системы смазки и смазочного материала основных узлов трения

К основным задачам, которые решаются в период проектирования централизованных систем, относятся расчет и выбор двухлинейных питателей, насосных установок и магистральных трубопроводов.

Двухлинейные питатели пластичной смазки характеризуются номинальной подачей. Ее величина зависит от условий эксплуатации, периодичности работы систем, конструктивных (диаметр, длина подшипника, диаметральный зазор, качество трущихся поверхностей) и энергосиловых (нагрузка, скорость) параметров узлов трения. Изменения во времени этих параметров описываются уравнениями теории случайных процессов, что препятствует разработке теоретических методов расчета количества пластичной смазки, необходимого для нормальной работы узлов трения. Известные в настоящее время методики являются приближенными. Поэтому в конструкцию питателя введено индивидуальное устройство регулирования хода поршня.

Вид системы смазки выбирают в зависимости от режима работы машин, количества узлов трения и характера их расположения.

Централизованную ручную систему пластичной смазки используют для машин кратковременного режима работы (электропушки, механизмы крышек регенеративных нагревательных колодцев, ремонтные краны) и для отдельно стоящих машин повторно-кратковременного и длительного режимов работы с небольшим количеством узлов трения.

Группы машин повторно-кратковременного или длительного режима работы, объединенных общим технологическим процессом, оснащают централизованными автоматическими конечными и петлевыми системами. Когда узлы трения расположены вдоль линии большой протяженности (например, вдоль линии прокатки), применяют системы конечного типа, а если они сосредоточены на небольшой площади -- петлевого.

При расчете централизованных ручных систем пластичной смазки в качестве исходного параметра принимают частоту перезарядки резервуаров. Если принять частоту, равную одному разу в сутки, то перезарядку может выполнять ремонтный персонал в дневную смену, что удобно с эксплуатационной точки зрения.

В данном оборудовании для смазки подшипников качения применяют различные смазочные материалы: жидкие масла. Наиболее благоприятные условия для работы подшипника качения обеспечивают жидкие масла, для которых характерны такие признаки, как стабильность при работе, сравнительно небольшое сопротивление вращению, способность хорошо отводить тепло, очищать подшипники от продуктов износа. Пластичные смазки лучше, чем жидкие масла, защищают поверхности от коррозии, для удержания их в узле не требуется сложных уплотнений.

Важной составляющей в обеспечении длительного ресурса работы пневмоцилиндров является пластичная смазка, наносимая на все трущиеся поверхности в процессе сборки пневмоцилиндров. Применяет синтетическую смазку с добавками фторопласта, ингибиторов коррозии, стабилизаторов вязкости и других присадок, что обеспечивает ее работоспособность в диапазоне температур от -20 С до +170 С. Все это позволяет для стабильной работы пневмоцилиндров использовать в качестве энергоносителя сжатый очищенный воздух без добавления масла. Некоторые серии пневмоцилиндров также в качестве энергоносителя могут использовать и гидравлическое масло с давлением не более 20 бар, что может быть полезно для систем, требующих стабильной скорости или быстрой остановки.



4. ЭКОНОМИКА ПРОИЗВОДСТВА

4.1 Экономическое обоснование модернизации пневмопривода агрегата сортового проката

Использование новых клапанов с перекрытием позволяет увеличить срок службы с 6 до 8 месяцев (данные цеха). Экономический эффект по данному инвестиционному проекту определяется как:

- сумма разностей затрат на покупку новых клапанов с перекрытием

- разности затрат по оплате труда при выполнении работ по замене клапана.

- экономию за счёт снижения суммы условно-постоянных затрат

- увеличению прибыли от реализации продукции

Рассчитываем годовые затраты цеха по приобретению новых клапанов с перекрытием.

4.2 Расчёт капитальных вложений на реконструкцию привода выпрямителя с вытаскивающим устройством оборудования СПЦ стана 150 ПАО “Северсталь”

Затраты на реконструкцию привода будут использованы в виде инвестиций, которые будут использованы:

Инвестиции в проект учитывают затраты на:

- на выполнение проектировочных работ;

- на приобретение нового оборудования, узлов, деталей с учётом транспортно-заготовительных расходов;

- на затраты на проведение демонтажа старого оборудования с учётом её остаточной и ликвидационной стоимости, выполнение монтажных и пуско-наладочных работ.

Затраты на приобретение нового оборудования представлены в таблице 2

Таблица 2 - Затраты на приобретение нового оборудования

	Наименование изделий	Количество, изд.	Цена, руб/изд	Сумма, руб.
Оборудование
1	Комплект клапанов	4	12000	48000
Материалы, запчасти, оснастка не входящие в стоимость оборудования (приобретаемые)
1	Вспомогательный материал (10%)			4800
ИТОГО:	52800
ИТОГО с учётом транспортно-заготовительных расходов (3% от стоимости оборудования, материалов, запчастей)	54384

Затраты на выполнение проектировочных работ составляют 5% от стоимости приобретаемого оборудования.

З проект=0,05*54384=2719,2 руб.

Затраты на проведение демонтажа старого оборудования с учётом её остаточной и ликвидационной стоимости, выполнение монтажных и пуско-наладочных работ рассчитываем по формуле:

К м = Ктр + Ки + Коф + Кпр + ОФост - Офликв, (48)

где Ктр- затраты по оплате труда, руб.

Ки - затраты на инструмент, используемый для проведения работ, руб.

Коф - плата за использование основных фондов (мостовой кран, компрессор, автотранспорт и т.д.), руб

Кпр - прочие затраты, руб

ОФ ост - остаточная стоимость демонтируемого оборудования, руб

ОФликв - ликвидационная стоимость демонтируемого оборудования, руб.

Расчет затрат на оплату труда рабочим при выполнении демонтажных, монтажных и пуско-наладочных работ представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Расчет затрат на оплату труда рабочим

Исполнители	Тарифная ставка, руб/ч.	Средний уровень доплат к тарифной ставке (150%)	Стоимость часа	Районный коэффициент (25%)	Отчисления на социальные нужды ЕСН (30%)	Трудозатраты исполнителя чел-час	Сумма, руб
Слесарь-ремонтиик 6 разряда	34.85	52,28	87,12	21.78+87.12 = 108.9	0.30*(87,12+21,78) = 28,31	1 человек по 8 часов = 8	77.9*8 = 623.2
Слесарь-ремонтиик 5 разряда	31,8	47,7	79,5	19.88+79.5 = 99.38	0,30*(79,5+19,88) = 25,84	1 человек по 8 часов = 8	66.38*8 = 531.04
Итого:	1154.24
Накладные расходы (связаны с управлением, организацией и обслуживанием, составляют 50 % от оплаты труда непосредственных исполнителей)	0,5*1154.24 = 577.12
Итого затраты по оплате труда:	1731*2001=3464451.3

За год основная и дополнительная заработная плата состовляет:

[(79.9*8)+66.38*8)]*250=(640+531)*250=292 760 руб/год.

Затраты на инструмент, используемый для проведения работ оборудования составляют 10-20% от суммы трудовых затрат.

Ки = 0,15*292 760=43914 руб.

Прочие затраты составляют 10% от суммы вышеперечисленных статей затрат.



Кпр = 0,1*(43914+292760)=33667.4 руб.

Остаточная стоимость демонтируемого оборудования (по данным цеха) равна ликвидационной стоимости (сдаётся на склад)

Данные расчёта затрат на демонтаж, монтаж нового оборудования, пусконаладочные работы представлены в таблице 3:

Таблица 4 - Данные расчёта затрат на демонтаж

Статья затрат	Сумма, руб.
Оплата труда, Ктр	2927.6
Затраты на инструмент, Ки	439.14
Прочие затраты, Кпр	33667.4
ИТОГО:	370341.4

К м =2927.6+43914+33667.4=370341.4 руб.

Расчёт инвестиций в проекте представлен в таблице 4:

Таблица 5 - Расчёт инвестиций в проекте.

Статья затрат	Сумма, руб.
Затраты на выполнение проектировочных работ	2719,2
Затраты на приобретение нового оборудования, узлов, деталей с учётом транспортно-заготовительных расходов	54384
Затраты на проведение демонтажа, монтаж нового оборудования, пусконаладочные работы	370341.4
ИТОГО	427444,6

Для выполнения модернизации требуемая сумма инвестиций составляет 427444,6 руб.



4.3 Расчёт дополнительных эксплуатационных затрат

Дополнительные эксплуатационные затраты связаны с вводом в эксплуатацию дополнительных основных фондов и учитывают рост затрат предприятия по различным калькуляционным статьям, рассчитываются по формуле:

З доп = ?Агод + ?З рем + ?З э/э + ?З от + ?З прочие + ? Н имущ, (49)

где ?Агод - годовая сумма амортизационных отчислений, связанная с вводом новых основных фондов, руб/год

?З рем - рост затрат затраты на содержание, эксплуатацию и ремонту нового оборудования, руб/год.

?З э/э - рост затрат на электроэнергию, руб/год.

?З от - рост затрат на оплату труда и отчисления на социальные нужды, при увеличении численности персонала, руб/год.

?З прочие - прочие дополнительные эксплуатационные расходы, руб/год

?Н имущ - рост налога на имущество, в связи с вводом в эксплуатацию новых основных фондов, руб/год.

Внедрение инвестиционного проекта не предполагает изменение численности и оплаты труда, затрат по электроэнергии. Затраты на ремонт сокращаются, расчёт приведём в третьем разделе, соответственно формула принимает следующий вид:

З доп = ?Агод + ?З прочие + ? Н имущ, (50)

Годовая сумма амортизационных отчислений рассчитывается по формуле:



?Агод = А после - А до, (51)

где А по, сумма амортизационных отчислений после внедрения, руб/год.

А до - сумма амортизационных отчислений до внедрения проекта, руб/год.

Рассчитываются по формуле

А = ОФ перв * N аморт, (52)

где ОФ перв - первоначальная стоимость новых (демонтируемых) основных фондов, руб

Nаморт -норма амортизации по установленному и демонтируемому оборудованию, по данным цеха 0,112 (11,2%)

Первоначальная стоимость нового оборудования равна сумме инвестиции в проект, демонтируемого оборудования 150500 руб. (данные цеха)

А после=0,1102*427444,6=47104,4 руб/год

А до =0,1102 *54384=5993,1 руб/год

?Агод =47104,4 - 5993,1 =41111.3 руб/год

Примечание

Норма амортизации (справочник) трубопроводы -13,1%, электродвигатели -7,4% (до 100 кВт -10,2%), краны мостовые -8,8% (консольные 6,8%), транспортёры ленточные , 20%, звеньевые -18%, рабочие машины и оборудование -10% (агломерационных фабрик -9%, доменного -11%, конверторного-8%, ЭСПЦ -11,2%, прокатных цехов -8,5%, нагревательные колодцы -18%, трубопрокатные станы горячей прокатки -11%, холоднокатаных труб -13,7%, термические печи -18%)

Прочие дополнительные эксплуатационные расходы (1,5% от суммы вышеперечисленных статей затрат)

...