автоматизация радиоуправлением кран-балки в цеху. Задание. В настоящее время на промышленных предприятиях большая часть кранбалок представлена оборудованием 90х, 80х и даже 70х годов. Рано или поздно руководители предприятий вынуждены решать вопрос о судьбе старой кранбалки
 Скачать 295.09 Kb.
|
 Введение В настоящее время на промышленных предприятиях большая часть кран-балок представлена оборудованием 90-х, 80-х и даже 70-х годов. Рано или поздно руководители предприятий вынуждены решать вопрос о судьбе старой кран-балки. Ограниченность в ресурсах и в тоже время желание обновить станочный парк заставляет предприятия идти путем автоматизации оборудования. Модернизация мостового крана обычно ассоциируется с заменой старых приводов и изношенных деталей. После замены пользователь хотел бы получить современный кран, превышающий старый по производительности и надежности. Однако, как показывает практика, это происходит далеко не всегда. Новая система управления, после модернизации кран-балки, безусловно, надежнее старой. Но надежность станка вряд ли увеличится, если на нём остались старые измерительная система и устройства электроавтоматики в случае не полной автоматизации. Значительного увеличения надежности можно ожидать только тогда, когда вместе с приводами и изношенными деталями устанавливаются более усовершенствованные силовые элементы, которые будут составлять комплексную автоматизацию. Но в этом случае затраты на модернизацию возрастут по меньшей мере в 3-5 раз, даже при условии приобретения самых дешевых электроприводов и выполнения работ собственными силами. Стоимость модернизации крана на заводе изготовителем или на специализированном ремонтном предприятии, которая, как правило, проводится совместно с его капитальным ремонтом, обычно составляет 70-80 % от стоимости нового мостового крана. Конечно, надежность старых кранов ниже, чем современных и они периодически выходят из строя. Но если для их восстановления применить современные приборы и методы ремонта механических устройств, то небольшая группа механиков справится с ремонтом всех кран-балок на предприятии. Подводя итог вышесказанному, можно отметить, что для успешной эксплуатации старого мостового крана достаточно выполнить замену части физически изношенных устройств крана и организовать ремонт остальных устройств крана. Анализ исходных данных Назначение кран-балки Кран-балки отличаются функциональностью и надежностью, долговечностью и практичностью. Раньше их применяли только в закрытых помещениях, либо под навесом. Сейчас же применяют разновидности, эксплуатация которых осуществляется как в закрытом помещении, так и на открытом воздухе. Такой уличный вариант оснащен дополнительной защитой механизма и электрооборудования от неблагоприятного влияния окружающей среды. Поэтому кран-балка имеет следующие преимущества: - простая, но надежная конструкция; - относительно легкий вес, что позволяет использовать устройство на небольших объектах; - управление вручную, если нет возможности подключить электрический ток; - безопасность работы для персонала, т. к. управление всеми процессами осуществляется не на высоте, а снизу; - возможность работы в местах с узкими пролетами, на труднодоступных площадках; - несложная установка и демонтаж; - длительный срок службы; - нет необходимости нанимать крановщика; - невысокая стоимость. 1.2 Технические данные Подвесная конструкция кран-балки включает балки, которые установлены на фермах помещения либо на эстакадах, если работы идут вне здания. Грузовая каретка располагается на балке, монтируемой к подкрановым рельсам, с ходовыми колесами. Рельсы (двутавры) устанавливают в потолочной части здания. Зона, в которой можно проводить погрузочно-разгрузочные работы, всегда находится ниже кран-балки. Используют ее в цехах с большой производительностью. К основным параметрам кран-балок относят: - Грузоподъемность. Показатель зависит от типа устройства: для опорного – до 10 т, для подвесного – до 5 т. - Скорость движения: опорные механизмы перемещаются со скоростью 0,4-1 м/с, а подвесные – до 0,5 м/с. - Величина пролета – пространство, в котором может работать кран-балка. - Высота поднятия груза. Технический анализ кран-балки Человек постоянно стремится облегчить любой процесс, в особенности производственный. В ходе работы, где нужно перемещать различные грузы, без механизмов и приспособлений не обойтись. Сейчас время новейших грузоподъемных устройств, среди которых наибольшей известностью и спросом пользуется такое оборудование, как кран балка. Техника широко применяется в строительной отрасли, при разгрузке различных складов, обслуживания штучных грузов, контейнеров, лесных грузов. Ее используют как на больших заводах, так и на частных предприятиях, что позволяет экономить время и производственные затраты.  Кран-балка один из видов современного грузоподъемного оборудования, используемых при подъеме и транспортировке грузов с любым тоннажем. Принцип ее работы состоит в следующем: с помощью крепежных систем на механизм подъема крепится груз. Крепежным элементом могут служить крюки, грузовые электромагниты, грейферы, тележки и другие системы. Когда груз будет надежно закреплен, его поднимают на необходимую высоту с помощью действующего подъемного механизма. Ключевыми параметрами любого крана являются его грузоподъемность и высота подъема тали. После поднятия груз перемещают на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости по рельсовым путям. Рабочим пространством крана называется пролет крана, это еще одна основополагающая характеристика. Когда груз расположится над местом разгрузки, его опускают и отсоединяют крепления. На сегодняшний день большая часть кранов довольно неприхотлива к условиям внешней среды и в обычном режиме работы функционируют при температурах -20 - +40°С. Анализ элементной базы кран-балки В подвесной конструкции подкрановые пути не требуют дополнительных опор, они устанавливаются в потолочных перекрытиях, что экономит время монтажа. Подвесные кран-балки передвигаются с помощью пульта управления. Они удобны при обслуживании крупногабаритных материалов, промышленного оборудования. Главным их преимуществом является расширенное рабочее пространство. Кроме того, при одном и том же показателе грузоподъемности они значительно легче.  Для больших рабочих площадей удачным конструктивным решением стало использование подвесных двухпролетных кран-балок. Они отличаются от стандартных лишь длиной моста. За счет увеличения его длины значительно расширяется зона обслуживания. Для снижения избыточной нагрузки на мост и предотвращения его деформации, к перекрытиям монтируется еще один двутавровый путь в качестве дополнительного опорного элемента. Структура кран-балки Кран-балка состоит из балки несущей (1), балки концевой (2), балки концевой шарнирной (3), привода (4), тали (5), тележки приводной (6), тележки неприводной (7), кронштейна (8). Балка концевая (2) представляет собой сварную металлоконструкцию, которая своей формой обеспечивает минимальный вертикальный подход. Снабжена двумя тележками: приводной (6) и неприводной (7). К средней части балки концевой (2) на болтах одним концом крепится несущая балка крана (1). Другой конец несущей балки опирается посредством шарнирного устройства на середину шарнирной концевой балки (3). На кронштейнах (8), которые установлены на несущей балке, расположен вал с цепной звёздочкой (4), соединяющийся с ведущими колёсами приводных тележек. Через звёздочку перекинута бесконечная (кольцевая) цепь (30). Оператор тянет за цепь, и кран перемещается по подкрановому пути. Таль, служащая для подъёма и перемещения груза, устанавливается на несущей балке. Конструкция балки концевой шарнирной (3) аналогична балке концевой (2), только она соединяется с пролетной балкой посредством подхвата. Подхват снабжен роликами, на которые опирается пролетная балка своей верхней полкой. Подвижное соединение пролетной балки с концевой позволяет компенсировать неточность монтажа подкрановых путей и делает конструкцию статически определимой. Пролетная (несущая) балка имеет различную конструкцию в зависимости от пролета крана для обеспечения необходимой жесткости и прочности крана. Принцип работы по принципиальной схеме Управление механизмами осуществляет машинист из кабины, подвешенной к ездовой балке, или с пола помещения при помощи кнопочного пульта, соединённого с механизмами Кран-балки. Потому на кран-балке имеются электроприводы подъема и передвижения с 2-мя рабочими скоростями: номинальной и пониженной, которые обеспечиваются внедрением двухскоростных асинхронных движков вместо односкоростных либо дополнительного микропривода. Мост кран-балки, имеющий механизм перемещения с электроприводом, выполнен в виде одной балки, по которой движется ходовая электротележка. Одновременно с двигателем подъема включается электромагнит УА, размыкающий тормоз. Электродвигателями талей и кран-балок управляют с помощью реверсивных магнитных пускателей и пусковых кнопок, подвешиваемых на гибком бронированном кабеле. Конструкторские расчеты 3.1 Разработка функциональной схемы Изначально необходимо разработать функциональную схему для того, чтобы учесть все узлы и агрегаты, для которых требуется электрическое питание.  T - Блок приема сигнала с пульта К1-К3 – магнитный включатель М1-М3 – двигатели 3.2 Описание функциональной схемы 1) Блок «Т» - у радиоуправления «TELECRANE F24-60» идет в комплекте блок приема сигнала с пульта у оператора, в свою очередь блок преобразует в понятный сигнал для других элементов механизма. 2) Блок «К1-К3» - это магнитный включатель, который на входе получает полученный сигнал с блока управления и на выходе выдает сигнал для двигателей. 3) Блок «М1» - Электродвигатель который отвечает за подъем и опускание груза. 4) Блок «М2 и М3» - это электродвигатели отвечающие за передвижение. 3.3 Расчет мощности
Общая мощность электрооборудования станка, это сумма мощностей каждого элемента:   Для определения мощности вводной линии необходимо применить формулу:   – коэффициент одновременности. Показатель количества одновременно работающих потребителей. В станкостроении применяется – 0,8 – коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для потребителей. Коэффициент применяется – 1,5   Полученное значение округляем в большую сторону и получаем 73кВт 3.4 Расчет электропитания вводной линии Для расчета силы тока необходимо применить формулу:    Требования к вводному электропитанию:   3.5 Расчет сечения провода Провода необходимо выбрать медные, в силу их преимуществ: - высокая прочность - упругость - стойкость к окислению - электропроводность выше, чем у алюминия Монтаж схемы будет проводиться одножильными медными проводами, в силу удобства, так как провода будут изгибаться под разными углами и не теряют при этом принятую форму. Данный вид монтажа впоследствии облегчает поиск неисправности. Согласно расчетам, мощность вводной линии должна быть - 73кВт, ток – 192А, при напряжении 380В. Согласно таблице выбора сечения кабеля из ПУЭ – 7, выбираем ближайшее значение по току в большую сторону, с учетом открытого монтажа, оно равняется 215А. Сечение кабеля при этом значении составляет 50  .Необходимо провести расчет правильности выбора: Рассчитываем сопротивление проводника:  где  – удельным сопротивлением материала (для меди – 0,017Ом* ) - длина проводника – площадь поперечного сечения  Необходимо учесть тот факт, что ток идет по кабелю не только в одну сторону, но и обратно. Поэтому общее сопротивление:   Находим падение напряжения из соотношения:    Определяем падение напряжения в процентах. Если полученное значение превышает 5%, тогда выбираем из таблицы ближайшее большее значение:  Для выбора провода необходимо разделить 50 на 3, так как у нас питание 380В при трехфазном подключении.Получаем значение 16,6 . Выбираем по таблице ПУЭ ближайшее большее значение, оно составляет 25 . Соответственно подключение каждой фазы будет осуществляться одножильным проводом. Подключение необходимо произвести проводом КГ 1*25 .Рассчитываем сечения провода на электродвигатель 4АС132М2:    Табличное значение сечения провода составляет – 4 .    Находим падение напряжения из соотношения:   Определяем падение напряжения в процентах.  Монтаж проводим проводом ПуВ 1*4. Расчет сечения провода освещения станка:   Табличное значение сечения провода составляет – 0,5 . Но в ходе расчет данное сечение не подошло. Поэтому используем сечение 2,5 .   Находим падение напряжения из соотношения:   Определяем падение напряжения в процентах.  Полученное значение не превышает 5%, значит сечение провода выбрано правильно. Монтаж производим кабелем ПуВ 1*2,5. Рассчитываем сечения провода на электродвигатель 4АС132М2:  Табличное значение сечения провода составляет – 4 . Находим падение напряжения из соотношения:   Определяем падение напряжения в процентах.  Монтаж проводим проводом ПуВ 1*4. Расчет сечения провода освещения станка: Табличное значение сечения провода составляет – 0,5 . Но в ходе расчет данное сечение не подошло. Поэтому используем сечение 2,5 .   Находим падение напряжения из соотношения:   Определяем падение напряжения в процентах.  Полученное значение не превышает 5%, значит сечение провода выбрано правильно. Монтаж производим кабелем ПуВ 1*2,5. 3.6 Расчет надежности Надежность — это особое свойство, заключающееся в способности устройство сохранить свои технические параметры во времени, это свойство характеризуется безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью. Обеспечение высокого качества и надежности изделий является комплексным многоэтапным процессом. Надежность закладывается на проектирование изделий, она зависит от прогрессивности и совершенства конструктивной схемы, прочности и износостойкости применяемых материалов и ряда других факторов. Требуемая надежность обеспечивается в процессе производства изделий. Она определяется совершенством и стабильностью технологического процесса изготовления, качеством сборки, долговечностью контроля отдельных деталей и изделия в целом. В расчет надежности входят: Расчет вероятности безотказной работы; расчет средне наработки до отказа; расчет интенсивности отказов.
Интенсивность отказов изделия определяется, как сумма интенсивности отказов входящих в систему элементов. λ изд. = λ1 + λ 2+...+ λn λ изд. = ∑( λ∙n) = 99,03  Средняя наработка до отказа:   = 10091 часа При восьмичасовом рабочем дне, продолжительность безотказной работы составляет 1261 дней.  Вероятность безотказной работы: 0,000001    Вывод: надежность электрошкафа близка к 1, время безотказной работы примерно 3,4 года. Экономическая часть 4.1 Расчет трудоемкости монтажа
Сумма нормы часов на монтаж радиоблока составляет 55,8 час. При учете восьмичасового рабочего дня, монтаж электрошкафа будет выполнен за 7 дней одним электромонтажником. 4.2 Расчет трудоемкости на проектирование и внедрение Для расчета затрат на этапе проектирования необходимо определить продолжительность каждой работы, начиная с составления технического задания и заканчивая оформлением документов. Продолжительность работ определяем по формуле: Т0=(Тmin+Тmax)/2 Т0=(40+55,8)/2 где Т0 — ожидаемая продолжительность работ; Тmin и Тmax соответственно наименьшая и наибольшая длительность работы.
4.3 Расчет капитальных затрат Заработная плата инженера: Исходя из данных в таблице, на работу по изучению, проектированию и внедрению инженером затрачивается 7 дней. Дневная заработная плата составляет 1320руб.  где:  – дневная заработная плата – количество дней – процент премии, который составляет 25%   Необходимо произвести расчет с учетом процентов отчислений на социальное страхование:  Z +  где: – составляет 30% Заработная плата электромонтажника: Дневная заработная плата составляет 1125руб. Работы на монтаж и пуско-наладку займут 5 дней. Z = 1125 * 5 + 25% Z = 6750 руб. Z +  = 8775 руб.Заработная плата мастера участка: Дневная заработная плата составляет 1460руб. Z = 1460 * 7 + 25% Z = 13200 руб. Z + = 16780 руб.Капитальные затраты являются суммой заработной платы специалистов, занятых в процессе разработки, внедрения и монтажа.  + Нгде: Н – накладные расходы  =  + 8775+ 16780 + 3% 4.4 Расчет экономического эффекта Главный экономический эффект от внедрения средств автоматизации заключается в улучшении экономических и хозяйственных показателей работы предприятия, в первую очередь за счет повышения оперативности. Для большинства предприятий экономический эффект выступает в виде экономии трудовых и финансовых ресурсов, получаемой от: снижения трудоемкости расчетов; снижение трудозатрат на поиск и подготовку документов; экономии на расходных материалах; 4.5 Заключение В рамках модернизации, сумма предложенная сторонней организацией за проектирование, монтаж и продажу оборудования дистанционного управления составляет 130000руб. В силу проведенных расчетов, экономия при разработке и монтаже пульта дистанционного управления силами нашего предприятия составит 30000,5 руб. После проведения модернизации, снизится трудоемкость у оператора станка. До модернизации операторы станков и литейных печей затрачивали на работы по перемещению с помощью подвесного пульта в среднем 15 минут, поле установки дистанционного управление это время сократилось на 10 минут, рабочие за день пользуются краном примерно около 10-20 раз, то есть за год это 720 часов. Диагностика и наладка Обычно используют эти методы выявления неполадок: Метод наблюдения является простейшим и самым необходимым в работе наладчика. Он состоит в наблюдении за действием элементов схемы и оценке правильности их действия. Даже в электрооборудовании со сложной электроавтоматикой и большим количеством аппаратуры в одной операции управления участвует не более 3—4 аппаратов. Зная назначение и расположение аппаратов, по их состоянию наладчик может судить о режиме работы, направлении движений и очень часто можно установить причину неисправности или ограничить круг поисков только путем наблюдения. Метод исключения или локализации проверяемого участка заключается в искусственном сокращении объема участка, содержащего необнаруженный неисправный элемент путем последовательного отключения до тех пор, пока не обнаружится неисправность. Под связями в данном случае понимают все виды связей, в том числе и механические. Например, снятие ремня и проверка двигателя на холостом ходу позволяет установить, что именно неисправно — двигатель или механизм. Метод сравнения заключается в замене проверяемого элемента или узла схемы соответственно исправным элементом или узлом (панелью блоком). Если после замены элемента или узла неисправность исчезает, наладчик продолжает работу, оставляя неисправный элемент или узел в мастерской. Метод обратной последовательности применяют при проверке схемы, состоящей из нескольких звеньев, связанных функциональной зависимостью. Он заключается в том, что проверку производят на выходе каждого звена последовательно, от последнего к первому. Если при этом какое-то промежуточное звено имеет нормальный выход, т. е. выполняют требуемую функцию, то сразу же после этого можно проверить выход предыдущего звена. Такой метод исключает лишние контрольные операции и, следовательно, сокращает время наладки. Этот метод дает наибольший эффект в условиях серийного производства и эксплуатации. П   ри наладке сложного электрооборудования или при отсутствии у наладчика достаточного опыта часто используют метод прямой последовательности. Но и в этих условиях рекомендуется все же обратная последовательность в целях выработки определенного навыка. При наладке электрооборудования возникает необходимость в определенном количестве электроизмерительных приборов, инструмента и приспособлений, номенклатуру и число которых определяют в зависимости от сложности схем электроприводов и систем автоматизации, а также типами применяемой электроаппаратуры и электронных приборов. Применяются как специальные, так и универсальные измерительные приборы. В  ыполняется монтаж кран-балки двумя способами: Отдельными блоками. Используется в небольших помещениях, где нет возможности применять вспомогательную грузоподъемную технику. Также этот способ применяется для монтажа подвесных кран-балок. Полносборочный вариант – наиболее эффективный, экономически выгодный и оперативный способ монтажа. Собранная на земле кран-балка поднимается с помощью вспомогательной техники (обычно автокраном) на подкрановый путь. Используется для монтажа опорных кран-балок. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ Монтаж осуществляется в три этапа: Составление проектной документации. После проведения обследования, условий эксплуатации грузоподъемной машины и необходимых расчетов, специалисты разрабатывают проект. Устройство подкрановых путей. Они могут располагаться на колоннах, крепиться к стенам или стропильной системе помещения. Выполняется монтаж опор, подкрановых балок и двутавра (по нему перемещаются концевые балки крана). Сборка кран-балки и ее подъем, подключение питания посредством гибкого токоподвода или троллейного шинопровода. На заключительном этапе проводятся испытания крана в статическом положении и динамике, а также составляется отчетной документации. Выполняя монтаж подвесной или опорной кран-балки необходимо: Удостоверится в соответствии длины моста и ширины пролета. Определится с местоположением системы питания, особенно закрытых троллейных шинопроводов. Правильно рассчитать сечение двутавра (учитывая нагрузку), из которого будет выполнен монтаж подкрановых балок и направляющих. Обеспечить безопасность работ, в том числе установить ограничители движения на концах подкрановых путей. Проверить целостность всех элементов конструкции, при обнаружении неисправностей устранить выявленные дефекты. Техническое диагностирование – это одна из основных частей ремонта и техобслуживания подъемных сооружений (ТС). Диагностирование преследует цели: проверка состояния тельферов и кранов в целом или их отдельных систем, поиск проблем, сбор информации для назначения определенного вида ремонтных работ. Диагностирование кранов включает следующие задачи:-Выявление проблем перед техническим обслуживанием оборудования, для решения которых могут потребоваться трудоемкие и (или) долгосрочные ремонтные работы; -Проверка текущего состояния оборудования и оценка имеющегося ресурса (определение максимальных сроков эксплуатации); - Поиск неявных неисправностей, которые проявились во время работы; -Поиск проблем в работе оборудования, определение их природы и поиск причин, приведших к неисправности; -Разработка информации, необходимой для планирования, организации и осуществления ремонтных работ (технического обслуживания). Проводимые работыУсловно, техническое диагностирование грузоподъемных тельферов и кранов можно разделить на 3 вида: внеплановое (проводится при выполнении ремонтных работ, модернизации подъемных сооружений и т.д.), первичное (проводится ближе к окончанию срока службы оборудования, отведенного разрешительными документами), повторное. В любом из случаев проводятся работы: Ознакомление с документацией на оборудование (технические нормативы, инструкция по эксплуатации). Изучение существующих условий эксплуатации оборудования. Изучение состояния компонентов и соединений. Изучение электро- и гидрооборудования. Изучение кранового пути (только для подъемных сооружений, использующих данную систему). Проведение испытаний грузоподъемности в движении и стоя (поднятие контрольных грузов), если это необходимо. Дополнительно может быть проведена проверка химического состава ответственных металлоконструкций и оценка усталости металла (выяснение остаточного ресурса). По результату работ выдается технический отчет с указанием всех обнаруженных дефектов оборудования. Дополнительно, могут быть указаны предельные допустимые сроки эксплуатации. Методы контроляСпециалисты «Кран-эксперт» используют все доступные способы диагностирования грузоподъемных кранов: визуальный осмотр, обследование ультразвуком и т.д. Для каждого компонента подъемного сооружения разработана целая система методов и средств диагностирования, что позволяет наиболее точно определить проблему и выяснить причину ее возникновения и найти пути устранения неисправности. Чтобы заказать проведение диагностики Вы можете позвонить по номеру, указанному на сайте, написать на электронный почтовый адрес или оставить заявку через форму обратной связи. Заключение В данном дипломном проекте был проанализирован процесс замены устаревших систем и силовых элементов в промышленной кран-балке. В качестве главного привода был выбран реверсивный комплектный электропривод, преобразователь с двигателем MA-100 P-FB. Целью данной работы было доказательство того, что автоматизация промышленной кран-балки приведет к повышенной производительности и надежности в литейном производстве. Однако, как показывает данные исследования этого дипломного проекта, необходимо тщательно подходить к вопросу механизма кран-балки, то есть выбору современных, усовершенствованных силовых элементов. Кроме того, качественная автоматизация кран-балки требует соответствующего обслуживания. Такой процесс модернизации кран-балки весьма дорогостоящ, поэтому допускается, замена лишь части комплектующих, вышедших из строя или которые почти израсходовали свой ресурс. В данном исследовании были выполнены соответствующие расчеты мощности кран-балки, которые можно применить на текущем производстве. В ходе выполнения ДП была выявлена такая особенность модернизации кран-балки, как возникновение напряжения местного изгиба от давления катков электротали. |
