Технология изготовления грузовой тележки крана

Содержание

 

Страница 

1 Введение...……………………… ……………………………………………….5

2 Технологическая часть……………….…...…..…………………………………7

2.1 Описание, назначение  и условия эксплуатации изделия.  Технические                                           

       условия  на  изготовление, контроль и приемку готовой продукции.......8

2.2 Основной металл конструкции и оценка его свариваемости...…………..17

2.2.1 Общая характеристика  основного металла………………………….

2.2.2 Оценка свариваемости основного  металла изделия………………..

2.2.3 Определение норм расхода и коэффициента использования основного металла………………………………………………………….

2.3 Оценка технологичности конструкции…………………….………………15

2.4 Изготовление входящих деталей...………………………………................20

2.5 Сравнительная экономическая  оценка вариантов процесса сборки и    

      сварки изделия. Выбор способа сварки……………………………………

2.6 Выбор сварочных  материалов……………………………………….……..26

2.7 Расчет режимов сварки………………………………...……………............31

2.8 Выбор сварочного  оборудования и источников питания…………..…….34

2.9 Выбор и описание  сборочно-сварочных приспособлений, установок и 

      технологической оснастки…………………………………………………

2.10 Способы уменьшения  сварочных деформаций, напряжений,

        перемещений……………………………………………………………

2.11 Выбор контроля качества изделия……………………………………….

2.12 Технологический процесс  сборки и сварки……………………………..

2.13 Техническое нормирование и  расчетное определение трудоемкости 

        изготовления изделия……………………………………………………..

2.14 Расчетное определение количественного  состава элементов

        производства……………………………………………………………

2.14.1 Расчет фондов  времени……………………………………………..

2.14.2 Расчет количества  рабочих……………………………………….

2.14.3 Расчет количества  оборудования, приспособлений, рабочих 

           мест…………………………………………………………………

2.14.4 Расчет потребности  в материалах, энергии……………………..

2.15 Внутрицеховой транспорт………………………………………………...

2.16  Планировка участка………………………………………………………

3 Расчетно-конструкторская  часть………………………………………………..

3.1 Расчет болтового  соединения крепления консольного крана к полу…….

3.2 Расчет на прочность  консоли крана………………………………………..

3.3 Расчет подшипников  манипулятора………………………………………..

 

 

4 Охрана труда, окружающей среды  и противопожарные мероприятия……….

4.1 Опасные и вредные производственные факторы…………………….......62

4.1.1  Мероприятия по  снижению вибрации…………………………….

4.1.2  Мероприятия по  снижению шума…………………………………

4.2 Общие мероприятия  по охране труда на проектируемом  участке при 

      выполнении технологического процесса…………………………………..

4.3 Микроклимат……………………………………………………………….

4.4 Вентиляция………………………………………………………………….66

4.5 Электробезопасность……………………………………………………….67

4.6 Производственное  освещение…………………………………………….68

4.7 Безопасность труда при эксплуатации  грузоподъемных средств……..

4.8 Безопасность эксплуатации сосудов под давлением……………………

4.9 Пожарная безопасность……………………………………………………

5  Организационная часть………………………………………………………..69

5.1 Территориальное  размещение  проектируемого участка………………

5.2 Прогрессивные принципы организации  производственных 

      процессов, реализованные в проекте…………………………………….

5.3 Формы организации производственных  процессов……………………..76

5.4 Обоснование типа производства…………………………………………

5.5 Управление  качеством продукции, изготовленной  на участке 

      сборки-сварки коллектора…………………………………………………

5.6 Организация ремонта оборудования………………………………………

5.7 Научная организация труда……………………………………………….

5.8 Организация и планирование  рабочего места…………………………..

5.9 Организация труда на участке…………………………………………….

6 Экономическая часть

6.1 Перечень стоимости основных фондов…………………………………..

6.1.1 Капитальные вложения  в здание……………………………………….

6.1.2 Капитальные вложения  в основное оборудование……………………

6.1.3 Капитальные вложения  в дорогостоящую оснастку…………………

6.1.4  Капитальные вложения  в подъемно-транспортное оборудование….

6.1.5 Капитальные вложения  в производственный и

        хозяйственный инвентарь..............................................................

6.1.6 Дополнительные капитальные  вложения в проектирование…………

6.2 Определение общих капитальных вложений на создание участка……..

6.3 Определение величины амортизационных  отчислений………………..

6.4 Определение цеховой себестоимости  продукции………………………….

6.4.1 Затраты на основные  материалы и технологическую  энергию………

6.4.2 Основная заработная  плата производственных рабочих………….

6.4.3 Расходы на подготовку  и освоение производства…………………

6.4.4 Расходы на содержание  и эксплуатацию оборудования………….

6.4.4.1 Расходы на эксплуатацию  оборудования………………….

6.4.4.2 Затраты на внутрицеховое  перемещение грузов…………..

 

6.4.4.3 Расходы на текущий  ремонт оборудования

           и инструментов……………………………………………

6.4.4.4 Износ инструментов  и приспособлений целевого

           назначения……………………………………………….

6.4.5 Цеховые расходы……………………………………………………

6.4.6  Калькулирование цеховой себестоимости единицы продукции..

6.5 Определение общезаводских и  внепроизводственных расходов……..

6.6 Определение полной себестоимости  единицы продукции…………..

6.7 Определение точки безубыточности  выпуска продукции…………

6.8  Расчет технико-экономических показателей проекта ……………..

7 Стандартизация……………………………………………………………………

8 Выводы…………………………………………………………………………….

9 Список литературы……………………………………………………………….

 

 

 

Приложения:

1. Маршрутная технология изготовления грузовой тележки крана – 6 листов (А4).

2. Спецификации – 4 листа (А4);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Введение

 

Сварочное производство является одной из важнейших отраслей машиностроения. Преимущества сварных конструкций в настоящее время общепризнанны, такие конструкции повсеместно применяют взамен литых и клепаных изделий. Эти преимущества сводятся к уменьшению расхода материала, снижению затрат труда, упрощению оборудования, увеличению производительности. Значительно расширяются и широко используются в производстве автоматизация и механизация основных технологических операций.

При помощи сварки целесообразно изготовлять  изделия тяжелого машиностроения, которые  имеют большие размеры, массу  и толщины элементов, так как  их изготовление в виде поковки или  отливки невозможно либо нецелесообразно. В связи с этим часто встает проблема осуществления комплексной механизации и автоматизации технологических и вспомогательных процессов изготовления сварных конструкций. Таким образом, разработка технологического процесса производства, включая выбор рациональных способов изготовления, контроля, транспортировки сборочных единиц и готовых конструкций, приобретает особо важное значение при современном развитии производства.

Требования по улучшению  качества и надежности сварных конструкций  обеспечиваются путем правильного выбора вида сварки, сварочных материалов, расчета наиболее рациональных режимов сварки.

В настоящее время  существует потребность в водяном  теплоснабжении жилых и вспомогательных  помещений небольших населенных пунктов. Так как энергоресурсы  постоянно дорожают, а тепловую электростанцию в небольших населенных пунктах строить нецелесообразно, возникает проблема создания тепловой автономной энергетической станции. В настоящее время ОАО “РУМО” предлагает для оснащения автономных и крышных котельных семейство наиболее прогрессивных компактных автоматизированных котлоагрегатов УТМ с вертикальными котлами. Котлоагрегат – это экономичный, компактный и недорогой аппарат, обеспечивающий водяным теплоснабжением жилые и вспомогательные помещения небольших населенных пунктов. Коллектор  котлоагрегата представляет собой сварную конструкцию.

 

2 Технологическая  часть

2.1 Описание, назначение и условия эксплуатации изделия. Технические условия на изготовление, контроль и приемку готовой продукции

 

Коллектор представляет собой сварную конструкцию, служащую для теплопередачи между горелкой и теплоносителем котлоагрегата.

Конструкция эксплуатируется и  в закрытых помещениях. Температура  окружающей среды от -40 до +50⁰С. Влажность окружающего воздуха колеблется от 0 до 100%.

Коллектор имеет габаритные размеры 800 × 800 × 1526 мм. Масса изделия  равна 325 кг. Эскиз изделия представлен  на рисунке 2.1.

Изделие изготавливается из низкоуглеродистой  стали обыкновенного качества Ст3пс5 по ГОСТ 380-94.

Коллектор представляет собой сварную конструкцию, состоящую из сепараторов 1 и 2, обоймы 3 и отводов 4 и 5.

 

На данный вид изделий распространяется действие ПБ 10-574-03 - Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

К сварным швам  согласно ПБ 10-574-03 предъявляются следующие требования :

- cварные швы должны быть стыковыми, с полным проплавлением. Применение угловых сварных соединений допускается при условии сплошного ультразвукового или радиографического контроля. Допускается применение угловых швов с конструктивным зазором без контроля радиографией или ультразвуком для приварки к коллекторам, барабанам водотрубных котлов и корпусам газотрубных котлов труб и штуцеров внутренним диаметром не более 100 мм;

- конструкция и расположение сварных швов должны обеспечивать:

а) возможность выполнения сварных соединений с соблюдением  всех установленных в НД, производственно-технической  документации (далее по тексту ПТД) требований по сварке;

б) свободное размещение нагревательных устройств в случае местной термической обработки;

в) доступность проведения контроля качества сварных соединений предусмотренными для них методами;

г) возможность выполнения ремонта сварных соединений с  последующей термообработкой и  контролем, если они предусмотрены  НД.

- не допускается пересечение стыковых сварных соединений. Смещение осей сварных швов, выходящих на границу сварного шва параллельно или под углом, должно быть не менее трехкратной толщины более толстого листа, но не менее 100 мм;

- расстояние между центрами двух соседних отверстий в обечайках и выпуклых днищах по наружной поверхности должно быть не менее 1,4 диаметра отверстия или 1,4 полусуммы диаметров отверстий, если диаметры различны. При расположении отверстий в один продольный или поперечный ряд допускается указанное расстояние уменьшить до 1,3 диаметра. При установке в таком ряду труб газоплотной мембранной панели с приваркой поверхности коллектора труб и проставок между ними (или плавников) по всей протяженности стыкуемой с коллектором панели расстояние между отверстиями допускается уменьшить до 1,2 диаметра отверстия;

- расчетные сварные соединения должны иметь клеймо или другое обозначение, позволяющее установить фамилию сварщика, производившего сварку;

-  перед внешним осмотром поверхность сварного шва и прилегающих к нему участков основного металла шириной не менее чем по 20 мм в обе стороны от шва должна быть очищена от шлака, брызг, натеков металла и других загрязнений;

Внешнему осмотру должны подвергаться 100% сварных соединений швов металлоконструкции для выявления наружных трещин, наплывов, пор, незаваренных кратеров, соответствия форм и размеров швов требованиям соответствующих стандартов и чертежей. При этом в сварных соединениях не допускаются:

- трещины всех размеров  и направлений;

- местные наплывы общей длиной более 10 мм на участке шва 1000мм, подрезы глубиной 0,5 мм на металле толщиной до 20 мм, но не более 3% от толщины металла;

- поры диаметром более  1 мм при толщине металла до 20 мм и более 1,5 мм при толщине металла свыше 20 мм в количестве более 4-х штук на длине шва 400 мм с расстоянием между дефектами менее 50 мм;

- незаваренные кратеры;

- прожоги и свищи;

- поры, расположенные  в виде сплошной сетки.

Контроль сварных соединений элементов расчетных металлоконструкций методом мело-керосиновой пробы проводят только после устранения дефектов, выявленных внешним осмотром. При этом обязательному контролю подвергают начало и окончание сварных швов стыковых соединений поясов и стенок коробчатых металлоконструкций балок, колонн, стрел.

 

При любом методе контроля суммарная длина контролируемых участков сварных соединений устанавливается нормативными документами и должна составлять не менее:

50% от длины стыка  — на каждом стыке растянутого  пояса коробчатой или решетчатой  металлоконструкции;

25% от длины стыка — для всех остальных стыковых соединений;

25% от длины шва —  для других видов сварных соединений, указанных в рабочих документах.

Недопустимыми дефектами сварных швов являются :

- трещины и непровары;

- дефекты (поры и шлаковые включения) размером или суммарной длиной больше допустимых, приведенных в таблице 1, для любого участка радиограмм длиной 100 мм;

- Скопление пор и  шлаковых включений более 5 штук  на 1 см² площади шва , при этом максимальный размер любой из пор или любого шлакового включения не должен быть более 1,5 мм.

Максимально допустимые размеры и суммарная длина дефектов указаны в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1.  Максимально допустимые размеры и суммарная длина дефектов

 

Толщина свариваемых  элементов, мм	Размер дефектов (диаметр  или длина), мм	Суммарная длина дефектов, мм
до 3,0 включительно	0,8	3
Св.3,0 до 5,0 включительно	1	4
Св.5,0 до 8,0 включительно	1,5	6
Св.8,0 до 30,0 включительно	2	8

Примечание: при меньших размерах дефектов в каждом интервале свариваемых  толщин элементов, их количество должно быть не более 6 штук и суммарная длина их должна быть не более указанной в таблице 2.1.

 

При выявлении во время  неразрушающего контроля недопустимых дефектов в сварных соединениях  контролю должно быть подвергнуто все  соединение. Дефектные участки сварных швов, выявленные при контроле, должны быть удалены механическим способом и переварены.

 

 

 

Рисунок 2.1. Эскиз коллектора

2.2 Основной металл конструкции и оценка его свариваемости

 

2.2.1 Общая характеристика основного металла

 

На свариваемость стали  большое влияние оказывает её химический состав. Наиболее важным элементом  является углерод, определяющий её свойства и свариваемость.

Марганец является полезной примесью в стали. Содержание марганца улучшает механические свойства и свариваемость.

Кремний вводится в сталь  как раскислитель в небольших  количествах. Большое содержание кремния может привести к образованию неметаллических включений в шве и затрудняет сварку.

Сера и фосфор являются вредными примесями.

Никель и хром относятся  к легирующим элементам. При сварке хром образует карбиды хрома, ухудшающие коррозионную стойкость стали, и резко повышающие твёрдость в зонах термического влияния; содействует образованию тугоплавких окислов, затрудняющих процесс сварки. Никель увеличивает пластические и прочностные свойства стали, измельчает зерно, не ухудшая свариваемость.

Маркировка и упаковка проката по ГОСТ 7566.

Химический состав материала Ст3пс5 ГОСТ 14637-89  приведен в таблице 2.2. Механические свойства приведены в таблице 2.3. Технологические свойства приведены в таблице 2.4.

Таблица  2.2. Химический состав материала Ст3пс5  [11].

 

Элемент	C	Si	Mn	Ni	Cr	Cu	S	P
Содержание, %	0.14 - 0.22	0.05 - 0.15	0.40- 0.65	до 0.30	до   0.30	до   0.30	до   0.05	до   0.04

 

 

Температура критических  точек материала Ст3пс5:  Ac₁ = 735 ,

Ac₃(Ac_m) = 850 , Ar₃(Arc_m) = 835 , Ar₁ = 680 . 

 

 

Таблица  2.3. Механические свойства при Т=20 материала Ст3пс5 [11].

 

Режим термообработки	Сечение, мм	s0.2	sв	d5	y	KCU
В горячекатаном состоянии		Н/мм²	Н/мм²	%	%	кДж / м2
	до 20	245	370-480	26	-	-

Таблица  2.4. Технологические свойства материала Ст3пс5 [11].

 

Свариваемость	Способы сварки: РД, РАД, АФ, МП, ЭШ и КТ
Без ограничений	Для толщин свыше 36 мм рекомендуется  подогрев и последующая термообработка

 

Прокат категории 5 толщиной до 10 мм предназначен для изготовления сварных конструкций, работающих при  переменных нагрузках в интервале температур от минус 40 до плюс 425 . Листы - для изготовления электросварных труб, работающих при температурах до 300 и давлении до 1,6 Н/мм². Так же изготавливаются детали котлов и трубопроводов, выполненные из листа толщиной до 12 мм, предназначенные для эксплуатации при температуре до 200 и давлении до 1,6 Н/мм².

В настоящем дипломном проекте предлагается использовать в качестве основного материала конструкции сталь Ст3пс5 с покрытием. Существует несколько видов защитного покрытия для металлических конструкций.

 Свинцовое покрытие  сейчас стараются не использовать  ввиду того, что оно не удовлетворяет требованиям по экологической безопасности.

 Так же возможно применение цинкового покрытия. Его содержание (от 100 до 275 г/м²) определяет долговечность металла. Чем больше цинка, тем дольше металл не будет ржаветь в коррозионных условиях. В западных странах применяют новое покрытие – гальвалюм (40% цинка + 60% алюминия), которое в 5-8 раз долговечнее чисто цинкового. По данным одного из крупнейших мировых производителей стали и алюминия компании Crocus Group, наиболее оптимальным решением является покрытие,  представляющее собой комбинацию цинка (95%) и алюминия (5%). При правильной резке металла, на его кромках создается тончайший слой оксида алюминия, который защищает цинк, защищающий, в свою очередь, металл. Таким образом, создается двойная защита металла от коррозии. Иная пропорция цинка и алюминия может привести либо к неоправданному удорожанию, либо к потере твердости покрытия. В любом случае цинко-алюминиевое покрытие необходимо дополнительно окрашивать для повышения антикоррозионных свойств.

 Алюминиево-кремниевое покрытие обладает высокой коррозийной стойкостью в большинстве агрессивных сред и хорошей сопротивляемостью к воздействию высоких температур. Алюминирование в 2-3 раза повышает срок службы углеродистых материалов.

Для изготовления коллектора в качестве альтернативного материала, удовлетворяющим эксплуатационным требованиям и требованиям по экологической безопасности, выбираем  сталь марки Ст3пс5с с двух сторонним алюминиево-кремниевым  покрытием   плотностью 120гр/м²   и толщиной 20-25 мкм с каждой стороны.

 

 

2.2.2 Оценка свариваемости основного металла изделия

 

Под технологической  свариваемостью понимают способность  материала образовывать при рациональном технологическом процессе сварки прочное  соединение без существенного снижения технологических свойств свариваемого материала в самом соединении и в прилегающей зоне.

Обязательными критериями при оценке свариваемости являются стойкость  сварного соединения против образования  горячих трещин, стойкость сварного соединения против образования холодных трещин, величина оптимального интервала  скоростей охлаждения и равноценность механических свойств сварного соединения основному металлу.

Для углеродистых и низколегированных  сталей стойкость сварного соединения против образования горячих и  холодных трещин оценивается косвенным  способом по эквиваленту углерода.

Склонность высоколегированных сталей к образованию горячих и холодных трещин оценивают по эквивалентам хрома и никеля с помощью диаграммы Шеффлера, которая приведена на рисунке 2.2. В этом случае считается, что хорошей стойкостью против горячих трещин обладает двухфазная аустенитно-ферритная структура шва с содержанием феррита в пределах 2..7%. Эта структура обеспечивается за счет выбора соответствующего химического состава присадочной проволоки. Склонность высоко легированных сталей к образованию холодных трещин зависит от содержания мартенсита в структуре сварного соединения.

 

Рисунок 2.2. Диаграмма Шефлера

 

Оценка стойкости углеродистых сталей против образования горячих трещин по эквиваленту углерода.

                                                                                                            

Сталь считается склонной к горячим  трещинам, если %

 

Сталь Ст3пс5  < 0,4%   

Сталь не склонна к  горячим трещинам.

Оценка стойкости углеродистых сталей против образования холодных трещин по эквиваленту углерода. Наибольшее применение нашла следующая формула, применяемая Международным институтом сварки (IIW – International Institute of Welding) [13]:

 

                                                        

Сталь считается склонной к холодным трещинам, если %

Сталь Ст3пс5  < 0,46%

Сталь не склонна к  холодным трещинам.

 

Важное требование, предъявляемое к процессу сварки – обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом. При сварке низкоуглеродистой стали металл шва незначительно отличается по составу от основного металла. Это отличие в основном сводится к снижению содержания в металле шва углерода, вследствие применения низкоуглеродистых сварочных проволок. Снижение прочности металла шва, вызванное уменьшением соединения в нем углерода, при дуговых способах сварки полностью компенсируется за счет легирования металла через проволоку, покрытие или флюс марганцем и кремнием. Обеспечение равнопрочности металла шва при дуговой сварке малоуглеродистой стали добиваются применением обычных сварочных материалов без использования специальных технологий.

Материал Ст3пс5 обладает хорошей свариваемостью [11], не склонен к образованию горячих и холодных трещин. Требуемые механические свойства сварного соединения могут быть обеспечены без применения термообработки.

 

 

2.2.3 Определение  норм расхода и коэффициента  использования основного металла

 

Для изготовления деталей коллектора  используем  прокат листовой горячекатаный  по ГОСТ 19903-74 “Прокат листовой горячекатаный. Сортамент”. Для изготовления отводов используем трубы по ГОСТ 8734-75  “Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент”.

 

Коэффициент использования основного металла (КИМ) определяется по формуле:

КИМ = Fд/ Fл 100%= Lтр/Lд 100%,                                     (2.3)

где     

Fл – площадь листа, мм;

Fд – площадь деталей, изготовленных из листа, мм;

Lтр – длина трубы, мм;

Lд – длина деталей, изготовленных из трубы, мм;

 

Найдем КИМ для деталей  коллектора:

1. Сепаратора верхнего;

2. Сепаратора нижнего;

3. Обоймы.

4. Отводов;

5. Труб.

 

Fд ¹=307373 мм²; Fд ²=112613 мм²; Fд ³=112697 мм²

Fл ¹=2500 1000=2500000мм²; Fл ^2,3=2000 700 мм²=1400000 мм²

Lд⁴=3014 мм; Lд⁵=1350 мм;

Lтр⁴=4000 мм; Lд⁵=4000 мм.

 

КИМ₁ = 307373/2500000 100%=12,3%

КИМ₂ = 112613/1400000 100%= 8%

КИМ₃ =  112697/1400000 100%= 8%

КИМ₄ = 3014/4000 100%=75,4%

КИМ₅ = 1350/4000 100%=33,8%

 

Карта раскроя листового материала  представлена на рисунке 2.3.

Рисунок  2.3. Карта раскроя листового проката

 

 

 

 

 

2.3 Оценка технологичности конструкции

 

Технологичность конструкции  изделия - совокупность свойств конструкции  изделия, которые обеспечивают его  изготовление, ремонт и техническое обслуживание по наиболее эффективной технологии по сравнению с однотипными конструкциями того же назначения при одинаковых условиях их изготовления и эксплуатации и при одних и тех же показателях качества. Применение эффективной технологии предполагает оптимальные затраты труда, материалов, средств, времени при технологической подготовке производства, в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта, включая подготовку изделия к функционированию, контроль его работоспособности, профилактическое обслуживание. Условия изготовления (ремонта), которые определяются типом производства (единичное, серийное и так далее), его организацией, специализацией, программой и повторяемостью выпуска, связаны с отработкой технологичности конструкции изделия, направленной на снижение трудоёмкости изготовления (ремонта) изделия и его себестоимости.