Введение
Рождение Череповецкого металлургического комбината совпало с тем временем, когда в металлургии внедрялось множество технических новинок: повышенное давление газа под колошником, высокая температура дутья, офлюсованный агломерат, природный газ и кислород. Эти могучие союзники прогресса позволили Череповецкому металлургическому комбинату за короткое время достичь высоких технико-экономических показателей. Технический прогресс в сочетании с грамотной организацией производства за четыре десятилетия превратил ОАО «Северсталь» в крупный металлургический комбинат.

Стратегия развития ОАО «Северсталь» базируется на квалифицированном руководстве предприятием, инженерно-технической культуре, современном уровне технического обеспечения производства, высокой квалификации работников.

ОАО «Северсталь» не замыкается на решении внутренних проблем. Интересы коллектива шире границ предприятия. Среди общенациональных проектов, в которых участвует предприятие – освоение производства специальных сталей для сооружения ледостойких платформ по добыче нефти и газа на шельфе северных морей. Создание современной спутниковой связей между крупнейшими потребителями металла. В данное время на заводе разрабатывается бизнес-план и разработана и осуществляется долговременная инвестиционная программа, которая предусматривает:

·        Улучшение экологической обстановки на комбинате и в городе;

·        Расширение сортамента, увеличение выпуска рентабельной продукции, имеющей спрос на внутреннем и мировом рынках;

·        Обеспечение качества выпускаемой продукции в соответствии с
·         требованиями международных стандартов и достижения ее

·        конкурентоспособности на мировом рынке;

·        Снижение затрат на сырье, материалы и энергоресурсы;

·        Создание новых рабочих мест за счет расширения производства товаров народного потребления и платных услуг, развитие системы социально-бытового обслуживания и укрепления строительных подразделений.

ОАО «Северсталь» представляет собой комбинат с полным циклом металлургического производства, входят семь основных цехов: обжимной, сортопрокатный, производство холоднокатаного листа, цеха гнутых профилей, трех листопрокатных цехов горячей прокатки.

В дипломном проекте представлено проектирование и монтаж привода механизма подъема мостового крана грузоподъемностью 10 т  в цехе Локомотивное Депо ОАО «Северсталь».
1
   
Общая часть

1.1 Перспективы развития предприятия и цеха
В настоящее время ОАО «Северсталь» является крупнейшим  производителем стального проката и одним из крупнейших экспортеров черных металлов на мировом рынке. Это обусловлено тем, что на Магнитку, «Северсталь» и НЛМК приходится примерно 56% суммарного российского экспорта металлопродукции и 97% экспорта листового проката.

Особых перспектив развития для производства холоднокатаного листа не существует, поскольку ПХЛ во многом зависит от обжимного цеха, а на комбинате планируется установка машин разливки квадратной заготовки требуемых сечений, и использование стана 730/530 будет прекращено. Коллектив цеха ПХЛ постоянно проводит мероприятия по совершенствованию технологии и оборудования. Так в цехе отделки металла (ЦОМ) проводятся постоянные реконструкции  агрегатов продольной резки (АПР) с целью улучшения качества и увеличения сортамента производимого холоднокатаного листа.

ОАО «Северсталь» - крупнейший производитель Холоднокатаного проката. Продукция выпускается на современном высокопроизводительном оборудовании. ПХЛ оснащено 4-х клетьевым станом «1700» непрерывной прокатки, агрегатами непрерывного аллюмирования, агрегатами для производства динамной стали, мощностями для термообработки резки и упаковки рулонов и листов.

Основным видом производимой продукции является холоднокатаный прокат различного назначения в листах и рулонах толщиной от 0,5 до 2,0 мм. И шириной до 1500мм., динамная сталь, а также термообработанный и оцинкованный метал.

Вес заготовки может достигать до 15тонн. Лист изготавливается из углеродистых, низколегированных, легированных, коррозионостойких и нержавеющих марок стали.

Потребители металла, особенно такие отрасли, как энергетика, химия, авиация, ракетостроение, машиностроение, радиоэлектроника непрерывно ужесточают требования к геометрическим формам продукции из металла, размерам и допускам, а также физическим, химическим и прочностным свойствам. Высокие температуры, давления, скорости, режимы нагрузок, а также условия агрессивных сред предъявляют новые требования к качеству

материалов; сосудов, работающих под давлением; в судостроении; для изготовления гнутых профилей и другого. В части сортамента прокат должен соответствовать требованиям ГОСТ 19903, в котором оговариваются размеры проката, предельные отклонения по толщине, ширине, длине; отклонения от планшетности и другие. Шероховатость поверхности определяется на основании ГОСТ 2789-73.
1.2 Назначение цеха, характеристика основного оборудования цеха

<sup>Транспортный цех(УЖДТ) предназначен для транспортировки различных грузов и перевозки готовой продукции  железо дорожным и автомобильным  транспортом бесперебойной  работы цехов, ремонт оборудования и поддержания его в работоспособном состоянии, устранение неполадок –дефектов. Локомотивное депо состоит из цеха ТР1(технический ремонт 1), ТО3(техническое обслуживание 3),БПР(Большей периодический ремонт), КР(капитальный  ремонт) ,вагонное депо, цех промывки. 

В состав Локомотивного Депо входит: Грузоподъемные электрические мостовые краны ( грузоподъемностью от  Q= 10 до 30 т), домкраты ( Q=40т, Q=10т), токарные станки.

Грузоподъемный электрический мостовой кран 10т:

Max грузоподъемность, т -10т.

Максимальная рабочая высота подъема, м -12м.

Максимальная глубина опускания, м - 0м.

Скорость подъема, м/сек. – 15(0,25) м/сек.

Скорость опускания, м/сек – 15(0,25) м/сек.

Пролет, м – 10,5м.

Скорость передвижения крана – 96(1,6) м/мин. (м/сек.).</sup>




2
   
Специальная часть

2.1

Обоснование выбора темы

В данном курсовом проекте предлагается произвести монтаж механизма подъема мостового крана в цехе УЖДТ Локомотивное Депо. В итоге предлагается произвести расчет нового оборудования для механизма подъема для повышения надежности и снижения затрат на ремонты.

Реконструкция привода механизма подъема мостового крана предусматривает:

·        Повышения надёжности данного механизма:

·        Уменьшении времени ремонта.

·         Уменьшении простоев  оборудования.




2.2 Назначение, устройство, принцип работы механизма подъема крана

1. Электродвигатель

2. Муфта упругая втулочно-пальцевая

3. Тормоз ТКТГ-400

4. Редуктор цилиндрический двухступенчатый горизонтальный

5. Барабан механизма подъема

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода механизма подъема

Принцип работы механизма подъема следующий: редуктор служит для передачи вращения и изменяющегося крутящего момента от электродвигателя к исполнительному механизму – подъемному барабану Электродвигатель 1 посредством муфты 2 передает крутящий момент на быстроходный вал , установленный в корпусе редуктора  на подшипниках . Быстроходный вал имеет зубчатый венец  (шестерня), которая зацепляется с зубчатым колесом , установленным посредством шпоночного соединения с промежуточным валом , установленным также на подшипниках качения. На промежуточном валу имеется также зубчатый венец  (промежуточный вал может быть выполнен в виде вал-шестерни), которое зацепляется с зубчатым колесом , установленным посредством шпоночного соединения на тихоходном валу, установленном также в корпусе редуктора на подшипниках качения. Выходной конец тихоходного вала  посредством шпоночного соединения и муфты  соединен с валом барабана  механизма подъема.

Условно назовем зубчатую передачу  быстроходной ступенью и зубчатую передачу тихоходной ступенью редуктора. Крутящий момент передается: с вала электродвигателя на быстроходную ступень, далее на промежуточном валу на участке на тихоходную ступень, далее на муфту  и на вал подъемного барабана .


2.3
   
Расчетная часть

2.3.1 Определение мощности электродвигателя и его выбор

Определяем требуемую мощность электродвигателя:
,                                                              (1)

где  N_и.м – мощность на тихоходном валу привода, в кВт;

 - общий КПД привода.
Определяем КПД:
       ,                                               (2)

где  - КПД соединительных муфт; = 0,98 [ 9; с.43]

 - КПД закрытой передачи;  = 0,96 [ 9; с.43]

 - КПД подшипниковой пар;.  = 0,995 [ 9; с.43]
                                              

Выбираем стандартный электродвигатель с номинальной мощностью, которая соответствует условию:

 [9; с.42]
Выбираем электродвигатель путем сравнения передаточного числа I, которое дает каждый двигатель с передаточным которое может обеспечивать передача привода

Для определения передаточного числа привода необходимо найти частоту вращения его выходного вала по формуле

,                                                       (3)

где  - частота вращения выходного вала привода, об/мин;

  - угловая скорость быстроходного вала рабочей машины, .

                                       

Определяем передаточное число:

                                                     (4)

где  i – передаточное число привода;

- частота вращения вала электродвигателя, об/мин

- частота вращения выходного вала привода, об/мин.

                                              

Выбираем электродвигатель марки MTB-512-8 с частотой вращения 715об/мин, мощностью 37 кВт, диаметр выходного вала d=70 мм.
2.3.2 Кинематический расчет привода
Определяем угловую скорость, :

,                                                            (5)

где - угловая скорость



Определяем вращающий момент, Н*м:

,                                                                (6)

где,  - номинальная мощность электродвигателя.

,
Определяем вращательный момент приводного вала, Н*м;

б/х вал ,                                                               (7)



т/х вал  ,                                                             (8)



                                                       (9)

где  - расчетный крутящий момент, Н∙м;

   P₂ – мощность электродвигателя на т/м валу

Число зубьев и передаточное число редуктора;





I = 48,57

Выбираем для привода двухступенчатый цилиндрический редуктор    РМ-850, передаточным числом 48,57.
2.3.3 Выбор муфт
Определяем диаметры приводного вала под муфты

             ,                                                       (10)

где, D – диаметр вала, мм;

Т – крутящий момент вала, Н*м

 - допускаемое напряжение на кручение Н/мм² [8; с.110];

                 

 - диаметр быстроходного вала, мм;

                           

                                                                               (11)

                

                  Т_эд = 494 Н*м

                 М_расч = 3..4*Т_эд  = 3*494 = 1482 Н*м                                           (12)

                  M_расч ≤  М_ном

                             1482 Н*м  < 2000 Н*м

Выбираем муфту учитывая диаметры валов и с большим крутящим моментом, исходя из условия [8; с. 251];

Т>Т_р

Выбираем втулочно-пальцевую муфту (МУВП) т.к. она отличается высоким компенсационным свойствам и надежностью в работе:

на быстроходный вал МУВП–72 ГОСТ 21424-93 (=2000 Н*м, D=250 мм  об/мин [8;164-165]).

Текущий ремонт Т,


·        Осмотр канатов и их крепления, проверка числа обрывов проволок на шаге свивки и замена отбракованных канатов согласно нормам Госгортехнадзора.

·        Проверка тормозов механизма подъема крана: состояние рабочих поверхностей тормозных шкивов и фрикционных обкладок колодок и лент; реставрация или замена предельно изношенных деталей; регулировка тормозов (прилегание фрикционного материала к шкивам, «мертвый ход» системы и др.).

·        Проверка состояния соединительных муфт:  прочность крепления полумуфт па валах; степень износа зубьев в зубчатых, эластичных колец и отверстий во втулочно-пальцевых муфтах; замена изношенных деталей и центровка муфт.

·        Осмотр и ревизия барабана: состояние и величина износа поверхности, наличие трещин и отколов на ребордах и т. п.

·        Проверка степени износа подшипников качения и валов редукторов.

·        Вскрытие и осмотр редуктора, недоступных для непосредственного наблюдения; дефектация деталей, требующих замены или реставрации при ближайшем (очередном) плановом ремонте с занесением данных в агрегатный журнал.

·        Проверка состояния грузового крюка, его опоры и крепления (наличие трещин или деформации в месте перехода хвостовика к нарезанной части, степень износа в опасном сечении); изношенные и поврежденные детали узла подвески крюка заменить.

·        Осмотр балансиров ходовых тележек кранов, перегружателей; проверка состояния и работы механизмов подъема крана,.

·        Ревизия и замена болтовых и шпоночных креплений.

·        Долив  или  замена  в узлах трения смазочного материала.

Текущий ремонт Т2

Выполнение работ, предусмотренных для текущего ремонта Т2 и дополнительно:

·        Замена поврежденных валов, изношенных редукторов, аппаратуры централизованных систем смазки и других комплектующих узлов, механизмов и  металлоконструкций, непригодных к дальнейшей эксплуатации. При каждом ремонте выполняются те из указанных в перечнях работ, необходимость в которых вызвана состоянием ремонтируемого оборудования. В соответствии с этим конкретный объем работ при текущем ремонте любого вида может быть как больше, так и меньше объема типового ремонта.

·        Замена изношенных участков пути хода тележки.

·        Работы по модернизации узлов и механизмов.

·        Ревизия барабанов грузовых и уравнительных блоков, механизмов подъема с заменой изношенных деталей.

·        Подготовка и проведение контрольного технического освидетельствования крана совместно с инспекцией Госгортехнадзора.

Капитальный ремонт

·        Разборка и замена изношенных или поврежденных узлов и деталей всех механизмов крана.

·        Ремонт металлоконструкций с дефектацией сварных швов, заменой и усилением отдельных элементов и узлов.

·        Ремонт буферных устройств.

·        Замена подтележечных рельсов.

·        Выполнение работ по модернизации крана (перевод на подшипники качения, на централизованную систему смазки и др.).

·        Устранение перекосов моста крана.

·        Обкатка механизмов вхолостую.

·        Окраска металлоконструкций.

·        Замена трафаретов, инвентарного номера, инструкций, восстановление надписей и указателей.

Главная задача службы оборудования (механоремонтные) службы предприятий, специализированные ремонтные тресты и другие организации отрасли) состоит в том, чтобы обеспечить эффективную, безаварийную работу оборудования  при минимальных затратах трудовых и  материальных ресурсов.

Одним из важнейших условий решения этой задачи является применение системы технического обслуживания и ремонта (ТОиР), суть которой состоит в четком чередовании регламентации периодов ритмичной работы оборудования соответствии с установленным режимом и профилактический мероприятий с целью предупреждения преждевременного его износа, включая плановые ремонты и межремонтное техническое обслуживание.



3.2 Организация работы механослужбы цеха
Начальник цеха – заместитель начальника цеха по техническому обслуживанию – главный механик (старшие мастера– мастера – бригадиры – рабочие).

Служба главного механика руководит эксплуатацией и ремонтом оборудования. Выполняет следующие функции: составление плана на ремонт, разработка плана новых высокопроизводительных технологических процессов для выполнения работ, составление сводного ежеквартального отчета о выполнении средних и капитальных ремонтов основного оборудования. Ремонтная бригада цеха выполняет межремонтные планово – предупредительные ремонты оборудования цеха
3.3 Основные неисправности механизма подъема мостового крана. Причины их возникновения и способы устранения
Износ пальцев МУВП , в ходе трения и кручения происходит истирание упругой части пальцев муфты, в связи с этим возникает необходимость замены втулок. При обрыве пальцев МУВП также необходима замена на новые (пальцы втулок не подлежат восстановлению).

Ремонт валов: в процессе эксплуатации у валов и осей изнашиваются посадочные шейки, шпоночные канавки, возникают дефекты в результате изгиба и кручения. Способ ремонта изношенного цилиндрического вала выбирают после соответствующей проверки и установления характера и степени износа.

Шейки вала, имеющие износ (царапины и риски, отклонение от цилиндричности до 0,1 мм), ремонтируют шлифованием, проверяя сначала, исправны ли центровые отверстия вала. (При наличии забоин и вмятин в первую очередь перетачиванием на токарном станке восстанавливают центровые отверстия, а затем правят валы.)

Шейки валов со значительным износом обтачивают и шлифуют под ремонтный размер. При этом допускается уменьшение диаметра шеек на 5-10% в зависимости от характера воспринимаемых валом нагрузок (в частности, оттого, испытывает ли вал ударные нагрузки). В тех случаях, когда необходимо восстановить первоначальные размеры шеек, на них после обточки напрессовывают или устанавливают на эпоксидном клее ремонтные втулки, которые затем обрабатывают точением или шлифованием. Изношенные поверхности валов можно ремонтировать также наращиванием металла вибродуговой наплавкой, металлизацией, хромированием и другими методами.

Монтаж механизма подъема можно производить по месту т.е. сначала монтируется тележка и после ее монтажа, производится монтаж двигателя, редуктор, тормоза и барабаны механизма подъема) или производится сборка механизма подъема и установка его на тележку на земле с последующим подъемом и установкой на мост крана.

При монтаже редуктора, двигателя и барабана необходимо проверить центровку валов: двигатель - редуктор и редуктор – барабан.

Таблица 4 – Ведомость оборудования

Наименование инструмента	Количество
Стропа Q 8т	4 шт
Серьги	4 шт
Кувалды	2 шт
Монтажки	4 шт
Сварочный пост ВДН 1200	1 шт
Ключи рожковые (разные)	20 шт

3.4 Выбор системы смазки




Основным назначением смазки является снижение потерь на трение и предотвращение или уменьшение износа трущихся поверхностей; смазка также используется для отвода тепла, предохранения деталей от коррозии и удаления продуктов износа (например, в нажимных устройствах прокатных станов). Для смазки узлов трения металлургического оборудования применяют три вида смазочных материалов: жидкие (минеральные масла), густые (консистентные пасты или пластичные смазки) и твердые (сухие). Минеральные масла являются продуктами переработки нефти и их основными преимуществами являются сравнительно низкая стоимость, незначительное внутреннее трение, возможность восстановления путем регенерации и осуществления непрерывной циркуляции в системе. Жидкая смазка обычно используется в узлах жидкостного или полужидкостного трения и требует надежного уплотнения, позволяющего избежать утечек масла, , Основными физико-химическими характеристиками минеральных масел являются вязкость, температуры вспышки и застывания и др.

Вязкость - это свойство масла оказывать сопротивление относительному сдвигу его слоев под действием приложенной силы. Вязкость характеризует внутреннее трение и является одной из важнейших характеристик масла, так как от нее в первую очередь зависят потери на трение, перемешивание, разбрызгивание и т.п. Различают динамическую (или абсолютную), кинематическую и условную (или относительную) вязкость.

В зависимости от вязкости смазочные масла делят на легкие, средние и тяжелые. Вязкость масел зависит от различных факторов и в первую очередь от его температуры - с повышением температуры вязкость уменьшается. Минеральные масла выбирают по вязкости для некоторой средней рабочей температуры, для чего используют стандартные значения вязкости при 50 °С (для легких и средних масел) или 100 °С (для тяжелых). Пересчет вязкости масла на нужную температуру проводят по специальным формулам, таблицам или номограммам. Зависимость вязкости от температур» является нелинейной и важной эксплуатационной характеристикой, поскольку неизбежные при работе машин и механизмов колебания температуры могут привести к значительному изменению вязкости и, как следствие, к повышенному износу деталей и узлов.

Таблица 5 – Точек смазки и материалов смазки привода

Точки смазки	Наименование смазочных материалов	Кол-во	Способ нанесения	Периодичность
Подшипники барабана	Солидол С-1 ГОСТ 17479.4-87	2	С помощью шприца	Проверка 1 раз в 10 дней. Замена 1 раз в 6 месяцев
Подшипники редуктора	И-Г-А – 46  ГОСТ 17479.4-87	6	Разбрызгивание	Замена через 1 месяц последующая через 6 месяцев
Редуктор горизонтальный двухступенчатый	И-Г-А – 46  ГОСТ 17479.4-87	1	Заливка	Замена через 1 месяц последующая через 6 месяцев
Подшипники качения электродвигателя	По инструкции завода изготовителя	2	Закладка	ВНИИНП 242 ГОСТ 20421-75
МУВП	Солидол С-1 ГОСТ 17479.4-87	2	Закладной	1 раз в месяц