Установка для удаления настылей чугуновозного ковша в доменном цехе АО 'Уральская Сталь'

Установка для удаления настылей чугуновозного ковша в доменном цехе АО 'Уральская Сталь'

Аннотация

В выпускной квалификационной работе обоснована целесообразность разработки и внедрения модернизированного привода установки для удаления настылей чугуновозного ковша в доменном цехе АО «Уральская Сталь» с целью сокращения ремонтных простоев и увеличения прибыли от реализации продукции. Приведена характеристика доменного цеха АО «Уральская Сталь», а также описан его технологический процесс производства.

В специальной части работы выполнены необходимые расчёты механизма, а также приведены проверочные расчёты отдельных узлов устройства.

Рассмотрены вопросы организации труда, определены величина капитальных вложений, срок окупаемости проекта, а также экономическая эффективность проектных решений.

Введение

Металлургические машины являются сложными техническими системами непрерывного действия, большой единичной производительности, работающими в условиях интенсивного нагружения и неблагоприятной окружающей среды.

Для поддержания оборудования в работоспособном состоянии на металлургических предприятиях действует система технического обслуживания и ремонта машин и агрегатов.

В период плановых остановок оборудования проводится большой объём ремонтно-восстановительных работ и тем не менее не удаётся избежать отказов, приводящих к потерям производства и дополнительным затратам на восстановление.

Создание рациональных и оригинальных конструкций в значительной степени зависит от умения сочетать уже известные варианты и вводить новые, соответствующие высокому уровню современной техники. При эксплуатации машин также требуется научный подход, обеспечивающий качественное решение производственных задач.

Целью данной работы является модернизация привода установки для удаления настылей чугуновозного ковша в доменном цехе АО «Уральская Сталь».

1. Оборудование и технология производства

.1 Краткая характеристика доменного производства

К основным цехам АО «Уральская Сталь» относятся цеха коксохимического производства, а так же агломерационный, доменный, электросталеплавильный и листопрокатный цеха.

В состав доменного цеха входят четыре доменные печи, которые выплавляют передельный, литейный, литейный хромоникелевый и передельный хромоникелевый чугун. Объёмы печей составляют, соответственно, 1007, 1033, 1513 и 2000 м3. Часть чугуна разливают на двух разливочных машинах в чушки весом 20…25 кг, которые затем отправляются на склад холодного чугуна, где специальными кранами грузятся в вагоны и отправляются потребителю. Для утилизации шлака в цехе построена шлакоперерабатывающая установка. Шлак поставляется предприятиям строительной индустрии. Железорудным сырьём для производства чугуна в основном служат агломерат собственного производства, окатыши, концентраты и руда Лебединского и Качканарского горно-обогатительных комбинатов и местные хромоникелевые руды.

Схема доменного цеха изображена на рисунке 1.

Доменные печи расположены в линию в островном порядке, т.е. каждая печь имеет свой литейный двор. Рудный двор представляет собой углубление в почве на 5…7м, где хранятся и усредняются руды для доменной плавки. Рудный двор оборудован двумя рудно-грейферными кранами.

Чугун литейный хромоникелевый отличается от обычных литейных чугунов наличием таких легирующих элементов, как хром, никель, кобальт, ванадий, титан, а так же ряд других редкоземельных элементов.

Чугун выплавляют в шахтных печах. Процесс доменной плавки непрерывный. Сверху в печь загружают сырые материалы (офлюсованный агломерат, кокс), а в нижнюю часть через фурмы подают нагретый воздух и жидкое, газообразное или пылевидное топливо.

Рисунок 1 - Схема доменного цеха: 1 - вагоноопрокидыватель; 2 - рудный кран; 3 - грейфер; 4 - рудный перегрузочный вагон (трансферкар); 5 - ленточный транспортёр кокса; 6 - коксовые силосы; 7 - коксовый перегрузочный вагон; 8 - бункерная эстакада; 9 - вагон-весы; 10 - грохот для отсева коксовой мелочи; 11 - коксовая весовая воронка; 12 - скип; 13 - наклонный мост скипового подъёмника; 14 - машинное здание; 15 - доменная печь; 16 - копёр; 17 - монтажная балка; 18 - азоотводы; 19 - воздуходувная станция; 20 - воздуходувные машины; 21 - воздухопровод холодного дутья; 22 - воздухонагреватели; 23 - дымовая труба воздухонагревателей; 24 - воздухопровод горячего дутья; 25 - фурменный прибор; 26 - чугунная лётка и желоба для жидкого чугуна; 27 - шлаковая лётка; 28 - шлаковозы; 29 - чугуновозы; 30 - здание литейного двора; 31 - уборочный кран, 32 - пылеуловители; 33 - газопровод грязного газа; 34 - скруббера; 35 - газопровод чистого газа; 36 - кантовальное устройство разливочной машины; 37 - разливочная машина; 38 - платформы для уборки твёрдого чугуна

Полученные от сжигания топлива газы проходят через столб шихты и отдают ей свою химическую и тепловую энергию. Опускающаяся рудная шихта нагревается, восстанавливается и плавится. Часть кокса расходуется в печи на восстановление железа и других элементов, а также на науглероживание железа, но большее его количество достигает фурм, где и сгорает.

Доменная печь является мощным и высокопроизводительным агрегатом, в котором расходуется огромное количество шихты и дутья. Современная наибольшая по размерам, доменная печь ежесуточно расходует около 23000 т шихты, 18000 т дутья, 1700 т природного газа и выдает 12000 т чугуна, 4000 т шлака и 27000 т колошникового газа. Таким образом, в большой доменной печи ежеминутно выплавляется около 9 т чугуна. Для обеспечения непрерывной подачи и выпуска столь большого количества материалов необходимо, чтобы конструкции печи были просты, очень надёжны и позволяли работать без простоев печи в течение длительного времени.

1.2 Характеристика основного оборудования миксерного отделения №2

Для бесперебойной подачи жидкого чугуна устанавливают два миксера. Из миксерного отделения жидкий чугун в 140-т чугуновозах подаётся электровозом в ЭСПЦ. Миксерные отделения №1,2 входят в состав доменного цеха.

Миксерный участок состоит из двух отделений (зданий), расположенных по торцам главного здания мартеновского цеха и соединённых с ним эстакадами для транспортировки чугуна [1].

План расположения оборудования миксерного отделения №2 представлен на рисунке 2.

Состав оборудования:

Характеристики миксеров:

В миксерном отделении №2 установлено следующее оборудование: миксер с механизмами поворота и открывания крышек заливочных отверстий и сливных носков, миксерный кран, машина для скачивания шлака из миксера, установка для улавливания графита, весы для взвешивания жидкого чугуна, стенд для ковшей.

Система улавливания графита снабжена зондами, расположенными над заливочными отверстиями и сливными носками миксеров.

Чугун доставляют в миксерное отделение №2 составами чугуновозов, вместимостью 140 т каждый. Поочерёдный слив чугуна из чугуновозных ковшей в миксер производят миксерным краном грузоподъёмностью 180/50 т. При этом ковш удерживают крюками главного подъёма крана над открытым заливочным отверстием миксера и кантуют механизмом подъёма вспомогательной тележки.

Шлак скачивают из чугуновозных ковшей перед заливкой чугуна в миксер и из миксера по мере накопления щлака, уменьшающего его полезный объём. Шлак из миксера скачивают машиной в ковш шлаковоза, убираемого самоходным чугуновозом. Скачивание шлака из чугуновозных ковшей осуществляют машиной в шлаковый ковш, установленный на стенде. Заполненный ковш переставляют на лафет шлаковоза и транспортируют за пределы отделения [2].

1.3 Технология производства миксерного отделения

Тепловой режим работы миксеров. Отопление миксеров производят газовыми горелками с целью обеспечения температуры в их рабочем пространстве в пределах:

при изготовлении рабочего слоя футеровки свода миксера из огнеупорных изделий марки ША и (или) ШБ - от 1250 до 13000С;

при изготовлении рабочего слоя футеровки свода миксера из огнеупорных изделий марки ПХС - от 1300 до 13500С.

Объёмный расход природного газа в зависимости от объёма чугуна в миксере колеблется и должен составлять от 250 до 450 м3/ч, давление природного газа должно быть от 500 до 700 кгс/м2 (от 5000 до 7000 Па). Объёмный расход воздуха должен составлять от 2500 до 4500 м3/ч.

При падении давления газа до 100 кгс/м2 (1000 Па) необходимо отключить воздушный вентилятор и сообщить об этом сменному теплоэнергетику.

При падении давления газа до 50 кгс/м2 (500 Па) необходимо подачу газа и воздуха и сообщить об этом сменному теплоэнергетику.

Порядок передачи жидкого чугуна. Жидкий передельный чугун из доменного цеха в миксерное отделение мартеновского цеха подают в чистых незаскрапленных чугуновозных ковшах с обработанным носком и фактической вместимостью не менее 50 т. Попадание шлака в чугуновозные ковши во время выпуска не допускается. С целью снижения потерь тепла при транспортировке, зеркало чугуна засыпают коксовой мелочью.

Подаваемый в миксерное отделение чугун обязательно провешивают на весах №22 станции «Доменная». Определив массу гружёного ковша с чугуном «Брутто» весовщик ЦВТС вводит в ПЭВМ номер ковша, откуда и куда идёт ковш, номер печи, номер плавки, массу гружёного ковша «Брутто». Программно из «Брутто” вычисляет предыдущую «Тару до слива» и выводит «Нетто». Эти данные весовщик по телефону передаёт на миксер (№1 и №2), и по сети - диспетчеру доменного цеха и на весовую «Разливка-1».

Химический состав и температура жидкого чугуна, поступившего в мартеновский цех должны соответствовать требованиям СТП 13657842-13-2004.

Неснижаемый запас чугуна должен поддерживаться на уровне 40% от номинальной вместимости миксеров. Ограничители на миксерах должны быть установлены так, чтобы неснижаемый запас чугуна составлял от 500 до 550 т.

Слив чугуна в миксер. Перед сливом чугуна в миксер проверяют состояние заливочной горловины. При наличии на ней настылей чугуна её удаляют ломом.

Ковши с чугуном транспортируют миксерным краном к рабочей площадке миксера. При «закозлении» горловины ковша, его ставят на чугуновозный лафет, и корку в ковше продавливают металлической болванкой, подвешенной на миксерном кране.

Если в районе сливного носка обнажился металлический кожух ковша, то на это место наносят слой лёточной массы.

При невозможности продавить корку в ковше, а также в случае неисправности цапф, подтёка чугуна под кожух ковша и т.п. данные ковши с чугуном отправляют обратно в доменный цех.

Слив чугуна в миксер ведут ровной, полной струёй, избегая попадания металла на край горловины.

Общая максимальная масса, находящегося в миксере жидкого чугуна, не должна превышать его номинальной вместимости, а уровень чугуна в миксере в любом случае должен быть ниже лещади сливного жёлоба не менее, чем на 200 мм (определяется визуально).

После слива чугуна в миксер порожние ковши (тара после слива) провешиваются на весах №22 станции «Доменная».

Отбор проб жидкого чугуна из миксера. Отбор проб из миксера производят после заливки в миксер очередной партии чугуна в соответствии с требованиями ГОСТ 7565-81, но не реже 2 раз в смену. В пробах определяют массовую долю кремния, серы и фосфора.

Отбор пробы чугуна из миксера производят с носка при наклоненном миксере, не допуская перелива чугуна через носок, после наполнения второго походу наполнения чугуновозного ковша.

При отборе проб чугуна из чугуновозных ковшей доменного или мартеновского цеха глубина погружения ложки должна быть не менее 0,5 м (определяется визуально).

Отбор проб чугуна производят чистой сухой и прогретой ложкой, предварительно обработанной известковым молоком. Пробы отбирают в сухую пробницу.

Жидкий чугун заливают в пробницу из ложки широкой непрерывной струёй.

Затвердевшую пробу через 2…3 минуты извлекают из пробницы, охлаждают и направляют в экспресс-лабораторию стали на химический анализ. Проба должна быть без трещин, раковин, наплывов, правильной цилиндрической формы.

Слив чугуна из миксера. Перед сливом чугуна из миксера, миксеровой должен осмотреть чугуновозный ковш. Не допускается наполнение чугуном ковшей имеющих:

заросшую «коркой» горловину более чем на 1/3 её радиуса (определяется визуально);

настыли (порога) у сливного носка, препятствующие сливу чугуна в печь ровной и полной струёй;

локальные разрушения рабочего слоя футеровки или обнажения кожуха у сливного носка ковша;

остаточную толщину рабочего слоя футеровки менее 30% (определяется визуально).

В этих случаях ковш должен быть заменён на исправный.

Максимально допустимый уровень наполнения ковшей жидким чугуном должен находиться на уровне, не превышающем 250 мм от верха ковша (определяется визуально).

Сливной жёлоб миксера должен быть обмазан лёточной массой.

Общую массу жидкого чугуна на каждую плавку определяет сталевар или мастер печи.

Определение усреднённого химического состава жидкого чугуна производится по формуле:

где  - усреднённое значение массовой доли элемента в чугуне по всем ковшам, отправленным в печной пролёт, %;

 - номер ковша;

 - количество ковшей, идущих на плавку, шт;

 - массовая доля элемента в чугуне в i-ом ковше, %;

 - масса чугуна в i-ом ковше, т.

2. Обоснование необходимости модернизация привода стрелы установки для расплавления настылей в доменном цехе

.1 Назначение, устройство и принцип работы установки

Установка для расплавления настылей - это устройство, предназначенное для расплавления чугунных настылей на заливочных горловинах чугуновозных ковшей.

Чугунные настыли образуются при остывании чугуна в чугуновозных ковшах и препятствуют сливу чугуна в печь ровной и полной струёй. При этом слив чугуна возможен при частичном удалении настылей вручную (ломом) или металлической болванкой, подвешенной на миксерном кране. Однако, для того, чтобы полностью удалить настыли в чугуновозных ковшах, необходимо произвести их расплавление при помощи газокислородной горелки.

Процесс расплавления настылей в чугуновозных ковшах заключается в следующем: при помощи цехового крана чугуновозный ковш с фактической вместимостью не менее 50 т транспортируется на отметку минус 0,150 м (уровень головки рельса), расположенную в миксерном отделении, где устанавливается на стенд. На площадке, на отметке +8,840 м находится установка для расплавления настылей, при помощи которой осуществляется перемещение газокислородной горелки до чугуновозного ковша и, затем, её передвижение над ковшом в те участки, где необходимо произвести расплавление образовавшихся настылей.

Установка (см. рисунок 3 а, б) представляет собой металлическую раму, которая при помощи приваренной к ней втулки установлена на ось поворотной опоры. Поворотная опора за счёт болтовых соединений установлена на стационарную опору, которая приварена к металлоконструкциям площадки на отметке +8,840 м. На раме неподвижно размещены две лебёдки, а также стойка со смонтированным на ней блоком для перемещения каната.

Рисунок 3а - Установка для расплавления настылей: 1 - лебёдки; 2 - рама; 3 - металлоконструкции вспомогательные; 4 - стойка; 5 - канат; 6 - опора поворотная; 7 - опора стационарная; 8 - стрела

Рисунок 3б - Установка для расплавления настылей: 1 - лебёдки; 2 - рама; 3 - металлоконструкции вспомогательные; 4 - стойка; 5 - канат; 6 - опора поворотная; 7 - опора стационарная; 8 - стрела

Кроме этого на раме установлена стрела со смонтированным на ней блоком (для каната), которая является подвижной, т.е. имеет возможность подниматься и опускаться за счёт каната, наматываемого на барабан лебёдки.

Каждая из лебёдок состоит из электродвигателя, приводной вал которого соединён за счёт муфты с редуктором. На тихоходном валу редуктора установлен канатный барабан. Канат, закреплённый на барабане первой лебёдки и который протянут вдоль стрелы, через блок закреплён при помощи крюка к петле газокислородной горелки. Горелка, при работе лебёдки может перемещаться в нужном направлении и до необходимого уровня над чугуновозным ковшом. Канат, закреплённый на барабане второй лебёдки и который протянут через блок, установленный на опоре, закреплён на стреле. За счёт этого, при работе лебёдки стрела вместе с горелкой может перемещаться до необходимого положения.

Таким образом, при работе двух лебёдок обеспечивается перемещение, как горелки, так и стрелы вместе с горелкой до положения, при котором необходимо осуществлять процесс расплавления настылей в чугуновозных ковшах. При этом, поскольку рама установлена таким образом, что она может вращаться вокруг оси (вместе со всем установленным на ней оборудованием и металлоконструкциями), появляется возможность регулировать положение установки вручную. Т.е. сначала выбирается положение самой установки, затем производится управление лебёдками.

Стрела (см. рисунок 4) представляет собой две балки двутаврового сечения, которые соединены друг с другом при помощи листов, приваренных к этим балкам. На одном конце стрелы приварена втулка, которая вмонтирована через сквозное отверстие в балки и необходима для установки стрелы на ось рамы. На другом конце стрелы приварен лист с отверстиями для монтажа канатного блока, через который проходит канат, закреплённый одним концом на горелке и другим - на барабане привода установки. К стреле приварены проушины, необходимые для того, чтобы с их помощью поднимать и опускать стрелу вместе с горелкой посредством каната, закреплённого вторым концом на барабане привода.

Рисунок 4 - Стрела: 1 - балка; 2 - лист; 3 - проушина; 4 - лист (для монтажа блока); 5 - втулка

В таблице 1 приведена техническая характеристика установки.

Таблица 1 - Техническая характеристика установки

Кинематическая схема привода установки приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Кинематическая схема установки: 1 - электродвигатель; 2 - муфта с тормозом; 3 - редуктор червячно-цилиндрический; 4 - барабан канатный; 5 - муфта; 6 - командоаппарат

2.2 Недостатки существующей установки и решения по её модернизации

Существующая лебёдка, предназначенная для подъёма и опускания стрелы, требует относительно частых ремонтов, обусловленных длительным сроком эксплуатации и низкой надёжностью её отдельных узлов. В результате этого возникают простои в работе установки, что приводит к невозможности выполнения технологического процесса расплавления настылей. Поэтому чугуновозные ковши оказываются неподготовленными к дальнейшему их использованию для разливки чугуна. Данный недостаток в действующем производственном процессе существенным образом влияет на весь процесс производства и транспортировки чугуна, следствием чего является потеря прибыли от реализации готовой продукции.

Наиболее эффективным способом устранения данного недостатка является замена лебёдки для подъёма и опускания стрелы на новый привод, который будет отвечать необходимым требованиям надёжности, ремонтопригодности и работоспособности в целом, и позволит исключить простои в работе оборудования.

3. Специальная часть

.1 Выбор мотор-редуктора

В таблице 2 приведена техническая характеристика модернизированного привода.

Таблица 2 - Техническая характеристика модернизированного привода

На рисунке 6 приведена кинематическая схема модернизированного привода.

Рисунок 6 - Кинематическая схема модернизированного привода: 1 - мотор-редуктор; 2 - муфта зубчатая; 3 - узлы подшипниковые; 4 - барабан канатный

Расчётная схема нагрузок изображена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Расчётная схема нагрузок

Согласно схеме, имеем:

где  - вес горелки;

 - вес стрелы.

Тогда требуемое усилие для наклона стрелы вместе с горелкой равно:

Общий КПД привода [3] определяется по формуле:

где  - КПД муфты;

 - КПД редуктора.

Требуемую мощность электродвигателя [4] определим по формуле:

где  - заданная скорость навивки каната.

Число оборотов на тихоходном валу мотор-редуктора (на валу канатного барабана) равно:

где  - диаметр барабана.

Предварительно выбираем мотор-редуктор типа R87DT90L4 мощностью  и числом оборотов

Определим передаточное отношение привода по формуле:

Крутящий момент на валу электродвигателя определяется по формуле:

где  - угловая скорость электродвигателя.

Крутящий момент на тихоходном валу редуктора равен:

Окончательно выбираем мотор-редуктор типа R87DT90L4 мощностью , числом оборотов на тихоходном валу редуктора , крутящим моментом на тихоходном валу редуктора  и передаточным числом редуктора

Проверим крутящий момент на тихоходном валу мотор-редуктора по формуле:

Следовательно, условие выполняется.

3.2 Выбор муфты “мотор-редуктор-барабан”

доменный производство привод настыль

Расчёт будем производить по максимальному крутящему моменту на тихоходном валу редуктора

Коэффициент, учитывающий режим работы привода, равен:

где  - коэффициент электродвигателя,

 - коэффициент редуктора.

Расчётный момент для муфты равен:

Выбираем муфту типа МЗ3-Ø50/Ø70 с максимальным крутящим моментом  при максимальном числе оборотов  [5].

Проверим муфту по условию ограничения износа:

где  - длина зуба;

 - диаметр делительной окружности;

 - модуль и число зубьев втулки.

Т.к. допускаемое давление  то условие  выполняется.

Следовательно, выбранная муфта полностью удовлетворяет расчётным характеристикам.

3.3 Расчёт канатного барабана и выбор каната

Т.к. канатный барабан имеет диаметр , то число витков нарезки [6] определим по формуле:

где  - длина каната, учитывающая ход стрелы с запасом для крепления на барабане.

Полную длину канатного барабана определим по формуле:

где  - шаг нарезки;

 - диаметр каната;

 - общая длина не нарезанного участка.

Толщину стенки канатного барабана определим по формуле:

Требуемое разрывное усилие каната определяется по формуле:

где  - усилие для наклона стрелы вместе с горелкой, создаваемое мотор-редуктором;

 - крутящий момент на тихоходном валу редуктора;

 - коэффициент запаса прочности для среднего режима работы с электромеханическим приводом.

Принимаем канат типа Канат 9,6-Г-В-Л-О-Н-1770 ГОСТ 2688-80 с диаметром  и разрывным усилием каната .

Проверим значение наименьшего допускаемого коэффициента запаса прочности:

где  - коэффициент запаса прочности (рекомендуемый для данных условий работы).

Следовательно, условие выполняется.

Теперь произведём расчёт каната на срок службы. Напряжение изгиба в канате равно:

где  - коэффициент структуры каната;

 - модуль упругости;

 - диаметр центральной проволоки в канате.

Среднее напряжение на разрыв в канате при площади поперечного сечения всех проволок в канате  равно:

Коэффициент долговечности каната определяется по формуле:

где  - коэффициент, зависящий от структуры каната и материала канавки блока;

Число повторных перегибов каната при коэффициенте работоспособности его  (по каталогу) равно:

Т.к. канат имеет один перегиб (на одном блоке) и работает при 5 включениях привода в час, то число перегибов каната в час  Тогда число часов работы каната до разрушения равно:

3.4 Расчёт на прочность вала канатного барабана

Валы предназначены для передачи крутящих моментов и в большинстве случаев для поддержания вращающихся вместе с ними относительно подшипников различных деталей машин (зубчатых колёс, шкивов и т.п.). Валы работают одновременно на изгиб и на кручение. Валы выполняют в большинстве случаев двухопорными. Размеры и их форма определяются не только расчётом на прочность или жёсткость, но и конкретными конструктивными и технологическими соображениями.

Предварительно определим минимальный диаметр вала по формуле:

где  - допускаемое напряжение при кручении (для материала вала из стали марки 3 по ГОСТ 380-2005) [7].

Принимаем с запасом диаметр вала

Для проверки вала канатного барабана на прочность по нормальным напряжениям определим момент инерции относительно нейтральной оси по формуле:

где  - радиус вала.

Момент сопротивления поперечного сечения равен:

Максимальные нормальные напряжения, возникающие в опасном поперечном сечении при изгибе, определяются по формуле:

где  - максимальный изгибающий момент;

 - интенсивность распределённой нагрузки;

 - суммарная масса перемещаемых конструкций;

 - масса горелки;

 - масса каната;

 - масса стрелы;

 - расстояние между опорами подшипников канатного барабана;

 - допускаемое напряжение на изгиб (для материала вала из стали марки 3 по ГОСТ 380-2005).

Эпюра изгибающих и крутящих моментов приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Эпюра изгибающих и крутящих моментов

Полярный момент сопротивления поперечного сечения при кручении равен:

Значение наибольшего касательного напряжения при кручении определяется по формуле:

Тогда  т.е.  

Следовательно, выбранное сечение вала (минимальный диаметр вала) обеспечивает работоспособность привода. Окончательно принимаем с запасом диаметр вала

3.5 Расчёт и выбор канатного блока

Определим усилие [8], действующее на канатный блок, по формуле:

где - нагрузка, действующая на кронштейн канатного блока;

 - коэффициент перегрузки;

 - коэффициент динамичности.

 - коэффициент, зависящий от угла между ветвями каната.

Разрывное усилие в каждой из двух ветвей каната определяется по формуле:

где  - допускаемый коэффициент запаса прочности для каната.

По найденному значению усилия  выбираем канатный блок с диаметром ролика, равным Ø200 мм.

Для проверки оси канатного блока на прочность по нормальным напряжениям определим момент инерции относительно нейтральной оси по формуле:

где  - радиус оси канатного блока.

Момент сопротивления поперечного сечения равен:

Максимальные нормальные напряжения, возникающие в опасном поперечном сечении при изгибе, определяются по формуле:

где  - максимальный изгибающий момент;

 - интенсивность распределённой нагрузки;

 - длина оси.

Эпюра изгибающих моментов приведена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Эпюра изгибающих моментов

Выбранное сечение оси обеспечивает работоспособность установки.

Окончательно выбираем ось диаметром Ø40 мм.

3.6 Анализ работы пары трения вал-подшипник

Анализ узла. В данной паре трения применяем шариковый радиальный сферический подшипник качения типа 215 ГОСТ 8338-75.

В качестве материала для подшипника качения выбираем сталь ШХ15 по ГОСТ 801-78, материал вала - сталь 45 по ГОСТ 1050-2013.

Контактное нормальное напряжение равно:

где  - радиальная нагрузка на подшипник качения;

 - количество тел качения в ряду;

 - диаметр шарика.

Определим скорость скольжения:

где  - окружная скорость вала канатного барабана;

 - угловая скорость барабана канатного;

 - число оборотов барабана канатного;

 - средний диаметр подшипника;

 - внутренний и наружный диаметры подшипника.

Выбор смазочного материала. Смазка в подшипниках и подшипниковых узлах применяется для уменьшения трения, возникающего между поверхностями качения, между бортами колец и торцами роликов, а также возникающего вследствие упругих деформаций в точках контакта колец и тел качения под действием нагрузки; для отвода тепла, выделяющегося при трении элементов подшипников; для предотвращения образования коррозии на поверхностях деталей подшипников; для заполнения зазоров между неподвижными и вращающимися деталями уплотняющих устройств и предотвращения проникновения в подшипниковый узел пыли, а также для уменьшения шума при работе подшипников.

При выборе марки минерального масла для подшипникового узла необходимо учитывать размеры подшипника и частоту его вращения, величину нагрузки, действующей на подшипник, рабочую температуру подшипникового узла и состояние окружающей среды.

Т.к. средний диаметр подшипника равен  и число оборотов барабана канатного равно , то по номограмме «а» на рисунке 8.1 [9] определяем кинематическую вязкость масла при рабочей температуре:

По номограмме «б» рисунке 8.1 находим вязкость минерального масла при эталонных температурах:

Выбираем индустриальное масло типа ИТД-1000 ГОСТ 17479.4-87 с вязкостью 900…1100 мм2/с при эталонной температуре 400С. Альтернативным видом смазки рекомендовано применять пресс-солидол С СКа4/5-1 ГОСТ 4366-76.

Технические требования на дефектацию. Установим минимальный допустимый натяг  из зависимости:

где  - момент сопротивления для подшипников качения;

 - момент трения, зависящий от типа подшипника (т.к. , т.е. );

 - коэффициент, зависящий от типа подшипника и условий смазывания (см. таблицу 4.6 [9]);

 - момент трения, зависящий от нагрузки на подшипник;

 - справочные коэффициенты, взятые из таблицы 4.7 [9];

 - молекулярная составляющая коэффициента трения;

 - длина посадочной поверхности;

 - уменьшение натяга при прессовой сборке;

;

;

 - модуль упругости.

Назначим для данной пары трения с диаметром вала  переходную посадку

Величина контурного давления для шарикоподшипника качения равна:

где  - упругие постоянные контактирующих тел;

 - радиус шара.

Условием реализации упругопластического контакта (УПК) является следующее неравенство:

где  - упругая постоянная;

 - коэффициент Пуассона (для стали 45 по ГОСТ 1050-2013);

 - твёрдость тела подшипника;

 - комплексная характеристика шероховатости для более твёрдого из контактирующих тел.

Условие выполняется, а, следовательно, реализуется упругопластический контакт.

Технология ремонта изношенной детали. В данном сопряжении происходит усталостное изнашивание, которое проявляется при качении в виде местных очагов разрушения (питтинг) и в отделении микрообъёмов поверхности при трении скольжения за счёт усталости поверхностных слоёв. Повышение износостойкости в условиях усталостного изнашивания достигается снижением удельной нагрузки на контакте, выбором материала с повышенным сопротивлением усталости, повышением класса чистоты обработки, применением жидких смазочных материалов с высоким классом чистоты.

На посадочных поверхностях подшипников качения распространена фреттинг-коррозия. Этот вид изнашивания проявляется в соединениях (подвижных и неподвижных) при колебаниях контактирующих поверхностей с малыми амплитудами 0,025...2,5 мм. Повреждения поверхностей вследствие фреттинг-коррозии служат концентраторами напряжений и снижают предел выносливости. В случае усталостного разрушения на фреттинг-коррозию как первопричину указывает характерный язычок металла.

Предотвратить или замедлить развитие процесса фреттинг-коррозии возможно путем:

нанесения на поверхность контакта слоя меди, кадмия, ПТФЭ (политетрофторэтилен);

повышения твёрдости одной из деталей;

увеличения натяга соединения;

увеличения шероховатости поверхности, если устраняется проскальзывание;

фосфатирования поверхности и покрытия её парафином;

покрытия поверхности свинцовыми белилами или их смесью с MoS2;

смазывания контактирующих поверхностей маслами с противоизносными присадками.

Одним из методов восстановления работоспособности и соответствующего уровня надёжности является замена непригодных подшипников. Этот метод применяется при облегченном доступе и малом времени для замены.

Технологический процесс ремонта включает следующие операции:

разборка;

промывка;

дефектация;

замена дефектных деталей;

сборка;

регулировка;

испытания;

приработка.

Приработку производят на специальных нагрузочных стендах. Осуществление этой операции позволяет существенно повысить (в 2…10 раз) срок службы.

В данном узле трения нагруженной является одна часть детали - часть поверхности неподвижного кольца подшипника качения. При разборке необходимо повернуть кольцо подшипника на соответствующий угол, чтобы нагрузить другую часть кольца, т.е. требуется перед разборкой зафиксировать взаиморасположение деталей подшипника кернением.

После разборки подшипника детали промываются в керосине вручную и готовятся к визуальной или инструментальной дефектоскопии.

После промывки детали подвергаются визуальному осмотру и инструментальному контролю с целью выявления дефектов, возникших в процессе эксплуатации узла. Для выявления развившихся трещин применяют ультразвуковую дефектоскопию. Для этого необходимо обеспечить плотный контакт излучателя и приёмника с поверхностью излучаемой детали. В качестве среды, улучшающей контакт, применяется минеральное масло. Кривизна излучателя и поверхности исследуемой детали должна быть одной и той же.

Определение величины износа осуществляется микрометрированием с использованием микрометра, индикатора, штангенциркуля и др.

Подшипники с признаками шелушения или выкрашивания рабочих поверхностей, с тяжёлым ходом и ненормальным шумом к дальнейшей эксплуатации не допускаются. При ремонтах целесообразнее заменять не подшипники, а узлы, в которые входят подшипники качения. При смене подшипников или подшипниковых узлов следует заменить уплотнительные прокладки, проверить зазоры между валом и корпусом, а также соосность отверстий и чистоту посадочных поверхностей. От качества выполнения посадки подшипников на вал или в корпус зависят долговечность и надежность

работы машины. Сборку подшипниковых узлов можно осуществлять

различными способами:

с помощью ручных, пневматических и гидравлических прессов;

подогревом подшипников в горячем минеральном масле;

охлаждением вала с применением твердой углекислоты;

индукционным нагревом.

3.7 Анализ работы пары трения вал-муфта зубчатая

Анализ узла. Соединения с натягом должно гарантировать фиксацию контактирующих поверхностей, предотвращающих относительное проскальзывание этих поверхностей. Это реализуется за счёт назначения соответствующих натягов. Однако в процессе сборки таких соединений методом запрессовки эти натяги уменьшаются. Более надежными являются соединения, выполненные методом тепловой сборки.

Для привода наклона стрелы для перемещения горелки от мотор-редуктора применяем зубчатую муфту типа МЗ3-Ø50/Ø70, которая установлена с помощью пресса на вал диаметром  с посадкой  для передачи крутящего момента  Диаметр обоймы полумуфты . Длина посадочной поверхности  Материал вала - сталь 45 по ГОСТ 1050-2013. Твёрдость поверхности вала  Чистота обработки посадочной поверхности - 6 класс.

Определяем вид контакта для посадки  Нижнее и верхнее значения натягов равны:  и .

Найдем величину , характеризующую условие перехода к насыщенному пластическому контакту:

где  - при прессовой сборке;

;

;

 - модуль упругости.

При максимальной величине натяга  крутящий момент определяем из зависимости 4.46 [9], подставляя  Величина 12 мкм взята из таблицы 4.5 [9] для 6-го класса чистоты обработки поверхности:

где  - молекулярная составляющая коэффициента трения;

 - комплексная характеристика шероховатости.

Для минимальной величины натяга  крутящий момент определяем из зависимости 4.42 [9]:

Выбранная посадка обеспечивает передачу заданного крутящего момент Установим минимально допустимый натяг  из зависимости 4.44 [9]:

Следовательно, если осуществлять сборку соединения методом тепловой сборки, то передача заданного крутящего момента будет обеспечена.

Определим контурное давление для посадки с натягом:

Условием реализации упругопластического контакта (УПК) является следующее неравенство:

где  - упругая постоянная;

 - коэффициент Пуассона;

 - комплексная характеристика шероховатости для более твёрдого из контактирующих тел.

Условие выполняется, а, следовательно, реализуется упругопластический контакт.

Выбор смазочного материала. Смазка зубчатых муфт осуществляется за счёт подачи масла через штуцера к кольцевым выточкам на зубчатых втулках, а затем через отверстия попадает в зону контакта; либо через проточки в обоймах муфты смазка попадает на зубчатые втулки и затем в зону контакта. В зубчатых муфтах наиболее эффективно применение высоковязких минеральных масел, но трудности по обеспечению герметичности в процессе эксплуатации зубчатых муфт побуждают применять пластичные смазочные материалы. На практике применяется турбинное масло Тп-22с по ТУ 38.101821-83. Заменитель - масло турбинное Тп-30 по ГОСТ 9972-74.

В соединениях с гарантируемым натягом реализуется фреттинг-коррозия. На интенсивность процесса изнашивания существенное влияние оказывает количество циклов нагружения. Характерным признаком процесса фреттинг-коррозии является наличие тёмных полос по границам сопряжений. В соединении с натягом в местах контактов появляются окисления.

Для предотвращения развития процесса изнашивания, в посадке при данном разбеге контурного давления применяем смазывание с противоизносными присадками при сборке.

Технические требования на дефектацию. Для данного узла трения, где допустимы сравнительно большие износы, критерием предельного состояния может служить уменьшение прочности детали при её износе.

Простейшим случаем влияния на прочность будет уменьшение размеров детали в результате её износа.

Определим допустимую величину износа зубьев втулки муфты зубчатой:

где  - толщина зуба втулки в основании;

 - диаметр делительной окружности втулки муфты;

 - модуль зубчатого зацепления;

 - число зубьев втулки муфты;

 - запас прочности.

При достижении предельно допустимой величины износа необходимо восстановить или заменить втулку муфты зубчатой.

Допустимая величина износа подходит зубчатому зацеплению и удовлетворяет условиям работы.

Технология ремонта изношенной детали. Характерными повреждениями зубчатых колёс являются:

повреждение рабочих поверхностей (питтинг, износ, задиры);

трещины и поломка зубчатого венца;

изгиб или поломка зубьев;

поломка цапфы оси;

деформация шпоночного паза;

износ посадочной поверхности на валу.

Восстановление зубчатых колес может осуществляться различными способами. Такими способами являются: восстановление зубьев наваркой, напрессовка зубчатых венцов, вдавливание, прокатка зубьев, установка зубчатых секций и ввёртышей, перенарезка зубчатых колёс и исправление рабочего профиля зубьев.

Для нецементированных шестерён из стали 45 применяют газовую наварку прутками из той же стали, а в случае их отсутствия - прутками из стали 60Г или 65Г. После механической обработки всю шестерню закаливают в печи и отпускают. При применении поверхностной закалки наваренных зубьев специальной газовой горелкой наварку проводят с погружением шестерни в водяную ванну.

Поверхностную закалку шестерён применяют для местного повышения твёрдости поверхностных слоёв, оставляя их сердцевину мягкой. Наиболее производительным и совершенным методом поверхностной закалки является закалка токами высокой частоты (ТВЧ).

Восстановление зубчатых колёс может осуществляться различными способами:

установка нового зуба;

горячая объёмная штамповка.

Зубчатое колесо нагревают и помещают в закрытый штамп. Давлением металл перемещается в пластическом состоянии из нерабочих участков на изношенные. В случае недостаточного запаса металла зубчатое колесо предварительно наплавляют по нерабочей (торцевой) поверхности и основной металл выдавливается на изношенные поверхности. После штамповки проводят все те виды механической и химико-термической обработки зубчатых колёс, какие выполняют при изготовлении новых.

Ротационное пластическое деформирование.

Изношенный зубчатый венец нагревают ТВЧ, раздают пуансоном или роликами и одновременно обкатывают зубчатыми накатниками, формирующими зубчатый венец с минимальными припусками на последующую обработку.

Венцы зубчатых колёс заменяются чаще всего при восстановлении блоков шестерен с несколькими венцами, когда один из них сильно изношен, а остальные находятся в исправном состоянии.

Изношенный венец отжигают и отрезают, а для напрессовывания протачивают шейку. Толщина венца должна быть ≥1…1,25 высоты зуба. Разрушить изношенный венец можно электроэрозионным способом, применяя трубчатый электрод.

Венцы с односторонним износом торцовой части зубьев (венцы маховиков) могут быть перевёрнуты для работы другой стороной. В таком случае ранее не работавшие торцы зубьев должны быть закруглены. В некоторых случаях целесообразно переставлять на другой торец колеса элемент с проточкой для вилки переключения передач. Зубья наплавляют газовой или электродуговой наплавкой. В первом случае применяют присадочные прутки того же состава, что и материал зубчатого колеса. Для наплавки цементованных зубчатых колёс служит присадочный материал с более высоким содержанием углерода.

3.8 Анализ работы пары трения канат-барабан

Выбор смазочного материала. В качестве смазочного материала для каната используем смазку типа торсиол-55 ГОСТ 20458-89.

Технические требования на дефектацию. Для данного узла трения критерием предельного состояния может служить уменьшение прочности детали при ее износе.

Простейшим случаем влияния на прочность будет уменьшение размеров детали в результате ее износа.

Определим допустимую величину износа канатного барабана:

где  - ширина канавки барабана;

 - запас прочности.

При достижении предельно допустимой величины износа необходимо восстановить или заменить канатный барабан.

Допустимая величина износа подходит для данной пары трения и удовлетворяет условиям работы.

Технология ремонта изношенной детали. Изношенная поверхность канатного барабана восстанавливается наплавлением с последующей токарной обработкой. Восстановление канатных барабанов может осуществляться, например, при помощи горячей объёмной штамповки.

4. Расчёт и выбор электрического привода

.1 Выбор электродвигателя

Мотор-редуктор с передаточным отношением , соединённый муфтой с моментом инерции , производит подъём и опускание стрелы вместе с горелкой посредством канатного барабана. Время подъёма или опускания стрелы вместе с горелкой tпер = 32 с, время простоя tпр = 300 с.

Приведём статический момент к валу электродвигателя по формуле:

где  - крутящий момент на тихоходном валу мотор-редуктора;

 - общий КПД привода.

Номинальная мощность электродвигателя определяется по формуле:

где  - требуемое усилие для наклона стрелы вместе с горелкой;

 - заданная скорость навивки каната.

Выбираем мотор-редуктор типа R87DT90L4 мощностью , числом оборотов на тихоходном валу редуктора , крутящим моментом на тихоходном валу редуктора  и передаточным числом редуктора

Угловая скорость электродвигателя определяется по формуле:

где  - число оборотов электродвигателя.

Определим номинальный крутящий момент на валу электродвигателя по формуле:

Динамический момент инерции электродвигателя [10] в момент опускания стрелы равен:

где  - момент инерции электродвигателя.

Динамический момент инерции электродвигателя в момент подъёма стрелы равен:

На рисунке 10 изображена диаграмма статических и динамических моментов, приведённых к валу электродвигателя.

Рисунок 10 - Диаграмма статических и динамических моментов, приведённых к валу электродвигателя

4.2 Проверка электродвигателя по нагреву

Проверку электродвигателя по нагреву произведём методом эквивалентного момента. Определим момент инерции электропривода, приведённый к валу электродвигателя.

Приведённый момент инерции вращающихся частей определим по формуле:

где  - момент инерции мотор-редуктора;

 - момент инерции канатного барабана.

Приведённый момент при нагруженном режиме работы определим по формуле (учитывая, что в механизме используется два электропривода):

где  - суммарная нагрузка от веса горелки и стрелы;

 - вес горелки;

 - вес стрелы.

Таким образом, суммарный момент инерции электропривода при нагруженном режиме работы определяется по формуле:

Определим динамические моменты, возникающие при работе электропривода.

Разгон и торможение при нагруженном режиме работы определяются по формулам:

На нагрузочной диаграмме электропривода обозначены моменты, соответствующие следующим режимам работы.

Разгон при движении нагруженного механизма:

Установившееся движение нагруженного механизма:

Торможение нагруженного механизма:

Диаграмма динамических моментов и нагрузочная диаграмма электропривода показана на рисунке 11.

Рисунок 11 - Нагрузочная диаграмма электропривода

По нагрузочной диаграмме электропривода определяем эквивалентный момент электродвигателя [11]:

где  - время цикла работы механизма.

Т.к.  следовательно, выбранный электродвигатель проходит по нагреву.

4.3 Проверка электродвигателя по перегрузочной способности

По нагрузочной диаграмме электропривода определяем максимальный момент:

Максимальная перегрузочная способность по нагрузочной диаграмме:

Следовательно, выбранный электродвигатель проходит по перегрузочной способности.

4.4 Электрическая схема привода

Электрическая схема привода приведена на чертеже 006.Р.16.02.007.Э3.

Принцип работы схемы заключается в следующем: включается 1QF1 - автоматический выключатель и подаётся напряжение на катушку пускателя 1КМ1, при этом пускатель срабатывает и силовыми контактами включает электродвигатель.

Блокировка второго пускателя 1КМ2 осуществляется нормально замкнутым блок контактом 1КМ1. При срабатывании пускателя 1КМ1 размыкается блок контакт 1КМ2 и тем самым размыкается цепь катушки второго магнитного пускателя 1КМ2.

Отключение электродвигателя производится нажатием кнопки “С”; при этом снимается напряжение с катушки, находящейся в работе. Пускатель и блок контакты под действием пружин возвращаются в исходное положение.

При включении 2QF1 подаётся напряжение на катушку 2КМ2, пускатель 2КМ2 срабатывает и включает электродвигатель в противоположном направлении вращения. Нормально замкнутый блок контакт 2КМ2 размыкается и блокирует готовность катушки магнитного пускателя 1КМ1.

Блокировки в электрических схемах обеспечивают правильный порядок работы схем, исключают холостые и аварийные включения аппаратов, предупреждают несчастные случаи, возможные завалы перегрузочных пунктов шихтой, поломки машин и т.п. По назначению блокировки разделяются на технологические и защитные. Технологические блокировки используются для осуществления заданной последовательности работы схемы. Защитные блокировки предотвращают ошибочные переключения в схеме и защищают электрооборудование, механизмы, а иногда и оператора от последствий неправильных действий. К защитным относятся блокировки реверсивных контакторов, предупреждающие их одновременное включение. Путевые блокировки ограничивают движение механизмов и защищают их от поломки.

5. Экономика и управление производством

.1 Расчёт производительности доменного цеха

На основании технико-экономического отчёта о работе доменного цеха АО «Уральская Сталь» за 2015 год рассчитывается уровень производства чугуна (см. таблицу 3).

Таблица 3 - Технический отчёт о работе доменного цеха за 2015 год

Часовая производительность доменного цеха определяется по формуле:

5.2 Организация труда рабочих

Под структурой управления цехом понимается форма разделения и кооперация деятельности, в рамках которой происходит процесс, нацеленный на достижение целей управления.

Линейно-функциональная структура, сохраняя принцип единоначалия, обеспечивает разделение функции управления и компетентность управленческих решений путем создания при руководителе функциональных подразделений.

Эти подразделения, состоящие из соответствующих специалистов, подготавливают решения и распоряжения, которые приобретают силу после утверждения их руководителем.

Начальник цеха руководит всей деятельностью цеха на основе единоначалия и подчиняется непосредственно главному инженеру предприятия, а по техническим и технологическим вопросам - главному специалисту по принадлежности. Начальник цеха направляет работу коллектива на выполнение плановых заданий и обязательств перед потребителями продукции цеха. Он обязан принимать меры для устранения недостатков, содействовать улучшению условий труда и быта работников цеха.

В подчинении начальника цеха находятся: заместитель начальника цеха, осуществляющий руководство производством с помощью начальников участков, начальников смен и мастеров; техническое бюро, ведающее разработкой технологии, инструктажём по соблюдении техники безопасности; БОТ (бюро организации труда) ведает нормированием, тарификацией и материальным стимулированием труда, осуществляет контроль за рациональным использованием фондов заработной платы и материального поощрения; планово-экономическое бюро (экономисты) ведают разработкой планов экономического и социального развития цеха, доведением показателей плана до участков и бригад, учётом и контролем выполнения плана, анализом конечного результата работы цеха; ПРБ (производственно-распределительное бюро) ведает разработкой оперативных планов-графиков работы цеха, участков, бригад, их ежемесячным материальным обеспечением, контролем хода производства и выполнением плана по заказам, контролем готовой продукции; бухгалтерия ведёт учёт всей хозяйственной деятельности цеха, осуществляет методическое руководство и контроль ведения первичного учёта и отчётности в цехе и на участках, производит расчёт с поставщиками, потребителями продукции и работниками.

Преимущества линейно-функциональной структуры заключается в стабильности закрепления технологии и ответственности за персоналом.

Недостатки заключаются в следующем: дублирование функций руководителей и специалистов; не своевременность регулирования на изменения внешней и внутренней среды.

5.3 Расчёт дополнительных капитальных затрат

Капитальные затраты на внедрение проекта приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Капитальные затраты на внедрение проекта

Т.е. капитальные затраты на внедрение проекта составляют

Затраты на строительно-монтажные работы, равные 40% от стоимости вводимого оборудования, равны:

Дополнительные капитальные затраты на закупку и монтаж нового оборудования рассчитываются по формуле:

5.4 Расчёт плановой калькуляции себестоимости продукции

Расходы по переделу для основного вида продукции определяются на основе базовой калькуляции себестоимости. При этом учитываются:

дополнительные капитальные затраты;

рост годового объёма производства.

В проектной калькуляции себестоимости продукции статьи с условно-постоянными расходами [12] определяются по формуле:

где Сбi - затраты i-ой статьи РПП базовой калькуляции, руб./т;ус.пер. - доля условно-переменной части в i-ой статье, доли единиц;ус.пос. - доля условно-постоянной части в i-ой статье, доли единиц;

Капитальные и текущие ремонты составляют 1892 ч (см. таблицу 1), а простои вследствие выхода из строя существующего привода установки - в среднем 36 ч. При внедрении нового привода установки время, необходимое на его ремонт, составит 35,2 ч. Т.е. время необходимое на ремонт нового привода снизится на

Тогда расходы на ремонтный фонд в проектном периоде составят:

Амортизация основных средств в проектном варианте равна:

где  - изменение амортизации за счёт внедрения нового оборудования;

 - среднесуточная производительность чугуна;

 - срок службы нового оборудования.

Калькуляция себестоимости в базовом и проектном периодах 1 тонны передельного чугуна представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Калькуляция себестоимости 1 тонны передельного чугуна

Распределение затрат на условно-постоянные (числитель) и условно-переменные (знаменатель) приведено в таблице 6.

Таблица 6 - Распределение затрат на условно-постоянные (числитель) и условно-переменные (знаменатель)

5.5 Расчёт прибыли от реализации продукции

Прибыль от реализации [13] определяется по формуле:

П = (Ц - С) × Р,

где Ц = 1,18 × С руб. - оптовая цена продукции;

С - себестоимость продукции, руб.;

Р - годовое производство продукции, т.

ПБ = (1,18 ∙ 9095,99 - 9095,99) × 2189154 = 3584,254 млн. руб.

Ппр = (1,18 ∙ 9095,99 - 9095,555) × 2189154 = 3585,206 млн. руб.

Чистая прибыль (ПЧ) представляет собой прибыль от реализации продукции (ПР) за вычетом налогов (Н) и определяется по формуле:

ПЧ = ПР - Н,

В проекте учитывается два налога:

налог на имущество - до 2,2%;

налог на прибыль (по основной ставке - 20%).

Налог на имущество, база налогообложения - стоимость имущества.

Стоимость основных фондов определяется по формуле:

где СА - затраты на амортизацию;

НА = 12% - средняя норма амортизации;

Р - годовое производство продукции, т.

Стоимость оборотных средств принимается в размере 20% от стоимости основных фондов:

ПФ = ОФ × 1,2,

ПФБ = 3003,884 × 1,2 = 3604,661 млн. руб.,

ПФпр = 3004,085 × 1,2 = 3604,902 млн. руб.

Налог на имущество рассчитывается по формуле:

НИ = ПФ × 0,022,

НИБ = 3604,661 × 0,022 = 79,302 млн. руб.,

НИпр = 3604,902 × 0,022 = 79,308 млн. руб.

Налог на прибыль определяется по формуле:

НП = П - НИ - РФ - Л,

где РФ - резервный фонд - 30…40% от ПР:

РФ = (П - НИ) × 0,35,

РФБ = (3584,254 - 79,302) × 0,35 = 1226,733 млн. руб.,

РФПР = (3585,206 - 79,308) × 0,35 = 1227,064 млн. руб.

Л - льготы 50% от контрольной суммы:

Л = (П - НИ - РФ) × 0,5,

ЛБ = (3584,254 - 79,302 - 1226,733) × 0,5 = 1139,109 млн. руб.

ЛПР = (3585,206 - 79,308 - 1227,064) × 0,5 = 1139,417 млн. руб.

Следовательно, получим:

НПБ = 3584,254 - 79,302 - 1226,733 - 1139,109 = 1139,11 млн. руб.,

НППР = 3585,206 - 79,308 - 1227,064 - 1139,417 = 1139,417 млн. руб.

Таким образом, налог на прибыль составляет:

Н = 0,20 × НП,

НБ = 0,20 × 1139,11 = 227,822 млн. руб.,

НПР = 0,20 × 1139,417 = 227,883 млн. руб.

Чистая прибыль определяется по формуле:

ЧП = П - НИ - Н,

ЧПБ = 3584,254 - 79,302 - 227,822 = 3277,13 млн. руб.,

ЧППР = 3585,206 - 79,308 - 227,883 = 3278,015 млн. руб.

5.6 Экономическая эффективность проектных решений

Срок окупаемости капитальных вложений [14] рассчитывается по формуле:

,

Таким образом, данная модернизация окупится за 0,461 года.

5.7 Расчёт предела безубыточности работы цеха

Точка безубыточности [15] определяется по формуле:

где Зпос = Cпр · Р · 0,5 = 9095,555 · 2189154 · 0,5 = 9955,785 млн. руб. - общие условно-постоянные затраты;

 - удельно-переменные затраты;

В = Ц ∙ P = 1,18 · Сб · Р = 1,18 ∙ 9095,99 · 2189154 = 23496,777 млн. руб. - выручка;

С = Спр · P = 9095,555 · 2189154 = 19911,571 млн. руб. - себестоимость.

График безубыточности работы цеха представлен на рисунке 12.

Рисунок 12 - График безубыточности работы цеха

5.8 Сравнительные технико-экономические показатели

Сравнительные технико-экономические показатели представлены в таблице 7.

Таблица 7 - Сравнительные технико-экономические показатели

В результате проведения мероприятий по модернизации привода установки для расплавления настылей получили следующие данные: себестоимость продукции снизилась с 9095,99 до 9095,555 руб./т; прибыль от реализации продукции увеличилась с 3584,254 до 3585,206 млн. руб. Срок окупаемости настоящего мероприятия составит 0,461 года.

Заключение

В выпускной квалификационной работе разработан модернизированный привод стрелы установки для расплавления настылей в доменном цехе для возможного внедрения на АО «Уральская Сталь», проведён анализ технологии доменного производства, разработаны необходимые узлы и детали, а также проведены расчёты, обосновывающие работоспособность устройства.

Применение разработанных технических решений на производстве позволит сократить ремонтные простои и увеличить прибыль от реализации готовой продукции.

Экономические расчёты показывают, что в результате внедрения проектных решений в доменном цехе чистая прибыль увеличится.

Список использованных источников

1.      Передача жидкого чугуна доменным цехом мартеновскому цеху и эксплуатация миксеров. Технологическая инструкция ТИ 13657842-СТ.М-43-2007./ Новотроицк: ОАО «Уральская Сталь», 2007.

.        Целиков, А.И. Машины и агрегаты металлургических заводов. В 3-х томах. Т.2 Машины и агрегаты сталеплавильных цехов: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп./ А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребеник. М.: Металлургия, 1988.

.        Чернавский, С.А. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для учащихся машиностроительных специальностей техникумов./ С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин. М.: Машиностроение, 1988.

.        Шейнблит, А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов./ А.Е. Шейнблит. М.: Высшая школа, 1991.

.        Васильев, В.З. Справочные таблицы по деталям машин: Справочное пособие./ В.З. Васильев, А.А. Кохтев, В.С. Цацкин, К.А. Шапошников. М.: Машиностроение, 1966.

.        Иванченко, Ф.К. Расчеты грузоподъёмных и транспортирующих машин: Учебное пособие./ Ф.К. Иванченко. Киев: Вища школа, 1999.

.        Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3 т. Т.1. - 8-е изд., перераб. и доп./ В.И. Анурьев. М.: Машиностроение, 2001.

.        Яцков, А.Д. Методика расчёта монтажной и ремонтной оснастки: Учебное пособие./ А.Д. Яцков, Н.Ю. Холодилин, О.А. Холодилина. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008.

.        Жиркин, Ю.В. Надёжность, эксплуатация и ремонт металлургических машин: Учебник. Части 1 и 2./ Ю.В. Жиркин. Магнитогорск: МГТУ, 2005.

.        Фотиев, М.М. Электропривод и электрооборудование металлургических цехов: Учебное пособие./ М.М. Фотиев. М.: Металлургия, 1990.

.        Басков, С.Н. Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Электропривод металлургических машин и агрегатов» для студентов специальности 1703./ С.Н. Басков. Новотроицк: НФ МИСиС, 2003.

.        Юркова, Т.И. Экономика предприятия: Электронный учебник./ Т.И. Юркова, С.В. Юрков. Красноярск, 2006.

.        Юзов, О.В. Разработка экономических и организационных вопросов при курсовом и дипломном проектировании: Учебно-методическое пособие./ О.В. Юзов, А.М. Седых, Ф.И. Щепилов. М.: МИСиС, 2001.

.        Горфинкель, В.Я. Экономика предприятия./ В.Я. Горфинкель, В.А. Швандар. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007.

.        Шаповалов, А.Н. Методические указания по выполнению раздела «Организация и экономика производства» выпускной квалификационной работы бакалавра./ А.Н. Шаповалов. НИТУ МИСиС, 2013.

.        Иванов, С.А. Учебное пособие по дипломному проектированию для студентов специальности 150404./ С.А. Иванов, А.В. Нефёдов, Н.А. Чиченев. Новотроицк: «Макет сервис», 2010.

Приложение

Карта смазывания привода стрелы