=Курсовая работа= Расчет модуля механического преобразования подъемно-транспорного агрегата для вагонов (вариант №19)

[Admin]

Расчет модуля механического преобразования подъемно-транспорного агрегата для вагонов (вариант №19)

Курсовая работа

Скачать

Содержание

Введение

1. Технико-экономическое обоснование применения новых машин для
ремонта вагонов

1.1 Факторный анализ структуры технологического процесса (операции)
ремонта деталей вагона. 4
1.2 Разработка организационно-технических мероприятий по повышению использования машин 4
1.3 Определение тематики и направлений проектно-конструкторских работ 5
1.4 Оценка экономического эффекта применения для ремонта вагонов предлагаемой машины 6
1.5. Разработка и обоснование требований к проектированию и
изготовлению конструкции машины 9

2.Проектировочный расчет модуля преобразователя
2.1. Критерий выбора и принцип действия новой машины 14
2.2. Структурный анализ конструкции 16
2.3 Оценка режима работы и нагружения полиспаста 21

3. Расчет параметров модулей машины

3.1. Расчет 1 варианта исполнения полиспастов 23
3.2. Расчет 2 варианта исполнения полиспастов 24
3.3. Анализ кинематических, конструктивных и функциональных свойств
модуля механического преобразователя ПТА в целом 27

Заключение 30

Список литературы 31










ВВЕДЕНИЕ

Вагоны железнодорожного транспорта относятся к разряду крупногабаритных и тяжеловесных конструкций, при ремонте которых традиционно применяется подъемно-транспортное оборудование общего назначения. По этой причине на вагоноремонтных предприятиях из-за отсутствия специальных подъемно—транспортных средств практически исчерпан потенциал для повышения их производственной мощности.
В подавляющем же большинстве на предприятиях тяжелого машиностроения применяется специальное подъемно-транспортное оборудование, которое расширяет технические их возможности для внедрения прогрессивных и непрерывных технологических процессов.
Следовательно, задача по созданию специального подъемно-транспортного оборудования для ремонта вагонов является актуальной.
Техническое задание на разработку его конструкции и принципа действия разрабатывалось с учетом возможности применения на вагоноремонтных предприятиях гибкой организации ремонта вагонов. Особенность ее состоит в том, что перемещение вагонов по ремонтным позициям осуществляется дифференцирование, в зависимости от объема ремонта каждого отдельно. Следовательно, ПТА обеспечивает применение непрерывных технологических процессов с замкнутой схемой перемещения вагонов по позициям, что позволяет устанавливать для каждого отдельно соответствующий регламент времени простоя в ремонте.
ПТА относится к грузоподъемным машинам повышенной опасности, геометрические размеры которого соответствуют условиям его установки на подкрановом пути помещений вагоноремонтных предприятий. Следовательно, при проектировании и расчете ПТА должны учитываться правила и нормы Госгортехнадзора.
В рамках выполнения настоящей работы необходимо освоить изложенную методику и с применением ПЭВМ произвести расчет и выбор производных модуля механического преобразователя ПТА.


Объем работы:
- Руководствуясь вариантами заданий выполнить расчет двух вариантов технического исполнения модуля.
- Представить полученные результаты расчета в табличной форме, удобной для выполнения проектных работ и исследования параметров модуля.
- Выделить основное технические характеристики модуля и выбрать целе-сообразную для практического применения его конструкцию.
- Для выбранного варианта технического исполнения модуля разработать конструктивную схему, на которой показать числовые значения размеров.
- Выполнить проектные работы и разработать чертежи рабочей документации модуля.




1. Технико-экономическое обоснование применения новых машин для ремонта вагонов

1.1 Факторный анализ структуры технологического процесса (операции) ремонта деталей вагона.

Целью данного курсового проекта является разработка и обоснование расчетами целесообразности введения модуля механического преобразователя подъемно-транспортного агрегата для подъемки кузова вагона в ВСУ при плановых видах ремонта и при текущем ремонте, требующем выкатки тележек.
Необходимость в работе над созданием новых конструктивных решений в операции подъемки вагона обусловлена рядом недостатков в существующей технологии: подъемка осуществляется мостовым краном поочередно с обеих сторон вагона с дальнейшей постановкой на ставлюги или домкраты и имеет ряд недостатков:
- существенный расход временных ресурсов на выполнение данной операции;
- нетехнологичность процесса, обусловленная риском нарушения правил охраны труда.
Данный метод применим в условиях реализации стационарного процесса ремонта, либо поточного с увеличенным временем пребывания вагона на начальной и конечной позициях линии, что накладывает резкое ограничение на такт выпуска, а, следовательно, и на производственную мощность ВСУ, что, в свою очередь, негативно влияет на годовую программу всего ВРП.
Факторный анализ структуры выбранного технологического процесса выполняется с целью выявления «узких» мест производства с детальной оценкой всего комплекса технико-экономических показателей. Вся структура этих показателей влияет на себестоимость ремонта единицы предмета труда.
Себестоимость ремонта образуется из ряда затрат в год (на: материалы, запасные части, электроэнергию, содержание производственных площадей, зарплату, расходуемые ресурсы задействованного в ремонте оборудования и прочее), отнесенных к годовой программе ремонта вагонов.
Проектируемое оборудование призвано сократить себестоимость ремонта единицы продукции, в первую очередь, за счет уменьшения трудоемкости производимых работ.


1.2 Разработка организационно-технических мероприятий по повышению использования машин


Процесс конструирования машин требует творческого подхода к созданию принципиально новой или с элементами новизны конструкции. Создание машины преследует такие цели, как:
- уменьшение ручного труда, т. е. снижение трудоемкости конкретной операции;
- увеличение производительности, что обуславливает такой важный показатель, как экономический эффект;
- улучшает условия труда и обстановку по безопасному проведению работ, т. к. сокращает вероятность человека попасть в зону проведения травмоопасных работ;
- сокращает рабочий персонал и повышает квалификацию обслуживающих лиц.
Введение новой машины обусловлено соответствующим экономическим расчетом с последующим обоснованием целесообразности внедрения нового элемента производства.
Необходимо провести подготовку обслуживающего персонала и инструктаж по ТБ со всеми рабочими по специфике работ, проводимых на машине и в районе ее рабочего органа.
Произвести соответствующие строительно-подготовительные работы в районе размещения новой машины, предварительно отметив необходимые капитальные вложения через статью расходов в бюджете ВРП.
Проработать технологический процесс ремонта уже с использованием нововведения, создавая ему оптимальный режим работы. Новое оборудование должно решать первостепенные задачи, поставленные перед производством.


1.3 Определение тематики и направлений проектно-конструкторских работ


Проектирование машин – процесс по разработке технической документации на изготовление машины (экономические аспекты применения, методика расчета основных модулей), формирование графического материала в соответствии с требованиями ГОСТа. Принципы конструирования машин заключаются в сочетании известных технических решений и условий их применения для выпуска требуемой продукции.
В процессе проектирования машины особое внимание уделяется технологичности сборки, разборки, изготовления, эксплуатации и ремонтопригодности. Технологичность можно повысить, если при проектировании разделить всю структуру машины на отдельные модули.
Одним из важных требований к новому оборудованию – эргономичность – показатель относительно условий взаимодействия машины с человеком. Основной принцип конструирования заключается в разработке более простой и производительной машины.
При формировании структуры машины и ее производных на базе унификации в машиностроении применяют следующие методы:
- секционирования – разделение машины на одинаковые секции и формирование на их основе различных по конфигурации конструкций (конвейеры). Секции одинаковы по размерам, прочности и соответствуют единому типовому технологическому процессу их изготовления. Производится расчет напряженно-деформированного состояния самой нагруженной секции. Экономический эффект достигается за счет сохранения оборудования для изготовления деталей;
- изменения линейных размеров – с целью повышения производительности машины за счет увеличения ее длины при сохранении формы поперечного сечения (шестерни). Этот метод применяется при изготовлении однотипных машин различной производительности и мощности. Экономический эффект за счет использования одного оборудования для изготовления;
- базового агрегата - типовая машина используется для выполнения различных процессов. Метод позволяет расширить технологические возможности применения типовых машин, что повышает актуальность их технического исполнения;
- конвертирования – базовая машина и ее основные элементы используются для создания агрегатов различного назначения;
- компаундирования - конструкции машины с целью повышения общей ее мощности и производительности (автолинии).


1.4 Оценка экономического эффекта применения для ремонта вагонов предлагаемой машины

Конструкция ПТА разработана на основе анализа результата исследований приведенных в ряде депо по ремонту грузовых вагонов. Составной частью вопроса исследований являлась оценка технико-экономических показателей депо и отдельно взятых производственных участков. В рамках этого рассматривались техническое оснащение депо и конструктивные решения применяющейся в депо оснастки. Цель исследований заключалась в выявлении узких мест в депо, влияющих на возможность применения прогрессивной технологии ремонта вагонов.
В большинстве депо для выполнения подъёмно-транспортных операций применяются мостовые краны и трансбордеры для поперечного перемещения вагонов в сборочном участке. На базе применения данного оборудования достигается возможность применения поточного метода с жестким циклом перемещения каждого вагона по существующим ремонтным позициям. Кроме того, применение трансбордера требует выделения производственной площади сборочного участка, где не представляется возможность осуществлять ремонт вагонов. В результате применения такого оборудования не только уменьшается эффективность использования производственных площадей, но и теряется смысл применения поточного метода ремонта вагонов, так как вагоны, требующие не большой обьём ремонта, вынуждены простаивать в сборочном участке период времени, необходимый для выполнения ремонта вагонов с повышенным объемом работ.
По назначению и техническим возможностям ПТА близок к мостовому крану «Фенокс», который применяется в депо «Тосно», Октябрьской ж.д. Эта техника в достаточной степени отвечает современным требованиям научно-технического прогресса, обеспечивающая возможности применения в депо гибкой технологии ремонта вагонов. Однако для применения мостового крана «Фенокс» необходима соответствующая реконструкция здания депо и оборудование специальных эстокад для его перемещения.
Приняв за основу рассмотренное оборудование, которое эксплуатируется в депо и используя их технико-экономические показатели произведем расчет экономической эффективности ПТА.





Подъемно-транспортный агрегат (ПТА) предназначен для автоматического захвата, подъема, перемещения кузова вагонов различной длины и базы по всему периметру площади участка (цеха) вагоноремонтного предприятия. Принцип его действия разработан на основе логического и системного подхода к решению организационно-технических проблем ремонта вагонов, что является важной фазой для воспроизведения эффективной конструкции.
Таким образом, для установленных, условий применения и принципа действия ПТА, его конструкция разработана на основании общепринятых принципов и методов конструирования ( секционирования, модифицирования, агрегатирования и базового агрегата) конструирования.
Агрегат содержит два, расположенных параллельно друг к другу портала (рис. 2 и рис. 3) сформированных из отдельных модулей. Перечень, расположение и их назначение в полной мере соответствуют функциональным условиям его взаимодействия с кузовом 1 вагонов и выполнения требуемых подъемно-транспортных операций при их ремонте.
Грузонесущий модуль портала разработан методом модифицирования типовой фермы 7 однобалочного мостового крана посредством присоединения двух продольных балок 19. Ферма (мост) установлена на грузовые тележки 20 с приводом 22 для продольного перемещения каждого портала отдельно и ПТА в целом соответственно с кузовом вагона по рельсам 21 подкрановой эстакады производственного участка (цеха) вагоноремонтного производства.
Грузонесущий модуль полиспаста содержит вертикальные балки 5, установленные посредством кареток 6 с возможностью для поперечного перемещения на балках 19 фермы, которые соединены между собой не жестко горизонтальными балками 16, опирающиеся на кронштейны 17.
Модуль механического преобразователя разработан методом базового агрегата с применением типовых элементов машиностроительного производства. К ним относятся:
- электрическая таль 9, которая установлена посредством ее кареток с возможностью для перемещения на балке 7 фермы и обеспечивающей подъем и поперечное перемещение кузова 1 вагона;
- блоки 15, которые соответственно закреплены на балках 5, 16 и исполни-тельном модуле. Между собой они соединены канатом 18, неподвижный конец которого закреплен на балке с помощью коуша 4.
Исполнительный модуль ПТА имеет специальную конструкцию, выполненную из двух расположенных параллельно рычагов 2,
Поперечный модуль регулирования расстояния между исполнительными модулями порталов содержит траверсы 8 с винтовой передачей, соединенных соответствующими концами с кареткой тали 9 и с вертикальными балками 5.
Продольный модуль регулирования расстояния между порталами имеет оригинальную конструкцию телескопического вида и содержит две горизонтальные, расположенные параллельно друг другу балки 11 и 14, одни концы которых жестко закреплены на горизонтальных балках 16
порталов, а другие смежено, соединены кареткой 10 и кареткой 13, оснащенной электромагнитным фиксатором 12, обеспечивающего зажим смежных концов балок после установки порталов относительно друг друга посредством приводов 22 грузовых тележек 20 на требуемое расстояние.
Таким образом, сформированная из рассмотренной системы модулей конструкция ПТА расширяет технологические возможности применения на вагоноремонтных предприятиях принципиально новых и эффективных методов ремонта вагонов.

2.2. Структурный анализ конструкции
Модуль механического преобразователя ПТА сформирован с применением сдвоенного полиспаста прямого действия, конструкция которого разработана классическим сочетанием подвижных, неподвижных и направляющих блоков, соединенных гибкой связью (стальным канатом).
Полиспасты прямого действия называют силовыми, позволяющие уменьшить натяжение каната и момент сопротивления вращению барабана электрической тали от веса груза, перемещаемого в заданном направлении. Механическое преобразование силовых параметров здесь достигается пропорционально установленной кратности полиспаста, равного числу ветвей каната, на которых подвешен груз.
Кинематические, конструктивные и функциональные свойства полиспаста позволяют осуществлять формирование неограниченное число вариантов силовых систем. Выбор приемлемого варианта для установленных условий его применения осуществляется по расчетной величине КПД и с учетом параметров,регламентированных нормами Госгортехнадзора.
Функциональные свойства полиспаста ПТА сформированы по принципу соответствия его конструктивных параметров (геометрических размеров и кратности полиспаста) параметрами вагона (геометрическим размерам и массе тары кузова) и техническим характеристикам типовых канатных электрических талей. В результате, простейшим сочетанием взаимного расположения подвижных, неподвижных и направляющих блоков разработаны конструкции полиспастов, принцип действия которых соответствует условиям подъема кузова вагонов железнодорожного транспорта Из совокупности рассмотренных вариантов технического исполнения полиспастов, по конструктивным признакам для применения в ПТА выбрано два варианта, отличающихся друг от друга взаимным расположением подвижных и неподвижных блоков. Выбор наиболее рационального варианта осуществим методом сопоставления расчетных параметров, характеризующих кинематические свойства полиспастов прямого действия. Сначала определим геометрические размеры полиспастов и тем самым сформируем их структурное состояние.
ВАРИАНТ 1. В конструкции полиспаста (рис.4) направляющие блоки 2 закреплены на горизонтальных балках 3, а неподвижный блок 5 закреплен на вертикальных балках 4 грузонесущего модуля полиспаста. Подвижные блоки 8 закреплены на опорных рычагах 9 исполнительного модуля ПТА. Все блоки расположены в одной плоскости и соединены стальным канатом 7. Один конец каната закреплен на барабане электрической тали, а другой с применением коуша 6 закреплен на вертикальных балках 4.






Заключение

Целью выполнения курсового проекта по дисциплине "Машины (конструкция, проектирование, расчет) вагоноремонтного производства" было:
- изучение принципов проектирования новых машин с использованием достигнутого научно-технического прогресса;
- получение навыков и умений расчета проектируемой машины с помощью разработанной на кафедре «Вагоны» МИИТа новой, с элементами новизны, конструкции подъемно-транспортного агрегата (ПТА) для вагонов.












Список литературы

1. Воротников В.Г. Расчет модуля механического преобразователя подъёмно-транспортного агрегата для вагонов. - Методические указания, -М.:МИИТ,2003-78с.

2. Воротников В.Г., Быков А.И. Формирование рабочей документации проектируемых машин. -Методические указания-М: МИИТ, 2003 -38 с.

3. Александров М.П. Подъемно – транспортные машины: Учеб. Для машиностроит. спец. вузов. – 6-е изд., перераб. – М.: Высшая школа; 1985. – 520 с., ил.

4. Материал лекций и лабораторных работ.

5. Справочник по кранам: В 2т. Т2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов /Под общей редакцией М.М.Гохберга. – Л.: Машиностроение.: 1988. – 559 с., ил