- создание системы кондиционирования воздуха для уменьшения влияния нагрева аппаратуры;

- создание и реализация научно-обоснованной планировки размещения оборудования;

- аттестация рабочих мест и их организация с учётом удобств работающего.

Причём создание необходимой освещённости и акустической изоляции рабочего места проводится на основе расчётов. Все остальные мероприятия не требуют точных количественных расчётов, а требуют лишь качественных выводов.

Одним из основных вопросов охраны труда является организация рационального освещения производственных помещений и рабочих мест.

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм.

В условиях современного производства важным фактором улучшения условий труда в целом является оптимизация количественных и качественных характеристик освещения рабочих мест.

Для создания комфортной воздушной среды в производственных помещениях применяют вентиляцию и кондиционирование воздуха, а также производят отопление помещений.

Вентиляция - это организованный воздухообмен, обеспечивающий удаление загрязненного воздуха и подачу на его место чистого. Вентиляция и кондиционирование воздуха также является основным способом нормализации параметров микроклимата в производственных помещениях.

Вентиляция может быть естественной и механической в за-висимости от способа перемещения воздуха. В зависимости от объема вен-тилируемого помещения различают общеобменную и местную вентиля-цию. Общеобменная вентиляция обеспечивает удаление воздуха из всего объема помещения. Местная вентиляция обеспечивает замену воздуха в месте его загрязнения. По способу действия различают вентиляцию при-точную, вытяжную и приточно-вытяжную, а также аварийную. Аварийная предназначена для устранения загазованности помещения в аварийных си-туациях.

Независимо от типа вентиляции к ней предъявляются следующие общие требования: объем приточного воздуха должен быть равен объему вы-тяжного воздуха; элементы системы вентиляции должны быть правильно размещены в помещении; потоки воздуха не должны поднимать пыль и не должны вызывать переохлаждения работающих; шум от системы вентиля-ции не должен превышать допустимого уровня.

Механическая вентиляция распределяет воздух по всему производственному помещению. В общем случае в ее состав входят: воздухоприемное устройство, фильтр, калорифер, вентилятор и сеть воздуховодов.

Естественная вентиляция производственных помещений осуществляется под воздействием разности температур наружного и внутреннего воздуха (тепловое давление) и ветра (ветровое давление). Неорганизованная естественная вентиляция или инфильтрация или естественное проветривание - смена воздуха через неплотности конструкции здания за счет разности давления воздуха снаружи и внутри помещения. Организованная естественная вентиляция через окна и фонари называется аэрацией.

Местная вентиляция используется для удаления выделяющихся вредных веществ от источников. Она может быть вытяжной и приточной. Разновидностями вытяжной вентиляции являются: защитные кожухи, вытяжные шкафы, кабины, аспирационные устройства.



5.2 Экологические установки, применяемые в производстве при изготовлении поршня

5.2.1 Основные характеристики пылеулавливающих устройств

Защита окружающей среды от загрязнений включает, с одной стороны, специальные методы и оборудование для очистки газовых и жидких сред, переработки отходов и шламов, вторичного использования теплоты и максимального снижения теплового загрязнения. С другой стороны, для этого разрабатывают технологические процессы и оборудование, отвечающие требованиям промышленной экологии, причем технику защиты окружающей среды применяют практически на всех этапах технологий. Предлагаемые к рассмотрению методы и устройства защиты окружающей среды сгруппированы по типу очищаемой среды (газовая, жидкая, твердая, комбинированная) или вторично используемого отхода в зависимости от его характеристик.

Газообразные промышленные отходы включают в себя не вступившие в реакции газы (компоненты) исходного сырья; газообразные продукты; отработанный воздух окислительных процессов; сжатый (компрессорный) воздух для транспортировки порошковых материалов, для сушки, нагрева, охлаждения и регенерации катализаторов; для продувки осадков на фильтровальных тканях и других элементах; индивидуальные газы (аммиак, водород, диоксид серы и др.); смеси нескольких компонентов (азотоводородная смесь, аммиачно-воздушная смесь, смесь диоксида серы и фосгена); газопылевые потоки различных технологий; отходящие дымовые газы термических реакторов, топок и др., а также отходы газов, образующиеся при вентиляции рабочих мест и помещений. Кроме этого, все порошковые технологии сопровождаются интенсивным выделением газопылевых отходов. Пылеобразование происходит в процессах измельчения, классификации, смешения, сушки и транспортирования порошковых и гранулированных сыпучих материалов.

Для очистки газообразных и газопылевых выбросов с целью их обезвреживания или извлечения из них дорогих и дефицитных компонентов применяют различное очистное оборудование и соответствующие технологические приемы.

В настоящее время методы очистки запыленных газов классифицируют на следующие группы:

I. «Сухие» механические пылеуловители.

II. Пористые фильтры.

III. Электрофильтры.

IV. «Мокрые» пылеулавливающие аппараты.

В данной работе для очистки вредных выбросов применяется пылеуловители 1-ой группы («сухие» механические), поэтому остановимся на них подробнее.

Механические («сухие») пылеуловители

Такие пылеуловители условно делятся на три группы:

- пылеосадительные камеры, принцип работы которых основан на действии силы тяжести (гравитационной силы);

- инерционные пылеуловители, принцип работы которых основан на действии силы инерции;

- циклоны, батарейные циклоны, вращающиеся пылеуловители, принцип работы которых основан на действии центробежной силы.

Пылеуловительная камера представляет собой пустотелый или с горизонтальными полками во внутренней полости прямоугольный короб, в нижней части которого имеется отверстие или бункер для сбора пыли (рис.5.1.).

Пылеосадительные камеры



а - полая: б - с горизонтальными полками; в, г - с вертикальными перегородками:

I - запыленный газ; II - очищенный газ; III - пыль;

1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления; 4 - полки; 5 - перегородки.

Рис. 5.1

Скорость газа в камерах составляет 0,2-1,5 м/с, гидравлическое сопротивление 50-150 Па. Пылеосадительные камеры пригодны для улавливания крупных частиц размером не менее 50 мкм. Степень очистки газа в камерах не превышает 40-50%. Продолжительность прохождения Т(с) газами осадительной камеры при равномерном распределении газового потока по ее сечению составляет:

(5.1.)

где Vk, - объем камеры, м³;

Vг- объемный расход газов, м3/с;

L - длина камеры, м; В- ширина камеры, м;

Н- высота камеры, м.

В инерционных пылеуловителях для изменения направления движения газов устанавливают перегородки (рис. 5.2). При этом наряду с силой тяжести действуют и силы инерции. Пылевые частицы, стремясь сохранить направление движения после изменения направления движения потока газов, осаждаются в бункере. Газ в инерционном аппарате поступает со скоростью 5-15 м/с. Эти аппараты отличаются от обычных пылеосадительных камер большим сопротивлением и высокой степенью очистки газа.

Инерционные пылеуловители с различными способами подачи и распределения газового потока

а - камера с перегородкой;

б - камера с расширяющимся конусом;

в - камера с заглубленным бункером.

Рис. 5.2

Большое внимание при проектировании пневмотранспортных и других устройств пылеочистки необходимо уделять узлам отделения материала от транспортирующего воздуха - разгрузочным и пылеулавливающим устройствам (циклонам, фильтрам и т.п.). В зависимости от способа отделения материала в системах пневмотранспорта используют объемные разгрузочные устройства и центробежные циклоны. Выбор того или иного типа устройства зависит от конкретных условий работы установок и требований, предъявляемых к его работе: наибольшее значение коэффициента осаждения материала, минимальное сопротивление разгрузочного устройства, надежность в эксплуатации.

Предпочтение отдается центробежным циклонам, выполняющим одновременно и роль пылеулавливающего аппарата. Эффективность улавливания пыли в циклонах повышается с уменьшением диаметра корпуса, но при этом снижается их пропускная способность. Для обеспечения соответствующей производительности пневмотранспортной установки небольшие циклоны группируют в батарею. Коэффициент пылеулавливания батареи циклонов составляет 0,76-0,85 и несколько повышается с увеличением входной скорости (с 11 до 23 м/с). Использование вместо циклонов вихревых пылеуловителей обеспечивает улавливание частиц пыли размером 5-7 мкм.

Воздух после разгрузочных устройств или циклонов, насыщенный субмикронными частицами, должен направляться на доочистку в пылеуловители. При выборе типа пылеуловителя в условиях работы таких установок учитывают следующие показатели:

- степень пылеулавливания, равную отношению количества пыли, задержанной пылеуловителем, к количеству пыли, содержащейся в воздухе при его поступлении в пылеуловитель;

- сопротивление пылеуловителя, от которого зависит экономичность процесса пылеулавливания;

- габаритные размеры и масса пылеуловителя, надежность и простота его обслуживания.

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов и устанавливать перед высокоэффективными аппаратами (например, фильтрами или электрофильтрами) очистки.

Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер. Газ поступает в верхнюю часть корпуса через входной патрубок, приваренный к корпусу тангенциально. Улавливание пыли происходит под действием центробежной силы, возникающей при движении газа между корпусом и выхлопной трубой. Уловленная пыль ссыпается в бункер, а очищенный газ выбрасывается через выхлопную трубу (рис. 5.3.).

В зависимости от производительности циклоны можно устанавливать по одному (одиночные циклоны) или объединять в группы из двух, четырех, шести или восьми циклонов (групповые циклоны).

Существуют батарейные циклоны. Конструктивной особенностью последних является то, что закручивание газового потока и улавливание пыли в них обеспечивается размещенными в корпусе аппарата циклонными элементами.

Ниже приведенатехническая характеристика наиболее распространенного на производстве циклона ЦН-20:

- допустимая запыленность газа, г/м³:

для слабослипающихся пылей - не более 1000;

для среднесливающихся пылей - 250;

- температура очищаемого газа, °С - не более 400;

- давление (разрежение), кПа (кг/см²) - не более 5 (500);

- коэффициент гидравлического сопротивления:

для одиночных циклонов - 147;

для групповых циклонов - 175-182;

- эффективность очистки (от пыли dm = 20 мкм, при скорости газопылевого потока 3,5 м/с и диаметре циклона 100 мм), % - 78.



Циклон типа ЦН-20П

1 - коническая часть циклона; 2 - цилиндрическая часть циклона;

3 - винтообразная крышка; 4 - камера очищенного газа;

5 - патрубок входа запыленного газа; 6 - выхлопная труба; 7 -бункер;

8 - люк; 9 - опорный пояс; 10 - пылевыпускное отверстие.

Рис. 5.3

Для расчетов режимов и выбора марки (конструкции) циклона необходимы следующие исходные данные: количество очищаемого газа при рабочих условиях Vг, мЭ/с; плотность газа при рабочих условиях р, кг/м³; динамическая вязкость газа при рабочей температуре ; дисперсный состав пыли, задаваемый двумя параметрами d_m и lg _r; запыленность газа С_х, г/м³; плотность частиц р_ч, кг/м³; требуемая эффективность очистки газа .



5.2.2 Исходные данные для расчета пылеулавливающих установок

Исходные данные:

1. План цеха, размещение оборудования, схема вентиляции, номенклатура оборудования.

2. Режим работы цеха, производственное задание.

3. Таблицы с удельными выбросами оборудования (твердые частицы, газы).

4. Характеристики системы вентиляции (потери давления в системе воздуховодов)

5. Нагрузочные характеристики вентиляторов, общий вид вентоборудования.

6. Методика расчета аппаратов очистки (лекции).

7. методика расчета рассеивания (методичка + программа).

8. Справочные данные по аппаратам очистки вентвыбросов.

Цех механообработки находится в Москве на территории, не прилегающей к жилой застройке.

Цех работает 8 часов в 2 смены при пятидневной рабочей неделе. В цехе обрабатываются изделия из алюминия.

Номенклатура оборудования:

Станки 1 - Токарный многорезцовый полуавтомат.

Станок 2 - Вертикально-сверлильный станок.

Станок 3,4 - Токарный патронно-центровой станок с ЧПУ.

Станок 5 - Специальный агрегатный станок.

Станок 6 - Отделочно-расточной станок.

Станок 7,8 - Полуавтомат спец. для обработки пов-тей поршней.

Станок 9- Отделочно-расточной станок.

Станок 10 - Автоматическая линия.

Станки 11 - Токарный многорезцовый полуавтомат.

Станок 12,13 - Агрегат для лужения.

Станок 14 - Установка для развертывания.

Станки 15 - Моечная машина.

Цех оборудован системой местной механической вытяжной вентиляции. Потери давления в системе воздуховодов составляют 900 Па.

Воздух рабочей зоны: (ГОСТ 12.1.005-88)

Алюминия - 1 мг/ м³,

Чугун - 6 мг/ м³,

Титана - 4 мг/ м³,

Маслопримеси - 5 мг/ м³,

Воздух населенных мест (СН 3086-84)

Алюминий, чугун, титана - 0,05 мг/ м³,

Маслопримеси - 0,1 мг/ м³.

Таблица 5.1

Характеристики образующейся пыли

Материал	dм, мкм	lg
Алюминий	38	1,65
Чугун	35	1,50
Титана	42	1,82

Удельные выбросы станков:

- Токарные - 10 г/час;

- Вертикально-сверлильный - 16 г/час;

- Отделочно-расточные - 3 г/час.

- Токарный патронно-центровой станок с ЧПУ.- 255 г/час.

- Полуавтомат спец. для обработки пов-тей поршней. - 260 г/час.

- Автоматическая линия - 8 г/час.

- Агрегат для лужения - 235 г/час.

- Установка для развертывания - 200 г/час.

Расчет количества вредных выбросов твердых частиц ведется по формуле:

М = ? mi · Удi, (5.1.)

где mi - число станков i - го типа;

Удi - удельный выброс станка i - го типа.

Мтв = (2 · 10) + (1 · 16) + (2 · 3) + (1 · 255) + (1 · 260) + (1 · 8) + (1 · 235) + (1 · 200) = 1000 г/час.

Количество выбросов маслопримесей:

Мм = (2 · 25) + (1 · 2) + (2 · 12) + (1 · 8) + (1 · 120) + (1 · 135) = 377 г/час.

Расчет параметров системы вытяжной вентиляции

Определение потребности воздухообмена ведется по формуле:

Qр = М / ПДКврз, (5.2.)

где ПДКврз = 1 мг/м3 (для твердых частиц), ПДКврз = 5 мг/м3 (для маслопримесей)

Потребность воздухообмена для твердых частиц определяется по формуле:

Qр(т) = Мтв / ПДКврз (5.3.)

Qр(т) = 1000000 / 1 = 1000000 м3/час.

Потребность воздухообмена для маслопримесей определяется по формуле:

Qр(м) = Мм / ПДКврз (5.4.)

Qр(м) = 377000 / 5 = 75400 м3/час.

Подбор и расчет вентиляционного оборудования

На основе характеристик производительности Q=1017000 (м3/час) и потерь давления ?Р= 900 Па, выбираем вентилятор ВДН-18.

Характеристики вентилятора ВДН-18:

Частота вращения 1000 об/мин

Q =152000 м3/час

?Р = 3940 Па

W = 190 кВт

Масса без Эл.двигателя 5500 кг.

Потери давления в воздуховоде:

?Р? =3940 Па =394 кгс

Qр = 152000 м3/час.

Расчет мощности электродвигателя ведется по формуле:

W = (Qр * 1,1 * ?Р? / 3,6 * з) * 10-6 , (5.5.)

где з = 0,84 - КПД работы системы двигатель - вентилятор.

W = (152000 * 1,1 * 394) / 3,6 * 0,84 = 21,78 кВт.

Двигателю такой мощности соответствует двигатель модели 5A200M6, W=22 кВт. N=975об/мин, m=245 кг, крутящий момент к валу вентилятора передается посредством ременной передачи.

Расчет требуемой эффективности очистки выбросов от твердых частиц

Общая формула расчета коэффициента эффективности очистки выбросов:

зэф = Свх - Свых / Свх * 100%. (5.6.)

Определим требуемую эффективность очистки от твердых частиц:

зэф(ТВ) = 4 - 0,5 / 4 * 100% = 87,5 %.

Выбор, расчет и проектирование аппарата очистки

По справочным материалам выбираем оптимальный для данных условий аппарат механической (сухой) очистки - конический циклон ЦН-24. (2 циклона).

Расчет диаметра циклона:

Д = v 4Qр / р Vопт, (5.7.)

где Vопт = 4,5 м/с;

р = 3,14;

Qр =15200/3600 = 42,22 м3/с.,

(Qp/2), так как 2 циклона

Д = v 2*42,22/ 3,14*4,5 = 2,44 м.

По справочным материалам выбираем типовой циклон с диаметром Д = 2,4м.

Расчет реальной скорости газа в циклоне:

Vр = 4 Qр / р Д2, (5.8.)

Vр = 2*42,22 / 3,14 * (2,4)2 = 4,67 м/с.

Определение отклонения между оптимальной и расчетной скоростью движения газа в циклоне (отклонение не должно превышать 15 %):

?V = (Vопт - Vреал) / Vопт * 100%, (5.9.)

?V = (4,5-4,67) / 4,5 * 100% = 3,78%,

Таким образом, необходимое условие выполняется.

Проверочный расчет эффективности очистки

Определение абсолютного коэффициента эффективности очистки выбросов от твердых частиц:



з = 0,5 (1 + Ф(х)), (5.10.)

Х = Lg (dт50 / d50) / (vlg2уз + lg2уr);

d50 = dт50 v (Дm / Дmт) * (Vопт / Vреал),

где Дmт = 0,6 м; dт50 = 1,13 мкм (по таблице справочных материалов № 1.9, для циклона СН-24); lg2уз = 0,34; g2уr = 1,82.

D50 = 1,13 v (2 / 0,6) * (20 / 21,38) = 2,14 мкм.

Х = Lg (42 / 2,14) / (v (0,34)2 + lg2(1,82)) = 3,04.

По таблице справочных материалов определяем значение функции, соответствующее значению найденного Х:

Ф(Х) = 0,655,

Определяем значение абсолютного коэффициента эффективности очистки:

з = 0,5 (1 + 0,655) = 0,82

Следовательно эффективность очистки от твердых частиц газа проходящего через циклон равна

з = 82 %.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем дипломном проекте для повышения точности изготовления поршней автомобиля ЗИЛ 4314 предложен бескопирный метод обработки наружного овально-бочкообразного профиля юбки.

Более высокая точность бескопирного метода по сравнению со шлифованием, применяемом в базовом технологическом процессе, а также другими копирными методами лезвийной обработки обеспечивается в связи с отсутствием проблем, связанных с погрешностью самой копирной системы и износом ее элементом (копир, щуп и др.).

Кроме этого, более высокая точность нового технологического процесса достигается за счет обработки всех наружных поверхностей (юбка, головка, канавки под кольца) с одной установки. При этом значительно снижаются погрешности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей.

Бескопирный метод обработки поршней обладает и другими преимуществами.

По сравнению со шлифованием:

- отсутствует шаржирование наружной поверхности абразивными зернами, приводящее к ускоренному износу зеркала цилиндра;

- имеется возможность обрабатывать поршни со сложным наружным профилем - с несколькими значениями овальности (шлифованием можно обрабатывать только простой профиль с одним значением овальности);

- имеется возможность получения поверхности с микропрофилем, что позволяет исключить операцию лужения;

- снижение затрат по утилизации отходов (стружка вместо шлифовального шлама).

По сравнению с копирными лезвийными методами обеспечивается более высокая производительность, связанной с возможностью применения более высоких скоростей резания.

По сравнению со всеми другими методами бескопирная обработка обеспечивает более высокую эффективность производства за счет:

- отсутствия затрат на изготовление трудоемких и дорогостоящих
копиров;

- возможности быстрой переналадки станка на выпуск поршней с
различным профилем наружной поверхности, что особенно эффективно в условиях серийного производства.

В предлагаемом технологическом процессе используется современные токарные станки ЧПУ и прогрессивные конструкции режущего инструмента - резцы с механическим креплением твердосплавных сменных многогранных пластин и резцы с режущими элементами из поликристаллических алмазов.

Совершенствование технологического процесс обработки поршня автомобиля ЗИЛ 4314 позволило повысить эффективность производства за счет сокращение оборудования и как следствие сокращения числа рабочих.

Годовой экономический эффект составил 161138,56 руб. и срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 1,2 года.



СПИСОК ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аверьянов О.И., Клепиков В.В. Режущий инструмент, УП. Москва, «МГИУ», 2007г.

2. Автомобили ЗИЛ-130, ЗИЛ-138 и их модификации: Руководство по эксплуатации/Московский автомобильный завод им. И.А. Лихачева. - Москва, «Машиностроение», 1985г.

3. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения, Учебник для ВУЗов. Москва, «Машиностроение», 2005г.

4. Барановский Ю.В. Режимы резания металлов, Справочник, Москва, «НИИТавтопром», 1995г.

5. Белов С.В., Безопасность жизнедеятельности, Москва, 1999 г.

6. Дащенко А.И., Попов Д.И., Технология двигателестроения, Москва, 2001г.

7. Зайцев В.А. Организация и планирование на предприятии» методические указания, Москва, МГИУ, 2003г.

8. Клепиков В.В., Бодров А.Н. Панчишин В.И. Проектирование участков и цехов: М. РИЦ МГИУ 1997г.

9. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей, Учебное пособие для вузов.- 3-е изд., 2002г.

10. Косилова А.Г., Справочник технолога-машиностроителя том 1, Москва, «Машиностроение» 1986г.

11. Косилова А.Г., Справочник технолога-машиностроителя том 2, Москва, «Машиностроение» 1986г.

12. Косилова А.Г., Мещеряков Р. К., Калинин М. А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. Москва, «Машиностроение», 1976г.

13. Костромин Ф.П., Болотин Х.Л. Станочные приспособления, 5-е изд., Москва, «Машиностроение», 1973г.

14. Резчиков Е.А., Ткаченко Ю.Л. Безопасность жизнедеятельности, Учебное пособие.- Москва, ГИНФО, 2002г.

15. Организация производства и менеджмент» курс лекций, Москва, МГИУ, 2007г.

16. Юдин Е.Я., Охрана труда в машиностроении, Москва, 1976 г.

17. Кацевич В.Л., Никольский А.А., Спанаки К.Д. Статья: «Двухканальные самообучающиеся электроприводы подачи станков для обточки автомобильных поршней», Наука и промышленность России №6, 2002г.

Размещено на Allbest.ru