Рисунок 8.6 - Рассеяние светового потока

На участке заточки режущего инструмента размещены 8 светильников типа ЛСП24-2х40-101 с люминесцентными лампами (рисунок 8.7).

Рисунок 8.7 - Светильник ЛСП24-2х40-101

Габариты светильника указаны в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Габариты светильника ЛСП24-2х40-101

Размеры, мм	Масса, кг
L	B	H	H1
1300	257	580	185	5,6



В каждом светильнике по две лампы ЛБ40 мощностью 40 Вт (рисунок 8.8)

Рисунок 8.8 - Лампа ЛБ 40

Характеристики ламп ЛБ40 приведены в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Технические характеристики ламп люминесцентных ЛБ40

Наименование	Мощность, Вт	Ток, А	Напряжение, В	Габаритные размеры	Световой поток, лм	Срок службы, час
				D	L1	L
ЛБ40	40	0,43	103	38	1213	1199	3120	12000

Схема расположения светильников на участке заточки режущего инструмента изображена на рисунке 8.9.

В данном дипломном проекте предлагается установить вместо люминесцентных ламп светодиодные. Их выбор осуществляется из расчета требуемой освещенности от одной лампы, представленного в разделе 8.3.1.

Для освещения зоны обработки станки оснащены светильниками местного освещения с непросвечивающими отражателями по ГОСТ 15597-82 «Светильники для производственных зданий. Общие технические условия»

Конструкция кронштейна для светильника местного освещения обеспечивает фиксацию светильника во всех требуемых положениях без дополнительных операций по его закреплению. Подводка электропроводов к светильнику осуществляется внутри кронштейна. Открытая проводка не допускается. Конструкция узлов и шарниров кронштейна должна исключать перекручивание и перетирание проводов и попадание на них стружки и применяемых при обработке жидкостей (эмульсии, масла и др.).

Кроме искусственного рабочего на участке заточки имеются следующие виды освещения:

Аварийное освещение - для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Для аварийного освещения используются лампы накаливания, для которых применяется автономное питание электроэнергией. Светильники функционируют все время или автоматически включаются при аварийном отключении рабочего освещения. Подключение других токоприемников к сети аварийного освещения запрещается.

Эвакуационное освещение - для эвакуации людей из помещения при аварийном отключении рабочего освещения. Эвакуационное освещение должно обеспечивать освещенность пола основных проходов и лестниц не менее 0,5 лк [11].



Рисунок 8.9 - Схема расположения светильников на участке заточки режущего инструмента

Не реже одного раза в три месяца, светильники общего освещения очищаются от пыли и грязи. Работа производится электротехническим персоналом при отключенном напряжении. Перегоревшие лампы, разбитая или поврежденная арматура немедленно заменяются.

Обслуживание осветительных установок, проведение в них оперативных переключений, организация и выполнение ремонтных, монтажных или наладочных работ должны производиться специально подготовленным персоналом с квалификационной группой по электробезопасности не ниже третьей. Для удобства и безопасности работ на высоте должны использоваться специальные приспособления (лестницы-стремянки, передвижные подъемники и др.), отвечающие требованиям безопасности.

Проверка освещенности на рабочих поверхностях, вспомогательных площадях и в проходах должна производиться регулярно, но не реже одного раз в год [5].

8.3.1 Расчет искусственного освещения

Расчет производится методом светового потока (коэффициента использования). Необходимый световой поток Фл от одного светильника рассчитывается по формуле:

(1)

где Ен - нормированная минимально-допустимая освещенность (лк);

S - площадь освещаемого помещения (м2);

z - коэффициент неравномерности освещения, который зависит от типа ламп (для люминесцентных - 1,1);

k - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и снижение светоотдачи в процессе эксплуатации (1,3 - 1,8);

Nc - число светильников в помещении;

- коэффициент затенения при наличии крупногабаритного оборудования, затеняющего рабочее пространство;

- коэффициент использования светового потока ламп, зависящий от типа светильника, коэффициентов отражения потолка, стен и пола, высоты подвеса светильников, размеров помещения.

Ен = 300 лк;

S = A B, где А и В - длина и ширина помещения, м,

S = 7,6 3 = 22,8 м2;

z = 1,1;

k = 1,8 (с учетом запыленности от 1 до 5 мг/м3);

Nc = 8;

= 1;

Для определения коэффициента использования ламп необходимо найти индекс помещения по формуле:

где Нс - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью.

Подставляем в формулу (2) известные значения:

По СНиП 23-05-95 определяем :

Светильник группы 1; коэффициент отражения потолка 0,7; стен - 0,5; пола - 0,3; индекс помещения 1,25;

= 0,52.

Подставляя полученные данные в формулу (1) получаем:

Так как в светильнике 2 лампы, то для одной необходимый световой поток равен 1628 лм. Фактически световой поток лампы 3120 лм, что в 2 раза больше. Можно уменьшить количество светильников или заменить их на аналоги с меньшей мощностью.

Аналогом ЛБ40 является светодиодная лампа Т8. Ее характеристики показаны в таблице 8.5.

Таблица 8.5 - Технические характеристики светодиодной лампы Т8

Наименование	Мощность, Вт	Световой поток, лм
Светодиодная лампа Т8	18	1600

Отклонение от расчетного светового потока допускается от - 10% до + 20%.

Отклонение в пределах нормы.

8.4 Производственный шум

Шум - это беспорядочные звуковые колебания в атмосфере. Ухо человека способно воспринимать упругие колебания в частотном диапазоне от 20 Гц до 20 кГц.

Он оказывает влияние на весь организм человека. Шум с уровнем звукового давления до 30-35 дБ привычен для человека и не беспокоит его. Повышение этого уровня до 40-70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, и при длительном действии может быть причиной неврозов. Воздействие шума с уровнем свыше 75 дБ может привести к потере слуха - профессиональной тугоухости. При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Шумовое воздействие проявляется медленно прогрессирующим снижением слуха. У некоторых лиц серьезное шумовое повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других - потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве [12].

Так же шум влияет на производительность труда. При уровнях шума свыше 80 дБа увеличение его на каждые 1-2 дБа вызывает снижение производительности не менее чем на 1% [13]. Это ведет к значительным экономическим потерям.

Результаты воздействия повышенного производственного шума показаны ниже (таблица 8.6) [12].

Таблица 8.6 - Воздействие шума на слух работающих

Показатели	Эквивалентный уровень звука, дБ
	80	90	90	90	100	100	100	110	110	110
Стаж работы, лет	25	5	15	25	5	15	25	5	15	25
Доля заболевших тугоухостью, %	0	4	14	17	12	37	43	26	71	78

Согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96 на участке заточки допускаются уровни звукового давления, указанные в таблице 8.7.

Расчет шума производится при теоретической работе всех источников шума, находящихся в помещении. Он включает [13]:

- определение уровней звукового давления L в расчетной точке до осуществления мероприятий по снижению шума;

- определение требуемого снижения уровней звукового давления ДLтр в расчетной точке;

- выбор мероприятий, обеспечивающих требуемое снижение уровней звукового давления;

- расчет и проектирование, выбор типа и размеров шумоглушащих, звукопоглощающих и звукоизолирующих конструкций.

Основными способами защиты рабочего от шума являются его снижение в источнике и на пути распространения. Первый путь очень сложный, дорогой и не всегда приносит ожидаемый результат, поэтому обычно используют второй. На пути распространения шум снижается следующими методами: организационные, звукоизоляция, звукопоглощение, дистанционное управление из звукоизолирующих кабин. На участке заточки режущего инструмента возможна установка звукоизолирующих экранов между оборудованием и акустическая обработка помещения.

Таблица 8.7 - Предельно допустимые уровни звукового давления и эквивалентный уровень звука в производственных помещениях

Вид трудовой деятельности	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Эквивалентный уровень звука, дБа
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Выполнение всех видов работ на постоянных рабочих местах в производственных помещениях и на территории предприятий	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80

Зоны с уровнем шума более 80 дБА согласно ПОТ Р М-006-97 обозначаются знаками безопасности (рисунок 8.10).

Рисунок 8.10 - Знак «Работать в защитных наушниках»



Работающих в этих зонах необходимо снабжать средствами индивидуальной защиты. Они выбираются в соответствии с ГОСТ Р 12.4.255-2011 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические требования. Механические методы испытаний». На участке заточки режущего инструмента используются противошумные наушники (рисунок 8.11). Они испытываются на акустическую эффективность согласно ГОСТ Р ЕН 13819-2-2011 «ССБТ. Средства индивидуальной защиты органов слуха. Акустические методы испытаний». Акустическую эффективность каждой чашки наушников измеряют в третьоктавных полосах с определенными среднегеометрическими частотами. Опорная площадка, приведенная на рисунке 8.12, должна быть закреплена на установке для проведения акустических испытаний.

1 - пластмассовый корпус; 2 - стекловата; 3 - уплотняющие прокладки; 4 - съемные чехлы из пленки и фланели

Рисунок 8.11 - Противошумные наушники



Рисунок 8.12 - Конструкция опорной площадки для испытания противошумных наушников

8.4.1 Расчет шума

Рассчитаем уровни звукового давления L, дБ на рабочем месте у станка алмазной заточки резцов 3622Д.

Наибольшее влияние на уровень шума будет оказывать оборудование в радиусе 5rmin, где rmin - расстояние до акустического центра ближайшего источника шума, но в расчете учитываются все станки и пылеуловители. Их шумовые характеристики занесены в таблицу 8.8. Рабочее место находится на расстоянии 0,5 м от акустического центра станка.

Таблица 8.8 - Шумовые характеристики оборудования на участке заточки режущего инструмента

Наименование оборудования	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
3622Д	103	96	91	88	85	83	81	80
3М634	83	79	82	83	88	83	82	84
3Б633	71	81	88	91	90	83	82	78
ТШ-1	81	82	85	86	87	82	81	71
ТШ-2	81	82	85	86	87	82	81	71
ПУМА 800	93	97	95	94	91	84	81	75

Октавные уровни звукового давления в помещении с несколькими источниками шума определяем по формуле:

где Lwi - октавный уровень звуковой мощности i-го источника, дБ;

- коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля в тех случаях, когда расстояние r меньше удвоенного максимального габарита источника (r 2lmax) для i-го источника (принимаем по рисунку 8.12);

Ф - фактор направленности источника шума (табл. 8.9);

- пространственный угол излучения источника, рад. (табл. 8.9);

r - расстояние от акустического центра источника шума до расчетной точки, м;

k - коэффициент, учитывающий нарушение диффузности звукового поля в помещении (табл. 8.10); В - акустическая постоянная помещения, м2;

m - число источников шума, ближайших к расчетной точке (ri 5rmin);

n - общее число источников шума в помещении.

Рисунок 8.12 - Определение коэффициента



Таблица 8.9 - Определение фактора направленности шума

Условия излучения	, рад	Ф
В пространство - источник на колонне в помещении, на мачте, трубе	4	1
В полупространство - источник на полу, на земле, на стене	2	2
В ј пространства - источник в двухгранном углу (на полу близко от одной стены)		4
В 1/8 пространства - источник в трехгранном углу (на полу близко от двух стен)	/2	8

Таблица 8.10 - Определение коэффициента k

ср	k
0,2	1,25
0,4	1,6
0,5	2,0
0,6	2,5

Рассчитываем уровень звукового давления в октавной полосе 63 Гц.

3622Д:

Lwi = 103 дБ;

r/lmax = 0,5/1,28 = 0,39;

Согласно графику на рисунке 8.9 = 3,8;

Ф = 8, = /2, т.к. станок стоит на полу близко от двух стен;

r = 0,5 м;

ср определяется по формуле:

где А - эквивалентная площадь звукопоглощения, м2;

Sобщ - общая площадь всех ограждающих поверхностей, м2.

А рассчитывается по формуле:

где i - коэффициент звукопоглощения i-й поверхности (таблица 8.11);

Si - площадь i-й поверхности, м2.

Таблица 8.11 - Коэффициенты звукопоглощения материалов поверхностей

Материалы поверхностей	i(63 Гц)
Пол помещений типа 2 - с большим количеством оборудования на единицу площади	0,15
Стены оштукатуренные, окрашенные клеевой краской	0,01
Потолок оштукатуренный, окрашенный клеевой краской	0,01
Оконный переплет застекленный	0,15

Подставляем значения в формулу (5):

Теперь нам известны все компоненты из формулы (4):

Определяем k по табл. 8.10:

k = 0,5.

В определяем по формуле:

Все данные для формулы (6) найдены ранее:

Аналогично для остальных станков:

3М634:

Lwi = 83 дБ;

r/lmax = 1,5/1,2 = 1,25;

= 2,5;

Ф = 4, = , т.к. станок стоит на полу близко от одной стены;

r = 1,5 м;

3Б633:

Lwi = 71 дБ;

r/lmax = 2,5/1,28 = 1,95;

= 1,1;

Ф = 4, = , т.к. станок стоит на полу близко от одной стены;

r = 2,5 м;

ПУМА 800:

Lwi = 93 дБ;

r/lmax = 1,5/1,6 = 0,94;

= 3,1;

Ф = 8, = /2, т.к. пылеуловитель стоит на полу близко от двух стен;

r = 1,5 м;

Остальное оборудование находится на расстоянии больше 5rmin, поэтому для них необходимо знать только уровни звукового давления:

ТШ-1 - 81 дБ, ТШ-2 - 81 дБ.

Подставляя полученные значения в формулу (3), получаем:

Аналогично рассчитываем уровни звукового давления для остальных октавных полос:

L(125) = 115,4 дБ;

L(250) = 110,9 дБ;

L(500) = 108,5 дБ;

L(1000) = 105,6 дБ;

L(2000) = 102,6 дБ;

L(4000) = 100,5 дБ;

L(8000) = 99,3 дБ.

Очевидно, что уровни звукового давления значительно превышают допустимые нормы, поэтому следует принять все необходимые меры защиты, а именно установка акустических экранов между станками и акустическая обработка помещения звукопоглощающей облицовкой.

Требуемое снижение уровня звукового давления в расчетной точке определяется как разность между фактическим уровнем звукового давления L и допустимым уровнем Lдоп:

Допустимые октавные уровни звукового давления указаны в таблице 8.12.

Таблица 8.12 - ПДУ звукового давления в октавных полосах частот

Среднегеометрическая частота	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровень звукового давления	95	87	82	78	75	73	71	69

Рассчитываем требуемое снижение уровня звукового давления для октавной полосы с частотой 63 Гц, подставляя значения в формулу (7):

Аналогично определяется требуемое снижение звукового давления для других октавных полос:

Для снижения шума между станками необходимо установить стальные экраны с панелями жесткости (размер ячеек между ребрами не более 1х1 мм), так как они обладают хорошей звукоизоляцией при минимальной толщине. Так же рекомендуется звукопоглощающая облицовка помещения. Но даже при работе на одном станке уровень звукового давления превышает норму, поэтому работников обязательно оснащают шумозащитными наушниками.

8.5 Вентиляция

Вентиляция является эффективным средством обеспечения комфортных или допустимых параметров воздуха в помещениях.

Вентиляцией называется организованный регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха и подачу на его место свежего. На данном участке применяется смешанная система вентиляции

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вытяжной вентиляцией [12].

При работе на шлифовально-заточных станках выделяется большое количество абразивной пыли, поэтому во все кожухи шлифовальных кругов встраиваются местные отсосы. Общий вид такой конструкции представлен на рисунке 8.13. С помощью местной вентиляции необходимые условия создаются на отдельных рабочих местах. Местная вытяжная локализующая вентиляция - основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий [12].



1 - абразивный круг, 2 - кожух, 3 - магистральный воздуховод.

Рисунок 8.13 - Местная вытяжная вентиляция на шлифовально-заточном станке

Местный отсос присоединяется к магистрали, которая ведет в пылеуловитель. На рассматриваемом участке размещены два пылеуловителя ПУМА 800 производительностью 800 м3/ч (рис.8.14).

К одному из них подсоединены 3 станка с 5 абразивными кругами, ко второму - 3 станка с 6 абразивными кругами (рис 8.15). В пылеуловителе воздух очищается от пыли посредством двух ступеней: циклон и рукавный фильтр. После очистки воздух поступает обратно в помещение, что позволяет значительно сэкономить на приточной вентиляции и нагревании приточного воздуха. Недостатком циклической системы является недостижимость 100% очистки. У пылеуловителя ПУМА 800 она составляет 98%, а значит 2% пыли возвращается в воздух рабочей зоны. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» ПДК абразивной пыли (электрокорунд, карбид кремния) 6 мг/м3, что при малых объемах комнаты (? 80 м3) достигается достаточно быстро.

Пылеуловители сблокированы со станками для исключения их работы при выключенной местной вытяжной вентиляции.

Очистка воздуховодов производится не реже одного раза в 6 месяцев согласно ПОТ Р М-006-97.

Кроме того, имеется общеобменная вентиляция производительностью 350 м3/ч. Она предназначена для обеспечения заданных параметров микроклимата, а так же удаления абразивно-металлической пыли, не удаленной пылеуловителями. В соответствии со СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» расход наружного воздуха в помещении не должен быть меньше 60 м3/ч на человека. Т.е. одновременно к работе на участке допускается не более 5 человек.

4 - выходной патрубок пылеуловителя; 5 - верхняя рукавная решетка; 6 - корпус пылеуловителя; 7 - фильтровальный рукав; 8 - нижняя рукавная решетка; 9 - выходной патрубок циклона; 10 - корпус циклона; 11 - пылесборник; 12 - встряхивающий механизм фильтра; 13 - входной патрубок пылеуловителя.

Рисунок 8.14 - Общий вид пылеуловителя ПУМА 800



Рисунок 8.15 - Схема местной вытяжной вентиляции на участке заточки режущего инструмента

8.5.1 Расчет концентрации пыли на участке заточки режущего инструмента

Концентрацию абразивно-металлической пыли в помещении при заточке режущего инструмента определяем по формуле:

где m - масса абразивно-металлической пыли, выделяющаяся за 20 минут работы, г;

Кмо - коэффициент эффективности местного отсоса;

Кп - коэффициент очистки пылеуловителя;

V - объем помещения, м3;

N - коэффициент неравномерности распределения пыли;

Р - коэффициент оседания пыли.

Находим m по формуле:

где М - массовое выделение пыли, г/с;

t - время работы.

M определяется по справочным данным [18], указанным в таблице

Таблица 8.13 - Массовое выделение пыли заточных станков

Вид оборудования	Диаметр круга, мм	Выделяющееся вещество, г/с
Заточные станки		Пыль абразивная	Пыль металлическая
	100	0,004	0,006
	150	0,006	0,008
	200	0,008	0.012
	250	0,011	0,016
	300	0,013	0,021
	350	0,016	0,024
	400	0,019	0,029
	450	0,022	0,032
	500	0.024	0,036
	550	0,027	0,040

Возьмем станок ТШ-1 с диаметром абразивного круга 250 мм.

Подставляя полученные данные в формулу (9), получаем:

Коэффициент эффективности местного отсоса находится в диапазоне от 0,95 до 0,995 [18]. Возьмем среднее 0,975.

Коэффициент очистки пылеуловителя определяется из паспорта на оборудование. У пылеуловителя ПУМА 800 он равняется 0,98.

Объем помещения V:

Так как пыль скапливается преимущественно в нижней половине помещения, вводится коэффициент неравномерности распределения N, равный 1,5;

Коэффициент оседания абразивно-металлической пыли равен 0,2 [19], то есть 4/5 всей пыли сразу оседает.

Подставляем все значения в формулу (8):

Концентрация пыли не превышает ПДК (6 мг/м3), а значит, безопасна для работников.



9. Электробезопасность

Все оборудование на участке подключено к трехфазной пятипроводной сети частотой 50 Гц с заземленной нейтралью. Ее схема представлена на рисунке 9.1. Участок относится к классу П-IIа в соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).

Рисунок 9.1 - Электрическая схема пятипроводной сети на участке

Нулевой рабочий проводник N служит для питания светильников в помещении.

Над каждым станком вывешены их названия и характеристики, а так же таблички с номинальным напряжением (рисунок 9.2)

Рисунок 9.2 - Табличка «Напряжение 380 В»

Станки и пылеуловители относятся к I классу защиты согласно ГОСТ 12.2.007.0-75 «ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности», т.к. имеют рабочую изоляцию и элемент для заземления. Провод, присоединяющий оборудование к источнику питания имеет заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом.

Электрическая схема станков ТШ-1 и ТШ-2 представлена на рисунке 9.3.

Рисунок 9.3 - Электрическая схема станков ТШ-1 и ТШ-2

Основной причиной поражения работников электрическим током является касание корпуса станка, находящегося под напряжением вследствие нарушения изоляции проводки. Воздействие тока на организм зависит от электрического сопротивления тела человека. Оно варьируется в диапазоне от 1000 до 100000 Ом. В расчетах всегда принимается минимальное 1000 Ом.

Действие тока на человека отражено в таблице 9.1.



Таблица 9.1 - Действие тока на человека в зависимости от его силы

Сила тока, мА	Действие
0,6 - 1,5	Порогово-ощутимый
10 - 15	Неотпускающий
50	Повреждение внутренних органов
100	Остановка сердца

Как видно, при касании токоведущей части в таких условиях ток будет смертельным, поэтому необходимо принять все возможные меры для защиты работников от его воздействия.

Согласно ПУЭ токоведущие части электроустановки не должны быть доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должны находиться под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током в нормальном режиме работы электроустановки, а также при повреждении изоляции.

Поражение человека электрическим током возможно при его контакте с нетоковедущими частями станка, оказавшимися под напряжением в результате нарушения изоляции. В этом случае снизить ток, протекающий через тело человека можно либо за счет увеличения электрического сопротивления цепи (применение СИЗ и СКЗ), либо за счет уменьшения потенциала корпуса и увеличения потенциала земли, т.к. напряжение прикосновения равняется:

Для защиты от поражения электрическим током на участке заточки применяются следующие технические меры защиты:

- электрическая изоляция;

- контроль и профилактика повреждения изоляции;

- защита от случайного прикосновения к токоведущим частям;

- защитное заземление, зануление и защитное отключение;

- применение индивидуальных защитных средств.

Защита от случайного прикосновения к токоведущим частям практически во всех электрических сетях до 1000 В обеспечивается изоляцией.

Сопротивление изоляции каждого ее участка не допускается менее 0,5 МОм на фазу. Испытания изоляции проводятся в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей. Их осуществляют не менее двух работников повышенным напряжением сети. Результаты испытания повышенным напряжением считаются удовлетворительными, если при приложении полного испытательного напряжения не наблюдалось скользящих разрядов, толчков тока утечки или плавного нарастания тока утечки, пробоев или перекрытий изоляции, и если сопротивление изоляции, измеренное мегаомметром, после испытания осталось прежним.

Если характеристики изоляции резко ухудшились или близки к браковочной норме, то выясняется причина ухудшения изоляции и принимаются меры к ее устранению. Если дефект изоляции не выявлен или не устранен, то сроки последующих измерений и испытаний устанавливаются начальником цеха с учетом состояния и режима работы изоляции [14].

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ согласно требованиям ПУЭ используется защитное автоматическое отключение питания.

Защитное автоматическое отключение питания осуществляется посредством автоматического размыкания цепи или нескольких фазных проводников. Характеристики защитных аппаратов автоматического отключения и параметры защитных проводников должны быть согласованы, чтобы обеспечивалось нормированное время отключения поврежденной цепи защитно-коммутационным аппаратом в соответствии с номинальным напряжением питающей сети. В электроустановках, где применено автоматическое отключение питания, выполняют уравнивание потенциалов для снижения напряжения прикосновения до отключения подачи тока.

На участке заточки применяются дифференциальные автоматические выключатели (ДАВ). Схема дифференциального автомата основана на защите цепей от коротких замыканий и перегрузок, а также защита людей от поражения электрическим током при касании к токоведущим частям (рисунок 9.4).

ДАВ состоит из быстродействующего автоматического выключателя и устройства защитного отключения, который реагирует на разность токов в прямом и обратном направлениях.

Если изоляция электропроводки не повреждена и отсутствует касание человека к токоведущим частям, значит в сети отсутствует ток утечки. Значит токи в прямом и обратном проводниках нагрузки равны. Эти токи наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока ДАВ равные, но встречно направленные магнитные потоки. В результате чего ток во вторичной обмотке равен нулю и не вызывает срабатывание чувствительного элемента - магнитоэлектрической защелки.

Рисунок 9.4 - Схема работы ДАВ

При возникновении утечки, например: при прикосновении человека к фазному проводнику, баланс токов и магнитных потоков нарушается, во вторичной обмотке появляется ток небаланса, который вызывает срабатывание магнитоэлектрической защелки, воздействующей в свою очередь на механизм расцепителя автомата с контактной системой.

Для осуществления периодического контроля работоспособности ДАВ предусмотрена цепь тестирования. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание аппаратов защиты означает, что оно в целом исправно [15].

Принцип защитного заземления основан на выравнивании потенциалов корпуса станка и земли для уменьшения напряжения прикосновения. Защитное заземление на заточных станках осуществляется посредством заземляющих болтов. Они соединяют заземляющий провод, идущий к магистрали заземления, с корпусом станка. Схема заземления в сети с изолированной нейтралью приведена на рисунке 9.5.

При хорошей изоляции сопротивление фаз равно 40000 Ом, поэтому ток Iз будет безопасным для человека.

В соответствии с ГОСТ 12.2.007.0-75 заземляющий болт выполняется из металла, стойкого в отношении коррозии, или покрыт металлом, предохраняющим его от коррозии, и контактная часть не должна иметь поверхностной окраски. Возле болта наносится нестираемый при эксплуатации знак заземления, который изображен на рисунке 9.6.



1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель; Iз - ток замыкания на землю; Z1, Z2, Z3 - сопротивления фаз; rз - сопротивление защитного заземления.

Рисунок 9.5 - Принципиальная схема защитного заземления в сети с изолированной нейтралью

Рисунок 9.6 - Знак «Заземление»

Болт изготавливается по ГОСТ 21120-75 «Зажимы электротехнические. Зажимы заземляющие и знаки заземления. Конструкция и размеры». Общий вид заземляющего болта изображен на рисунке 9.7.



Рисунок 9.7 - Заземляющий болт

Из средств индивидуальной защиты применяются деревянные трапы согласно ПОТ Р М-006-97 «Межотраслевые правила по охране труда при холодной обработке металлов». В зависимости от участка и вида работ рассчитывают их размеры и выбирают материал согласно ГОСТ 8486-86 «Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия». На участке заточки используются трапы, изображенные на рисунке 9.8.

Дополнительную опасность представляет накопление статических зарядов на корпусе пылеуловителя, который соединен с корпусом станка посредством металлического воздуховода. Величина тока при разрядке не велика, но разряд вызывает рефлекторное движение руки, что может привести к ее попаданию под вращающийся круг.

Для защиты от статического электричества запрещается эксплуатировать пылеуловители без заземления.

Рисунок 9.8 - Трап деревянный

На всем электрооборудовании имеются знаки «Опасность поражения электрическим током» в соответствии с ГОСТ Р 12.4.026-2001 (рисунок 9.9)

Рисунок 9.9 - Знак «Опасность поражения электрическим током»

Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП) эксплуатацию электроустановок должен осуществлять подготовленный электротехнический персонал с I группой по электробезопасности. Заточники в обязательном порядке проходят обучение и вводный инструктаж по электробезопасности в соответствии с ПОТ Р М-016-2001 «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроусановок». В него так же входят приемы освобождения пострадавшего от действия электрического тока, оказания первой помощи пострадавшим. По окончании обучения проводится проверка знаний, по результатам которой выдаются удостоверения по электробезопасности. Повторную проверку знаний проходят не реже одного раза в год. Один раз в месяц проводится повторный инструктаж.

Планово-предупредительный ремонт оборудования производится специальным ремонтным персоналом с группой по электробезопасности не ниже III, который так же проходит проверки знаний и инструктажи.



10. Пожарная безопасность

В соответствии с НПБ 105-03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» помещение участка относится к категории Г по взрывопожарной опасности. В нем размещаются станки с горюче-смазочными материалами в редукторах, при работе нагреваются абразивные круги и затачиваемые инструменты, возможно появление искр. Согласно правилам противопожарного режима в РФ (ППР) на двери помещения имеется табличка с обозначением категории помещения и класса по электробезопасности. Она изображена на рисунке 10.1.

Рисунок 10.1 - Табличка с обозначением категории помещения и класса по электробезопасности

В РФЯЦ-ВНИИЭФ действует система трехступенчатого контроля для поддержания требуемого уровня пожарной безопасности [16].

Первую ступень проводят ежедневно на рабочих местах перед началом работ. Осуществляет контроль мастер заточного участка, имеющий в подчинении работников-заточников. На первой ступени контроля пожарной безопасности проверяют:

- выполнение мероприятий по устранению нарушений, выявленных предыдущей проверкой;

- состояние и правильность размещения противопожарного оборудования;

- состояние проходов;

- соблюдение работниками правил пожарной безопасности при работе на станках;

- исправность приточной и вытяжной вентиляции, местных отсосов, пылеулавливающих устройств;

- соблюдение правил безопасности при работе с СОЖ;

- наличие и соблюдение работниками инструкций по пожарной безопасности;

- наличие предупреждающих надписей и знаков безопасности;

- ведение журналов по закрытию помещений после окончания работы.

Результаты проверки на первой ступени заносят в журнал замечаний и предложений по охране труда.

Вторую ступень контроля осуществляет комиссия, возглавляемая начальником цеха, не реже раза в месяц. На ней проверяют результаты работы первой ступени контроля, состояние путей эвакуации, уголков пожарной безопасности, проведение инструктажей и выполнение приказов органов Госпожнадзора и руководителей РФЯЦ-ВНИИЭФ по вопросам пожарной безопасности.

Третью ступень проводит не реже раза в квартал пожарно-техническая комиссия КБ-2 совместно с представителями пожарной части. Проверяет результаты работ первой и второй ступени контроля, техническое состояние и содержание всего здания в соответствии с требованиями нормативной документации по пожарной безопасности. По результатам составляется акт с планом мероприятий по устранению выявленных нарушений.

Согласно ОНТП 10-99 «Определение категорий помещений и зданий предприятий по взрывопожарной и пожарной опасности. Противопожарные требования» в помещениях категории Г средствами извещения о пожаре могут служить ручные (кнопочные) пожарные извещатели, поэтому установка автоматической пожарной сигнализации и установок пожаротушения необязательна. Так же в соответствии с ППР расстояние от возможного очага возгорания до огнетушителя должно быть не больше 40 м. Нормы оснащения порошковыми и углекислотными огнетушителями приведены в таблице 10.1.

Так же в выборе огнетушителей следует руководствоваться НПБ 166-97 «Пожарная техника. Огнетушители. Требования к эксплуатации» [21]. Эффективность использования определенных огнетушителей приведена в таблице.

Для тушения электроустановок запрещается использовать воздушно-пенные и водные огнетушители.

Таблица 10.1 - Нормы оснащения помещений ручными порошковыми и углекислотными огнетушителями

Категория помещения	Предельная защищаемая площадь, мІ	Класс пожара	Порошковые огнетушители, л / кг	Углекислотные огнетушители, л / кг
			2/2	5/4	10/8	2/2	3(5)	5(8)
А, Б, В (горючие газы и жидкости)	200	А	-	2 +	1 ++	-	-	-
		В	-	2 +	1 ++	-	-	-
		С	-	2 +	1 ++	-	-	-
		D	-	2 +	1 ++	-	-	-
		(Е)	-	2 +	1 ++	-	2 ++	2 ++
В	400	А	4 +	2 ++	1 +	-	2 +	2 +
		D	-	2 +	1 ++	-	-	-
		(Е)	2 ++	-	1 +	4 +	2 ++	2 ++
Г	800	В	-	2 ++	1 +	-	-	-
		С	4 +	2 ++	1 +	-	-	-
Г, Д	1800	А	4 +	2 ++	1 +	-	-	-
		D	-	2 +	1++	-	-	-
		(Е)	2 +	2 ++	1 +	4 +	2 ++	2 ++
Общественные здания	800	А	8 +	4 ++	2 +	-	4 +	4 +
		(Е)	-	4 ++	2 +	4 +	2 ++	2 ++

Примечания к таблице 10.1:

1. Для порошковых огнетушителей и углекислотных огнетушителей приведена двойная маркировка: старая маркировка по вместимости корпуса, л/ новая маркировка по массе огнетушащего состава, кг. При оснащении помещений порошковыми и углекислотными огнетушителями допускается использовать огнетушители как со старой, так и с новой маркировкой.

2. Знаком "++" обозначены рекомендуемые к оснащению объектов огнетушители, знаком "+" - огнетушители, применение которых допускается при отсутствии рекомендуемых и при соответствующем обосновании, знаком "-" - огнетушители, которые не допускаются для оснащения данных объектов

Таблица 10.2 - Эффективность применения огнетушителей в зависимости от класса пожара и заряженного ОТВ

	О Г Н Е Т У Ш И Т Е Л И
Класс пожара	Водные	Воздушно-пенные	Порошковые	Углекислотные	Хладоновые
	Р	М	Н	С
A	+++	++	++	+	++ 2)	+	+
B	-	+	+1)	++1)	+++	+	++
C	-	-	-	-	+++	-	+
D	-	-	-	-	+++ 3)	-	-
E	-	-	-	-	++	+++ 4)	++

Примечания к таблице 10.2:

Знаком +++ отмечены огнетушители, наиболее эффективные при тушении пожара данного класса; ++ огнетушители, пригодные для тушения пожара данного класса; + огнетушители, недостаточно эффективные при тушении пожара данного класса; - огнетушители, непригодные для тушения пожара данного класса

Класс возможного пожара определяется из ИСО 3941 - 77 «Пожары. Классификация»:

класс А - пожары твердых веществ, основном органического происхождения, горение которых сопровождается тлением (древесина, текстиль, бумага);

класс В - пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ;

класс С - пожары газов;

класс D - пожары металлов и их сплавов;

класс Е - пожары, связанные с горением электроустановок.

На участке заточки возможно горение станков и ГСМ, следовательно классы пожаров В и Е.

Исходя из вышеуказанных таблиц, для помещения заточного участка необходимо два порошковых огнетушителя по 5 л или один на 10 л. Наиболее подходящим является огнетушитель ОП-10. Его характеристики отражены в таблице 10.3.

Таблица 10.3 - Технические характеристики порошкового огнетушителя ОП-10

Масса заряда, кг	Рабочее давление, мПа	Длина выброса, м	Время работы, сек	Габариты, мм	Масса, кг, не более
10±0,5	1,4±0,2	4	15	170Ч650	14,5



Принцип действия этого огнетушителя основан на выталкивании порошка сжатым газом.

Согласно НПБ 166-97 не допускается использовать на защищаемом объекте огнетушители и заряды к ним, не имеющие сертификат пожарной безопасности. Они должны вводиться в эксплуатацию в полностью заряженном и работоспособном состоянии, с опечатанным узлом управления запорно-пускового устройства. На каждый огнетушитель, установленный на объекте, заводят паспорт, наносят краской порядковый номер, записывают в «Журнал учета проверки наличия и состояния огнетушителей».

Перед введением огнетушителя в эксплуатацию он подвергается первоначальной проверке, в процессе которой производят внешний осмотр, проверяют комплектацию огнетушителя и состояние места его установки (заметность огнетушителя или указателя места его установки, возможность свободного подхода к нему), а также читаемость и доходчивость инструкции по работе с огнетушителем. В ходе проведения внешнего осмотра необходимо обращать внимание на:

- наличие вмятин, сколов, глубоких царапин на корпусе, узлах управления, гайках и головке огнетушителя;

- состояние защитных и лакокрасочных покрытий;

- наличие четкой и понятной инструкции;

- наличие опломбированного предохранительного устройства;

- исправность манометра или индикатора давления (если он предусмотрен конструкцией огнетушителя), наличие необходимого клейма и величину давления в огнетушителе закачного типа или в газовом баллоне;

- массу огнетушителя, а также массу ОТВ в огнетушителе (последнюю определяют расчетным путем);

- состояние гибкого шланга (при его наличии) и распылителя ОТВ (наличие механических повреждений, следов коррозии, литейного облоя или других предметов, препятствующих свободному выходу ОТВ из огнетушителя);

- состояние ходовой части и надежность крепления корпуса огнетушителя на тележке (для передвижного огнетушителя), на стене или в пожарном шкафу (для переносного огнетушителя).

Если в ходе проверки обнаружено несоответствие какого-либо параметра огнетушителя требованиям действующих нормативных документов, необходимо устранить причины выявленных отклонений параметров и перезарядить огнетушители.

Не реже одного раза в 5 лет каждый огнетушитель и баллон с вытесняющим газом разряжаются, корпус огнетушителя полностью очищается от остатков ОТВ, производятся внешний и внутренний осмотр, а также гидравлическое испытание на прочность и пневматические испытания на герметичность корпуса огнетушителя, пусковой головки, шланга и запорного устройства.

Запрещается:

- эксплуатировать огнетушители при появлении вмятин, вздутий или трещин на корпусе огнетушителя, на запорно-пусковой головке или на накидной гайке, а также при нарушении герметичности соединений узлов огнетушителя или при неисправности индикатора давления;

- производить любые работы, если корпус огнетушителя находится под давлением вытесняющего газа или паров ОТВ;

- заполнять корпус закачного огнетушителя вытесняющим газом вне защитного ограждения и от источника, не имеющего предохранительного клапана, регулятора давления и манометра;

- наносить удары по огнетушителю или по источнику вытесняющего газа;

- производить гидравлические и пневматические испытания огнетушителя и его узлов вне защитного устройства, предотвращающего разлет осколков и травмирование обслуживающего персонала в случае разрушения огнетушителя;

При тушении пожара порошковыми огнетушителями необходимо учитывать возможность образования высокой запыленности и снижения видимости очага пожара в результате образования порошкового облака.

При тушении электрооборудования при помощи порошковых огнетушителей необходимо соблюдать безопасное расстояние (не менее 1 м) от распыливающего сопла и корпуса огнетушителя до токоведущих частей [21].

Расположение огнетушителей, пожарного оповещателя, а так же кнопки для включения пожарного оповещателя обозначается знаками в соответствии с НПБ 160-97 «Цвета сигнальные. Знаки пожарной безопасности». Они изображены на рисунках 10.2, 10.3 и 10.4 соответственно.

Рисунок 10.2 - Знак «Огнетушитель»

Рисунок 10.3 - Знак «Звуковой оповещатель пожарной тревоги»



Рисунок 10.4 - Знак «Кнопка включения установок пожарной автоматики»

Так как тушить электроустановки и ГСМ водой запрещается, необходимо на видном месте вывесить знак «Запрещается тушить водой» (рис.10.5).

Рисунок 10.5 - Знак «Запрещается тушить водой»

Помещение находится на цокольном этаже административного здания, поэтому необходимо исключить распространение огня по вертикали. Для этого в потолке участка оборудуются противопожарные перекрытия. Согласно СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы» они выполняются без проемов и отверстий. На заточном участке применены перекрытия 2-го типа с пределом огнестойкости REI60, что по ГОСТ 30247.0-94 «Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования» соответствует пределу огнестойкости 60 минут по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности, независимо от того, какое из трех предельных состояний наступит ранее.

В соответствии с ППР вывешена табличка с номером телефона для вызова пожарной охраны. Она изображена на рисунке 10.6.

Рисунок 10.6 - Табличка с номером телефона для вызова пожарной охраны

Перед началом работы заточники обязательно проходят обучение мерам пожарной безопасности: противопожарный инструктаж и пожарно-технический минимум в соответствии с «Нормами по пожарной безопасности «Обучение мерам пожарной безопасности». Повторный инструктаж проводится не реже одного раза в год. По окончании обучения работнику выдается удостоверение и делается запись в журнале учета проведения инструктажей по пожарной безопасности.



11. Экология

На участке заточки режущего инструмента образуется семь видов отходов:

- масло машинное отработанное;

- отработанные абразивные круги;

- абразивно-металлическая пыль;

- ветошь обтирочная замасленная;

- отработанный и бракованный режущий инструмент (лом стальной);

- люминесцентные лампы (ртутные).

Абразивные круги и абразивно-металлическая пыль вывозятся с места хранения на полигон твердых бытовых отходов (ТБО) один раз в месяц или по мере накопления лимита, указанного в таблице 11.1. Они относятся к третьему классу опасности. ПДК абразивно-металлической пыли в воздухе рабочей зоны [8].

Обтирочная ветошь заменяется по мере замасливания и так же вывозится на полигон.

Отработанное масло сливается в специальный закрытый бак емкостью 5 м3 (4,5 т), а затем передается в стороннюю организацию на утилизацию один раз в месяц или по мере накопления лимита.

Люминесцентные ртутные лампы так же вывозятся на склад управления снабжением и сбытом (УСиС) для дальнейшей передачи в стороннюю организацию. Ртуть относится к I классу опасности. ПДК в воздухе рабочей зоны 0,01 мг/м3.

Таблица 11.1 - Лимиты накопления отходов в цехе

Наименование отхода	Лимит накопления в цехе, т
Отработанные абразивные круги	0,03
Абразивно-металлическая пыль	0,1
Ветошь обтирочная замасленная	0,03
Отработанное машинное масло	4,5
Смазочно-охлаждающая жидкость	0,2
Лом стальной	5,5
Люминесцентные лампы	0,02

Начальник цеха и специалисты в обязательном порядке проходят обучение по курсу «Подготовка специалистов в области охраны окружающей среды».



12. Технико-экономическое обоснование

12.1 Экономический эффект замены люминесцентных светильников на светодиодные

В результате расчета было выявлено, что количество светильников можно сократить или заменить их на менее мощные. Рассчитаем сколько средств при этом сэкономит предприятие.

Годовой расход на электроэнергию рассчитывается по формуле:

где p - тариф, руб/кВтч; Р - мощность светильника; n - количество светильников; h - количество рабочих часов в сутки, w - количество рабочих дней в году.

Для начала определим, сколько потратит организация на электроэнергию, не заменяя светильники.

Подставив значения в формулу (10) находим расходы за первый год:

Учитывая повышение тарифов каждый год на 15%, считаем расходы на 4 следующих года:

Всего затраты на электроэнергию за 5 лет составят:

N = 6374 + 7335 + 8435 + 9700 + 11154 = 42998 руб.

Далее находим годовые расходы после замены светильников:

Всего затраты:

Расходы на обслуживание светильников до замены:

Ресурс лампы ЛБ40 равен 12000 часов. Необходимое количество ламп в год:

где b - количество ламп в помещении.

Стоимость одной лампы - 40,5 руб.;

Стоимость утилизации одной лампы - 20 руб.;

Стоимость работ по замене лампы - 0 руб.;

Итого затраты за 5 лет:

N = 2,63 5 (40,5 + 20) = 796 руб.

Расходы на обслуживание светильников после замены:

Ресурс лампы Т8 равен 50000 часов. Необходимое количество ламп в год:

Стоимость одной лампы - 295 руб.;

Стоимость светильника под светодиодные лампы - 350 руб.;

Стоимость утилизации одной лампы - 0 руб.;

Стоимость работ по замене светильника - 2000 руб.;

Итого затраты за 5 лет:

N = 16295 + 0,63 5 295 + ((350+2000) 8) = 24449 руб.

Общие затраты выносим в таблицу 12.1:

Таблица 12.1 - общие затраты

	ЛСП 2х40-101	Т8
Потребление электроэнергии одним светильником, Вт	80	36
Кол-во Светильников, N	8	8
Потребление электроэнергии N светильников, кВт	0,64	0,288
Кол-во часов работы в сутки, Т, часов	8,00	8,00
Потребление электроэнергии в сутки при работе Т часов в сутки N светильников, кВт	5,12	2,304
Стоимость кВт\ч, руб	5,04	5,04
Стоимость кВт\ч на 2-ой год, руб(+15%)	5,8	5,8
Стоимость кВт\ч на 3-ий год, руб(+15%)	6,67	6,67
Стоимость кВт\ч на 4-ыйгод, руб(+15%)	7,67	7,67
Стоимость кВт\ч на 5-ый год, руб(+15%)	8,82	8,82
Расход на покупку светильников
Стоимость светильника, руб	0,00	350
Общая стоимость светильников, руб	0,00	2800
Расход на электроэнергию
Расход на электроэнергию 1-ый год, руб	6374	2868
Расход на электроэнергию 2-ой год, руб	7335	3301
Расход на электроэнергию 3-ий год, руб	8435	3796
Расход на электроэнергию 4-ый год, руб	9700	4365
Расход на электроэнергию 5-ый год, руб	11154	5019
Общий расход на электроэнергию за 5 лет, руб	42998	19349
Расход на замену старых светильников на новые
Стоимость замены старого светильника на новый, руб	0,00	2000
Количество светильников требуемых к замене, шт	8
Общий расход на замену старых светильников на новые, руб	0,00	16000
Расходы на обслуживание светильников
Ресурс лампы, часов	12000	50000
Кол-во ламп необходимых в год, шт	2,63	0,63
Стоимость одной лампы, руб	40,5	295
Стоимость утилизации одной лампы, руб	20,00	0,00
Кол-во ламп в светильнике, шт	2	2
Стоимость обслуживания светильников за 5 лет, руб	796	24449
Общая сумма расходов за 5 лет, руб
ИТОГО:	43794	43798

Как видно из таблицы, итоговые расходы за 5 лет равны, значит 5 лет - срок окупаемости проекта по замене люминесцентных светильников ЛСП 2х40-101 на светодиодные Т8. Потом предприятие будет экономить каждый год примерно 15 тыс.руб.



13. Перспективы развития абразивной заточки режущего инструмента

Основными недостатками заточки инструмента абразивными кругами являются низкая производительность процесса, невозможность его автоматизации, а так же зависимость качества заточки от квалификации работника. Каждая стадия осуществляется на разных станках с различными материалами и величиной зерен кругов. Кроме того, большое количество вредных и опасных факторов затрудняет обеспечение безопасности персонала, что в свою очередь влечет к возрастанию производственного риска и высоким экономическим затратам на средства защиты.

Электролитно-плазменная обработка металла - наиболее современный способ заточки и доводки режущего инструмента [17]. Эти два процесса происходят одновременно, поэтому время и количество установок резко сокращаются.

В электролитно-плазменной технологии обрабатываемое изделие является анодом, к нему подводится положительный потенциал от источника питания, а катодом является рабочая ванна (рисунок 13.1).

Заточка достигается путем подбора соответствующего рабочего напряжения, подходящего состава электролита и угла погружения в электролит инструмента. Одновременно с этим происходит полировка, снятие заусенцев и очистка поверхности от загрязнений.



Рисунок 13.1 - Схема электролитно-плазменной обработки

Обработка металлов происходит в водных растворах солей низкой концентрации (2-6%) в области напряжений 200-350 В и плотностей тока 0,2-0,5 А/см2, длительность полировки 2-5 минут. Вокруг обрабатываемого изделия образуется тонкая (50-100 мкм) паро-плазменная оболочка (рисунок 13.2), в которой протекает сложный комплекс физико-химических процессов (пленочное кипение в электрическом поле, теплоперенос, ионизация паров, движение электрических зарядов). Газовая оболочка обладает проводимостью, поскольку в результате электролитических процессов в приэлектродной области, она насыщается ионами водорода, растворенных солей и металлов. Вблизи микровыступов на обрабатываемой поверхности изделия напряженность электрического поля возрастает до 105 В/см и на этих участках поверхности возникают импульсные искровые разряды, во время которых выделяется значительная энергия, оплавляющая вершины выступов.



Рисунок 13.2 - Паро-плазменная оболочка

В зависимости от приложенного напряжения при прохождении электрического тока через водный раствор электролита наблюдаются различные режимы электрических процессов вблизи анода. Первый режим обычный электролиз, при котором происходит перенос ионов металла и наблюдается газовыделение в зависимости от состава электролита и материала электродов, и описывается классической электрохимией. С повышением напряжения на электродах до 60-70 В устанавливается переходный или коммутационный режим, когда вокруг активного электрода (анода) периодически, с частотой порядка 100 Гц, образуется паро-плазменная оболочка, приводящая к запиранию тока в течение 10-4 с.

При напряжении более 200 В вокруг анода образуется устойчивая паро-плазменная оболочка, характеризующаяся малыми колебаниями тока при U=const. В этой области напряжений (200-350 В) происходит процесс электролитно-плазменной обработки. По всей обрабатываемой поверхности происходят импульсные электрические разряды. Совместное воздействие на поверхность детали химически активной среды и электрических разрядов приводит к возникновению эффекта полирования и очистки поверхности изделий.

Преимущества Электролитно-плазменной обработки:

- Экологичность. Используются экологически безопасные водные растворы солей аммония низкой концентрации (2-6%). Для утилизации отработанных электролитов не требуются специальные очистные сооружения.

- Безопасность. Низкий риск производственных травм.

- Экономическая эффективность. Возможна полная автоматизация и одновременная обработка нескольких инструментов, высокая скорость обработки.

- Технологичность. Низкая материалоемкость, низкий процент брака, отсутствие множества стадий, минимальная достижимая шероховатость поверхности Ra = 0,02 мкм.

- Малое влияние на материал инструмента. Температура процесса до 90о, отсутствует силовое воздействие.

Обработка металла электролитно-плазменным методом позволяет сэкономить материальные и трудовые ресурсы и повысить производительность труда. Технологический процесс удовлетворяет санитарным нормам и позволяет решить существенную социальную проблему по значительному улучшению условий труда рабочих и обеспечению безопасной работы обслуживающего персонала.