Участок сборки и механизированной сварки цилиндров шахтных крепей

Основными требованиями, к сборочным приспособлениям, являются:

свободный доступ к деталям;

обеспечение рациональной последовательности сборки;

обеспечение минимального числа кантовок изделия;

безопасность в работе;

прочность и жесткость приспособлений.

Механизация погрузочно-разгрузочных и транспортных операций на машиностроительных предприятиях в настоящее время осуществляется преимущественно при помощи мостовых и козловых кранов, кранов-укосин, кран-балок, монорельсовых путей, ручных тележек и вручную.

На данном участке применяем кран-балка.

7.2 Проектирование сборочно-сварочных приспособлений

Одним из самых главных и наиболее эффективных направлений в развитии технического прогресса является комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, в частности процессов сварочного производства.

Специфическая особенность этого производства - резкая диспропорция между объёмами основных и вспомогательных операций. Собственно сварочные операции по своей трудоемкости составляют всего 25-30% общего объема сборочно-сварочных работ, остальные 70-75% приходятся на долю сборочных, транспортных и различных вспомогательных работ, механизация и автоматизация которых осуществляется с помощью механического сварочного оборудования. Следовательно, если оценивать роль механического оборудования в общем комплексе механизации или автоматизации сварочного производства, то их можно охарактеризовать цифрой 70-75% всего комплекса цехового оборудования [8].

Сборочно-сварочное приспособление представлено на чертеже ФЮРА.000002.158.00.000.СБ.

7.3 Расчет элементов сборочно-сварочной оснастки

В установке для автоматической сварки используются пневмоцилиндры, которые состоят из цилиндра, поршня со штоком, крышки и уплотнений.

В простейших пневматических приводах сжатый воздух под давлением 0,4-0,8 МПа подаётся в пневматические цилиндры. Подача воздуха производится от компрессорных установок по воздушным магистралям и с помощью гибких шлангов подводится непосредственно к пневматическим устройствам.

Механизм управления пневмоцилиндром располагается в легко доступном месте.

Скорость сжимания и разжимания пневмоприжимов регулируется величиной открытия отверстия в пусковом кране.

Основными размерами пневматических цилиндров являются внутренний диаметр цилиндра D и ход штока l.

Внутренний диаметр цилиндра определяется в зависимости от необходимого усилия по формуле 14:

, (16)

где q - давление воздуха, кгс/см²;

- КПД пневматического цилиндра;

Р - усилие на штоке, кгс;

D - диаметр штока, см;

q = 4 кгс/см², = 0,85, Р = 150 кгс, d = 2,5 см.

Подставляя значения в формулу, получим:

см

Принимаем D = 80 мм.

Толщину стенки силового цилиндра _с, см определяем из расчета на разрыв по образующей по формуле 14:

, (17)

где - допускаемое напряжение, кгс/см².

Для стали 45 допускаемое напряжение составляет 950 кгс/см²:

см

Ввиду того, что изготовить цилиндр с толщиной стенки 0,2 мм очень сложно, из конструктивных соображений, согласно ГОСТ 15608-70, принимаем _с= 5мм.

Расчет толщины крышки пневматического цилиндра проводим по формуле 15:

, (18)

где D_k - диаметр окружности болтового соединения крышки с цилиндром, см; D_к= 10,4 см.

см

Из конструктивных соображений принимаем _к=15 мм.

Полное давление на болт складывается из давления воздуха на крышку и давления, требуемого для выполнения необходимых операций.

Усилие на болт определим по формуле:

, (19)

где n - число болтов по окружности крепления, шт;

D₁ и D₂ - наружный и внутренний диаметры прокладки, см;

q_пр - давление на прокладку, кгс/см² q_пр = 8 кгс/см².

Подставляя значения в формулу, получим:

кгс/см²

Диаметры болтов крепления крышки цилиндра определим по формуле 15:

, (20)

где Р - усилие на болт крепления, кгс/см².

см

Из конструктивных соображений, согласно ГОСТ 15608-70, принимаем d_р = 10 мм.

Для приварки бобышек и фланцев применяем РДС. Данная операция выполнена на приспособлении, закрепленном на стойках, изготовленных из швеллера №10П.

Произведем расчет прочности этих стоек по формуле:

где Р - прочность стоек, м²•мПа;

k - коэффициент равный 3;

S - площадь,м²;

- относительное удлинение при растяжении, мПа;

7.4 Работа сборочно-сварочных приспособлений

Сборочно-сварочное приспособление ФЮРА.000002.158.00.000.СБ предназначено для сварочных операций при сборке деталей поз. 3, 4, 6, 1.

Сборочно-сварочное приспособление состоит из следующих сборочных единиц: основания, фиксаторов, стоек, упора, призм и планок.

Работа приспособления заключается в следующем: на призмы поз. 5, которые закреплены на основании поз. 1 устанавливается цилиндр. Цилиндр задвигается до упора поз. 4, тем самым обеспечивается правильность сборки деталей в соответствии с геометрическими размерами, указанных в чертеже.

После цилиндра на призмах, деталь поз. 3 или 5 устанавливается с помощью планки поз. 12, которая располагается на стойке поз. 3. Деталь поз. 6 устанавливается аналогичным образом.

Последующие две детали поз. 4 крепятся при помощи двух фиксаторов, расположенных по разные стороны от цилиндра.

После сборки всех сборки всех деталей производится прихватка и сварка.

металлургический сварной шахтный конструкция



8 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

8.1 Состав сборочно-сварочного цеха

Независимо от принадлежности к какой-либо разновидности сварочного производства сборочно-сварочные цехи при полном их составе могут включать следующие отделения и помещения.

Производственные отделения. Заготовительные отделения включают производственные участки: правки и наметки металла, газоплазменной обработки, электрической резки, станочной обработки, трубный, кузнечно-котельный, слесарно-механический и очистки металла. Сборочно-сварочное отделение, подразделяющееся на узловую и общую сборку-сварку, с производственными участками сборки, сварки, наплавки, пайки, термообработки, механической обработки, испытания готовой продукции и исправления пороков, нанесения поверхностных покрытий и отделки продукции.

Вспомогательные отделения. Цеховой склад металла с разгрузочно-сортировочной площадкой и участком подготовки металла, промежуточный склад деталей и полуфабрикатов с участком их сортировки и комплектации, межоперационные участки и места, склад готовой продукции цеха с контрольным и упакованным отделениями и погрузочной площадкой. Кладовые электродов и флюсов, баллонов с горючими и защитными газами, инструмента, приспособлений, запасных частей и вспомогательных материалов. Мастерские: изготовления шаблонов, ремонтная, электромеханическая и др. Отделения: электромашинное, ацетиленовое, компрессорное. Цеховые транспортные подстанции.

Административно-конторские и бытовые помещения. Контора цеха, гардероб, уборные, умывальные, душевые, буфет, комната для отдыха и приема пищи, медпункт.

В зависимости от размеров сборочно-сварочного цеха и особенностей размещаемых в нем производственных процессов некоторые из перечисленных выше отделений, участков и помещений могут отсутствовать или объединяться с другими; возможно также выделение некоторых отделений и участков в самостоятельные цехи [13].

8.2 Выбор типовой схемы компоновки сборочно-сварочного цеха

Размещение цеха - всех его производственных отделений и участков, а также вспомогательных, административно-конторских и бытовых помещений должно по возможности полностью удовлетворять всем специфическим требованиям процессов, подлежащих выполнению в каждом из этих отделений.

Поскольку в сварочных цехах основными ведущими процессами являются сборочно-сварочные работы, следовательно, удовлетворению требований этих процессов в первую очередь должно быть уделено особое внимание при разработке проектов сборочных производств.

Эти требования обуславливаются, главным образом, индивидуальными особенностями заданных сварных металлоизделий и соответствующих рационально выбранных способов их изготовления; характерными особенностями типа производства и организационных форм его осуществления, которые должны быть предусмотрены в зависимости от количественного состава заданного выпуска продукции; степенью производственной связи основных отделений и участков с другими производственными и вспомогательными отделениями цеха.

В соответствии с различными типами сварочных производств и разновидностями их организации в практике проектирования одноэтапных сборочно-сварочных цехов установились определенные типовые схемы взаимного расположения (компоновки) включаемых в их состав следующих производственных отделений и участков, а также вспомогательных, бытовых и прочих помещений: 1 - склад металла; 2 - кузнечно-прессовое отделение; 3 - заготовительное отделение; 4 - промежуточный комплектовочный склад деталей; 5 - отделение угловой сборки и сварки; 6 - отделение общей сборки и сварки; 7 - отделение покрытий и отделки продукции; 8 - склад готовой продукции; 9 - административно-конторские, служебные и бытовые помещения; 10 - пожарные проезды.

Различают цехи с:

- продольным направлением производственного потока;

- смешанным направление производственного потока;

- продольно-поперечным направление производственного потока;

- волновым направлением производственного потока;

- петлевым направлением производственного потока.

Каждая типовая схема удовлетворяет требованиям организации отдельных разновидностей сварочных производств.

8.3 Планировка заготовительных отделений

Заготовительное отделение сборочно-сварочного цеха располагают в продольных пролетах. Исключения составляют лишь отдельные станки для обработки металла, устанавливаемые в поперечном пролете цехового склада металлов. При этом продольные пролеты заготовительного отделения либо служат продолжением продольных пролетов сборочно-сварочных отделений, либо располагаются параллельно этим пролетам. В соответствии с такими двумя вариантами планировки требуемое число и размеры пролетов проектируемого отделения устанавливаются по двум различным (А и Б) вариантам.

Для варианта А, когда пролеты сборочно-сварочного и заготовительного отделений, составляют продолжение один другого, ширину и высоту каждого пролета заготовительного отделения применяют равными значениям этих величин, принятым для соответствующих пролетов сборочно-сварочного отделения. Длину пролетов заготовительного отделения определяют на основе рационального размещения в этих пролетах заготовительного оборудования и рабочих мест с учетом предусмотренной специализации пролетов.

Специализация пролетов заготовительного отделения во всех случаях назначается по группам однородных типоразмеров подлежащих обработке сортаментов металла. Этим достигается наименьшее расчетное количество требуемого станочного оборудования при наибольшей возможной загрузке последнего.

Заготовительное отделение планируют в следующем порядке:

1) из общего количества сортов металла выделяют группы сходных стройматериалов, поддающихся обработке на одинаковых группах сортаментов;

2) общее количество станков различных типоразмеров подразделяют на количество групп, равное установленному количеству групп подлежащих обработке сортаментов металла;

3) количество групп станочного оборудования размещают в пролетах заготовительного отделения.

Для варианта Б, когда пролеты заготовительного отделения располагаются параллельно пролетам сборочно-сварочного отделения, все параметры плана определяют в иной последовательности. Длину пролетов заготовительного отделения принимают равной длине пролетов сборочно-сварочного отделения. Затем устанавливают требуемое число пролетов проектируемого заготовительного отделения, исходя из предусматриваемой их специализации по обработке заданного количества групп сортаментов металла. Окончательная корректировка числа пролетов на плане цеха достигается посредством размещения в них всего запроектированного к установке оборудования. Одновременно с размещением оборудования уточняют ширину каждого пролета. Затем определяют расчетные значение высоты каждого пролета. Окончательные значения высоты пролетов и взаимное их расположения устанавливают после сравнительного сопостановления между собой расчетных значений высоты всех пролетов заготовительного и сборочно-сварочного отделений проектируемого цеха.

8.4 Планировка сборочно-сварочных отделений и участков

При разработке плана отделений узловой и общей сборки и сварки основным является определение требуемого числа пролетов и необходимых размеров каждого из них - длины, ширины и высоты.

При детальном проектировании основным методом уточнения указанных параметров плана отделений сборки и сварки служит последовательное размещение на плане принятого по расчету количества оборудования, сборочно-сварочных стендов и других рабочих мест. При этом стремятся не только обеспечить прямоточность производства и наиболее рациональную специализацию работ в каждом пролете, но также достигнуть наилучшего использования грузоподъемности транспортных средств. Для этого все отдельные производственные участки в проектируемых сборочно-сварочных отделениях располагают на плане в различных пролетах в зависимости от массы изготавливаемых сборочных единиц (изделий). В результате такого размещения в одних пролетах группируются участки, производящие тяжелые, а в других - легкие сборочные единицы. После этого грузоподъемность транспортных средств назначают в соответствии с наибольшей массой сборочных единиц, изготавливаемых в каждом пролете.

8.5 Степень и уровень механизации и автоматизации производственного процесса

Результаты разработки и внедрения в проект сборочно-сварочного цеха комплексной механизации и высшей ее степени - автоматизации производственных процессов - оценивают особыми показателями, определяющими достигнутые степень и уровень механизации и автоматизации предусмотренных работ по изготовлению заданных к выпуску изделий.

Во всех случаях оценки внедрения в производство механизации и автоматизации трудовых процессов различают две стороны этого вопроса.

Всякая замена ручного труда работой механизмов, машин и автоматов является механизацией и автоматизацией производственных процессов. Поэтому расчетные измерители характеризуют количественный охват выполняемых работ механизацией и автоматизацией. Однако машины и автоматы бывают разные. Одни из них могут представить собой менее или более прогрессивную технологию изготовления изделий и, следовательно, отличаются меньшей или большей производительностью, чем другие.

Степень механизации производственного процесса наиболее точно определяется по методике ИЭС им. Е.О.Патона [2], а уровень механизации - по методике оценки относительного уменьшения трудоемкости работы. При этом повышение показателя степени механизации производительности процесса - достигается максимальной заменой ручного труда работой механизмов. Повышение показателя уровня механизации и автоматизации производственного процесса - осуществляется применением высокопроизводительного механизированного и автоматизированного оборудования.

8.6 Расчет и планировка административно-конторских и бытовых помещений

При каждом сборочно-сварочном цехе должны быть предусмотрены необходимые административно-конторские и бытовые помещения.

В бытовые и административно-конторские помещения цеха часто размещают в особой пристройке к основной производственной части здания цеха. Местоположение и общую компоновку этой пристройки с остальной частью здания цеха выбирают таким образом, чтобы при увеличении масштабов производства бытовые помещения не могли служить препятствием для расширения производственной части здания.

Во всех случаях одноэтажной планировки производственных пролетов значительной высоты бытовые помещения резко отличаются от них своей архитектурой. Ширина постройки бытовых помещений обычно равно 10-12м.

При многоэтажном расположении административно-конторских и бытовых помещений на первом этаже преимущественно должны находиться гардеробные, уборные (для рабочих), умывальные, душевые и комната сменного технического персонала.

В целях сокращения пути, который должен проходить рабочий, гардеробные следует располагать ближе к входам в цех. Помимо эксплуатируемых входа и выхода должны быть предусмотрены ничем не загромождаемые выходы на случай пожара.

В непосредственной близости от прохода в цех, рядом с гардеробными должны быть расположены уборные, умывальные и души.

Контора цеха должна быть расположена по соседству с кабинетом начальника цеха. Комната для сменного технического персонала должна иметь выход непосредственно в производственные пролеты цеха [13].

8.7 Расчет основных элементов производства

Оборудование и оснастка для выполнения производственного процесса, предусмотренного в проекте цеха, являются одними из основных элементов проектируемого производства.

Количественный состав выбранных для проектируемого участка сборки и сварки определяется по формуле [2]:



, (21)

где шт. - годовая производственная программа;

- трудоемкость определенной операции;

- действительный годовой фонд времени работы оборудования;

ч.

k_BH - коэффициент выполнения норм, k_BH=1.

Расчет количества оборудования сводим в таблицу.

Таблица 13

Определение количества оборудования

№ операции	Наименование оборудования	, мин			, %
Базовый технологический процесс
010-025	Приспособление ПСС-1 PDE 7FW Magtronic 500W	21,6	0,91	1	91
030-050	Плита сборочная PDE 7FW Magtronic 500W	93,58	3,96	4	99
060-075	Стенд для АС PDE 7FW Magtronic 500W	48,16	2,04	3	68
080-095	Плита сборочная PDE 7FW Magtronic 500W	22,6	0,95	1	95
ср, %	88
Предлагаемый технологический процесс
010-025	Приспособление ПСС-1 PDE 7FW Magtronic 500W	21,6	0,91	1	91
030-050	Плита сборочная PDE 7FW Magtronic 500W	89,6	3,8	4	95
060-070	Стенд для АС	30,16	1,96	2	98
075-085	Magtronic 500W PDE 7FW Плита сборочная	24,9	1,1	2	55
ср, %	84

Списочное и явочное число работающих на участке определяется по формуле [2]:

, (22)

, (23)

где - годовая производственная программа, шт; шт;

- трудоемкость тех. процесса, ч;

- годовой номинальный фонд времени рабочего, ч; ч;

- действительный годовой фонд времени рабочего, ч; ч.

Результаты расчета сводим в таблицу 14:

Таблица 14

Определение численности работающих

	Базовый техпроцесс	Предлагаемый техпроцесс
	РРАСЧ	РПРИН	РРАСЧ	РПРИН
Списочное число основных рабочих	17,8	18	16,4	17
Явочное число основных рабочих	15,7	16	14,5	15
Вспомогательные рабочие	4,5	5	4,25	5
ИТР	1,84	2	1,76	2
Счетно-конторские служащие	0,7	1	0,66	1
МОП	0,46	1	0,44	1



9. ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

9.1 Выбор и обоснование прогрессивных форм организации производства

Организация труда - это комплекс мероприятий, направляемых на повышение производительности труда рабочих. Организация труда - это процесс внесения в существующую организацию труда новейших, добытых наукой и практикой усовершенствований, повышающих общую продуктивность труда.

Совершенствование организации труда должно развиваться по следующим направлениям: разработка рациональных форм разделения труда; подготовка и повышение квалификации кадров; рациональная организация трудового процесса; обеспечение благоприятных условий труда; внедрение рациональных режимов труда и отдыха; совершенствование нормирования труда; воспитания рабочих и служащих в духе созидательного отношения к труду; соблюдение трудовой дисциплины.

Совершенствование работы по организации труда на современном этапе характеризуется проведением комплексных исследований с привлечением научных дисциплин - экономики, социологии, технической эстетики, гигиены труда.

Внедрение научной организации труда на предприятии позволяет решить следующие задачи: обеспечить полное использование современного оборудования, техники и технологии производства, внедрить целесообразные формы разделения труда, добиться сокращения затрат труда на производство продукции, повысить уровень материального благосостояния трудящихся, добиться регулярного повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции.

В решении этих задач большое значение отводится целесообразному разделению труда и расстановке рабочей силы на производстве, научно обоснованной организации труда на рабочих местах.

9.2 Меры по совершенствованию организации труда и управлению производственным процессом

Основными мерами по совершенствованию организации труда являются: подготовка и повышение квалификации кадров; разработка рациональных форм разделения труда; рациональная организация трудового процесса; обеспечение благоприятных условий труда; совершенствование нормирования труда.

Различают три основные формы разделения труда: функциональную, технологическую и квалификационную.

Функциональное разделение труда предлагает подразделять всех работников предприятия на отдельные группы в зависимости от выполняемых ими функций на производстве. Задача функционального разделения труда состоит в том, чтобы выбрать такой вариант распределения работ между исполнителями, который обеспечивал бы высокую производительность труда, хорошее качество изделий; рациональное использование оборудования и производственных площадей.

В сварочном производстве необходимо освобождать сварщиков от выполнения вспомогательных и обслуживающих операций. Обслуживание рабочего места сварщика должно быть построено таким образом, чтобы он своевременно получал производственное задание и необходимую техническую документацию. Сварочные материалы, инструмент и приспособления должны доставляться на рабочее место сварщика вспомогательными рабочими. Сварка изделий под сварку, как правило, производится слесарями-сборщиками. Зачистку кромок перед сваркой, а также зачистку швов от шлака и брызг металла поручают, как правило, подсобным рабочим.

Технологическое разделение труда состоит в разбивке всего производственного процесса на технологически однородные операции.

Отсюда деление рабочих по профессии. Каждой профессии соответствует четко очерченный круг работ. Так, например, профессия сварщика подразделяется на специализации электросварщика ручной дуговой сварки, газосварщика, электросварщика на полуавтоматических машинах, электросварщика на автоматических машинах, сварщика на машинах контактной сварки и др.

Квалификационное разделение труда состоит в том, что в зависимости от сложности выполненной работы, все работы и профессии рабочих, раздельных специальностей, разделяются по квалификационным разделам.

Такое разделение труда производится с учетом производственных навыков рабочих, опыта в работе, овладения теоретическими знаниями и общего уровня образования, необходимого для выполнения определенного круга работ.

Разделение работ по квалификации рабочих позволяет освободить рабочего высокой квалификации от работ, выполнение которых требуют простого труда. Выполнение рабочим операции, требующей более высокой квалификации, может привести к снижению производительности труда и появлению брака в работе.

С разделением труда тесно связана расстановка рабочих на производстве. При этом возможна такая расстановка, при которой работа может выполняться индивидуально и коллективно.

При индивидуальной организации труда на каждом рабочем месте работает один рабочий. Для нее характерно закрепление за рабочем место одинаковых или близких по сложности операций.

При коллективной организации труда применяют такие формы, как бригадная работа, совмещение профессий, многостаночное обслуживание.

Внедрение научной организации труда на рабочих местах сварочных участков должно обеспечить необходимые условия для эффективной и качественной работы сварщиков с минимальными затратами сил и рабочего времени. Повышение производительности труда и качества сборки и сварки может быть достигнуто в результате осуществления технических (оснащение рабочих мест современным оборудование и сборочно-сварочными приспособлениями) и организационных (совершенствование организации рабочих мест с учетом эргономических факторов - выбора оптимальной рабочей зоны, уменьшения нагрузок на двигательно-мышечную систему сварщика и т.д.) мероприятий. Они позволяют так же уменьшить утомляемость сварщика, сохранить высокую работоспособность в течение всей смены.

Большое значение для организации труда сварщиков имеет современная организация и технологическая оснастка, которая служит для обеспечения высокого качества работ, наиболее удачных условий работы, хранения и размещения на рабочем месте приспособлений, инструмента, свариваемых деталей и сборочных единиц, сварочных материалов, технической документации и т.п.

Организация труда на рабочем месте в большой степени зависит от его планировки. Правильно распланировать рабочее место - это значит рационально расположить оборудование, приспособления, инструмент, свариваемые детали и сборочные единицы, сварочные материалы, наиболее экономно использовать производственную площадь. На рабочих местах должны быть обеспечено нормальное санитарно-гигиенические и эстетические условия труда работающих. Сюда входит надлежащее освещение рабочих мест, поддержание нормальной температуры воздуха, хорошая вентиляция помещения, сокращение производственного шума и вибрации, цветовое оформление стен и оборудования, чистота и порядок на рабочем месте, применение соответствующей спецодежды и т. п.



10. ЭРГОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

10.1 Характеристика объекта исследования

В данной выпускной квалификационной работе в качества объекта исследования выступает участок сборки и сварки цилиндров шахтной крепи. В процессе изготовления этого оборудования на участке производят как сборочные, так и сварочные операции, а также слесарные операции. При сборке цилиндра шахтной крепи используется приспособление сборочное. Сварка - механизированная (полуавтомат сварочный модели ESAB Mig 500tw в смеси газов (Ar+CO₂) в сборочном и сварочном приспособлениях и на плите). Приспособление сварочное, с откидными фиксаторами и фиксирующими механизмами с ручным приводом, закреплено на раме. Перемещение изделия производят кран-балкой грузоподъёмностью: 500кг. Перемещение изделий за пределы участка, а также доставка деталей на участок осуществляется с помощью крана мостового. Количество основных рабочих на участке - 15 человек при 2-х сменном режиме работы. Проектируемый участок площадью 160,2 м². Стены цеха выполнены из железобетонных блоков, окрашены в светлые тона. Завоз деталей в цех и вывоз готовой продукции осуществляется через ворота автомобильным транспортом.

Сварочные работы на проектируемом участке производятся в отдельном помещении - на сварочном участке. Объём производственных помещений на одного работающего 66м³ при площади 5,5м², исключая площадь, занимаемую оборудованием и проходами. Освещение на участке комбинированное. Естественное освещение осуществляется через крышу - через световые проемы, а искусственное - с помощью газоразрядных ламп.

Зачистка швов от сварочных брызг и окалины на участке производят слесарным инструментом: шабером, зубилом и молотком, щеткой стальной.

В качестве сварочных материалов используются - сварочная проволока Св-08Г2С и смесь газов. В качестве основного металла - сталь марки 30ХГСА. Вес изделия 128кг, габариты 751х359х333.

10.2 Выявление и анализ опасных и вредных факторов

В проектируемом производственном помещении присутствуют следующие опасные и вредные факторы: запылённость и загазованность воздуха рабочей зоны; ультрафиолетовое и инфракрасное излучение сварочной дуги, сварочной ванны и свариваемых изделий; шум; статическая нагрузка на руки сварщика; психофизическая нагрузка на рабочего; опасность ожога; опасность поражения электрическим током; пожароопасность производства; локальная вибрация; движущиеся механизмы (кран-балка, кран мостовой, шлифовальный круг машины ручной шлифовальной пневматической); автомобильный транспорт.

Источниками запылённости и загазованности на рабочем месте является производственный процесс изготовления изделия из стали 30ХГСА - сварочные и слесарные работы, так как эти процессы являются источниками высокодисперсных аэрозолей и мелкодисперсной пыли, а также загазованность от автомобилей, доставляющих детали и вывозящие продукцию. Данные вредные факторы отрицательно влияют на дыхательные пути человека. Концентрация сварочного аэрозоля в зоне сварочной дуги составляет 5ч14 мг/м³ и не обнаруживается в радиусе 1ч1,5 м от неё. Сварка в защитном газе приводит к выделению в воздушную среду пыли (до 180 мг/м³) с содержанием марганца до 13,7%, а также СО₂ до 0,5ч0,6 %, СО - до 160 мг/м³, окислов азота до 8 мг/м³, озона - до 0,35 мг/м³ [16]. При применение защитной газовой смеси 80% Ar + 20% СО2 улучшаются гигиенические и экологические показатели по сравнению со сваркой в углекислом газе (в зону дыхания сварщиков и воздух рабочих помещений выделяется меньше пыли и токсичных газов). Благодаря снижению уровня вредных выбросов при сварке, помимо социального эффекта (уменьшения заболеваемости рабочих).

Основными источниками тепловыделения на проектируемом участке является сварочная дуга, расплавленный и нагретый металл сварочной ванны и изделия, электрооборудование. Под действием ультрафиолетового и инфракрасного излучения в организме человека происходя биохимические сдвиги и нарушение работы сердечно-сосудистой и нервной систем. Тепловое излучение, кроме непосредственного воздействия на сварщика, нагревает окружающие конструкции, в результате чего температура воздуха внутри рабочего помещения повышается, ухудшая условия работы. Интенсивность облучения сварщика сварочной дугой может составлять 3000ч6000 ккал/мІ·ч и более.

Видимые световые лучи ослепляют, так как яркость их превышает физиологически переносимую дозу. Короткие ультрафиолетовые лучи даже при кратко временном воздействии могут вызвать электроофтальмию глаз. Инфракрасные лучи при длительном воздействии вызывают катаракту глаз. Инфракрасные лучи обладают, главным образом, тепловым эффектом, их интенсивность зависит от мощности дуги. При современных способах сварки тепловая радиация на рабочем месте может составлять 5 ч 6 кал/см²•мин. Источниками тепловой радиации являются дуга и в меньшей степени нагретый металл.

Источниками шума на участке являются:

- выпрямитель сварочный;

- подающее устройство сварочного полуавтомата;

- слесарное оборудование (шлифовальная машина и др.);

- кран-балка;

- процесс горения сварочной дуги;

- работа вентиляции;

- автомобильный транспорт.

Шум оказывает вредное влияние на весь организм и, в первую очередь, на сердечно-сосудистую и нервную системы. Длительное воздействие интенсивного шума может привести к ухудшению слуха, а в отдельных случаях - к глухоте. Шум ослабляет внимание, замедляет скорость реакции и ухудшает качество работы.

Шумом принято называть любой нежелательный звук, воспринимаемый органом слуха человека, и представляет собой беспорядочное сочетание звуков различной интенсивности и частоты.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-96 «Шум на рабочих местах, в помещения жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки». Допустимый уровень звукового давления (дБ) и уровень звука (дБА) должны быть следующими: уровень звукового давления 99ч85 дБ при среднегеометрической частоте октавных полос 63ч8000 Гц, уровень звука - 85 дБА. Отметим, что на базовом участке уровень шума зачастую находится в пределах 85ч99 дБ. Зоны с уровнем звука выше 85дБ следует обозначать знаками безопасности. Работающих в этой зоне администрация должна снабжать средствами индивидуальной защиты, в частности противошумными наушниками.

При механизированной сварке имеет место статическая нагрузка на руки сварщика, в результате чего могут возникнуть заболевания нервно-мышечного аппарата плечевого сустава.

10.3 Обеспечение требуемого освещения на участке

Освещение, обеспечивающее нормальные условия работы, является важным фактором в организации сварочного производства. Освещение должно соответствовать СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

Часть электромагнитного спектра с длинами волн от 10 до 340000 нм называется оптической областью спектра, которая делится на инфракрасное излучение с длинами волн от 340000 до 770 нм, видимое излучение - от 770 до 380 нм, ультрафиолетовое излучение - от 380 до 10 нм [17].

Требуемый уровень освещённости определяется степенью точности зрительных работ. Степень точности сборочно-сварочных работ на проектируемом участке относится к четвёртому разряду (средней точности).

К качественным характеристикам освещения относятся равномерность распределения светового потока, блесткость, контраст объекта с фоном и т.д. Оптимальные световые условия оказывают благоприятное воздействие на активность человека и его работоспособность.

На проектируемом участке осуществляется комбинированное естественное освещение, то есть освещение, осуществляется через окна в наружных стенах (боковое освещение) и через фонарь (верхнее освещение).

Естественное освещение используется в дневное время суток. Оно обеспечивает достаточно хорошую освещенность и равномерность вследствие высокой диффузности (рассеивания) и благоприятно действует на зрение и экономично. Помимо этого солнечный свет оказывает биологически оздоравливающее и тонизирующее воздействие на человека. Естественное освещение определяется коэффициентом естественной освещённости (КЕО), определенным в СНиП 23-05-95.

Также на проектируемом участке предусмотрено искусственное освещение газоразрядными лампами, используемое в тёмное время суток, а также при недостаточном естественном освещении. На качество освещения помещения оказывает влияние световой поток лампы, а также тип и цвет светильника, цвет окраски помещения и оборудования, их состояние (свежесть окраски и запылённость).

К достоинствам газоразрядных ламп относятся: высокая светоотдача, в несколько раз больше, чем у ламп накаливания; весьма продолжительный срок службы (8ч14 тыс. часов); спектр излучения люминесцентных ламп близок к спектру естественного света.

К недостаткам газоразрядных ламп надо отнести относительно сложную схему включения и необходимость специальных пусковых приспособлений, поскольку напряжение зажигания у этих ламп значительно выше напряжения сети. Эти лампы могут дать стробоскопический эффект, выражающийся в искажении зрительного восприятия.

Подвеска светильников должна быть жёсткой, исключающей раскачивание под действием воздушного потока. Рассчитаем требуемое количество светильников.

Световой поток светильников определяется по формуле [17]:

, (24)

где Е - заданная минимальная освещённость, Лк;

К_з - коэффициент запаса;

S - освещаемая площадь, м²;

Z - коэффициент минимальной освещенности;

- коэффициент использования светового потока.

Е = 500 Лк; К_з = 1,8; S = 530 м²; Z = 1,2; = 48. Для светильников типа ОД с лампой ЛБ-20 F = 1180 ЛМ.

Выразив величину N (количество светильников), шт. из вышеприведенной формулы получим:

, (25)

10,1 шт.

Принимаем количество светильников на участке сборки и сварки изделий горно-шахтного оборудования равным: N = 10 шт.



10.4 Обеспечение оптимальных параметров микроклимата участка. Вентиляция и кондиционирование

Нормы производственного микроклимата устанавливаются ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны». Нормы температуры, относительной влажности, скорости воздуха установлены для рабочей зоны - пространства высотой до 2м над уровнем пола.

Микроклимат на участке в производственных помещениях определяется температурой воздуха, относительной влажностью, скоростью движения воздуха, барометрическим давлением и интенсивностью излучения нагретых поверхностей. Благоприятные метеорологические условия на производстве являются важным фактором в обеспечении высокой производительности труда и в профилактике заболеваний.

Оптимальные параметры микроклимата на сварочном участке должны соответствовать СанПиН 2.2.4.548096 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

В холодный период года и в переходный период при работах средней тяжести температура воздуха должна составлять: 17ч19єС, относительная влажность воздуха 60ч40 %, скорость движения воздуха не более 0,3 м/с.

В тёплый период года температура должна составлять: 20ч22єС при относительной влажности 60ч40 % и скорости движения воздуха 0,4 м/с.

На базовом участке в холодный период года и в переходный период при работах средней тяжести температура воздуха составляет 13ч17єС, относительная влажность воздуха 70ч50 %, скорость движения воздуха не более 0,4 м/с, а в тёплый период года температура должна составлять 21ч25єС при относительной влажности 50ч30 % и скорости движения воздуха 0,7 м/с.

Произведя анализ и сопоставляя параметры, делаем вывод, что на базовом участке имеются отклонения от норм микроклимата в худшую сторону, что отрицательно сказывается на работоспособности.

Для повышения температуры в холодный период года и доведения её до оптимальной предлагаю установить в цехе в целом и на проектируемом участке в частности дополнительные отопительные радиаторы (батареи), а в тамбуре между воротами цеховыми - дополнительный калорифер («тепловую завесу»).

Для снижения температуры в тёплый период года и доведения её до оптимальной предлагаю установить в цехе в целом и на проектируемом участке в частности дополнительные вентиляторы и кондиционеры.

Оптимальные параметры микроклимата обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

В производственном помещении в воздух выделяется много пыли и вредных газов. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны регламентируется ГОСТ12.1.005-88 ССБТ «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования».

Чтобы создать на проектируемом участке нормальные метеорологические условия, удалить вредные газы и пыль, необходимо правильно спроектировать и надлежащим образом эксплуатировать вентиляционную систему.

В целях уменьшения концентрации вредных веществ в воздухе, в месте активного их выделения устанавливается вытяжная вентиляция с механическими побудителями. Каждое рабочее место оборудуется вытяжным зонтом с гибким воздуховодом. Повышенная эффективность применяемого вытяжного зонта обусловлена созданием вихревых потоков воздуха за счет специальных лопаток, установленных под углом к основному направлению движения воздуха. В системах механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами.

На проектируемом участке применяется центробежный вентилятор среднего давления (от 100 до 300 кг/м²). Механическая вентиляция более совершенна по сравнению с естественной вентиляцией, но требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат. Механическая вентиляция обеспечивает забор поступающего воздуха из мест, где он наиболее чист, допускает обработку воздуха - его подогрев, увлажнение или подсушку, позволяет подводить воздух к любому рабочему месту или оборудованию, а также удаляет его из любых мест с очисткой.

Приточно-вытяжная вентиляция, используемая на проектируемом участке, обеспечивает подачу в производственные помещения чистого воздуха и забор воздуха загрязнённого. Свежий приточный воздух по воздуховодам направляют в различные точки производственного помещения и, через распределительные насадки, поступает в рабочую зону.

Вентиляционное оборудование состоит из: шахт для забора воздуха; воздуховодов; вентиляторов (SUA-3000/SP); пылеочистителей-фильтров (EF-3000-B2c-2.6/SP); калориферов; электродвигателей (AUP71B2Y3).

Шахты для забора воздуха обеспечивают поступление чистого атмосферного воздуха. Приточные отверстия шахт имеют жалюзи для защиты каналов от дождя и снега. Воздуховоды располагают внутри здания, они обеспечивают движение воздуха. Увлажнители устанавливают для увлажнения воздуха, поступающего в помещение, их используют также для охлаждения воздуха в летний период. Калориферы обеспечивают подогрев поступающего воздуха в холодный период года.

10.5 Разработка методов защиты от вредных и опасных факторов

10.5.1 Защита от запылённости и загазованности воздуха

Для защиты от запылённости и загазованности воздуха рабочей зоны участка сборки и сварки изделий горно-шахтного оборудования применяют вытяжную вентиляцию (местную).

Преимущество данного типа вентиляции в том, что отсос минимальных объёмов воздуха с большим содержанием вредных примесей в нём предупреждает загрязнение воздуха всего помещения. На проектируемом участке применяем местную вытяжную вентиляцию в виде местных отсосов. Скорость отсасывания воздуха - 0,5ч0,7 м/с. Местный отсос представляет собой вытяжной зонт с гибким воздухоотводом. Перед выбросом воздуха в атмосферу применяют очистку его от пыли, для чего используют масляные фильтры с эффективностью очистки 95ч98%.

Предельно допустимые концентрации аэрозолей и пыли на участке:

- алюминия - 6 мг/м;

- кремния - 1 мг/м;

- озона - 1 мг/м;

- окислов азота - 5 мг/м;

- окиси углерода - 20 мг/м;

- окиси железа - 4 мг/м;

- марганца - 0,3 мг/м;

- никеля - 0,5 мг/м.

Периодически на участке с целью контроля параметров предельно допустимой концентрации производят замеры степени запыленности и загазованности воздуха рабочей зоны.

10.5.2 Защита от ультрафиолетового и инфракрасного излучений сварочной ванны и изделия

Основные мероприятия, направленные на снижение опасности воздействия инфракрасного излучения, состоят в следующем: снижение интенсивности источника, защитное экранирование источника или рабочего места, использование СИЗ, лечебно-профилактические мероприятия.

К средствам индивидуальной защиты сварщиков от ультрафиолетового и инфракрасного излучений относятся: средства защиты головы (шапочка); рук (рукавицы); глаз (очки); лица (щитки и маски); специальная одежда и обувь.

Рукавицы, применяемые для защиты рук от лучистой энергии должны быть со специальной противопожарной пропиткой.

Спецодежда сварщика должна предохранять тело работающего от неблагоприятного воздействия метеорологических условий, лучистой энергии, а также обеспечивать свободу движений, нормальную терморегуляцию организма и т.д.

Спецобувь должна быть стойкой к материалам рабочей среды, а подошва - обеспечивать устойчивость.

Для защиты от излучения дуги используют защитные ширмы, сварочные щитки. Выбор затемнённых стёкол зависит от яркости поля (то есть от силы сварочного тока).

Измерение интенсивности и спектра УФ-излучений производится с помощью приборов УФ-дозиметров и инфракрасных спектрометров: ИКС-10, ИКС-12, ИКС-14 [18].

10.5.3 Защита от шума

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены санитарными нормами СН 2.2.4. 2.1.8.562 - 96 «Шум на рабочих местах, в жилых помещениях, общественных зданиях и на территории жилой застройки».

Допустимый уровень звукового давления на участке должен составлять 74ч99 дБ. Уровень звукового давления при эксплуатации сварочного и вспомогательного оборудования составляет 84 ч 92 дБ, что находится в пределах нормы и не требует специальных средств защиты. При работе со слесарным инструментом для защиты органов слуха от шума используют наушники ВЦНИИ-ОТ-2, активно ослабляющие шум.

10.5.4 Психофизиологические особенности поведения человека при его участии в производстве работ на данном рабочем участке

В психофизиологической оценке труда придаётся тяжести и напряженности труда. Под тяжестью понимают количество выполненной работы, а под напряженностью - степень участия сенсорного аппарата, внимания, долговременной и оперативной памяти.

Основным средством повышения производительности труда и снижения утомления является ритм труда и рациональный режим труда и отдыха. Ритмичный труд позволяет рационально расходовать, нервную и мышечную энергию, поддерживать работоспособность. При правильном чередовании труда и отдыха работоспособность также повышается.

Психофизиологическим направлением профилактики утомления является внедрение производственной эстетики: рациональной окраски и освещения помещения. Большинство производственных помещений, в которых производятся сварочные работы для ослабления контраста между яркостью сварочной дуги и освещенностью помещения стены и оборудование цехов (участков) необходимо окрашивать в серый, зелёный или голубой тона с диффузным, рассеянным отражением света. Рекомендуются краски, поглощающие ультрафиолетовое излучение. Освещение должно быть рациональным, достаточным и иметь благоприятный спектр.

Важнейшим психофизиологическим средством повышения производительности является создание благоприятных отношений в коллективе, в чем велика роль руководителя. Устранение отрицательных эмоций предупреждает не только развитие утомления, но и появление нервных и сердечно-сосудистых заболеваний.

10.5.5 Защита от опасности ожога

Для защиты сварщиков от ожогов (брызг сварки - брызг расплавленного металла и случайного соприкосновения с расплавленным металлом сварочной ванны), также как и для защиты от лучистой энергии применяются спецодежда: куртка, брюки, шапочка, брезентовые рукавицы; спецобувь; щитки или маски.

Одежда сварщика должна быть со специальной противопожарной пропиткой.

10.5.6 Защита от электротравматизма

Мероприятия по защите обеспечивают недоступность токоведущих частей от случайного прикосновения, пониженное напряжение, заземление и зануление электроустановок, автоматическое отключение, индивидуальную защиту и т.д.

Ограждение токоведущих частей обычно предусматривается конструкцией электрооборудования. Наличие этих ограждений в условиях эксплуатации являются обязательными.

Пониженное напряжение применяют тогда, когда работающий имеет длительный контакт с корпусом этого оборудования. Токи пониженного напряжения применяют в электросварочных аппаратах.

Защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землёй или её эквивалентом металлических токоведущих частей электрического и технологического оборудования, которые могут оказаться под напряжением.

Конструктивным элементом защитного заземления являются заземлители - металлические проводники, проходящие в земле и заземляющие проводники, соединяющие заземляемое оборудование с заземлителем.

На участке сборки и сварки изделий горношахтного оборудования применяют искусственные заземлители - вертикально забитые стальные трубы длиной 2 м и диаметром 30мм в количестве - 10 шт.

Сопротивление заземляющего устройства для установок мощностью до 100 кВА допускается 10 Ом [18].

На проектируемом участке применяем контурное заземление, которое характеризуется тем, что его одиночные заземлители размещаются по контуру (периметру) площади, на которой находится заземляемое оборудование.

Для связи вертикальных электродов используют полосовую сталь сечением: 4 Ч 12мм. В качестве заземляющих проводников, предназначенных для соединений заземляющих частей с заземлителями, применяют полосовую сталь.

Сущность расчёта защитного сопротивления сводится к определению числа вертикальных заземлений и длины соединительной полосы.

Глубина заземления составляет 0,8 м. Почва - суглинок. Удельное сопротивление грунта с = 1Ч10000 ОмЧсм.

Сопротивление одиночного заземлителя R_э, вертикально установленного в землю, определяется по формуле [18]:

R_э = (с_э/2р Ч l_м) Ч ln(4h_м/d), (26)

где d - диаметр трубы, d = 3 см;

с_э - удельное сопротивление грунта, с_э = 1Ч10⁴ОмЧсм;

l_м - длина трубы, l_м = 200см;

h_м - глубина закопки трубы в землю, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы, h_м = 170 см.

Определяем сопротивление одиночного заземлителя:

R_э = 1 Ч 10⁴/(2 Ч 3,14 Ч 200) Ч ln(4 Ч 170/3) = 43 Ом.

Определяем требуемое число заземлителей n, по формуле [18]:

n = R_э/R_з Ч з, (27)

где з - коэффициент использования группового заземлителя, з = 0,8;

R_з - требуемое сопротивление осуществляемого заземления, R_з = 5 Ом;

n = 43/5 Ч 0,8 = 10,75 шт., принимаем n = 10 шт.

Длину соединительной полосы находим по формуле [18]:

L_п = 1,05 Ч а Ч (n - 1), (28)

Где а - расстояние между заземлителями, м;

а = 2 Ч l_м = 2 Ч 200 = 400см = 4000мм.

Отсюда:

L_п = 1,05 Ч 400 Ч (10 - 1) = 3780см = 37800мм.

Сопротивление соединительной полосы определяем по формуле [16]:

R_n = с_п/(2р Ч Ln)Ч ln(4 hnІ /h_n Ч в), (29)

где с_n - удельное сопротивление грунта, с_п = 1Ч10⁴ ОмЧсм;

L_n - длина полосы, L_n = 3780см;

в - ширина полосы, в = 1,2 см;

h_n - глубина заложения полосы в землю, h_n = 80см.

R_n = 1 Ч 10⁴/(2 Ч 3,14 Ч 3780) Ч ln(4 Ч 80І/(80 Ч 1,2) = 2,53 Ом.

Результирующее сопротивление тока по всей системе с учётом соединительной полосы и коэффициентов использования определяется по формуле[18]:

R_с = R_э Ч R_n/(R_э Ч з_п + R_п + з_э Ч n), (30)

где з_э - коэффициент использования труб, з_э = 0,7;

з_п - коэффициент использования полосы, з_п = 0,8.

Отсюда:



R_с = 43 Ч 2,35/(43 Ч 0,7 + 2,35 + 0,8 Ч 10) = 2,5 Ом < 10 Ом [17].

Так как сопротивление менее 10 Ом, то проводка на проектируемом участке должна выполняться изолированным проводом или кабелем, который в местах, где возможно его повреждение, укладывают в металлические трубы.

На данном участке для заземления токоведущих частей полуавтоматов модели ESAB Mig 500tw применяются размещенные вряд вертикальные трубы длиной L = 2м и диаметром D = 0,03м, соединенные полосой - длиной L_п = 3780см и шириной в = 1,2 см, глубина заземления h_n = 80см.

10.5.7 Противопожарная защита

Сварочные процессы относятся к категории пожароопасных производств, поэтому на проектируемом участке применяют меры пожарной безопасности.

Мероприятия по пожарной безопасности подразделяют на: организационные, технические, режимные и эксплуатационные.

В качестве организационных мероприятий проводятся противопожарные инструктажи рабочих.

В качестве технических мероприятий - соблюдение противопожарных правил и норм при установке и эксплуатации электроприборов и оборудования, вентиляции и освещения.

К мероприятиям режимного характера относятся запрещение курения в не установленных местах, производства электросварочных и других огневых работ в пожароопасных помещениях.

В качестве эксплуатационных мероприятий на проектируемом участке предусмотрены своевременные профилактические осмотры, ремонт и испытание оборудования. При проектировании участка предусматривают безопасную эвакуацию людей на случай пожара.

Для обеспечения быстрого развёртывания тактических действий по тушению пожара предусмотрены подъезды к зданию, источники водоснабжения (пожарные краны).