Разработка стенда для исследования параметров дорожных фрез с виброприводом

5.2 Классификация и общая характеристика ЧС

Чрезвычайная ситуация (ЧС) (авария) - внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, характеризующаяся резким нарушением установившегося процесса или явления и оказывающая значительное отрицательное воздействие на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу и природную среду. Каждая ЧС имеет свою физическую сущность, свои, только ей присущие причины возникновения, движущие силы, характер и стадии развития, свои особенности воздействия на человека и среду его обитания.

Катастрофа - авария, сопровождающаяся гибелью людей.

Так как в городе Балаково Саратовской области находятся несколько потенциально опасных предприятий, то в случае аварий могут возникнуть следующие чрезвычайные ситуации:

- АЭС - радиактивное заражение, опасность взрыва;

- ТЭЦ - опасность взрыва и как следствие масштабное заражение воздуха отравляющими веществами;

- БХЗ, БЗВМ - химическое заражение, опасность взрыва;

- ГЭС - электромагнитный импульс, гидродинамическая авария и как следствие затопление и разрушение прилежащей территории.

Классификация чрезвычайных ситуаций:

- по причинам возникновения: стихийные бедствия (землетрясения, наводнения, селевые потоки, оползни, ураганы, снежные заносы, грозы, ливни, засухи); техногенные катастрофы (аварии на энергетических, химических, биотехнологических объектах, транспортных коммуникациях при перевозке разрядных грузов, продуктопроводах); антропогенные катастрофы (катастрофические изменения биосферы под воздействием научно-технического прогресса и хозяйственной деятельности); социально-политические конфликты (военные, социальные).

- по масштабу распространения с учётом тяжести последствий: локальные, объектовые, местные, региональные, национальные и глобальные;

- по скорости распространения опасности (темпу развития): внезапные, быстро распространяющиеся, умеренные, плавные «ползучие» катастрофы.

Основными последствиями ЧС являются: разрушения; затопления; массовые пожары; химическое заражение; радиоактивные загрязнения; бактериальное (биологическое) заражение. Масштаб последствий (ущерб) ЧС (количество заболеваний, травм, смертей, экономические потери) является следствием взаимодействия многих причин (факторов).

Основными причинами аварий и катастроф на объектах являются:

- ошибки, допущенные при проектировании, строительстве и изготовлении оборудования;

- нарушение технологии производства, правил эксплуатации оборудования, требований безопасности;

- низкая трудовая дисциплина;

- стихийные бедствия, военные конфликты.

Наиболее характерными последствиями аварий являются взрывы, пожары, обрушения зданий, заражение местности сильнодействующими ядовитыми и радиоактивными веществами.

В случае возникновения войны с применением противником ОМП возникают поражающие факторы:

- ударная волна;

- световое излучения;

- проникающая радиация;

- радиоактивное заражение;

- электромагнитный импульс.

5.2.1 Ударная волна

Распространяется в воздухе и ее скорость обычно в несколько раз превышает скорость звука. Основными же параметрами ударной волны, характеризующими ее разрушающее и поражающее действие, считаются: избыточное давление во фронте ударной волны, давление скоростного напора, продолжительность действия волны (длительность фазы сжатия) и скорость продвижения фронта ударной волны.

а) Смещение оборудования. Для сооружений и оборудования, быстро обтекаемых ударной волной (трансформаторы, станки, антенны, дымовые трубы опоры и так далее), наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны.

При воздействии скоростного напора на объект возникает смещающая сила Р_см, которое может вызвать: смещение оборудования относительно основания (фундамента) или его отбрасывания; опрокидывание оборудования; ударные перегрузки, то есть мгновенное инерционное разрушение элементов оборудования.

Смещение оборудования, вызываемое действием ударной волны, может привести к слабым, а в ряде случаев и средним разрушениям. Степень разрушения оборудования резко повышается, если оно отбрасывается на какое-то расстояние, сопровождается ударами о другие предметы и вызывает дополнительные разрушения.

б) Инерциальное разрушение оборудования. Для оборудования, измерительных приборов и аппаратуры, имеющих чувствительные элементы, опасными будут большие ускорения, приобретаемые этими элементами при действии ударной волны. Обладая определенной массой и упругостью, элементы прибора приобретают инерционные силы, которые могут привести к внутренним повреждениям схемы (то есть отрыву припаянных элементов, разрыву соединительных проводов, разрушению хрупких элементов). Инерциальные разрушения могут приравниваться к сильной степени разрушений. Для оценки устойчивости прибора к инерциальным разрушениям при действии избыточного давления и скоростного напора определяется избыточное лобовое сопротивление.

Так как стенд имеет небольшие размеры и устанавливается в лабораторном помещении, то промышленное здание и будет защитой разрабатываемого стенда от ударной волны.

5.2.2 Световое излучение

По природе световое излучение - совокупность видимого света и близких к нему ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом, то есть отношением количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также, от экранирующего действия дыма, пыли, растительности, неровности местности и так далее.

Энергия светового импульса, падая на поверхность предмета, частично отражается его поверхностью, частично поглощается им, и частью проходит через него, если предмет прозрачен. Поэтому характер (степень) поражения элементов объекта зависит как от светового импульса и времени его действия, так и от плотности, теплоемкости, теплопроводности, толщины, цвета, характера обработки материала, расположения поверхности к падающему световому излучению, - всего, что будет определять степень поглощения световой энергии.

Тепловое воздействие проявляется тем сильнее в поверхностных слоях материала, чем они тоньше, менее прозрачны, менее теплопроводны, чем меньше их сечение и меньше удельный вес. Однако, если световая поверхность материала быстро темнеет в начальный период действия светового излучения, то остальную часть световой энергии она поглощает в большем количестве, как и материал темного цвета. Если же под действием теплового излучения на поверхности материала образуется большое количество дыма, то его экранирующее действие ослабляет общее воздействие излучения.

В результате воздействия светового излучения на прибор может произойти воспламенение материалов, использованных в проектируемом стенде. Повышение теплостойкости устройства обеспечено благодаря окраске его корпуса в светлые тона, выполнению питающих и сигнальных проводов с элементами защиты от светового излучения (теплоэкраны, металлическая оплетка). Повышение устойчивости стенда к воздействию светового излучения заключается также в замене легковоспламеняющихся материалов на теплостойкие.

5.2.3 Радиация

Воздействие проникающей радиации проявляется главным образом, через ее действие на людей, материалы и приборы, чувствительные к радиации. Ионизирующие излучения воздействуют на различные электронные устройства и приводят к структурным изменениям материалов, возникновению ионизации, разогреву, появлению наведенной радиоактивности и многим другим явлениям, нарушающим физические и механические свойства материалов, физические и химические процессы в этих устройствах. Исследования их работоспособности в условиях воздействия различных видов радиации показали, что ионизирующие излучения оказывают вредные воздействия на многие элементы аппаратуры. Результатами этих воздействий могут быть обратимые и необратимые изменения параметров элементов, приводящие к полной или частичной потере работоспособности устройств.

Критерием устойчивости работы проточной части при воздействии проникающей радиации и радиоактивного заражения является максимальная экспозиционная доза гамма-излучения Д, при которой, начинаются изменения параметров элементов, но работа еще не нарушается.

Действие проникающей радиации зависит от вида излучений. Ввиду малой проникающей способности альфа- и бета-частиц, их воздействие на аппаратуру обычно не учитывают. Поток нейтронов проникающей радиации оказывает воздействие на радиоэлектронные устройства при удалении устройства от очага поражения на величину, не превышающую 3 км. На таком расстоянии выход аппаратуры из строя будет вызван действием ударной волны. Таким образом, из всех составляющих радиоактивного излучения наибольшую опасность представляет гамма-излучение.

Ионизирующая способность гамма - лучей характеризуется экспозиционной дозой излучения и измеряется в рентгенах (в СИ Кл/кг). Гамма - излучение, проходя через различные материалы, ослабляется. Степень ослабления зависит от свойств материалов и толщины защитного слоя.

Для стабильной работы системы необходимо выполнить условие:

К_защ К_осл ,

К_защ - коэффициент защиты,

К_осл - коэфициент ослабления.

Коэфициент ослабления:

(5.4)

- ожидаемая доза гамма-излучения, Р;

- экспозиционная доза гамма-излучения, Р.

Одним из основных материалов, из которых изготавливается техническая емкость является органическое стекло, а оно теряет свои физические свойства и характеристики при экспозиционной дозе гамма-излучения равной 10⁵ Р, то есть является нерадиоактивностойким, то весь расчет будем вести относительно него.

Взяв максимальную ожидаемую дозу гамма-излучения равную 10⁶ Р, можно рассчитать необходимый коэффициент ослабления:

Таким образом, прибор необходимо эксплуатировать в помещениях с коэффициентом ослабления не менее десяти.

Рассчитаем коэффициент защиты:

К_защ =К_систК_экр (5.5)

К_сист - коэффициент защиты системы. Для здания К_сист = 6;

К_экр - коэффициент защиты экрана.

Из формулы:

(5.6)

Коэффициент защиты экрана рассчитывается по формуле:

К_экр=2^{Н / Dпол} _, (5.7)

Н - толщина защитного экрана;

D_пол - толщина половинного слоя ослабления материала, из которого изготовлен корпус.

Отсюда, толщина защитного экрана:

 (5.8)

Выбираем в качестве материала для экрана свинец, для которого

D_пол= 2 см. По формуле (5.8) определяем толщину экрана Н = 4,18 см.

Таким образом, для ослабления радиоактивного излучения в системе предусмотрен защитный экран из свинца толщиной Н = 4,18 см. Повышение устойчивости стенда к воздействию радиоактивного излучения заключается также в применении более радиоактивно устойчивого материала.

5.2.4 Электромагнитный импульс (ЭМИ)

Представляется, как мощные импульсы токов и напряжений в проводах и кабелях воздушных и подземных линий связи, сигнализации, управления, электропередачи, в антеннах радиостанций и тому подобное. Воздействие ЭМИ может привести к сгоранию чувствительных электронных и электрических элементов, связанных с большими антеннами или открытыми проводами, а также к серьезным нарушениям в цифровых и контрольных устройствах, обычно без необратимых изменений. Следовательно, влияние ЭМИ необходимо учитывать для всех электрических и электронных систем. Для наиболее важных устройств надо применять меры защиты и повышать их устойчивость к ЭМИ. Особенностью ЭМИ как поражающего фактора является его способность распространять на десятки и сотни километров в окружающей среде и по различным коммуникациям (сетям электро- и водоснабжения, проводной связи и тому подобных.). Поэтому ЭМИ может оказать воздействие там, где ударная волна, световое излучение и проникающая радиация теряют свое значение как поражающие факторы.

Одним из методов защиты радиоэлектронных систем от действия сильного электромагнитного излучения является применение металлических экранов. Они отражают электромагнитные волны и гасят высокочастотную энергию.

Соединительные кабели для защиты прокладывают в земляных траншеях под цементным или бетонированным полом здания (сооружения) либо заключают в стальные короба, которые заземляют. Можно размещать кабели и на поверхности пола, закрыв их заземленными швеллерами. По длине между собой швеллеры сваривают так, чтобы был надежный электрический контакт. В особо неблагоприятных условиях кабели следует помещать в металлический рукав, который закрепляют на полу, и заземляют. Все это вместе выполняет роль экрана и служит надежной защитой от механических повреждений кабелей. Для радиоэлектронной аппаратуры, установленной в помещении и не имеющей антенных устройств, основную опасность представляет импульс, прошедший по цепи питания. Для защиты аппаратуры могут быть установлены плавкие предохранители и защитные входные приспособления, которые представляют собой различные релейные или электронные устройства, реагирующие на превышение тока ли напряжения в цепи. Наиболее эффективны указанные устройства с применением плавких предохранителей.

В случае ЧС для защиты от ЭМИ в проектируемом стенде предусмотрены следующие мероприятия:

- экранирование электрической схемы стенда;

- защита проводов питания и передачи данных металлическими оплетками и кожухами.

6. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

За последние десятилетия, когда загрязнение окружающей среды достигло критических показателей большое внимание уделяется экологической безопасности. В нашем случае отрицательное воздействие на человека и экологию окружающей среды может оказывать электромагнитное излучение, вибрация и шум, т.к. конструкция экспериментального стенда предусматривает использование двух электродвигателей и различной измерительной аппаратуры. В связи с этим при работе на стенде нормы электромагнитного излучения, вибрации и шума должны быть меньше предельно допустимых.

6.1 Электромагнитное излучение

Источниками электромагнитных полей могут быть различные электроустановки переменного тока, в том числе воздушные линии и открытые распределительные устройства сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) промышленной частоты. Электромагнитное поле обладает определённой энергией и характеризуется электрической и магнитной напряжённостью, что необходимо учитывать при оценке условий труда.

Электромагнитные излучения оказывают неблагоприятное влияние на нервную систему, вызывают нарушение функций сердечно-сосудистой системы, обмена веществ.

Длительное воздействие электромагнитного поля на человека вызывает повышенную утомляемость, приводит к снижению качества выполнения рабочих операций, сильным болям в области сердца, изменению кровяного давления и пульса.

Установлено, что негативное воздействие на организм работающих оказывают электромагнитные поля токов промышленной частоты (характеризуются частотой колебаний от 3 до 300 Гц). Неблагоприятные воздействия токов промышленной частоты проявляются только при напряжённости магнитного поля порядка 160-200 А/м. Зачастую магнитная напряжённость поля не превышает 20-25 А/м, поэтому оценку опасности воздействия электромагнитного поля достаточно производить по величине электрической напряжённости поля.

Для измерения напряжённости электрического и магнитного полей используют приборы типа "ИЭМП-2". Плотность потока излучения измеряют различного рода радар-тестерами и термисторными измерителями малой мощности, например, "45-М", "ВИМ" и др.

ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ “Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля на рабочих местах.” устанавливает предельно допустимые уровни напряженности электрического поля (ЭП) частотой 50 Гц для персонала, обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемого ими ЭП, в зависимости от времени пребывания в ЭП, а также требования к проведению контроля уровней напряженности ЭП на рабочих местах.

Значения допустимых уровней напряженности ЭП в зависимости от времени пребывания в зоне его воздействия представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Значения допустимых уровней напряженности ЭП

Допустимый уровень напряженности ЭП	Допустимое время пребывания в зоне воздействия ЭП
До 5 кВ/м включительно	Весь рабочий день (8 ч.)
От 5 кВ/м до 10 кВ/м	Не более 3 ч.
От 10 кВ/м до 15 кВ/м	Не более 1 ч. 20 мин.
От 15 кВ/м до 20 кВ/м	Не более 30 мин.
От 20 кВ/м до 25 кВ/м	Не больше 10 мин.
Свыше 25 кВ/м	Без средств защиты не допускается

Предельно допустимый уровень напряженности воздействующего ЭП устанавливается равным 25 кВ/м.

Допустимое время пребывания в ЭП может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное рабочее время напряженность ЭП не должна превышать 5 кВ/м.

Для защиты человека в установках и сетях высокого напряжения применяются экраны, экранирующие козырьки и тросы, которые заземляются (ГОСТы 12.4.154, 12.4.124).

В качестве индивидуальной защиты применяется защитный костюм из металлизированной ткани: комбинезон, каска и ботинки с проводящими подошвами.

6.2 Вибрационное воздействие

Колебания материальных тел при низких частотах (3-100 Гц) с большими амплитудами (0,003-0,5 мм) ощущаются человеком как вибрация и сотрясение. Вибрации широко используются на производстве: уплотнение бетонной смеси, бурение шпуров (скважин) перфораторами, рыхление грунтов и др.

Вибрации и сотрясения оказывают вредное влияние на организм человека, вызывают виброболезнь - неврит. Под воздействием вибрации происходят изменения в нервной, сердечно-сосудистой и костно-суставной системах: повышение артериального давления, спазмы сосудов конечностей и сердца. Заболевание сопровождается головными болями, головокружением, утомляемостью, онемением рук, побелением пальцев рук.

Между ответными реакциями организма и уровнем воздействующей вибрации нет линейной зависимости. Причину этого явления видят в резонансном эффекте. При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибраций на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура, шум высокой интенсивности, психоэмоциональный стресс. Охлаждение и смачивание рук значительно повышают риск развития вибрационной болезни за счет усиления сосудистых реакций. При совместном действии шума и вибрации наблюдается взаимное усиление эффекта в результате его суммации, а возможно, и потенцирования.

Гигиеническое нормирование вибраций регламентирует параметры производственной вибрации и правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, ГОСТ 12.1.012-90 "ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования". Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556-96 "Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий".

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости V (и их логарифмические уровни L_V) или виброускорения для локальных вибраций в октавных полосах частот, а для общей вибрации - в октавных или треть октавных полосах.

Предельно допустимые значения вибрации рабочих мест в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90.

Допустимые величины нормируемых параметров производственной вибрации представлены для длительности вибрационного воздействия 480 мин (8 ч).

Норму вибрационной нагрузки на оператора при длительности воздействия вибрации менее 8 ч (480 мин) определяют по формуле:

 (6.1)

- норма вибрационной нагрузки на оператора для длительности воздействия вибрации 480 мин;

Т - длительность воздействия вибрации.

При Т < 30 мин. в качестве нормы принимают значение, вычисленное для Т=30 мин.

6.3 Акустическое воздействие

Физическое понятие об акустических колебаниях охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 16 Гц...20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми, с частотой менее 16 Гц - инфразвуковыми, выше 20 кГц - ультразвуковыми. Распространяясь в пространстве, звуковые колебания создают акустическое поле.

По спектральному составу в зависимости от преобладания звуковой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко-, средне- и высокочастотные шумы, по временным характеристикам - постоянные и непостоянные, последние, в свою очередь, делятся на колеблющиеся, прерывистые и импульсные, по длительности действия - продолжительные и кратковременные. С гигиенических позиций придается большое значение амллитудно-временным, спектральным и вероятностным параметрам непостоянных шумов, наиболее характерных для современного производства.

Интенсивный шум на производстве способствует снижению внимания и увеличению числа ошибок при выполнении работы, исключительно сильное влияние оказывает шум на быстроту реакции, сбор информации и аналитические процессы, из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчиков, мостовых кранов и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Нормируемые параметры шума на рабочих местах определены ГОСТ 12.1.003-83 и Санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.8.562-46 "Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки". Документы дают классификацию шумов по спектру на широкополосные и тональные, а по временным характеристикам - на постоянные и непостоянные. Для нормирования постоянных шумов применяют допустимые уровни звукового давления (УЗД) в девяти октавных полосах частот в зависимости от вида производственной деятельности по ГОСТ 12.1.003-83 с дополнениями 1989 г. Для ориентировочной оценки в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах допускается принимать уровень звука (дБ А), определяемый по шкале А шумомера с коррекцией низкочастотной составляющей по закону чувствительности органов слуха и приближением результатов объективных измерений к субъективному восприятию.

6.4 Проблема качественного использования воды

Острая проблема - очистка воды после мойки деталей. Требования к размеру удаляемых примесей здесь невысокие, но требуется ускорение процесса очистки. Для этого применяется отстаивание, что крайне долго. Сброс неочищенной воды в городскую канализацию неэкономичен, из-за ее забивания, загрязнения среды.

Процесс мойки деталей и их очистки ускоряется с помощью центрифугирования и ультрацентрифугирования. Однако существующие центрифуги имеют существенные недостатки, ограничивающие их применение. У центрифуг обычных размеров быстро заполняется грязевое пространство, большеобъемным центрифугам нельзя давать большие обороты, что снижает разделяющий фактор и не позволяет эффективно удалять мелкие частицы. Необходимы центрифуги с высокой частотой вращения, позволяющие выводить грязевые отложения без остановки (“на ходу”). Известны подобные центрифуги (молочные, творожные и некоторые другие), но они имеют чрезмерно большие размеры и массу и высокую производительность (10…25 т/ч), не надежны в эксплуатации.

Несмотря на выше перечисленные предложения по очистке использованных масел и жидкостей базовой машины, всё же применяются “традиционные” способы по замене масла. Отработавшее свой ресурс масло, сливают на незащищённую почву, чем подвергают её сильному токсичному заражению и невозможности быть плодородной. Так как проектируемый стенд находится в помещении, то масло сливается не на почву, а в специальную ёмкость. Впоследствии отработавшее свой ресурс масло из ёмкости сливается в сточную канаву, которая заканчиваются вместительными резервуарами для отработанного масла. Далее из этих резервуаров отработанное масло может забираться вакуумными насосами, которые в свою очередь могут применяться для утилизации различных трудноутилизируемых жидкостей, содержащих вредные или ядовитые вещества, за счет их полного высушивания до получения твердого остатка. В это время необходимо также следить за тем, чтобы масло не попало в сточные воды, так как в ряде городов случайно были обнаружены подземные озера масел. Также отработанное масло можно отправить на бетонный завод, где оно будет использоваться в качестве жидкости для смазывания форм различных бетонных изделий.

При замене масла со старого на новое, новое масло следует заливать так, чтобы не было утечек, что редко получается, а также применять настилы, которые располагаются под данными агрегатами и имеют свойство впитывать в себя излишки смазочных материалов.

6.5 Утилизация оборудования

Экологическую опасность представляют не только электромагнитное излучение, вибрационное и акустическое воздействие, но и твердые отходы, получаемые в процессе эксплуатации, либо по истечению срока службы деталей стенда. К ним относятся:

- аккумуляторные батареи;

- резинотехнические изделия.

Ни один из перечисленных отходов не относиться к разряду особо опасных. Тем не менее, при современных масштабах использования техники, отходы эксплуатации наносят существенный ущерб окружающей природной среде и здоровью человека.

Утилизация отработанных аккумуляторов производится по ГОСТ Р МЭК 61429-2004 «Маркирование и утилизация аккумуляторов и аккумуляторных батарей международным символом переработки ИСО 70000-1135».

Экологическую опасность в отработанных аккумуляторах представляет свинец (55 - 68 % от веса аккумулятора), сурьма (1 - 3%), серная кислота (10 - 15%), эбонит, насыщенный свинцом и полихлорвинил (15 - 20%).

Попадание свинца, сурьмы и серной кислоты в почву даже по отдельности нарушает биологические, физические и химические процессы, что приводит к разрушению структуры почвы и в конечном итоге к долговременному прекращению развития флоры и биологических видов на загрязненных участках.

Для предотвращения столь опасного загрязнения окружающей среды необходимы система сбора и переработки отработанных аккумуляторов: прямое сжигание и утилизация с предварительной разборкой. Оба варианта реализованы в промышленных масштабах.

По первому варианту аккумулятор, освобожденный от серной кислоты просто сжигается в плавильной печи. В результате получается черновой свинцово-сурьмяный сплав и газообразные продукты.

По второму варианту из отработанных аккумуляторов производится слив электролита и его нейтрализация. Затем производится дробление осушенного аккумулятора до частиц размером не более 150 мм с последующим измельчением до размера частиц не более 30мм. Затем производится сепарация полученного продукта на фракции:

- металлическую (свинцово-сурьмяный сплав);

- оксидно-сульфатную (окислы сульфат свинца);

- органическую (эбонит, полипропилен, полихлорвинил).

Органическая фракция отмывается от свинца и разделяется для повторного использования и захоронения.

Оксидно-сульфатная фракция вместе с раствором от промывки органической по средством восстановительной плавки превращается в черновой свинец, а жидкая посредством выпаривания и очистки превращается в сульфат натрия.

Из металлической фракции посредством низкотемпературной плавки получают свинцово-сурьмяный сплав.

Этот вариант переработки отработанных аккумуляторов обеспечивает возврат более 99% свинца и сурьмы, минимальные выбросы этих металлов в атмосферу, нейтрализацию серной кислоты и обезвреживания органических пластмасс, используемых в аккумуляторах. Такая технология сложнее, но экологически более приемлема и позволяет выделить из аккумулятора все его компоненты в виде, пригодном для дальнейшей утилизации.

Утилизация резинотехнических изделий. Резинотехнические изделия не наносят прямого ущерба окружающей среде. Однако сроки их биологического разложения исчисляются десятилетиями, а по некоторым данным вулканизированная резина вообще не подвергается биологическому разложению.

Существует несколько вариантов утилизации резинотехнических изделий. Наиболее простой и распространенный - это их сжигание. Этот вариант при всей его простоте далеко не рационален по двум причинам:

- сжигание изношенных резинотехнических изделий сопровождается выделением в атмосферу диоксина, окислов серы и азота и сажи;

- энергия, получаемая при сжигании изношенных резинотехнических изделий меньше затраченной на их производство.

Таким образом, контролируемое сжигание изношенных резинотехнических изделий можно рассматривать лишь как временную меру их утилизации. Наиболее рациональным вариантом является механическое дробление и повторное использование полученной крошки для изготовления резиновых половых плит для производственных и животноводческих комплексов, кровельных листов, уплотнителей, подрельсовых прокладок и т.д.

7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

7.1 Обоснование необходимости и актуальность стенда для исследования параметров дорожных фрез

Целью данного дипломного проекта является создание экспериментального стенда для исследования параметров дорожных фрез с виброприводом.

На многих объектах промышленного и коммунального хозяйства возникает необходимость в подготовке дорожных покрытий к ремонту и уходом за полотном во время его эксплуатации. На работы по фрезерованию затрачиваются значительные денежные средства, поэтому качественное разрушение дорожных покрытий и наледи является важным фактором надежности и долговечности дорожного полотна.

Таким образом, основными задачами экспериментальных исследований параметров дорожных фрез с виброприводом на разрабатываемом стенде являются: установление рациональной формы и конструктивных параметров как рабочего органа, так и самой конструкции для фрезерования и выбор рациональных режимных параметров рабочего оборудования.

Основной задачей технико-экономического обоснования дипломного проекта является определение величины экономического эффекта от использования в общественном производстве основных и сопутствующих результатов, получаемых при решении поставленной технической задачи в данном дипломном проекте.

Дипломное проектирование носит научно-исследовательский характер. Проводимый научно-исследовательский эксперимент относится к поисковым, то есть, предполагается, что при использовании новых конструктивных и режимных форм и параметров получим дорожную фрезу с более высокой производительностью, низкими удельными затратами и капиталовложениями.

В технико-экономическом обосновании рассмотрены следующие пункты:

а) определение трудоемкости выполнения НИР и ОКР;

б) построение сетевого графика выполнения ОКР;

в) определение затрат на изготовление стенда;

г) оценка научно-технической результативности и социальной эффективности НИР и ОКР.

7.2 Определение трудоемкости выполнения НИР и ОКР

Для определения трудоемкости выполнения НИР составляется перечень всех основных этапов и видов работ, которые должны быть выполнены. Важное значение в процессе анализа имеет выявление возможностей параллельного выполнения отдельных видов работ, так как это позволяет существенно сократить общую длительность проведения НИР. По каждому виду работ определяется квалификационный уровень исполнителей (должность). Работа выполняется несколькими исполнителями: старшим научным сотрудником (СНС), младшим научным сотрудником (МНС) и студентом. Распределение видов работ зависит от характера и степени сложности работ.

Форма распределения работ НИР по этапам, видам и должностям исполнителей приведена в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Распределение работ по этапам, видам и должностям исполнителей

Этап проведения НИР	Вид работ	Должность исполнителя
1	2	3
Разработка технического задания (ТЗ)	Составление ТЗ на дипломный проект	СНС
	Утверждение ТЗ на дипломный проект	СНС
Выбор направления исследований	Сбор и изучение научно-технической литературы,нормативно-технической документации	МНС
	Анализ существующего оборудования для разрушения наледи и дорожных покрытий	МНС
	Анализ существующих исследований в области создания оборудования для разрушения наледи и дорожного покрытия	МНС
	Анализ существующих стендов для исследования оборудования по разрушению наледи и дорожных покрытий	МНС
	Анализ рабочих свойств дорожных наледей и дорожных покрытий	МНС
Техническое предложение	Техническое предложение	МНС
Расчётно-конструкторские и теоретические исследования	Проектировочные расчёты	МНС
	Прочностные расчёты	МНС
	Графическая часть	МНС
	Составление промежуточного отчета	МНС
	Технико-экономический расчёт	МНС
	Безопасность жизнедеятельности	МНС
	Экологическая безопасность	МНС
	Составление промежуточного отчета	МНС
	Выводы по полученным результатам	МНС
Обобщение и оценка результатов исследований	Оформление пояснительной записки	МНС
	Оформление плаката	МНС
	Оценка результатов выполнения НИР в целом	СНС

Трудоёмкость выполнения НИР определяется по сумме трудоемкостей этапов и видов работ, оцениваемых экспертным путем в человеко-днях, и носит вероятностный характер, так как зависит от множества трудно учитываемых факторов.

Ожидаемое значение трудоемкости t_i определяется:

 (7.1)

t_i - ожидаемое значение трудоемкости;

а_i - оценка минимально возможной трудоемкости выполнения отдельных работ, дней;

m_i - оценка наиболее вероятной трудоемкости выполнения отдельных работ, дней;

b_i - оценка максимально возможной трудоемкости выполнения отдельных работ, дней.

Дисперсия D_i определяется:

(7.2)

Дисперсия характеризует степень неопределенности выполнения работы за ожидаемое время T_i. Если разброс между а_i и b_i мал, то степень достоверности того, что работа будет выполнена точно в срок велика. Экспертные оценки и различные формулы трудоемкости приведены в таблице 7.2.

Таблица 7.2

Оценка трудоемкости отдельных видов работ

№	Вид работ	Оценка трудоемкости, дней	Расчетные величины
		ai	mi	bi	ti	Di
1	2	3	4	5	6	7
1	Составление ТЗ на дипломный проект	1	2	3	2	0,11
2	Утверждение ТЗ на дипломный проект	1	1	1	1	0
3	Сбор и изучение научно-технической литературы, нормативно-технической документации	15	20	25	20	2,77
4	Анализ существующего оборудования для разрушения наледи и дорожных покрытий	3	5	7	5	0,44
5	Анализ существующих исследований в области создания оборудования для разрушения наледи и дорожного покрытия	3	5	7	5	0,44
6	Анализ существующих стендов для исследования оборудования по разрушению наледи и дорожных покрытий	2	3	4	3	0,11
7	Анализ рабочих свойств дорожных наледей и дорожных покрытий	1	2	3	2	0,11
8	Техническое предложение	4	5	6	5	0,11
9	Проектировочные расчёты	4	5	6	5	0,11
10	Прочностные расчёты	4	5	6	5	0,11
11	Графическая часть	14	15	16	15	0,11
12	Составление промежуточного отчета	1	1	1	1	0
13	Технико-экономический расчёт	2	3	4	3	0,11
14	Безопасность жизнедеятельности	1	2	3	2	0,11
15	Экологическая безопасность	1	1	1	1	0
16	Составление промежуточного отчета	1	1	1	1	0
17	Выводы по полученным результатам	3	4	5	4	0,11
18	Оформление пояснительной записки	4	5	6	5	0,11
19	Оформление плаката	1	1	1	2	0
20	Оценка результатов выполнения НИР в целом	1	2	3	2	0,11
Итого	61	88	114	88	4,97

Таким образом, приблизительная общая трудоемкость равна 88 человеко-дней. Так как затрат в денежном эквиваленте на НИР нет, то их себестоимость равна 0.

Форма распределения работ ОКР по этапам, видам и должностям исполнителей приведена в таблице 7.3.

Этап проведения ОКР представляет собой заказ и изготовление деталей и стандартных изделий для сборки спроектированного стенда, сбора основных узлов и их соединения, монтаж конструкции на станок, регулировка и доводка стенда.

Таблица 7.3

Распределение работ по этапам, видам и должностям исполнителей

Этап проведения ОКР	Вид работ	Должность исполнителя
1	2	3
Начальная стадия сборки стенда	Определение имеющихся в наличии деталей и стандартных изделий	МНС
	Составление сметы и заказ недостающих деталей, стандартных изделий, датчиков и измерительной аппаратуры	МНС
	Ожидание поставки	-
Подготовительные работы	Проверка работоспособности, определение неисправных узлов поперечно-строгального станка 7М36	Инженер
	Наладка поперечно-строгального станка 7М36	Инженер
	Получение заказанных деталей	МНС
Сборочные работы	Сборка основной рамы и монтаж электродвигателя	МНС
	Сборка рабочей рамы	МНС
	Сборка рабочего органа	МНС
	Сборка контейнера	МНС
	Соединение узлов конструкции и её монтаж на поперечно-строгальный станок 7М36	МНС
	Подсоединение датчиков и измерительной аппаратуры	МНС,СНС
Наладка	Предварительный пуск и устранение неисправностей	МНС,СНС
	Обкатка конструкции	МНС

Трудоёмкость выполнения ОКР определяется по сумме трудоемкостей этапов и видов работ, оцениваемых экспертным путем в человеко-днях, и носит вероятностный характер, так как зависит от множества трудно учитываемых факторов.

Экспертные оценки и различные формулы трудоемкости приведены в таблице 7.4.

Таблица 7.4

Оценка трудоемкости отдельных видов работ

№	Вид работ	Оценка трудоемкости, дней	Расчетные величины
		ai	mi	bi	ti	Di
1	2	3	4	5	6	7
1	Определение имеющихся в наличии деталей и стандартных изделий	3	5	7	5	0,44
2	Составление сметы и заказ недостающих деталей, стандартных изделий, датчиков и измерительной аппаратуры	1	1	1	1	0
3	Ожидание поставки	10	15	20	15	2,78
4	Проверка работоспособности, определение неисправных узлов поперечно-строгального станка 7М36	1	1	1	1	0
5	Наладка поперечно-строгального станка 7М36	4	8	12	8	1,77
6	Получение заказанных деталей	1	1	1	1	0
7	Сборка основной рамы и монтаж электродвигателя	1	1	1	1	0
8	Сборка рабочей рамы	1	2	3	2	0,11
9	Сборка рабочего органа	1	2	3	2	0,11
10	Сборка контейнера	1	1	1	1	0
11	Соединение узлов конструкции и её монтаж на поперечно-строгальный станок 7М36	1	1	1	1	0
12	Подсоединение датчиков и измерительной аппаратуры	2	3	4	3	0,11
13	Предварительный пуск и устранение неисправностей	1	2	3	2	0,11
14	Обкатка конструкции	1	1	1	1	0
Итого	29	44	59	44	4,43

Таким образом, приблизительная общая трудоемкость равна 44 человеко-дней.

7.3 Построение сетевого графика

При построении сетевого графика использовались элементы, приведенные на рисунке 7.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

38

i- начальное событие; j - конечное событие; t_pi(j) - ранний срок свершения события; t_пi(j) - поздний срок свершения события; R_i(j) - резерв времени события; t_ij - продолжительность работ

Рисунок 7.1 - Элементы сетевого графика

По таблице 7.4 построен сетевой график (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2 - Сетевой график

Параметры сетевого графика определяются графическим методом. Расчетными являются параметры:

- продолжительность критического пути t(Lкр);

- ранние сроки свершения события tр;

- поздние сроки свершения события tп;

- резервы времени события R;

- полный резерв времени события Rп;

- частный (свободный) резерв времени события Rс.

Ранний срок свершения исходного события рассчитывается следующим образом:

(7.3)

Ранний срок свершения завершающего события определяет срок окончания всех работ разработки.

Определение поздних сроков свершения событий начинается с завершающего события к исходному, то есть с конца графика и ведется в обратном порядке. Поздний срок определяется по формуле:

, (7.4)

t(Lкр) - продолжительность критического пути;

t[Lкр(сj)] - продолжительность максимального из последующих за данным событием путей. Резерв времени определяется:

(7.5)

Резервы времени разделяются на полный и частичный. Полный резерв времени показывает предельное время, на которое можно увеличить продолжительность данной работы, не изменяя при этом продолжительности критического пути. Полный резерв времени может быть рассчитан по формуле:

 (7.6)

Использование полного резерва времени любой работы приведет к тому, что данная работа переместится на критический путь.

Частный резерв времени представляет собой максимальное количество времени, на которое можно перенести начало работы или увеличить ее продолжительность без изменения раннего начала последующей работы. Частный (свободный) резерв времени определяется следующим образом:

(7.7)

Использование свободного резерва времени приведет к изменению ранних сроков начала последующих работ.

Критический путь - это наиболее протяженная по времени цепочка работ, ведущих от исходного события к завершающему, определяется по формуле:

(7.8)

Критический путь на сетевом графике выделяется двойной линией.

После нахождения критического пути и резервов времени проводится анализ созданного графика. Анализ сети позволяет определить степень трудности выполнения в срок каждой группы работ некритического пути, то есть определить коэффициенты напряженности путей.

Коэффициент напряженности выражается формулой:

, (7.9)

(L)max - продолжительность максимального пути;

t'(L)кр - продолжительность отрезка пути t(L)max, совпадающего с критическим путем;

t(L)кр - продолжительность критического пути.

Разность между продолжительностью критического пути и любого полного пути является резервом времени этого пути:

(7.10)

Полученные по результатам расчетов сетевого графика параметры занесены в таблицу 7.5.

Таблица 7.5

Параметры сетевого графика

Номер	Параметры работ и событий в днях
работы	tij	Tpi	Tпi	Ri	Rпij	Rcij
1	2	3	4	5	6	7
1	5	3	7	4	-1	-2
2	1	4	8	4	3	3
3	15	14	28	14	-1	-1
4	1	4	8	4	3	3
5	8	8	20	8	4	0
6	1	15	29	14	13	14
7	1	16	30	14	13	15
8	2	17	33	16	14	15
9	2	18	36	18	16	16
10	1	19	37	18	17	18
11	1	20	38	18	17	19
12	3	22	42	20	17	19
13	2	23	45	22	20	21
14	1	24	46	22	21	23

На сетевом графике можно выделить два пути, включая критический. Результаты расчетов длины критического пути, продолжительности и резервов времени каждого пути, а также коэффициентов напряженности в таблице 7.6.

Коэффициент напряженности пути показывает степень сложности выполнения в установленные сроки группы работ, входящих в этот путь. То есть, чем выше коэффициент напряженности, тем сложнее выполнить работы в установленные сроки.

Таблица 7.6

Продолжительности, резервы времени и коэффициенты напряженности путей

Обозначение	События пути	t(Li)	R(Li)	t'(L)kp	t(L)kp	KHij
Lkp	1-2-3-6-7-8-9-10-11-12-13-14	34	0	34	34	-
L1	1-4-5-11-12-13-14	20	14	6		0,5

7.4 Определение затрат на изготовление стенда

7.4.1 Затраты по статье «Материалы»

На статью «Материалы» относятся затраты на сырье, основные и вспомогательные комплектующие, покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия, необходимые для выполнения работ на стенде. Затраты по этой статье определяются по действующим оптовым ценам с учетом транспортно-заготовительных расходов, величина которых составляет 6 - 10 % от оптовой стоимости материалов. Расчет затрат по статье «Материалы» приведен в таблице 7.7.

В состав капитальных затрат входят расходы на приобретение оборудования для создания экспериментального стенда, расходы на установку, монтаж и наладку.

Величина капитальных затрат определится по формуле:

(7.11)

- затраты на покупные изделия КТС, руб;

- расходы на монтаж и установку, руб;

- транспортные расходы, руб.

Затраты на покупные изделия КТС сведены в таблицу 7.7.

Таблица 7.7

Капитальные затраты на покупные изделия

Наименование	Количество, шт.	Цена за ед., руб.	Сумма, руб.
Электродвигатель ДАТ-80-1,5-3000	1	2950	2950
Гибкий вал d = 5 мм.	1	250	250
Рама под электродвигатель	1	400	400
Подвижная рама в сборе	1	1000	1000
Рабочий орган в сборе	1	3500	3500
Тензометрические датчики (с монтажным запасом)	25	12	300
Тензометрический усилитель ТОПАЗ 4	1	14800	14800
Осциллограф Н700	1	23870	23870
Электромонтажный провод 0,5 мм2	25	300	7500
Блок балансировочных резисторов	1	224	224
Аккумулятор ААК 65	1	1750	1750
Метизы электромонтажные	1	560	560
Механический датчик числа оборотов в сборе	1	800	800
Датчик линейных перемещений в сборе	1	1000	1000
Токосъемник в сборе	1	1200	1200
Набор Винтов М3 (20 штук)	1	15	15
Набор Винтов М4 (20 штук)	1	16	16
Набор Дебалансов	20	25	500
Болт М10	4	1,5	8
Гайка М10	4	1	4
Шайба 10	4	0,5	2
Стержень для изменения угла атаки	2	50	100
Пальцы	4	5	20
Контейнер грунтовый	1	1000	1000
Частотный преобразователь	1	10250	10250
ИТОГО:			72019

Таким образом, затраты на покупные изделия составляют руб.

(7.12)

= 6% - нормативный коэффициент транспортных расходов.

(руб)

Поскольку затрат на НИР нет, то единовременные затраты равны:

руб.

7.4.2 Затраты по статье «Основная заработная плата»

На статью «Основная заработная плата» относится основная заработная плата научных сотрудников, инженерно-технических работников, лаборантов, чертежников, копировщиков и рабочих, непосредственно занятых выполнением работ со стендом, а также заработная плата работников нештатного (не списочного) состава, привлекаемых к ее выполнению. Размер основной заработной платы устанавливается исходя из численности различных категорий исполнителей, трудоемкости, затрачиваемой ими на выполнение отдельных видов работ, и их средней заработной платы (ставки) за один рабочий день. Исходными данными для расчета основной заработной платы является трудоемкость отдельных видов работ по категориям работающих в соответствии с данными таблицы 7.4. Расчет затрат по статье «Основная заработная плата» приведен в таблице 7.8.

Таблица 7.8

Расчет основной заработной платы

№	Вид работ	Трудоемкость, чел.- дн	Дневная ставка, руб.	Сумма основной з/п, руб.
		СНС	МНС	Инж	СНС	МНС	Инж	СНС	МНС	Инж
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Определение имеющихся и неимеющихся в наличие деталей	-	5	-	-	150	-	-	750	-
2	Составление сметы на заказ деталей и стандартных изделий	-	1	-	-	150	-	-	150	-
3	Проверка работоспособности, определение неисправных узлов поперечно-строгального станка 7М36	-	-	1	-	-	300	-	-	300
4	Наладка поперечно-строгального станка 7М36	-	-	8	-	-	300	-	-	2400
5	Приёмка заказанных деталей	-	1	-	-	150	-	-	150	-
6	Сборка основной рамы и монтаж электродвигателя	-	1	-	-	150	-	-	150	-
7	Сборка рабочей рамы	-	2	-	-	150	-	-	300	-
8	Сборка рабочего органа	-	2	-	-	150	-	-	300	-
9	Сборка контейнера	-	1	-	-	150	-	-	150	-
10	Соединение узлов конструкции и её монтаж на поперечно-строгальный станок 7М36	-	1	-	-	150	-	-	150	-
11	Подсоединение датчиков и измерительной аппаратуры	2	3	-	500	150	-	1000	450	-
12	Предварительный пуск и устранение неисправностей	1	2	-	500	150	-	500	300	-
13	Обкатка конструкции	-	1	-	-	150	-	-	150	-
	Итого	3	20	9				1500	3000	2700

Таким образом, основная заработная плата равна сумме заработных плат старшего, младшего научных сотрудников и инженера-наладчика составляет

З_о = 7200 рублей.

7.4.3 Затраты по статье «Дополнительная заработная плата»

На статью «Дополнительная заработная плата» относятся выплаты, предусмотренные законодательством за не проработанное (не явочное) время: оплата очередных и дополнительных отпусков, оплата времени, связанного с выполнением государственных и общественных обязанностей, выплаты вознаграждений за выслугу лет и другие. Размер дополнительной заработной платы определяется в процентах от размера основной заработной платы с учетом норматива Н_д , который составляет 10 12 %.

Дополнительная заработная плата определяется:

(7.14)

З_д - дополнительная заработная плата, руб;

З_о - основная заработная плата, руб;

Н_д - норматив, %.

(руб).

7.4.4 Затраты по статье «Отчисления по единому социальному налогу»

В статью «Отчисления по единому социальному налогу» относятся отчисления на оплату перерывов по временной нетрудоспособности. Размер выплат определяется в процентах от суммы основной и дополнительной заработной платы с учетом норматива Н_сс, который составляет 26 %.

Отчисления на социальное страхование

(7.15)

З_сс - отчисления на социальное страхование, руб;

З_о - основная заработная плата, руб;

З_д - дополнительная заработная плата, руб;

(руб).

7.4.5 Затраты по статье «Накладные расходы»

В статью «Накладные расходы» включаются расходы на управление и хозяйственное обслуживание. По этой статье учитываются заработная плата аппарата управления и общехозяйственных служб, затраты на содержание и текущий ремонт зданий, амортизационные отчисления на их полное восстановление и капитальный ремонт, расходы по охране труда, изобретательству и рационализаторству. Величина накладных расходов на обслуживание конструкция определяется в процентах от основной и дополнительной заработной платы с учетом норматива Н_нр, который составляет 120 200 %.

Затраты на накладные расходы

(7.16)

З_нр - отчисления на накладные расходы, руб;

З_о - основная заработная плата, руб;

З_д - дополнительная заработная плата, руб;

(руб).

Калькуляция плановой себестоимости в целом на НИР приведена в соответствии с таблицей 7.9. Калькуляция плановой себестоимости в процентной доле приведена на рисунке 7.3.

Таблица 7.9

Калькуляция плановой себестоимости проведения ОКР

Статьи затрат	Сумма, руб.
Материалы	76519
Основная заработная плата	7200
Дополнительная заработная плата	792
Отчисления на социальное страхование	2078
Накладные расходы	12787
Плановая себестоимость	99376

Рисунок 7.3 - Калькуляция плановой себестоимости

7.5 Оценка научно-технической результативности и социальной эффективности НИР и ОКР

Результатом НИР является достижение научного, научно-технического, экономического или социального эффекта. Научный эффект характеризует получение новых научных знаний и отражает прирост информации, предназначенной для внутри научного потребления. Научно-технический эффект характеризует возможность использования результатов выполняемых исследований в других НИР или ОКР и обеспечивает получение информации, необходимой для создания новой техники. Экономический эффект характеризуется выраженной в стоимостных показателях живого и овеществленного труда в общественном производстве, полученной при использовании результатов прикладных НИР. Социальный эффект проявляется в улучшении условий труда, повышение экологических характеристик, развития здравоохранения, культуры, науки, образования и так далее.

Оценка социального эффекта НИР должна производиться на основе долгосрочного прогноза.

При выполнении технико-экономических расчетов данного раздела может производиться количественная оценка, или осуществляться качественный анализ. Количественную оценку, научного эффекта целесообразно производить путем расчета научной результативности, научно-технического эффекта - научно-технической результативности. Качественный анализ возможных видов эффекта НИР состоит в сопоставлении преимуществ и недостатков полученных результатов на основе оценок "выше-ниже", "лучше-хуже", "больше-меньше" и так далее.