Разработка конструкции и технологии изготовления панелей биологической защиты от воздействия смешанного ионизирующего (n-y) излучения капсул для хранения взрывоопасных материалов

Для нейтронного излучения от источника Cf-252 с заданной активностью 10 МБк (при тех же условиях его расположения в контейнере) было установлено, что защита из чистого полиэтилена высокого давления толщиной от 20 мм снижает уровень нейтронного потока (быстрые нейтроны) до допустимого санитарными правилами уровня. При этом кратность ослабления нейтронного излучения составляла 1,17. Компенсация вторичного гамма-излучения при взаимодействии быстрых нейтронов с полиэтиленом происходит в слое свинца толщиной 15 мм. Это позволило скомпоновать следующую схему радиационной защиты: 15 мм сталь корпуса контейнера, 20 мм полиэтилена высокого давления (ПВД), 15 мм свинца. Такая защита обеспечивает соблюдение требований НРБ-99 для категории работников группы А.

Результаты экспериментальной оценки кратности ослабления мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения образцами представлены в таблице 1.10. Для сравнения также приведены данные для 1 см свинца и образца «сталь» (последний столбец таблицы).

Таблица 1.10 - Оценка кратности ослабления мощности экспозиционной дозы (МЭД) гамма-излучения источника Со-60 различными образцами

	открытый источник	К1 + «сталь»	К2 + «сталь»	К3 + «сталь»	«полиэтилен» + «сталь»	Свинец (1см) + «сталь»
МЭД, мкЗв/час	3,20	2,04	1,47	1,52	2,41	1,51
погрешность измерения по прибору, %	7	12	15	12	8	10
Кратность ослабления		1,57	2,18	2,11	1,33	2,12

Максимальное значение кратности ослабления гамма излучения данной энергии (2,18) зафиксировано для образца К2+«сталь». Это почти эквивалентно применению защиты 1 см свинца и стали (2,12).

Результаты экспериментальной оценки кратности ослабления плотности потока нейтронного излучения образцами представлены в таблице 1.11. Для сравнения также приведены данные для защиты из 8 см полиэтилена (последний столбец таблицы).

Таблица 1.11 - Оценка кратности ослабления плотности потока нейтронного излучения источника Cf-252 различными образцами

	Открытый источник	K1 + «сталь»	K2 + «сталь»	K1 + «сталь»	«полиэтилен» + «сталь»	Полиэтилен (8 см)
плотность потока нейтронного излучения, сек-1•см-2	16,20	9,90	9,14	9,12	9,55	3,60
погрешность измерения по прибору, %	8	10	10	10	10	12
Кратность ослабления		1,64	1,77	1,78	1,70	4,50

Результаты представленных экспериментов показали, что наибольшими значениями кратности ослабления нейтронного потока от источника нейтронов данной активности (1,77 и 1,78) обладают композиции К2+«сталь» и «К3+сталь».

Таблица 1.12 - Экспериментальные данные для гамма-излучения Со-60 при толщине защиты типа К2 15 мм и стали

Активность	129,8 кБк	10 ГБк	Толщина защиты 15 мм
Кратность ослабления	2,18	1,22

Коэффициент запаса К= 2,18/1,22 = 1,79.

Таблица 1.13 - Для нейтронного излучения Cf-252 при толщине защиты типа Ф2 15 мм и стали

Активность	4,5 МБк	10 МБк	Толщина защиты 15 мм
Кратность ослабления	1,77	1,17

Коэффициент запаса К= 1,77/1,17 = 1,51.

Таким образом, предложенные материалы радиационной защиты полностью удовлетворяют техническому заданию.

1.2.2 Расчет поля облучения на расстояниях менее 1 м от поверхности спецконтейнера

а) Для источника гамма-излучения Со-60

Зависимость мощности экспозиционной дозы, создаваемой источником Со-60, расположенном в центре спецконтейнера, на расстоянии менeе 1 метра определяется следующим соотношением:

Dx =Dr·(r/x)2, (1.17)

где Dx - мощность экспозиционной дозы на расстоянии х от контейнера; Dr - мощность экспозиционной дозы на расстоянии r=1 м от контейнера.

Мощность экспозиционной дозы Dr рассчитывается на основании данных отчета 1 имеющегося коэффициента запаса (K=1,79), определенного по результатам натурных испытаний образцов защиты. Она составляет 7,04 мР/час. Следовательно, экспозиционная доза гамма-излучения на расстоянии х (в метрах) от поверхности контейнера определится по формуле

Dx = 7,04/х2. (1.18)

Время нахождения рабочего категории А в этом месте определится соотношением:

tx = 12,6·4/Dx. (1.19)

Например, на расстоянии 0,5 м от поверхности контейнера это время составит tx = 12,6·4/28,16 =1,8 часа.

б) Для источника нейтронов Cf-252

Допустимая плотность потока нейтронов цпдд=18 б.нейтронов/см-2·с-1 для персонала и коэффициент изотропности н = 1,6 для нейтронных излучений с энергией Е0 =6,118 МэВ рассчитывается для времени облучения 1700 ч в год (для большей части персонала установлены 36-часовая рабочая неделя и 4-6-недельный отпуск).

Зависимость потока быстрых нейтронов цx от расстояния x до поверхности спецконтейнера менее 1 м определяется следующим соотношением:

цx = цr·(r/x)2, (1.20)

где цr - поток быстрых нейтронов на расстоянии r=1 м от спецконтейнера.

Это значение потока быстрых нейтронов рассчитывается на основании данных отчета 1 и данных натурных испытаний образцов биологической защиты, представленных в п.4, из которых следует, что при рассмотренном типе защиты коэффициент запаса К=1,51, что снижает плотность потока нейтронов цr до значения 12 б.нейтронов/см-2·с-1.

Следовательно, на расстоянии х от поверхности спецконтейнера поток быстрых нейтронов будет иметь значение цx = 12/х2 б.нейтронов/см-2·с-1.

Время нахождения рабочего категории А в этом месте определится соотношением:

tx = 18·4/ цx. (1.21)

Например, на расстоянии 0,5 м от поверхности контейнера это время составит tx = 18*4/48=1,5 часа.

Таким образом, уравнения (1.19) и (1.21) настоящего отчета используются для определения времени безопасного нахождения работников категории А на расстояниях менее 1 м от поверхности спецконтейнера. Приведенные примеры показывают, что это - реальные значения времени, в течение которых можно проводить необходимые работы по монтажу контейнера на средства транспортировки.

1.3 Выводы

В данной главе дипломного проекта были рассмотрены материалы, традиционно используемые традиционно для защиты от ионизирующих излучений. Выбраны материалы обеспечивающие наилучшую защиту от смешанного ионизирующего (n-г) излучения (полиэтилен и свинец).

Сделан вывод о том, чтобы использовать в качестве биологической защиты от радиации композиционный материал на основе эпоксидной смолы и мелкодисперсного порошка свинца и гранулированного ПВД в качестве наполнителей.

По результатам исследований такого композиционного материала различных составов на радиационную стойкость выбран наилучший состав - К2 и оптимальная толщина материала - 15 мм.

2. Материалы и методики

2.1 Материалы

2.1.1 Эпоксидная смола

Эпоксидные смолы - олигомерные продукты поликонденсации эпихлоргидрина с многоатомными фенолами, спиртами, полиаминами, многоосновными кислотами, а также продукты эпоксидирования соединений, содержащих не менее двух двойных связей.

Их получают из дифенилолпропана (бисфенола А) и эпихлоргидрина в присутствии щёлочи. Технологический процесс включает стадии поликонденсации, осуществляемой при 60-100 °С, промывки водой (для удаления NaCl) и сушки под вакуумом (13,3-26,6 кПа) при 120-140 °С. Молярную массу смолы регулируют соотношением исходных веществ.

Диановые эпоксидные смолы выпускают в виде вязких жидкостей жёлтого цвета (молекулярная масса 350-750), растворимых в ацетоне и толуоле, и твёрдых веществ жёлтого или коричневого цвета (молекулярная масса 800-3500), растворимых в смеси толуола и бутанола.

Эпоксидные смолы - одна из разновидностей синтетических смол, широко используемых при производстве лакокрасочных материалов, клеев, компаундов, а также абразивных и фрикционных материалов, используются как связующие при производстве слоистых пластиков на основе стеклоткани, таких как стеклотекстолит, трубки, цилиндры стеклотекстолитовые. Отрасли применения эпоксидных смол включают в себя электротехническую и радиоэлектронную промышленность, авиа-, судо- и машиностроение, а также в строительство, где они используются как компонент заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.

Основное свойство эпоксидных смол - способность к полимеризации до твердого состояния в присутствии отвердителя. Отвержденные смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и другим материалам, механической прочностью, тепло-, водо- и химической стойкостью, хорошими диэлектрическими показателями. Эпоксидные смолы способны отверждаться в обычных условиях, а также при пониженных (до минус15 °С) или повышенных (от 60 до 80 °С) температурах. В качестве отвердителей используются полиамины, многоосновные кислоты и их ангидриды, многоатомные фенолы, третичные амины. Отличительная особенность эпоксидных смол при отверждении - отсутствие выделения летучих веществ и малая усадка (0,1-3,0 %) [13].

Отверждённые смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и др. материалам, механической прочностью, тепло-, водо- и химстойкостью, хорошими диэлектрическими показателями. Технологические и физико-механические свойства композиций на основе Эпоксидные смолы регулируют в широком диапазоне совмещением смол с различными мономерами, олигомерами и полимерами, с минеральными и органическими наполнителями. Эпоксидные смолы используют как основу высокопрочных связующихих, клеев, заливочных и пропиточных электроизоляционных компаундов, герметиков, лаков, пенопластов.

В СССР промышленностью и опытными заводами институтов выпускалось около 150 марок эпоксидных смол и около 300 соединений, использовавшихся в качестве отвердителей, что позволяло создавать сотни тысяч составов от высокопрочных до резиноподобных для самых разнообразных областей применений. В настоящее время в России ассортимент выпускаемых смол и отвердителей уменьшился в десятки раз, однако, в основном сохранилась сырьевая база для их производства.

Наиболее распространенными и востребованными являются эпоксидно-диановые смолы, в первую очередь ЭД-20. Эпоксидная смола данной марки занимает лидирующее место по объемам производства и потребления. Также в значительном количестве выпускаются смолы марок ЭД-16 и Э-40 [13].

Ниже приведены характеристики эпоксидной смолы ЭД-22, которая использовалась в качестве связующего при изготовлении образцов для испытаний на прочность.

Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84) представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.

2.1 Физико-механические показатели эпоксидно-диановой смолы ЭД - 22

Наименование показателя	Высший сорт ОКП 22 2511 0101	Первый сорт ОКП 22 2511 0102
1. Внешний вид	Низковязкая прозрачная
2. Цвет по железокобальтовой шкале, не более	3	5
3. Массовая доля эпоксидных групп, %	22,1-23,6	22,1-23,6
4. Массовая доля иона хлора, %, не более	0,001	0,003
5. Массовая доля омыляемого хлора, %, не более	0,2	0,5
6. Массовая доля гидроксильных групп, %, не более	1,0	-
7. Массовая доля летучих веществ, %, не более	0,1	0,4
8. Динамическая вязкость, Па·с, при: (25±0,1) °С	8-12	7-12
9. Время желатинизации, ч, не менее	18,0	9,0

2.1.2 Полиэтилен (ПЭ)

Полиэтилен - термопластичный насыщенный полимерный углеводород, молекулы которого состоят из этиленовых звеньев, имеющих конформацию плоского зигзага с периодом идентичности 0,254 нм, соответствующим повторяющемуся расстоянию в углеродной цепи. Соседние молекулы находятся на расстоянии 0,43 нм друг от друга.

В зависимости от метода получения свойства ПЭ - непрозрачного в толстом слое полимера, без запаха и вкуса - заметно изменяются , особенно это проявляется в плотности, температуре плавления, твердости, жесткости и прочности. Эти показатели возрастают в ряду: ПЭВД < ПЭНД < ПЭСД.

Основной причиной, вызывающей различия в свойствах ПЭ, является разветвленность макромолекул: чем больше разветвлений в цепи, тем выше эластичность и меньше кристалличность полимера. Разветвления затрудняют более плотную упаковку макромолекул и препятствуют достижению степени кристалличности 100%; наряду с кристаллической фазой всегда имеется аморфная, содержащая недостаточно упорядоченные участки макромолекул. Соотношение этих фаз зависит от способа получения ПЭ и условий его кристаллизации. Оно определяет и свойства полимера.

ПЭ не смачивается водой и другими полярными жидкостями, при комнатной температуре он не растворяется в органических растворителях. Лишь при повышении температуры (70 °С и выше) он сначала набухает, а затем растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах. Лучшими растворителями являются - ксилол, декалин, тетралин. При охлаждении растворов ПЭ выпадает в виде порошка [5].

Масла, жиры, керосин и другие нефтяные углеводороды практически не действуют на ПЭ; полимер высокой плотности проявляет к ним большую стойкость, чем полимер низкой плотности.

ПЭ устойчив к действию водных растворов кислот, щелочей и солей, но при температурах выше 60 °С серная и азотная кислоты быстро его разрушают.

Кратковременная обработка ПЭ окислителем (например, хромовой смесью) приводит к окислению поверхности и смачиванию ее водой, полярными жидкостями и клеями. В этом случае изделия из ПЭ можно склеивать. Без изменения полярности его поверхности ПЭ только сваривается с помощью горячего воздуха (азота).

Окисление ПЭ кислородом воздуха, под влиянием нагревания и воздействия солнечного света приводящее к ухудшению физико-механических и диэлектрических свойств, в значительной степени предотвращается введением стабилизаторов.

В виде пленок ПЭ проницаем для многих газов (Н2, С02, N2, СО, СН4, С2Н6), но практически непроницаем для паров воды и полярных жидкостей. Проницаемость ПЭНП в 5-10 раз выше проницаемости ПЭВП.

Механические показатели ПЭ возрастают с увеличением плотности (степени кристалличности) и молекулярной массы. В виде тонких пленок толщиной 40-100 мкм ПЭ (особенно полимер низкой плотности) обладает большой гибкостью и некоторой прозрачностью, а в виде листов приобретает большую жесткость и непрозрачность. ПЭ устойчив к ударным нагрузкам. Он эксплуатируется в пределах температур от -80 °С до +60 °С (ПЭНП) и до 100°С (ПЭВП). Вязкость расплава ПЭНП выше, чем ПЭВП, поэтому он перерабатывается в изделия легче.

Основные свойства полиэтилена приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Основные свойства ПЭ [5]

Свойства	ПЭВП	ПЭНД	ПЭСД
Плотность, кг/м3	918-935	945-955	960-970
Температура плавления, єС	105-115	130-135	130-135
Температура размягчения, єС	60-65	80-90	80-100
Молекулярная масса промышленных марок, 10-4	2-5	7-35	4-7
Модуль упругости при изгибе, МПа	80-260	1000-1200	1070-1100
Разрушающее напряжение, МПа при: растяжении	10-16	22-32	25-38
изгибе	12-17	20-35	25-40
Относительное удлинение, %	150-600	400-800	200-800
Ударная вязкость, кДж/м2	Образец не ломается
Твердость по Бринеллю, МПа	15-25	45-60	55-60
Удельная теплоемкость, кДж/(кг·К)	2,1-2,8	2,3-2,7	2,3-2,7
Коэффициент температуропроводности, Вт/(м·К)	0,20-0,30	0,27	0,27
Коэффициент линейного расширения, 104·К-1	2,2-2,5	2,0	2,0
Показатель текучести расплава, г/10 мин	0,2-20,0	0,1-15,0	0,2-10,0

ПЭ обладает небольшой теплопроводностью и большим коэффициентом термического расширения.

По электрическим свойствам ПЭ, как неполярный полимер, относится к высококачественным высокочастотным диэлектрикам. Диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь мало изменяются с изменением частоты электрического поля, температуры в пределах от минус 80 °С до 100 °С и влажности. Остатки катализатора в ПЭВП повышают тангенс угла диэлектрических потерь, особенно при изменении температуры, что приводит к некоторому ухудшению изоляционных свойств.

Полиэтилен, наряду с широким комплексом положительных свойств, обладает и рядом недостатков. К ним относится в первую очередь уже ранее отмеченное старение при действии солнечного света, ползучесть (развитие деформации при длительном действии статических нагрузок), образование трещин в изделиях, находящихся длительное время в напряженном состоянии, невысокая рабочая температура, недостаточная механическая прочность и в ряде случаев химическая стойкость, горючесть, непрозрачность.

Ползучесть приводит к тому, что при конструировании изделий, подвергающихся длительному действию нагрузок, оперируют не разрушающим напряжением при растяжении, а пределом длительной прочности, который в несколько раз ниже и равен 2,5 МПа для ПЭНП и 0,5 МПа для ПЭВП [5].

Образование трещин в изделиях определяется действующими напряжениями, температурой и средой. Активно воздействуют на ПЭ растворы моющих средств и полярные жидкости. ПЭНП более устойчив к растрескиванию, чем ПЭВП.

Комплекс физико-механических, химических и диэлектрических свойств ПЭ позволяет широко применять его во многих отраслях промышленности (кабельной, радиотехнической, химической, легкой, медицине и др.).

Для изготовления образцов был использован полиэтилен высокого давления 15003-002, сорт 1, ГОСТ 16337-77. В таблице 2.3 приведены его характеристики.

Таблица 2.3 - Свойства полиэтилена высокого давления 15003-002, сорт 1, ГОСТ 16337-77 [6]

1. Плотность, г/см3	0,9190 ± 0,0015
2. Насыпная плотность, г/см3	0,5-0,6
3. Температура плавления, °С	103-110
4. Показатель текучести расплава (номинальное значение) с допуском, %, г/10 мин	0,2 ±30
5. Разброс показателей текучести расплава в пределах партии, %, не более	±12
6. Количество включений, шт., не более	8
7. Массовая доля экстрагируемых веществ, %, не более	0,4
8. Прочность при разрыве, Па , не менее	142·105
9. Предел текучести при растяжении, Па, не менее	98·105
10. Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	600
11. Разрушающее напряжение при изгибе, Па	(117,6-196,07)·105
12. Твердость по вдавливанию шарика под заданной нагрузкой, Па	(1,66-2,25)· 105
13. Предел прочности при срезе, Па	(137,2-166,6)·105
Продолжение таблицы 2.3
14. Модуль упругости (секущий), Па	(882,3-1274,5)·105
15. Усадка при литье, %	1,0-3,5
16. Стойкость к растрескиванию, ч, не менее	500
17. Водопоглощение за 30 сут, %	0,020
18. Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·см	1·1016-1·1017
19. Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом	1015
20. Температура хрупкости, °С, не выше	Минус 120
21. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1010 Гц	0,0002-0,0005
22. Диэлектрическая проницаемость при частоте 1010 Гц	2,25-2,31

2.1.3 Свинец

Свинец - это элемент главной подгруппы четвёртой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Рb (лат. Plumbum).

Свинец имеет синеватый цвет и металлический блеск, что легко видеть на свежем разрезе свинца, но такой вид сохраняется очень недолго, так как под влиянием кислорода воздуха поверхность свинца покрывается тонким слоем окислов. Свинец очень мягок (однако, тверже калия и натрия); он оставляет черту на бумаге, легко вальцуется и вытягивается; присутствие в нем других металлов, даже в небольших количествах, сильно изменяет его твердость. Свинец кристаллизуется в формах правильной системы - в виде октаэдров.

Плотность 11340 кг/м3 (20°С); tпл=327,4 °С; tкип=1725 °С; удельная теплоёмкость при 20°С - 0,128 кДж/(кг·К); теплопроводность - 33,5 Вт/(м·К); температурный коэффициент линейного расширения 29,1·10-6 К-1 при комнатной температуре; твёрдость по Бринеллю 25-40 МПа; предел прочности при растяжении 12-13 МПа, при сжатии около 50 МПа; относительное

удлинение при разрыве 50-70 %. Наклёп не повышает механических свойств свинца, т. к. температура его рекристаллизации лежит ниже комнатной (около минус 35 °С при степени деформации 40 % и выше). Свинец диамагнитен. При 7,18 К становится сверхпроводником [15].

Для изготовления образцов использовался свинцовый порошок ПСА ТУ 9211-001-02.

Порошок свинца получают распылением расплава свинца марки С2 ГОСТ 3778-77. Химический состав свинцового порошка приведен в таблице 2.4. Гранулометрический состав - в таблице 2.5.

Таблица 2.4 - Химический состав свинцового порошка

Массовая доля свинца, %, не менее	99,7000
Массовая доля примесей, %, не более:
Fe	0,0010
Си	0,0010
Sb	0,0005
As	0,0005
Bl	0,0050
О	0,2000
Прокаленный остаток после обработки порошка азотной кислотой	0,0100

Таблица 2.5 - Гранулометрический состав свинцового порошка

Марка	Насыпная плотность, кг/м3	Относительная доля частиц по размерам, %
		до 0,045 мм	до 0,071 мм	до 0,250 мм
ПСА	5000-6000	75-90	9-25	до 1

2.2 Методы исследования

В ходе дипломного проекта были проведены исследования прочностных характеристик материала, предложенного в качестве защиты от смешанного ионизирующего (n-г) излучения. Для чего были изготовлены образцы из данного материала и испытаны на испытательной машине Instron (рисунок 2.1). Процесс установки параметров испытаний и работа системы управляются программно.

Рисунок 2.1 - Испытательная машина Instron модель 3369

Были проведены испытания на растяжение по ГОСТ 11262-80, сжатие по ГОСТ 4651-82 и статический изгиб по ГОСТ 4648-71. Также были проведены испытания на ударную вязкость по Шарпи на маятниковом копре по ГОСТ 4647-80.

Длина образцов для испытаний на растяжение L = 150 мм, толщина h=10 мм; тип образцов - 1; скорость нагружения образцов v=2,5 мм/мин.

Длина образцов для испытаний на статический изгиб L=200 мм, ширина b=20 мм, толщина h=10 мм, скорость нагружения v=3,5 мм/мин.

Размер образцов на сжатие 101015 мм, скорость нагружения v=0,45 мм/мин.

Длина образцов для испытаний на ударную вязкость L=120 мм, ширина b=10 мм, толщина h= 10мм.

На рисунке 2.2 представлены образцы для испытаний на растяжение, изгиб и ударную вязкость.

Рисунок 2.2 - Образцы для испытаний на: а) растяжение, б) ударную вязкость, в) статический изгиб.

Толщина образцов максимально приближена к толщине будущего изделия (15 мм) для того, чтобы приблизить испытания к натурным.

2.3 Выводы

В данной главе были рассмотрены материалы, использованные для изготовления образцов для испытаний. Были указаны их основные свойства и характеристики.

Также приведены стандарты, по которым проводились испытания, и оборудование. Указаны размеры образцов.

3. Исследование механических свойств КМ

3.1 Результаты испытаний

Поскольку испытательная система работает под управлением программы фирмы Instron - «Bluehill», результаты испытаний были получены в электронном виде (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Результаты испытаний

Характеристика	Номер образца
Испытание на растяжение
Модуль Юнга, МПа	1695,06	1505,93	1537,06
Относительное удлинение при максимальной нагрузке, %	0,47	1,14	1,18
Напряжение при максимальной нагрузке, МПа	3,80	5,51	5,50
Относительное удлинение при разрыве, %	0,47	1,15	1,19
Разрушающее напряжение при разрыве, МПа	1,86	2,58	2,54
Испытание на статический изгиб
Изгибающее напряжение в момент разрушения, МПа	0,14	0,10	0,10
Изгибающее напряжение при максимальной нагрузке, МПа	14,54	11,56	12,51
Модуль упругости при изгибе, МПа	2272,14	1949,95	2575,53
Максимальный прогиб при разрушении, м	0,0000	0,0001	0,0000
Испытание на сжатие
Модуль Юнга, МПа	196,60427	18,04180	30,460
Максимальное напряжение при сжатии, МПа	112,73709	18,32343	30,519
Максимальная деформация при сжатии, %	154,26843	20,95061	30,699
Испытание на ударную вязкость
Угол подъема маятника после удара, град	60	60	64

Графики испытаний приведены на рисунках 3.1-3.3.

Рисунок 3.1 - Зависимость напряжений от деформации в образцах при сжатии.



Рисунок 3.2 - Зависимость напряжений от деформации в образцах при изгибе

Рисунок 3.3 - Зависимость напряжений от деформации в образцах при растяжении

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рисунке 3.3 видно, что прочность первого образца оказалась почти в 2 раза меньшей остальных. Это можно объяснить фактором распределения гранул полиэтилена в образцах. Их неравномерное распределение снижает прочность материала. Скопление гранул полиэтилена является областью наименьшей прочности из-за слабой адгезии полиэтилена.

3.2 Статистическая обработка данных

Среднее значение определяемого показателя () определяют по формуле

(3.1)

где - отдельное значение определяемого показателя ; - количество отдельных значений определяемых показателей, входящих в расчёт.

Среднее значение определяемого показателя () вычисляют как среднее арифметическое или как среднее логарифмическое в соответствии с требованиями стандарта на методы испытаний.

Если испытанию подвергались образцы, изготовляемые из изделий или полуфабрикатов, при расчёте средней определяемой величины используют все полученные результаты. В тех случаях, когда испытания проводят на образцах, изготовленных не из готовых изделий или полуфабрикатов, при расчёте среднего значения () либо используют все данные, либо предварительно определяют возможность принятия в расчёт всех полученных данных.

Величину стандартного отклонения отдельных значений () вычисляют по формуле.

(3.2)

где - отдельное значение определяемого показателя ; - среднее значение определяемого показателя ; - количество отдельных значений определяемых показателей, входящих в расчёт.

Величину стандартного отклонения среднего значения () вычисляют по формуле.

(3.3)

Границы доверительного интервала, в которых заключено искомое значение показателя , определяют по формуле.

для нижней границы (3.4)

для верхней границы

где- вероятное отклонение искомого показателя от полученного среднего значения .

вычисляют по формуле:.

(3.5)

где t - критерий точности (критерий Стьюдента); S и - величины стандартного отклонения (1.2 и 1.3); - количество отдельных значений определяемых показателей, входящих в расчёт.

Коэффициент вариации среднего значения () в процентах вычисляют по формуле.

(3.7)

где - среднее значение определяемого показателя (1.1); - стандартное отклонение среднего значения (1.3)

Относительную ошибку () в процентах вычисляют по формуле.

(3.8)

Для определения допустимых пределов вычисляют величину отклонения по формуле.

(3.9)

где - ориентировочная величина стандартного отклонения, определяемая по формуле (1.2).

Отброшенные отдельные значения определяемого показателя должны быть заключены в пределах.

(3.10)

Если сомнительные показатели не укладываются в допустимые пределы, то их отбрасывают. В этом случае

(3.11)

Если одно или несколько сомнительных значений определяемых показателей укладывается в допустимые пределы, то эти значения определяемых показателей считаются надежными и их включают в расчёт окончательных значений среднего значения и стандартного отклонения средних значений по формулам (3.1) и (3.2).

Окончательно число значений N, принимаемых в расчёт среднего, не должно быть меньше, чем число образцов, предусмотренных в стандарте на данный метод испытаний. Если сомнительные значения определяемых показателей не укладываются в допустимые пределы и в результате их отбрасывания число значений, принимаемых в расчёт, окажется меньше чем требуется, то дополнительные испытывают необходимое количество образцов и полученные значения определяемых показателей добавляют к имеющимся с последующим перерасчётом всех результатов.

3.2 Расчет полученных данных со статистической обработкой

3.2.1 Расчет предела прочности при растяжении

В результате испытания получены индивидуальные величины предела прочности при растяжении у, приведенные в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Напряжение при максимальной нагрузке

Номер образца	1	2	3
Прочность , МПа	3,80	5,50	5,51

Величины среднего значения и стандартного отклонения определяют по формулам (3.1) и (3.2).

.

Округляем до того количества значащих цифр, которое было принято при определении индивидуальных величин.

.

Доверительные пределы находим по формулам (1.4) и (1.5). Из приложения Б для а=0,95 и N=3 находим t=3,182.

МПа.

Исходная прочность материала лежит в пределах:

3,92 МПа ? ? 5,96 МПа.

Коэффициент вариации рассчитывается по формуле 1.7

МПа,

%.

Относительная ошибка определяется по формуле (1.8).

%.

3.2.2 Расчет модуля Юнга при растяжении

Таблица 3.3 - Модуль Юнга при растяжении

Номер образца	1	2	3
Модуль Юнга Е+, МПа	1695,06	1505,93	1537,06

.

МПа.

Модуль Юнга материала лежит в пределах:

1393,05 МПа ? Е+ ? 1765,65 МПа.

58,55 МПа.

Коэффициент вариации: 3,71 %.

Относительная ошибка: 11,80 %.

3.2.3. Расчет предела прочности при статическом изгибе

Таблица 3.4 - Предел прочности при статическом изгибе

Номер образца	1	2	3
Прочность ув, МПа	14,54	11,56	12,51

12,81 МПа.

1,52 МПа.

2,80 МПа.

Модуль Юнга материала лежит в пределах:

10,01 МПа ? ув ? 15,61 МПа.

0,88 МПа,

Коэффициент вариации: 6,83 %.

Относительная ошибка: 21,83 %.

3.2.4. Расчет модуля упругости при статическом изгибе

Таблица 3.5 - Модуль упругости при изгибе

Номер образца	1	2	3
Прочность Е, МПа	2272,14	1949,95	2575,53

2265,87 МПа.

312,84 МПа.

465,48 МПа.

Модуль Юнга материала лежит в пределах:

1800,39 МПа ? Е ? 2722,35 МПа.

180,62 МПа.

Коэффициент вариации: 7,97 %.

Относительная ошибка: 20,55 %.

3.2.5. Расчет прочности при сжатии

Таблица 3.6 - Предел прочности при сжатии

Номер образца	1	2	3
Прочность у-, МПа	18,04	18,32	20,95

19,11 МПа.

1,60 МПа.

2,95 МПа.

Модуль Юнга материала лежит в пределах:

16,16 МПа ? у- ? 22,05 МПа.

0,93 МПа.

Коэффициент вариации: 4,85 %.

Относительная ошибка: 15,43 %.

3.2.6 Расчет модуля Юнга при сжатии

Таблица 3.7 - Модуль Юнга при сжатии

Номер образца	1	2	3
Прочность Е-, МПа	196,60	112,74	154,27

154,54 МПа.

41,93 МПа.

44,04 МПа.

Модуль Юнга материала лежит в пределах:

110,50 МПа ? Е- ? 198,58 МПа.

24,21 МПа.

Коэффициент вариации: 15,67 %.

Относительная ошибка: 28,50 %.

3.2.7 Расчет ударной вязкости

Ниже приведены таблицы 3.7 и 3.8, в которых указаны параметры маятникового копра и геометрические размеры образцов, необходимые для расчета ударной вязкости.

Таблица 3.8 - Параметры маятникового копра

Длина подвеса маятника L, м	0,225
Начальный угол подъема маятника б1, град	160
Вес маятника m, кг	0,1
Расстояние между опорами l, м	0,004

Таблица 3.9 - Геометрические размеры образцов в месте удара копра

Высота, мм	Ширина, мм	Площадь, мІ
18,0	12,5	0,0002250
16,5	13,0	0,0002145
16,0	14,0	0,0002240

Энергия разрушения образцов вычисляется по формуле:

, (1.12)

где m - масса маятника, g - ускорение свободного падения, L - длина подвеса маятника, б1 - начальный угол подъема маятника, б2 - угол подъема маятника после разрушения образца.

Ударная вязкость вычисляется по формуле:

, (1.13)

где Е - энергия разрушения, S - площадь сечения образцов в месте удара.

Е1=0,227 Дж,

Е2=0,227 Дж,

Е3=0,214 Дж.

=1010 Дж/м2,

=1060 Дж/м2,

=0,954 Дж/м2.

Таблица 3.10 - Результаты испытаний

Номер образца	Угол б2, град	Энергия разрушения, Дж	Ударная вязкость, кДж/мІ
1	60	0,227	1,010
2	60	0,227	1,060
3	64	0,214	0,954

1,008 кДж/мІ, 0,053 кДж/мІ,0,097 кДж/мІ.

Модуль Юнга материала лежит в пределах:

0,911 кДж/мІ ? а ? 1,105 кДж/мІ.

0,031 кДж/мІ.

Коэффициент вариации: 3,037%.

Относительная ошибка: 9,665 %.

3.3 Выводы

Проанализировав полученные данные, были получены следующие результаты, которые представлены в таблице 3.11.

Таблица 3.11 - Физико-механические характеристики КМ

Предел прочности при растяжении , МПа	4,94±0,38
Модуль Юнга при растяжении Е+, МПа	1579±186
Предел прочности при сжатии у-, МПа	19,11±2,95
Модуль Юнга при сжатии Е-, МПа	154,5±44,0
Предел прочности при статическом изгибе ув, МПа	12,81±2,80
Модуль упругости при статическом изгибе Е, МПа	2265±465
Ударная вязкость, кДж/мІ	1,008±0,097

Из приведенной выше таблицы видно, что материал обладает низкими механическими характеристиками, поэтому он не может быть использован в качестве несущего каркаса панелей биологической защиты, а лишь в качестве заполнителя. В роли несущего каркаса может быть использован стальной лист толщиной 1 мм, который обладает прочностными характеристиками на порядок выше (=400-500 МПа), а также будет служить дополнительной защитой от бета-излучения.

контейнер биологический излучение защита

4. Конструкция панелей

В данной главе будет рассмотрено конструкторское решение для формы и крепления панелей биологической защиты.

В виду низких механических характеристик композиционного материала, не представляется возможным его прямое использование в качестве самонесущей конструкции.

Панели будут представлять собой двусторонний каркас из листовой стали толщиной 1 мм. Между листами будет находится композиционный материал толщиной 150 мм. Прочность связи между листами и КМ будет обеспечиваться силами адгезионного взаимодействия. Для лучшей адгезии можно повысить шероховатость внутренних поверхностей каркаса.

Крепление таких панелей на корпус взрывозащитной капсулы нецелесообразно, т.к. это усложнит форму самих панелей (а возможно и контейнера), также добавятся дополнительные крепежные элементы, через которые возможно проникновение радиации в окружающую среду.

Поэтому предлагается использование защитной конструкции в виде контейнера, внутри которого будет размещаться капсула с радиоактивными веществами.

Контейнер будет состоять из нескольких составных частей - панелей. Арочные и торцовые панели имеют каркас из стали толщиной 1 мм. А донные панели - 5 мм сталь.

Вид такой конструкции представлен на рисунке 4.1.

Такая конструкция не сложна в сборке и компактна, что приемлемо при хранении на полигонах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.1 - Конструкция панелей биологической защиты в виде контейнера

В местах соединения панелей предусмотрено перекрытие композиционного материала во избежание прямых стыков для лучшей защиты от радиации (рисунки 4.2 и 4.3)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.2 - Схема перекрытия композиционного материала в боковых и нижних панелях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.3 - Схема перекрытия композиционного материала в боковой и верхней панелях

Герметичность конструкции обеспечивается болтовыми соединениями по всему контуру.

4.1 Вывод

Разработанная конструкция обеспечивает защиту капсулы со всех сторон. Простота самой конструкции предполагает и несложную технологию изготовления. Эта конструкция является также разборной и мобильной. Масса одной панели - примерно 115 кг, следовательно, масса всей конструкции не превышает 1500 кг.

5. Технология изготовления панелей биологической защиты

В ходе дипломного проекта была разработана технология изготовления панелей биологической защиты, схема которой представлена на рисунке 5.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.1 - Технологическая схема процесса изготовления панели биологической защиты

1. Входной контроль качества материалов осуществляется с целью проверки их соответствия сопроводительной документации. Проверка проводится в заводской лаборатории. Для проверки качества материалов на соответствие стандартам или ТУ отбирают контрольные пробы из партии поставки.

Свинцовый порошок подвергается анализу на влажность по ГОСТ 18317-94, на химический и гранулометрический составы. Пробу для испытаний отбирают по ГОСТ 23148. Масса пробы для испытаний должна быть не менее 200 г.

Для контроля качества полиэтилена отбирают точечные пробы из мешков совком или щупом, а из контейнера или цистерны - щупом из трех слоев по высоте. Отобранные точечные пробы соединяют в объединенную пробу и перемешивают на чистом поддоне не менее 5 мин. Масса объединенной пробы должна быть не менее 700 г. Образцы для определения плотности, предела текучести при растяжении, прочности при разрыве, относительного удлинения при разрыве, вырубают из пластин, для чего объединенную пробу полиэтилена прессуют в открытой пресс-форме типа ограничительной рамки. Плотность определяют по ГОСТ 15139 флотационным методом или методом градиентной колонки при температуре (20,0±0,1) °С. Предел текучести и прочность при разрыве, относительное удлинение при разрыве определяют по ГОСТ 11262 на образцах типа 1 при (20±2) °С, при этом относительная влажность не нормируется. Скорость перемещения подвижного захвата должна быть (500±50) мм/мин. Определяют массовую долю гранул размером свыше 1 до 2 мм и свыше 5 до 8 мм по ГОСТ 16337. Определяют массовую долю серых и окисленных гранул по ГОСТ 16337.

Для контроля качества эпоксидной смолы отбирают точечные пробы пробоотборником, соединяют вместе, тщательно перемешивают и отбирают среднюю пробу в количестве не менее 0,5 кг, которую помещают в чистую сухую, плотно закрываемую банку. Определение массовой доли эпоксидных групп проводят по ГОСТ 12497-78, раздел 3. Массовую долю летучих веществ определяют по ГОСТ 22456-77, при этом температура сушки (130±2) °С, время - 50 мин, навеска - 5 г. Определение динамической вязкости по ГОСТ 10587-84. Определение времени желатинизации с отвердителем ГОСТ 10587-84.

2. Для изготовления панелей используются стальные листы толщиной 1 мм и листы толщиной 5 мм для панелей подложки. Листы толщиной 1 мм отрезаются и сгибаются на механическом оборудовании в цехе, а листы толщиной 5 мм заказываются.

Перед отрезкой листов производится его разметка, а также накерняют места будущих отверстий под болты. Отрезка производится на механической ручной гильотине SCHECHTL HT200. Гильотина позволяет резать сталь толщиной до 1,75 мм. Рез производится при помощи рычага слева или справа. Прижимная балка оборудована прокладкой предотвращающей повреждение материала и обеспечивающую надежную фиксацию изделия. Подшипники и направляющие - не требуют технического обслуживания.

3. Отбортовка листов производится на механическом сегментальном листогибе METALMASTER MTB S 1515. Ножной привод станка обеспечивает быструю, простую работу и позволяя рукам оператора оставаться свободными. Максимальная толщина сгибаемого стального листа 1,5 мм. Максимальный угол загиба - 135є.

4. Сверление отверстий производится по заранее размеченным областям ручной электродрелью BOSH CSB 630 IP. Максимальный диаметр отверстий при сверлении стали - 15 мм.

5. Форма для поддержания этих листов и предотвращения растечения массы изготавливается на заказ под конкретный размер. Перед установкой листов в форму, на ее внутренние поверхности наносится слой антиадгезива (силикона). Форма подводится к головке экструдера, через которую будет впрыскиваться масса.

6. Смешение компонентов связующего ЭДИ производится в механическом смесителе МСП-М в процентном соотношении по массе: ЭД-22 - 50 %, изо-МГТФА - 49,8 %, УП 606/23 - 0,2 %. В смесителе предусмотрена автоматическая выгрузка, что может обеспечить непосредственную подачу связующего в бункер дозатор.

7. В бункеры-дозаторы загружаются компоненты, а затем дозировано по массе подаются в загрузочную зону цилиндра.

8. В экструдере производится смешение компонентов при температуре 60 єС. Такая температура обеспечивает низкую вязкость связующего, при этом она ниже температуры плавления полиэтилена. После чего происходит впрыск полученной массы в форму.

9. После экструзии форма направляется в печь KSV-0,4-5,1. Отверждение композиции осуществляется вместе с рамой (во избежание растекания) по следующей схеме:

- нагрев печки вместе с формой от комнатной температуры до 150 єС со скоростью нагрева 2 єС/мин;

- выдержка при температуре 150 єС в течение 3 часов;

- охлаждение постепенное вместе с печкой до комнатной температуры.

10. Шлифование поверхности производится с целью обеспечения наилучшей стыковки панелей. Шлифование поверхностей производится ленточной шлифмашиной AEG HBS 1000 E. Предусмотрена легкая замена шлифовальной ленты с помощью быстросъемного устройства. Компактный дизайн, идеален для работы в местах, близко расположенных к краям. Возможно подсоединение к пылесборнику или к системе пылеудаления.

5.1 Вывод

В этом разделе разработана технология изготовления панелей биологической защиты методом экструзии. В качестве компонентов КМ использованы: связующее ЭДИ, свинцовый порошок ПСА, полиэтилен высокого давления 15003-002, сорт 1, ГОСТ 16337-77. Примерное время изготовления одной панели 6 часов, при этом большую часть (около 4 часов) занимает процесс отверждения конструкции.

6. Расчет экономических показателей при производстве одной панели биологической защиты от ионизирующих излучений

6.1 Краткое описание технологического процесса

На мехаиенической гильотине производится отрезка стальных листов необходимого размера с припусками под отверстия для крепежных элементов (болтов). Затем производится отбортовка кромок и сверление отверстий. Далее эти листы устанавливаются в специально изготовленную раму обработанную антидгезивом. Рама направляется к экструдеру для закачки в форму композиционного материала.

Композиционный материал состоит из свинцового порошка, гранулированного полиэтилена и эпоксидного связующего, состоящего из эпоксидной смолы ЭД-22, отвердителя изо-МТГФА и ускорителя УП-606/23. Смешение компонентов производится в экструдере, а затем производится впрыск КМ в форму.

После экструзии проводится отверждение материала в печи вместе с рамой. Далее, после отверждения производится обработка поверхностей стыков панелей. Список оборудования приведен в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Оборудование, используемое в процессе производства панели биологической защиты

№ операции	Наименование операции	Используемое оборудование
1	Отрезка стальных листов толщиной 1 мм необходимых размеров	Механическая гильотина SCHECHTL HT200
2	Отбортовка кромок	Механический сегментальный листогиб METALMASTER MTB S 1515
3	Сверление отверстий	Электродрель BOSСH CSB 630 IP
4	Приготовление связующего ЭДИ на основе эпоксидной смолы ЭД-22	Смеситель МСП-М
5	Экструзия	Экструдер одношнековый SJ-9025
6	Отверждение панели	Печь KSV-0,4-5,1
7	Шлифование поверхностей	Ленточная шлифмашина AEG HBS 1000 E

6.2 Расчет

6.2.1 Затраты на материалы

Расчет себестоимости композитной панели производится с целью установления ее ориентировочной стоимости. На себестоимость существенное влияние оказывают следующие параметры:

- затраты на сырье;

- затраты на оборудование;

- затраты на электроэнергию;

- затраты на заработную плату основным и вспомогательным рабочим;

- общецеховые и общезаводские расходы.

Затраты на сырье и материалы складываются из затрат на полиэтилен, свинцовый порошок ПСА, компоненты связующего (смола ЭД-22, отвердитель изо-МГТФА, ускоритель УП-606/23). Расчет затрат на материалы считается по одной общей формуле:

, (6.1)

где З - затраты, М - масса использованного материала(сырья) конкретного наименования, Ц - цена единицы массы материала.

Результаты расчетов сведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Затраты на сырье и материалы при производстве панели биологической защиты

Материал	Цена, руб/кг	Масса, кг	Затраты, руб
ПСА	54	77,024	4159,3
Эд-22	120	2,485	298,2
Изо-МТГФА	135	2,475	334,1
УП-606/23	100	0,010	1,0
Полиэтилен	38	5,069	192,6
Сталь 1 мм	22	27,360	601,9
Итого	114,423	5587,2

6.2.2 Затраты на электроэнергию

Рассчитаем стоимость силовой электроэнергии, согласно потребляемой мощности по формуле 6.2.

Ссил.эл.=Wраб.вр.·Цэл, (6.2)

где - цена электроэнергии, руб./кВт·ч; Wраб.вр - расход силовой элек-троэнергии за рабочее время, затрачиваемое на изготовление одной панели, кВт·ч:

Wраб.вр =Уt·Макт·kзаг·kисп, (6.3)

где t - время работы оборудования для изготовления одной панели; -активная мощность, кВт·ч; kзаг - средний коэффициент загрузки оборудования; kисп - коэффициент использования электрооборудования по времени и мощности.

Цена за электроэнергию для предприятий в Алтайском крае составляет 3285,47 руб. за 1 МВт·ч.

В таблице 6.3 приведены данные по относительному времени использования оборудования и затратам на электроэнергию.

Таблица 6.3 - Данные о потреблении электроэнергии технологическим оборудованием и затраты на эту энергию

Оборудование	t, ч	Макт, кВт/ч	kисп	kзаг	Затраты на э/энергию, руб
Экструдер	1,0	37	1,00	0,80	97,1
Смеситель	0,5	4	1,00	0,75	4,9
Печь	5,0	60	1,00	0,65	639,6
Шлифовальная машинка	0,5	1	1,00	0,75	1,2
Электродрель	0,5	2	1,00	0,95	3,1
Итого	745,9

6.2.3 Затраты на амортизационные отчисления

Для возмещения стоимости оборудования используется амортизационный фонд, который формируется из амортизационных отчислений. Начисления амортизации осуществляются с помощью норм, которые устанавливаются в процентах от стоимости оборудования.

Затраты на амортизацию оборудования определяем по формуле:

, (6.4)

где Цотп - оптовая цена оборудования, руб.; Ктр.м - коэффициент транспортно-монтажных работ, равный 1,1; Ноб - норма амортизации оборудования, %; Коб - количество принятого оборудования, шт; Фгод - годовой фонд времени работы оборудования, Фгод=4800 ч.

Основные амортизационные отчисления представлены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Амортизационные отчисления на оборудование

Наименование оборудования	Цена оборудования, тыс.руб.	Норма амортизации оборудования, %	Количество принятого оборудования, шт	Амортизационные отчисления, руб
Экструдер SJ - 12030	750	10	1	15,8
Смеситель МСП-М	110	12	1	1,4
Электродрель и шлифмашина	11	15	1	0,3
Гильотина SCHECHTL HT200	225	5	1	1,2
Листогиб METALMASTER MTB S 1515	400	10	1	4,2
Печь KSV-0,4-5,1	301	10	1	31,7
Итого:	54,6

6.2.4 Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования:

·t, (6.5)

где Псод.об. - затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, %.

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования представлены в таблице 6.5.

Таблица 6.5 - Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

Наименование оборудования	Цена оборудования, тыс.руб.	Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, %	Затраты на содержание, руб
Экструдер SJ - 12030	750	7	11,1
Смеситель МСП-М	110	1	0,1
Электродрель и шлифмашина	11	5	0,1
Гильотина SCHECHTL HT200	225	5	1,2
Листогиб METALMASTER MTB S 1515	400	1	0,4
Печь KSV-0,4-5,1	301	1	3,2
Итого:	16,1

6.2.5 Затраты на заработную плату основных производственных рабочих

Количество основных рабочих представлено в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Количество основных рабочих

Обслуживаемое оборудование	Кол-во, чел.	Разряд
Экструдер, смеситель, печь, мешалка	2	5
Гильотина, листогиб, электродрель, шлифмашинка	2	5
Итого	4

Общий фонд заработной платы основных производственных рабочих состоит из основной заработной платы, дополнительной заработной платы и премий.

Однако, расчет норм штучного времени на каждой из операций весьма трудоемок и альтернативным путем начисления заработной платы является установление суммы оплаты труда на договорной основе непосредственно с рабочим того или иного разряда. За базисную оплату возьмем средний уровень заработной платы при сорокачасовой рабочей неделе по Российской Федерации, который составляет 17,2 тыс. рублей в месяц.

Затраты на заработную плату основных рабочих составят

Зосн=УЗi·t·Косн, (6.6)

где Зi - заработная плата основных рабочих на i-той операции, руб/ч; t время длительности операции для изготовления одной панели; Косн - количество рабочих на операции.

В таблице 6.7 приведены данные о заработной плате основных производственных рабочих с учетом поправки на разряд.

Таблица 6.7 - Данные о заработной плате основных производственных рабочих

Наименование операции	Заработная плата, руб/ч.	Заработная плата за изготовление одной панели, руб.
Отрезка листов, сверление отверстий, шлифование	50	150
Изготовление связующего, контроль качества, экструзия, отверждение панели	75	450
Итого:	600

6.2.6 Затраты на заработную плату вспомогательных рабочих

Количество основных рабочих представлено в таблице 6.8.

Таблица 6.8 - Количество вспомогательных рабочих

Категория работ	Количество, чел.
Слесарь по механическому ремонтному обслуживанию	1
Слесарь по межремонтному обслуживанию электрической части оборудования	1
Наладчик	1
Разнорабочий	1
Итого:	4

Заработная плата вспомогательных рабочих рассчитывается по той же формуле, что и для основных с учетом того, что их рабочее время составляет 1/3 от времени основных рабочих.

Звспом=Квспом·Зчас·Кр.к·tвспом, (6.7)

где Квспом - количество вспомогательных рабочих по списку (4 человека); Зчас - заработная плата вспомогательных рабочих (70 руб\ч); районный коэффициент, по Алтайскому краю 1,15; tвспом - время работы вспомогательных рабочих, приходящееся на изготовление одной панели tвспом =2,3 ч.

Звспом=740,6 руб.

Определим общий фонд заработной платы основных и вспомогательных рабочих:

Зобщ=Зосн+Звспом, (6.8)

Зобщ=1340,6 руб.

Рассчитаем размер единого социального налога:

, (6.9)

где - ставка единого социального налога в процентном отношении (26 %).

Ос/с=348,6 руб.

6.2.7 Общецеховые расходы

Общецеховые расходы включают амортизацию зданий общецехового назначения, заработную плату цеховых специалистов, затраты по технике безопасности и т.д.

Ццех=Зобщ·Рцех, (6.10)

где Рцех - цеховые расходы, % (180 %); Зобщ - общий фонд заработной платы основных и вспомогательных рабочих.

Ццех=2413,1 руб.

6.2.8 Себестоимость одной панели

Теперь, имея все данные о затратах, рассчитаем себестоимость одной панели биологической защиты. Данные о расчетах приведены в таблице 6.9.

Таблица 6.9 - Данные о затратах на производство одной панели

Статьи расходов	Сумма, руб.
1. Основные материалы	5587,2
3. Затраты на электроэнергию	745,9
4. Затраты на амортизацию, содержание и эксплуатацию оборудования	70,7
5. Заработная плата ОПР	600,0
6 Заработная плата вспомогательных рабочих	740,6
7. Единый социальный налог	348,6
8. Общецеховые расходы	2413,1
ИТОГО:	10506,1

6.3 Вывод

В данной главе были рассчитаны основные технико-экономические показатели при производстве панели биологической защиты от смешанного ионизирующего излучения без учета затрат на оборудование и общезаводских затрат, т.к. это штучное производство и может производится на оборудовании других производств.

Себестоимость одной панели составила 10506,1 руб. Основная часть затрат приходится на материалы - 5587,2 руб. Кроме того при изменении размеров панелей нужно будет заказывать другую раму и закладные элементы.

7. Охрана труда

7.1 Краткое описание технологического процесса изготовления панелей биологической защиты контейнеров хранения взрывчатых веществ

В ходе дипломного проекта была разработана технология изготовления панелей биологической защиты из КМ. Технологический процесс изготовления панелей включает в себя следующие операции:

- входной контроль сырья и материалов на соответствие ГОСТ;

- отрезка стальных листов толщиной 1 мм необходимых размеров;

- отбортовка кромок;

- сверление отверстий;

- загрузка листов в формовочную раму;

- приготовление связующего ЭДИ на основе эпоксидной смолы ЭД-22;

- приготовление КМ на основе ЭДИ (смешение компонентов в экструдере);

- впрыск приготовленной массы в формовочную раму;

- отверждение композиции в печке;

- шлифование поверхностей стыков.

7.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов, действующих на протяжении технологического процесса изготовления панелей биологической защиты

Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ), действующих на протяжении технологического процесса изготовления газового баллона высокого давления, проводится, следуя ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация».

В соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 опасные и вредные производственные факторы подразделяются на: физические, химические, психофизиологические, биологические. Результаты анализа представлены в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Анализ опасных и вредных производственных факторов

Наименование ОВПФ по ГОСТ 12.0.003-74	Источник возникновения, величина ОВПФ	Виды защиты
1. Физические
Повышенный уровень шума на рабочем месте	Вытяжная вентиляция, смеситель связующего, экструдер	Применение СИЗ (наушники)
Движущиеся машины и механизмы	Смеситель, механическая гильотина, листогиб	Инструктаж по ТБ, СИЗ (перчатки)
Повышенная температура поверхностей оборудования	Печь, экструдер	Тепловая изоляция стенок печи, вытяжная вентиляция
Повышенное значение напряжения в эл. цепи, замыкание

Подобные документы

• Изоляционное оборудование и технология изоляции

  Методы защиты металлических труб трубопровода от коррозии. Изоляционные покрытия, битумные мастики. Покрытия на основе эпоксидной порошковой краски и напыленного полиэтилена. Виды электрохимической защиты. Конструкция и действие машины для покрытий.
  
  курсовая работа [770,8 K], добавлен 03.04.2014
  

• Выбор конструкционного материала и способа защиты для изготовления и хранения раствора серной кислоты (60%)

  Механизм коррозии металлов в кислотах, средах, имеющих ионную проводимость. Коррозионная активность серной кислоты. Применение противокоррозионных защитных покрытий. Выбор материала для изготовления емкости хранения. Расчет катодной защиты трубопровода.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 08.04.2012
  

• Проектирование наружных стеновых панелей по двухярусной конвейерной технологий мощностью 10тыс.м3 в год в городе Семей

  Технико-экономическое обоснование района строительства - г. Семей. Разработка технологической линии для производства наружных стеновых панелей по конвейерной технологии. Подбор основного технологического оборудования. Контроль качества стеновых панелей.
  
  дипломная работа [153,1 K], добавлен 22.02.2013
  

• Проектирование на основе информационных технологий

  Знакомство с современными представлениями о процессах разработки и конструирования приборов и установок, ориентированных, в первую очередь, для нужд атомной отрасли. Наличие ионизирующего излучения. Стенд для исследования неоднородной деформации проволок.
  
  лекция [4,7 M], добавлен 30.04.2014
  

• Выбор материала для изготовления женской одежды повседневного пользования

  Критерии выбора материала исследования. Выбор моделей из предложенного материала. Основные характеристики свойств исследуемой ткани. Конструкторско-технологические, гигиенические и эстетические требования. Чистка и хранение швейных изделий и материалов.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 22.06.2009
  

• Разработка стадии синтеза в производстве эпоксидной смолы марки ЭД-16

  Применение эпоксидных смол в различных отраслях промышленности. Приготовление герметизирующих, пропиточных и заливочных изоляционных материалов. Конструкции быстроходных мешалок. Состав и плотность реакционной массы. Динамический коэффициент вязкости.
  
  курсовая работа [755,3 K], добавлен 18.06.2013
  

• Анализ коррозийных и коррозийно-механических разрушений конструкционных материалов и разработка антикоррозийной защиты оборудования в автомобильной отрасли

  Виды коррозии и износа, ускоряющие их появление факторы. Выбор коррозионностойких, химстойких неметаллических и ремонтно-реставрационных материалов. Разработка методов комбинированной антикоррозионной защиты для повышения надежности деталей автомобилей.
  
  курсовая работа [1001,1 K], добавлен 04.12.2013
  

• Способы защиты древесины от коррозии

  Конструктивная защита от коррозии деревянных конструкций. Этапы нанесения поверхностной защиты, применяемые материалы. Средства, защищающие древесину от биологического воздействия, гниения, поражений насекомыми и возгорания. Выбор антисептика для защиты.
  
  реферат [50,7 K], добавлен 19.12.2012
  

• Химическое сопротивление материалов и защита от коррозии

  Рассмотрение механизма протекторной защиты от коррозии, ее преимуществ и недостатков. Построение схемы протекторной защиты. Определение параметров катодной защиты трубопровода, покрытого асфальтобитумной изоляцией с армированием из стекловолокна.
  
  контрольная работа [235,4 K], добавлен 11.02.2016
  

• Разработка конструкции и технологии изготовления штампового инструмента для изготовления железнодорожной шайбы

  Анализ технологичности детали и определения способов ее изготовления. Конструкция и назначение детали. Выбор материалов деталей штампов. Модернизация пневмопривода муфты включения приводного вала пресса. Расчет затрат на изготовление скобы прижимной.
  
  дипломная работа [3,4 M], добавлен 09.12.2016
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам