Совершенствование технологического процесса изготовления червячного колеса редуктора c использованием станка с ЧПУ

Существенное влияние на траекторию струи оказывает температура приточного воздуха: если температура приточной струи выше температуры воздуха помещения, то ось загибается вверх, если ниже, то вниз и при изометрическом течении она совпадает с осью приточного отверстия.

К всасывающему отверстию (вытяжная вентиляция) воздух натекает со всех сторон, вследствие чего и падение скорости происходит весьма интенсивно.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентрация примесей и распределение параметров микроклимата зависят не только от наличия приточных и вытяжных струй, но и от их взаимного расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху - вниз, сверху - вверх, снизу - вверх, снизу - вниз. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточенна.

При организации воздухообмена в помещениях необходимо учитывать и физические свойства вредных паров и газов и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего - непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью, большей плотности воздуха, из нижней части помещения удаляется 60…70 % и из верхней части 30…40 % загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями влаги вытяжка влажного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60 % - в рабочую зону и 40 % - в верхнюю зону.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы вентиляции: приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляцией. По приточной схеме воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции обычно состоят из следующих элементов: воздухообразного устройства для забора чистого воздуха; воздуховодов, по которым воздух подается в помещение; фильтров для очистки воздуха от пыли; калориферов, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя движения; увлажнителя-осушителя; приточных отверстий или насадков, через которые воздух распределяется по помещению. Воздух из помещения удаляется через неплотности конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том числе, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов, химических и биологических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции состоят из вытяжных отверстий или насадок, через которые воздух удаляется из помещения; побудителя движения; воздуховодов; устройств для очистки воздуха от пыли или газов, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха, которое располагается на 1…1,5 м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызывать простудные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжкой; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией. В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами. Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 20…10 % общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30 % предельно допустимой концентрации. Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Отдельные установки общеобменной механической вентиляции могут не включать всех указанных выше элементов. Например, приточные системы не всегда оборудуются фильтрами и устройствами для изменения влажности воздуха, а иногда приточные и вытяжные установки могут не иметь сети воздуховодов.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят, исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ. Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена kв - отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м3/ч), к объему вентилируемого помещения Vп (м3). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствие вредных выделений - это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, улавливание вредных веществ непосредственно у источника возникновения, вентиляция кабин наблюдения и т.д. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми. Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование. Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт. Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зоны устанавливают над ваннами различного назначения, электро- и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми с одной стороны, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффектнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта не менее 60°.

Отсасывающие панели применяют для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т.п. Вытяжные шкафы - наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

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

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 ч. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.

Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях применяют наиболее совершенный вид промышленной вентиляции - кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений).

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха. Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха. Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

В воздухе цеха постоянно присутствуют вредные вещества. Это связано с тем что материалы, которые обрабатываются в цеху выделяют опасные химические соединения

Как следствие повышение риска заболевания сердечнососудистой и дыхательной системы. Кроме того, большая часть оборудования и других материалов постоянно выделяет в воздух опасные химические соединения. Их ПДК (предельно допустимые концентрации) в санитарно-гигиенических заключениях на данное оборудование и материалы задается из условий соблюдения норм вентиляции. И чем хуже работает вентиляция, тем сильнее возрастает концентрация данных вредностей в воздухе цеха. Поэтому от обеспечения должной вентиляции напрямую зависит здоровье работников цеха.

В воздухе цеха постоянно присутствуют вредные вещества. Это связано с тем что материалы которые обрабатываются в цеху выделяют опасные химические соединения.

В ввиду разнородного поступления в воздух вредных веществ, которое связано с тем, что на каждом сечении производственного помещения присутствует определенное количество опасных химических соединений, расчет будет производится для каждой i-ой площади поперечного сечения воздуховода.

4.4 Расчет вентиляции производственных помещений

Определение вредных выделений в производственном помещении;

Расчет потребного воздухообмена;

Определение конфигурации вентиляционной сети в помещении;

Расчет воздуховодов и их сопротивления;

Подбор вентилятора и электродвигателя.

4.4.1 Исходные данные для расчета механической вентиляции

Производственное помещение - механический цех;

Размеры производственного помещения:

ширина - 20 м;

длина - 32 м;

высота - 8 м.

3. Остекление помещения:

площадь окон с двойным остеклением - 100 м2;

площадь фонарей с двойным остеклением - 100 м2.

4. Площадь покрытия:

с чердаком - 600 м2.

5. Количество работающих в одну смену - 13 человека;

6. Наименование оборудования, его количество и мощность:

станки - 6 шт.;

мощность одного станка, в среднем - 20 кВт;

кран-балка - 1 шт.;

мощность крана-балки - 10 кВт;

7. Выделение вредностей при технологическом процессе:

углекислый газ СО2 - 780 г/ч;

8. Мощность, расходуемая светильниками - 8 кВт.

4.4.2 Решение

Определение количества СО2, которое выделяется работающими:

G = N·g, где

N - число работников на участке;

g - количество СО2, выдыхаемое одним человеком в час

g = 60 г/ч.

G = 13·60 = 780 г/ч

Определение количества тепловыделений в помещении:

От людей:

Q1 =N·q, где

N - число работников на участке;

q - количество тепла, выделяемое человеком за 1 час, q = 180 Вт/чел.

Q = 13·180 = 2340 Вт = 2340 Дж/с

Qґ1 = 8424 кДж/ч

От солнечной радиации, поступающей через окна:

Q2 =F0·q0·A0, где

F0 - площадь окон, м2;

q0 - тепловыделения через 1м2 поверхности, Вт/м2;

A0 - коэффициент учета характера остекления.

Q2 = 100·185·1,15 = 21275 Дж/с

Qґ2 = 76590 кДж/ч

От перехода механической энергии в тепловую:

Q3 =1000 ·NУ ·з, где

NУ - суммарная мощность станков, кВт;

з - коэффициент полезного действия.

Q3 = 1000·140·0,2 = 28000 Дж/с

Qґ3 = 100800 кДж/ч

От источников искусственного освещения:

Q4 = 1000·Nc·з, где

Nc - мощность, расходуемая светильниками, кВт;

з - коэффициент полезного действия.

Q4 = 1000·8·0,95 = 7600 Дж/с

Qґ4 = 27360 кДж/ч.

Суммарное выделение тепла на участке:

= 213174 кДж/ч

Определение потребного воздухообмена при избытке теплоты:

, где

с - массовая удельная теплоемкость воздуха, с = 1кДж/кг°С;

с - плотность приточного воздуха, с = 1,24 кг/м3;

tВ, tH - верхний и нижний пределы допустимых значений температуры в помещении соответственно.

м3/ч

Выбор системы вентиляции для производственного помещения. Принята общеобменная приточная с распределением воздуха:

Расчет сечения воздуховодов:

, где

fi - площадь поперечного сечения i-го воздуховода, м2;

Vi - скорость движения воздуха в i-том воздуховоде м/с;

, где

di - диаметр i-го воздуховода, м.



Определение сопротивления сети воздуховодов:

, где

- падение давления воздуха в i-том воздуховоде;

= 1093,13 Па;

с учетом коэффициента запаса к = 1,1,

Па.

Подбор вентилятора. Производительность вентилятора должна быть L=9000 м3/ч при давлении 1202,44 Па.

При сопротивлении сети P > 200 Па целесообразно использовать центробежный вентилятор.

Подбор электродвигателя для вентилятора:

, где

- произведение КПД вентилятора и привода, = 0,8.

кВт.

Таблица 4.2 - Результаты расчета

№	Li, м3/2	Vi, м/с	li, м	Ri, Па/м	оi	с, кг/м3	di, м	Viс/2, Па	Rili	Zi=о(Vс2/2)	ДP=Rili+Z	Д=УДP
11	3500	10	2	0,03	2,9	1,24	0,351	62	0,06	179,8	179,86	-
12	3500	10	10	0,04	0,8	1,24	0,351	62	0,4	49,6	50	229,86
13	3000	9	2	0,05	1,9	1,24	0,34	50,22	0,1	95,42	95,52	325,38
14	2000	9	10	0,01	0,8	1,24	0,28	50,22	0,1	40,18	40,28	365,66
15	2000	8	2	0,04	1,9	1,24	0,296	39,68	0,08	75,39	75,47	441,13
16	2000	7	10	0,05	0,8	1,24	0,317	30,38	0,5	24,3	24,8	465,93
17	2500	7	2	0,03	1,9	1,24	0,355	30,38	0,06	57,72	57,78	523,71
18	3500	8	10	0,04	0,8	1,24	0,392	39,68	0,4	31,74	32,14	555,85
19	9000	9	2	0,06	1,9	1,24	0,595	50,22	0,12	95,42	95,54	651,39
21	4000	9	2	0,04	0,9	1,24	0,396	50,22	0,08	45,198	45,28	696,67
22	4000	9	10	0,05	1,9	1,24	0,396	50,22	0,5	95,42	95,92	792,59
23	4000	8	2	0,03	0,8	1,24	0,421	39,68	0,06	31,74	31,8	824,39
24	3000	8	10	0,02	1,9	1,24	0,364	39,68	0,2	75,39	75,59	899,98
25	2500	8	2	0,04	0,8	1,24	0,33	39,68	0,08	31,74	31,82	931,8
26	2500	8	10	0,03	1,9	1,24	0,33	39,68	0,3	75,39	75,69	1007,49
27	4000	7	2	0,04	0,9	1,24	0,45	30,38	0,08	37,24	27,42	1034,91
28	5500	7	10	0,05	1,9	1,24	0,526	30,38	0,5	57,72	58,22	1093,13

Рис. 4.1

Выводы

Изучен базовый технологический процесс и принято решение о целесообразности внесения изменений техпроцесса.

Принято решение о замене универсальных станков на станки с ЧПУ.

Проектируемый технологический процесс сокращается на несколько операций; токарные операции; сверловка отверстий и нарезка резьбы; закрепление венца на ступице болтами и срубка головок болтов; а также транспортные операции.

Годовой экономический эффект составляет 4187 руб. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 1,5 года.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т, Под. Ред. А.Г. Косиловой 4-е изд. - М. Машиностроение, 1985.

2. А.Н. Ковшов Технология машиностроения: Учебник. - М. Машиностроение, 1987.

3. М.Е. Егоров Технология машиностроения: Учебник. Изд. 2-е. - М. Высшая Школа, 1976.

4. Основы технологии машиностроения. Под ред. В.С. Корсакова. Изд. 3-е. Учебник для вузов. - М. Машиностроение, 1977.

5. А.Г. Косилова Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. - М. Машиностроение, 1976.

6. А.И. Якушев Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов 6-е изд. - М. Машиностроение, 1986.

7. Организация и планирование машиностроительного производства. Учебник для вузов. Под ред. М.И. Ипатова - М., Высшая школа, 1988.

8. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2-х т. Под ред. Д.Н. Решетова. - М. Машиностроение, 1971.

9. Металлорежущие станки: Учебник для вузов. Под ред. В.Э. Пуша. - М. Машиностроение, 1985.

10. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов. Г.Н. Сахаров. - М. Машиностроение, 1989.

11. Конструирование инструмента: Учебник для машиностроительных техникумов. Под общ. ред. Г.А. Алексеева. - М. Машиностроение, 1979.

12. Н.К. Фотеев. Производство заготовок: конспект лекций. Москва, 1998.

13. В.С. Корсаков. Основы конструирования приспособлений. Учебник для вузов 2-е изд. - М., Машиностроение, 1979.

14. А.А. Вардашкин. Станочные приспособления. Справочник в 2-х томах. - М. Машиностроение, 1979.

15. Измерительные системы для обеспечения качества. Журнал, 2002.

16. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов. - С.В. Белов, А.М. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; под общ. Ред. С.В. Белова. - М., Высш. шк., 2004.

17. Режимы резания металлов. Справочник. Под ред. Ю.В. Барановского. М.: Машиностроение, 1972.

18. Диссертация: Процесс шевингования зубьев червячного колеса специальным шевером. А.И. Торманов, 2002.

Приложение

Размещено на Allbest.ru