Исследование утилизации стружки в механообрабатывающих производствах

На графике изменения критерия (6) можно выделить три характерных участка: -- участок убывания (e=0,95-0,43, s= 0,07-0,15 мм/об); -- участок возрастания (e=0,43-1,00, s= 0,15-0,25 мм/об); -- участок стабилизации (e=1,00-1,01, s=0,25-0,47 мм/об).

Характер изменения значения критерия (6) соответствует изменению способности стружки к дроблению и ее полученным видам. На участке убывания значения критерия (6) последовательно получены следующие виды стружки: лента в виде случайной спирали (класс 4), лента путанная (класс 3), спираль цилиндрическая (класс 7). Способность стружки к дроблению уменьшалась. На участке возрастания значения критерия (6) последовательно получены одновитковая косая спираль (класс 19), полувитковые элементы косой спирали (класс 22). Способность стружки к дроблению возрастала. На участке стабилизации значения критерия (6) получены полувитковые элементы прямой спирали (класс 23). Способность стружки к дроблению была стабильно высокой. Абсолютная величина разности между максимальным и минимальным значениями критерия (6) равна 0,6.

Следовательно, критерий (6) для скорости резания v = 39,6 м/мин обладает в 6 раз большей информативностью, чем критерии (4) и (5). Так как изменения значения критерия (6) соответствуют изменению способности стружки к дроблению по ее полученным видам, то критерий (6) адекватно отражает физическую сущность процесса стружкодробления.



Рис.5 Графики изменения критериев.

Рис.6 Графики изменения критерия (6) В зависимости от величины продольной подачи для различных скоростей резания показаны на рис. 2.

Анализ графиков изменения критерия (6) способности стружки к дроблению для различных скоростей резания показал, что процесс стабилизации значения критерия имеет колебательный характер, причем эти колебания имеют меньшую амплитуду и затухают быстрее при увеличении скорости резания; стабилизация критерия для скорости резания v=39,6 м/мин наступает при продольной подаче s=0,5 мм/об, для скорости резания v=79 м/мин - при продольной подаче s=0,35 мм/об, для скорости резания v=158 м/мин - при продольной подаче s=0,13 мм/об. При 1 для критерия (6) способность стружки к дроблению наилучшая: получена стружка в виде одновитковых и, в основном, полувитковых элементов спирали (классы 19-23). Два фактора характеризуют способность стружки к дроблению: абсолютная величина критерия и стабилизация процесса изменения значения критерия.

Для определения наибольшей степени соответствия критериев (4), (5), (6) способности стружки к дроблению построены графики их изменения для скорости резания v=158 м/мин (рис. 3).

Анализ этих графиков показал, что значения критериев (4), (5) возрастают несмотря на то, что в процессе обработки стабильно получается хорошо дробленная стружка, уже при продольной подаче s=0,11 мм/об стружка имела вид полувитковых элементов спирали. Значение критерия (6) постоянно равно единице, начиная с продольной подачи s=0,13 мм/об, что соответствует полученному стабильно высокому качеству дробления стружки.

Действительно, критерий (4) отражает относительную деформацию стружки. С увеличением подачи деформация стружки возрастает. Радиус витка стружки уменьшается (см. таблицу 1). Однако увеличение деформации стружки соответствует только переходу одного вида стружки в другой родственный вид стружки высокого качества дробления.

В эксперименте при увеличении продольной подачи последовательно были получены (v = 158 м/мин): полувитковые элементы прямой спирали (класс 23), полувитковые элементы косой спирали (класс 22), полувитковые элементы цилиндрической спирали (класс 21). Аналогичные рассуждения и факты относятся и к критерию (5). Этот критерий является обобщенной характеристикой прочности материала стружки при изгибе. Таким образом, критерии (4) и (5) не отражают с достаточной степенью соответствия именно способность стружки к дроблению. Они только отражают физические свойства самой стружки.

Критерий (6) постоянно равен единице даже при смене одного вида дробленной стружки другим родственным видом. Следовательно, критерий (6) c высокой степенью соответствует способности стружки к дроблению. Поэтому можно сделать вывод, что адекватность критерия (6) достигается за счет учета физических свойств стружки, технологических параметров обработки заготовки и геометрических параметров инструмента.

Таким образом, гипотеза о постоянстве величины критерия способности стружки к дроблению в пределах родственных видов дробленной стружки была подтверждена. Выполненное исследование позволило определить: критерий, адекватно отражающий способность стружки к дроблению; закономерности изменения данного критерия при увеличении продольной подачи и скорости резания; численные значения критерия для обработки нержавеющей стали Х18Н10Т. Данные результаты позволяют конструировать инструмент, обеспечивающий стабильное дробление стружки и исключающий повреждение детали стружкой. В конечном счете, полученные результаты снижают затраты на производство изделий.

3. Брикетирование стружки в механообрабатывающих производствах

В настоящее время на российском рынке создалась благоприятная ситуация для очень выгодного инвестирования в производство переработки металлической стружки .

Механообрабатывающие производства, вырабатывающие 25-30% металлической стружки от общей массы металла при изготовлении деталей, выбрасывают эту стружку в поле или продают по очень низкой цене. В стружке как правило находится до 30% станочной охлаждающей жидкости (СОЖ), которая при испарении загрязняет окружающую среду.

Эффективность переплавки стружки в плавильной печи очень низкая -- она просто сгорает в плавильной печи. Для эффективной переплавки металлической стружки в собственном производстве её необходимо спрессовать в плотные сухие брикеты. Брикеты плавятся в плавильной печи как обычный лом. Таким образом, создается безотходное экологически чистое перерабатывающее производство. Цена брикетов в 2,5 раза дешевле исходно сырья для плавки. Экономия для механообрабатывающего предприятия получается существенной.

В связи с этим экономически целесообразно устанавливать линии по брикетированию стружки или отправлять стружку на предприятие, где такая линия имеется.

Ниже представлена автоматическая линия горячего брикетирования, установленная на одном из городских производств.

Создание и эксплуатация автономного производства горячего брикетирования стружки при крупном механообрабатывающем предприятии. Брикетируется стружка из отходов предприятия и готовые брикеты реализуются тому же предприятию по рыночной цене или с преференциями. Предприятие получает дешевое сырьё и экологически чистое производство без дополнительных затрат. В перспективе предполагается продажа производства горячего брикетирования стружки механообрабатывающему предприятию на котором производится переработка отходов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7 Автоматическая линия горячего брикетирования

Перечень основного оборудования для линии горячего брикетирования

1.Измельчитель

2.Центрифуга (сепаратор)

3.Брикетировочный пресс

4.Печь для обжига проходная

Инвестиции: строительство модульного здания цеха, оборудование автоматической линии горячего брикетирования металлической стружки производительностью 1 тонна/ч -- капиталовложения 35 млн. руб.

Рыночная цена 1 тонны брикетов стальной стружки -- 6 000 руб.

Производительность в сутки (при трехсменной работе)-- 20 тонн брикетов;

Валовой доход с одной тонны брикетов -- 6 000 руб.

Производительность в год ( 250 суток)--5 000 тонн.

Годовой валовой доход--30 млн. руб.

Срок окупаемости -- 14 месяцев.

Производится комплексная поставка автоматических линий горячего брикетирования металлической стружки.

Создается производство брикетировочных прессов различной производительности: 0,5 тонн/ч, 1 тонна/ч, 5 тонн/ч.

Проект на брикетировочный пресс производительность 0,5 тонн/ч разработан на 90%. Ориентировочная себестоимость изготовления одного пресса производительностью 0,5 тонны/ч стальной стружки составит 1 млн. руб.,

Цена пресса производительностью 0,5 тонны/ч зарубежного производства составляет 3 млн. руб.

Российская промышленность не производит современных брикетировочных прессов. Срок реализации проекта по разработке и изготовлению двух действующих образцов брикетировочного пресса составит 6 месяцев.

Ориентировочная потребность российского рынка в брикетировочных прессах различной производительности составляет -- 200 ед. в год.

Инвестиции: 10 млн. руб.

При внедрении автоматической линии брикетирования стружки производительностью 5 тонн/ч стальной стружки срок окупаемости сокращается до 6 месяцев с момента запуска производства

Брикетировочные прессы имеют надежную и компактную конструкцию. Нет необходимости в дорогом монтаже, так как брикетировочные прессы поставляются готовыми для присоединения и могут быть установлены без какого-нибудь специального фундамента. Мощный гидравлический привод создает усилие прессования достаточное для получения качественных брикетов. Благодаря установке брикетировочного оборудования непосредственно у металлорежущих станков и уменьшению объёмов стружки значительно снижаются расходы на обработку и транспортировку. Брикетирование уменьшает объём, занимаемый стружкой до 10-15 раз. Если для транспортировки и хранения непрессованной и намоченной смазочно-охлаждающей жидкостью стружки требуется большое количество контейнеров, то для сухих брикетов нужен только один. Важнейшей причиной высокой эффективности применения брикетирования является пониженный угар при переработке стружки. При брикетировании снижается контактная поверхность стружки, что уменьшает её угар во время плавления в несколько раз.

Преимущества брикетирования стружки:

· Повышение стоимости брикетированной стружки

· Снижение объема стружки, и как следствие уменьшение затрат на обработку и транспортировку

· Снижение остаточной влажности брикетированной стружки

· Извлечение смазочно-охлаждающей жидкости из стружки

· Пониженный угар брикетов при переплавке

В зависимости от потребности брикетировочные прессы могут поставляться как индивидуальным блоком, так в составе комплексной линии переработки и брикетирования металлической стружки. В линию могут входить: стружкодробилка, центрифуга, брикетировщик и транспортеры.

4. Разработка предложений по технологии утилизации стружки в механообрабатывающих производствах

Устройства для удаления стружки

При обработке материалов резанием часть материала заготовки превращается в стружку; эта часть составляет в среднем 15-25% общего веса металла.

Стружку, которая скапливается у станков, в обычных условиях убирают вручную при помощи лопаты и тачки. Такой метод уборки стружки недопустим в автоматических линиях, где должны быть предусмотрены устройства как для стружкозавивания или дробления стружки, так и автоматически действующие конвейеры для ее уборки.

Оставаясь в отверстиях после сверления, при нарезании резьбы стружка вызывает поломку метчиков и т. п. Для предотвращения поломки инструментов стружку выдувают из отверстий сжатым воздухом или высыпают с помощью специальных встряхивающих устройств. Для облегчения отвода стружки из рабочей зоны суппортам придают вертикальное или наклонное положение, а в станинах делают окна и каналы для удобного отвода ее.

Для удаления стружки от станков применяют конвейеры с непрерывным замкнутым движением несущих рабочих органов, транспортеры с возвратно-поступательным движением несущего органа и транспортеры с винтовой рабочей поверхностью.

К конвейерам с непрерывным замкнутым движением несущих рабочих органов, состоящих из рабочей и холостой ветвей,. относятся ленточные конвейеры со стальной и прорезиненной. лентой, пластинчатые, коробчатые, скребковые и др. Они широко применяются, особенно в линиях из агрегатных станков В этом случае ленточный транспортер проходит сквозь станины станков. Для прохода его в станинах предусмотрены соответствующие окна (рис.246).

Недостатком таких конвейеров являются большие габаритные размеры, конвейеры часто забиваются стружкой и выходят из строя.

К транспортерам с возвратно-поступательным движением несущего органа относятся ершовые, скребковые, вибрационные и др. Они менее громоздки, но их нельзя изготовлять большой длины. Недостатком их является наличие инерционных нагрузок, вызывающих повышенный износ механизмов. Лучшим из этих конструкций является вибрационный транспортер, получивший в последнее время значительное распространение.

Рис. 8. Ленточный транспортер для уборки стружки.

Транспортеры с винтовой рабочей поверхностью (шнековые) имеют большое распространение; они просты и надежны в работе. Основным узлом их (рис.8) является винт (шнек) изготовленный из стальной трубы с наваренными витками из прочной стали. Винты укладываются без зазора в чугунное корыто.

Тип транспортера выбирается в зависимости от вида линии, материала обрабатываемой детали, величины припуска на обработку и других условий.

5. Охрана труда и требования безопасности на участке утилизации стружки в механообрабатывающих производствах

5.1 Требования техники безопасности при эксплуатации станков с устройством для дробления стружки

На производстве безопасность труда персонала обеспечивается соблюдением трех факторов: безопасности производственного процесса, безопасности оборудования и безопасности трудового процесса.

Безопасность производственного оборудования определяется соблюдением инструкций по эксплуатации и обслуживанию машин.

Предложена конструкция ленточного конвейера для удаления стружки. Других изменений в конструкции оборудования не предполагается. Конструкция облегчает процесс подачи стружки, прошедшей очистку и, как правило, отвечающей стандартам многих стран мира, на склад, откуда идет бестарная загрузка в транспорт. Необходимо отметить, что предложенная реконструкция ленточного конвейера позволяет исключить ручной труд, и тем самым позволить работнику меньший промежуток времени находиться непосредственно в рабочем помещении, осуществлять дистанционное управление техническим процессом и вследствие этого повысить безопасность трудового процесса.

Безопасность производственного процесса достигается строгим соблюдением правил технологического режима, нарушение которого может привести к аварийной ситуации.

Конструктивная доработка ленточного конвейера к существенному изменению технологического процесса не приведет. Устойчивое выполнение технологического процесса на участке перегрузки обуславливается надежным монтажом и исправностью всех комплектующих конвейера.

Кроме этого безопасность трудового процесса определяется безусловным выполнением специальных требований, норм, инструкций по обеспечению нормальных условий труда и предотвращения несчастных случаев. В процессе работы основной персонал сталкивается с агрессивными средами, такими как аммиак, слабая азотная кислота и др. Эти вещества оказывают вредное воздействие на организм человека. Для того, чтобы обеспечивалась безопасность труда должны быть предусмотрены средства защиты и разработан ряд защитных мероприятий по предотвращению воздействия опасных и вредных производственных факторов. Важное значение имеет выполнение правил по производственной санитарии.

Правила безопасности при подготовке лома и отходов черных и цветных металлов для переплава" распространяются на производства и объекты организаций (независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности), связанных с подготовкой и переработкой лома и отходов черных и цветных металлов. Проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация производств и объектов, связанных с подготовкой и переработкой лома и отходов черных и цветных металлов, должны осуществляться в соответствии с требованиями настоящих Правил, "Общих правил промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов", утвержденных Постановлением Госгортехнадзора России от 18.10.2002 N 61-А, зарегистрированным Минюстом России 28.11.2002, рег. N 3968 (Российская газета, N 231, 05.12.2002), "Общих правил безопасности для металлургических и коксохимических предприятий и производств. ПБ 11-493-02" (ОПБМ), утвержденных Постановлением Госгортехнадзора России от 21.06.2002 N 35, зарегистрированных Минюстом России 11.09.2002, рег. N 3786 (Российская газета, N 186, 02.10.2002), "Правил обращения с ломом и отходами черных металлов и их отчуждения", утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 11.05.2001 N 369 (Собрание законодательства РФ, 21.05.2001, N 21, ст. 2083), "Правил обращения с ломом и отходами цветных металлов и их отчуждения", утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 11.05.2001 N 370 (Собрание законодательства РФ, 21.05.2001, N 21, ст. 2084), в части порядка обращения (организация приема, учета, хранения и транспортировки) и отчуждения лома и отходов черных и цветных металлов на территории Российской Федерации, других нормативно-технических документов (НТД) по промышленной безопасности, а также действующих строительных норм и правил, норм технологического проектирования, утвержденных в установленном порядке.

Порядок и условия безопасной эксплуатации технических устройств, ведения технологических процессов и работ определяются соответствующими инструкциями, разработанными и утвержденными в установленном порядке.

Общие требования безопасности технических устройств по переработке металлического лома и отходов

Технические устройства (технологическое оборудование, агрегаты, машины и механизмы, технические системы и комплексы, приборы и аппараты и др.) для переработки металлического лома и отходов должны соответствовать требованиям ОПБМ и настоящих Правил.

Эксплуатация плавильных технических устройств (печи-вагранки, электродуговые, индукционные печи и др.) должна осуществляться в соответствии с технологической инструкцией, разработанной и утвержденной в установленном порядке, и учитывающей требования промышленной безопасности в сталеплавильном и литейном производствах.

Сортировка, упаковка и складирование

Заготавливаемый вторичный металл (лом и отходы черных и цветных металлов) должен складироваться на специально отведенных площадках.

Разборку металлолома из складов, штабелей необходимо начинать сверху. Не допускается извлечение отдельных кусков лома из-под завалов.

Складирование подлежащих разделке изложниц в штабель должно проводиться в перевязку. Укладка изложниц более чем в три ряда по высоте не допускается.

Максимальная высота складируемого металлолома должна быть на 2,0 м ниже верхнего положения грузозахватного органа грузоподъемного крана.

Места постоянной погрузки и выгрузки металлолома должны быть оборудованы специальными эстакадами (разгрузочные рампы, площадки), расположенными на одном уровне с рабочей площадкой вагона или автомашины.

Каждая партия металлолома должна сопровождаться документами, удостоверяющими соответствие требованиям общих технических условий на лом черного и цветного металла.

При изготовлении пакетов (брикетов) металлолома не допускается запрессовка в них неметаллических предметов, а также полых предметов (сосуды, трубы и т.п.), содержащих масло, воду или лед.

Пакетирование

Пакетирование разделанного лома должно производиться на пакетировочных прессах.

Стены помещения прессов со стороны подхода грузоподъемных кранов должны быть защищены стальными листами.

Рабочая площадка пресса и настил вокруг загрузочного короба и пресс-камеры должны быть покрыты стальными рифлеными листами.

Брикетирование стружки

Брикетирование стружки металла должно производиться на брикетировочных прессах.

Брикетировочные прессы должны быть оборудованы механизированными приспособлениями для извлечения застрявших брикетов и очистки стружки от посторонних предметов.

Конструкция брикетировочных прессов должна исключать самопроизвольное включение пресс-штемпеля при холостой работе пресса.

Копровое дробление

Копровое дробление металла должно производиться в соответствии с технологической инструкцией, разработанной и утвержденной в установленном порядке.

Проемы в ограждении копра должны закрываться воротами или опускными (раздвижными) шторами с блокировочными устройствами, исключающими возможность подъема копровой бабы при открытых воротах и шторах. На копрах башенного типа допускается устройство ограждений лабиринтного типа.

Шабот эстакадного копра должен иметь ограждение высотой не менее 2,0 м с устройством проемов шириной не менее 0,6 м для прохода копровщиков на шабот.

Копры, размещенные в бойном зале, и передвижные копры должны быть оборудованы звуковой и световой сигнализацией. Сигналы должны подаваться о начале подъема и сбрасывания копровых баб, а также о начале движения и при движении передвижного копра.

Время движения (подъем и сбрасывание) копровой бабы обслуживающий персонал должен находиться в укрытии.

Вход обслуживающего персонала в бойный зал из укрытия допускается только через 10 - 15 секунд после сбрасывания копровой бабы.

Пост управления копровой бабы должен находиться в кабине управления мостового крана или в специально оборудованном месте, защищенном от разлетающихся осколков металлолома.

Механические или электромагнитные захватно-сбрасывающие устройства копровой бабы должны иметь надежное крепление, исключающее возможность самопроизвольного сбрасывания.

Подача транспортных средств в бойный зал допускается после окончания работы копра с разрешения лица, ответственного за безопасное производство работ.

Копры башенного типа, обслуживаемые мостовыми кранами, должны оснащаться устройством центрирования и перемещения копровой бабы.

Запрещается использование опор копра для растяжек и закрепления грузоподъемных механизмов, электрических кабелей и других устройств, не связанных с работой копра.

Проверка технического состояния копровых устройств должна проводиться не реже двух раз в году. Результаты проверки должны заноситься в паспорт или формуляр устройства.

Дробление чугуна

Дробление чугунного лома должно производиться на специальных технических устройствах.

Подача чугунных массивов и изложниц к манипулятору или поворотному столу устройства должна быть механизирована.

Сортировка, дробление и обезжиривание стружки

Сортировка, дробление и обезжиривание стружки должны производиться на специальных технических устройствах.

Перед загрузочными бункерами этих устройств должна быть предусмотрена площадка для осмотра стружки перед ее загрузкой в бункер.

Подача стружки в загрузочные бункера дробильных агрегатов и сортировочных барабанов, удаление дробленой стружки и другие операции должны быть механизированы.

В конструкции молотковых стружкодробильных агрегатов должны быть предусмотрены устройства для улавливания кусков металлолома и недробимых предметов.

Запрещается во время работы сортировочных барабанов, конвейеров и стружкодробильных агрегатов производить выборку из них вручную кусков металлолома и других предметов, а также проталкивать застрявшую стружку в окна загрузочного бункера.

Подача стружки к обезжиривающим установкам, ее загрузка и уборка после обезжиривания должны быть механизированы.

Центрифуги независимо от типа и габаритов должны быть заключены в кожух и оснащены блокировочными устройствами, исключающими их работу при открытой крышке и кожухе.

Центрифуги должны быть оборудованы сигнальным устройством для подачи световых сигналов после подготовки к загрузке - "Загрузка разрешена" и во время работы в автоматическом режиме - "Автомат".

Моечно-сушильные установки должны быть герметизированы и оборудованы вытяжной вентиляцией.

Перекачка водных моющих (щелочных) растворов должна производиться по закрытым трубопроводным коммуникациям, обеспечивающим безопасность обслуживающего персонала и исключающим возможность попадания растворов в канализацию.

Отработанные моющие растворы подлежат нейтрализации на специальных установках.

5.2 Расчет заземляющего устройства металлорежущего станка

Электрический ток, в отличие от многих других опасных факторов, не имеет характерных внешних признаков, по которым его заранее можно обнаружить, и поэтому особенно опасен для человека. Применяемые способы и средства защиты предназначены для обеспечения недоступности токопроводящих частей электроустановок, устранения опасности поражения при замыкании сети на корпус электрооборудования или землю, предотвращения ошибочных действий персонала во время работы. Выбор способов и средств электрозащиты регламентирован ГОСТ 12.1.019-79 “ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. А также государственными стандартами, разработанными на основе комплекса стандартов Международной электротехнической комиссии МЭК 364 Электрически установки зданий. ГОСт Р 50571.1-93. Электроустановки зданий. Основные положения.

При работе на ПЭВМ, которые применяются в помещениях без повышенной опасности, следует применять защитное заземление. Защитное заземление уменьшает опасность поражения электротоком в случае прикосновения к корпусу.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т.п.).

В соответствии с требованиями [1] защитное заземление электроустановки следует выполнять:

при номинальном напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока во всех случаях;

при номинальных напряжениях от 42В до 380В переменного и от 110В до 440В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках.

Характеристики этих условий приведены в обязательном приложении к [2].

Заземление осуществляется с помощью специальных устройств -- заземлителей. Заземлители бывают одиночные и групповые. Групповой заземлитель состоит из вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы. Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом зданий на определенном расстоянии друг от друга. С целью экономии средств ПУЭ рекомендует использовать естественные заземлители.

РАСЧЕТ

В нашем случае заземляющее устройство используется для электроустановки напряжением 350=380 В, поэтому расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено по следующей полуэмпирической формуле:

(8)

где U_л - линейное напряжение сети , кВ;

l_к, l_в - длина электрически связанных соответственно кабельных и воздушных линий, км.

Таким образом,

(9)

Соответствующее полученному расчетному значению тока замыкания на землю нормативное значение сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) R_з находим по формуле:

R_з = 125 / I_з, (10)

R_з = 125 / 1,71 = 88.6 Ом.

При использовании естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и определяется по формуле:

(11)

где R_е - сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом;

R_и - требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

R_з - расчетное нормированное сопротивление ЗУ, Ом;

Определяем расчетное удельное сопротивление земли по формуле:

с = с_{изм ·} ш, (12)

где с - расчетное удельное сопротивление земли, Ом·м;

с_изм - удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений, Ом·м (по (7));

ш - коэффициент сезонности, учитывающий промерзание или высыхание грунта.

Для климатического пояса III для земли с малой влажностью Ш = 1,5, следовательно,

с = 130 · 1,5 = 195 Омм.

Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя R_в. В случае стержневого круглого сечения (трубчатого) заземлителя, заглубленного в землю, расчетная формула имеет вид:

(13)

где с_в - расчетное удельное сопротивление грунта, вычисленное по формуле (5),

Ом·м,;

l - длина вертикального стержня, м;

d - диаметр сечения, мм;

t - расстояние от поверхности грунта до середины длины вертикального стержня, м;



Рис.9 Заземление станка

Рассчитаем приближенное количество вертикальных стержней:

(14)

где R_в - сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя, вычисленное по формуле (13), Ом;

R_и - требуемое сопротивление искусственного заземлителя, вычисленное по формуле (11), Ом;

Полученное число стержней округляем до ближайшего большего справочного значения. Следовательно, n = 40.

Определяем конфигурацию группового заземлителя (контур) с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:

l_г = 1,05·а·п, (15)

где а - расстояние между вертикальными стержнями, м;

п - количество вертикальных стержней;

а = k · l_в, (16)

где k - коэффициент кратности, равный 1, 2, 3;

l_в - длина вертикального стержня, м.

Коэффициент кратности примем равным 2.

а = 2 ·3 = 6 м, (17)

l_г = 1,05·6·40 = 252 м. (18)

Периметр здания = 2 · (18 + 6) = 48 м.

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального стержня R_г. В случае горизонтального полосового заземлителя расчет выполняется по формуле:

(19)

где с - расчетное удельное сопротивление грунта, Ом·м;

l - длина горизонтальной полосы, м;

b - ширина полосы, м;

t - расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной полосы, м;

Выбираем коэффициенты использования вертикальных стержней (з_в) и горизонтальной полосы (з_г) с учетом числа вертикальных стержней (п) и отношения расстояния между стержнями (а) к их длине (l_в).



Рис.10 Схема заземления

; з_г = 0,29; з_в = 0,58.

Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

, (20)

где R_в, R_г - соответственно сопротивления вертикального стержня и горизонтальной полосы, вычисленные по формулам (13) и (19) соответственно, Ом;

з_в, з_г - соответственно коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы, Ом;

n - количество вертикальных стержней.

(21)

Полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя не должно превышать требуемое сопротивление

R_гр ? R_и (22)

1,95 < 2,04.

Т.е. полученное сопротивление удовлетворяет необходимому условию (14).

Рис. 11 Эскиз расположения заземлителей: 1 - заземляемое оборудование; 2 - заземлительный контур; 3 - стены здания; 4 - горизонтальный заземлитель; 5 - вертикальный заземлитель

Таким образом, мы определили основные конструктивные параметры заземлителя, при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (R_гр) не превышает требуемое сопротивление (R_и).

5.3 Противопожарная безопасность

Пожарная безопасность - система организационных и технических средств, направленных на профилактику и ликвидацию пожаров, ограничение их последствий. Пожар - неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб (ГОСТ 12.1.004-85).

Пожарная профилактика основывается на исключении условий, необходимых для горения, и использовании принципов обеспечения безопасности. Предотвращение пожаров достигается исключением образования горючей среды и источников зажигания, а также поддержанием параметров среды в пределах, исключающих горение. Предотвращение образования источников зажигания достигается следующими мероприятиями: соответствующим исполнением, применением и режимом эксплуатации машин и механизмов; устройством молниезащиты зданий и сооружений; ликвидацией условий для самовозгорания: регламентацией допустимой температуры и энергии искрового разряда и др.

К средствам пожаротушения относятся огнетушители: химические, пенные, углекислотные, порошковые; гидропомпы (небольшие поршневые насосы), ведра, бочки с водой, лопаты, ящики с песком, асбестовые полотна, войлочные маты и др. стационарные пожаротушительные установки и передвижные пожарные машины.

Класс помещения по взрывоопасности (пожароопасности) - помещение не является пожароопасным или взрывоопасным [15].

Категория производства по пожароопасности - принимаем - Д, так как в производстве обращаются несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии [13]. Стены и перекрытия изготовлены из несгораемых материалов: сталь, бетон. Степень огнестойкости стен здания - I, их огнестойкость 2,5 часа. Средства пожаротушения - огнетушители. Категория молниезащиты - III.

Тип молниеприемника - стержневой. Сопротивление заземляющего устройства при молниезащите не должно превышать 20 Ом.

Таблица 4 Характеристика мероприятий по пожарной безопасности

Исходные параметры	Характеристика реализуемого параметра
Класс помещения по взрывоопасности (пожароопасности)	-
Категория производства по пожароопасности	Д
Характеристика материалов стен по сгораемости	Не сгораемые
Характеристика материалов перекрытий по сгораемости	Не сгораемые
Степень огнестойкости стен зданий и их огнестойкость в ч.	I (2,5)
Расстояние от рабочего места до эвакуационного выхода, м	50
Средства пожаротушения	огнетушители
Категория молниезащиты здания	III
Тип молниеприемника	стержневой
Сопротивление заземляющего устройства при молниезащите, Ом	до 20

Метод расчета требуемых пределов огнестойкости железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций промышленных зданий (сооружений) учитывает характеристики технологических процессов и устанавливает соответствующие требования к огнестойкости конструкций, исходя из нормируемого риска достижения предельного состояния конструкций по признаку потери несущей и теплоизолирующей способностей в условиях реальных пожаров.

Требуемые пределы огнестойкости устанавливаются на основе определения эквивалентной продолжительности пожаров и коэффициента огнестойкости. Коэффициент огнестойкости рассчитывают в зависимости от заданной предельной вероятности отказов конструкций в условиях реальных пожаров.

Рис. 12

Таблица 5

- Н = 4,8 м; q = 68-70 кг/м2; - - - Н = 6,6 м; q = 2,4-14 кг/м2; 2 - q = 67-119 кг/м2; 3 - q = 60-66 кг/м2;4 - q = 60 кг/м2; 5 - q = 82-155 кг/м2; 6 - q = 140-160 кг/м2; 7 - q = 200 кг/м2; 8 - q = 210-250 кг/м2; 9 - q = 500-550 кг/м2,	1 - H = 3 м; 2 - H = 6 м; 3 - H = 12 м.
Зависимость минимальной продолжительности начальной стадии пожара tНСП от объема V, высоты H помещения и количества пожарной нагрузки q.	Зависимость минимальной продолжительности начальной стадии пожара tНСП от объема V и высоты H помещения.

Расчет требуемых пределов огнестойкости в помещении проводят для случаев локального или объемного пожаров. Для определения вида пожара сначала по рисункам 23 и 24 находят минимальную продолжительность начальной стадии пожара (НСП) t_НСП. При распространении огня по пожарной нагрузке, отличающейся по свойствам от древесины, продолжительность НСП вычисляется по формуле

(23)

где n_др, n_i - средние скорости выгорания древесины и i-го компонента твердого горючего или трудногорючего материала, кг/(м²·мин);

= 13,8 МДж/кг, - низшие теплоты сгорания древесины и i-го компонента соответственно, МДж/кг;

- средние линейные скорости распространения по древесине и i-му компоненту соответственно, м/мин.

После определения продолжительности НСП проверяют неравенство:

(24)

где S_Т - площадь под пожарной нагрузкой, м².

Если условие (24) выполняется, то пожарная нагрузка расположена сосредоточенно, в помещении будет локальный пожар.

В противном случае пожарная нагрузка расположена рассредоточенно, в помещении будет объемный пожар.

На основе данных проектной документации, пожарно-технических обследований, а также справочных материалов определяется эквивалентная продолжительность пожара t_э для выбранной конструкции в рассматриваемом помещении. Эквивалентную продолжительность пожара определяют по известным значениям проемности помещения П, м^0,5 и характерной длительности пожара t_п, ч.

Фактор проемности помещения при объемном пожаре П рассчитывают по формуле

(25)

где S - площадь пола, м²;

V- объем помещения, м³;

А_i - площадь, м²;

h_i - высота i-го проема в помещении, м;

N - количество проемов.

В случае локального пожара фактор проемности рассчитывают по формуле

(26)

где Н - расстояние от зеркала горения до конструкции (высота помещения), м;

F - площадь пожарной нагрузки (разлива), м².

Характерную длительность объемного пожара t_п, ч, для твердых горючих и трудногорючих материалов рассчитывают по формуле

(27)

где G_j - общее количество пожарной нагрузки j-го материала в кг (j = 1,...,М);

М - число различных видов нагрузки;

n_др - средняя скорость выгорания древесины, кг/(м²·мин);

п_j - средняя скорость выгорания j-го материала, кг/(м²·мин);

- весовая доля j-й пожарной нагрузки.

n_др, п_j определяют экспериментально или по справочным данным.

При горении ЛВЖ и ГЖ продолжительность локального пожара t_л, мин, рассчитывают по формуле

(28)

где G - количество ЛВЖ и ГЖ, которое может разлиться при аварийной ситуации, кг;

М_ср - средняя скорость выгорания ЛВЖ и ГЖ, кг/(м²·мин);

F - площадь разлива, м².

Для рассматриваемого типа конструкций по номограммам (рисунки 25 - 28) определяют эквивалентную продолжительность пожара t_э(t_п, П) [t_п - определено по формулам (27) или (28) в зависимости от вида пожара, а П вычислено по формулам (25) или (26)].

Коэффициент огнестойкости выбранной конструкции К_о определяют по значению предельной вероятности отказов с учетом допустимой вероятности отказов конструкций . Значения в зависимости от того, какой группе конструкций i принадлежит выбранная конструкция, приведены в таблице 6.

Таблица 6. Допустимые вероятности отказов конструкций от пожаров .

Группа конструкций	Вероятность отказов
Вертикальные несущие конструкции, противопожарные преграды, ригели, перекрытия, фермы, балки	10-6
Другие горизонтальные несущие конструкции, перегородки	10-5
Прочие строительные конструкции	10-4

Предельные вероятности отказов конструкций в условиях пожаров рассчитывают по формуле

(29)

где Р_о - вероятность возникновения пожара, отнесенная к 1 м² площади помещения;

Р_А - вероятность выполнения задачи (тушения пожара) автоматической установкой пожаротушения;

Р_п.о - вероятность предотвращения развитого пожара силами пожарной охраны.

Р_о рассчитывают по методу, приведенному в ГОСТ 12.1.004, или берут из таблицы 7.

Таблица 7 Вероятности возникновения пожара Р_о для промышленных помещений.

Промышленный цех	Вероятность возникновения пожара Ро, м/год·10-5
По обработке синтетического каучука и искусственных волокон	2,65
Литейные и плавильные	1,89
Механические	0,60
Инструментальные	0,60
По переработке мясных и рыбных продуктов	1,53
Горячей прокатки металлов	1,89
Текстильного производства	1,53
Электростанций	2,24

Рис.13

6. Управление качеством процесса утилизации

В современных условиях рыночной экономики в России большое внимание уделяется проблемам качества. Серьезная конкурентная борьба обусловила разработку программ повышения качества. В научных исследованиях и в практике возникла необходимость выработки объективных показателей для оценки способностей фирм производить продукцию с необходимыми качественными характеристиками. Эти характеристики подтверждаются сертификатом соответствия на продукцию. Многие фирмы-производители имеют системы качества, соответствующие международным стандартам. Успешная реализация качественного продукта потребителю является главным источником существования любого предприятия.

Актуальность изучения управления качеством диктуется потребностями рыночной экономики, когда успешная деятельность предприятия основывается на конкурентоспособности выпускаемой продукции, основой которой является качество. И хотя кроме качества в конкурентоспособность входят цена, сроки поставки, сервисное обслуживание, гарантии, имидж завода - изготовителя, учет местных условий и ряд других слагаемых, по результатам опросов качество составляет от 50 до 70 % весомости всех слагаемых конкурентоспособности.

Поэтому в рыночных условиях никакие инвестиции не спасут предприятие, если оно не сможет обеспечить требуемое качество своей продукции или услуг. Сейчас, глядя на уровень качества и постоянное его улучшение предприятиями - лидерами мирового рынка, можно с уверенностью сказать: будущее, в котором нечего делать без качества, уже наступило. Опытным практикам, работающим в сфере производства, известно, что именно требуется для достижения высокого качества своих изделий. Если всё это систематизировать и обобщить, можно в итоге утверждать, что для обеспечения высокого качества продукции нужна соответствующая материальная база, передовая технология и заинтересованный, квалифицированный персонал, а также - хорошо отлаженное управление предприятием, в том числе - четкое управление качеством. Отсюда такой повышенный интерес к управлению качеством со стороны руководителей предприятий, осознавших истину: даже имея добротную материально-техническую базу и квалифицированных, заинтересованных работников, нельзя рассчитывать на стабильное обеспечение качества продукции без внедрения системы в работе по качеству (системы качества), отвечающей современному уровню.

Под качеством условимся понимать совокупность свойств и характеристик продукции, обеспечение качества будем понимать как формирование требуемых характеристик продукции при ее создании, а управление качеством будем понимать как воздействие на процесс создания продукции с целью обеспечения качества.

Сейчас мы являемся свидетелями того, как управление качеством все настойчивее пробивает себе дорогу, становится одним из важнейших аспектов в управлении предприятием, наряду с управлением разработкой, снабжением, финансами, производством. Но это только начало пути. Проблема в том, чтобы вывести управление качеством на первый план, внедрить «тотальное» (всеобщее) управление качеством, как это сделано на лучших зарубежных предприятиях, успешно завоёвывающих мировые рынки.

Дело в том, что каждому предприятию для успешной и устойчивой работы необходимо обеспечить выпуск запланированного объема продукции, соблюсти установленные сроки, добиться низкой себестоимости изделий и при этом обеспечить требуемый уровень качества. Трудность одновременного достижения всех этих целей заключается в том, что в обыденной практике они, как правило, противоречат друг другу. Увеличение объёмов и сокращение сроков выпуска продукции зачастую приводит к снижению качества, а повышение качества обычно требует дополнительных затрат и снижения темпов производства. При этом каждый раз приходится решать, какие из этих целей важнее других, или, иначе говоря, выстраивать систему приоритетов в деятельности предприятия. При внедрении тотального управления качеством главным приоритетом в работе предприятия является качество. А как справедливо отметил американский ученый Деминг, улучшение качества вызывает положительную «цепную реакцию»: уменьшаются потери на брак и рекламации, снижаются затраты и увеличивается объём выпускаемой годной продукции, а, значит, - растёт производительность труда. В результате увеличивается доля продукции и упрочивается позиция предприятия на рынках сбыта, быстрее возвращаются инвестированные средства.

Тотальное управление качеством означает, что требования заказчиков к качеству продукции должны быть выполнены в обязательном порядке. Ибо, как уже было сказано, основой обеспечения устойчивой и эффективной работы предприятия в условиях рынка служит конкурентоспособность, а, значит, - стабильность требуемого качества продукции. Конкурентоспособная продукция обеспечивает конкурентоспособность предприятий, а это оказывает положительное влияние на развитие экономики в целом. Так что качество продукции - не просто частная проблема для отдельных производителей. Она неизбежно вырастает в общенациональную проблему качества жизни населения.

Но быть конкурентоспособным вовсе не означает выпускать продукцию только самого высокого качества. Уровень качества может быть разным, рассчитанным на определенные слои населения.

В настоящее время в мировой практике широко распространилась такая норма взаимоотношений между поставщиками и заказчиками, когда заказчик, прежде чем заказывать продукцию, проверяет, как у поставщика организована работа по качеству, и в зависимости от результатов такой проверки решает вопрос о возможности заключения контракта. Многие российские предприятия уже столкнулись с такой практикой «вмешательства во внутренние дела» и не только во взаимоотношениях с инозаказчиками, но и с отечественными предприятиями. Такое «вмешательство» позволяет заказчикам убедиться в наличии или отсутствии у поставщика системы в работе по качеству - системы качества. Это важно потому, что только планомерная и систематическая работа по качеству может стабильно обеспечивать нужное качество всех заказываемых изделий, а не только отдельных образцов, создаваемых путём авралов, или специально для выставок и презентаций. Нет сомнения, что подобная практика проверки систем качества заказчиками у поставщиков будет распространяться и далее.

Кроме обеспечения конкурентоспособности, выпуск добротной продукции диктуется необходимостью обеспечения ее безопасности и экологической чистоты, что контролируется государственными органами. И если на предприятии не хотят заботиться о безопасности и экологичности своей продукции, таким предприятием займется государство в лице Госнадзора. Государство обязано и вправе заставить предприятие обеспечить требуемое качество продукции, чтобы исключить такие катастрофы, как Чернобыль, максимально снизить вероятность аварий на шахтах, морском, трубопроводном, железнодорожном и авиационном транспорте, предотвратить возможность отравления людей пищевыми продуктами. Продукция и технология должны быть безопасны для населения и не наносить ущерба окружающей среде по вине тех, кто не хочет или не может обеспечить требуемое качество.

Так что если предприятие не хочет платить штрафные санкции за вред, наносимый здоровью людей и окружающей среде, если оно хочет получать заказы и успешно работать в условиях рынка, - оно, кроме соответствующей материальной базы и активного квалифицированного персонала, должно иметь современную систему управления качеством, организованную на высоком профессиональном уровне. А для этого нужны специалисты, которые должны разбираться в теоретических основах управления качеством и знать, как практически его организовать на предприятии.

При изучении и практической организации управления качеством необходимо иметь в виду, что оно тесно соприкасается со множеством других научных областей и направлений практической деятельности предприятия. Основными из них являются менеджмент, технология производства, стандартизация, метрология, информатика, маркетинг, статистика, управление персоналом, а также - правовые основы деятельности предприятий.

Управление качеством, как один из аспектов общего управления предприятием относится к науке об управлении, оперирует понятиями и терминами этой науки и потому требует основательного изучения менеджмента. Не менее важное значение имеет знание технологии работ и организации производства, поскольку качество формируется в процессе создания продукции и важно охватить весь производственный процесс, не оставив без контроля и воздействия ни одного этапа работ. Кроме того, управление качеством, как всякое управление, не может осуществляться без соответствующего информационного обеспечения. Поэтому оно соприкасается с теорией информации, предполагает знакомство с маркетингом и патентно-лицензионной деятельностью. Управление качеством связано также со стандартизацией, т.к. его основной нормативной базой являются, как правило, государственные и фирменные стандарты, а в недалеком будущем - и технические регламенты, в которых изложены требования по обеспечению безопасности продукции для людей и окружающей среды.

Одной из основных функций управления качеством является контроль качества, который осуществляется средствами измерений. Отсюда - необходимость метрологических знаний, в том числе - знание организации метрологического обеспечения производства на предприятиях. Применение конкретных методов контроля требует знаний в соответствующих областях техники, умения пользоваться статистическими методами и вычислительными средствами.

Ключевой функцией в достижении необходимого качества продукции является мотивация персонала. Практика многолетней и пока, в основном, - безуспешной «борьбы за качество» в нашей стране убедительно показала, что незаинтересованные работники не будут хорошо работать даже при всех других благоприятных условиях. Поэтому знание и применение методов управления персоналом и, в особенности, - современных теорий мотивации имеет важнейшее значение в управлении качеством.

При переходе от централизованной плановой экономики к работе в условиях рынка, качество из второстепенного фактора становится важнейшим условием успешной деятельности предприятий и оздоровления экономики страны в целом. Никакие инвестиции не спасут предприятия, если они не смогут обеспечить конкурентоспособность своей продукции, основой которой является качество. Поэтому, как бы не было трудно, но для выживания в рыночных условиях российским предприятиям придется решать проблемы, связанные с необходимостью постоянного повышения качества продукции. Образно говоря, качество - это камень на шее предприятия, но если оно сможет удержаться с ним на плаву, этот камень превратится в спасательный круг, который придаст предприятию дополнительную плавучесть.

В связи с этим, развитие и широкое внедрение управления качеством как научной дисциплины и направления практической деятельности приобретает особое значение для достижения требуемого качества продукции. Ясно, что решить эту задачу невозможно без подготовки соответствующих специалистов.

Качество является первоочередной задачей один в условиях рыночной экономики, где произошли подлинные революции в этой области. Именно с помощью современных методов менеджмента качества передовые зарубежные фирмы добились лидирующих позиций на различных рынках.