Реконструкция горизонтально-расточного станка повышенной жесткости
Модернизация горизонтально-расточного станка модели 2А622 (снижение трудоемкости, повышение производительности). Проект новой шпиндельной бабки; новой стойки, повышающей жесткость станка; нового шпиндельного узла. Измененение кинематики коробки скоростей.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.07.2009 |
| Размер файла | 3,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
P0 = X0Fr + Y0Fa ; P0 = Fr , (39)
где Х0 - коэффициент радиальной нагрузки;
Y0 - коэффициент осевой нагрузки;
Fr - постоянная по величине и направлению радиальная нагрузка, Н;
Fа - постоянная по величине и направлению осевая нагрузка, Н.
2.13.3 Выбор подшипников по динамической грузоподъемности
Критерием для выбора подшипника служит неравенство:
Стр. С , (40)
где Cтр. - требуемая величина динамической грузоподъемности подшипника;
С - табличное значение динамической грузоподъемности выбранного подшипника.
Требуемая динамическая грузоподъемность Стр, Н, определяется по формуле:
(41)
где Р - эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
n - частота вращения вала для которого подбирается подшипник, об/мин;
Lh - долговечность подшипника, выраженная в часах работы;
- коэффициент, зависящий от формы кривой контактной усталости.
Эквивалентная динамическая нагрузка Р, Н, для шариковых радиально-упорных подшипников определяется по формуле:
P = (XVFr + YFa)KбKт , (41)
где Fr - радиальная нагрузка, приложенная к подшипнику;
Fa - осевая нагрузка, приложенная к подшипнику;
V - коэффициент вращения;
Kб - коэффициент безопасности;
Kт - температурный коэффициент.
Расчет подшипников качения выполнен с использованием программы
«SIRIUS 2». Результаты расчета находятся в приложении Г.
2.14 Расчет сечения сплошного вала
2.14.1 Определение диаметра средних участков вала
Под средними участками вала следует понимать участки, на которых расположены шестерни и зубчатые колеса. Определение диаметра производится расчетом на изгиб с кручением.
После завершения расчета, разрабатывается конструкция каждого вала, которая должна обеспечивать возможность сборки коробки скоростей и свободного продвижения зубчатых колес до места посадки.
2.14.2 Расчет валов на усталостную прочность
Расчет сводится к определению расчетных коэффициентов запаса прочности для предположительно опасных сечений валов.
Условие прочности в данном расчете, имеет вид:
(42)
где n - расчетный коэффициент запаса прочности;
[n] = 1,3 1,5 - требуемый коэффициент запаса для обеспечения прочности;
[n] = 2,5 4 - требуемый коэффициент запаса для обеспечения жесткости;
n - коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям;
n - коэффициент запаса прочности по касательным напряжениям.
(43)
где -1 и -1 - пределы выносливости для материала вала при симметричных циклах изгиба и кручения, МПа;
а, а и m, m - амплитуды и средние напряжения циклов нормальных и касательных напряжений, МПа;
k и k - эффективные коэффициенты концентрации напряжений при изгибе и при кручении;
и - масштабные факторы для нормальных и касательных напряжений;
и - коэффициенты, учитывающие влияние постоянной составляющей цикла на усталостную прочность.
Можно считать, что нормальные напряжения, возникающие в поперечном сечении вала от изгиба, изменяются по симметричному циклу, тогда:
(44)
где Мизг. - суммарный изгибающий момент в наиболее нагруженном сечении, Нмм;
W - момент сопротивления сечения при изгибе, мм3.
Для круглого сечения вала:
(45)
Для круглого сечения со шпоночной канавкой:
(46)
где b и t - ширина и высота шпоночной канавки, мм.
Для сечения вала со шлицами:
(47)
где = 1,125 - для шлицев легкой серии;
= 1,205 - для шлицев средней серии;
= 1,265 - для шлицев тяжелой серии.
Так как момент, передаваемый валом, изменяется по величине, то при расчете принимают для касательных напряжений наиболее неблагоприятный знакопостоянный цикл - отнулевой:
(48)
где Wк - момент сопротивления вала при кручении, мм3.
Для круглого сечения вала:
(49)
Для сечения вала со шпоночной канавкой:
(50)
Для сечения вала со шлицами:
(51)
2.14.3 Расчет на прочность шпонок и шлицевых соединений
Условие прочности по смятию для призматической шпонки имеет вид:
(52)
где z - число шпонок;
см.- напряжение смятия, МПа;
[]см. - допускаемое напряжение при смятии, МПа;
lp- рабочая длина шпонки, мм;
d - диаметр вала, мм;
h - высота шпонки, мм.
Условие прочности из расчета на срез шпонки:
(53)
где []ср. - допускаемое напряжение при срезе, МПа.
Расчет шлицевых соединений условно производят на смятие втулки в месте ее соприкосновения с боковыми поверхностями зубьев.
(54)
где = 0,70,8 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по зубьям;
z - число зубьев;
l- рабочая длина зуба вдоль оси вала, мм;
h - рабочая высота контактирующих зубьев в радиальном направлении, мм;
rср. - средний радиус, мм.
Расчет сечения сплошного вала выполнен с использованием программы «SIRIUS 2». Результаты расчета находятся в приложении Г.
В результате проведенных расчетов можно построить компоновочную схему развертки коробки скоростей.
Рисунок - Развертка коробки скоростей
3. Проектирование шпиндельного узла
3.1 Тепловой расчет шпиндельного узла
Тепловой расчет шпиндельного узла осуществляется на основе решения осесимметричной задачи методом конечных элементов. В качестве типового конечного элемента в данном случае принимается треугольник. Для упрощения формирования расчетной схемы, используется процедура триангуляции четырехугольных элементов, представляющих собой фигуры, полученные при разбиении осевого сечения шпинделя. Под разбиение попадают шпиндель и все элементы установленные на нем за исключением источников тепла, которыми в данном случае являются опоры качения.
Температура аппроксимируется на каждом элементе полиномом, который определяется с помощью узловых значений температуры Ti.
Вариационная формулировка МКЭ для (22) связана с минимизацией функционала:
- для плоской задачи Э:
, (55)
для осесимметричной задачи :
(56)
где S1 и S2 --поверхности с заданными граничными условиями второго и третьего родов соответственно.
Расчет выполняется в следующем порядке:
а) назначается количество четырехугольных областей, необязательно правильной формы, в соответствии с условиями однозначности.
б) назначаются граничные условия (конвективный теплообмен и мощности тепловыделения).
в) назначаются исходные данные для расчета мощности тепловыделения и коэффициентов теплоотдачи по теплоотдающим поверхностям.
г) вводятся условия для выполнения теплового расчета (время и номера узлов).
В соответствии с указанными условиями составляется расчетная схема шпинделя (рисунок 19), используемая для последующего расчета на ЭВМ.
Для теплового расчета шпиндельного узла был использован пакет программа «TEMOS».
Рисунок 19 - Расчетная схема шпиндельного узла при тепловом расчете
Рисунок 20 - Температурное поле шпиндельного узла
Рисунок 21 - Температурное поле отдельных узлов шпинделя
3.2 Динамический расчет шпиндельного узла
3.2.1 Динамические характеристики шпиндельного узла
На точность работы шпинделя оказывают влияние и динамические характеристики шпиндельного узла, которые являясь показателями динамического качества ШУ, достаточно точно определяют амплитуды колебаний переднего конца шпинделя.
Формы колебаний и их анализ позволяют наглядно представить характер деформирования основных элементов ШУ. Формы колебаний также дают представление о размере колебаний по всей длине шпинделя, что важно для правильного конструирования ШУ.
Низшие собственные частоты колебаний - важные характеристики ШУ, так как практически невозможна работа в резонансной зоне с частотой вращения, близкой к собственной частоте fс (в интервале ±20).
Рисунок 22 - АЧХ шпиндельного узла по координате Х
Рисунок 23 - ФЧХ шпиндельного узла по координате Х
Рисунок 24 - АФЧХ шпиндельного узла по координате Х
Рисунок 24 - АЧХ шпиндельного узла по координатам Y и Z
Рисунок 25 - ФЧХ шпиндельного узла по координатам Y и Z
Рисунок 26 - АФЧХ шпиндельного узла по координатам Y и Z
3.2.2 Динамический анализ
Уравнение равновесия для стержневого конечного элемента, без учета гироскопического эффекта и действия центробежных сил, может быть записано в виде:
(57)
где [Ce] - матрица коэффициентов демпфирования;
- вектор узловых скоростей;
При допущении того, что материал стержня не оказывает существенного воздействия на демпфирование колебаний, которое осуществляется, главным образом, посредством упругих демпферов (пружин), расположенных в узлах стержневого элемента, матрица коэффициентов демпфирования принимает вид:
(58)
где
CDOF - коэффициент демпфирования по соответствующей линейной (угловой) координате, Нс/м (Нмс/рад);
DOF - индекс, характеризующий степень свободы в рассматриваемом узле;
j - номер строки;
k - номер столбца;
- индекс узла
Матрицы [Me], [Ke], {u} и {F} идентичны матрицам, используемым при статическом анализе.
По аналогии со статическим анализом уравнение равновесия для модели, состоящей n элементов, используемое при динамическом анализе, принимает вид:
(59)
где [Mg] - глобальная матрица масс модели;
- глобальный вектор узловых ускорений;
[Cg] - глобальная матрица коэффициентов демпфирования;
- глобальный вектор узловых скоростей.
Глобальная матрица масс [Mg] формируется путем последовательного суммирования соответствующих коэффициентов в элементных матрицах, то есть:
(60)
Матрицы [Kg], , и формируются также как и в случае статического анализа модели. Глобальная матрица коэффициентов демпфирования получается аналогично и имеет вид:
(61)
При динамическом анализе шпиндельного узла наибольший интерес представляют его частотные характеристики, определяемые при изменении входной координаты во времени по закону гармонических колебаний. Частота этих колебаний изменяется теоретически от нуля до бесконечности, а практически - в пределах некоторого диапазона частот, который называют рабочим. Для рассматриваемой модели входной координатой является сила или момент силы. Поэтому глобальный вектор узловых нагрузок принимает следующую форму:
(62)
или
(63)
где Fmax - амплитудное значение силы (момента), Н (Нм);
е - основание натуральных логарифмов;
- мнимая единица;
- сдвиг силы по фазе, рад;
- угловая скорость, рад/с;
t - время, с;
{F1} и {F2} - вещественная и мнимая часть вектора нагрузки,
определяемые по формулам:
(64)
(65)
При изменении входной координаты по гармоническому закону выходная координата (перемещение) также будет изменяться гармонически. Таким образом, глобальный вектор узловых перемещений должен быть представлен в следующем виде:
(66)
или
(67)
где {umax} - амплитудное значение линейного (углового) перемещения, м (рад);
- сдвиг перемещения по фазе, рад;
{u1} и {u2} - вещественная и мнимая часть вектора перемещений, определяемые по формулам:
(68)
(69)
После подстановки выражений (3.61) и (3.60) в формулу (2.51) уравнение равновесия динамической модели шпиндельного узла принимает вид:
(70)
Решение полученного уравнения относительно неизвестных узловых перемещений имеет следующий вид:
(71)
Рисунок 27 - Упругая линия шпинделя
4. Проектирование стойки станка
4.1 Компоновка стойки
В связи с тем, что задачей данного дипломного проекта является реконструкция горизонтально-расточного станка повышенной жесткости, одной из основных задач является проектирование шпиндельной бабки с более высокими динамическими и статическими характеристиками.
Изучив конструкцию базового станка и рассмотрев все возможные варианты ее реконструкции, была рассчитана и спроектирована стойка с улучшенными характеристиками, по сравнению с базовым вариантом.
При проектировании новой стойки были учтены и по возможности использованы все достижения современной науки. В частности внутренняя часть стойки имеет сотовую конструкцию. Такая конструкция позволяет снизить массу примерно на 1\3 часть, но при этом повысить жесткосные и теплодеформационные характеристики стойки.
Рисунок 29 - Стойка реконструированного станка с вырезом
Стойка крепится к станине с помощью прямоугольных направляющих, которые могут располагаться горизонтально и вертикально. Также к стойке крепятся направляющие для вертикального перемещения шпиндельной бабки. Стойка также крепится к фундаменту при помощи фундаментных болтов.
4.2 Расчет направляющих
Методика расчета направляющих состоит из следующих этапов:
а) определение суммарных давлений, действующих на каждую грань направляющих;
б) определение среднего удельного давления на каждой из этих граней;
в) определение наибольшего удельного давления на них;
г) сопоставление полученных величин с наибольшими допускаемыми значениями удельных давлений;
Давления на грани направляющих А,Б,С находят из условий равновесия. Также на стойку действуют составляющие Px, Py, Pz силы резания, собственный вес стойки G.
Удельные давления:
; ; ; (72)
где - L - длина направляющих
а, b, c - значения рабочей ширины граней направляющих
Рисунок- Направляющие качения для шпиндельной бабки
5 Проектирование шпиндельной бабки
5.1 Компоновка шпиндельной бабки
В связи с тем, что бала изменена несущая система и кинематика станка, была спроектирована новая шпиндельная бабка.
Рисунок 31 - Шпиндельная бабка реконструированного станка модели 2А622
Спроектированная шпиндельная бабка обладает повышенной жесткостью по сравнению со старой. Вертикальное перемещение бабки вдоль стойки происходит по линейным направляющим качения с помощью двух ходовых винтов, что обеспечивает повышенную точность обработки деталей.
6 Статический и динамический расчет стойки и шпиндельной бабки
6.1 Статический расчет стойки и шпиндельной бабки
На точность обработки существенное влияние оказывают статические и динамические характеристики основных органов станка, а именно: статическая и динамическая жесткость, частоты и формы собственных колебаний, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), амплитудно-фазовая частотная характеристика (АФЧХ), коэффициенты демпфирования (или декременты затухания).
6.1.1 Статические характеристики
Статическая рассчитывается по формуле:
(73)
где F - приложенная сила;
- прогиб.
Существенное влияние на жесткость оказывает длина (высота) органа, поэтому при проектировании всегда необходимо стремиться к ее уменьшению.
Жесткость так же зависит от межопорного расстояния b.
6.1.2 Динамические характеристики стойки и шпиндельной бабки
На точность работы станка оказывают влияние и динамические характеристики несущей системы, которые являясь показателями динамического качества, достаточно точно определяют амплитуды колебаний.
Формы колебаний и их анализ позволяют наглядно представить характер деформирования основных элементов несущей системы. Формы колебаний также дают представление о размере колебаний по всей длине (высоте) органа, что важно для правильного конструирования станка.
5. Расчет экономического эффекта от реконструкции горизонтально-расточного станка мод. 2А622
Проведенная реконструкция горизонтально-расточного станка мод. 2А622 позволила повысить его производительность и качество изготовляемых деталей. Рассчитаем годовой экономический эффект от реконструкции выбрав за базу для сравнения горизонтально-расточной станок мод. 2А622. Исходные данные представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Исходные данные для расчета годового экономического эффекта от реконструкции
|
№ п/п |
Показатели |
Усл. обозн. |
Ед. изм. |
Базовый вариант (1) |
Новый вариант (2) |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1 |
Годовая программа |
N год |
шт/год |
1600 |
1600 |
|
|
2 |
Штучное время |
t шт |
мин/шт |
1,34 |
1,04 |
|
|
3 |
Режим работы: - количество рабочих дней в неделю, - число смен - продолжительность смены |
h дн рабнед h смен F смен |
дни - час |
5 1 8 |
5 1 8 |
|
|
4 |
Стоимость единицы оборудования |
Ц об |
руб |
530000 |
600000 |
|
|
5 |
Площадь, занимаемая единицей оборудования |
S об |
м2 |
3 |
3 |
|
|
6 |
Часовая тарифная ставка рабочего |
С зч |
руб/час |
5,90 |
5,90 |
|
|
7 |
Коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату |
К дз |
- |
1,2 |
1,2 |
|
|
8 |
Коэффициент, учитывающий единый социальный налог |
К сн |
- |
1,262 |
1,262 |
|
|
9 |
Районный коэффициент |
К урал |
- |
1,15 |
1,15 |
Продолжение таблицы 5.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
10 |
Мощность электродвигателей |
N э |
кВт |
11 |
11 |
|
|
11 |
Стоимость 1 кВт-час электроэнергии |
Ц э |
руб/кВт-час |
1,27 |
1,27 |
|
|
12 |
Норма годовых амортизационных отчислений для оборудования |
Н а об |
% |
10 |
10 |
|
|
13 |
Норма годовых затрат на ремонт оборудования |
Н рем |
% |
3 |
3 |
|
|
14 |
Срок службы инструмента |
Т сл инстр |
мин |
480 |
480 |
|
|
15 |
Цена инструмента |
Ц инстр |
руб/шт |
150 |
150 |
|
|
16 |
Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений |
Е н |
0,15 |
0,15 |
5.1 Снижение трудоемкости
Снижение трудоемкости, измТр ,% рассчитывается по формуле:
(74)
где tшт 1, tшт 2 - штучное время при использовании базовой (новой) модели оборудования, мин/шт.
%
5.2 Расчет необходимого количества оборудования и его загрузки
5.2.1 Расчетное количество рабочих мест
Расчетное количество рабочих мест, С расч рассчитывается по формуле:
(75)
где Nгод - годовая программа, шт/год;
Fдейст - действительный годовой фонд времени работы оборудования, час/год.
(76)
где Kрн - коэффициент потерь времени на ремонт и наладку (принимаем Крн = 0,93);
Fном - номинальный фонд годового времени работы оборудования, час/год;
(77)
где Dкален - количество календарных дней в году, дней;
Dвых - количество выходных дней в году, дней;
Dпразд - количество праздничных дней в году, дней;
(78)
где hсмен - количество смен в день, смен;
Fсмен - количество часов работы в смену, час/смен;
1 - сокращенная продолжительность смен в предпраздничные дни, час;
Fном дн - номинальный фонд годового времени работы оборудования, в днях, дн/год.
5.2.2 Принятое количество рабочих мест, С прин
Сприн1 = 1
Сприн2 = 1
5.2.3 Загрузка рабочих мест
Загрузка рабочих мест, Кзагр , % рассчитывается по формуле:
(79)
5.3 Расчет годовой производительности единицы оборудования и ее изменения
5.3.1 Годовая производительность единицы оборудования
Годовая производительность единицы оборудования, ПР , шт/год рассчитывается по формуле:
(80)
5.3.2 Коэффициент роста производительности оборудования
Коэффициент роста производительности оборудования, Кпр рассчитывается по формуле:
(81)
Приводим варианты по оборудованию в сопоставимость:
530000 · 1,29 = 683700 руб.
5.4 Расчет капитальных вложений в оборудование
Капитальные вложения в оборудование, К, руб. рассчитываются по формуле:
(82)
где Цоб - оптовая цена оборудования, руб;
Ктр - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы (принимаем Ктр = 0,01);
Кстроит - коэффициент, учитывающий затраты на строительство и устройство фундамента для оборудования (принимаем Кстроит = 0,03);
К осв - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и освоение оборудования (принимаем К осв = 0,05);
5.5 Расчет технологической себестоимости годового выпуска изделий
5.5.1 Расчет годовой заработной платы с отчислениями
Годовая заработная плата с отчислениями, Сзп , руб/год рассчитывается по формуле:
(83)
где С зн - часовая тарифная ставка, руб/час;
К дз - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату;
К урал - районный коэффициент;
К сн - коэффициент, учитывающий единый социальный налог;
5.5.2 Расчет годовых затрат на электроэнергию
Годовые затраты на электроэнергию, Сэл , руб/год рассчитываются по формуле:
(84)
где Ц э - стоимость 1 кВт час электроэнергии, руб/кВт-час;
N эл - мощность электродвигателей, потребляемая единицей оборудования, кВт;
5.5.3 Расчет годовых амортизационных отчислений для оборудования
Годовые амортизационные отчисления для оборудования, Сам, руб/год рассчитываются по формуле:
(85)
где Н а - норма годовых амортизационных отчислений для данного вида оборудования, %
5.5.4 Расчет годовых затрат на текущий ремонт оборудования
Годовые затраты на текущий ремонт оборудования, Срем, руб/год рассчитываются по формуле:
(86)
где Н рем - норма годовых затрат на текущий ремонт оборудования, %
5.5.5 Расчет годовых затрат на инструмент
Годовые затраты на инструмент, Синстр,руб/год рассчитываются по формуле:
(87)
где Р инстр - годовой расход инструмента, шт/год;
Т сл инстр - срок службы инструмента, мин;
где Ц инстр - цена инструмента, руб/шт;
5.5.6 Расчет технологической себестоимости годового выпуска изделий
Технологическая себестоимость годового выпуска изделий, Ттехн, руб/год рассчитывается по формуле:
(88)
5.6 Штучная технологическая себестоимость
Штучная технологическая себестоимость, Сшт техн, руб/шт рассчитывается по формуле:
(89)
5.7 Экономия от снижения себестоимости
Экономия от снижения себестоимости, измС, руб/год рассчитывается по формуле:
(90)
5.8 Расчет приведенных затрат
5.8.1 Годовые приведенные затраты
Годовые приведенные затраты, Зприв год, руб/год рассчитываются по формуле:
(91)
где Е н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, руб/год/руб;
5.8.2 Удельные приведенные затраты
Удельные приведенные затраты, Зприв уд, руб/год рассчитываются по формуле:
(92)
5.9 Годовой экономический эффект
Годовой экономический эффект, Эгод, руб/год рассчитывается по формуле:
(93)
Результаты расчета приведены в таблице 5.2.
Таблица 5.2 - Технико-экономические показатели проекта
|
Показатели |
Базовый вариант |
Новый вариант |
|
|
1 Годовая программа, шт/год |
1600 |
1600 |
|
|
2 Штучное время, мин |
1,34 |
1,04 |
|
|
3 Снижение трудоемкости, % |
22,39 |
||
|
4 Количество оборудования, ед |
1 |
1 |
|
|
5 Годовая производительность оборудования, шт/год |
82825,5 |
106717,5 |
|
|
6 Коэффициент роста производительности оборудования |
1,29 |
||
|
7 Капитальные вложения в оборудование, руб |
758907 |
666000 |
|
|
8 Технологическая себестоимость годового выпуска, руб/год |
100105,57 |
87773,09 |
|
|
9 Экономия от снижения себестоимости, руб/год |
12332,48 |
||
|
10 Годовые приведенные затраты, руб/год |
213941,62 |
187673,09 |
|
|
11 Годовой экономический эффект, руб/год |
26268,53 |
6. Безопасность труда
6.1 Анализ условий труда
Рабочая зона станка включает в себя опасные зоны - зоны, в которых генерируются вредные и травмирующие воздействия. Незащищенность опасной зоны станка может привести к различным травмам.
При работе станка возникают следующие вредные и опасные факторы: вибрация, шум, пыль, действие электрического тока в сети напряжением 380 В, избыточная температура. Устранение воздействия этих факторов и создание здоровой воздушной среды являются важной задачей, которая должна осуществляться комплексно, одновременно с решением основных вопросов производства.
Метеорологические условия на рабочем месте для категории работ средней тяжести определяются следующими параметрами: относительная влажность оптимальная - 40-60%, допустимая - 75% в холодный период года и 70% в тёплый период года, скорость движения воздуха - 0,2-0,5 м/с в холодный период года и 0,2-1,0 м/с в тёплый период года, температура воздуха оптимальная - 17-20 °С в холодный период года и 20-23 °С в тёплый период года, допустимая 13-24 в холодный период года и 15-29 °С в тёплый период года, температура поверхностей - 9-20 °С (ГОСТ 12.1.005- 88).
Фактические значения параметров микроклимата в помещении цеха следующие:
в холодный период года: температура воздуха 18 С; температура поверхностей 9 С; относительная влажность воздуха 40%; скорость движения воздуха 0,3 м/с;
в теплый период года : температура воздуха 23 С; температура поверхностей 20 С; относительная влажность воздуха 60 %; скорость движения воздуха 0,2 м/с.
Отклонение параметров метеоусловий от санитарных значений согласно ГОСТ 12.1.005-88 может привести в последствии к заболеваниям: простуде, перегреву организма.
Помещение отапливается в холодное время года с целью поддержания заданной температуры воздуха. Система отопления компенсирует потери теплоты через строительные ограждения, а также нагрев проникающего в помещение холодного воздуха, поступающих материалов и транспорта.
От освещения зависят производительность труда и качество выпускаемой продукции. Освещенность на рабочем месте соответствует характеру зрительной работы, обеспечивает достаточно равномерное распределение яркости на рабочей поверхности и в пределах окружающего пространства, на рабочей поверхности должны отсутствовать резкие тени, прямая и отраженная блескость. В дневное время суток используется естественное освещение, которое обеспечивает хорошую освещенность. Естественное освещение помещений осуществляется через световые проемы и выполнено в виде бокового освещения. В темное время суток, а также при недостаточном естественном освещении предусматривается искусственное освещение, как в помещениях, так и на открытых площадках, проездах и т.п. Электрический свет не только заменяет естественное освещение, но и облегчает труд, снижает усталость.
Естественное и искусственное освещение в помещении регламентируется нормами СНиП 23-05-95 в зависимости от характера зрительной работы, системы и вида освещения, фона, контраста объекта с фоном.
Искусственное освещение нормируется количественными (минимальной освещенностью Еmin) и качественными показателями (показателями освещенности и комфорта, коэффициентом пульсации освещенности ).
Естественное освещение характеризуется тем, что создаваемая освещенность изменяется в зависимости от времени суток, года, метеорологических условий. Поэтому в качестве критерия оценки естественного освещения принята относительная величина - коэффициент естественной освещенности КЕО, не зависящий от указанных параметров. КЕО - это отношение освещенности в данной точке внутри помещения к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности , создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах.
Принято раздельное нормирование КЕО для бокового и верхнего естественного освещения. При боковом освещении нормируют минимальное значение КЕО в пределах рабочей зоны, которое должно быть обеспечено в точках, наиболее отдаленных от окна; в помещениях верхним и комбинированным освещением - по усредненному КЕО в пределах рабочей зоны. Нормированное значение КЕО с учетом характеристики зрительной работы, системы освещения, района расположения зданий на территории страны
(94)
где КЕО - коэффициент естественной освещенности, определяется по СНиП 23-05-95;
m - коэффициент светового климата, определяемый в зависимости от района расположения здания на территории страны;
c - коэффициент солнечного климата, определяемый в зависимости от ориентации здания относительно сторон света; коэффициенты m и с определяют по таблицам СНиП 23-05-95.
Согласно СНиП 23-05-95 при работах высокой точности в помещениях с искусственным комбинированным освещением освещенность должна составлять 750 лк, а в помещениях с совмещенным освещением (естественное плюс искусственное) общая освещенность должна быть не менее 200 лк, при показателе ослепленности Р=40 и коэффициенте пульсации =15%.
При работах высокой точности в помещениях с естественным боковым освещением КЕО, , в помещениях с верхним и комбинированным освещением КЕО, (СНиП 23-05-95).
Работа металлообрабатывающего станка сопровождается шумом и вибрацией. Уровень шума достигает 82 дБА, что оказывает вредное влияние на организм человека и в первую очередь на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Длительное воздействие интенсивного шума может привести к ухудшению слуха, а в отдельных случаях - к глухоте. Шум ослабляет внимание, увеличивает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, замедляет скорость психических реакций. В результате снижается производительность и ухудшается качество работы. В данном случае источником шума является двигатель. Допустимый верхний уровень шума на рабочем месте составляет 80 дБА по СН 2.2.4/2.1.8.562-96.
Вредные последствия вибрации возрастают с увеличением быстроходности машин и механизмов, поскольку энергия колебательного процесса возрастает пропорционально квадрату частоты колебаний. При повышении частот колебаний более 0,7 Гц возможны резонансные колебания в органах человека.
Нормирование вибраций производится по ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», Санитарным нормам СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий».
Таблица 6.1 - Нормативные величины вибрации в производственных помещениях предприятий в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90
|
Амплитуда колебаний вибраций, мм |
Частота вибрации, Гц |
Скорость колебательных движений, см/с |
Ускорение колебательных движений, см/с2 |
|
|
0,4-0,6 |
До 3 |
0,76-1,12 |
14-22 |
|
|
0,15-0,4 |
3-5 |
0,46-0,76 |
14-15 |
|
|
0,05-0,15 |
5-8 |
0,25-0,46 |
13-15 |
|
|
0,03-0,05 |
8-15 |
0,23-0,28 |
13-27 |
|
|
0,009-0,03 |
15-30 |
0,17-0,26 |
27-32 |
|
|
0,007-0,009 |
30-50 |
0,16-0,22 |
32-70 |
|
|
0,005-0,007 |
50-75 |
0,22-0,23 |
70-112 |
|
|
0,003-0,005 |
75-100 |
0,19-0,23 |
112-120 |
|
|
1,5-2 |
40-55 |
1,5-2,5 |
25-40 |
Еще одним опасным фактором при работе станка является напряжение в электрической цепи. Станок подключается к цепи напряжением 380 В, значит есть опасность поражения электрическим током. Работа станка связана с использованием различных горючих веществ, таких как керосин (легко воспламеняющаяся жидкость ), масла индустриальные (горючая вязкая жидкость. Плотность - 917 кг/м3 tвсп. -181 °С, tсамовоспл.=355 °С ), СОЖ (ОСМз - горючее вещество. Плотность 894 кг/м3, tвсп.=162 °С, tсамовоспл.=178 °С).
Неосторожное обращение с этими веществами, несоблюдение техники безопасности может привести к пожару на территории цеха.
При обработке металлов резанием образуется стружка. Стружка иногда отлетает от места резания на большие расстояния, иногда даже в виде факела, и представляет опасность. Температура стружки может достигать 850 °С.
Кроме стружки в результате резания материалов из чугуна, стали, цветных металлов в воздухе рабочей зоны образуется пыль, которая, попадая в органы дыхания человека, со временем может вызвать различные легочные заболевания. ПДК выделяемой пыли составляет 3-4 мг/м3 по ГОСТ 12.1.005-88. Фактическое значение концентрации пыли в помещении цеха составляет 0,8 мг/м3, что соответствует указанной норме.
Предприятия машиностроительной промышленности нередко отличаются повышенной пожарной опасностью, так как их характеризует сложность производственных установок, значительное количество легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, сжиженных горючих газов, твердых сгораемых материалов и т.д. По отношению к электробезопасности цех относится к помещениям с повышенной опасностью поражения людей электрическим током. С позиции пожарной безопасности цех относится к 3 классу опасности.
Основы противопожарной защиты предприятий определены стандартами (ГОСТ 12.1.004-88). Этими стандартами возможная частота пожаров допускается такой, чтобы вероятность возникновения в течение года не превышала 10-6.
6.2 Мероприятия по улучшению условий труда
Наличие в цехах большого количества индустриального масла и керосина, а также и других горючих веществ, может привести к пожару на территории предприятия. Для пожарной безопасности предусматривается такое устройство внутризаводских дорог, которое должно обеспечить беспрепятственный проезд пожарных автомобилей к любому зданию. Возникновение пожара в зданиях сопровождается выделением большого количества дыма. Удаление газов и дыма из помещений следует производить через оконные проемы, дымовые люки.
Для защиты от распространения пламени в вентиляционных установках, рекомендуется применять заслонки, отсекатели, водяные завесы. Механический цех, где установлен проектируемый станок, предусматривается оборудовать автоматическими средствами обнаружения пожаров, а также предусмотреть наличие огнетушителей типа ОХВП-10 из расчета один огнетушитель на 50 мІ площади цеха и бака для воды из расчета на трехчасовое тушение пожара.
Для хранения промаслянной ветоши предусматривается специальная тара.
Электрооборудование, находящееся в цехе, должно иметь брызгозащитное, закрытое обдуваемое исполнение. Для защиты от поражения электрическим током на проектируемом станке предусматриваем защитное заземление, сопротивление которого 4 Ом. Кнопки на пульте управления защищаем от попадания масла и различной пыли на контакты, что предотвратит короткое замыкание.
Для создания оптимальных или допустимых микроклиматических условий в цехе предусматриваем приточно-вытяжную вентиляцию. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией, работающими одновременно.
Для обогрева помещений в холодное время года предусматривается система воздушного и водяного отопления. В цехе рекомендуется поддерживать с помощью кондиционеров оптимальную величину относительной влажности 40 60 % и минимальную скорость движения воздуха: в зимнее время 0,20,5 м/с, в летнее время 0,2 0,1 м/с, а также температуру 19 25 єС.
Для уменьшения шума в станке предлагается применять принудительную смазку трущихся поверхностей, а также балансировку вращающихся элементов станка.
Для уменьшения вибраций, возникающих при работе на станке, во время установки оборудования ставят под станок виброопоры.
В механическом цехе, где установлен станок, рекомендуется общее освещение. Конструкция самого станка предусматривает местное освещение лампами, мощностью 150-200 Вт, которое соответствует нормам освещенности на рабочем месте по СНиП 2305-95. Естественное освещение осуществляется через фонари в крыше цеха, а искусственное освещение при помощи люминесцентных ламп.
Рабочие в процессе производственной деятельности обеспечиваются специальной одеждой для защиты от общих производственных загрязнений по ГОСТ 12.4.609 82 (тип А и тип Б) и полусапогами мужскими по ГОСТ 12.4.164 85.
6.3 Расчет защитного заземления
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.
Корпуса электрических машин и другие нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен, он окажется под напряжением, равным:
U3 = I3 R3 , (95)
где U3 -напряжение заземления, В;
I3 -ток, стекающий в заземление, А;
R3-сопротивление стекающего тока, Ом.
Человек, касающийся этого корпуса, попадает под напряжение прикосновения:
Uпр = U3 1 2, (96)
где Uпр - напряжение прикосновения, В;
1- коэффициент напряжения прикосновения;
2- коэффициент напряжения.
Выражение показывает, что чем меньше R3 и 1 , тем меньше ток через человека, стоящего на земле и касающегося корпуса оборудования , который находится под напряжением . Таким образом , безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем , имеющем малое сопротивление заземления R3 и малый коэффициент напряжения прикосновения 1.
Защитное заземление может быть эффективно только в том случае, если ток замыкания на землю не увеличивается уменьшением сопротивления заземления . Это возможно в сетях с изолированной нейтрально, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус ток не зависит от проводимости (или сопротивления) заземления .
Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунт закладывают специальные шины.
Расчетный ток замыкания на землю - наибольший возможный в данной электроустановке ток замыкания на землю.
В сетях напряжением до 1000 В ток однофазного замыкания на землю не превышает 10 А , так как даже при самом плохом состоянии изоляции и значительной емкости сопротивления фазы относительно земли не бывает менее 100 Ом (Z100 Ом) . Отсюда ток замыкания на землю в сети напряжением 380 В.
Ih = А . (6.4)
В «Правилах безопасной эксплуатации электроустановок» нормируются сопротивления заземления в зависимости от напряжения электроустановки.
В электроустановках напряжением до 1000 В сопротивление заземления должно быть не выше 4 Ом.
Цель расчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов (соединительных шин) и разместить заземлители на плане электроустановки, исходя из регламентированных Правилами значений допустимых сопротивлений заземления, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.
Расчет простых заземлителей производится в следующем порядке:
-определяется расчетный ток замыкания на землю, принимаем Ih=11,4 A , что обосновано выше;
-определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента
расч= изм, (97)
где - удельное сопротивление крупнообломочного грунта, Ом;
- климатический коэффициент (климатическая зона 1).
Ом
в) сопротивление естественных заземлителей Re=5,7 Ом;
г) определяется сопротивление искусственного заземлителя, если считать, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и общее их сопротивление не должно превышать норму RU, Ом рассчитываемую по формуле:
(98)
Так как к заземляющему устройству присоединяется корпус оборудования напряжением до 1000 В, сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять двум условиям: 10 Ом и 4 Ом. По первому условию:
=10,96 Ом, принимаем 4 Ом как наименьшую.
=13,4 Ом
д) сопротивление одиночного вертикального заземлителя:
(99)
где d = 0,035 м - эквивалентный диаметр стержней;
I = 2,5 м - длина стержня;
Н =1,75 м - расстояние от середины заземлителя до поверхности грунта;
=118,55 Ом
е) предварительно разместив заземлители на плане, определим число вертикальных заземлителей и расстояния между ними, по этим данным определяем коэффициент использования вертикальных стержней .
Длина соединительной полосы (шины) равна периметру прямоугольника 3х1 м , т.е. 8 м. Вертикальные стержни размещаются по периметру прямоугольника, всего 4 стержня, = 0,66
Сопротивление соединительных полос Rn с учетом коэффициента использования полосы = 0,45:
, (100)
где l =16 м - длина шины;
b = 0,1 м - ширина шины;
Н = 1 м - глубина заложения.
=29,8 Ом.
С учетом коэффициента использования полосы
=66 Ом.
ж) Требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней:
, (101)
=16,8 Ом.
з) окончательно определяется число вертикальных стержней:
, (102)
где =0,66 - коэффициент использования вертикальных заземлителей
=10,7?11 шт.
Проведенные расчеты показали, что 11 штук вертикальных стержней обеспечат надежное заземление и предупреждение несчастного случая на участке.
6.4 Возможные чрезвычайные ситуации
В процессе осуществления трудовой деятельности существует опасность возникновения чрезвычайной ситуации.
Чрезвычайная ситуация (ЧС) - внешне неожиданная, внезапно возникающая обстановка, которая характеризуется резким нарушением установившегося процесса, оказывающая значительное отрицательное влияние на жизнедеятельность людей, функционирование экономики, социальную сферу и окружающую среду.
Под источником чрезвычайной ситуации понимают опасное природное явление, аварию или опасное техногенное происшествие, распространение инфекционных заболеваний и другое, в результате чего произошла или может возникнуть ЧС.
К условиям возникновения чрезвычайной ситуации относят:
- наличие потенциально опасных и вредных производственных факторов при развитии тех или иных процессов;
- действие факторов риска
1)высвобождение энергии в тех или иных процессах;
2)наличие токсичных, биологически активных компонентов в процессах.
Последствиями ЧС могут быть: затопления, разрушения, радиоактивные и химические заражения и т. д.
Одной из ситуаций, которая может возникнуть на рассматриваемом объекте, является пожар. Под пожаром обычно понимают неконтролируемый процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей.
Пожары на машиностроительных предприятиях представляют большую опасность для работающих и могут причинить огромный материальный ущерб.
В данном станке используются:
Масло индустриальное 50: горючая, вязкая жидкость. Плотность 917 кг/м3, температура воспламенения 181 °С, температура самовоспламенения 355 °С. Средством для тушения данного горючего материала является пена или порошок ПБС-3. Масло индустриальное 50 ГОСТ2487-7.
Смазочно-охлаждающая жидкость МР-5у: горючее вещество с температурой воспламенения 162 °С и температурой самовоспламенения 178 °С. Средством тушения является порошок ПСБ-3, СОЖ МР-5у ГОСТ 2617-70.
Для устранения пожарной опасности на предприятии рекомендуется установить щиты с комплектами пожаротушения в непосредственной близости от рабочего места. В комплект пожаротушения входят: кирки, багры, лопаты, вёдра, огнетушители химические и углекислотные (ОХВП-10, ОУ-8). Также в помещении устанавливают пожарные гидранты центрального водоснабжения и пожарные рукава. В здании, где будут размещаться рабочие места, предусматриваются запасные выходы, на случай пожароопасности и чёткий план эвакуации. Уменьшение вероятности возникновения пожара обеспечат следующие мероприятия. Для предотвращения возгорания кабельных линий рекомендуется использование специальных огнезащитных покрытий, которые препятствуют распространению пожара. Во время ремонта кабельных линий с применением сварки, пайки или открытого огня должны строго соблюдаться правила пожарной безопасности. Необходимо тщательно проверять состояние контактов, так как ослабление контактов в местах присоединения может привести к местному нагреву, а затем к нагреву провода и к нагреву изоляции выше допустимых температур. Надежность работы радио-электронных изделий гарантируется только в определенных интервалах температуры, влажности, тока и напряжения. Из-за возможных отклонений электрических и климатических параметров эти изделия нередко являются источниками открытого пламени и высоких температур. Могут загораться резисторы, выгорать отдельные элементы схемы. Причиной этого являются небрежное исполнение и нарушение правил монтажа.
Для предупреждения возникновения пожара необходимо оборудовать помещение средствами пожарной сигнализации. Наиболее надежной системой пожарной сигнализации является электрическая пожарная сигнализация. Наиболее совершенные виды такой сигнализации дополнительно обеспечивают автоматический ввод в действие предусмотренных на объекте средств пожаротушения.
6.4.1 Расчет времени эвакуации при пожаре
Во время пожара происходит быстрое повышение температуры и увеличение концентрации отравляющих веществ до величин, которые представляют смертельную опасность для организма. По этой причине в случае возгорания должна быть проведена быстрая эвакуация людей из помещения.
Подобные документы
Технические характеристики горизонтально-расточного станка 2А620Ф2, его устройство, принцип работы, правила эксплуатации и техническое обслуживание. Расчет количества зубьев, знаменателя геометрического ряда, выбор оптимального варианта структурной сетки.
дипломная работа [12,2 M], добавлен 05.04.2010Модернизация коробки скоростей горизонтально-фрезерного станка модели 6Н82. Графика частот вращения шпинделя. Передаточные отношения, число зубьев. Проверка условий незацепления. Расчет зубчатых передач на ЭВМ. Спроектированная конструкция привода станка.
курсовая работа [12,0 M], добавлен 08.04.2010Технологические возможности горизонтально-расточного станка 2654, способы крепления заготовки и инструмента, устройство и принцип его действия. Кинематический расчет количества зубьев, частот вращения каждой ступени, построение графика частот вращения.
курсовая работа [7,2 M], добавлен 05.04.2010- Проектировка коробки скоростей привода главного движения горизонтально фрезерного станка модели 6Н81
Кинематический и динамический расчет деталей привода горизонтально-фрезерного станка. Конструкция коробки скоростей. Расчет абсолютных величин передаточных отношений, модуля прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, валов на прочность и выносливость.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 02.01.2013 Основные технические характеристики станка TOS Varnsdorf. Технологический процесс изготовления деталей, задачи модернизации. Проектирование, выбор измерительных средств и источника питания. Разработка концептуальной модели системы управления станком.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 20.07.2012Определение мощности коробки подач, частоты вращения валов и модулей зубчатых колес. Проведение расчета вала на усталость. Выбор системы смазки и смазочного материала деталей станка. Подбор электромагнитных муфт, подшипников качения, шпоночных соединений.
курсовая работа [391,5 K], добавлен 22.09.2010Исследование зависимости температурной деформации шпиндельного горизонтально-фрезерного станка (при холостом ходу) и его узлов от времени работы и охлаждения. Пути минимизации воздействия нагрева на успешность осуществления технологического процесса.
лабораторная работа [85,2 K], добавлен 02.12.2010Проектирование привода главного движения вертикально-фрезерного станка на основе базового станка модели 6Т12. Расчет технических характеристик станка, элементов автоматической коробки скоростей. Выбор конструкции шпинделя, расчет шпиндельного узла.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 22.04.2015Технические характеристики станка-аналога. Определение предельных диаметров сверла и рациональных режимов резания. Выбор материала и термообработки. Геометрический и силовой расчёт привода. Расчёт валов коробки скоростей. Зажимное устройство и его расчет.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 29.12.2013Расчет технических характеристик станка и выбор его оптимальной структуры. Кинематический расчет привода, элементов коробки скоростей, валов и подшипниковых узлов. Выбор конструкции шпиндельного узла, определение точности, жесткости, виброустойчивости.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.07.2014
