Разработка стадии синтеза в производстве эпоксидной смолы марки ЭД-16

s sR + с; (3.82)

s 0,0141 + 0,0018 = 0,0159 м

Принимаем s = 0,016 м.

Проверяем устойчивость обечайки от действия наружного избыточного давления.

Допускаемое давление из условия прочности:

; (3.83)

.

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

, (3.84)

где B1 - коэффициент, определяемый по формуле:

; (3.85)

Допускаемое наружное давление:

; (3.86)

.

Проверяем условие устойчивости:

; (3.87)

pнR/p = 0,565/0,644 = 0,877 1

Условие устойчивости обечайки выполняется.

Силу, действующую на обечайку, определяем по формуле:

F = mg, (3.87а)

где m = 480 кг - масса части аппарата, сжимающей обечайку.

F = 4809,81/106 = 0,0047 МН

Допускаемая осевая сжимающая сила из условия прочности определяется по зависимости:

[F]P = (D + s - c)(s - c)[] (3.87б)

[F]P = 3,14(2,2 + 0,016 - 0,0018)(0,016 - 0,0018)146 = 14,4 МН

Допускаемая осевая сжимающая сила из условия местной устойчивости в пределах упругости определяется по зависимости:

(3.87в)

= 41,6 МН

Т.к. отношение L/D = 7,4/2,2 = 3,36 < 10, осевая сжимающая сила из условия местной устойчивости в пределах упругости составит:

= 41,6 МН

Допускаемая осевая сжимающая сила определяется по формуле:

(3.87г)

= 13,6 МН

Проверяем условие устойчивости обечайки от действия осевой сжимающей силы:

(3.87д)

= 0,00035 < 1

Условие устойчивости обечайки от действия осевой сжимающей силы выполняется.

3.2.3 Расчет толщины стенки днища корпуса реактора

Расчетная схема днища показана на рисунке 3.4.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.4 - Схема расчета днища

Расчет ведется согласно /12, с.132/.

Толщина стенки определяется из условия прочности и проверяется на устойчивость от действия наружного избыточного давления.

Толщину стенки днища, нагруженного наружным избыточным давлением, определяем по формуле:

, (3.88)

где Kэ = 0,9 - предварительное значение коэффициента приведения радиуса кривизны эллиптического днища;

R = D =2,2 м - радиус кривизны в вершине днища;

nu = 2,4 - коэффициент запаса устойчивости для рабочих условий;

Е = 1,99105 МПа и = 146 МПа - соответственно модуль продольной упругости и допускаемое напряжение для материала обечайки.

Расчетную толщину стенки днища, нагруженного внутренним избыточным давлением, определяем по формуле:

, (3.89)

где = 1 - коэффициент прочности сварного шва, выполненного автоматической сваркой, при контроле качества в объеме 100% /12, табл.1.8/.

Для условий гидроиспытания корпуса pR = pпр = 1,25 МПа; допускаемое напряжение = пр = 215 МПа:

.

Из расчетных значений толщины стенки, найденных ранее, выбираем наибольшее:

sR = max0,0101; 0,0064 = 0,0101 м

Исполнительную толщину стенки днища принимаем согласно условию (3.82):

sд 0,0101 + 0,0018 = 0,0119 м

Из технологических соображений принимаем толщину стенки днища равной толщине стенки обечайки: sд = 0,016 м.

Проверяем устойчивость обечайки от действия наружного избыточного давления.

Допускаемое давление из условия прочности:

; (3.90)

Уточненное значение коэффициента приведения радиуса кривизны днища:

, (3.91)

где х - коэффициент, определяемый по формуле:

; (3.92)

.

Допускаемое давление из условия устойчивости в пределах упругости:

; (3.93)

.

Допускаемое наружное давление по формуле (3.86):

.

Проверяем условие устойчивости (3.87):

pнR/p = 0,565/0,761 = 0,742 1

Условие устойчивости днища выполняется.

3.2.4 Расчет толщины стенки рубашки реактора

Расчет ведется согласно /12, с.102/.

Толщина стенки определяется из условия прочности.

Расчетную толщину стенки обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, определяем по формуле (3.11), подставляя рR = 0,48 МПа; диаметр обечайки D = Dр = 2,4 м; [] = 131 МПа; = 1:

.

Расчет рубашки для условий гидроиспытания не требуется при соблюдении условия:

рпр < ; (3.94)

рпр = 1,25 МПа;

1,25 МПа > 1,12 МПа

Т.к. условие (3.94) не выполняется, требуется расчет толщины стенки для условий гидроиспытания.

Расчетную толщину стенки обечайки для условий гидроиспытания определяем по формуле (3.81), подставляя pR = pпр = 1,25 МПа; допускаемое напряжение = пр = 227 МПа:

.

Из расчетных значений толщины стенки, найденных ранее, выбираем наибольшее:

sR = max0,0044; 0,00663 = 0,00663 м

Исполнительную толщину стенки обечайки принимаем согласно условию (3.82):

s 0,0044 + 0,002 = 0,00863 м

Принимаем s = 0,01 м.

3.2.5 Расчет толщины стенки днища рубашки реактора

Расчет ведется согласно /12, с.132/.

Толщина стенки определяется из условия прочности.

Расчетную толщину стенки днища, нагруженного внутренним избыточным давлением, определяем по формуле (3.89), подставляя рR = 0,48 МПа; радиус кривизны в вершине днища R = Dр = 2,4 м; [] = 146 МПа;

= 1:

.

Расчетную толщину стенки обечайки для условий гидроиспытания определяем по формуле (3.89), подставляя pR = pпр = 1,25 МПа; допускаемое напряжение = пр = 227 МПа:

.

Исполнительную толщину стенки обечайки принимаем согласно условию (3.82):

sд 0,00663 + 0,002 = 0,00863 м

Принимаем толщину стенки днища sд = 0,01 м.

3.2.6 Расчет вала перемешивающего устройства

Расчет ведется по РД РТМ 26-01-72-82

Данные для расчета:

длина вала	L = 5 м;
длина консоли	Lк = 1,845 м;
длина пролета	Lп = 3,155 м;
координаты центра тяжести мешалок	l1 = 1,43 м;
	l2 = 2,58 м;
	l3 = 0,575 м;
	l4 = 1,725м;
масса одной мешалки	mi = 93,5 кг;
координаты опасных сечений	z1 = 0,35 м;
	z2 = 0;
	z3 = 0,575 м;
предел выносливости материала	т = 200 МПа;
предел прочности материала вала	в = 520 МПа;
модуль продольной упругости материала вала	Е = 1,991011 Па;
частота вращения вала	n = 63 об/мин;
мощность, потребляемая одной мешалкой	Ni = 4943 Вт;
плотность материала вала	= 7850 кг/м3.

Расчетная схема вала приведена на рисунке 3.5



Предел выносливости материала вала /17, с.181/:

-1 = (0,40,5)в ; (3.95)

эпоксидный смола мешалка вязкость

-1 = 0,4520 = 208 МПа

Производим расчет вала на виброустойчивость.

Относительная длина консоли:

ак = Lк/L ; (3.96)

ак = 1,845/5 = 0,369.

Относительная длина пролета:

ап = Lп/Lк ; (3.97)

ап = 3,155/1,845 = 1,71

Относительные координаты центра тяжести мешалки:

аi = li /L ; (3.98)

Подставляя значения в формулу (3.98), получаем:

а1 = 0,286; а2 = 0,516; а3 = 0,115; а4 = 0,345

Безразмерный динамический прогиб вала в центре тяжести мешалок в пролете и на консоли соответственно:

ауi = k1ап; ауj = f (аj; ап), (3.99)

где k1 = f (аi; ап) - коэффициент, определяемый по /17, рис.106/;

f (аj; ап) - определяется по /17, рис.105/.

Подставляя значения в формулу (3.99), получаем:

ау1 = 0,149; ау2 = 0,205; ау3 = 0,06; ау4 = 0,28

Угловая скорость вала:

= n/30; (3.100)

= 3,1463/30 = 6,60 рад/с

закрепления вала:

= 3ап ; (3.101)

= 31,71 = 5,13

Коэффициент, учитывающий условия виброустойчивости d = 0,7 /17, табл.25/.

Безразмерный коэффициент:

; (3.102)

.

Приведенная масса мешалок:

miB = miayi2 ; (3.103)

Подставляя значения в формулу (3.103), получаем:

m1B = 13,93 кг; m2B = 19,17 кг; m3B = 5,61 кг; m4B = 26,18 кг

Сумма приведенных масс деталей:

mB = miB ; (3.104)

mB = 13,93 + 19,17 + 5,61 + 26,18 = 64,89 кг.

Коэффициент приведения массы вала q = f (ап) = f (1,71) = 0,94 /17, рис.103/.

Подкоренные одночлены:

А1 = qfL2, м2 ; (3.105)

, м4 ; (3.106)

А1 = 0,948,2510-552 = 0,00194 м2

.

Расчетный диаметр вала:

; (3.107)

.

Принимаем диаметр вала:

d dр ; (3.108)

Принимаем d = 95 мм = 0,095 м.

Масса единицы длины вала:

 ; (3.109)

.

Относительная масса деталей:

аm = mB/(mвL) ; (3.110)

аm = 64,89/(55,65) = 0,233

Корень частотного уравнения = f (am; aк) = f (0,233; 0,369) = 1,53 /17, рис.104/.

Момент инерции сечения вала:

; (3.111)

.

Первая критическая угловая скорость:

; (3.112)

Проверяем условие виброустойчивости:

d = /1 0,7; d 0,450,55 (3.113)

d = 6,6/36,6 = 0,18;

0,18 < 0,7; 0,18 0,450,55

Условие виброустойчивости (3.113) выполняется.

Производим расчет вала на жесткость.

Эксцентриситет:

е = 10-3-2, м ; (3.114)

е = 10-36,6-2 = 2,3010-5 м

Относительные координаты опасных по жесткости сечений в пролете:

asi = zi/L ; (3.115)

as1 = 0,35/5 = 0,07

Безразмерный динамический прогиб вала в опасных сечениях в пролете:

azi = k2aп, (3.116)

где k2 = f (аsi; ап) - коэффициент, определяемый по /17, рис.106/.

az1 = 0,0241,71 = 0,041

Приведенные эксцентриситеты масс мешалок:

еiB = e/ay1 (3.117)

Подставляя значения в формулу (3.117), получаем:

е1B = 1,5410-4 м; е2B = 1,1210-4 м; е3B = 3,8310-4 м; е4B = 8,2110-5 м

Приведенная масса вала:

mвВ = qmвL; (3.118)

mвВ = 0,9464,895 = 305

Радиальные зазоры в опорах А = 310-5 м /17, табл.3.5/; Б = 1510-5 м /9, табл.3.6/.

Смещение оси вала относительно оси вращения за счет зазоров в точках крепления мешалок и в опасных точках в пролете и на консоли соответственно:

li = (А + Б)(li/Lп) - А ; (3.119)

zi = (А + Б)(zi/Lп) - А ; (3.120)

lj = (А + Б)(lj + Lп)/Lп - ?А (3.121)

Подставляя значения в формулы (3.119)(3.121), получаем:

l1 = 5,1610-5 м; l2 = 1,1710-4 м; z1 = 1,0010-5 м; z2 = 310-5 м;

l3 = 1,8310-4 м; l4 = 2,4810-4 м; z3 = 1,8310-4 м

Начальная изогнутость вала в точке приведения В = 610-5 /17, табл.3.7/.

Смещение оси вала относительно оси вращения за счет начальной изогнутости вала:

li = Ваyi ; (3.122)

zi = Ваzi ; (3.123)

Подставляя значения в формулы (3.122) и (3.123), получаем:

l1 = 8,9410-6 м; l2 = 1,2310-5 м; l3 = 3,610-6 м; l4 = 1,6810-5 м;

z1 = 2,4610-6 м.

Смещение оси вала относительно оси в точке приведения В за счет зазоров в опорах:

В = (А + Б)L/Lп - А, (3.124)

В = (310-5 + 1510-5)5/3,155 - 310-5 = 2,5510-4 м

Приведенный к точке В эксцентриситет мешалок:

(3.125)

Подставляя значения в формулу (3.125), получаем:

ЕВ = 2,3210-5 м

Приведенный к точке В эксцентриситет вала с мешалками:

еВ = ЕВ + В + В, м; (3.126)

еВ = 2,3210-5 + 2,5510-4 + 610-5 = 3,3810-4 м

Динамический прогиб оси вала в точке приведения:

; (3.127)

Динамическое смещение центра тяжести детали:

Аi = yBayi + li + li + eli, м (3.128)

Подставляя значения, получаем:

А1 = 9,6910-4 м; А2 = 1,0410-3 м; А3 = 1,0910-3 м; А4 = 1,1710-3 м

Динамические смещения вала в опасных по жесткости сечениях:

Аzi = yBazi + zi + zi, м (3.129)

Подставляя значения в формулу (3.129), получаем Аz1 = -7,110-6 м.

Динамическое смещение вала в точке приведения:

АВ = yB + В + еВ, м (3.130)

Подставляя значения в формулу (3.130), получаем АВ = 6,0410-4 м.

Проверяем условие жесткости вала:

|Аz1| Ад1, (3.131)

где Ад1 = 10-4 м - допускаемое перемещение вала в месте установки сальникового уплотнения /17, табл.3.8/.

|Аz1| = 7,110-6 м; Ад1 = 10-4 м;

7,110-6 м < 10-4 м

Условие виброжесткости вала (3.131) выполняется.

Производим расчет вала на прочность.

Сосредоточенная центробежная сила, действующая на мешалку:

Рi = mi2Аi (3.132)

Подставляя значения в формулу (3.132), получаем:

Р1 = 3,95 Н; Р2 = 4,24 Н; Р3 = 4,44 Н; Р4 = 4,77 Н

Центробежная приведенная сила:

РВ = mвВ2АВ (3.133)

Подставляя значения в формулу (3.133), получаем РВ = 7,74 Н.

Сумма моментов относительно опоры Б в пролете и на консоли соответственно:

МБп = Рi(Li - li) (3.134)

МБк = Рjlj (3.65)

Подставляя значения в формулы (3.134) и (3.135), получаем:

МБп = 9,25 Нм; МБк = 10,8 Нм

Реакция опоры А:

RА = (МБп + МБк +РВLк)/Lп (3.136)

Подставляя значения в формулу (3.136), получаем RА = 10,9 Н

Сумма моментов относительно опоры А в пролете и на консоли соответственно:

МАп = Рili (3.137)

МАк = Рj(Lj + lj) (3.138)

Подставляя значения в формулы (3.137) и (3.138), получаем:

МАп = 16,6 Нм; МАк = 39,8 Нм

Реакция опоры Б:

RБ = (МАп + МАк +РВL)/Lп (3.139)

Подставляя значения в формулу (3.139), получаем RБ = 30,1 Н

Изгибающий момент в опасных по прочности сечениях и на консоли:

Мzi = РВ(Lк - zi) + Рi(li - zi) (3.140)

Подставляя значения в формулу (3.140), получаем:

Мz2 = 41,6 Нм; Мz3 = 27,2 Нм

Крутящий момент в опасных по прочности сечениях:

Mi = -1Ni (3.141)

Подставляя значения в формулу (3.141), получаем:

М2 = 2247 Нм; М3 = 2247 Нм

Момент сопротивления вала в опасных по прочности сечениях:

(3.142)

Эквивалентное напряжение в опасных по прочности сечениях

(3.143)

Подставляя значения в формулу (3.143), получаем:

э2 = 2,67107 Па; э3 = 2,67107 Па

Допускаемое напряжение на прочность:

дi = km-1/(kikзап), (3.144)

где km = 0,62 -значение масштабного коэффициента для легированной стали при d = 0,095 м/17, рис.3.19/;

ki - коэффициенты концентрации напряжений;

kзап = 2 - коэффициент запаса прочности.

Для скользящих посадок подшипника k2 = 2; для шпоночных канавок

k3 = 2.

д2 =д3 = 0,62208/(22) = 32,2 МПа = 3,22107 Па

Проверяем условие прочности:

эi дi (3.145)

э2 = э3 = 2,67107 Па; д2 =д3 = 3,22107 Па;

2,67107 Па < 3,22107 Па

Условие прочности (3.145) выполняется.

4. Технология изготовления детали

4.1 Цель раздела

Целью данного раздела является разработка технологического процесса изготовления змеевика, входящей в состав реактора, по следующим исходным данным:

годовая программа выпуска 4 шт.

Эскиз детали приведен на чертеже.

4.2 Выбор вида производства

Т.к. годовая программа выпуска обечаек составляет 4 штуки, по типу производство относится к единичному. По форме организации работ - организация по типам оборудования.

4.3 Вид и размеры заготовки

Процесс изготовления змеевика включает в себя типовой технологический процесс изготовления полувитков с кромкой под приварку.

В качестве заготовки принимаем Трубу ф57х3,5 ГОСТ 8732-78, сталь В10Г2 ГОСТ 8731-74.

Количество труб ф57х3,5 определяется:

, (4.1)

где Lзм - длина змеевика, мм;

Lтр = 6000мм - длина трубы ф57х3,5;

 (4.2)

(4.3)

Где Lвитка - длина витка, мм;

n = 6шт - количество витков

Подставим значения в формулу (4.1), получим:

Принимаем: N=7шт.

Размеры полувитков из труб отличаются от расчетных на величину:

b = - b1 + b2 + c, мм (4.4)

где b1 - величина зазора под сварку, мм;

b2 - припуск на обработку кромок, мм;

с - величина усадки сварного шва, мм.

Величина зазора под сварку согласно рекомендациям /26, таблица 68/ b1 = = 0,5 2,5 мм. Принимаем b1 = 1 мм.

Припуск на обработку кромок b2 = 5 мм /17, таблица 79/.

Величина усадки сварного шва за один проход:

, мм, (4.5)

где k1 и k2 - коэффициенты, зависящие от числа проходов и марки стали. Для углеродистой стали при числе проходов, равному 1, k1 = 0,04; k2 = 1,32, /26 таблица 16/;

qн - погонная энергия сварочного нагрева, определяемая по формуле:

, (4.6)

где - КПД дуги;

I - сила сварочного тока, А;

u - напряжение дуги, В;

v - скорость сварки, м/ч;

s = 8 мм - толщина свариваемого металла.

При автоматической сварке под флюсом КПД дуги = 0,7 0,8 /26, страница 32/. Принимаем = 0,8.

Для нашего случая сила сварочного тока I = 480 520 А, напряжение дуги u = = 28 29 В, скорость сварки v = 23 м/ч /26, таблица 97/. Принимаем соответственно I = 520 А, u = 29 В и v = 23 м/ч. Тогда

Подставляем численные значения величин в формулу (4.5):

мм

Тогда

b = - 1 + 5 + 0,15 = 6,15 мм

Округляем полученное значение: b = 7 мм.

4.4 Определение режимов обработки

Эскиз заготовки, сведения об оборудовании, приспособлениях и применяемом инструменте в процессе обработки, а так же параметры об обработке, нормы времени и квалификация рабочих представлены на технологической карте изготовления днища.

Скорость резания рассчитывается по формуле [25]:

 (4.10)

где Т = 60мин. - среднее значение периода стойкости режущего инструмента;

S = 1,5мм/об - подача, принимается для токарно - карусельных станков;

С = 47 - коэффициент, зависящий от условий резания;

Н = 0,2; YO = 0,8 - табличные коэффициенты;

К - общий поправочный коэффициент.

Он рассчитывается по формуле:

(4.11)

где - коэффициент, зависящий от качества обрабатываемого материала;

- коэффициент, зависящий от поверхности заготовки;

- коэффициент, зависящий от материала режущей части резца (Т15К6);

- коэффициенты, зависящие от параметра резца.

Тогда, подставив в формулу (4.4), получим:

Затем значение (4.4) подставим в (4.3), получим скорость резания:

мм/мин.

Определим силу резания:

(4.12)

где СР = 173 - постоянная для данных условий;

t = 15 мм - ширина лезвия резца;

XP = 0,73, YP = 0,67, nP = 0 - табличные значения;

КР - поправочный коэффициент.

Он рассчитывается как:

(4.13)

где ;

- коэффициент, учитывающий изменения от табличных условий резания.

Подставив значения в (4.6), получим:

Значения (4.6) подставим в (4.5), получим:

кг

Рассчитаем мощность резания, необходимую на обработку:

; (4.14)

Подставив ранее полученные значения формул (4.5) и (4.3), получим:

кВт

Тогда мощность станка должна отвечать условию:

; (4.15)

где = (0,7 - 0,8) - КПД станка

кВт

Принимаем токарно - карусельный станок модели 1525, имеющий следующие технические характеристики:

мощность главного электродвигателя 40кВт;

диаметр обрабатываемой заготовки до 2500мм;

диаметр планшайбы до 2500мм;

вес обрабатываемой детали до 13000кг;

число оборотов планшайбы 1,6 - 80 об/мин;

вертикальная и горизонтальная подача супортов 0,09 - 16 мм/об;

габаритные размеры 4495 6610 5445;

вес 35500кг.

4.5 Расчет технической нормы времени

Штучное время для нашей операции определяется по формуле [26]:

; (4.16)

где - оперативное время;

= (0,8 - 2,5)% - процент от оперативного времени, выражающий время технического обслуживания;

= (2 - 13)% - процент от оперативного времени, выражающий время организационного обслуживания рабочего места;

= (4 - 6)% - процент от оперативного времени, выражающий время перерывов на отдых и естественные надобности рабочего.

Оперативное время определяется по формуле:

; (4.17)

где tо - основное время, время , затрачиваемое непосредственно на изготовление детали;

tв - вспомогательное время, время вспомогательных действий рабочего непосредственно связанное с основной работой.

Основное время рассчитывается:

; (4.18)

где l = 8 мм - толщина стенки днища;

l1 = 13мм - величина врезания и перегиба инструмента;

n = 20об/мин - число оборотов, принимается по паспортным данным станка;

i = 2 - число проходов;

S = 3мм/об - подача, принимается по паспортным данным станка.

Подставив значения в формулу (4.11), получим:

мин.

На основе справочных данных вспомогательное время на весь комплекс действий для обработки заготовки диаметром до 2500мм на токарно - карусельном станке 1525 составляет tв = 5мин. Тогда, подставив в формулу (4.10), получим:

мин.

5. ТЕХНОЛОГИЯ СБОРКИ РЕАКТОРА

5.1 Анализ технологичности конструкции

При проведении анализа технологичности конструкции изделия ориентируются на технические показатели технологичности конструкции:

- коэффициент стандартизации изделия сборочных единиц и деталей;

- коэффициент унификации изделия, сборочных единиц и деталей.

5.1.1 Расчет показателей технологичности

Коэффициент стандартизации сборочных единиц

; (5.1)

где NССБ, NСБ - число стандартных и всех сборочных единиц;

NССБ = 2, NСБ = 10.

.

Коэффициент стандартизации изделий

; (5.2)

где NСD, ND - число стандартных и всех деталей;

NCD = 346, ND = 555.

.

Коэффициент стандартизации аппарата

 (5.3)

Из расчетов видно, что аппарат обладает высоким уровнем унификации и довольно высоким уровнем стандартизации

5.2 Выбор режима сварки

В качестве параметрамов режима автоматической сварки под слоем флюса являются: диаметр сварочной проволоки, величина сварочного тока, напряжение на дуге, скорость сварки, вылет электрода.

Режим автоматической сварки под слоем флюса выбираем в зависимости от толщины и марки свариваемой стали, типа соединения и формы разделки кромок, положения шва в пространстве, а также с учетом стабильного горения дуги, которое ухудшается с понижением сварочного тока

Расчет режима при сварке

Расчет ведем согласно [25, 26].

Исходные данные:

Марка стали - 08Х22Н10Т

Сварочная проволока св-05Х20Н9ФБС, флюс АН-26С. Односторонняя сварка без разделки кромок.

Выбираем силу сварочного тока, обеспечивающую полную глубину проплавления

; (5.4)

где КН - коэффициент пропорциональности, величина, которая зависит от условия проведения сварки.

При сварке под флюсом АИ-26С при постоянном токе обратной полярности КН = 1,5 мм/100А.

.

Определяем диаметр электродной проволоки по формуле:

; (5.5)

где i - допустимая плотность тока

Принимаем dэ = 5 мм.

Определяем скорость сварки по формуле:

; (5.6)

где А = 20 103 Ам/ч при dэ = 5 мм.

Определяем напряжение на дуге по формуле:

; (5.7)

Определяем расчетную глубину проплавления по формуле:

; (5.8)

где А = 0,28 - для нержавеющих сталей при сварке под флюсом низкоуглеродистой проволокой

qп - погонная энергия

пр - коэффициент формы провара

; (5.9)

Определяем коэффициент формы провара по формуле:

; (5.10)

где К - коэффициент, зависящий от рода тока и полярности. При i<120 А/мм2 при сварке постоянным током обратной полярности коэффициент К определяется по формуле:

; (5.11)

Определяем ширину шва по формуле:

 ; (5.12)

Определяем высоту усиления шва по формуле:

; (5.13)

где FН - площадь наплавленного металла

; (5.14)

где Н = 9,4 г/Ач - коэффициент наплавки;

= 7,8 г/см3 - плотность наплавленного металла

Полученные значения (В и С) попадают в поле допуска геометрических размеров сварного шва С4 по ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные.

Полученные значения режимов сварки попадают в поле рекомендуемых по ОСТ 26-291-94 «Сварка в химическом».

5.3 Расчет нормы времени на сварку

Определим штучное время tшт, мин по формуле:

; (5.15)

где tо - основное время, мин;

tвсп - вспомогательное время, мин;

tобсл - время обслуживания рабочего места, мин;

tфиз - время на физические потребности.

Основное время tо, мин при автоматической сварки под слоем флюса определяется по формуле:

; (5.16)

где lо = 5,06 м - протяженность сварного шва;

Vсв = 30 м/ч - скорость сварки.

.

Вспомогательное время tвсп, мин определяется по формуле:

; (5.17)

где tв.ш - вспомогательное время, зависящее от длины свариваемого шва (связанное со швом);

tв.к - вспомогательное время, зависящее от свариваемой конструкции и типа оборудования.

При =10 мм tв.ш = 4 мин на 1 метр шва

При lо = 5,06 м tв.ш = 20,1 мин.

tв.к = 10% tо

tв.к = 0,1 10,1 = 1,0 мин.

Время обслуживания рабочего места и время на физические потребности принимаются в процентах от оперативного времени.

Принимаем tобсл = 5% tопер tфиз = 4% tопер

tопер = tо + tвсп ; (5.18)

tопер = 10,1 + 21,1 = 31,2 мин.

tобсл = 5% tопер = 0,05 31,2 = 1,6 мин.

tфиз = 4% tопер = 0,04 31,2 = 1,25 мин.

6. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Роликовый стенд предназначен для вращения обечаек при механической зачистки кромок обечаек, а так же для процесса сборки и сварки.

Установка состоит из рамы 1, на которой смонтированы две пары обрезиненных роликоопор 2, 3, 4. Обечайка вращается от обрезиненных роликоопор, приводимых в движение электродвигателем с регулируемой частотой, а вращение инструмента осуществляется от электродвигателя 5 через вал 8, находящийся в трубчатой штанге. Для предотвращения съезжания обечайки с роликоопор предусмотрен упорный ролик 2.

Скорость вращения роликов может регулироваться, учитывая требования сварки или скорости зачистки кромок обечайки инструментом. Вращатели имеют бесступенчатую систему регулирования скорости вращения.

Техническая характеристика приспособления и требования к его изготовлению приведены на чертеже ДП-НГТУ-МХ09с-000-13.



Рисунок 6.1 Ролико-опорный стенд.

Для приспособления необходимо выбрать электродвигатель и цилиндрический редуктор.

Расчет редуктора электродвигателя ведется по /19, 20/

6.1 Выбор кинематической схемы

Рисунок 6.2 Кинематическая схема редуктор

6.2 Определение КПД передач и привода, выбор электродвигателя

(6.1)

где -[1, с.4] - КПД зубчатой передачи с учетом опор.

Принимаем з3 = 0,97.

=0,98 - КПД соединительной муфты, [19, с.4]

= 0,99 - КПД подшипников качения, [19, с.4].

В нашей схеме две зубчатые передачи и две соединительные муфты, одна пара подшипников качения приводного вала (не считая тех, которые служат опорами для зубчатых передач).

Потребная мощность электродвигателя:

, (6.2)

где - мощность на тихоходном валу.

кВт.

По полученным данным по [19, табл.2.2] подбираем электродвигатель 4А132S4/1455 с параметрами с учетом коэффициента скольжения S=2,7%

6.3 Кинематический расчет

Передаточное число привода:

(6.3)

Из стандартного ряда принимаем

Передаточное число тихоходной передачи [19,с.7]:

(6.4)

Принимаем стандартное значением и = 5

Передаточное число быстроходной передачи [1,с.7]:

иБ= (6.5)

Принимаем иБ = 8

Передаточное число редуктора

Определение вращающих моментов и частот вращения валов

Момент на тихоходном валу, [19, с. 8]

; (6.6)

где - угловые скорости быстроходного и тихоходного валов соответственно.

(6.7)

Момент на быстроходном валу [19, с.8]:

(6.8)

Результаты расчетов сводим в таблицу 6.1

Таблица 6.1 Результаты расчётов

N=об/мин
Н м
Рад/с

Основываясь на полученных результатах, выбираем стандартный двухступенчатый редуктор 1Ц2У-200 с номинальным крутящим моментом на тихоходном валу Нм и передаточным отношением

6.4 РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫЧАТОЙ ЦИЛИНДРИТЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Выбор твердости, термической обработки, материал колес

При требуемой твердости колес НВ < 350, учитывая также возможный большой диаметр, заготовки колес выбираем по таблице 2.1 [19, с.8]. Для всех колес редуктора материал - сталь марки 40ХН.

Термическая обработка колес - улучшение , твердость HR = 48…53,

=750МПа.

Термическая обработка шестерен - улучшение и закалка, твердость HRC = 48.. .53,

= 750 МПа.

Средняя твердость колес: HRC ==50,5 .

Средняя твердость шестерен: HRC == 50,5 .

6.4.1Определение допускаемых напряжений

Д ля быстроходной передачи:

· Допускаемое контактное напряжение на контактную выносливость:

 (6.10)

где -коэффициент долговечности;

- предел контактной выносливости при нулевом цикле, табл. 8.9 [20, с.147];

SH = 1,1 - коэффициент безопасности при термической обработке - улучшение,

[20, с. 146];

=14HRC + 170 ; (6.11)

; (6.12)

где -число циклов перемены напряжзений. Принимаем по [Шб, табл.3.3]

действительное число циклов перемены напряжений.

= 573; (6.13)

где - угловая скорость, рад/с.

-время работы передачи. Принимаем по [Шб, с.39]

принимаем =1.

· Допускаемое напряжение изгиба:

, (6.14)

где -1 - коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки - при односторонней нагрузке [20, с. 151];

-1,0- коэффициент безопасности, табл. 8.9 [20, с. 147];

=370МПа - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба [20, с. 147];

- коэффициент долговечности, [20, с. 151].

; (6.15)

Д ля тихоходной передачи:

по формуле (2.2):

.

Определяем по формуле (2.4) и по формуле (2.3) :

принимаем =1.

· Допускаемое контактное напряжение на контактную выносливость по формуле (6.10):

.

по формуле (6.15)

· Допустимое напряжение изгиба по формуле (6.14):

Так как разность твердости шестерни и колеса незначительна, то допускаемое напряжение для быстроходной ступени определяется следующим образом: [20 с. 145]

= min(,) (6.17)

= min(797,3;797,3) = 797,3 МПа

Допускаемые напряжения тихоходной передачи определяются :

= min(215;100) = 100 МПа.

6.4.2 Определение основных геометрических параметров для тихоходной передачи

Межосевое расстояние

, (6.18)

где = 4300 - [19, с. 10] - коэффициент для косозубых колес;

= 1,0 - [19, с. 10] - коэффициент концентрации нагрузки для прирабатывающихся

колес в режиме постоянной нагрузки;

- эквивалентный момент на колесе, [19, с. 11 ];

= 0,25...0,4- [19, с.11] - при несимметричном расположении опор.

Принимаем при НВ > 350 =0,25

и = = 2

== 100 МПа = 100 106 Па.

= , (6.19)

где Т =108 Нм.

; (6.20)

где = 1,0 - коэффициент эквивалентности при постоянном режиме, табл. 2.4 [19, с. 12]

=.

Принимаем стандартное значение = 315 мм.

Основные размеры колеса и модуль передачи

· Предварительные размеры колеса

(6.21)

мм

· Ширина колеса

 (6.22)

=

· Модуль передачи

(6.23)

где Кт = 5,8 - [19, с. 12] - коэффициент для косозубых колес;

(6.24)

- эквивалентный момент на колесе, [19, с 12];

(6.25)

= 1,0 - при постоянном режиме и термической обработке (улучшение) [19, с. 13]

Так как >, то =1 - см. п. 2.3

=1 = 108мм

м.

Значение модуля m округляем в большую сторону до ближайшего стандартного значения, m = 2 мм.

· Число зубьев шестерни колеса. Фактическое передаточное число

Минимальный угол наклона зубьев зубчатых колес

; (6.26)

=arcsin()=

Суммарное число зубьев, [19, с 3]

(6.27)

Принимаем =313, округляя в меньшую сторону до целого числа

Определяем действительное значение угла, [19, с. 13]

= arccos(m/(2aw )) (6.28)

= arccos(313

cos = 0,995

Для косозубых колес = 8°...18°.

Число зубьев шестерни, [19, с.13]

(3.29)

Значение округляем в ближайшую сторону до целого числа. Принимаем =104.

Так как = 104>ZMIN =17cos3= 17-0,9953 =16,7, то передача выполняется без выносной коррекции, то есть коэффициент смещения

Число зубьев колеса

z2=- (6.30)

z2 =313-104 = 209.

Фактическое передаточное число

; (6.31)

Отклонение от заданного передаточного числа

Согласно [19, с. 13] допустимое отклонение передаточного числа должно быть < 4. Окончательно принимаем иБ = 2.

Определение диаметров колес

· Делительные диаметры d:

, (6.32)

=104·2/0,995 = 210 мм

d=2a-d1 , (6.33)

d=2 315-102=528 мм

· Диаметры окружностей вершин зубьев:

; (6.34)

;

.

· Диаметры окружностей впадин зубьев

(6.35)

(6.36)

=368-2,5-2 = 363 мм

· Ширина зубчатого венца шестерни, [20, с.98]:

(6.37)

Принимаем стандартное значение= 90 мм.

Окружная скорость и усилия в зацеплении

· Окружная скорость шестерни:

(6.38)

Этой скорости соответствует девятая степень точности по табл. 2.4 [19, с. 15], однако, передача с 9-й степенью точности - это передачи с пониженной точностью, принимаемые в качестве открытых передач. В нашем случае зубчатая передача закрытая, общего машиностроения.

Принимаем степень точности 8.

· Окружная сила

; (6.39)

· Радиальная сила

Fr = Ft· tg/cos; (6.40)

где = 20° - стандартный угол.

· Осевая сила

Fa = Ft·tg; (6.41)

6.4.3 Проверочный расчет зубчатой передачи на контактную выносливость

· Расчетное контактное напряжение

; (6.42)

Принимаем для косозубых колес по [19,с.15]

=2,7·105

=1,1

Принимаем по таблице2.9. [19,с.16] при U > 0,806 м/с, HB350 8 степени

точности = 1,1, зубья косые.

=108 Н * м - смотри п. 2.3.1.

b2 = 0,078м

aW = 0,315 м

u= 4

.

=620 МПа<[]= 797,3 МПа - условие прочности зубчатой передачи на контактную выносливость выполняется.

Запас прочности

Такой запас прочности не является излишним, так как он меньше 10%.

6.4.4 Проверочный расчет зубчатой передачи на выносливость при изгибе

Коэффициент формы зубьев шестерни и колеса определяется по табл. 4.13 [20,с.101] в зависимости от эквивалентного числа зубьев.

; (6.43)

; .

; .

Так как соотношение для шестерни меньше, то зубья шестерни имеют меньшую

прочность при изгибе, чем зубья колеса. Следовательно, дальнейший расчет ведем для зубьев шестерни.

· Расчетное напряжение изгиба в зубьях колеса и шестерни

, (6.44)

где =0,91 - для косозубых колес 8-й степени точности, [19,с.14];

- коэффициент концентрации нагрузки.

Принимаем = 1,0 - для прирабатывающихся колес при постоянной нагрузке, [l9.c.15];

- коэффициент динамической нагрузки, табл. 2.7 [19,с.15].

При НВ350 - U = 0,806м/с, KFU = 1,06, степень точности косозубого колеса 8.

;

FtE - эквивалентная окружная сила, [19,с.15].

FtE=KFg·Ft

где Kfg = 1

967H (6.45)

1028,5Н

= 797,3 МПа - условие прочности зубьев колеса по направлениям изгиба выполняется.

= МПа

=22,6 МПа < []2 =100 МПа - условие прочности зубьев шестерни по направлениям изгиба выполняется.

7. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА

Цель раздела: разработка мероприятий, направленных на исключение возможности производственного травматизма, отравлений, профзаболевании, а также загрязнения окружающей среды при изготовлении и эксплуатации разработанного в проекте реактора.

7.1 Характеристика опасных и вредных производственных факторов

Предприятиям химического машиностроения присущи следующие группы опасных и вредных производственных факторов [28]:

- физические;

- химические;

- психофизиологические.

К физическим факторам относятся:

- вращающиеся части машин и механизмов;

- подвижные части производственного оборудования;

- передвигающиеся изделия, заготовки и материалы;

- повышенная запыленность и загазованность воздуха на участках пневмошлифовки;

- повышенная температура воздуха, инфракрасное излучение на участках сварки и горячей штамповки;

- искры и брызги расплавленного металла на сварочных участках;

- повышенный уровень шума и вибрации на участках газовой резки, мехобработки, штамповки и пневмошлифовки;

- радиоактивное излучение на участках рентгенконтроля сварных швов;

- недостаточное освещение рабочей зоны;

- повышенное напряжение электросети, замыкание которой может произойти через человеческое тело.

К химическим факторам относятся газы, выделяющиеся при сварке и термообработке, а именно: Fe2O3, Cr2O3, NO2, CO, MnO2. По характеру воздействия на организм человека они делятся на:

- токсичные: Fe2O3, Cr2O3, NO2, CO;

- влияющие на репродуктивную функцию: MnO2.

Все перечисленные вещества попадают в организм человека через органы дыхания.

К психофизиологическим факторам относятся:

- статические и динамические перегрузки;

- монотонность труда;

- перенапряжение анализаторов;

- эмоциональные перегрузки.

7.2 Санитарно-гигиенические мероприятия

7.2.1 Токсические свойства обращающихся в производстве веществ. Меры и средства безопасности

Основные токсические вещества, образующиеся в производстве химической аппаратуры - это газообразные продукты, выделяющиеся при варке, газорезке, термообработке, а именно: CO, NO2, Cr2O3, MnO2, Fe2O3.

Характеристика наиболее токсичных веществ, образующихся в производстве приведена в таблице 7.1.

Таблица 7.1 - Характеристика токсических веществ, сырья, полупродуктов; продукта и отходов производства.

Наименование вещества	MnO2	Cr2O3	Fe2O3	Литература
Агрегатное состояние	аэрозоль дезинтеграции	аэрозоль конденсации	Аэрозоль конденсации	[7]
Класс опасности вещества	II	I	IV	[8]
ПДК воздуха рабочей зоны, мг/м3	0,2	0,01	15	[8]

Согласно [29] класс промышленного предприятия IV, ширина санитарно-защитной зоны не менее 300 м.

Для контроля наличия Cr2O3 устанавливается непрерывный контроль, предусматривающий применение системы самопишущих автоматических приборов, подающих сигнал о повышении уровня ПДК с погрешностью не более 25%.

Для контроля наличия MnO2 и Fe2O3 устанавливается периодический контроль, предусматривающий достоверность результатов.

Вредные вещества, образующиеся в производстве оказывают на организм человека следующие воздействия [30]

- Cr2O3 - вызывает поражение органов дыхания, желудочно-кишечного тракта, почек;

- MnO2 - вызывает изменение ЦНС, симптомы полиневрита;

- Fe2O3 - поражает легочную ткань, влияет на кровеносную систему и углеводный обмен.

Все рабочие должны работать в брезентовых брюках и куртке, рукавицах и ботинках.

Электросварщики должны работать в спецрукавицах (от поражения электрическим током) и маске [31].

Котельщики должны работать в защитных очках без светофильтров и респираторе типов: ШБ-1, Лепесток-5, Лепесток-40, Систок-П, Систок-К, Систок-2П-В [31].

Сварщики должны работать в очках закрытого типа (для защиты глаз от ультрафиолетовых и инфракрасных лучей) со стеклами ГС-2, имеющих плотность светофильтров ГС-3 при расходе ацетилена до 750 л/ч, ГС-7 до 2500 л/ч, ГС-12 более 2500 л/ч [31].

7.2.2 Метеорологические условия. Вентиляция. Отопление

В сборочном цехе источниками тепловыделений являются сварочные стенды, поражающие дуги, искры и брызги расплавленного металла.

Количество тепла, выделяющееся в окружающую среду определяется по формуле:

; (7.1)

где - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К;

F - площадь поверхности дуги, м2

tд - температура дуги, 0С;

tв - температура воздуха, 0С;

n - количество сварочных аппаратов.

tд = 60000С; tв = 180С; n = 12

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле [32]:

; (7.2)

где а, в - эмпирические коэффициенты;

а = 9,3; в = 0,058

Площадь поверхности дуги определяется по формуле

; (7.3)

где D - диаметр дуги, м;

L - длина дуги, м;

D = 2,5 10-3 м; L = 4 10-3 м.

Подставив численные значения в формулу (7.1) получим:

Избыток тепла определяется по формуле:

; (7.4)

где V - объем производственного помещения, м3;

V = a b c, (7.5)

где a, b, c - соответственно длина. Ширина, высота производственного помещения (сборочного цеха), м:

a = 42 м; b = 24м; c = 12 м.

V = 42 24 12 = 12096 м3.

Подставив численные значения в формулу (7.4) получим:

Вывод. Полученное значение избыточного тепла qизб, образующегося в процессе сварки входит в пределы допустимых норм для сборочного цеха qизб = 0,2 0,5 кДж/(м3ч)

Работа в сборочном цехе связана с ходьбой, перемещением грузов и использованием специнструментов. Согласно [33] примем категорию работ II-б; работы, связанные с ходьбой, перемещением грузов до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением с энергозатратами 230-290 Вт.

Оптимальные и допустимые параметры метеорологических условия воздуха рабочей зоны для теплого и холодного периодов года приведены в таблице 7.2

Таблица 7.2 - Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений для холодного периода года [34]

Период года	Холодный
	Оптимальные	Допустимые
Параметры микроклимата: - температура воздуха рабочей зоны, оС; - относительная влажность, %; не более - скорость движения воздуха, м/с.	17-19 60-40 Не более 0,2	Диапазон ниже оптимального	Диапазон выше оптимального
		15,0-16,9 15-75 0,2	19,1-22,0 15-75 0,4
Период года	Холодный
	Оптимальные	Допустимые
Продолжение таблицы 7.2
Параметры микроклимата: - температура воздуха рабочей зоны, оС; - относительная влажность, %; не более - скорость движения воздуха, м/с.	19-21 60-40 Не более 0,2	Диапазон ниже оптимального	Диапазон выше оптимального
		16,0-18,9	21,1-27,0
		при 24о и менее -75 при 25о - 70 при 26о - 65 при 27о - 60
		0,2	0,5

Для теплого периода года оптимальные параметры микроклимата следующие: температура на 2-3% выше, чем для холодного периода, относительная влажность для всех категорий работ 60-40% скорость движения воздуха в зависимости от категории работ колеблется от 0,2 до 0,5 м/с.

На основе практических данных количество выделяющихся в воздухе рабочей зоны веществ: 0,01 кг/ч MnO2; 0,0011 кг/ч Cr2O3; 0,021 кг/ч Fe2O3.

Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда необходимо предусмотреть общеобменную вентиляцию.

Количество подаваемого воздуха определяется по формуле [34]:

; (7.6)

где G - масса вредных веществ, выделяющихся в рабочее помещение в единицу времени мг/ч;

СПДК - предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ, мг/м3;

СПР - содержание вредных веществ в подаваемом воздухе, мг/м3.

СПДК (MnO2) = 0,2 мг/м3; СПДК (Cr2O3) = 0,01 мг/м3; СПДК (Fe2O3) = 15 мг/м3;

СПР = 0 мг/м3

Подставив числовые значения в формулу (7.6) получим:

Поскольку каждое вещество не усиливает вредное действие другого, то примем количество подаваемого воздуха по максимальной величине [34]

V = 100000 м3/ч

Кратность воздухообмена определяется по формуле [34]:

, (7.7)

где V - объем воздуха для вентиляции помещения, м3/ч;

VП - объем помещения, м3.

Для большинства помещений химических производств при нормальном ведении технологического процесса К колеблется от 3 до 10 [34].

В сборочном цехе должно быть предусмотрено отопление: центральное водяное (температура воды 80 0С) и местное воздушное (температура воздуха 45 0С) [34].

Характеристика производственного шума и вибрации.

Основными источниками шума являются сварочные генераторы, вентиляторы, комплект инструмента котельщика. Шум является: по характеру спектра - широкополосным, с непрерывным спектром; по временным характеристикам - постоянным (уровень шума изменяется во времени не более чем на 5 дБ) [35].

Источником вибрации является пневмошлифовальная машина. Вибрация является: по способу передачи - локальной; по временным характеристикам - постоянной (спектральной и корректировочный по частоте параметр изменяется во времени не более в 2 раза) [36].

Характеристика производственного шума представлена в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Характеристика производственного шума.

Параметры	Источник шума
	Сварочный генератор	Вентиляторы	Инструмент котельщика
Характеристика рабочего места	Периодические наблюдения	Периодические наблюдения	Непрерывные наблюдения
Среднегеометрическая частота, Гц	500	500	500
Уровень звукового давления, дБ	78	75	100
Эквивалентный уровень звука, дБ	80	80	96
Допустимый уровень звукового давления, дБ	83	80	96
Допустимый эквивалентный уровень звука, дБ	85	85	85

Для защиты от шума сварочного генератора следует установить защитный экран.

В качестве индивидуального средства защиты от шума следует использовать вкладыши противошумные «Антифоны» ТУ 400-28-152-76, предназначенные для защиты от широкополостного производственного шума с уровнем до 100 дБ [35].

7.2.4 Освещение производственных помещений

Работы в сборочном цехе относятся к работам малой точности, наименьший размер объекта 1-5 мм, разряд зрительных работ - V, подразряд- «б» [37].

Вид освещения - естественное (верхнее и боковое) и искусственно.

Нормативное значение коэффициента естественного освещения (КЕО) определяется по формуле [15]:

; (7.8)

где еН - значение КЕО для естественного комбинированно освещения [37];

mN - коэффициент светового климата [37],

для Нижегородской области mN = 1

N - номер группы обеспеченности естественным светом.

еН = 1,8%

Подставив числовые значения в формулу (7.8) получим:

Виды искусственного освещения: рабочее и аварийное (освещение безопасности и эвакуационное). Система рабочего освещения - общая. Источник света - светильники с лампами ДРЛ типа 2РТС - 700У3, пыленепроницаемого исполнения [37].

Нормированная освещённость:

- для рабочего освещения - 300 лк;

- для освещения безопасности - не менее 2 лк;

- для эвакуационного освещения - 0,5 лк.

Источник питания аварийного освещения - отдельный фидер центральной подстанции /44/.

Количество светильников определим по формуле [37]:

(7.9)

где = 300 лк - нормированная освещенность;

S=А В= 42 24 = 1008 м2- площадь освещаемого участка;

К- 1,2 - коэффициент запаса;

Z = 1,15 - коэффициент минимальной освещенности;

Ф = 35000 лм - световой поток лампы ДРЛ - 700;

N- коэффициент использования светового потока, определяемый по индексу помещения i и коэффициентам отражения потолка (рпт), стен (рс) и пола(рпл).

Принимаем рпт = 50%, рс = 30%, рпл = 10%.

Индекс помещения [37]:

(7.10)

где = 10 м - высота подвеса светильников.

Принимаем = 0,57.

Для светильников с лампами ДРЛ соотношение L/Hp = 1,4.

Тогда расстояние межу рядами составит L = 14 м.

Принимаем число рядов светильников N = 2.

Подставив численные значения, получим:

Принимаем n = 22, расположение светильников в 2 ряда по 11 штук в каждом.

7.3 Электробезопасность. Защита от статического электричества. Молниезащита

Напряжение используемого электрического тока в сборочном цехе 380/220 В.

По степени опасности поражения электрическим током помещение особоопасное, так как железобетонные полы являются токопроводящими и существует возможность одновременного прикосновения человека к заземленным металлоконструкциям и механизмом и к металлическим корпусам электрооборудования с дугой [38].

В помещении должны быть предусмотрены следующие меры по защите от поражения электрическим током [38]:

- все оборудование должно заземляться, сопротивление заземляющего устройства - не более 40 м;

- все провода должны иметь изоляцию и не иметь повреждений;

- места, где проводятся работы с использованием высоких напряжений должны ограждаться и обозначаться предупреждающими плакатами;

- работы внутри аппарата должны производиться с использованием устройств, работающих на малом напряжении (менее 12 В).

Здание по взрывопожароопасности по ПЭУ не классифицируется, поэтому категория помещения по молниезащите - III [39].

Здание должно защищаться от прямых ударов молний и заноса высоких потенциалов по надземным металлическим коммуникациям [39].

Для защиты здания от заноса высоких потенциалов необходимо присоединить коммуникации на вводе в здание к заземлению защиты от прямых ударов молнии.

Для защиты от молний должны устанавливаться вертикальный стержневой молниеприемник; сопротивление заземляющего устройства не более 10 Ом [39].

7.4 Пожарная безопасность

Помещение сборочного цеха по взрывопожароопасности относится к категории Г - обращение негорючих веществ и материалов в горячем, раскаленном и расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени.

Специальная защита для электрооборудования не требуется, исполнение открыто.

Материалы строительных конструкций здания (стены, перекрытия, полы) характеризуются как несгораемые, степень огнестойкости - I, предел огнестойкости стен RE 30, покрытий RE 30, несущих элементов RE 120 [40].

Здание должно иметь эвакуационные выходы - 2, расстояние от наиболее удаленной рабочей точки до эвакуационного выхода - 30 м.

На случай пожара в помещении должны быть установлены противопожарные щиты, ящики с песком, огнетушители типа ОП 10, а около помещения должны располагаться колодцы с пожарными гидрантами.

Для сигнализации о пожаре помещения должно быть оборудовано пожарной телефонной связью.

7.5 Основные требования безопасности к проектируемому оборудованию

7.5.1 Требования к конструкции, конструкционным материалам и средствам защиты аппарата

Конструкция реактора должна:

- иметь двойное торцевое уплотнение вала, фланцевые соединения, приваренные в стык (на штуцерах) с уплотнительной поверхностью шип-паз для исключения выделения взрывоопасной, токсичной среды и ее паров;

- иметь клапан, предохраняющий аппарат от повышения давления. Клапан пружинный 17нт17ст. Характеристика клапана (при Рраб = 0,6 МПа):

диаметр входной 50 мм

условное давление входного штуцера 6,3 МПа

диаметр выходной 80 мм

условное давление выходного штуцера 4,0 МПа

диаметр седла клапана 30 мм

площадь сечения седла 706,5 мм2

коэффициент расхода 0,6

масса 39 кг

давление настройки Рнастр = 1,05Рраб = 1,050,6 = 0,63 МПа

давление начала открытия Рн. откр = 1,1 Рраб = 1,10,6 = 0,66 МПа

Клапан комплектуется пружиной № 16.

- иметь тепловую изоляцию, обеспечивающую температуру наружных поверхностей не более 400С для исключения ожогов;

- иметь ограждения движущихся частей (вала) для исключения травматизма;

Применяемые конструкционные материалы должны быть:

- коррозионностойкими и термостойкими;

- безопасными и безвредными.

С учетом этого в качестве конструкционных материалов применяются:

- для корпуса, вала, штуцеров - 08Х22Н6Т;

- для рубашки - Вст3ст5;

- для прокладок - паронит ПМБ.

В качестве средств защиты для данного аппарата должны быть предусмотрены:

- заземление - для исключения поражений электрическим током, сопротивление заземляющего устройства - 4 Ом [38];

- обозначение вращающихся открытых частей аппарата (вала и муфты) сигнальным цветом с указанием направления вращения.

7.5.2 Техническая характеристика аппарата

Разрабатываемый реактор обладает следующими характеристиками:

- давление в корпусе: рабочее - 0,085МПа,

расчетное - 0,565 МПа;

- давление в рубашке: рабочее - 0,48 МПа,

расчетное - 0,125 МПа;

- давление в змеевике: рабочее - 0,4 МПа,

расчетное - 0,3 МПа;

- температура среды - 150 0С;

- температура теплоносителя - 60 0С;

- номинальный объем - 32 м3;

- диаметр корпуса (внутренний) - 2200 мм;

- диаметр рубашки (внутренний) - 2400 мм;

- высота - 7400 мм;

- способ изготовления - сварной;

- характеристика рабочей среды:

состав: эпоксидная смола;

не вызывает МКК;

не взрывоопасна;

пожароопасность по ГОСТ 12.1.004-16 - .

Группа сосуда по ОСТ 26-291-94 : 1

Класс герметичности по ОСТ 26-11-14-88 : 5

Аппарат подлежит действию "Правил" РОСТЕХНАДЗОРа

Аппарат подлежит регистрации в органах РОСТЕХНАДЗОРа

7.5.3 Котлнадзорность аппарата

Данный аппарат подлежит освидетельствованию и регистрации в органах Ростехнадзора. Для обеспечения проведения внутреннего осмотра предусмотрен люк. Периодичность освидетельствования ответственным по надзору - 1 раз в 2 года, инспектором Ростехнадзора - 1 раз в 4 года. Гидроиспытание пробным давлением под наблюдением инспектора Ростехнадзора - 1 раз в 6 лет.

Для контроля сварных швов используются неразрушающие методы, рентгенконтроль и гидроиспытания.

При регистрации и освидетельствовании аппарата органами Ростехнадзора проводятся гидроиспытания корпуса и рубашки.

Испытательная среда - вода, время выдержки - 20 мин, температура испытаний - 5-40 0С.

7.5.4 Механизация трудоемких и опасных работ при изготовлении аппарата

При изготовлении и монтаже данного аппарата для обеспечения и снижения опасности работ должны быть предусмотрены следующие средства механизации:

- электромостовой кран грузоподъемностью 12,5 тонн марки КМБК-5К;

- передвижные тележки;

- автомобильный кран грузоподъемностью 10 тонн.

Техническое освидетельствование подъемно-транспортных средств проводится в следующие сроки:

- внешний осмотр через 12 месяцев;

- статические и динамические испытания через 3 года.

7.6 Экологичность проекта

7.6.1 Источники загрязнений

Основными источниками загрязнений являются:

- газы, выделяющиеся при сварке и термообработке: NO2 - 3,5 кг/год, CO - 17,3 кг/год, MnO2 - 17,3 кг/год, Cr2O3 - 1,9 кг/год, Fe2O3 - 36,3 кг/год;

- пары, образующиеся при шлифовке и при истирании поверхностей строительных конструкций;

- вещества, применяемые в процессе изготовления оборудования (ацетон, сольвент, уайт-спирит, азотная и соляная кислоты, силикатная эмаль, измельченная эмаль - фритта, шликер, кварцевый песок, металлическая дробь, эпоксидная смола, гексаметилендиамин);

- пыль, образующаяся при шлифовке и истирании поверхностей строительных конструкций;

- смывные воды, вода, остающаяся после проведения гидравлических испытаний;

- опилки, стружки, обрезки материалов, образующиеся при изготовлении оборудования;

- шум и вибрация, порождающиеся вентиляторами, сварочными генераторами, инструментом котельщика, кузнечно-прессовым оборудованием; уровень шума до 100 дБ.