Модернизация сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тихоокеанский государственный университет»

Институт (факультет) Институт информационных технологий

Кафедра Технологической информатики и информационных систем

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Тема: Модернизация сверлильно-фрезерно-расточного станка модели 250V

Специальность150900.62 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Дипломник Речкалова О.Л.

Руководитель Давыдов В.М.

Хабаровск - 2014 г.

Введение

Создание материально-технической базы и необходимость непрерывного повышения производительности труда ставит перед машиностроителями весьма ответственные задачи.

Основное требование к современному производству - дать как можно больше продукции лучшего качества и с наименьшей стоимостью - относится прежде всего, к машиностроению, призванному обеспечить технический прогресс всех отраслей народного хозяйства. Выполнение этого требования обеспечивается не только за счет простого количественного роста производства (нового капитального строительства, увеличение рабочей силы, модернизации устаревшего оборудования и создания нового), но и путем лучшего использования имеющейся техники, хорошей организации труда, внедрения передовой технологии, распространения передового опыта и применения прогрессивной оснастки.

Интенсификация производства в машиностроении связана с модернизацией средств производства на базе применения новейших достижений науки и техники. Техническое перевооружение, подготовка производства новых видов продукции машиностроения и модернизация средств производства неизбежно включают процессы проектирования средств технологического оснащения и их изготовления.

1. Технические характеристики станка-аналога

Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной модели 250V предназначен для высокопроизводительной обработки деталей из различных конструкционных материалов в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. Выполняет операции сверления, растачивания, нарезания резьбы, прямолинейного, контурного и объемного фрезерования.

Область применения: машиностроение, инструментальное производство (изготовление штампов, пресс форм, электродов, в том числе из графита, значков, медалей и т.д.) и другие отрасли народного хозяйства.

Рис. 1 Станок вертикальный сверлильно-фрезерно-расточной модели 250V

Технические характеристики станка Таблица 1.1

MAX мощность станка. Рmax, кВт.	Масса станка. m, кг.	Число оборотов n min, c-1	Число оборотов n max, c-1	габариты станка, мм	Точность по ГОСТ 8-82
5.5	1500	0	3000	130020002100	Н, П, В, А, С.

2. Обоснование технической характеристики станка

2.1 Определение предельных диаметров сверла и рациональных режимов резания

Режимы резания на вертикально-сверлильном станке с ЧПУ Таблица 2.1

Технологические переходы	Инструменты	Режимы резания
	Тип	диаметр	Глубина резания, мм	Подача, мм/об	Скорость резания, м/мин
Режимы резания на вертикально - сверлильных станках Конструкционная углеродистая сталь,
1. сверление	быстрорежущие	25-30		0,29-0,41	24-28
	твердосплавные	21-30		0,22-0,35	49-58
2. зенкерование	быстрорежущие	25-35	0,5-1,0	0,5-0,7	20-22
	твердосплавные	25-35	0,5-1,0	0,5-0,7	64-72
3. развертывание	быстрорежущие	21-80	0,2-0,4	0,7-0,8	10,6-13
	твердосплавные	св.20	0,2-0,4	0,8-1,2	10
	конические	13-100		0,1-1,0	6
4. нарезание резьбы	метчики машинные	24-45			12,6-26,5
Серый чугун, HB180-220
5. сверление	быстрорежущие	25-30		0,58-0,72	26-30
	твердосплавные	25-30		0,37-0,5	80-87
6. зенкерование	быстрорежущие	25-35	0,5-1,0	0,75-1,0	26-29
	твердосплавные	25-35	0,6-1,3	0,75-0,9	86-97
7. развертывание	быстрорежущие	21-80	0,2-0,4	2,2-4,0	4,1-5,1
	твердосплавные	10-50		1,0-1,3	60-80
	конические	13-100		0,15-0,9	7
8. нарезание резьбы	метчики машинные	24-45			8,9-19
Режимы резания на горизонтально-расточных станках (Сталь)
9. Наружное продольное и поперечное точение суппортом планшайбы: черновое по корке	Резцы Т14К8		5-9	0,6-0,8	45-50
10. Растачивание борштангой	Резцы Т5К10		5-9	0,6-0,8	41-45
11. Прорезание канавок на поверхности	Резцы Р6М5			0,12-0,15	16,2-19
12. Фрезерование плоскостей и уступов	фрезы концевые Р6М5	16-50	3-5	0,06-0,09	39-45
13. Фрезерование пазов	фрезы шпоночные Р6М5	16-40	5-10	0,05-0,7	25
14. Сверление	сверла ВК8	20-30		0,19-0,35	49-58
15. Развертывание	развертки цилиндрические Т15К6	21-80		1,2-2,0	60-80
серый чугун, НВ 190-210
16. Наружное продольное и поперечное точение суппортом планшайбы: черновое по корке	Резцы ВК8		3,5-6,2	0,75-1,0	35-45
17. Растачивание борштангой	Резцы ВК8		3,5-6,2	0,75-1,0	30-35
18. Прорезание канавок на поверхности	Резцы ВК8			0,1-0,14	37-42
19. Фрезерование плоскостей и уступов	фрезы концевые Р6М5	20-50	4-6	0,1-0,15	32-37
20. Фрезерование пазов	фрезы концевые ВК8	16-32	6-10	0,05-0,08	45-50
21. Сверление	сверла Р6М5	20-60		0,52-0,9	16-21
22. Развертывание	развертки цилиндрические ВК6	21-80	0,1-0,2	1,0-2,0	60-80
23. Подрезание торцов и цекование отверстий	пластины подрезные и цековки ВК8	20-70		0,09-0,2	12-16
24.нарезание резьбы на проход	Метчики Р6М5	20-45			8,5-19
Режимы резания на вертикально-фрезерных станках (сталь)
25. Фрезерование плоскостей и уступов	фрезы концевые Т5К10	20-50	5-6	0,1-0,12	85-90
26. фрезерование пазов	фрезы т-образные Р6М5	25-50		0,02-0,04	27-30
серый чугун
27. фрезерование плоскостей и уступов	фрезы концевые Р6М5	16-50	до3,5	до0,07	46-75
28.Фрезерование пазов	фрезы концевые Р6М5	16-25		0,04-0,05	23-25

Для заданной модели вертикально-сверлильного станка 2А135 наибольший диаметр сверления Dб = 35 мм, тогда наименьший диаметр сверла:

При сверлении в сплошном материале глубина резания:

При рассверливании:

где D - диаметр сверла, d - диаметр отверстия в заготовке.

Наибольший диаметр сверления Dб для универсальных вертикально и радиально-сверлильных станков является их основным параметром и должен соответствовать ГОСТ 1227-72. При зенкеровании и развёртывании глубина резания равна величине припуска на сторону tм = 0,5 мм, tб = 2 мм. При чистовом развёртывании отверстий диаметром 5 … 80 мм припуск на сторону tм= 0,05 мм, tб = 0,25 мм. При черновом развёртывании припуск на сторону tм= 0,1 мм, tб = 0,2 мм.

Наибольшая и наименьшая подачи (для самого мягкого материала (цв. металлы) при работе со свёрлами наибольшего и наименьшего диаметра) по табл. 1.11 [1]:

мм/об

мм/об

Наибольшая и наименьшая скорости резания при сверлении:

м/мин

м/мин

сверления и характеристику инструмента;

Т - стойкость инструмента;

S - подача;

D - диаметр инструмента;

НВ - твёрдость обрабатываемого материала (табл. 1.25 [1])

Предельные значения частот вращения шпинделя:

мин-1

мин-1

Диапазоны регулирования привода главного движения и подачи

2.2 Определение силовых параметров процесса резания и эффективной мощности привода.

Наибольшее осевое усилие, действующее при сверлении:

кН

Определим значение наибольшего крутящего момента при сверлении самого твёрдого материала:

кН•м

Значения коэффициентов С1, z, y, n определяем по табл. 1.32 [1]

кВт

Мощность электродвигателя главного движения определяется по наибольшей эффективной мощности резания:

кВт

где: k - коэффициент перегрузки станка, k = 1,2 … 1,3.

? - КПД привода с вращательным главным движением (? = 0,7 … 0,85).

Так как модернизируемый станок имеет только один электродвигатель, то при определении его мощности должна быть учтена мощность, расходуемая также и в цепях привода подачи и вспомогательных движений. Мощность, потребляемая на движение подачи, обычно невелика и составляет от мощности привода главного движения для сверлильных станков 4 …5%. Следовательно, мощность электродвигателя станка будет равна:

кВт

По найденной мощности выбираем двигатель типа АИР100L2, для которого: Nдв = 5,5 кВт nдв = 3000 мин-1

3. Кинематический расчёт привода

3.1 Определение числа скоростей привода

По известным значениям Rn (здесь Rv) и знаменателю геометрического ряда ? (примем ? = 1,41) находим число скоростей Z привода по формуле [1]:

Число скоростей принимаем Z = 9, как и в коробке скоростей модернизируемого станка 2А135.

где D1 = 140 мм, D2 = 178 мм,

Z1 = 27, Z2 = 34, Z3 = 21, Z4 = 55, Z5 =48, Z6 = 61, Z7 = 34, Z8 = 17, Z9 = 65,

Z10 = 35, Z11 = 48, Z12 = 68, Z13 = 34, Z14 = 50

Зная числа зубьев шестерён, определим передаточные числа:

Числа зубьев колёс привода Табл.3.1

D	D1:D2	Z	Z1:Z4	Z2:Z5	Z3:Z6	Z7:Z11	Z8:Z12	Z9:Z13	Z10:Z14
Диаметры шкивов	140:178	Число зубьев	27:55	34:48	21:61	34:48	17:68	65:34	35:50
i	0,78	i	0,38	0,71	0,34	0,71	0,25	1,91	0,7
		?Z	82	82	82	82	85	99	85

Зная частоту вращения электродвигателя и передаточные числа всех ступеней, построим график частот вращения привода:

График частот вращения привода.

4. Геометрический и силовой расчёт привода

Так как для проектных расчетов нас интересует наиболее нагруженный режим, то рассчитываем силовые и кинематические параметры для наименьших угловых скоростей валов.

Для расчётов примем [2]:

?з = 0,97 - КПД зубчатой передачи;

?м = 0,98 - КПД муфты;

?пк = 0,99 - КПД подшипников качения;

?рп = 0,88 - КПД клиноремённой передачи.

Вал I:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

Вал II:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

Вал III:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

Вал IV:

кВт

мин-1

с-1

Н•м

5. Определение модуля зубчатых колёс и геометрический расчёт привода.

5.1 Определение модуля зубчатых колёс

Модули зубчатых колёс рассчитываем, исходя из прочности зуба на изгиб и усталости поверхностных слоёв по формулам:

;

,

где: k = kд • kк • kр = 2,4 - коэффициент, учитывающий изменение нагрузки по сравнению с номинальной от действия различных факторов,

где: kд ? 2 - коэффициент динамичности нагрузки;

kк ? 1,2 - коэффициент концентрации нагрузки;

kр ? 1 - коэффициент режима.

N - номинальная передаваемая мощность вала с шестерней;

n - минимальная частота вращения шестерни;

z - число зубьев шестерни;

y = (0,1 …0,13) - коэффициент формы зуба;

? = (6 … 10) - коэффициент ширины;

i - передаточное отношение пары;

?доп - допускаемое напряжение контактной нагрузки;

Rв - допускаемое напряжение изгибной нагрузки.

Первоначально предполагая, что зубчаты колёса изготовлены из стали 40Х (?в = 900 МПа, ?т = 750 МПа), со средней твёрдостью шестерни НRCср = 45 (улучшение и закалка ТВЧ), по известным из курса «Детали машин» формулам [2] примем ?доп и Rв равными :

МПа

МПа

Из полученных модулей выбираем наибольший и округляем его до ближайшего стандартного значения и принимаем для всех пар данной групповой передачи.

Первая ступень (зацепление 21:61, валы I - II):

Принимаем m = 2,5

Вторая ступень (зацепление 34:48, валы II - III):

Принимаем m = 3

Третья ступень (зацепление 17:68, валы III - IV):



Принимаем m = 6

5.2 Расчёт геометрических параметров зубчатых колёс

Первая ступень:

Шестерня z = 27

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 34

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 21

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 55

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 48

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 61

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: м

Ширина шестерён ступени:

; мм

мм

Ширину колёс данной ступени конструктивно принимаем на 3 - 5 мм меньше ширины шестерён.

Вторая ступень:

Шестерня z = 34

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 48

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Ширина шестерни ступени:

; мм

мм

Ширину колеса данной ступени конструктивно принимаем на 3 - 5 мм меньше ширины шестерни.

Третья ступень:

Шестерня z = 17

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 65

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 35

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 68

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 34

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Шестерня z = 50

Делительный диаметр: мм

Диаметр вершин зубьев: мм

Диаметр впадин зубьев: мм

Ширина шестерён ступени:

; мм

мм

Ширину колёс данной ступени конструктивно принимаем на 3 - 5 мм меньше ширины шестерён.

5.3 Определение степени точности зубчатых колёс

Определяем степень точности зубчатых колёс данной группы исходя из допускаемой окружной скорости по таблице 3.34 [1]:

Для проектируемого привода окружная скорость шестерни Z1 равна:

м/с

Назначаем 7-ую степень точности.

5.4 Определение диаметров валов

Диаметры валов рассчитываем приближённо по формуле:

М = Т - крутящий момент, равный вращающему моменту на валу;

[?] - допускаемое напряжение на кручение

МПа

Вал I:

мм

Принимаем d = 22 мм Вал II:

мм

Принимаем d = 30 мм Вал III:

Принимаем d = 30 мм Вал IV:

мм

6. Определение фактических контактных напряжений и напряжений изгиба зубьев зубчатых колёс привода. Выбор материала и термообработки

Контактные напряжения ?н в зацеплении определим по формуле [1]:

,

где: K - вспомогательный коэффициент (для прямозубых колес K = 438);

Ft = 2•T•103/d - окружная сила в зацеплении;

Kн? = 1 (для прямозубых колёс) - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями;

Kн? = 1 - коэффициент концентрации нагрузки [2];

Kнv - коэффициент концентрации нагрузки, зависящий от окружной скорости [2].

Напряжения изгиба ?F для шестерни и колеса определим по формулам:

,

,

где: YF1 и YF2 - коэффициенты формы зубьев шестерни и колеса [2];

KF? аналогичен Kн?;

KF? аналогичен Kн?;

KFv аналогичен Kнv;

Y? = 1

После определения контактных напряжений и напряжений изгиба подбираем материал и термообработку, обеспечивающие прочность на изгиб и износостойкость.

Зацепление 27:55

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 34:48

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 21:61

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 34:48

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 17:68

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 65:34

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

Зацепление 35:50

Н

Н/мм2

Н/мм2

Н/мм2

Материал обоих колёс - сталь 40Х, т. о. - закалка до твёрдости 45…50 HRC.

7. Расчёт валов коробки скоростей

Вал I

Вертикальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;



Горизонтальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Суммарные реакции в опорах:

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

Вал II

Вертикальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Горизонтальная плоскость:

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Суммарные реакции в опорах:

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

Вал III

Вертикальная плоскость Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Горизонтальная плоскость Определим реакции в опорах:



Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

Н•м;

Суммарные реакции в опорах

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

Вал IV

Вертикальная плоскость. Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

;

Горизонтальная плоскость

Определим реакции в опорах:

Эпюра изгибающих моментов:

;

Н•м;

;

Суммарные реакции в опорах:

Суммарный изгибающий момент в опасном сечении:

•м

8. Проверочный расчёт подшипников

Пригодность выбранных подшипников определяем сопоставлением расчётной динамической грузоподъёмности Сrр с базовой Сr gпо условию:

Расчётную динамическую грузоподъёмность определим по формуле:

где: m = 3 - показатель корня дл конических роликоподшипников;

? - угловая скорость вращения рассматриваемого вала;

Lh = 10000 ч - ресурс работы для зубчатых передач;

RE - суммарная реакция подшипника, определяемая по формуле:

Где: V = 1 - коэффициент вращения;

Rr - суммарная реакция подшипника;

Kб = 1,3 - коэффициент безопасности для металлорежущих станков;

Kт = 1 - температурный коэффициент.

Вал I

а) Опора А: подшипник 7205 (Сr = 23900 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 23900 Н

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7205 (Сr = 23900 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 23900 Н

Данный подшипник пригоден

Вал II

а) Опора А: подшипник 7206 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 H

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7205 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 Н

Данный подшипник пригоден

Вал III

а) Опора А: подшипник 7206 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

 Н < 29800 Н

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7205 (Сr = 29800 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 29800 Н

Данный подшипник пригоден

Вал IV

а) Опора А: подшипник 7208 (Сr = 42400 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 42400 Н

Данный подшипник пригоден

б) Опора В: подшипник 7208 (Сr = 42400 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 42400 Н

Данный подшипник пригоден

зажимный сверло вал привод

9. Расчёт шпиндельного узла

9.1 Расчёт на жесткость

При расчётах на жёсткость будем учитывать горизонтальную составляющую силы резания - Ру:

Н (табл. 1.32)

Допускаемое смещение переднего конца шпинделя:

где l - расстояние между опорами (мм);

Жёсткость переднего конца шпинделя:

где Е = 2,1•105 Н/мм2 - модуль Юнга для стали;

а - расстояние от конца шпинделя до первой опоры;

- момент инерции переднего конца шпинделя;

- приведённый диаметр переднего конца шпинделя.

Тогда смещение переднего конца шпинделя будет равно:

12мм

y < [y] - условие выполняется.

9.2 Расчёт шпинделя на виброустойчивость

При расчёте шпинделей на виброустойчивость сравнивают частоту собственных колебаний шпинделя и частоту вынужденных колебаний с целью избежать явления резонанса [3].

- коэффициент расстройства системы,

где: ? - вынужденные колебания системы;

? - собственные колебания системы.

колеб/с

где: n = 2190 - максимальная частота вращения шпинделя;

колеб/с

где: g - ускорение свободного падения [см/с2];

y - смещение переднего конца шпинделя;

Тогда

? > ?, следовательно явления резонанса не произойдёт.

9.3 Расчёт подшипников в шпиндельном узле

Упорный подшипник в т. В будет воспринимать только осевую нагрузку Рх:

Радиальные подшипники в т. А и В будут воспринимать осевую нагрузку Ру:

Статическая грузоподъёмность радиальных подшипников шпиндельного узла:

Опора A: подшипник 207 (Сr = 20100 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 20100 Н

Данный подшипник пригоден

Опора В: подшипник 207 (Сr = 20100 Н, лёгкая серия [2])

Н

Н < 20100 Н

Данный подшипник пригоден

10. Служебное назначение приспособление и условие производства

Рис. 10.1 Эскиз детали.

Материал детали: Сталь 50 (HB 220; в = 65…85 кг/мм2). Принимаем среднее значение: в = 80 кг/мм2 или в = 800 МПа. Производство - серийное.

Приспособление предназначено для обработки отверстия 20Н9 на вертикальном сверлильно-фрезерно-расточном станке. Приспособление - вспомогательное орудие производства, установленное на МРС с целью установки и закрепления заготовки в определенном положении относительно направляющих элементов (кондукторных втулок).

Необходимо добиться снижения себестоимости детали за счет устранения разметки и снижения затрат времени на закрепление.

Применение приспособлений обеспечивает более высокую степень точности и взаимозаменяемости деталей при их сборке, причём это достигается трудом менее квалифицированных операторов.

Функции, выполняемые станочными приспособлениями, многосторонние и многообразные.

Они позволяют решать следующие задачи:

1) повышение качества продукции;

2) повышение производительности труда;

3) снижение утомляемости оператора;

4) расширения технической возможности станков;

5) автоматизация процесса обработки заготовок [1].

В зависимости от вида производства технический уровень и структура станочных приспособлений различны. В условиях крупносерийного производства широкое распространение получила система универсально-сборных приспособлений, основанная на использовании стандартных деталей и узлов. Этот вид приспособлении более мобилен в части подготовки производства и не требует значительных затрат.

При разработке приспособлений имеются широкие возможности для проявления творческой инициативы по созданию конструкций, обеспечивающих наибольшую эффективность и рентабельность производства, по снижению стоимости приспособлений и сокращению сроков их изготовления. Приспособления должны быть удобными и безопасными в работе, быстродействующими, достаточно жёсткими для обеспечения заданной точности обработки, удобными для быстрой установки на станок, что особенно важно при периодической смене приспособлений, простыми и дешёвыми в изготовлении, доступны для ремонта и замены изношенных деталей [3].

Кондукторные приспособления устанавливают на стол металлорежущего станка с базированием на центральный точный паз стола с помощью сменных пальцев или шпонок с закреплением болтами; также станочные приспособления должны иметь проушины и места под прижимные планки.

Корпус приспособления служит для установки на нем с определенной точностью элементов, базирующих и закрепляющих деталей, а также для закрепления кондукторной втулки.

Прихват предназначен для передачи закрепляющего усилия на корпус детали.

Опорные пластины служат для установки средних и крупных заготовок обработанными плоскими поверхностями.

11. Описание схем базирования детали

Технологическим процессом изготовления данной детали (рис.7) будет являться сверление.

Каждое приспособление должно обеспечивать выполнение всех функций, обусловленных операцией. Среди них главной является базирование заготовки, то есть придание ей требуемого положения в приспособлении. После базирования заготовку необходимо закрепить, чтобы она сохранила при обработке неподвижность относительно приспособления.

Базирование и закрепление - это два разных элемента установки заготовки. Они выполняются последовательно. Базирование нельзя заменить закреплением. Если из шести опорных точек отсутствует одна или несколько, то у заготовки остается одна или несколько степеней свободы. Это значит, что в направлении отсутствующих опорных точек положение заготовки не определено и заменить отсутствующие опорные точки закреплением с целью базирования нельзя.

При обработке заготовки на нее действуют силы резания. Их величина, направление и место приложения могут изменяться в процессе обработки одной поверхности, влияя на положение заготовки в приспособлении.

Опорные элементы имеют разнообразную конструкцию, которая зависит от формы базы и числа лишаемых степеней свободы. Они разделяются на основные и вспомогательные опоры. Кроме того, опоры бывают неподвижными, подвижными, плавающими и регулируемыми.

Основные опорные элементы характеризуются тем, что каждый из них реализует одну или несколько опорных точек для базирования заготовки. Будучи соответствующим образом размещенными в приспособлении, они образуют необходимую при выбранном способе базирования совокупность опорных точек. К основным опорам относятся: опорные штыри, пальцы, пластины, центры, призмы (ГОСТ 12193-12197, 12209-12216, 13440-13442, 4743).

Вспомогательные опорные элементы отличаются тем, что они подводятся к заготовке после того, как она получила необходимое базирование с помощью основных элементов. Такие опоры используются для увеличения числа точек контакта заготовки с приспособлением с целью повышения жесткости системы. К вспомогательным опорам относятся регулируемые и плавающие одиночные опоры, люнеты (ГОСТ 4084-4086, 4740).

Для базирования необработанных цилиндрических баз используют узкие призмы, трехкулачковые патроны.

Рис.11.1 Базирование заготовки

12. Расчёт режима резания

Технологическая операция:

сверление поверхности прямоугольного сечения.

Материал заготовки: Сталь 50

МПа

Глубина резания:

При сверлении глубина резания t=0,5D. (75)

t = 0,5 18 = 9 мм.

Подача:

При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираем максимально допустимую по прочности сверла подачу [1].

S = 0,38 0,43 мм/об.

Принимаем S = 0,40 мм/об.

Скорость резания:

Скорость резания, м/мин, при сверлении

где Кv - общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.

Кv = КМV КИV Кlv

Где КМV - коэффициент на обрабатываемый материал;

КМV = ; КГ = 1,0; nv = 1,0

КМV = ;

КИV - коэффициент на инструментальный материал; КИV = 1,0.

Кlv - коэффициент учитывающий глубину сверления. Кlv = 1,0.

Кv = 0,94 1,0 1,0 = 0,94.

Значения коэффициентов Сv, q, y, m, и периода стойкости Т - приведены в [1].

Сv = 9,8; q = 0,40; y = 0,50; m = 0,20; Т = 20мин.

Материал режущей части - Р6М5.

Крутящий момент и осевая сила:

Рассчитываются по формулам:

Мкр =

P0 =

Значения коэффициентов См и Ср и показателей степени приведены в 1.

Коэффициент, учитывающий фактические условия обработки, в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением КР = КМР.

КМР = ; n=0,75/0,75, тогда КМР = ;

См = 0,0345; q = 2,0; y = 0,8; Ср = 68; q = 1,0; y = 0,7.

Мкр = ;

P0 = ;

Мощность резания:

Мощность резания кВт, рассчитывают по формуле:

;

2,65 > [2,2], что не допустимо. ([2,2] - действительная мощность станка). Следовательно нужно уменьшать скорость резания в 1,2 раза, для уменьшения мощности.

Таким образом действительная скорость резания будет равна

Проверка:

2,2 [2,2] условие выполняется.

13. Выбор и расчет установочных элементов

Деталь установочной плоскостью базируется на опорные пластины, они служат для установки заготовок с обработанными плоскими поверхностями. Пластины размещаются по периметру базовой плоскости. Они не должны выходить за край, но должны быть как можно ближе к нему. Для того чтобы выбрать пластины рассчитаем теоретическую площадь пластины, а затем выберем ближайшую по ГОСТу. Конструкция предполагает наличие двух пластин ( n = 2 ).

Расчет установочных элементов заключается в определении фактической и расчетной площадей установочных элементов, а также в определении фактического удельного давления на пластины.

Определяем общую расчетную площадь установочных элементов Fуэ по формуле:

где Q' - сила, действующая на установочные элементы;

q - допустимая предельная нагрузка ; q = 50 МПа; таким образом, отсюда:

Определяю расчетную площадь одной пластины:

Фактическая площадь пластин определяется по следующей формуле:

Fуэ факт. = n · L · B

Здесь L - длина пластины; В - её ширина.

Fуэфакт = 2 · 60 · 14 = 1680 мм

Определяю фактическое удельное давление qфакт. по формуле:

Вывод: установочные элементы работают без перегрузок.

Принимаем опорные пластины по ГОСТ 4743-68 со следующими параметрами Таблица 13.1

В	L	H	b	l	l1	d	d1	h	h1	c	кол-во отв.
14	60	8	12	10	40	5,5	10	4	1	0,6	2

Рис. 13.1 Опорная пластина

Пластины крепятся к плите приспособления двумя винтами М3х11,5 ГОСТ 1491-80



Рис. 13.2 Эскиз винта

Корпус выбирается конструктивно.

14. Выбор направляющих элементов приспособления

В качестве направляющего инструмент элемента на сверлильном станках используются кондукторные втулки.

В рассматриваемом примере выбирается быстросменная кондукторная втулка 7051-4788 по ГОСТ 18432-73 (рисунок 10), так как высокие требования к точности отверстия (восьмой квалитет) не позволяет его обработать одним инструментом.

Рис. 14.1 Эскиз быстросменной втулки

Размещается кондукторная втулка с элементами крепления в кондукторной плите, которая устанавливается на стойке и закрепляется двумя винтами М8х20 ГОСТ 11738-84 и центрируется двумя штифтами 5h8x 24 ГОСТ 3128-70.



Рис. 14.2 Эскиз винта

Рис. 14.3 Эскиз штифта

15. Зажимное устройство и его расчет

Зажимные механизмы (ЗМ) предупреждают перемещение заготовок относительно опор СП. Силу закрепления определяют из условия равновесия силовых факторов, действующих на заготовку. При расчетах всегда учитывают силы резания, реакции опор, силы трения (или соответствующие моменты). Дополнительно учитывают силу тяжести (при обработке массивных или не вертикально установленных заготовок), силы инерции (при обработке быстровращающихся СП, работающих с резкими ускорениями и торможениями, с реверсом). Значения коэффициентов, встречающихся в формулах приведены в [1].

К зажимным устройствам предъявляются следующие требования:

1. силы закрепления должны соответствовать силам резания и силам инерции;

2. время срабатывания зажимного устройства должно быть минимальным;

3. точность обработки достигается стабильными силами;

4. в зажимных устройствах ответственные детали должны иметь большой запас износостойкости;

5. конструкция зажимного устройства должна быть удобна в наладке и эксплуатации, а так же должна быть ремонтопригодной.

Составляющая R1 силы резания направлена к опорам, а составляющая R2 стремится сдвинуть заготовку в боковом направлении.

Рис. 15.1 Расчетная схема

Сила закрепления:

где К - коэффициент запаса;

R1 = Р0 = 6896,16 Н - (в данном случае это осевая сила).

R2 =

f1 и f2 - коэффициенты трения, принимают ;

Коэффициент запаса К вводят в формулы при вычислении силы Р3 для обеспечения надежного закрепления заготовки:

В формуле использованы следующие коэффициенты.

Коэффициент гарантированного запаса К0=1,5.

Коэффициент К1 учитывает увеличение сил резания из-за случайных неровностей на обрабатываемых поверхностях: К1 = 1,2 при черновой обработке и К1 = 1,0 при чистовой обработке.

Коэффициент К2 характеризует увеличение сил резания вследствие затупления режущего инструмента.

Коэффициент К3 учитывает увеличение сил резания при прерывистом резании. При прерывистых точении и торцовом фрезеровании К3 = 1,2.

Коэффициент К4 характеризует постоянство силы закрепления в ЗМ. Для ЗМ с ручным приводом, а также с пневмо- и гидроцилиндрами одностороннего действия К4 = 1,3. Если на силу закрепления влияют отклонения размеров заготовки, что имеет место при использовании пневмокамер, пневморычажных систем, приспособлений с упругими элементами (мембранные, гидропластмассовые и др.), К4=1,2.

При использовании пневмо- и гидроцилиндров двойного действия, электромеханических, магнитных и вакуумных ЗМ К4 = 1,0.

Коэффициент К5 характеризует эргономику ручных ЗМ. При неудобном расположении и угле поворота рукоятки более 90° К5=1,2; при удобном расположении и малом угле поворота рукоятки К5 = 1,0.

Коэффициент К6 учитывают только при наличии моментов, стремящихся повернуть заготовку, установленную плоской поверхностью на постоянные опоры. При установке заготовки на штыри К6 = 1,0; при установке на опорные пластинки -- К6=1,5.

Если в результате расчета значение коэффициента запаса К окажется меньше 2,5, принимают К = 2,5.

Элементарные зажимные механизмы (ЭЗМ). Различают ЭЗМ: винтовые,эксцентриковые, рычажные, клиновые, клиноплунжерные, рычажно-шарнирные и реечные. Винтовые, эксцентриковые, клиновые и клиноплунжерные без роликов ЭЗМ являются самотормозящими.

Т.о. К = 1,5 1,0 1,15 1,0 1,0 1,0 1,5 = 1,725

принимаем К = 2,5.

Тогда

По суммарному усилию закрепления выбираем зажимное устройство: гидроцилиндр двухстороннего действия на номинальное давление 10 МПа для СП ГОСТ 19899-74.



Рис. 15.2 Гидроцилиндр двустороннего действия

Параметры гидроцилиндра Таблица 15.1

Обозначение цилиндров	исполнение	D номинальный посадка	d(поле допуска метрической резьбы 6Н)	d1 номинальный посадка	d2	d3	d4	D1	L	Ход поршня	1	2	сила толкающая	сила тянущая, кН
7021-0156	1	63		М141,5	32		М20	М561,5	80	80	115	16	91	16	30,5	22,6

Также в качестве зажимного устройства выбираю Г-образные прихваты по ГОСТ 14733-69. Для закрепления рассчитаю стержень шпильки по условию прочности:

Принимаю шпильку М8х90.

16. Расчет приспособления на точность

В процессе эксплуатации, приспособление, под действием силы резания, силы зажима и других факторов, теряет свои первоначальные размеры. Имеется прямая зависимость изменения размеров приспособления от количества установок.

Приспособление должно обеспечивать качество выпускаемых деталей в пределах определенной партии или в пределах определенного времени эксплуатации, то есть приспособление должно обладать определенным запасом прочности.

Общая формула для расчета погрешности приспособления выглядит следующим образом:

, где (87)

? - поле допуска на выдерживаемый размер, ?=80 мкм;

- погрешность базирования,=0 т. к. технологическая база совмещена с измерительной и конструкторской;

- погрешность закрепления заготовки,

Где -погрешность закрепления от непостоянства сил зажима

Где С-коэффициент характеризующий вид контакта

-угол между направлением выдерживаемого размера и направлением смещения измерительной базы, , значит , ;

?с - погрешность положения заготовки, вызываемая неточностью установки приспособления на станке, ?с=0;

- погрешность положения заготовки, вызываемая износом установочных элементов

Где - коэффициент, зависящий от типа установочных элементов, для пластин =0,3;

N- количество обрабатываемых деталей в приспособлении в тысячах штук (4000шт), N=4

уо - погрешность положения заготовки, за счет перемещения в стыке «опора- корпус»

Где - упругая составляющая

где - коэффициент и показатели степени, для материала корпуса СЧ 15 А0=17,16; А2=0,61; А3=0,33; А4=0,74; А5=0,47;

q- нагрузка, действующая на стык «опора - корпус», q=13,76

Ra-шероховатость, Ra=1,6мкм;

Кн-коэффициент, зависящий от материала корпуса, для корпуса из СЧ15 Кн=1.

- пластическая составляющая, где

для СЧ15 С=0,25; k=0,2; m=1,15.

Принимаем сумму первичных погрешностей:

?у2+ ?н2+3?и2+3?Т2= ?/6=80/6=13,3 мкм;

?Ф - арифметическая сумма погрешностей формы, возникающая в результате геометрической неточности станка, ?Ф =0.

Точность обеспечена.

17. Расчет приспособления на прочность и жескость

Суммарная жесткость всего прихвата:

Ориентировочное значение жесткости, при Ra=1,6

Где - жесткость контакта прихвата с заготовкой,

Q-сила зажима;

у-перемещение, при установке детали на пластины

Здесь F-площадь опор, F=16,8;

q-удельное давление на поверхности контакта, q=13,76;

Rz-шероховатость, Rz= 5Rа=5·1,6=8мкм;

НВ-твердость по Бринеллю, НВ=220

l-длина консоли рычага до точки приложения силы, l=50мм;

-момент инерции,

;

Е- модуль упругости, Е=2·10 кг/см

Где F-площадь поперечного сечения шпильки,

18. Требования техники безопасности к приспособлению

1. Наружные элементы конструкции СП не должны иметь поверхностей с неровностями (острые кромки, углы и др.), представляющими источник опасности, если их наличие не вызывается функциональным назначением.

2. Способ соединения СП со станком и со сменными наладками должен исключать возможность самопроизвольного ослабления крепления, а также смещения СП и сменных наладок в процессе эксплуатации.

3. Конструкция СП должна обеспечивать свободное и принудительное удаление СОЖ и стружки, а так же отсос загрязненного воздуха из зоны обработки, если в рабочей зоне возможно появление вредных аэрозолей, газов, концентрация которых превышает нормы, установленные ГОСТ 12.1.005-76.

4. Должна обеспечиваться безопасность установки и снятие заготовок, устраняющая возможность их самопроизвольного падения на опоры.

5. СП массой до 16 кг, должны иметь конструктивные элементы для безопасной и удобной их установки и снятия вручную.

6. В винтовых зажимных механизмах предпочтительно высокие гайки, как более удобные для захвата ключом, самоустанавливающиеся шайбы, предупреждающие изгиб болтов или шпилек.

19. Техника безопасности

19.1 Электробезопасность на участке

Общие сведения. Сила тока - основной фактор, обусловливающий степень поражения. Она пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению цепи (R), т. е.

I = U/R.

Средства и способы защиты человека от поражения электрическим током сводятся к следующему:

· уменьшению рабочего напряжения электроустановок;

· выравниванию потенциалов (заземление, зануление);

· электрическому разделению цепей высоких и низких напряжений;

· увеличению сопротивления изоляции токоведущих частей (рабочей, усиленной, дополнительной, двойной и т. п.);

· применению устройств защитного отключения и средств коллективной защиты (оградительных, блокировочных, сигнализирующих устройств, знаков безопасности и т. п.), а также изолирующих средств защиты.

Напряжение до 42 В переменного и 110 В постоянного тока не вызывает поражающих факторов при относительно непродолжительном воздействии. Поэтому везде, где это возможно, кроме случаев, специально оговоренных в правилах, следует применять электроустановки с рабочим напряжением, не превышающим приведенных значений, без дополнительных средств защиты.

Однако при повышении мощности электроустановок с низким рабочим напряжением возрастают потребляемые ими токи, а следовательно, увеличиваются сечение проводников, габариты, потери энергии, и стоимость электроустановок. Самыми экономичными считаются электроустановки с напряжением 220...380 В.

Такие напряжения опасны для жизни человека, что вызывает необходимость применения дополнительных защитных средств (защитные заземление и зануление).

Защитное заземление - преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей. Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных) . При этом корпус электроустановки и обслуживающий ее персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус. Различают два типа заземлений: выносное и контурное. Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Таким способом пользуются для заземления оборудования механических и сборочных цехов.

Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру площадки с защищаемым оборудованием. Такой тип заземления применяют в установках выше 1000 В.

Рис. 19.1 Принципиальная схема защитного заземления: а - в сети с изолированной нейтралью; б - в сети с заземленной нейтралью; 1 - заземляемое оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления; R3 - сопротивление защитного заземления; RO - сопротивление рабочего заземления

Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно считается основным средством обеспечения электробезопасности в трехфазных сетях с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

В сети с занулением следует различать нулевые защитный и рабочий проводники. Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части потребителей (приемников) электрической энергии с заземленной нейтралью источника тока. Нулевой рабочий проводник используют для питания током электроприемников и тоже соединяют с заземленной нейтралью, но через предохранитель.

Использовать нулевой рабочий провод в качестве нулевого защитного нельзя т. к. при перегораии предохранителя все подсоединенные к нему корпуса могут оказаться под фазным напряжением.

Рис. 19.2. Принципиальная схема зануления: 1 - корпус однофазного приемника тока; 2 - корпус трехфазного приемника тока; 3 - предохранители; 4 - заземлители; Iк - ток однофазного короткого замыкания; Ф - фазный провод; Uф - фазное напряжение; HР - нулевой рабочий проводник; HЗ - нулевой защитный проводник; КЗ - короткое замыкание

На рис. 19.1 и рис. 19.2 приведены принципиальные схемы защитного заземления и защитного зануления электроприемников. Следует отметить, что при случайном пробое изоляции и замыкании фазы на корпус, в цепи см. (рис.19.2) развивается ток короткого замыкания Iк. При этом предохранитель перегорает, и установка отключается от сети.

К устройствам защитного отключения относятся приборы, обеспечивающие автоматическое отключение электроустановок при возникновении опасности поражения током. Они состоят из датчиков, преобразователей и исполнительных органов. Разработаны устройства, реагирующие на напряжение корпуса относительно земли и на перекос фаз в аварийных ситуациях.

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением. Различают основные и дополнительные изолирующие средства.

Основными изолирующими средствами для обслуживания электроустановок напряжением до 1000 В служат: изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, средства для ремонтных работ под напряжением (изолирующие лестницы, площадки и др.).

Дополнительными изолирующими средствами являются: диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки.

Все изолирующие средства защиты, кроме штанг, предназначенных для наложения временных заземлений, ковриков и подставок, должны подвергаться электрическим испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации.

19.2. Расчет зануления

Для питания электрооборудования от цеховой силовой сборки используется провод марки АЛП, прокладываемый в стальной трубе. Выбираем сечение алюминиевого провода S=2.5 мм. Потребитель подключен к третьему участку питающей магистрали.

Первый участок магистрали выполнен четырехжильным кабелем марки АВРЕ с алюминиевыми жилами сечением (350+125) мм в полихлорвиниловой оболочке. Длина первого участка - 0,25 км. Участок защищен автоматом А 3110 с комбинированным расщепителем на ток Iном=100 А.

Второй участок проложен кабелем АВРЕ (325+110) мм длиной 0,075 км. Участок защищен автоматическим выключателем А 3134 на ток 80 А. Магистраль питается от трансформатора типа ТМ=1000 с первичным напряжением 6 кВ и вторичным 400/220 В.

Магистраль зануления на первых двух участках выполнена четвертой жилой питающего кабеля, на третьем участке - стальной трубой.

Рис. 19.1. Схема питания оборудования

TT - трансформатор

ТП - трансформаторная подстанция

РП - распределительный пункт

СП - силовой пункт.

Для защиты используется предохранитель ПР-2. Ток предохранителя:

где КП - пусковой коэффициент = 0,5...4,0

Значение коэффициента КП принимается в зависимости от типа электрических установок:

1. Если защита осуществляется автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитные расцепители, т.е. срабатывающие без выдержки времени, то КП выбирается в пределах 1,25ё1,4

2. Если защита осуществляется плавкими предохранителями, время перегорания которых зависит от величины тока (уменьшается с ростом тока), то в целях ускорения отключения КП принимают і3.

3. Если установка защищена автоматами выключения с обратно зависимой от тока характеристикой, подобной характеристике предохранителей, то так же КП3.

Выбираем стандартный предохранитель на 15 А.

Так как в схеме приведен участок магистрали больше 200 м, то необходимо повторное зануление. Значение сопротивления зануления не должно превышать 10 Ом.

Расчетная проверка зануления

Определим расчетное значение сопротивления трансформатора:

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода для каждого из участков:

где l - длина провода

S - сечение провода

- удельное сопротивление материала (для алюминия =0,028 0м*мм2/км).

Рассчитаем активное сопротивление фазных проводов для трех участков:

Ом

Ом

 Ом

RФ1=0,14 0м; RФ2=0,084 0м; RФ3= 0,336 0м:

Полное активное сопротивление фазного провода: RФе =О, 56 0м;

Рассчитаем активное сопротивление фазного провода с учетом температурной поправки, считая нагрев проводов на всех участках равным Т=55С.

Ом

где a=0,004-1град - температурный коэффициент сопротивления алюминия.

Активное сопротивление нулевого защитного проводника:

Ом

Ом

Для трубы из стали: =1,8 Ом/км

Ом

Таким образом, суммарное сопротивление магистрали зануления равно:

RM3 е =RM3 1+RМЗ 2+RM3 3=0,544 Oм

Определяем внешние индуктивные сопротивления. Для фазового провода:

Х'Ф= Х'ФМ - ХФL

Для магистрали зануления:

Х'М3= Х'М3 М - ХМ3 L

Где Х'М3 и Х'ФМ- индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления;

ХМ3 и ХФ1- внешние индуктивные сопротивления самоиндукции.

Индуктивные сопротивления, обусловленные взаимоиндукцией фазового провода и магистрали зануления, определяются по формуле:

Х'ФМ = Х'М3 М =0145 lg(dФМ3)

где d - расстояние между фазным и нулевым проводом. (для 1 и 2 d=15 мм, для 3 d=9.5 мм)

Х'ФМ1=Х'М3М=0,145 lg15=0,17 Ом.

Х'ФМ2=Х'М3М=0,145 lg15=0,17 Ом.

Х'ФМ3=Х'М3М=0,145 lg9,5=0,142 Ом.

Суммарное сопротивление на всех участках:

Х'ФМ =Х'М3М =3*0,145=0,482 Ом

Внешние индуктивные сопротивления определяются по формуле:

XФL = X'L* L

где X'L- удельное сопротивление самоиндукции, Ом/м.

X'L1 =0,09*0,25=0,023 Ом

X'L2=0,068*0,075=0,005 Ом

X'L3 =0,03*0,03=0,0009 Ом

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление фазового провода:

ХФL=0,029 Ом

XM3L1 =0,068*0,25=0,017 Ом

XM3L2 =0,03*0,075=0,0025 Ом

XM3L3=0,138*0,03=0,004 Ом.

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление магистрали зануления:

XM3L=0,024 Ом

Суммарное внешнее индуктивное сопротивление:

ХФ'=0,435-0,0314=0,453 Ом

ХМ3'=0,435-0,0244=0,458 Ом

Определяем внутреннее индуктивное сопротивление:

ХФ"1-2= XM3"1-2=0,057*0,075=0,001 Ом

ХФ"3=0,0157*0,03=0,0005 Ом

Полное сопротивление фазного провода и магистрали зануления:

ZФ=0,78 Ом

ZM3=0,79 Ом

Ток однофазного КЗ определим по формуле:

Сравним расчетные параметры с допустимыми: IКЗ=132>12 А

Кроме того, должно выполняться условие: ZM3 < 2 * ZФ

Условие выполняется.

19.3 Инструкция по технике безопасности при работе на станке

1. Прежде, чем приступить к работе, оператор должен изучить устройство и правила эксплуатации станка. Непосредственно на рабочем месте оператор должен быть ознакомлен с правилами техники безопасности, пожарной безопасности и промышленной санитарии, действующими на предприятии.

Эксплуатация и техобслуживание станка должны производиться в соответствии со следующими документами:

а). ГОСТ 12.2.003-74 «Оборудование производственное. Общие требования безопасности»;

б). «Общие правила техники безопасности и производственной санитарии для предприятий машиностроения».

2. Обслуживающий персонал должен быть ознакомлен со следующими дополнительными требованиями:

ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

- работа при отсутствии или повреждении заземления;

- наладка станка при включенном электродвигателе;

- работа при неисправном станке;

- работа с неисправными средствами механизации, входящими в состав линии;

- производить ремонтные, наладочные и работы по техобслуживанию во время работы станка.

3. При кратковременных отлучках оператор должен выключать станок и отключать вводный автомат электрошкафа.

4. При возникновении неисправностей и нарушении режима работы станка прекратить работу, выключить станок и поставить в известность мастера или начальника смены.

5. По окончании работы, а также во время проведения технических осмотров, станок должен быть отключен от электро и пневмосети.

6. Металлические корпуса электрооборудования, станина станка, электрошкаф, пульт управления, электропривод должны быть надежно заземлены в соответствии с действующими «ПУЭ» путем надежного присоединения к цеховому контуру заземления

7. Работа неисправной пневмосистемы, а также работа при неисправных приборах запрещается.

8. Работа в режимах, превышающих установленные технической документацией, не допускается.

9. Испытание и эксплуатация пневмосистемы должны производиться при строгом соблюдении правил противопожарной безопасности.

10. Монтаж эксплуатация, демонтаж станка, или отдельных его частей, должны вестись персоналом, ознакомленным с правилами эксплуатации, и при строгом соблюдении правил техники безопасности.

20. Экология

20.1 Обеспечение требований эргономики

Все требования, предъявляемые к органам управления станка, пультам системы управления, к оградительным устройствам, к компоновке рабочей зоны, непосредственно с которыми работает человек должны удовлетворять эргономическим показателям.

Эргономика -- это наука, изучающая взаимосвязи и взаимодействия человека с машиной и окружающей его предметной средой в процессе труда. Слово эргономика образовано из двух греческих слов: эргос -- работа, номос -- закон; в дословном переводе обозначает «закон о труде». Эргономика как наука представляет собой совокупность антропологических, психологических, физиологических, гигиенических, технических и производственных понятий. Эргономика развивает комплексный взгляд на отношение человека к технике и учит использованию психофизиологических характеристик человека при конструировании. Эргономика способствует правильной разработке структуры изделия и интерьера.

Рисунок 20.1 - Основные антропометрические точки.

Антропометрия -- измерение тела человека. Антропометрические данные кладут в основу проектирования машин, орудий труда, помещений, потребительских изделий, что делает возможным правильную и эффективную эксплуатацию этих предметов. При использовании антропометрических данных требуется творческий подход в каждом случае. Например, высоту центров токарно-винторезных станков при проектировании их для других стран нельзя выбирать по среднему росту людей России, так как средний рост людей на земном шаре колеблется в пределах от 1410 до 1820 мм. На рисунке 19.1 показаны основные антропометрические точки:

1 -- верхушечная (наивысшая точка темени при постановке головы) такое положение, когда наружный угол глаза и слуховой проход ушной раковины находятся на одном горизонтальном уровне);

2 -- плечевая (наиболее выступающая в сторону точка бокового края акромиального отростка лопатки);

3 -- лучевая (верхняя точка головки лучевой кости с наружной стороны);

4 -- шиловидная (самая низкая точка на шиловидном отростке лучевой кости со стороны первого пальца);

5 -- пальцевая (конечная точка мякоти третьего пальца руки); 6 -- верхнеберцовая внутренняя (самая высокая точка внутреннего края мыщелка большой берцовой кости);

7 -- нижнеберцовая внутренняя (самая нижняя точка на конце внутренней ладыжки).

При проектировании станков, машин, средств транспорта, приборов, интерьеров для России конструктор и художник-конструктор должны базироваться на данных антропометрической биологии человека.

При создании изделий, интерьеров и в целом предметной среды кроме антропометрических данных следует также учитывать состав и возрастную изменчивость организма человека, так как рабочие коллективы могут отличаться по составу (женщины и мужчины) и возрасту. В транзисторных сборочных цехах, например, работают преимущественно женщины молодого возраста, а в автомобильных сборочных цехах -- мужчины среднего возраста.

Рисунок 20.2 - Размерные соотношения в вертикальной плоскости при работе сидя

Поэтому при создании оборудования и интерьера цеха должно учитываться различие в росте женщины и мужчины, а также в цвете окраски интерьера: для молодежи -- яркие, для пожилых -- спокойные тона. При проектировании нового оборудования и модернизации действующего следует базироваться на анатомической структуре тела, допустимых нагрузках на руки и ноги, на скорости их движения, учитывать допустимые нагрузки на органы чувств и скорость реагирования нервной системы на информацию.

На рисунке 20.2 даны размерные соотношения при работе сидя. Высота рабочей поверхности стола или машины зависит от характера работы и естественного положения рук, головы, туловища и ног при работе. При выполнении тонкой работы, например сборки часов, требуется большая концентрация внимания, зрения и точность движения рук с инструментом.