Эффективность использования смазочно-охлаждающих жидкостей

Таблица 2.1 - Технические характеристики вискозиметра Штабингера

Диапазон измерения	динамическая вязкость, мПа*с	0,2...104
	кинематическая вязкость, мм2/с	0,2...104
	плотность, кг/м3	650...2000
Предел допускаемой относительной погрешности измерения	вязкость, %	±0,35
Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения	плотность, кг/м3	±0,5
	температура, °C	±0,02
Диапазон рабочих температур, °C	0...100 (от -40...100 при подключении дополнительного охладителя)
Объем образца (только для измерения динамической вязкости), мл, не менее	1,5
Объем образца, мл, не менее	3,0



2.2.2 Определение содержания серы

Для определения содержания серы в образцах был использован анализатор рентгеновский энергодисперсионный серы в нефти и нефтепродуктах «СПЕКТРОСКАН S» в соответствии с ГОСТ Р 51947-2002, ASTM D 4294-98. Метод определения основан на энергодисперсионном канале со спектральными фильтрами и пропорциальным датчиком.

Нижний предел обнаружения серы составляет 5 ppm (мг/кг). Нижний предел количественного определения серы 0.002%. Аппаратурная погрешность анализатора не превышает 0,5 относительных процентов. На измерение двух параллельных проб (1 образец) требуется от 2 минут, при этом время экспозиции одной пробы составляет от 10 до 100 секунд.

2.2.3 Техническое средство для термостатирования образцов

Термостатирование образцов СОЖ производилось с помощью термостата жидкостного (с механической мешалкой) для исследования нефтепродуктов мод. ВИС-Т-08-4 ООО Термэкс (Россия); Данная модель предназначена для поддержания заданной температуры при проведении измерений вязкости нефтепродуктов с помощью стеклянных вискозиметров в соответствии с ГОСТ Р 53708, ГОСТ 33, ASTM D445, IP 71, ISO 3104 и DIN 51366. Диапазон регулирования температуры ВИС-Т-08-4 от +20 до +100 °С.

Нестабильность поддержания установленной температуры ±0.01 °С.

2.2.4 Определение кислотного числа

Определение кислотного числа производилось по ГОСТ 5985-79. Нефтепродукты. Метод определения кислотности и кислотного числа.

Сущность метода заключается в титровании кислых соединений испытуемого продукта спиртовым раствором гидроокиси калия в присутствии цветного индикатора и определении для масел и смазок кислотного числа, выраженного в мг KOH/г.



(2.1)

где объем 0,05 моль/дм^3 спиртового раствора гидроокиси калия, израсходованного на титрование, см^3,

титр 0,05 моль/дм^3 спиртового раствора гидроокиси калия, мг/см^3,

масса пробы, г.

2.2.5 Расчет индекса вязкости

Расчет проводится согласно ГОСТ 25371-97. Нефтепродукты. Расчет индекса вязкости по кинематической вязкости.

(2.2)

где кинематическая вязкость при 40 °С нефтепродукта, индекс вязкости которого требуется определить, мм²/с,

- кинематическая вязкость при 40 °С нефтепродукта с индексом вязкости 0, обладающего той же кинематической вязкостью при 100 °С, что и испытуемый нефтепродукт, мм²/с,

(2.3)

где кинематическая вязкость при 40 °С нефтепродукта с индексом вязкости 100, обладающего той же кинематической вязкостью при 100 °С, что и испытуемый нефтепродукт, мм²/с.

2.2.6 Определение термоокислительной стабильности

Способ определения термоокислительной стабильности товарных смазочных материалов заключается в том, что пробу масла постоянного объема нагревают до температуры в зависимости от базовой основы и перемешивают с воздухом с помощью механического устройства. Температура масла в процессе испытания поддерживается постоянной (± 1 °С). Через равные промежутки времени отбирают пробу термостатированного масла для фотометрирования и определения коэффициента поглощения светового потока K_п и вязкости µ. Испытание прекращают по достижению коэффициентом K_п значений, приблизительно равных 0,75-0,8 ед. По полученным результатам анализа определяют коэффициент термоокислительной стабильности ТОС пм0 м_исх K K /, (1.17) где K_п - коэффициент поглощения светового потока окисленного масла за время испытания; µо и µисх. - соответственно вязкость окислительного и исходного смазочного масла, сСт. По полученным значениям строят графическую зависимость коэффициента термоокислительной стабильности от коэффициента поглощения светового потока Kп, которая имеет два линейных участка с точкой перегиба. На первом участке при небольших значениях коэффициентов К_тос и K_п происходят процессы окисления с образованием промежуточных продуктов (перекиси углеводородов). Второй участок зависимости К_тос=f(K_п) после точки перегиба характеризуется более интенсивным увеличением коэффициента K_тос за счёт образования конечных продуктов (гидроперекиси) и более интенсивного 39 увеличения вязкости. В этой связи для оценки термоокислительной стабильности смазочных масел предложено три показателя. Тангенс угла наклона зависимости K_тос=f(K_п) к оси абсцисс до точки перегиба определяет скорость образования промежуточных продуктов окисления, а тангенс угла наклона зависимости K_тос=f(K_п) после точки перегиба - скорость образования конечных продуктов окисления и влияние их на увеличение вязкости испытуемого масла. Значение коэффициента K_п при продлении зависимости K_тос=f(K_п) после точки перегиба определяет начало образования конечных продуктов окисления. Данный метод позволяет усовершенствовать систему классификации смазочных масел по группам эксплуатационных свойств и определить их потенциальный ресурс.



3. Экспериментально-практическая часть

Объектом исследования в рамках данной научной работы являются образцы смазочно-охлаждающих жидкостей трех фирм производителей:

1. Garia 601 M-22 фирмы Houghton Deutschland (Германия);

2. МР-3 фирмы ЗАО НПО «Промэкология» (Россия, Омск);

3. МР-7 фирмы ЗАО НПО «Промэкология» (Россия, Омск).

В исследовании применяли химико-аналитические методы с целью изучения процесса окисления смазочно-охлаждающих жидкостей при длительной эксплуатации.

На первом этапе, методики химико-аналитических исследований предусматривали термостатирование СОЖ при температурах 20, 30, 50, 75 и 95°С в течение 8 часов. Для этого пробу СОЖ объёмом 200 мл заливали в термостойкий стакан и устанавливали в термостат, заполненный силиконовым маслом марки ПМС-100 по ГОСТ 13032-77. Термостатирование осуществляли при атмосферном давлении и перемешивании СОЖ механической мешалкой, вращающейся с частотой 300 мин^-1. Температуру во время испытания устанавливали дискретно и поддерживали постоянной автоматически с помощью терморегулятора.

Перед нагревом и после пробы СОЖ взвешивали и рассчитывали испаряемость жидкостей. Затем отбирали пробы для определения вязкости, плотности, кислотного числа, содержания серы и коэффициента пропускания.

После первого этапа исследования, т. е. термостатирования предоставленных образцов СОЖ в течение 8 часов при различных температурах, при их исследовании были получены следующие результаты (таблица 3.1):



По полученным результатам анализа были получены следующие зависимости и оформлены графически.

Результаты исследования показали, что с увеличением температуры термостатирования в диапазоне 20…95 °С:

1. Кинематическая вязкость СОЖ марки М-22 постоянна, а СОЖ марок МР-3 и МР-7 увеличивается на 17,6 и 10,3% соответственно. При этом заметное увеличение вязкости СОЖ начинается после 60 °С, что происходит в результате полимеризации жидкостей (рисунок 3.1).

2. Все три марки СОЖ подвергаются испарению, которое при температуре 95 °С достигает максимума и составляет для СОЖ марок М-22 - 1,62; МР-3 - 2,28 и МР-7 - 1,36 % (масс.) (рисунок 3.3).

3. Плотность СОЖ марки М-22 постоянна, а марок МР-3 и МР-7 слабо увеличивается на 0,17 и 0,13 % соответственно.

4. Содержание серы у всех трёх марок СОЖ практически не изменяется.

5. Кислотное число СОЖ марки М-22 постоянно, а марок МР-3 и МР-7 увеличивается в результате окисления на 16,2 и 31,6 % соответственно (рисунок 3.2).

Рисунок 3. 1 - Зависимость кинематической вязкости от температуры термостатирования



Рисунок 3.2 - Зависимость индекса вязкости от температуры термостатирования

Рисунок 3.3 - Зависимость испаряемости от температуры термостатирования



При использовании метода оптической спектроскопии определяли спектры пропускания масляных СОЖ тех же марок. Измерения проводили спектрофотометрами в диапазоне длин волн л=350-1750 нм с разрешением 0,5 нм. Пробы СОЖ заливали в прямоугольные кюветы, изготовленные из стекла марки К10, с длиной оптического пути 10 мм и объёмом заполнения 3 мл.

Полученные спектры пропускания трёх марок СОЖ имеют идентичный вид (рис. 2). Для анализа этих спектров были взяты три полосы поглощения на длинах волн л=916, 1200, 1385 нм. Из них наиболее информативной оказалась длина волны л=916 нм, относящаяся к третьему и четвёртому обертонам валентных колебаний атомов метиленовых (-СН₂) и метильных (-СН₃) групп [4].

Рисунок 3.4 - Спектры пропускания исследуемых СОЖ

Из зависимости, полученной на длине волны л=916 нм следует, что с увеличением температуры термостатирования в диапазоне 20…95 °С (рис. 3.4):

1. Коэффициент пропускания Т СОЖ марки М-22 не изменяется.

2.Термостатирование СОЖ марок МР-3 и МР-7 при температуре 30 °С вызывает увеличение коэффициента пропускания Т, а при дальнейшем росте температуры термостатирования - его уменьшение. Это объясняется тем, что в этих жидкостях изначально имелись коллоидные частицы и гидроксильная группа -ОН (вода), хорошо поглощающая свет на длине волны л=970 нм. Термостатирование этих жидкостей при температуре 50 °С вызвало выпадение коллоидных частиц в осадок, что при дальнейшем росте температуры привело к уменьшению коэффициента пропускания.

Таким образом, выполненное исследование показало, что из указанных жидкостей СОЖ марки М-22 обладает наибольшей стабильностью против окисления, а, соответственно, и большим эксплуатационным ресурсом. Наиболее точно и оперативно это можно установить с помощью метода оптической спектроскопии.

После термостатирования при 95°С в течение 200 часов и дальнейшем анализе полученных проб, были получены следующие результаты, которые были сведены в одну таблицу (таблица 3.1).



Рисунок 3.5 - Зависимость кинематической вязкости от времени термостатирования

Рисунок 3.6 - Зависимость кислотности от времени термостатирования

На графиках показано изменение вязкости и кислотности в течение времени термостатирования 3-х образцов СОЖ. С течением времени кислотное число и вязкость образцов возрастают, как известно из литературы, при эксплуатации СОЖ окисляются кислородом воздуха с образованием новых продуктов, таких как пероксиды, гидропероксиды, кислоты, спирты, смолы и др. Которые, в свою очередь, накапливаясь, и изменяют цвет, внешний вид, вязкость и кислотное число.

Рисунок 3.7 - Зависимость индекса вязкости от времени термостатирования

На рисунке 3.7 показана зависимость изменения индекса вязкости 3-х образцов СОЖ в течении 200 часов термостатирования про 95?С. Индекс вязкости с течением времени незначительно возрастает у всех образцов, из чего можно сделать вывод о том, что с течением времени эксплуатации СОЖ их вязкость будет немного сильнее зависеть от изменения температуры, нежели в начале использования.



Рисунок 3.8 - Зависимость плотности при 20 °С от времени термостатирования

Плотность характеризует концентрацию этиленгликоля и присадок, используемых в СОЖ. Плотность изменятся незначительно, но возрастает, это говорит о том, что концентрация присадок возрастает, за счет потери массы образцов (испаряемости), а этиленгликоля - не изменяется, потому что он не образуется при окислении СОЖ кислородом воздуха при 95?С, для этого нужны другие условия.

Рисунок 3.9 - Зависимость количества осадка от времени термостатирования



Рисунок 3.10 - Зависимость содержания серы от времени термостатирования

В процессе эксплуатации СОЖ окисляются, образуя продукты окисления, часть которых растворяется в смазочно-охлаждающей жидкости, а другая часть выпадает в осадок. На графике показано, что чем больше СОЖ эксплуатируется, тем больше окисляется, следовательно, количество осадка возрастает.

Результаты проведенной работы характеризуют различную сопротивляемость масел температурным воздействиям при их окислении и температурной деструкции. На основании показателей, характеризующих термоокислительную стабильность смазочно-охлаждающих жидкостей, можно сделать вывод, что СОЖ фирмы Houghton Deutschland является более стабильной и менее подвержена температурной деструкции, чем СОЖ отечественного производителя, а, следовательно, имеет больший эксплуатационный ресурс.



4. Финансовый менеджмент

Предпроектный анализ

Смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), подавляющее большинство которых составляют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), являются неотъемлемым элементом технологических процессов современных металлообрабатывающих производств. Правильный выбор СОЖ позволяет существенно снизить экономические затраты на производство за счет увеличения производительности обработки, улучшения качества продукции, повышения стойкости инструментов, уменьшения энергозатрат на механическую обработку, а также повысить безопасность технологических процессов.

В данной работе проводилось исследование трех образцов смазочно- охлаждающих жидкостей различных марок.

Целью планирования НИР является обеспечение рационального ведения научно-исследовательской работы, ее четкой организации и правильной расстановки кадров.

Любую научно-исследовательскую работу можно разделить на три этапа:

1) подготовительный;

2) экспериментальный;

3) заключительный.

Каждый этап разработки связан с определенными трудовыми затратами на его выполнение. Уровень трудовых затрат определяет трудоемкость НИР.

Потенциальные потребители результатов исследования

Потенциальными потребителями результатов НИР являются металлообрабатывающие предприятия, металлургические заводы, НИПИ.

Отрасль применения: металлургия.

Основными сегментами данного рынка являются крупные и мелкие компании металлообработки.

Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения

Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения позволяет провести оценку сравнительной эффективности научной разработки и определить направления для ее будущего повышения. Для этого составлена оценочная карта, приведенная в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Оценочная карта для сравнения конкурентных технических разработок

Критерии оценки	Вес критерия	Баллы	Конкуренто-способность
1	2	3	4	5	6	7	8
Технические критерии оценки ресурсоэффективности
1 Повышение производительности труда пользователя	0,18	4	2	3	0,72	0,36	0,52
2 Удобство в эксплуатации (соответствует требованиям потребителей)	0,14	5	3	4	0,70	0,42	0,56
3 Энергоэкономичность	0,07	4	4	2	0,28	0,28	0,14
Экономические критерии оценки эффективности
1 Конкурентоспособность продукта	0,09	5	3	3	0,45	0,24	0,24
2 Уровень проникновения на рынок	0,06	3	5	5	0,18	0,30	0,30
3 Цена	0,07	5	3	4	0,35	0,21	0,28
4 Предполагаемый срок эксплуатации	0,08	4	3	3	0,32	0,24	0,24
6 Финансирование научной разработки	0,04	4	4	5	0,16	0,16	0,20
7 Срок выхода на рынок	0,03	5	3	3	0,15	0,12	0,12
8 Финансирование научной разработки	0,05	4	3	5	0,20	0,15	0,25
Итого	1	58	47	51	4,46	3,38	3,75

Анализ конкурентных технических решений определяется по формуле:



,

где К - конкурентоспособность научной разработки или конкурента; B_i - вес показателя (в долях единицы); Б_i - балл i-го показателя.

Таким образом, конкурентоспособность разработки составила 4,46, в то время как двух других аналогов 3,38 и 3,75 соответственно. Результаты показывают, что данная научно-исследовательская разработка является конкурентоспособной и имеет преимущества по таким показателям, как удобство в эксплуатации, надежность, цена, предполагаемый срок эксплуатации.

SWOT-анализ

SWOT - Strengths (сильные стороны), Weaknesses (слабые стороны), Opportunities (возможности) и Threats (угрозы) - представляет собой комплексный анализ научно-исследовательского проекта. SWOT-анализ применяют для исследования внешней и внутренней среды проекта.

Таблица 4.2 - Матрица SWOT

	Сильные стороны научно-исследовательского проекта: С1. Заявленная экономичность и надежность технологии С2. Более низкая стоимость производства по сравнению с другими технологиями. С3. Более низкая стоимость производства по сравнению с другими технологиями.	Слабые стороны научно-исследовательского проекта: Сл1. Большое количество конкурентов Сл2. Отсутствие у потенциальных потребителей квалифицированных кадров по работе с научной разработкой
Возможности: В1. Использование инновационной инфраструктуры ТПУ В2. Повышение стоимости конкурентных разработок В4. Переход нефтехимической отрасли на ресурсосберегающие технологии В4. Появление дополнительного спроса на новый продукт	1. Исследование окисляемости смазочно-охлаждающих жидкостей позволяет вывести определенные закономерности, которые улучшают качество металлообработки.	1. Повышение квалификации кадров 2. Привлечение новых заказчиков
Угрозы: У1. Отсутствие спроса на новые технологии производства У2. Развитая конкуренция технологий производства У3. Переход на альтернативное топливо У4. Исчерпание природных ресурсов	1. Продвижение новой технологии с целью появления спроса 2. Применение технологии к альтернативным источникам	1. Данные результаты НИР, можно применять и для других нефтепродуктов, что дает большое пространство для дальнейших исследований.

Оценка готовности проекта к коммерциализации

На какой бы стадии жизненного цикла не находилась научная разработка полезно оценить степень ее готовности к коммерциализации и выяснить уровень собственных знаний для ее проведения (или завершения). На таблице 19 показано оценки степени готовности научного проекта к коммерциализации.

Таблица 4.3 - Оценки степени готовности научного проекта к коммерциализации

Наименование	Степень проработанности научного проекта	Уровень имеющихся знаний у разработчика
Определен имеющийся научно-технический задел	4	4
Определены перспективные направления коммерциализации научно-технического задела	5	4
Определены отрасли и технологии (товары, услуги) для предложения на рынке	5	4
Определена товарная форма научно-технического задела для представления на рынок	4	3
Определены авторы и осуществлена охрана их прав	5	4
Проведена оценка стоимости интеллектуальной собственности	5	4
Проведены маркетинговые исследования рынков сбыта	5	4
Разработан бизнес-план коммерциализации научной разработки	5	4
Определены пути продвижения научной разработки на рынок	5	4
Разработана стратегия (форма) реализации научной разработки	5	4
Проработаны вопросы международного сотрудничества и выхода на зарубежный рынок	4	4
Проработаны вопросы использования услуг инфраструктуры поддержки, получения льгот	4	4
Проработаны вопросы финансирования коммерциализации научной разработки	4	4
Имеется команда для коммерциализации научной разработки	5	5
Проработан механизм реализации научного проекта	4	3
ИТОГО БАЛЛОВ	69	59

Оценка готовности научного проекта к коммерциализации (или уровень имеющихся знаний у разработчика) определяется по формуле:

, (9)

где Б_сум - суммарное количество баллов по каждому направлению; Б_i - балл по i-му показателю.

Значение Б_сум позволяет говорить о мере готовности научной разработки и ее разработчика к коммерциализации. Разработка считается перспективной так как значение и знания разработчика достаточными для успешной ее коммерциализации.

Расчет затрат на НИР

Трудоемкость выполнения НИОКР оценивается экспертным путем в человеко-днях и носит вероятностный характер, т.к. зависит от множества трудно учитываемых факторов. Для определения ожидаемого (среднего) значения трудоемкости работ 1_оя используется следующая формула:

, чел.-дн.,

где t_ожi- ожидаемая трудоемкость выполнения i-ой работы чел.-дн.;

t_mini - минимально возможная трудоемкость выполнения заданной i-ой работы (оптимистическая оценка), чел.-дн.;

t_maxi - максимально возможная трудоемкость выполнения заданной i-ой работы (пессимистическая оценка), чел.-дн.

Исходя из ожидаемой трудоемкости работ, определяется продолжительность каждой работы в рабочих днях Т_р, учитывающая параллельность выполнения работ несколькими исполнителями. Такое вычисление необходимо для обоснованного расчета заработной платы, так как удельный вес зарплаты в общей сметной стоимости научных исследований составляет около 65 %.

,

где T_pi - продолжительность одной работы, раб.дн.;

t_ожi - ожидаемая трудоемкость выполнения одной работы, чел.-дн.:

Ч _i- численность исполнителей, выполняющих одновременно одну и ту же работу на данном этапе, чел.

Удельное значение каждой работы в общей продолжительности работ:



,

где У_i- удельное значение каждой работы в %;

T_pi - продолжительность одной работы, раб.дн.;

Т_р- суммарная продолжительность темы, раб.дн.

Разработка календарного плана работ

В данном случае наиболее удобным является построение ленточного графика проведения НИР в форме диаграмм Ганга.

Для построения календарного план-графика, длительность этапов в рабочих днях переводится в календарные дни и рассчитывается по следующей формуле:

, кал.дн.,

где T_Ki - продолжительность выполнения одной работы в календарных днях;

Т_рi- продолжительность одной работы в рабочих днях;

k - коэффициенткалендарности, предназначенный для перевода рабочего времени в календарное.

Коэффициент календарности рассчитывается по формуле:

,

где Т_кг - количество календарных дней в году;

Т_вд - количество выходных дней в году;

Т_пд - количество праздничных дней в году.

Следует учесть, что расчетную величину продолжительности работ Т_к нужно округлить до целых чисел. Расчетные данные сводим в табл.1, на основании которой можно построить календарный план-график.

Календарный план-график в виде диаграммы Ганта

Диаграмма Ганта - горизонтальный ленточный график, на котором работы по теме представляются протяженными во времени отрезками, характеризующимися датами начала и окончания выполнения данных работ.

График строится с разбивкой по месяцам и декадам (10 дней) за период времени дипломирования. При этом работы на графике выделяются различной штриховкой в зависимости от исполнителей, ответственных за ту или иную работу.

Таблица 4.4 - Календарный план-график проведения НИР по теме

Название	Время, дни	Дата начала работ	Дата окончания работ	Состав участников
Изучение литературы, составление литературного обзора	45	15.01	12.03	Семенцова Мария Александровна, Кривцова Надежда Игоревна
Эксперимент	10	10.01	05.04	Семенцова Мария Александровна, Кривцова Надежда Игоревна
Обсуждение полученных результатов	10	05.04	20.04	Семенцова Мария Александровна, Кривцова Надежда Игоревна
Оформление выводов	20	05.04	25.04	Семенцова Мария Александровна, Кривцова Надежда Игоревна
Оформление пояснительной записки	45	15.04	31.05	Семенцова Мария Александровна, Кривцова Надежда Игоревна
Итого:	130	15.01	31.05



Таблица 4.5 - Календарный план-график проведения НИОКР по теме

Вид работ	Исполнители	Тк, кал,дн.	Продолжительность выполнения работ
			янв	февр	март	апрель	май
			2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Изучение литературы, составление литературного обзора	Магистрант, руководитель	45
Эксперимент	Магистрант, руководитель	15
Обсуждение полученных результатов	Магистрант, руководитель	11
Оформление выводов	Магистрант, руководитель	20
Оформление пояснительной записки	Магистрант, руководитель	45

Определение плановой себестоимости проведения НИР. Состав затрат, включаемых в себестоимость НИР.

На данном этапе проводится определение затрат на выполнение НИР. Калькуляция затрат является основным документом, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат на научные исследования.

Калькуляция плановой себестоимости проведения НИР составляется по следующим статьям затрат:

1. Материалы.

2. Затраты на оплату труда работников, непосредственно участвующих в НИОКР.

3. Уплата страхового взноса.

4. Прочие прямые расходы.

5. Накладные расходы.

Статьи 1-4 относятся к прямым затратам, величину прямых затрат, как правило, следует определять прямым счетом, это затраты, связанные непосредственно с выполнением конкретной НИОКР, остальные затраты рассчитываются косвенным способом, это затраты на содержание аппарата управления, общетехнических и общехозяйственных служб, они объединяются в статье «Накладные расходы».

Стоимость материалов формируется исходя из цены их приобретения и платы за транспортировку, осуществляемую сторонними организациями. В том случае, если расходы, связанные с доставкой материальных ресурсов для конкретной НИОКР, незначительны, то их можно опустить. Расчет затрат на материалы производится по форме приведенной в таблице 4.6

Таблица 4.6 - Материалы, комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты

Наименование	Марка, размер	Количество	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
Термостат	ВИС-Т-09-4	1	93000	93000
Вискозиметр	Штабингера	1	95000	53000
Спектроскан	S	1	960000	960000
СОЖ-1	МР-3	1	117	117
СОЖ-2	МР-7	1	108	108
СОЖ-3	Garia	1	170	170
Всего за материалы	1106395
Электроэнергия	1067,88
Итого по статье См	1107462,88

На статью «Материалы» относятся следующие затраты:

а) сырьё, основные и вспомогательные материалы;

б) покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия;

в) электроэнергия на технологические цели.

Затраты на электроэнергию рассчитываются по формуле



С =Ц_эл ·P · F_об,

где Ц_эл - тариф на промышленную электроэнергию;

Р -мощность оборудования, кВт;

F_o6 - время использования оборудования, ч.

Таблица 4.7 - Электроэнергия на технологические нужды

Используемое оборудование	Цена за 1	Мощность	Время использования оборудования, ч	Стоимость эл. энергии,
	кВт·час,	оборудования,		руб.
	руб.	кВт
Термостат	2,64	0,22	200	116,16
Вискозиметр Штабингера	2,64	0,2	40	21,12
Системный блок	2,64	0,3	460	364,32
Монитор	2,64	0,45	460	546,48
СпектросканS	2,64	0,25	30	19,8
Итого	1067,88

Затраты на оплату труда работников, непосредственно занятых выполнением НИОКР

Основная заработная плата (З_осн) руководителя от университета:

где З_осн - основная заработная плата работника; Т_р- продолжительность работ, выполняемых научно-техническим работником, раб. дн.; З_дн- среднедневная заработная плата работника, руб.

Среднедневная заработная плата рассчитывается по формуле:



где З_м - месячный должностной оклад работника, руб.; М - количество месяцев работы без отпуска в течение года: при отпуске в 24 раб.дня за полгода М =4,7 месяца, 5-дневная неделя; F_д - действительный годовой фонд рабочего времени научно-технического персонала, раб. дн.

Таблица 4.8- Баланс рабочего времени

Показатели рабочего времени	Руководитель	Магистрант
Календарное число дней	126	126
Количество нерабочих дней -выходные дни -праздничные дни	36 5	36 5
Потери рабочего времени -отпуск -невыходы по болезни	24	-
Действительный годовой фонд рабочего времени	61	85

Месячный должностной оклад работника:

,

где З_б - базовый оклад, руб.; k_р - районный коэффициент, равный 1,3 (для Томска).

Таблица 4.9 - Расчёт основной заработной платы

	Зб, руб.	kр	Зм, руб.	Здн, руб.	Трраб. дн.	Зосн,руб.
Руководитель	23264,86	1,3	30244,32	2330,30	61	142148,30
Студент	2416,70	-	-	-	85	12083,50

Ниже приведен расчет по статье «Отчисления во внебюджетные фонды», то есть отчисления в пенсионный фонд, фонд обязательного медицинского страхования и пр.



где k_внеб - коэффициент отчислений на уплату во внебюджетные фонды равный 30,5%.

Таблица 4.10 - Отчисления на социальные нужды

	Руководитель	Магистрант
Зарплата	142148,30	12083,50
Отчисления на соц. нужды	43355,23	-

Дополнительная заработная платавключает оплату за непроработанное время (очередной и учебный отпуск, выполнение государственных обязанностей, выплата вознаграждений за выслугу лег и т.п.) и рассчитывается исходя из 10-15% от основной заработной платы, работников, непосредственно участвующих в выполнение темы:

З_доп = к _доп · З _осн

где З_доп - дополнительная заработная плата, руб.;

к_доп - коэффициент дополнительной зарплаты;

З_осн - основная заработная плата, руб.

В табл. 7 приведен расчёт основной и дополнительной заработной платы.

Таблица 4.11 - Заработная плата исполнителей НИОКР

Заработная плата	Руководитель
Основная зарплата	154231,8
Дополнительная зарплата(15% выслуга)	23134.77
Итого по статье Сзп	177366,57



Накладные расходы

В данную статью входят расходы на содержание аппарата управления и общехозяйственных (общеуниверситетских) служб, которые в равной степени относятся ко всем выполняемым НИОКР. По этой статье учитываются оплата труда административно-управленческого персонала, содержание зданий, оргтехники и хоз. инвентаря, амортизация имущества, расходы по охране труда и подготовке кадров.

Накладные расходы лаборатории 2 корпуса НИ ТПУ составляют 25-35% от суммы основной и дополнительной заработной платы, работников, непосредственно участвующих в выполнение темы. Расчет накладных расходов ведется по следующей формуле;

С _накл = к _накл · (З _осн + З _доп),

где к _накл - коэффициент накладных расходов.

С _накл = 33% · 177366,57=58530,97

На основании полученных данных по отдельным статьям затрат составляется калькуляция плановой себестоимости НИР по форме, приведенной в таблице 4.12.

Таблица 4.12 - Калькуляции плановой себестоимости НИР

Наименование статей затрат	Сумма, руб.
1. Материалы	1107462,88
2. Затраты на оплату труда работников, непосредственно занятых созданием НИОКР	154231,8
3. Страховой взнос	43355,23
4. Электроэнергия	1067,88
5. Накладные расходы	58530,97
Итого себестоимость НИР	1364648,76



Оценка научно-технического уровня НИР

Для итоговой оценки результатов НИР определяется научно-технический уровень объекта исследования. Оценка научно-технического уровня НИР проводится балльно-индексным методом. Балльная оценка заключается в том, что каждому фактору по принятой шкале присваивается определенное количество баллов.

Обобщенная оценка НТУ рассчитывается по формуле:

где К_НУ - показатель научно-технического уровня:

n - количество факторов;

К_ДУi - коэффициент значимости i-гo фактора;

d_i- значимость i-гo фактора.

По каждому из факторов экспертным путем устанавливаются численные значения коэффициента значимости, и проставляется балльная оценка.

Таблица 4.13? Оценка научно - технического уровня разработки.

Показатели	Значимость показателя	Достигнутый уровень	Значение i-го фактора
	di	КДУi	КДУi* di
1. Новизна полученных или предполагаемых результатов	0,3	0,3	0,9
2. Перспективность использования результатов	0,4	0,3	0,12
3. Завершенность полученных результатов	0,2	0,7	0,14
4. Масштаб возможной реализации полученных результатов	0,1	0,1	0,01
Результативность	КНУ=	У=1,17



Значение коэффициента научно-технического уровня достаточно высок, что подтверждает экономическую эффективность деятельности.

Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования

Таблица 4.14- Критерии социальной эффективности

ДО	ПОСЛЕ
Использование материалов зарубежных производителей	Собственное производство, по технологии разработчика
Высокие цены на полуфабрикат, за счет больших затрат на транспортировку и ряда субподрядчиков	Снижение себестоимости продукции, за счет собственного производства на основе недорогих источников местного сырья

Таблица 4.15 - Сравнительная оценка характеристик вариантов исполнения проекта

ПО	Весовой коэффициент параметра	Текущий проект	Аналог 1 (Garia)	Аналог 2 (МР-3)
1. Сложность технологии	0,10	3	3	3
2. Эксплуатационные свойства	0,25	5	5	4
3. Термоустойчивость	0,15	4	3	3
4. Энергосбережение	0,25	5	5	5
5. Материалоемкость	0,25	5	2	2
ИТОГО	1

Iтп=3*0,1+5*0,25+4*0,15+5*0,25+5*0,25=4.65

Аналог 1=3*0,1+5*0,25+3*0,15+5*0,25+2*0,25=3,75

Аналог 2=3*0,1+4*0,25+3*0,15+5*0,25+2*0,25=3,5

Из приведенных расчетов выявлено, что текущий проект по интегральному показателю ресурсоэффективности вариантов является выгодным и превосходит аналоги. Так как данный проект является только научной разработкой и началом исследования, то интегральный финансовый показатель разработки рассчитать не представляется возможным. В целом, данный проект является перспективным с точки зрения ресурсопотребления, так как в отличие от аналогов в проекте предусмотрены меньшие затраты на себестоимость будущей продукции за счет использования местных недорогих сырьевых материалов и возможное достижение требуемых характеристик.



5. Социальная ответственность

Анализ вредных факторов

Под идентификацией потенциально вредных и (или) опасных производственных факторов понимаются сопоставление и установление совпадения имеющихся на рабочих местах факторов производственной среды и трудового процесса с факторами производственной среды и трудового процесса, предусмотренными классификатором вредных и (или) опасных производственных факторов, утвержденным федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке и реализации государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере труда, с учетом мнения Российской трехсторонней комиссии по регулированию социально-трудовых отношений [2].

Вредные вещества

В лаборатории проводятся работы со смазочно- охлаждающими жидкостями, которые обладают небольшим показателем летучести, но при проведении работ над образцами с целью изучения их физико-химических свойств используются высоколетучие вещества, такие как ацетон, этиловый спирт и др. Характеристики данных веществ приведены в таблице [3].

Таблица 5. 1 Характеристика вредных веществ, используемых при работе с СОЖ

№№ п/п	Наименование вещества	№ СAS	Формула	Величина ПДК, мг/м3	Преимущественное агрегатное состояние в воздухе в условиях производства
1	Масла минеральные нефтяные	8042-47-5		5	a
2	Пропан-2-он	67-64-1	С3Н6О	800/200	п
3	Этанол	64-17-5	С2Н6О	2000/1000	п



Производственные метеоусловия

Согласно Конституции РФ, каждый имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены [3]. Санитарные правила устанавливают гигиенические требования к показателям микроклимата рабочих мест производственных помещений с учетом интенсивности энергозатрат работающих, времени выполнения работы, периодов года и содержат требования к методам измерения и контроля микроклиматических условий.

Показателями, характеризующими микроклимат в производственных помещениях, являются:

температура воздуха;

температура поверхностей;

относительная влажность воздуха;

скорость движения воздуха;

интенсивность теплового облучения.

Оптимальные параметры микроклимата должны соответствовать значениям, приведенным в таблице [3]. Работу в лаборатории причисляем в категории Iб.

Таблица 5.2 Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений

Период года	Категория работ по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, °С	Температура поверхностей, °С	Относительная влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	Iб (140-174)	21-23	20-24	60-40	0,1
Тёплый	Iб (140-174)	22-24	21-25	60-40	0,1

«?» При температурах воздуха 25 ?C и выше максимальные величины относительной влажности воздуха не должны выходить за пределы:

70% - при температуре воздуха 25 ?C; 65% - при температуре воздуха 26 ?C

60% - при температуре воздуха 27 ?C; 65% - при температуре воздуха 28 ?C

Для категории работ Iб допустимые значения показателей микроклимата в теплое и холодное время года приведены в таблице.

Таблица 5.3 Допустимые нормы микроклимата в рабочей зоне производственных помещений

Сезон года	Категория тяжести выполняемых работ	Температура, С0	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/сек
		Фактич. значение	Допустим.значение	Фактич. значение	Допустим.значение	Фактич. значение	Допустим.значение
1	2	3	4	5	6	7	8
Теплый	Iб	20,0-21,9	24,1-28,0	19,0-29,0	15-75	0,1	0,3
Холодный	Iб	19,0-20,9	23,1-24,0			0,1	0,2

Необходимо предпринимать всевозможные меры для поддержания оптимальных условий работы, такие как рациональное размещение и слежение за нормальным функционированием отопительных и вентиляционных систем, а так же устройства кондиционирования.

Шум на рабочем месте

Характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5, 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, определяемые по формуле

,(5.1)

где p -- среднее квадратическое значение звукового давления, Па;

p₀ -- исходное значение звукового давления в воздухе р₀ = 2*10^-5 Па.

Предельно допустимым уровнем звука для легкой физической нагрузки и напряженности средней степени является значение в 75дБА.

Уровни звукового давления в составных полосах со среднегеометрическими частотами, уровни звука и эквивалентные уровни звука приведены ниже (таблица 5.4) [4].

Таблица 5.4- Значение предельно допустимого звукового давления

Вид трудовой деятельности, рабочие места	Уровни звукового давления, дБ, в составных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, ДБА
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Химическая лаборатория	103	91	83	77	73	70	68	66	64	75

При длительной работе в данном помещении может возникать дискомфорт. Для уменьшения воздействия шума рекомендуется воспользоваться СИЗ (наушники, беруши).

Производственное освещение

Важным условием для выполнения работы является качественное освещение. Отсутствие достаточной освещенности снижает остроту восприятия и увеличивает риск несчастных случаев.

Согласно СНиП 23-05-95 производственное освещение подразделяют на естественное и искусственное. Помещения с постоянным пребыванием людей должны иметь, как правило, естественное освещение.

Нормированные значения КЕО, е_N, для зданий, располагаемых в различных районах (приложение Д) следует определять по формуле

е_N = е_H m_N(5.2)

где N -- номер группы обеспеченности естественным светом;

е_H -- значение КЕО;

т_N -- коэффициент светового климата.



Таблица 5.5 - Нормы освещенности рабочей зоны.

Рабочая поверхность и плоскость нормирования КЕО и освещенности Высота плоскости над полом, м Естественное освещение, КЕО, % при верхнем или комбинированном освещении при боковом освещении Совмещенное освещение, КЕО, % при верхнем или комбинированном освещении при боковом освещении Искусственное освещение Освещенность при комбинированном освещении Всего, лк от общего, лк Освещенность при общем освещении, лк	Горизонтальная 0,8 3,5 1,2 2,1 0,7 500 300 400

Анализ опасных факторов

Электробезопасность

Химическая лаборатория обеспечивается трехфазным переенным током (напряжением 220 В) и постоянным током и является зоной повышенной электороопасности из-за наличия агрессивной среды, влияющей на изоляцию.

В целях безопасности используются коллективные и индивидуальные средства защиты. Под коллективными средствами защиты подразумевается изоляция проводов, защитное заземление, зануление, защитное отключение, предупреждающие плакаты и указатели напряжения.

Для предотвращения аварийных ситуаций требуется проведение первичного инструктажа и соблюдения правил техники безопасности. Перед проведением работ с использованием электрооборудования (нагревательные приборы, перемешивающие устройства, весы, насосы, компрессоры, роторные испарители, сушильные шкафы, холодильные установки и оргтехника) следует внимательно проверить целостность изоляции, а также используемых розеток. При проведении работ не перекручивать и не располагать возле нагревательных приборов провода электропитания. При появлении признаков неисправности электроприборов или проводов электропитания необходимо обесточить электроприбор или полностью рабочую зону, воспользоваться предупреждающими знаками и вызвать электрика.

Пожарная безопасность

В целях защиты жизни, здоровья, имущества граждан и юридических лиц, государственного и муниципального имущества от пожаров, Федеральным законом определены основные положения технического регулирования в области пожарной безопасности и устанавливлены общие требования пожарной безопасности к объектам защиты (продукции), в том числе к зданиям, сооружениям и строениям, промышленным объектам, пожарно-технической продукции и продукции общего назначения [5].

Химическая лаборатория является пожаровзрывобезопасным помещением категории А, ниже в таблице приведены используемые при работе легковоспламеняющиеся жидкости.

Таблица 5.6 - Используемые ЛВЖ

Наименование вещества	Температура кипения, ?С	Температура вспышки, ?С	Температура самовоспламенения, ?С
Ацетон	56	-18	540
Этанол	78,39	13	363

Легковоспламеняющиеся жидкости являются источником возникновения аварийных ситуаций, поэтому необходимо следовать правилам пользования с ЛВЖ:

- не оставлять открытыми емкости с ЛВЖ;

- закрытую посуду с ЛВЖ не оставлять вблизи нагревательных поверхностей;

- при возникновении пожара воспользоваться средствами пожаротушения: огнетушителями, асбестовым одеялом, песком.

Охрана окружающей среды.

В ходе выполнения экспериментальной части диссертации были использованы вещества, образующие аэрозоли и пары, загрязняющие рабочую зону и окружающее воздушное пространство. Для уменьшения выбросов требуется следить за герметичностью установок и емкостей для хранения. В лаборатории установления приточно-вытяжная вентиляция, на выходе из которой расположены фильтры, предотвращающие выбросы в атмосферу.

Отработанные органические растворители для более рационального использования подвергались перегонке и повторно участвовали в экспериментах.

Безопасность в ЧС

Для защиты жизни и Здоровья населения в ЧС следует применять следующие основные мероприятия гражданской обороны, являющиеся составной частью мероприятий РСЧС [10] :

- укрытие людей в приспособленных под нужды защиты населения помещениях производственных, общественных и жилых зданий, а также в специальных защитных сооружениях;

- эвакуацию населения из зон ЧС;

- использование средств индивидуальной защиты органов дыхания и кожных покровов;

- проведение мероприятий медицинской защиты;

- проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ в зонах ЧС.

Для обеспечения безопасности в ЧС был разработан план эвакуации (рисунок 5.1).



Рисунок 5.1- План эвакуации в случае ЧС

Организационные мероприятия

Все работники лаборатории обязаны пройи инструктаж по технике безопасности: знать меры при возникновении ЧС, расположение первичных средств пожаротушения, план эвакуации и нахождение кнопок оповещения.

Существуют некоторые правила, которые необходимо соблюдать работнику лаборатории [12]:

- к работе не допускаются лица, не прошедшие инструктаж (периодичность для студентов- 2 раза в год);

- продолжительность работы в лаборатории составляет не более 8 часов в день (перерывы через каждые 45-50 минут);

- работа с химическими веществами запрещена беременным женщинам и несовершеннолетним;

- периодичность медосмотров- раз в год.



Заключение

1. Исследование СОЖ, включающее определение вязкости, плотности, термоокислительной стабильности, температурной стойкости, прямое фотометрирование, позволяет получить дополнительную информацию о влиянии продуктов окисления и температурной деструкции на изнашивание.

2. Проведение анализа процессов окисления и температурной деструкции масел различной базовой основы, позволило характеризовать сопротивляемость масел температурным воздействиям при их окислении и температурной деструкции.

3. Применение данной методики и средств контроля для оценки текущего состояния работающих масел позволяет получить дополнительную информацию в процессе эксплуатации техники - скорость старения масел, изменение вязкости и противоизносных свойств, которая даст возможность корректировать сроки замены масел в зависимости от их состояния и системы фильтрации. Это снижает эксплуатационные затраты, повышает эффективность использования смазочно-охлаждающих жидкостей.

4. Результаты данной работы можно применять для определения оптимальных условий эксплуатации для смазочно-охлаждающих жидкостей, выбранных для исследования марок производителей.



Список публикаций

1. Семенцова М.А. Исследование влияния температуры на окисляемость смазочно-охлаждающих жидкостей//Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 75-летию со дня рождения Заслуженного деятеля науки РФ, профессора А.В. Кравцова «Современные технологии и моделирование процессов переработки углеводородного сырья. - Т.:ТПУ.- 2013. - С. 54-57.

2. Семенцова М.А. Исследование окисляемости смазочно-охлаждающих жидкостей//XV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых имени Л.П. Кулёва «Химия и химическая технология в XXI веке». - Т:ТПУ. - 2015 (в печати).



Список литературы

1. Смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справочник/И.Г. Анисимов, К.М. Бадыштова, С.А. Бнатов и др. Под ред. В.М. Школьникова. 2-е изд. перераб. и доп. - М: Издательский центр «Техинформ», 1999 - 596 с.

2. Ковальский Б.И. Методы и средства повышения эффективности использования смазочных материалов/Б.И. Ковальский. - Новосибирск: Наука, 2005. - 341 с.

3. Эмануель Н.М. Окисление углеводородов в жидкой фазе / Н.М. Эмануель. - М.: Изд-во акад. наук, 1959. - 334 с.

4. Кондаков Л.А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем/Л.А. Кондаков. - М.: Машиностроение, 1982. - 216 с.

5. ГОСТ 20457-75 Масла моторные. Метод оценки антиокислительных свойств на установке ИКМ.

6. ГОСТ 11063-77 Масла моторные с присадками. Метод определения стабильности по индукционному периоду осадкообразования.

7. Резников В.Д. Моторные масла правильный выбор для спецтехники / В.Д. Резников // Спецтехника. - 2001. - С. 8-9.

8. Оганесова Э.Ю. Влияние условий жидкофазного высокотемпературного окисления гексадекана на механизм процесса / Э.Ю. Оганесова, Е.Г. Бордубанова, З.В. Попова и др. // Нефтехимия. - 2004. - Т. 44. - № 2. - С. 119-126.

9. Лашхи В.Л. Исследование эффективности действия антифрикционных присадок и моторным маслам /В.Л. Лашхи, А.Б. Вуппер, И.А. Буяновский и др. // Трение и износ. - 1982. - Т. 3. - c. 988-993.

10. Матвеевский Р.М. Оценка энергии активации процесса химического модифицирования поверхности трения в условиях граничной смазки / Р.М. Матвеевский, И.А. Буяновский и др. // ХТТМ. - 1976. - № 3. - С. 50-52. 145

11. Пинчук Л.С. О некоторых возможностях поляризации пар трения / Л.С. Пинчук, А.С. Неверов, В.А. Гольдаде // Трение и износ. - 1980. - Т. 1. - № 6. - С. 1089-1092.

12. Коваленко В.П. Загрязнения и очистка нефтяных масел / В.П. Коваленко. - М.: Химия. 1978. - 320 с.

13. Мышкин Н.К. К определению температурной стойкости граничных слоев / Н.К. Мышкин, В.В. Кончиц // Трение и износ. - 1981. - Т. 11. - № 4. - С. 725-728. 146

14. Матвеевский Р.М. Противозадирная стойкость смазочных средств при трении в режиме граничной смазки / Р.М. Матвеевский, И.Я. Буяновский, О.В. Лазовская. - М.: Наука.1978 - 192 с.

15. А.С. 1525576 СССР: МПК G01N 33/30 / Способ определения термической стабильности смазочного масла / П.Ф. Григорьев, О.А. Лебедев; заявитель и патентообладатель государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации. ? № 4089717 от 07.07.1986; опубл. 30.11.1989. Бюл. №44

16. Ковальский Б.И. Влияние доливов на процессы окисления моторных масел / Б.И. Ковальский, Ю.Н. Безбородов, Н.Н. Малышева, М.М. Рунда, В.Г. Шрам // Вестник Кузбасского ГТУ, №4 (88), 2011. - С. 58-63.

17. Кончиц В.В. Смазочные свойства органических отложений на поверх- ностях трения при повышенной температуре / В.В. Кончиц, С.В. Короткевич, С.Д. Саутин // Трение и износ. - 2002. № 2. - С. 170-175.

18. Пат. 2318286 Российской Федерации: МПК G01N 25/00 / Способ опре- деления термоокислительной стабильности смазочных материалов / Б.И. Ко- вальский, В.С. Даниленко, Н.Н. Малышева, Ю.Н.Безбородов; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учрежде- ние высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГОУ ВПО ОрелГАУ) (RU). ? № 2006146512/09 от 25.12.2006; опубл. 27.02.2008. Бюл. №27.

19. Малиновский Т.Г. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. Свойства и применение. - М.: Химия, 1993. - 160 с.

20. Манг Т., Дрезель У. Смазки. Производство, применение, свойства: справочник. - СПб.: ЦОП «Профессия», 2010.- 944 с.

21. Козлов В.К., Валиуллина Д.М., Гарифуллин М.Ш. Методы и средства диагностики изоляционных масел. Аналитический обзор.- Казань: «ИЦ Энергопрогресс», 2003. -144 с.