Автоматизированная установка магнитопорошкового контроля оси колесной пары

4.3.2 Частотное регулирование электроприводов

Основным недостатком синхронных и асинхронных с короткозамкнутым ротором электродвигателей является постоянная частота вращения ротора электродвигателя, практически не зависящая от нагрузки. С развитием силовой полупроводниковой и микропроцессорной техники стало возможным создание устройства частотного регулирования электроприводом, которое позволяет точно управлять скоростью и моментом электродвигателя по заданным параметрам в точном соответствии с характером нагрузки. Это в свою очередь, позволяет осуществлять точное регулирование практически любого процесса в наиболее экономичном режиме, без тяжёлых переходных процессов в технологических системах и электрических сетях.

Из питающей сети 1 переменное напряжение промышленной частоты поступает на вход выпрямителя 2. Для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения на выходе выпрямителя устанавливается фильтр 3.

Рисунок 4.6 - Состав элементов частотно-регулируемого электропривода, их работа и назначение

И уже постоянное (сглаженное) напряжение подаётся на вход управляемого импульсного инвертора тока 4.

Электронные ключи инвертора по сигналам системы управления 8 открываются и запираются таким образом, что формируемые при этом различные по длительности импульсы тока складываются в результирующую кривую синусоидальной формы с необходимой частотой.

Для сглаживания пульсаций, на выходе инвертора может устанавливаться дополнительный высокочастотный фильтр 5.

Затем напряжение подаётся на обмотки электродвигателя (М), который является приводом механизма технологической системы 6.

Подлежащий регулированию параметр технологической системы измеряется датчиком 7, управляющий сигнал от которого подаётся в систему управления ЧРП 8. Либо внешняя система управления 9 собирает информацию о многих параметрах, характеризующих работу технологической системы, обрабатывает её и подаёт результирующий сигнал в систему управления приводом.

В зависимости от величины, иногда и скорости изменения этого сигнала микропроцессорная система управления ЧРП формирует и подаёт управляющие импульсы на электронные ключи выпрямителя и инвертора.

Для самоконтроля и защиты система управления собирает и обрабатывает сигналы о наличии или величине ряда параметров, характеризующих работу собственных подсистем. Контролируются токи и напряжения на входе, выходе преобразователя и в магистрали постоянного тока. Измеряется температура элементов и регулируется производительность системы охлаждения преобразователя. Контролируется состояние отдельных элементов вплоть до отдельного ключа. При наличии специального датчика в корпусе электродвигателя измеряется, а при отсутствии датчика рассчитывается по электрическим характеристикам потребляемой двигателем энергии температура двигателя.

Преобразователи частоты (иначе - частотно-регулируемый электропривод или ЧРП) представляет из себя статическое преобразовательное устройство, предназначенное для изменения скорости вращения трехфазных асинхронных электродвигателей. Асинхронные электродвигатели имеют значительное преимущество перед электродвигателями постоянного тока за счет простоты конструкции и удобства обслуживания. Это обуславливает их однозначное преобладание и повсеместное применение практически во всех отраслях промышленности, энергетики и городской инфраструктуре. Известно, что регулирование скорости вращения исполнительного механизма можно осуществлять с помощью различных устройств (способов), среди которых наиболее известны и распространены следующие: механический вариатор, гидравлическая муфта, электромеханический преобразователь частоты (системы Генератор-Двигатель), дополнительно вводимые в статор или фазный ротор сопротивления, статический преобразователь частоты. Регулирование скорости вращения асинхронного электродвигателя в этом случае производится путем изменения частоты и величины напряжения питания двигателя. КПД такого преобразования составляет около 98 %, из сети потребляется практически только активная составляющая тока нагрузки, микропроцессорная система управления обеспечивает высокое качество управления электродвигателем и контролирует множество его параметров, предотвращая возможность развития аварийных ситуаций. На рисунке показан состав силовой части такого преобразователя : входной неуправляемый выпрямитель - звено постоянного тока с LC-фильтром - автономный инвертор напряжения.

Рисунок 4.7 - Принципиальная схема ЧРП

4.3.3 Регулирование скорости изменением числа пар полюсов p

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов p используется обычно для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как при этом требуется изменять p только для обмотки статора. Изменять p можно двумя способами:

1) применением на статоре нескольких обмоток, которые уложены в общих пазах и имеют разные числа пар полюсов p;

2) применением обмотки специального типа, которая позволяет получить различные значения p путем изменения (переключения) схемы соединений обмотки. Предложено значительное количество различных схем обмоток с переключением числа пар полюсов, однако широкое распространение из них получили только некоторые. Применение нескольких обмоток невыгодно, так как при этом из-за ограниченного места в пазах сечение проводников каждой из обмоток нужно уменьшать, что приводит к снижению мощности двигателя. Использование обмоток с переключением числа пар полюсов вызывает усложнение коммутационной аппаратуры, в особенности, если с помощью одной обмотки желают получить более двух скоростей вращения. Несколько ухудшаются также энергетические показатели двигателей.

Двигатели с изменением числа пар полюсов называются многоскоростным.

4.3.4 Регулирование скорости уменьшением первичного напряжения

В связи с пониженным КПД и трудностями регулирования напряжения рассматриваемый метод применяется только для двигателей малой мощности. При этом для регулирования U1 можно использовать регулируемые автотрансформаторы или сопротивления, включенные последовательно в первичную цель. В последние годы для этой цели все чаще применяют реакторы насыщения, регулируемые путем подмагничивания постоянным током. При изменении значения постоянного тока подмагничивания индуктивное сопротивление реактора изменяется, что приводит к изменению напряжения на зажимах двигателя. Путем автоматического регулирования тока подмагничивания можно расширить зону регулирования скорости и получить при этом жесткие механические характеристики.

4.4 Типы редукторов и мотор - редукторов. Общие сведения

Редуктор служит для уменьшения частоты вращения и соответствующего увеличения вращающего момента[6]. В корпусе редуктора размешены одна или несколько передач зацеплением с постоянным передаточным отношением (передаточным числом). Мотор-редуктор - моноблок, состоящий из редукторной части (редуктора) и электродвигателя. Наиболее часто применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Редуктор общемашиностроительного применения - редуктор, выполненный в виде самостоятельного агрегата, предназначенный для привода различных машин и механизмов и удовлетворяющий комплексу технических требований, общему для большинства случаев применения без учета каких-либо специфических требований, характерных для отдельных областей применения.

Редукторы общемашиностроительного применения, несмотря на конструктивные различия, близки по основным технико-экономическим характеристикам: невысокие окружные скорости, средние требования к надежности, точности и металлоемкости при повышенных требованиях по трудоемкости изготовления и себестоимости. Это их отличает от специальных редукторов (авиационных, судовых, автомобильных и др.) - редукторов, выполненных с учетом специфических требований, характерных для отдельных отраслей промышленности.

Мотор - редуктор общемашиностроительного применения самостоятельный агрегат, предназначенный для приведения в действие различных машин и механизмов и удовлетворяющий требованиям к комплексу технических свойств, общему для большинства случаев применения без учета специфических требований, характерных для отдельных отраслей промышленности. Мотор-редуктор специального назначения и специальной конструкции - агрегат, выполненный с учетом специфических требований, характерных для отдельных отраслей промышленности.

Чаше всего применяют цилиндрические редукторы, имеющие высокие нагрузочную способность и КПД: одноступенчатые, двухступенчатые развернутой, раздвоенной и соосной схем, трехступенчатые развернутой и раздвоенной схем. Соосный редуктор может иметь, тихоходна ступень с внутренним зацеплением.

При соосном расположении исполнительного органа и двигателя рациональны планетарные и волновые редукторы, которые могут обеспечивать высокие ресурс и передаточное отношение при низком уровне шума

Редукторы, в которых использованы червячные передачи, червячные цилиндрические, глобоидные, червячно-цилиндрические и цилиндрическо-червячные - могут обеспечивать высокое передаточное число при низком уровне шума, но имеют низкие КПД и ресурс.

Оси валов могут занимать разное положение в пространстве. Если, например, нужно обеспечить наименьшую площадь в плане, их располагают в вертикальной плоскости. Для некоторых механизмов нужны редукторы с вертикальным расположением оси выходного вала В этом случае удобны редукторы с коническими и червячными передачами, так как ось двигателя остается горизонтальной.

Мотор - редукторы могут быть выполнены на базе всех приведенных схем, но чаще используют редукторы соосных схем, конструктивно объединяя их с двигателями в виде однокорпусного или блочного исполнения. В первом случае редуктор и статор двигателя встраиваемого исполнения размещают в одном корпусе. Во втором - двигатель с насаженной непосредственно на конец вала шестерней крепят на редукторе с помощью фланца; возможно фланцевое крепление двигателя на редукторе и соединение концов валов муфтой.

Исполнительные электромеханизмы представляют собой самостоятельные конструктивно независимые механизмы, состоящие из электродвигателя и редуктора, в конструкцию которых дополнительно включены элементы путевой автоматики (датчики положения, командоаппараты) и предохранительные муфты. В зависимости от конструкции редукторов выходной вал может иметь вращательное (поворотное) или поступательное движение.

Реальный диапазон передаточных отношений (чисел) редукторов - от 1 до 1000. Значения передаточных отношений должны соответствовать ряду R20 предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84).

5 Расчет себестоимости автоматизированной системы магнитопорошкового контроля оси колесной пары. Подсистема - катковая станция

5.1 Общие принципы определения себестоимости

Под себестоимостью изделия понимаются расходы предприятия по его изготовлению и реализации. Если проектируется новое устройство или модернизируется существующее, то в себестоимость включаются затраты на проведение научных исследований, проектных и конструкторских работ.

Структура затрат и их величина определяются условиями изготовления проектируемого устройства. Образец технического устройства может быть изготовлен: в лаборатории учебного института или в условиях депо.

Следует принимать во внимание и количество изготавливаемых экземпляров технических средств. Для технического воплощения идеи в целях дальнейшей работы над его конструкцией достаточно иметь несколько экземпляров. В этом случае все затраты на проектирование и изготовление опытного образца будут отнесены на конкретное количество образцов.

Типовая номенклатура калькуляционных статей себестоимости установлена в следующем составе: сырьё и материалы; покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты; возвратные отходы (вычитаются); энергия, топливо, основная заработная плата производственных рабочих; дополнительная заработная плата производственных рабочих; расходы по содержанию и эксплуатации оборудования, возмещение износа специальных инструментов и оснастки; цеховые расходы; общезаводские расходы; потери от брака; внепроизводственные расходы. При расчете затрат учитываются условия (лабораторные или заводские) и этапы проектирования, наличие предварительных исследовательских работ.

5.2 Расчет расходов на проведение научно -- исследовательских и конструкторских работ

Для определения затрат на основную заработную плату рассчитывается трудоёмкость всех видов работ: исследовательских, проектных, конструкторских, связанных с изготовлением и наладкой устройства. В зависимости от масштабов работ трудоёмкость измеряется в человеко-месяцах, человеко-днях, или человеко- часах ( нормо-ч).

Расчёт трудоёмкости производится отдельно для каждого вида работ и по исполнителям с учётом условий производства (таблице 5.1).

Таблица 5.1 - Расчет трудоемкости работ

Наименование работ	Категории работников	Общая трудоемкость, чел-дни
	СНС	Инженер
Постановка задачи	1	1	2
Изучение технической литературы	1	8	9
Разработка математической модели	-	7	7
Патентный поиск	-	2	2
Разработка монтажной схемы	1	11	12
Разработка рабочих чертежей конструкции	1	10	11
Контроль	1	-	1
Итого	5	39	44

Основная заработная плата на исследовательские работы зависит от величин должностных окладов, премий и доплат из фонда заработной платы (таблице 5.2).

Таблица 5.2 - Расчет фонда заработной платы

Категория работника	Трудоемкость	Должностной оклад, руб.	Премии и доплаты	Месячный фонд зарплаты	Фонд зарплаты на весь объем работ, руб.
	чел- дни	чел- мес.		премия	допл. по рай. коэф
СНС	5	0,24	12150	1215	2004,75	15369,75	3688,74
Инженер	39	1,86	6000	600	990	7590	14117,4
Итого							17806,14

Дополнительная заработная плата составляет 10% от фонда заработной платы на весь объем работ.

ФЗПд=0,1*ФЗПо , (5.1)

ФЗПд=17806,14*0,1=1780,614 руб.

Отчисления на социальные нужды составляют 26,2% от суммы фонда заработной платы на весь объем работ и дополнительной заработной платы.

Ссн= 0,262* (ФЗПо + ФЗПд), (5.2)

Ссн=(17806,14+1780,614) *0,262=5131,73 руб.

Накладные расходы составляют 15% прямых затрат.

Сначис=0,15*( ФЗПо + ФЗПд + Ссн), (5.3)

Сначис=0,15*(17806,14+1780,614+5131,73)=3707,77 руб.

Общие затраты на разработку установки как сумма основной и дополнительной заработной платы, отчислений на социальные нужды и накладных расходов.

Собщ= ФЗПо + ФЗПд + Ссн+ Сначис, (5.4)

Собщ=17806,14+1780,614+5131,73+3707,77=28426,25 руб.

5.3 Расчет затрат на изготовление установки

Затраты на изготовление установки состоят из стоимости материалов и комплектующих, заработной платы рабочих, отчислений на социальные нужды и накладных расходов.

Таблица 5.3 - Затраты на материалы и на комплектующие изделия

Наименование материала	Единицы измерения	Потребное количество	Цена, руб.	Стоимость материала
Эл. двигатель	шт.	1	2108,34	2108,35
Редуктор	шт.	1	1200,55	1200,55
Ролики	шт.	4	507,35	2029,4
Рама	м			5000
Итого				10338,3

Транспортно - заготовительные расходы составляют 10% от затрат на материалы и комплектующие изделия и составляют 1033,83 руб.

Общие затраты на материалы составляют 11372,13 руб.

Затраты по оплате труда (табл. 5.4)

Изготовление установки осуществляется токарем IV разряда, слесарем Vразряда и сварщиком III разряда.

Таблица 5.4 - Расчет тарифной оплаты труда

Наименование работ	Трудоемкость, чел-час	Разряд	Часовая тарифная ставка, руб.	Тарифная зарплата
Токарные	24	4	35,23	845,52
Слесарные	8	5	39,32	314,56
Сварочные	15	3	30,68	460,2
Итого				1620,28

Премия составляет 30% от тарифной заработной платы и рассчитывается по формуле:

П=0,3*ЗПт, (5.5)

П=0,3*1620,28=486,08 руб.

Доплаты по районному коэффициенту составляет 15% от суммы тарифной заработной платы и премии.

Дрк=0,15*( ЗПт+П), (5.6)

Дрк=0,15*( 1620,28+486,08)=315,95 руб.

Общая заработная плата определяется по формуле:

ЗПобщ= Дрк + ЗПт+П, (5.7)

ЗПобщ=315,95+1620,28+486,08=2422,31 руб.

Отчисления на социальные нужды составляет 26,7% от фонда оплаты труда.

Ссн= 0,267* ЗПобщ , (5.8)

Ссн= 0,267*2422,31=646,76 руб.

Накладные расходы принимаются 160% от фонда оплаты труда.

Снакл =1,6* ЗПобщ , (5.9)

Снакл =1,6*2422,31=3875,7 руб.

Общие расходы на изготовление катковой станции определяется по формуле:

Сизг=Змат+ ЗПобщ + Ссн+ Снакл , (5.10)

Сизг=11372,13+2422,31+646,76+3875,7=18316,9 руб.

Таким образом затраты на разработку и изготовление опытного образца катковой станции равны 46743,15 руб.

Таблица 5.5 - Смета расходов на создание автоматизированной системы магнитопорошкового контроля осей колесной пары

Наименование подсистемы	Затраты
	На проектирование	На изготовление
Катковая станция	28426,25	18316,9
Подготовки суспензии	20258,86	23109,50
Сканеры	22004,31	108909,32
Визуалиации	15815,77	17222,70
Блок управления	11099,08	28030,88
Итого	97604,27	195589,3

Таким образом затраты на разработку и изготовление опытного образца автоматизированной системы магнитопорошкового контроля осей колесной пары равны:

Собщ =97604,27+195589,3=293193,57 руб. (5.11)

6 Анализ санитарно-гигиенической производственной обстановки в колесном цехе

6.1 Общие положения

Охрана труда на производстве является очень важном системой, которая обеспечивает безопасность людей, сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, в том числе и в железнодорожной отрасли, включает в себя:

1) правовые;

2) социально - экономические;

3) организационно - технические;

4) санитарно - гигиенические;

5) лечебно - профилактические;

6) реабилитационные мероприятия.

На сегодняшний день в области охраны труда существует масса обязательных норм и правил, призванных обеспечивать безопасную производственную обстановку. Работа по охране труда проводится в соответствии с “Положением об организации работы по охране труда на железнодорожном транспорте”. Организация работы и ответственность за состояние охраны труда, соблюдение законов о труде, положений, правил, норм и т. п. возлагается на всех руководителей МПС, а сейчас РАО РЖД

Колесный цех является специфичным для транспортного предприятия и предназначен для ремонта колесных пар. В нем организуются участки выпуска и сдачи колесных пар, электросварочный, формирования и обточки для обеспечения производственных операций в цехе имеются колесотокарные, карусельные, расточные и другие станки, кран-балки, сварочные агрегаты.

6.2 Факторы, характеризующие санитарно-гигиеническую производственную обстановку

Санитарно-гигиеническая производственная обстановка на любом производственном участке характеризуется следующими основными факторами:

1) метеорологическими условиями производства: составом воздуха, то есть концентрацией в нем пыли, газов и паров;

2) уровнем шума и вибрации;

3) качеством освещения на рабочих местах;

4) цветовой отделкой оборудования и помещений;

5) наличием излучения.

6.2.1 Метеорологические условия

Воздушная среда, в которой живет и работает человек, представляет собой естественную многогазовую смесь, из которой состоит атмосфера. Работоспособность человека и его самочувствие зависят не только от состава воздуха, но и от микроклимата режима метеорологических элементов внутри помещения, т. е. физического состояния воздушной среды на организм человека.

Показателями, характеризующими микроклимат, являются:

1) температура воздуха;

2) относительная влажность воздуха;

3) скорость движения воздуха;

4) интенсивность теплового излучения.

Оптимальные показатели микроклимата распространяются на всю рабочую зону, допустимые показатели устанавливаются дифференцированно для постоянных и непостоянных рабочих мест.

Общие санитарно-гигиенические требования к температуре, влажности, скорости движения воздуха и содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных предприятий определены ГОСТ 12. 1. 005-88 «ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»

На состояние воздушной среды на рабочем месте оказывают влияние, с одной стороны, параметры наружного воздуха, с другой производственный процесс.

Тепловой баланс человека в окружающей среде выражается уравнением:

?QТО=QЗ+QМ, (6.1)

где ?QТО - теплообмен организма с окружающей средой за счет конвекции, излучения, теплопередачи, испарения и дыхания;

QЗ - зоны тепла в организме;

QМ - количество тепла, выработанного в организме.

Тепловой баланс достигается в том случае, если количество выработанного в организме тепла равно величине теплоотдачи в окружающую среду.

Величина QМ зависит от характера трудовой деятельности человека, в результате которой организм может вырабатывать то или иное количество тепла.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 работа дефектоскописта в колесном цехе отнесена к средней физической работе II категории с энергозатратами от 151 до 200 ккал/ч (175-232 Вт).

6.2.2 Вредные вещества

К вредным веществам относят различные газы, пары и пыль, выделяющиеся при технологическом процессе.

Физиологическое действие вредных веществ (газов, паров, пыли) на организм человека зависит от их токсичности (ядовитости) и концентрации в воздухе производственных помещений, а также от длительности пребывания рабочих в этих помещениях.

По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на классы:

1) класс вещества чрезвычайно-опасные (практически не встречаются в производственных условиях вагонных депо);

2) класс вещества высоко-опасные (хлор, этиловый эфир);

3) класс умеренно-опасные вещества (сода кальцинированная, сернистый ангидрид);

4) класс малоопасные (уайт-спирит, скипидар, окись углерода, масла минеральные).

В условиях колесного цеха были обнаружены следующие вредные химические вещества (таблица 6.1): марганец, сварочный аэрозоль, окислы железа, окислы углерода, окислы азота, озон, фтористый водород, пары растворителя, пары каустической соды.

6.2.3 Шум и вибрации

Под шумом обычно понимают звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное и раздражающее действие на организм человека.

Повышенный уровень шума на рабочем месте отнесен к группе физически опасных и вредных факторов. Он неблагоприятно действует на организм человека, вызывает головную боль, под его влиянием развивается раздражительность, снижается внимание, замедляются сенсомоторные реакции, повышаются, а при чрезвычайно интенсивном действии понижаются возбудительные процессы в коре головного мозга. Работа в условиях шума может привести к появлению гипертонической или гипотонической болезни, развитию профессиональных заболеваний -- тугоухости и глухоты.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ. Шум. Общие требования безопасности» производственные шумы под:

1) по характеру спектра: широкополосные и тональные;

2) по временным характеристикам: постоянные и непостоянные;

3) по длительности: прерывистые, импульсные и колеблющиеся во времени.

В рассматриваемом цехе шум возникает в результате работы пневматического гайковерта, мостового крана, токарного и заточного станка. Эти шумы относятся к виду непостоянных, колеблющихся во времени шумов. Фактический и допустимый уровни этих шумов занесены в таблицу 5.2.

Вибрация - это вид механических колебаний в технике (машинах, механизмах, средствах транспорта, конструкциях и др.). Чаще всего под вибрацией подразумевают нежелательные колебания аналогично тому, как под шумом понимают нежелательные звуки.

По характеру воздействия на человека различают общую и локальную вибрацию.

Борьба с вредным воздействием вибрации - весьма сложная проблема. Ее эффективное решение может быть достигнуто при участии многих специалистов. Снижение вредных вибраций является одним из важнейших направлений условий труда, сохранения здоровья работающих.

Вибробезопасные условия труда обеспечивают: внедрением вибробезопасных машин, применением средств виброзащиты, проектировочными решениями технологических процессов и производственных помещений и организационно-техническими мероприятиями.

6.2.4 Освещение

Нормальные условия работы в производственных помещениях могут быть обеспечены лишь при достаточной освещенности рабочих мест, проходов и проездов в любое время суток.

Недостаточное или неправильное освещение вызывает переутомление зрения, снижение работоспособности и может стать причиной несчастного случая.

Напряженная зрительная работа у рабочих ряда профессий, а также нерациональное освещение рабочих мест могут явиться причиной функциональных зрительных нарушений.

Освещение производственных помещений подразделяется на: естественное, искусственное и совмещенное.Естественное освещение подразделяется на следующие типы: боковое, верхнее и комбинированное (верхнее и боковое).Искусственное освещение помещений подразделяется на общее и комбинированное.

Гигиена труда требует в первую очередь максимального использования естественного освещения, так как дневной свет лучше воспринимается органами зрения. Поэтому все производственные и бытовые помещения должны иметь естественное освещение в соответствие с нормами. Большое значение для рациональной освещенности рабочих мест имеет окраска стен, потолка, оборудования. Правильная окраска и рациональное освещение в помещении при одной и той же затрате электроэнергии повышают производительность труда на 15-- 17%

В колесном цехе освещение совмещенное (естественное в сочетании с искусственным). Основой искусственного освещения служит общее освещение, но также применяют индивидуальные переносные источники света (ручные фонари с автономными источниками питания).

6.3 Сравнение фактических данных (по санитарно-техническому паспорту) с нормативными. Установление причин отклонения

В результате проведенного анализа санитарно-гигиенической производственной обстановки в условиях колесного цеха были выявлены ряд факторов, характеризующих условия труда дефектоскописта по работе с подвижным составом, и проверены на соответствие их допустимым нормам. Обследование данного объекта показало наличие здесь вредных химических факторов, шума и локальной вибрации.

К обнаруженным вредным химическим факторам относятся сварочный аэрозоль содержанием 6,12 мг/м3 при допустимой предельной концентрации 6,00 мг/м3 и марганец содержанием 0,32 мг/м3 при допустимой концентрации 0,3 мг/м3 по ГОСТ 12.1.005-88. Таким образом, предельно допустимый уровень превышен в первом случае на 2%, а во втором - на 6,7%.

Такие нарушения вызваны недостаточной эффективностью установок по очистке воздуха, а также их ограниченным применением в цехе (особенно в холодный период года). Источниками таких выделений служат сварочные, резочные и наплавочные работы в цехе.

Шум в колесном цехе возникает по различным причинам, в том числе при работе слесаря по ремонту подвижного состава пневматическим гайковертом. В этом случае замеры эквивалентного уровня шума показали величину уровня шума 92,0 дБА, тогда как предельно допустимый уровень составляет 80,0 дБА по ГОСТ 12.1.003-83. Также, шум создает в процессе работы мостовой кран (таблица 6.2).

Таблица 6.1 - Фактическая и допустимая концентрация вредных веществ

Вещество	Концентрация, мг/м3
	Фактическая	Допустимая
Сварочный аэрозоль	6,12	6,00
Марганец	0,32	0,3
Окислы железа	1,00	6,00
Окислы углерода	7,00	20,00
Окислы азота	1,25	5,00
Озон	0,06	0,1
Толуол	50	50
Бензол	3,8	5,00

Таблица 6.2 - Фактические и допустимые уровни шума

Источник шума	Фактический уровень, дБА	Допустимый уровень, дБА
Пневматический гайковерт	92,0	80,0
Мостовой кран	78,0	80,0
Колесотокарные станки	95,0	80,0

У пневматический гайковерт фактическое значение превышает норму на 15 % в первом случае, что свидетельствует, во-первых, о принципиальных недостатках инструмента с пневматическим приводом (обладают повышенной шумностью), а во-вторых, - о неудовлетворительном техническом состоянии. У колесотокарных станков фактическое значение превышает норму на 19 %, что свидетельствует о недостатках станков. Мерами по снижению уровня шума могут служить, например, замена пневмоприводов на электро- и гидроприводы, или постановка на выпускные клапаны пневмоцилиндров глушителей.

При работе с гайковертом слесарь также подвержен действию локальной вибрации, которая распространяется на часть тела, начиная с пальцев рук, и повреждает преимущественно суставы. Также, действуя продолжительное время на центральную нервную систему, вибрация вызывает её перенапряжение, раздражение и утомление, что проявляется в замедлении скорости реакций, понижении внимания и работоспособности и является причиной роста травматизма. При этом эквивалентный корректированный уровень виброскорости фактически равен 101 дБ, а предельно допустимый, в соответствие с ГОСТ 12.1.012-90, равен 112 дБ. То есть локальная фактическая вибрация удовлетворяет требованиям стандарта, так как является ниже предельного уровня (на 9,8%).

Микроклимат в помещении колесного цеха, как и в любом другом производственном помещении, также доложен соответствовать требованиям охраны труда. Проведенные здесь замеры температуры и относительной влажности показали следующее: в теплый период года средняя температура воздуха в цехе находится в пределах плюс 20?С, а в холодный период соответствует плюс 17?С, притом, что допустимые диапазоны температур, предусмотренные стандартом, составляют для первого случая - 16 - 27?С, а для второго - 16 - 18?С. Относительная влажность воздуха в помещении цеха в среднем за теплый период составила 44 процентов, за холодный период - 56 процентов, что соответствует норме не более 75 процентов. Таким образом, микроклимат в колесном цехе в общей связи допустим в качестве микроклимата производственного помещения, в котором работают люди (категория работ по средней тяжести II а - энергозатраты от 151 до 200 ккал/ч (175-232 Вт)).

Таблица 6.3 - Фактические и нормированные значения метеорологических параметров

Температура воздуха, ?С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Факт	Норма	Факт	Норма	Факт	Норма
Теплый период
20	18-27	44	65 (при 26?С)	0,35	0,2-0,4
Холодный период
17	17-23	56	не более 75	0,20	не более 0,3

Допустимые параметры микроклимата взяты из ГОСТ 12.1.005-88.

Эти данные показывают значительную зависимость микроклимата в помещении от природных климатических условий. Эффективными мерами по поддержанию данного микроклимата являются: утепление оконных и дверных проемов на холодный период, обогрев помещения, а также оптимальный подбор вытяжной и приточной вентиляции.

Освещенность рабочих мест соответствует норме, так как фактическая освещенность чуть больше допустимой по ОСТ 32.120-98 (таблица 6.4).

Таблица 6.4 - Освещенность цеха

Рабочее место	Разряд	Освещенность, лк
		Факт	Норма
Слесарь по ремонту п.с.	Vб	214	200
Электрогазосварщик	Vб	214	200
Дефектоскопист	Vб	496	500

6.4 Обоснование и расчет коллективного средства защиты

Одним из наиболее вредных производственных факторов в колесном цехе является повышенный уровень шума. О том, что интенсивный производственный шум вредно действует на органы слуха, известно давно. Еще в конце ХIХ века исследователи обнаружили, что длительное воздействие шума вызывает у рабочих профессиональную тугоухость, а иногда и глухоту.

В результате широких исследований было установлено, что интенсивный производственный шум сверх допустимых норм, действуя длительное время на человека, оказывает влияние на весь организм. Под воздействием сильного шума возрастает кровяное и внутричерепное давление, изменяется ритм дыхания и сердёчной деятельности, понижается кислотность желудочного сока, замедляется процесс пищеварения, нарушается работоспособность клеток коры головного мозга. Об активном участии центральной нервной системы и реакции организма на шум говорят и субъективные явления: ослабление внимания, бессонница, головокружение, раздражительность, увеличение нервного перенапряжения и снижение работоспособности.

В ряде исследований отмечается, что острота зрения под влиянием сильных звуков ухудшается. Утомление, вызванное шумом, влияет и на цветоощущение, причем восприятие зеленого и голубого цвета обостряется, а красного ослабляется.

Основным источником повышенного шума для слесаря по ремонту подвижного состава в колесном цехе является шум, создаваемый пневматическим гайковертом. Поэтому необходимо принимать меры по снижению его уровня до минимального значения.

Средние уровни шума при работе гайковертов достигают 96 - 115 дБ, что выше нормы на 18 - 35 дБ. Наиболее высокие уровни шума вызываются выхлопами воздуха. Вторым по интенсивности является шум, возникающий при работе механизма гайковерта. Более высокие уровни шума создаются большими гайковертами для гаек М32 - М50. для заглушения шума таких гайковертов разработано два типа глушителей: на переносных гайковертах следует применять малогабаритный глушитель, на стационарных - активный выносной глушитель. Принцип действия этих глушителей основан на поглощении энергии шума звукопоглощающей конструкцией глушителя, который присоединяется непосредственно или при помощи шланга к выхлопному отверстию гайковерта. Конструкция таких глушителей может быть очень разнообразной.

Испытания показали, что глушитель способен понизить уровень шума выхлопа на 24 - 26 дБ. Но такое снижение уровня шума не всегда является достаточным. Поэтому бывает необходимо также уменьшить шум, создаваемый механической частью гайковерта. Для этого также можно использовать глушители, но такие глушители уже одевают непосредственно на сам корпус гайковерта. Это мероприятие позволяет снизить уровень шума на 19 дБ.

Меры по сокращению уровня шума, приведенные выше, являются, очевидно, очень эффективными, но не нужно забывать и о наиболее очевидных и эффективных мерах, таких как: поддержание механизмов в технически исправном состоянии (обязательны периодические ремонты и техобслуживание), а также поиск и внедрение современных передовых разработок в этой области.

Рассчитаем активный кольцевой глушитель выхлопа гайковерта.

Снижение шума посредством глушителя можно приближенно подсчитать по формуле:

, дБ (6.2)

где - коэффициент звукопоглощения облицовки глушителя;

П - периметр поперечного сечения канала, м;

S - площадь поперечного сечения канала, м2;

L - длина глушителя, м.

Принимаем в качестве звукопоглощающего материала глушителя асбестовый войлок толщиной 10 мм, тогда ?0,32.

Периметр поперечного сечения канала рассчитаем по формуле:

П=р•d, м (6.3)

Пусть диаметр внутренней перфорированной трубы равен диаметру выхлопного канала и равен 6 мм, тогда

П=3,14•0,006=0,019, м.

Площадь сечения глушителя определится

, м (6.4)

, м2 .

Рассчитываемый глушитель должен понизить фактический уровень с 92 дБ до 80 дБ, то есть на 12 дБ. Исходя из этого, рассчитаем необходимую длину глушителя по формуле:

, м (6.5)

, м.

Итак, длину глушителя можно принять равной 0,05 м.

Заключение

Таким образом, в результате дипломного проектирования:

1) выполнен сбор статистических данных по затратам времени на все операции магнитопорошкового контроля колесной пары, в результате их обработки (сведены в таблицы) получены статистические данные по средним затратам времени на магнитопорошковый контроль по операциям и в целом по указанным контролируемым зонам.

2) разработана математическая модель топографии магнитного поля для СНУ, получены зависимости тангенциальной и нормальной составляющей напряженности магнитного поля.

3) произведена экспериментальная оценка составляющих напряженности магнитного поля, формируемого СНУ, которое подтвердила их близость с точностью 80% с теоретическими значениями тангенциальной и нормальной компонент по п.2

4) разработана схема и конструкция автоматизированной системы магнитопорошкового контроля оси колесной пары, которая может быть использована в вагонно-колесных мастерских, например, в ВКМ ст. Иртышская.

5) разработана схема и конструкция катковой станции, которая является подсистемой автоматизированной установки магнитопорошкового контроля.

6) произведена оценка себестоимости разработанной автоматизированной системы магнитопорошкового контроля оси колесной пары, которая составила 293193,57 руб

7) Освещены вопросы охраны труда при эксплуатации автоматизированной системы магнитопорошковой системы контроля оси колесной пары.

Библиографичесий список

1. Ахмеджанов Р.А. Физические основы магнитного неразрушающего контроля: Конспект лекций; Оский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 69 с.

2. Ахмеджанов Р. А. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля: Конспект лекций; Оский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 80 с.

3. Криворудченко В. Ф., Ахмеджанов Р. А. Современные методы технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Под редакцией В. Ф. Криворудченко. - М.: Маршрут, 2005. - 436 с.

4. Вольдек А. И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. - 3-е изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.

5. Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостков. Электрические машины и микромашины. 3-е издание перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 1990. - 528 с.

6. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 т. Т. 3. - 8-е изд., перераб. и доп. Под редакцией И. Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 64 с.

7. РД 32.159 - 2000. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля деталей вагонов.

8. Безопасность жизнидеятельности: Учебник для вузов / Под редакцией С. В. Белова. 3-е изд., испр. и доп. М., 2001. 485 с.

9. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. М., 1982. 4 с.

10. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно - гигиенические требования к воздуху рабочей зоны М., 1988. 32 с.

11 ОСТ 32.120-98 ССБТ. Нормы искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта. М., 1998. 60 с.

12. Исследование осветительных условий и расчет освещения производственных помещений: Метод. указания / О.И Поздняков, Л. Я. Уфимцева, В. Ф. Харламов, Б. П. Баталов / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1998. 28 с.

13. СТП ОмГУПС - 1.2 - 2005. Работы студенческие учебные и выпускные квалификационные. Общие требования и правила оформления текстовых документов.

Приложение А

(справочное)

Таблица 1.2 - Статистические данные по затратам времени на технологические операции магнитопорошкового контроля оси колесной пары

№	Операции	Средства контроля и инструмент	Время, в сек. Номера осей (условные)
			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	КП на позицию контроля подать	Повторное устройство с пневмоприводном	4	8	14	8	6	7	9	8	6	5	7
2	Контролируемую поверхность очистить и осмотреть, переместить соленоид к ступице одного из колес	Металлическая щетка, лупа	50	36	48	56	53	50	52	59	37	42	55
3	Ось разметить на 5 равных частей мелом по окружности (72 градуса)	Мел	4	3	7	5	8	6	9	4	4	3	7
4	Магнитный индикатор нанести, включить соленоид и переместить к противоположной ступице, осмотр	Дефектоскоп МД-13 ПР, распыли- тель, магнитный индикатор, лупа	15	22	24	33	16	27	18	27	19	23	36
5	Поворот на 72 градуса	Повторное устройство с пневмоприводном	4	2	2	3	8	5	11	6	7	10	3
6	Магнитный индикатор нанести, соленоид переместить к противоположной ступице, осмотр	Дефектоскоп МД-13 ПР, распыли- тель, магнитный индикатор, лупа	12	18	27	14	25	24	19	30	29	15	16
Продолжение таблицы 1.2
№	Операции	Средства контроля и инструмент	Время, в сек. Номера осей (условные)
7	Поворот на 72 градуса	Повторное устройство с пневмоприводном	3	8	5	6	3	4	9	8	3	5	6
8	Магнитный индикатор нанести, соленоид переместить к противоположной ступице, осмотр	Дефектоскоп МД-13 ПР, распыли- тель, магнитный индикатор, лупа	28	33	36	24	18	16	27	22	23	24	25
9	Поворот на 72 градуса	Повторное устройство с пневмоприводном	6	4	3	7	4	5	6	3	9	11	5
10	Магнитный индикатор нанести, соленоид переместить к противоположной ступице, осмотр	Дефектоскоп МД-13 ПР, распыли-тель, магнитный индикатор, лупа	17	24	15	21	34	25	19	26	32	27	22
11	Поворот на 72 градуса	Повторное устройство с пневмоприводном	3	5	7	4	9	3	5	6	4	7	9
12	Магнитный индикатор нанести, соленоид переместить к противоположной ступице, осмотр	Дефектоскоп МД-13 ПР, распыли-тель, магнитный индикатор, лупа	16	21	22	26	15	38	19	25	29	32	17
13	Соленоид переместить к оси и выключить		3	7	12	20	9	7	19	7	6	4	16
14	Суммарное время		2,7	3,1	3,7	3,7	3,4	3,6	3,7	3,8	3,4	3,4	3,7
№ операции	Время, в сек. Номера осей (условные)
	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
1	14	4	6	15	13	20	7	5	6	19	5	6	7
2	50	36	70	46	53	50	67	55	52	38	42	73	62
3	6	8	3	7	9	11	15	3	4	9	7	6	9
4	33	28	15	34	12	19	28	40	55	38	27	31	27
5	9	8	12	5	6	4	25	6	7	9	10	9	9
6	33	22	28	36	29	19	45	23	39	18	22	31	17
7	3	9	4	5	6	4	9	7	10	5	6	3	8
8	28	33	22	24	18	16	50	17	23	34	25	28	33
9	6	4	3	7	9	5	10	6	13	11	5	5	5
10	33	14	15	21	34	25	62	26	32	25	22	19	20
11	6	4	12	5	7	9	25	3	9	5	5	15	8
12	38	30	22	26	15	38	53	25	28	35	19	40	25
13	18	6	9	7	10	6	13	8	7	6	8	4	8
14	4,62	3,43	3,68	3,97	3,68	3,77	6,82	3,73	4,75	4,20	3,38	4,50	3,97
№ операции	Время, в сек. Номера осей (условные)
	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37
1	12	9	10	18	9	7	5	11	7	9	6	18	12
2	49	59	61	45	53	57	54	60	59	73	62	49	58
3	5	12	6	8	11	4	7	9	7	4	5	3	6
4	29	32	41	19	28	40	42	38	27	28	31	45	32
5	5	10	7	8	4	6	7	9	6	9	8	11	6
6	28	33	29	24	16	28	35	25	23	22	17	31	52
7	6	7	5	8	10	13	16	4	6	7	9	6	8
8	27	26	30	19	20	25	23	37	40	33	29	24	46
9	6	10	7	6	8	8	4	11	12	7	5	9	11
10	23	24	35	17	41	26	29	28	34	32	25	26	30
11	9	6	7	6	4	4	10	13	10	9	5	6	18
12	29	22	31	19	35	46	28	24	36	31	29	27	47
13	10	6	6	5	3	8	4	7	9	4	5	7	5
14	3,97	4,27	4,58	3,37	4,03	4,53	4,40	4,60	4,60	4,47	3,93	4,37	5,52
№ операции	Время, в сек. Номера осей (условные)
	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
1	20	22	21	15	16	23	15	14	15	6	7	10	8
2	68	75	80	49	90	85	60	53	49	57	59	61	59
3	7	8	6	9	7	9	7	9	10	8	6	7	6
4	75	58	68	62	75	76	30	29	24	19	22	23	37
5	7	12	18	16	17	15	13	7	6	10	9	9	7
6	76	75	68	73	63	69	33	31	20	23	28	37	41
7	8	11	10	9	7	12	8	11	9	5	7	6	12
8	66	71	71	62	76	69	31	29	37	20	26	18	37
9	9	10	7	6	8	8	13	8	6	4	8	11	7
10	69	72	70	60	64	72	38	34	30	29	24	27	54
11	14	10	9	12	8	11	6	8	11	7	9	10	13
12	79	72	67	68	56	61	41	33	35	29	24	38	26
13	13	12	14	10	9	9	5	6	4	7	8	9	6
14	8,52	8,47	8,48	7,52	8,27	8,65	5,00	4,53	4,27	3,73	3,95	4,43	5,22
№ операции	Время, в сек. Номера осей (условные)
	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60	61	62	63
1	20	21	19	18	21	20	17	16	18	19	19	17	7
2	91	89	80	79	86	84	89	87	91	55	75	74	83
3	8	7	8	9	11	8	7	9	10	8	6	11	13
4	76	77	74	69	74	68	73	70	64	63	72	78	63
5	7	7	8	11	9	9	10	12	14	15	20	9	12
6	76	91	85	87	90	85	86	93	80	61	75	64	73
7	9	11	8	10	8	9	9	10	11	6	8	9	9
8	91	85	86	91	76	74	69	84	63	78	61	59	66
9	9	7	9	10	13	15	10	7	11	14	16	9	11
10	86	87	94	83	79	75	81	87	82	57	62	76	84
11	6	11	10	11	10	8	8	9	9	7	11	6	7
12	93	76	84	86	74	73	94	81	65	74	76	69	73
13	14	13	13	10	12	12	11	10	12	11	10	7	8
14	9,77	9,70	9,63	9,57	9,38	9,00	9,40	9,58	8,83	7,80	8,52	8,13	8,48
№ операции	Время, в сек. Номера осей (условные)
	64	65	66	67	68	69	70	71	72	73	74	75	76
1	9	13	11	8	10	8	7	12	14	9	22	19	18
2	73	85	56	50	72	62	59	61	57	64	84	82	80
3	4	5	7	6	10	8	6	5	11	9	9	7	7
4	28	35	48	75	61	46	32	28	46	54	69	68	72
5	9	11	8	6	10	7	6	7	12	7	11	7	10
6	22	54	34	29	61	57	40	57	38	80	86	85	90
7	7	7	10	6	6	9	12	8	5	13	8	8	11
8	33	45	61	42	55	40	37	64	53	34	83	90	87
9	7	8	15	12	6	9	11	12	10	8	8	9	11
10	32	57	80	46	71	61	49	54	59	63	91	86	84
11	9	10	13	11	9	7	8	6	7	10	13	7	6
12	31	47	51	32	59	83	72	64	66	52	83	85	90
13	4	7	8	6	5	5	10	9	7	6	9	11	8
14	4,47	6,40	6,70	5,48	7,25	6,70	5,82	6,45	6,42	6,82	9,60	9,40	9,57
№ операции	Время, в сек. Номера осей (условные)
	77	78	79	80	81	82	83	84	85	86	87	88	89
1	14	14	10	9	11	13	12	8	14	7	7	24	6
2	78	61	54	77	55	45	46	68	73	81	65	71	70
3	8	10	7	7	11	6	9	11	8	8	12	9	7
4	71	60	54	49	51	68	73	55	58	69	61	91	57
5	11	10	11	8	8	9	7	13	9	10	7	12	9
6	49	55	51	73	64	61	76	84	79	67	61	77	42
7	11	13	9	10	7	7	13	19	8	10	6	14	11
8	60	58	47	41	61	57	76	77	46	53	58	55	62
9	9	11	6	16	7	8	9	10	13	12	10	9	7
10	71	65	63	49	58	72	61	72	53	61	64	71	40
11	10	8	8	6	13	7	6	8	6	12	11	12	11
12	71	50	62	59	60	76	89	63	64	68	72	39	70
13	15	19	14	15	16	17	15	9	10	18	16	6	8
14	7,97	7,23	6,60	6,98	7,03	7,43	8,20	8,28	7,35	7,93	7,50	8,17	6,67

Приложение Б

(справочное)



Размещено на Allbest.ru