2.2.4 (Заявка на пат. 00693, Междунар. РСТ, МКИ F16j 9/06)

Рисунок 2.2.4 Заявка на пат. 00693, Междунар. РСТ, МКИ F16j 9/06

Многокольцевое уплотнение размещается на канавке а (рис. 4) поршня 5 и состоит из двух резиновых колец 4 и 6 круглого поперечного сечения, расположенных на дне канавки а, промежуточного кольца 3. Рабочая уплотняющая поверхность д кольца 3 выполняется с малым углом наклона, причем зазор между поверхностью д и рабочей поверхностью г корпуса 2 гидроцилиндра увеличивается по направлению к канавке в. Конструкция уплотнения обеспечивает рациональное распределение давлений на рабочей поверхности д с максимальным давлением на кромках б и е.

Полимерные материалы на основе политетрафторэтилена, применяемые для изготовления уплотнений подвижных соединений гидроцилиндров, отличаются высокими антифрикционными свойствами и износостойкостью, но на ряду с этим они недостаточно упруги, склонны к текучести и релаксации напряжений, что не позволяет создавать необходимое контактное давление и компенсировать изменение зазоров в подвижном соединении.

Применяя манжеты данной конструкции наряду со стандартными уплотнениями поршня гидроцилиндра можно увеличить надежность и долговечность подвижного соединения поршень - стенка гидроцилиндра. И обеспечить наибольшую герметичность.

2.2.5 Резиновая манжета (Пат. 2027930, РФ, МКИ F16j 15/32) V-образного поперечного сечения, рис. 2.2.5

Рисунок 2.2.5 Резиновая манжета (Пат. 2027930, РФ, МКИ F16j 15/32) V-образного поперечного сечения

Она состоит из внутренней уплотнительной губы в контактирующей с дном кольцевой канавки поршня 2, наружной уплотнительной губы а, контактирующей с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 3, и опорной части 1. Уплотнительные губы а и б имеют переменную толщину, плавно увеличивающуюся от конца контактной кромки к месту б соединения с опорной частью 1. Ширина поперечного сечения манжеты в месте соединения уплотнительных губ с опорной частью на 4-15% больше ширины зазора между уплотняемыми поверхностями корпуса 3 гидроцилиндра и канавки на поршне 2.

3. Расчет гидропривода машины

3.1 Исходных данные

Для расчета гидропривода необходимо знать:

принципиальную гидравлическую схему машины;

техническую характеристику машины;

величины усилий на гидродвигателях;

величины скоростей штока гидроцилиндров и вала гидромоторов;

номинальное давление в гидросистеме;

длину напорной, сливной и всасывающей гидролиний;

коэффициенты местных сопротивлений напорной, сливной и всасывающей гидролиний;

высоту всасывания насоса;

граничные температуры окружающего воздуха;

режим работы гидропривода;

прототип машины.

3.2 Выбор рабочей жидкости

От правильности выбора рабочей жидкости зависит работоспособность гидропривода и долговечность гидрооборудования. Даже оптимально спроектированный гидропривод может оказаться неработоспособным или малоэффективным, если жидкость не будет соответствовать условиям эксплуатации.

Марку масла выбирают исходя из условий эксплуатации, типа насоса и ответственности гидросистемы. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем менее вязкую жидкость следует выбирать, и наоборот.

Для гидроприводов самоходных машин масла выбираются по следующим основным показателям: диапазону температур; соответствию вязкости жидкости номинальному давлению; климатическим условиям эксплуатации гидропривода; срокам эксплуатации машины; продолжительности работы гидропривода в течение суток; соответствию рабочей жидкости резиновым уплотнениям; стоимости жидкости. Важнейшим из этих показателей следует считать диапазон температуры (вязкости) масла.

Рабочую жидкость выбирают также с учетом типа насосов. Для шестеренных гидронасосов всех марок в качестве рабочих жидкостей используют моторное масло М - 8В2 (зимой), М - 10В2 (летом); для аксиально-поршневых насосов ВМГЗ (зимой), МГ - 30 (летом); для машин, работающих в закрытых помещениях, -- МГ - 20. В качестве заменителя масел ВМГЗ и МГ-30 могут быть использованы соответственно масла АМГ - 10 и ИС - 30.

В данном случае для гидропривода работающего в условиях от - 40 до + 40 целесообразно применять в качестве рабочей жидкости масло МГ - 30 (летом) и ВМГЗ (зимой).

3.3 Расчет мощности и подачи насоса

Мощность насоса рассчитаем по формуле (3.3.1)

(3.3.1)

Где z - число одновременно работающих гидроцилиндров;

Т - усилие на штоке, Н;

хn - скорость перемещения поршня, м/с;

D - диапазон регулирования;

згмн - гидромеханический КПД насоса;

згмц - гидромеханический КПД цилиндра.

Вт

Рассчитаем подачу насоса по формуле (3.3.2)

, (3.3.2)

м3/с.

Определение типоразмера насоса

Рабочий объем насоса можно определить по формуле(3.3.3):

(3.3.3)

Где z - число одновременно работающих насосов;

qн - рабочий объем насоса, см /об;

nн - число оборотов вала насоса, об/мин;

D - диапазон регулирования;

зобн - объемный КПД насоса.

Для расчетов используем среднее число оборотов вала насосов n = 1700 об/мин

, см3/об

Выбираем регулируемый аксиально-поршневой насос 312.20, его параметры практически совпадают с расчетными.

3.4 Выбор направляющей и регулирующей гидроаппаратуры

Выбор элементов гидроаппаратуры производим по номинальному давлению, номинальной подаче насоса и условному проходу.

Выбираем гидрораспределители Р-20 с управлением от двух электромагнитов и условным проходом Dу=20мм.

В качестве предохранительных клапанов выбираем предохранительные клапаны МКПВ - 4/3 Ф2В и МКПВ - 4/3 П3.

В данной гидросистеме использованы обратные клапаны тарельчатого типа. Место установки преимущественно на гидролиниях управления гидрораспределителями параллельно с регулируемым дросселем. Предназначены для пропускания жидкости только в одном направлении, при обратном потоке жидкости клапаны закрываются. Выбираем клапан типа Г51-24 с диаметром условного прохода Dу=20 мм на номинальный расход рабочей жидкости QH = 80 л/мин

3.5 Выбор фильтра

Для очистки рабочей жидкости от механических примесей в гидроприводах самоходных машин применяют различные фильтрующие устройства (фильтры).

Выбор унифицированных фильтров осуществляется по номинальному потоку жидкости и требуемой номинальной тонкости фильтрации.

По внутреннему диаметру сливной магистрали выбираем фильтр 1.1.32-25, который обеспечивает достаточно высокую тонкость фильтрации и обеспечивает необходимую пропускную способность для заданного потока жидкости.

3.6 Расчет диаметров трубопроводов

Определим диаметры напорного, сливного и всасывающего трубопровода. Для этого зададимся приблизительными скоростями потока жидкости в этих гидролиниях. Примем следующие скорости потока жидкости:

в напорном трубопроводе хн = 4 м/с;

в сливном трубопроводе хс = 2 м/с;

во всасывающем трубопроводе хв = 1 м/с;

Диаметр трубопроводов можно определить по формуле (3.6.1):

(3.6.1)

Где QH - подача насоса, л/мин;

х - скорость потока жидкости, м/с;

,м

,м

,м

В соответствии с ГОСТ 16516-80 выбираем стандартные диаметры трубопроводов, которые используем в дальнейших расчетах dН = 16 мм; dС = 20 мм; dВС = 32 мм.

Теперь уточним действительные скорости потока жидкости в напорном, сливном и всасывающем трубопроводах по формуле (3.6.2)

 (3.6.2)

получаем действительные скорости потока жидкости в трубопроводах:

хн=3,4 м/с хс=2,2 м/с хв=0,85м/с. Эти значения скоростей будем учитывать в дальнейших расчетах.

3.7 Расчет всасывающего трубопровода

Расчет проведем по формуле (3.7.1)

Запишем уравнение Бернулли:

(3.7.1)

Где Р0 - атмосферное давление, Па;

с - плотность жидкости, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

hB - высота всасывания, м;

хB - скорость потока жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с;

ж - коэффициент местных сопротивлений всасывающего трубопровода;

bВ - поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости жидкости на местные потери;

лВ - коэффициент трения жидкости о стенки всасывающего трубопровода;

lВ - длина всасывающего трубопровода, м;

dB - диаметр всасывающего трубопровода, м.

Произведем расчет потерь давления в диапазоне температур от минус 10 градусов до 80 градусов Цельсия.

Все полученные данные внесем в таблицу (таблица 3.7.1)

Число Рейнольдса определим по формуле (3.7.2) при температуре жидкости tЖ = 10°С

(3.7.2)

Где н - вязкость жидкости, м2/с.

Аналогичным образом определим числа Рейнольдса для других температур. Полученные данные занесем в таблицу (3.7.1)

Так как число Рейнольдса для диапазона температур от -40?С до 80?С меньше 2300, то режим течения будет ламинарным. Коэффициент Дарси для ламинарного режима течения можно определить по формуле (3.7.3.

Определим коэффициент Дарси для температуры 0?С:

, (3.7.3)

Из графика зависимости поправочного коэффициента b от числа Рейнольдса определим поправочный коэффициент bВ и результаты занесем в таблицу (3.7.1).

При температуре жидкости tж = 10?С

Па

По полученным результатам строим график (рисунок 3.7.1) зависимости давления во всасывающей камере насоса от температуры при высоте всасывания h1 = +0,5 м и h2 = - 0,5 м.

Из построенных графиков видно, что давление во всасывающей камере насоса при размещении гидробака на 0,5 м выше всасывающей камеры насоса дает существенный положительный эффект. При температуре выше 50?С давление во всасывающей камере насоса превышает атмосферное. Расчет показал, что при проектировании гидрофицированных машин целесообразно размещать гидробак на высоту 0,5 м выше уровня насоса, что в свою очередь позволяет повысить всасывающую способность насосов.

Рисунок 3.7.1 - Зависимость давления во всасывающей камере насоса от температуры

1- высота всасывания плюс 0,5 м

2- высота всасывания минус 0,5м.

3.8 Расчет потерь давления в напорной и сливной гидролиниях

Путевые потери давления определяем по формулам (3.8.1) и (3.8.2)

(3.8.1)

Где ДРП.Н. - потери давления в напорной гидролинии, МПа;

ДРП.С. - потери давления в сливной гидролинии, МПа.

(3.8.2)

Где лН, лС - коэффициенты трения жидкости в напорной и сливной гидролиниях;

lН, 1С - длины напорной и сливной гидролиний, м;

dH, dС - диаметры напорной и сливной гидролиний, м;

хH, хС - скорости потока жидкости в напорном и сливном трубопроводах, м/с;

с - плотность жидкости, кг/м3.

Как и при расчете давления во всасывающем трубопроводе, занесем все переменные параметры в таблицу (3.8.1), полученные из графиков или расчетным путем.

По графику зависимости поправочного коэффициента b от числа Рейнольдса находим поправочные коэффициенты bН и bC для напорной и сливной гидролинии.

Рассчитаем путевые потери давления в напорном и сливном трубопроводах:

При температуре жидкости tЖ = 0°С

МПа

Местные потери давления определяем по формулам (3.8.3) и (3.8.4)

, (3.8.3)

(3.8.4)

Где жН и жС - коэффициенты местных сопротивлений в напорном и сливном трубопроводах;

bH и bC - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние вязкости жидкости на местные потери давления в напорном и сливном трубопроводах;

хH и хC - скорости потока жидкости в напорном и сливном трубопроводах, м/с;

с - плотность жидкости, кг /м3.

Определим число Рейнольдса при температуре tж = 20 ?С для напорного и сливного трубопровода по формулам (3.8.5) и (3.8.6)

, (3.8.5)

(3.8.6)

Аналогичными расчетами определим число Рейнольдса и для других температур и результаты расчета занесем в таблицу (3.8.1).

Определим коэффициенты гидравлического трения для напорного и сливного трубопроводов. Результаты занесем в таблицу (3.8.1).

При температуре жидкости tж = 20 ?С:

,

,

.

Рассчитаем местные потери давления при температуре рабочей жидкости tж = 20 ?С:

МПа.

На основании расчетных данных строим график (рисунок 3.8.1)

Таблица 3.8.1 - Зависимость потерь давления в гидросистеме экскаватора от температуры рабочей жидкости.

Параметры	Температура рабочей жидкости, єС
	-40	-20	0	20	40	60	80
	600	255	140	72	54	20	9
	897	893	883	875	868	856	840
	0,77	0,33	0,18	0,09	0,07	0,04	0,035
	1,25	0,53	0,29	0,15	0,11	0,04	0,039
	98	230	419	816	1087	2939	6524
	60	141	257	500	667	1800	4000
	8	3	1,8	1,5	1,3	1	1
	12	5	2,7	1,7	1,6	1,1	1
??Pп, МПа	4,577	1,948	1,051	0,611	0,399	0,206	0,18
??Рм, МПа	0,702	0,267	0,156	0,115	0,107	0,08	0,077
??Р, МПа	5,279	2,215	1,207	0,726	0,506	0,286	0,257

?ДР, МПа

t,°С

Рисунок 3.8.1 - Зависимость потерь давления в гидросистеме экскаватора от температуры

3.9 Расчет КПД гидропривода экскаватора

Общий КПД гидропривода определяется произведением гидравлического, механического и объемного КПД по формуле

(3.9.1)

Гидравлический КПД определяется по суммарным потерям давления

(3.9.2)

где Рном - номинальное давление насоса, МПа

?ДР - суммарные потери давления в гидросистеме, МПа

При температуре жидкости 20 ?С гидравлический КПД равен:

Определим значения гидравлического КПД при других температурах и результаты занесем в таблицу (3.9.1)

Механический КПД определяется по формуле:

(3.9.3)

Из паспортных данных аксиально-поршневого насоса марки НП-90 определим его механический КПД. Механический КПД гидромотора при давлении 32 МПа равен 0,94. Механический КПД распределителей принимаем равным единице.

Объемный КПД гидропривода определится как произведение объемных КПД насоса -, распределителя - и гидроцилиндра - :

(3.9.4)

В формуле (3.9.4) объемные КПД распределителей и гидроцилиндров можно принимать равным 1, так как внутренние утечки по отношению к подаче насоса пренебрежительно малы.

Значение объемного КПД насоса принимаем по линейному закону (с увеличением температуры жидкости КПД уменьшается в связи с увеличением утечек).

По паспортным данным значение объемного КПД насоса 312.20 при номинальном режиме работы принимаем равным = 0,92.

При температуре жидкости tЖ = 20°С

Результаты расчета при всех температурах заносим в табл. 3.9.1 и определяем общий КПД гидропривода станка.

Далее строим график в координатах (рисунок 3.9.1), который показывает оптимальный диапазон температур рабочей жидкости, в котором КПД гидропривода достигает максимального значения.

Таблица 3.9.1 - Зависимость КПД гидропривода от температуры

КПД	Температура рабочей жидкости, ?С
	-40	-20	0	20	40	60	80
Гидравлический	0,5	0,74	0,85	0,97	0,99	0,99	0,99
Механический	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85
Объемный	0,52	0,73	0,86	0,85	0,80	0,7	0,56
Общий	0,22	0,46	0,62	0,7	0,67	0,58	0,47

Рисунок 3.9.1 - Зависимость общего КПД гидропривода от температуры рабочей жидкости

3.10 Расчет и выбор гидромотора

Крутящий момент на валу гидромотора определяют по формуле (3.10.1):

, (3.10.1)

где: qм - рабочий объем гидромотора, см3/об;

Рном - номинальное давление в гидросистеме, МПа.

Н•м.

3.11 Выбор вместимости гидробака и определение площади теплоизлучающих поверхностей

Предварительно вместимость бака выбираем исходя из рекомендации по формуле:

(3.11.1)

Где QН - минутная подача насоса, л/мин.

л

После предварительного выбора объема бака согласовываем его значение по ГОСТ 12448-80и выбираем вместимость бака 63 литра. Определим площадь теплоотдачи бака по формуле

, (3.11.2)

м2

3.12 Расчет площади теплоотдачи гидрооборудования

Определим площадь теплоизлучающих поверхностей комбайна по формуле

(3.12.1)

Где Fб - площадь теплоотдачи, м2;

бб - поправочный коэффициент.

м2

3.13 Тепловой расчет

Расчет выполняется для температуры рабочей жидкости 20 ?С. Количество тепла, выделяемое гидроприводом, можно определить по формуле:

(3.13.1)

где зобщ - общий КПД гидропривода;

NH - мощность привода насоса, Вт;

kп - коэффициент продолжительности работы под нагрузкой;

kд - коэффициент использования номинального давления.

Вт

Установившуюся температуру рабочей жидкости можно определть по формуле

, (3.13.2)

Где Кгн - коэффициент теплоотдачи;

tо.max - максимальная температура окружающей среды.

?С

Так как установившаяся температура рабочей жидкости на 27 градусов превышает допустимую (70?С), то в гидроприводе необходимо применить устройство для отвода тепла

Площадь теплообменника можно определить по формуле (2.13.3):

(2.13.3)

м2.

Определим текущую температуру рабочей жидкости в гидроприводе по формуле

(3.13.4)

В формуле (3.13.4) неизвестной величиной остается средняя удельная теплоемкость, которую можно определить по формуле:

(3.13.5)

Где Сж = 1,85?103 - теплопроводность рабочей жидкости Дж/(кг??С);

mго - масса гидрооборудования, кг;

mж - масса рабочей жидкости, кг;

Сго - теплоемкость материала (стали), Дж/(кг??С).

Определим массу жидкости, полагая, что ее объем в гидросистеме превышает объем жидкости в гидробаке Vб в 1,5 раза:

(3.13.6)

Где с - плотность жидкости, кг/м3.

кг,

.

Придавая значения времени ф, определим текущую температуру в соответствии с формулой (3.13.4)

Через ф = 1200с после начала работы:

?С

Через ф = 2400с после начала работы:

Через ф = 3600с после начала работы:

Через ф = 4800с после начала работы:



Через ф = 6000с после начала работы:

Через ф = 7200с после начала работы:

По результатам расчета строим график в координатах tж - ф (рисунок 3.13.1)

Рисунок 3.13.1 Зависимость температуры рабочей жидкости в гидроприводе экскаватора от времени работы: 1 - с теплообменником 2 - без теплообменника

4. Прочностные расчеты

4.1 Расчет толщины стенки корпуса гидропневмоаккумулятора на прочность

При расчете толщины стенки S корпуса поплавкового гидропневмоаккумулятора на прочность можно применить формулу:

; (4.1.1)

где: D - внутренний диаметр аккумулятора, м;

у - допускаемое напряжение на разрыв для материала, кг/см2;

Рmax - давление в конце зарядки, кг/см2;

м - коэффициент Пуассона (для сталей м = 0,33).

Допускаемое напряжение на разрыве у для корпуса из стали 45 для расчета примем равной 600 кгс/см2.

см.

Толщина стенки корпуса гидропневмоаккумулятора не должна быть менее чем 0,22 см.

4.2 Расчет толщины стенки трубопровода на прочность

При расчете стенок трубопровода на прочность должно соблюдаться условие

(4.2.1)

где К = ;

r1 и r2 - внутренний и наружный радиус трубы;

- допускаемое напряжение при разрыве;

n - коэффициент запаса прочности.

Преобразовав формулу (4.2.1) получим:

(4.2.2)

В нашем случае:

Р = 35 МПа, n = 3, = 296 МПа.

Из формулы (4.2.2) получаем наименьшее значение наружного радиуса r2 в соответствии с формулой (4.2.3)

м.

Отсюда толщина стенки будет определятся по формуле:

м.

Для дальнейших расчетов принимаем трубопровод с наружным диаметром равным 30 мм и толщиной стенки 7 мм.

4.3 Расчет резьбы присоединительной трубки гидроцилиндра на прочность

Резьба присоединительной трубки нагружена только осевой силой. Следовательно, расчет проведем только на растяжение в соответствии с условием прочности (4.3.1)

(4.3.1)

Где - осевая нагрузка, эквивалентная продольной силе, Н;

- минимальный наружный диаметр резьбы, м;

- расчетное напряжение при растяжении, Па;

- допускаемое напряжение при растяжении, Па.

Определим силу, действующую вдоль оси трубки по формуле (4.3.2):

(4.3.2)

где: Р - максимальное давление в трубопроводе, Па;

d - диаметр присоединительной части, м.

Н.

Допускаемое напряжение при растяжении для присоединительной трубки из стали Ст3 найдем из выражения (4.3.3)

, (4.3.3)

где: - предел текучести материала, Па;

- допускаемый коэффициент запаса прочности.

Принимаем для стали предел текучести равным 225•106Па и коэффициент прочности равным 2, тогда:

Па.

Определим минимальный наружный диаметр резьбы по формуле (4.3.4):

, (4.3.4)

где: - максимальный внутренний диаметр резьбы, м.

Для расчетов принимаем присоединительную трубку с трубной резьбой ѕ и с внутренним диаметром 14 мм.

м.

Расчетное напряжение при растяжении найдем в соответствии с условием (4.3.1):

МПа

В соответствии с расчетными данными условие прочности выполняется:

5. Технологическая часть

Технологическое проектирование произведено на деталь штуцер. Был выполнен анализ технологичности конструкции; выбран метод получения заготовки и рассчитаны ее размеры; разработаны маршрутный и операционный технологические процессы изготовления детали; на все переходы (операции) назначены режимы резания; все операции механической обработки пронормированы.

5.1 Назначение и конструкция детали

Штуцер представляет собой цилиндрическую ступенчатую полую деталь. Изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050 - 88.

Штуцер предназначен для подвода рабочей жидкости в полость гидроаккумулятора с целью накопления гидравлической энергии.

5.2 Анализ технологичности конструкции

1. На чертеже имеется достаточное количество обоснованных служебным назначением допусков, размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, шероховатости поверхностей по ГОСТ 23346-82.

2. Достаточная степень использования унифицированных элементов, способствующих применению прогрессивных технологических процессов, стандартного или нормализованного режущего инструмента по ГОСТ 18878-73.

3. Возможен удобный подвод режущего инструмента к обрабатываемой поверхности.

4. Конструкция предусматривает наличие комплекта баз или создание искусственных баз, гарантирующих надежную установку и закрепление детали в процессе ее обработки.

5. Конструкция детали предусматривает также удобство контроля детали в процессе ее изготовления.

5.3 Выбор метода получения заготовки

При выборе заготовок для заданной детали назначают метод ее получения, определяют конфигурации, размеры, допуски, припуски на обработку и формируют технические условия на изготовление.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Выбор заготовки также связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства.

Технологические процессы получения заготовок определяются технологическими свойствами материала, конструктивными формами, размерами деталей и программой выпуска.

В качестве заготовки выбираем сортовой прокат круглого сечения.

Материал заготовки сталь 45.

5.4 Расчет припусков на заготовку

Припуски на заготовку, а также на обработку наиболее точных поверхностей определяют расчетно-аналитическим методом.

Припуски на обработку остальных поверхностей назначают по справочным таблицам.

Определение припусков расчетно-аналитическим методом выполняют в следующем порядке.

1. Выбираем маршрут обработки отдельной поверхности.

При выборе маршрута обработки поверхностей необходимо использовать точные характеристики различных технологических методов обработки. Выбирают вариант обработки поверхности, обеспечивающий требуемые точность и шероховатость поверхности.

Необходимо обработать поверхность штуцера диаметром 60мм. Запишем технологический процесс обработки поверхности:

Заготовка - Н 16, RZ = 125 мкм

Точение однократное - H 14, RZ = 32 мкм

2. В графу «Наименование операции (переходов)» записывается намеченный технический процесс обработки поверхности, для которой рассчитывался припуск.

3. В графах «Квалитет допуска размеров» и «Параметр шероховатости » указываются параметры шероховатости и точности изготовления поверхности на каждой операции (переходе). Если на последней операции (переходе) выполняется размер, заданный чертежом, то значение квалитета допуска и параметра шероховатости указывается по чертежу.

4. Элементы припуска (RZ - высота неровностей профиля, мкм; h - глубина дефектного поверхностного слоя, мкм; - Суммарные отклонения расположения поверхности, мкм; - погрешность установки заготовки, мкм.).

Суммарное отклонение расположения поверхности рассчитывается по формуле

(5.3)

где - коэффициент кривизны;

l - длина заготовки;

Погрешность установки рассчитывается по формуле

(5.4)

где - погрешность установки заготовки, мкм;

, - коэффициенты

мкм.

5. Рассчитывается минимальный припуск на обработку по следующей формуле

(5.5)

где 2Zmin - минимальный припуск, мм;

RZ - высота неровностей профиля, мкм;

h - глубина дефектного поверхностного слоя, мкм;

- суммарные отклонения расположения поверхности, мкм;

- погрешность установки заготовки, мкм.

мкм

6. Определяется расчетный размер на каждой операции. Расчет следует вести от конечной операции (перехода). В графу «Расчетный размер» записывается наименьший предельный размер. Затем к этому размеру прибавляется расчетный припуск, засчитанный для этой операции (перехода). Таким образом, получается расчетный размер для предшествующей операции. Далее к этому полученному размеру прибавляется расчетный припуск, рассчитанный для данной операции. В результате получается расчетный размер для всех операции (переходов). Таким образом, получается размер заготовки или необходимый межпереходный размер.

7. Далее на расчетный размер каждой операции (перехода) назначается допуск согласно заданному квалитету и записывается в графу «Допуск на выполняемый размер».

8. Для определения минимального принятого размера необходимо расчетный размер на каждой операции округлить до знака назначенного допуском.

Для определения небольшого принятого размера необходимо к значению минимального принятого размера прибавить допуск, назначенный на расчетный размер для каждой операции.

Рассчитанный размер заносим в графы «Предельные размеры».

9. Определяют минимальный и максимальный значения припусков:

, (5.6)

, (5.7)

Рассчитанные таким образом припуски записываем в графах «Предельные значения припуска» для каждой операции. Внизу таблицы после всех расчетов в графах «2Zmax» и «2Zmin» записываются значения минимального и максимального общих припусков:

, (5.8)

, (5.9)

10. Проверяется правильность произведенных расчетов по формуле:

(5.10)

где Тз и Тд - допуски на линейные размеры соответственно заготовки и детали, мм;

2,71-2=0,90-0,190

0,71=0,71

Проверка показала, что расчеты были произведены, верно.

В качестве заготовки выбран сортовой прокат круглого сечении диаметром ш62

Масса заготовки:

(5.1)

Где m - масса заготовки, кг;

V - объем заготовки, см3;

с - плотность материала заготовки, кг/см3.

Коэффициент использования материала:

(5.2)

где Ким - коэффициент использования материала;

mд - масса детали, кг;

mз - масса заготовки, кг.

,

т.к. с одной заготовки получается 15 деталей, то коэффициент использования материала умножаем на 15:

5.5 Разработка технологического маршрута изготовления детали

Технологический маршрут изготовления штуцера приведен в технологической карте (См. прил.Б).

Механическая обработка производится на токарной операции.

В маршрут введены вспомогательные операции:

1) Заготовительная операция - для отрезки заготовки необходимого размера

2) Транспортирование - для передачи заготовки из цеха в цех.

3) Промывка - для очистки детали.

4) Контроль - для проверки на соответствие всех размеров готовой детали чертежу.

5.6 Проектирование операционного технологического процесса изготовления детали

На всех операциях установка заготовки осуществляется в трехкулачковом самоцентрирующем патроне.

Заготовка базируется по наружной поверхности.

Операционный технологический процесс приведен на листе.

Выбор оборудования. При составлении технологического маршрута обработки и при его технико-экономическом обосновании выбирают конкретную модель станка в зависимости от: вида обработки, точности и жесткости станка, габаритных размерах станка, мощность станка, частоты вращения шпинделя, скорости подачи, возможности механизации (автоматизации) операции, цены станка. При этом учитывается тот факт, что разные станки дают разную точность обработки.

Выбираем токарно-револьверный станок 1365

Выбор режущего инструмента. Конструкция, размеры инструмента для заданной операции зависят от вида обработки, размеров обрабатываемой поверхности, свойств материала заготовки, требуемой точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности. При обработке детали из стали 45 применяется в качестве материала режущей части инструмента твердый сплав. Марку твердого сплава для обработки стали 45 выбирают по таблице: Т15К6.

5.7 Расчет и назначение режимов резания

Для первого перехода:

Глубина резания t:

При однократном точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования, жесткости системы СПИД глубина резания принимается равной припуску на обработку.

t=0,53 мм

Подача S

При однократном точении подача принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки.

S=0,6ч1,2 мм/об.

Принимаем S=0,9 мм/об.

Скорость резания V:

скорость резания при нагруженном продольном точении рассчитывают по эмпирической формуле:

, (5.11)

где V - скорость резания, м/мин;

Cv, m, x, y - коэффициенты [табл.17[3]]

Т - стойкость, мин;

Kv=KmvKnvKuv

где

Knv = 0,9

Kuv = 1

м/мин

Сила резания PZ:

При нагруженном продольном точении силу рассчитывают по формуле

(5.12)

где PZ - сила резания, Н;

Cp, x, y, n - табл.22, гл. 4 [3];

Kp - поправочный коэффициент;

Где (при );

(при)

(при );

(при ;

Мощность резания N:

Мощность резания рассчитывают по формуле:

(5.13)

где N - мощность резания, кВт.

Число оборотов вращения шпинделя рассчитывают по формуле

(5.14)

где n - число оборотов вращения шпинделя, об/мин;

D - диаметр заготовки, мм.

об/мин

По паспортным данным токарно-рвольверного станка 1365 принимаем n=450 об/мин.

Уточненная скорость:

м/мин

На остальные переходы и режимы резания назначены по нормативам:

Токарная

1. t=0,6 S=0,65 V=87,6 n=450

3. t=0,6 S=0,6 V=115 n=1300

4. t=0,6 S=0,6 V=115 n=1100

5. t=0,6 S=0,6 V=115 n=700

6. t=0,6 S=0,6 V=115 n=600

7. t=0,3 S=0,05 V=29 n=600

8. t=0,35 S=0,08 V=19 n=700

9. t=2 S=0,15 V=170 n=250

10. t=0,6 S=0,6 V=115 n=1300

11. t=0,3 S=0,05 V=29 n=600

12. t=0,6 S=0,65 V=87,6 n=450

13. t=0,6 S=0,65 V=87,6 n=450

14. t=60 S=0,15 V=170 n=250

15. t=0,6 S=0,65 V=87,6 n=450

5.8 Расчет нормы времени

Расчет норм времени на обработку сводится к определению штучного времени на заданную операцию на обработку одной детали.

Штучное время:

(5.15)

где Тшт - штучное время, мин

Топ - оперативное время, мин;

Тоб - время на обслуживание рабочего места, мин;

Тпер - время на перерывы, мин;

Оперативное время:

(5.16)

где Топ - оперативное время, мин;

То - основное время, мин;

Тв - вспомогательное время, мин.

Основное время:

(5.17)

где То - основное время, мин;

i - число проходов в технологической операции;

где l - расчетная длина обработки, мм;

n - частота вращения шпинделя, об/мин;

S - подача, мм/об.

Основное время на токарную операцию:

То=0,12+0,09+0,08+0,015+0,057+0,041+0,025+0,21+0,69+0,027+0,22+0,025+0,56+0,96+0,12+0,43=3,67 мин.

Вспомогательное время:

(5.18)

где Тв - вспомогательное время, мин;

Тус - время на установку заготовки, мин;

Туп - время на прием управления станком и смену инструмента, мин;

Тп - время, связанное с переходом, мин;

Тизм - время на контроль измерения, мин.

Значения Tв назначаются по картам общемашиностроительных нормативов.

Вспомогательное время для токарной операции:

Тв=0,5+3,66+1,11+0,24=5,51 мин.

Оперативное время на токарной операции:

То=3,67+5,51=9,18 мин.

Время на обслуживание рабочего места при выполнении токарной операции:

Тоб=0,04•То=0,04•9,18=0,37 мин

Время на перерывы при выполнении токарной операции:

Тпер=0,04•Топ=0,04•9,18=0,37 мин

Норма штучного времени на всю токарную операцию:

Тшт=9,18+0,37+0,37=9,92 мин

6. Экономическая часть

6.1 Технико-экономическое обоснование

В настоящее время выпускается достаточное количество гидромашин и гидроаппаратуры с высокими удельными показателями и КПД, но гидроприводы в целом не отличаются высоким КПД. При этом наблюдается не только перерасход энергии, но и снижение показателей надежности и долговечности гидросистем вследствие утечек и других потерь энергии, за счет вибрации и пульсаций давления, которые способствуют интенсивному изнашиванию силовых элементов гидромашин.

В данном дипломном проекте рассматриваем повышение производительности гидрофицированного экскаватора четвертой размерной группы, который предназначен для выполнения земляных работ в грунтах, а также погрузочно-разгрузочных работ. В данном экскаваторе, также одной из существенных проблем является невысокая эффективность рабочего оборудования, при постоянной работе экскаватора понижается КПД гидропривода и производительность копания.

Технически эффективным решением проблемы является установка устройства гидроаккумулятора на рабочее оборудование. Это позволяет обеспечивать увеличение скорости подъема рабочего оборудования в два раза без изменения параметров насоса и гидравлической системы.

6.2 Расчет КПТУ

Оценка технического уровня изделия начинается с отбора базового варианта. Формируем модель на стадии научных исследований с параметрами соответствующими прогнозам и тенденциям развития техники в этом направлении, а также требованиям технического задания.

Комплексный показатель технического уровня (КПТУ) определяют для оценки технического уровня проектируемой гидросистемы оборудования с учетом всей совокупности параметров изделия:

(6.2.1)

где bi - коэффициент значимости i-гo параметра;

qi - относительные единичные показатели качества;

n - количество показателей качества.

или (6.2.2)

где pHi, pБi - абсолютные значения i-гo показателя качества соответственно новой и базовой моделей.

Выбирают вид формулы исходя из того, что увеличение относительного показателя будет соответствовать улучшению качества изделия.

Коэффициенты значимости показывают значимость каждого i-гo параметра на величину полезного эффекта в целом. Наибольшее распространение получил метод на основе экспериментальных оценок. Согласно этому методу:

1. вводим обозначения показателей качества: Х1, Х2;

2. составляем квадратную матрицу смежности размеров n х n и проводим сравнения их важности для изделия относительно друг друга. При этом используем знаки "<", ">", и "=";

3. заменяем знаки коэффициентами предпочтительности cxi, соответственно"<" на 0,5, ">" на 1,5, и "="на 1;

4. находим построчно суммы ?аi;

5. определяем абсолютные значимости Вi путем метрического умножения строк в квадратной матрице на вектор-столбец ?аi;

6. рассчитываем относительные значимости параметров bi по формуле

(6.2.3)

Введем обозначение показателей:

X1 - производительность;

X2 - КПД гидропривода;

Строим матрицу смежности (табл.6.2.1) сравнив попарно все параметры. Заменяем знаки "<", ">", "=" на коэффициенты предпочтительности cxi (соответственно 0,5; 1,5; 1).

Таблица 6.2.1 - Матрица смежности

	Х1	Х2	Уai	Bi	bi
Производительность	1	0,5	1,5	2,75	0,367
КПД гидропривода	1,5	1	2,5	4,75	0,633
У			4	7,5	1

Рассчитываем абсолютные значения Bi, затем относительные bi (вычисляются в долях единицы), значения заносим в матрицу смежности (табл. 6.2.1)

В1=1·1,5 + 0,5·2,5 = 2,75 (6.2.4)

В2 =1,5·1,5 + 1·2,5 = 4,75 (6.2.5)

Относительные единичные показатели качества qi определяем по формуле:(6.2.2). Данные для расчета КПТУ проектируемого оборудования заносим в таблицу 6.2.2.

гидропривод одноковшовый экскаватор

Таблица 6.2.2 - Данные расчета КПТУ оборудования экскаватора

Номенклатура основных параметров	Единицы измерения	Значение параметров	qi	bi	qi•bi
		Базовая	Новая
Производительность	м3/ч	100,4	112	1,12	0,367	0,411
КПД гидропривода		0,75	0,81	1,08	0,633	0,684
КПТУ					1	1,66

Полученное в результате расчетов значение КПТУ новой модели составляет 1,66, а это значит что, новое изделие более совершенно по сравнению с базовой моделью.

6.3 Расчет затрат на производство и эксплуатацию экскаватора

Приведенные затраты на производство и эксплуатацию экскаватора рассчитываем по формуле:

Зпр = И + Ен ·К (6.3.1)

где Зпр - затраты на производство, руб/год;

И - эксплуатационные издержки или затраты на эксплуатацию, руб/год;

Ен - нормативный коэффициент сравнительной эффективности ;

Зпр = 180392,38 + 0,5 · 993828,4 = 677306,6

К - капитальные вложения в технику, руб.

К = Цн + kм +kтр (6.3.2)

где Цн - цена, руб;

kм - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж, руб;

kтр - коэффициент, учитывающий затраты на транспортировку, руб.

К = 355694,7 + 620236 + 17897,7 = 993828,4

kм =0,15·Цн (6.3.3)

kтр =0,05·Цн (6.3.4)

Цн = Сн + П (6.3.5)

где Сн - себестоимость, руб.

kм =0,15 · 3934440 = 590166,

kтр = 0,05 · 3934440 = 196722,

Цн = + = 355694,7.

П - нормативная прибыль на одно изделие, руб.

(6.3.6)

где Н - норматив рентабельности (норматив образования прибыли принимаем 50%),

См - сумма прямых материальных затрат в себестоимости оборудования (сырье, материалы, комплектующие изделия), руб.

6.3.1 Расчет себестоимости

Себестоимость - это затраты, связанные с изготовлением (включая разработку) и реализацией.

Так как известны данные о составе материальных затрат, предназначенных для использования в новом изделии, используем метод укрупненных нормативов.

 (3.6.7)

где Ск.и - сумма прямых материальных затрат на комплектующие изделия, руб;

Созп - основная заработная плата рабочих, руб;

кизн - коэффициент, учитывающий косвенные расходы, kизн = (30 ч 60);

kк - коэффициент, учитывающий косвенные расходы, куда входят:

расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (80 ч 120);

цеховые расходы (50 ч 80);

общезаводские расходы (80 ч 100);

kпр - коэффициент прочих расходов, kпр = (4 ч 14);

kд - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, kд =(10 ч 12);

kт - коэффициент, учитывающий внепроизводственные расходы. В среднем по отрасли, можно принять равным 10.

6.3.2 Расчет затрат на материалы

См= См.о + См.в (6.3.8)

где См.о - затраты на основные материалы, руб.

См.в - затраты на вспомогательные материалы. При укрупненных расчетах принимают в размере 10 ч 15% от стоимости основных материалов;

(6.3.9)

где - потребность в i-ом материале, кг/шт;

- оптовая цена материала, руб/кг;

- оптовая цена реализуемых отходов, руб/кг;

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, принимаем = 1,03 ч 1,05;

- количество реализуемых расходов i-гo материала, кг;

Цены на материал принимают на основе прейскурантов оптовых цен табл. 6.3.1

Таблица 6.3.1 - Затраты на основные материалы

	Норма	Оптовая це-	Суммарные
Наименование и марка материалов	расхода,	на,	затраты на
	т	руб/т.	Материалы,
			руб.
Лист стальной г/катанный, ст.З	0,160	15940	2550,4
от 2 до 20мм.
Лист стальной г/катанный	0,427	21600	9223,2
09Г2С-4СВ ГОСТ 19281-89,
от 2 до 20мм.
Продолжение таблицы 6.3.1
Швеллер горячекатаный,	0,314	16400	5149,6
ГОСТ 9240-89,
№ 5, 6, 8, 12, 14, 16, 18а, 20, 24, 27.
Трубы бесшовные горячекатаные,	0,213	20970	4466,61
ГОСТ 8731-87
диаметром 54, 57, 60, 76, 89, 102, 108,
114, 127, 133, 159, 168, 219, 273, 325,
426мм.
Балка г/катанная, стЗ	0,240	18000	4320
№10,12,14,16,18,20,30

См.о= (0,16·15940·1,04-30·1,2) + (0,427·21600·1,04-35·1,2) + (0,314·16400·1,04-16·1,2) + + (0,213·20970·1,04-16·1,2) + (0,24·18000·1,04-14·1,2) = 26610 (руб.);

См.в = 0,13·26610 = 3459;

См =26619 + 3459 = 30078

Затраты на материалы при проектировании базовой и проектируемой модели оборудования одинаковы.

6.3.3 Расчет затрат на комплектующие изделия

Затраты на комплектующие изделия определяют по их потребному количеству и оптовым ценам на них:

, (6.3.10)

где - потребность в i-ом виде комплектующих изделий;

- оптовая цена i-гo вида комплектующих изделий, руб;

Таблица 6.3.2 - Затраты на комплектующие изделия

Наименование комплектующих изделий	Кол-во шт.	Цена за единицу, руб.	Сумма затрат, руб.
Гидрораспределитель Р80	1	11070	11070
Манометр 20МПа	2	640	1280
Фильтр FS5000 0.025 BS GT12	1	3700	3700
Рукава высокого давления DIN2SN12	6	125	750
Гидроцилиндр ковша	2	15000	30000
Гидроцилиндр стрелы	2	25000	50000
Гидрозамок VNR/B/SO/SE-15	2	1270	2540
Насос 224.25 (Завод «Пневмостроймашина»)	1	15850	15850
Ковш 0,6 м3	1	12000	12000

Затраты на комплектующие изделия для базовой модели:

Ск.и =(11070 + 1280 + 3700 + 750 + 30000 + 50000 + 2540 + 15850 + 12000)·4,04 = 130030

6.3.4 Расчет основной заработной платы рабочим

Основная заработная плата рабочих, занятых изготовлением оборудования может быть определена методом удельных весов:

(6.3.11)

где ti - трудоемкость i-гo вида работ, нормо-час;

n - количество видов работ при изготовлении оборудования;

сн.ч. - средняя стоимость одного нормо-часа, включая выплаты из премиальных фондов, руб.

Усредненные значения сн.ч. (с учетом часовых тарифных ставок, средних для соответствующих работ, разрядов и доплат-премиальных, по районному коэффициенту и др.) приведены в [6.3.2].

Таблица 6.3.3 - Трудовые затраты и фонд заработной платы основных производственных рабочих

Наименование операции	Часовая тариф-	Норма времени	Тарифный
или вида работ	ная ставка,	на операцию,	фонд з/п,
	руб/ч.	ч.	руб.
Сборка	110	11	1210
Регулировка и обкатка	250	2	500
Окраска	140	7	980
Изготовление присоеди-	100	14	1400
нительной арматуры
Изготовление гидроци-	210	36	7560
линдров
Изготовление составных	180	52	9360
частей экскаватора

Созп= 1210 + 500 + 980 + 1400 + 7560 + 9360 = 21010

6.3.5 Расчет затрат на эксплуатацию

Для целей технико-экономического анализа при проектировании экскаватора необходимо принимать во внимание те статьи эксплуатационных расходов, значение которых изменяется с применением вариантов конструкторских решений. Таким образом, затраты на эксплуатацию можно определить по формуле:

И = Зл + Здт + Зтр (6.3.12)

где И - затраты на эксплуатацию, руб/год;

Зл - амортизационные отчисления, руб/год;

Здт - затраты на дизельное топливо, руб/год;

Зтр - затраты на текущий ремонт, руб/год.

И = 73180,58 + 93415 + 13796,8 = 180392,38,

(6.3.13)

где Na - годовая норма амортизации, %;

К - капитальные вложения потребителя на приобретение, транспортировку, монтаж оборудования, руб.

.

(6.3.14)

где Нч - норма расхода дизтоплива машины, на которой установлен гидроаккумулятор, час;

Цл - цена на диз. топливо за литр, руб;

Т - время работы гидроаккумултора за год, час;

Здт =17·17,5·314 = 93415.

Зтр= Сэл + Зн + Зм (6.3.15)

где Сэл - стоимость заменяемых элементов, руб/год;

Зн - заработная плата наладчиков, руб/год;

Зм - затраты на материалы, расходуемые при ремонте, руб/год.

Зтр = 11100 + 2608 + 88,8 = 13796,8,

(6.3.16)

где Nэл - количество заменяемых элементов в год, шт;

Цэл - цена элемента i-го вида, руб.

Сэл = 820 +1050 + 8450 + 780 = 11100.

(6.3.17)

где Sн - часовая тарифная ставка наладчика, руб/час;

k1, k2, k3- коэффициенты, учитывающие соответственно доплаты к основной заработной плате (премии, районный коэффициент и др.). Можно принять k1 = 1,6, k2 =1,1, k3 =1,14

ti - затраты времени на затрату i-гo элемента.

Зн = 200·1,6·1,1·1,14·(1 + 1,5 + 2 + 2) = 2608,

Затраты на материалы, расходуемые при ремонте принимаем в пределах 0,5ч1,0 % от Сэл.

Зм = 0,008·Сэл (6.3.18)

Зм= 0,008·11100 = 88,8.

6.4 Расчет оптовой цены экскаватора с учетом КПТУ

Одним из направлений совершенствования ценообразования на новую технику является более полный учет в цене технического уровня и качества изделия.

В соответствии с отраслевой методикой ценообразования оптовая цена оборудования определяется по формуле:

Цн = Цб·[1 + (КПТУ _ 1)·0,7]·0,9 (6.4.1)

где Цн,Цб - цены соответственно нового и базового оборудования, руб;

0,7 - коэффициент учета полезного эффекта в цене нового экскаватора;

0,9 - коэффициент удешевления, корректирующий прейскурантную цену базового оборудования и характеризующий моральное старение базового изделия за период проектирования и освоения новой техники.

Цн = 1010000·[1 + (1,66-1)·0,7]·0,9 = 1328958.

6.5 Выбор оптимального варианта конструкторского решения

Критерием оптимальности применения является интегральный показатель качества, учитывающий влияние, как технического уровня изделия, так и затраты на его изготовление. Он выражается через формулу:

(6.5.1)

где U - интегральный показатель качества;

Зпр - приведенные затраты на изготовление и эксплуатацию;

;

.

Таким образом модернизация экскаватора дает вполне ощутимый экономический эффект, так как рост качества опережает рост затрат на изготовление проектируемого изделия. Получение результаты расчетов приведем в сводной таблице (6.5.1)

Таблица 6.5.1 Технико-экономические показатели экскаватора ЭО 4225

Наименование показателей	Ед. измерений	Значение показателей
		проектируемая	базовая
1. Технические: КПД Производительность КПТУ	м3/ч	0,81 112 1,66	0,75 104
Показатели эффективности: - затраты на производство - затраты на эксплуатацию - приведенные затраты - интегральный показатель качества	руб/год руб/год руб/год руб	180392,38 677306,6
Цена с учетом КПТУ	руб	1328958

7. Безопасность и экологичность проекта

Целью раздела "Безопасность и экологичность проекта" является разработка безопасной и надежной конструкции гидравлического привода машин и механизмов, которые исключают или снижают возможность производственного травматизма, профессиональных заболеваний, пожаров и взрывов, аварий и загрязнения окружающей среды.

Одним из перспективных направлений экономического и социального развития России является развитие производства новой техники для выполнения земельно-строительных, подъемно-транспортных, погрузочно-разгрузочных, лесозаготовительных и другим машинам циклического действия.

Целью дипломного проекта является: «Модернизация гидропривода одноковшового экскаватора ЭО - 4225 Ковровец».

Рассматриваемый экскаватор ЭО-4225 предназначен для выполнения земляных работ на грунтах 1 -- 4 категорий по ГОСТ 17343-71 и предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов с величиной кусков не более 400мм, в диапазоне температур окружающей среды -40 до +40С0. Экскаватор применяют для разработки карьеров, рытья котлованов, траншей, каналов, погрузки грунта и сыпучих материалов.

Сущность модернизации заключается в том, что при установке дополнительного оборудования в виде гидроаккумулятора, снижаются нежелательные колебательные процессы в гидросистеме, уменьшается пульсация жидкости и как следствие падает уровень шума и вибрация.

7.1 Недостатки машины по обеспечению её безопасной эксплуатации

Полностью безопасных и безвредных машин не существует. Одной из целей данного проекта является уменьшение опасности и вредности при эксплуатации и обслуживании экскаватора ЭО-4225.

На основе анализа опыта эксплуатации гидромашин (гидрооборудования, отдельных узлов и элементов) выявлены следующие характерные опасности и вредности, возникающие при их работе:

- аккумулирование потенциальной энергии внутри машины жидкостями и газами под давлением, упругими элементами (пружинами);

- опасности связанные с погрузочно-разгрузочными работами;

- опасности удара элементами гидропривода;

- поступление вибрации на оператора за период рабочего дня, что очень плохо сказывается на здоровье человека;

- опасности, обусловленные выбросом жидкости, которая оказывает на организм человека токсичное действие и, кроме того, создаёт опасность возникновения пожара;

- опасности обусловленные погодными условиями, эксплуатация проектируемого гидропривода предполагается в интервале температур от -40° С до +40° С;

- опасности, связанные с выбросом вредных веществ в атмосферу;

- опасность воздействия шума на оператора за счет нахождения кабины на одной платформе с ДВС (двигатель внутреннего сгорания).

Так же в задачу охраны труда входит сведение к минимальной вероятности поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта, при максимальной производительности труда.

7.2 Проектные решения по обеспечению безопасности труда на проектируемом оборудовании

Для безопасного ведения работ всех видов обслуживающий персонал должен строго соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте экскаватора. Нарушение этих правил может привести к несчастным случаям, связанным с получением различных травм (ушибов, ранений, ожогов кислотой, от действия электрического тока и.т.д.) и привести к понижению трудоспособности.

Находящаяся рабочая жидкость внутри гидропривода при изменении температуры окружающей среды изменяет свою вязкость. Это влечет за собой низкую проходимость рабочей жидкости по трубопроводу, тем самым может привести к образованию пробок в трубопроводе и к разрыву рукавов высокого давления. Таким образом, в гидросистеме может произойти повышение давления, что чревато разрушением элементов гидропривода. И как следствие, это может повлечь за собой травматизм.

Средствами борьбы с этими опасностями могут служить:

установка устройства гидроаккумулятора;

использование маловязких рабочих жидкостей;

выполнение всех инструкций по эксплуатации машин оснащенных гидроприводом.

При отсутствии на машине устройств гидроаккумулятора при эксплуатации в районах с низкой температурой окружающей среды, повышается износ гидрооборудования и риск выхода из строя элементов гидропривода, вследствие чего возможно несанкционированное опускание исполнительного механизма и травмирование посторонних лиц. В гидроприводах применяются элементы с подвижными частями и деталями, которые могут нанести повреждение человеку при скачке давления в гидросистеме, либо при перемещении органов управления исполнительных механизмов.

Во избежание травматизма принимаются следующие меры:

- установка устройства гидроаккумулятора;

- применение в гидроприводе предохранительных клапанов;

- применение гидрозамков.

При высоких давлениях в гидроприводе возможны утечки рабочей жидкости, которые в свою очередь могут нанести вред здоровью человека, а так же попасть на двигатель машины, и как следствие, привести к возгоранию экскаватора. Кроме того, при длительной работе экскаватора, элементы рабочего оборудования могут нагреваться, при попадании рабочей жидкости на них происходит испарение вредных веществ.

Во избежание подобных ситуаций предпринимают следующие меры:

- обеспечение герметичности уплотнений (ГОСТ 9833-73) и манжет (ГОСТ 14896-84);

ежедневной проверки трубопроводов и рукавов высокого давления;

предоставление оператору средств индивидуальной защиты.

- в качестве рабочих жидкостей для гидросистемы экскаватора выбраны минеральные масла МГ15В (зимой) и МГЕ46В (летом), которые соответствуют всем техническим требованиям, не имеют неприятного запаха и не несут вреда при попадании на кожу человека. Температура вспышки соответствует требованиям пожаробезопасности и составляет 175 °С, что на 95 °С выше максимальной.

- для предотвращения попадания рабочей жидкости на рабочие органы, установлены защитные кожухи и рабочие органы расположены так, чтобы жидкость не попадала на них.

Обслуживающий персонал должен работать в специальной одежде, соответствующей климатическим условиям, иметь помещения для отдыха и обогрева, сокращение рабочего дня и увеличение продолжительности отпуска при температуре воздуха ниже допустимых величин (время пребывания на рабочих местах регламентируют СанПиН 2.2.4.518-98).

При работе на экскаваторе происходит выделение вредных веществ. Они в виде токсинов или паров проникают в организм человека через органы дыхания и кожный покров. Последствиями воздействия вредных веществ на организм человека могут быть:

отравления;

ожоги;

изменение световосприятия зрения;

другие отклонения в состоянии здоровья работающих.

Для предотвращения неблагоприятного воздействия вредных веществ на организм человека и нормализации санитарно-гигиенического состояния воздушной среды используют:

максимально возможную герметизацию источников выделения вредных веществ;

обеспечение работающих средствами индивидуальной защиты органов дыхания и кожного покрова.

Периодичность испытаний гидросистемы - два раза в год и обслуживание оператором - ежедневно. Испытания проводятся при давлении 30 МПа.