Модернизация агрегатных станков с числовым программным управлением

В тех случаях, когда это позволяет аппаратура, используется в защитных целях безопасное напряжение. Электрические цепи с безопасным напряжением изолированы от цепей опасного напряжения. Так как для питания этих цепей используется трансформатор с первичным напряжением 380, то изоляция между первичными и вторичными обмотками выполнена с запасом (способна выдерживать испытание напряжением 4000 В). Для исключения попадания опасного напряжения в цепи безопасного напряжения, последние проложены полностью независимо от цепей опасного напряжения в отдельной защитной оболочке с отдельными предохранителями и распределительными устройствами. Для монтажа цепей безопасного напряжения используются провода и материалы, предназначенные для работы с номинальным напряжением не менее 260 В и стандартизованные для сетей безопасного напряжения. Многожильный кабель, отдельные жилы которого подсоединяются к различным по величине напряжениям, имеет изоляцию отдельных жил, рассчитанную на высшее номинальное подсоединенное напряжение. Штепсельные разъемы в цепях с безопасным напряжением не сочленяются со штепсельными разъемами цепей с более высоким напряжением.

Кнопка «Стоп», используемая для аварийного отключения, имеет выступающий грибовидный толкатель увеличенного размера. На крепежной поверхности под ней нанесён круг желтого цвета.

Устройство аварийного отключения рассчитано на максимальную нагрузку, соответствующую начальному пусковому току (току двигателя, находящегося в заторможенном состоянии) при номинальном напряжении наибольшего по мощности двигателя и сумме номинальных токов всех остальных потребителей.

Все металлические части станка (станина, корпуса электродвигателей, каркасы шкафов, пульты управления и др.), которые могут оказаться под напряжением выше 42 В, оснащены легко обозримыми устройствами заземления, расположенными внутри или снаружи оболочки вблизи от места ввода питающих проводов. Указанные устройства имеют заземляющие винты или присоединительные зажимы, на поверхности которых нанесено антикоррозионное токопроводящее покрытие для соединения с заземляющими шинами или зануляющими проводами. Защитные цепи состоят из отдельных проводов заземления и зануления или из проводящих частей станка и кожухов. Защитные провода обеспечивают гальваническую связь между частями электрического оборудования, не находящимися под напряжением в нормальном режиме, и защитной цепью. Винты и клеммы защитных цепей рассчитаны на присоединение медных проводов, также предусмотрены устройства (пружинные шайбы), предотвращающие ослабление соединения между заземляемыми частями. Над заземляющим зажимом нанесён знак заземления по ГОСТ 21130-90. Присоединение заземляемых частей к защитной цепи выполнено посредством отдельных независимых ответвлений, благодаря чему при снятии какой-либо заземленной части, например, для текущего ремонта, цепи заземления других частей не нарушаются.

Для заземления выбираются медные провода сечением 5 мм2. Электрическое сопротивление, измеренное между заземляющим зажимом, находящимся на вводе к станку, и любой металлической частью станка, на которой установлены элементы электрооборудования и которая в результате пробоя изоляции может оказаться под напряжением 42 В и выше, не превышает 0,1 Ом.

6.8 Системы смазки, охлаждения, гидросистемы

Форма станка и его элементов (стана, стол и др.) обеспечивают удобный отвод стружки и СОЖ из зоны обработки и удаление стружки из станка.

Станок оборудован централизованной системой смазки. Места заполнения смазки окрашены в цвет, резко отличающийся от цвета окраски станка. В резервуаре гидравлических и смазочных систем, установленном около станка и расположенном в основании станины, предусмотрены отверстия (горловины) для откачивания масла насосом. При необходимости полного опорожнения установленного около станка резервуара его дно находиться на высоте 150 мм от пола (для удобства спуска масла в подставленные емкости). Устройства для подвода смазочно-охлаждающей жидкости в зону обработки станка обеспечивает возможность удобного и безопасного регулирования их положения, надежной фиксации и необходимого распределения жидкости в зоне резания. В станке приняты меры по устранению в возможно большей степени попадания СОЖ, стружки и пыли на пульты (панели) электрического управления и конечные выключатели. При этом стружка, пыль и СОЖ не нарушают функционирования аппаратов системы управления станком.

Отработанные СОЖ необходимо собирать в специальные емкости. Масляная фаза эмульсий может поступать на регенерацию или сжигаться.

6.9 Рабочие площадки, лестницы

Рабочая площадка около станка для безопасного передвижения рабочего составляет 1050х560 мм. Высоко расположенные механизмы станка, доступ к которым необходим только при ремонте, обслуживаются с помощью передвижных ремонтных площадок.

6.10 Допустимые уровни шума и вибрации

Допустимые шумовые характеристики станков, записываемые в технические условия, в виде числовых значений октавных уровней звуковой мощности и корректированного уровня звуковой мощности не должны превышать величин, определяемых в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83. Метод определения шумовых характеристик по ГОСТ 12.1.028-80. Для проектируемого станка уровень звукового давления, измеренный в восьми октановых полосах, не превышает допустимых приведённых в таблице 5.1.

Таблица 6.1 Нормативные значения уровней шума (ГОСТ 12.1.003-89)

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
94	87	81	78	75	73	71	69	80

Для снижения шума в станке все узлы, являющиеся источником шума, изготовлены с повышенным классом точности и балансировки, трущиеся поверхности обильно смазываются. Узлы расположены в корпусах, закрытых крышками с прокладкой.

При приемочных испытаниях опытных образцов станков уровни вибрации на рабочем месте проверяются в соответствии с допустимыми значениями вибрационных характеристик по ГОСТ 12.1.012-90. Испытания проводятся по методике, изложенной в ГОСТ 12.1.043-84; жесткость установки станка определяется руководством по эксплуатации. Местом измерения является участок пола у пульта управления оператора.

Для защиты рабочего от вибрации станок устанавливается на виброизолирующие опоры. Для уменьшения вибрации кожухов применено вибропоглощение -- нанесение на поверхность резины. Это позволяет снизить и уровень шума.

6.11 Местное освещение станка

Станок снабжен пристроенным устройствами местного освещения зоны обработки. В устройство освещения предусмотрена возможность удобной надежной установки и фиксации светильников в требуемых положениях. Светильник местного освещения, применяемый в станке, отвечает требованиям ГОСТ 7110-90, ГОСТ 8607-88, ГОСТ 15597-88. Для питания пристроенного светильника местного освещения с лампой накаливания применяется напряжение 24 В. Местное освещение имеет индивидуальный выключатель, расположенный в удобном для обслуживания месте (непосредственно на светильниках).

6.12 Окраска оборудования

Окраска отдельных частей оборудования и нанесение предупреждающих знаков производится согласно нормативных требований, описанных выше. Остальные части окрашиваются в зелёный цвет.

6.13 Взрывопожаробезопасность оборудования

В смазочной системе станка и мультипликаторе давления механизма для отпуска инструмента применены масла, которые безопасны с противопожарной точки зрения. При установке станка следует обратить внимание на то, чтобы станок не был долгое время подвержен высокому окружающему тепловому излучению и чтобы вблизи станка не производились работы с открытым огнем или предметами, температура которых превышает 150? С( 257?F). Проектируемый станок является взрывопожаробезопасным при соблюдении всех требований к станку.

6.14 Требования к размещению оборудования и организации рабочего места

Производственные помещения, в которых осуществляются процессы обработки резанием (т.е. располагается проектируемый станок), должны соответствовать требованиям СНиП 11-2-80, СНиП 11-89-80 и санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-71. Помещения должны быть оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-89.

6.15 Параметры микроклимата, запыленность, загазованность на рабочем месте, способы и средства их нормализации

На проектируемом участке характерны опасные и вредные производственные факторы (ОПФ и ВПФ), которые по природе действия подразделяются на: физические, биологические, психофизиологические и химические.

Химические ОПФ и ВПФ, характерные для рассматриваемых технологических процессов, оказывают на человека преимущественно раздражающее и сенсибилизирующее (воздействуют как аллергены) воздействие.

К психофизиологическим факторам можно отнести физические перегрузки, перенапряжение отдельных органов человека, монотонность труда.

К физическим факторам относятся:

-движущиеся машины и механизмы, подвижные части технологического оборудования;

-повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

-отсутствие или недостаток естественного освещения;

-повышенный уровень шума и вибраций;

-повышенный уровень статического электричества;

-острые кромки, заусенцы, шероховатость на поверхности заготовок, инструментов и оборудования;

-стружка;

-повышенная температура поверхностей оборудования;

-повышенное значение напряжений в электрической цепи, замыкание, которое может произойти через тело человека;

-повышенная загазованность воздуха рабочей зоны;

-недостаточная освещенность рабочей зоны.

Биологические ОПФ и ВПФ включают в себя бактерии, вирусы и продукты их жизнедеятельности. Источником этих факторов является (СОЖ).

В ходе работы многоцелевых станков в связи с применением СОЖ возникает масляной туман. Он состоит из капель размером менее 4 мкм (до 90%). Эти капельки характеризуются высокой проникающей способностью в легкие человека. Аэрозоли нефтяных масел, входящих в состав СОЖ, вызывают раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей. В воздух рабочей зоны выделяются аэрозоли масел и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Содержание углеводородов при этом достигает 150-940 мг/м3, аэрозоля масел 7-45 мг/м3, загрязнение одежды составляет 800-900 мг/дм2.

Концентрация СОЖ и отдельных компонентов, а также их качественный состав зависят от их расхода, способа подачи, термостабильности, характера и режима обработки изделий, свойств обрабатываемого материала, наличия и эффективности санитарно-технических устройств. Накапливаясь во всем объеме рабочего помещения, масляные туманы существенно ухудшают условия труда, вызывая профессиональные заболевания. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 по степени воздействия на организм человека масляные туманы относятся к 3-му классу -- вещества умеренно опасные.

При обработке материалов резанием в производственных помещениях механических цехов образуется пыль. Проникая в органы дыхания, глаза, загрязняя кожный покров, пыль способствует возникновению заболеваний дыхательных путей, глаз и кожного покрова в зависимости от ее химического состава и степени превышения ПДК запыленности в рабочей зоне. Кроме того, пыль загрязняет световые проемы (остекления), а также светильники общего и местного освещения, значительно снижая нормативную освещенность рабочих мест. Пыль относится к 3-му классу опасности -- вещества умеренно опасные, для которых ПДК составляет 6 мг/м2.

На заводе применяются следующие средства коллективной защиты от ОПФ и ВПФ: оградительные и предохранительные устройства; опознавательная окраска и значки безопасности; специальные средства безопасности (системы освещения и вентиляции производственных помещений). Также применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ) от ОПФ и ВПФ, средства защиты органов дыхания, специальная одежда и обувь, средства защиты рук, головы, глаз.

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственном помещении помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки, аэрозолей, СОЖ) предусмотрена приточная вентиляция в сочетании с естественной вентиляцией. Общеобменная вентиляция действует постоянно.

Приточная вентиляция обеспечивает подачу в производственные помещения чистого воздуха. Она применяется в производственных помещениях со значительными тепловыделениями и малой концентрацией вредных веществ. Свежий приточный воздух по воздухопроводам направляют в различные зоны производственного помещения и через распределительные насадки попадают в рабочую зону.

Выполняемые на участке работы в зависимости от общих энергозатрат организма относятся к физическим работам средней тяжести (IIб) -- работы связаны с ходьбой и переносом небольших (до 10 кг) тяжестей, что соответствует энергозатратам от 200 до 250 ккал/ч.

Допустимые микроклиматические условия для нормальной работы:

а) в холодный период года:

температура 13...25°С;

относительная влажность -- не более 75%;

скорость движения воздуха -- не более 0,2...0,5 м/с.

б) в теплый период года:

температура не более чем на 3°С выше средней температуры наружного воздуха самого жаркого месяца в 13 часов, но не более 28°С;

относительная влажность -- не более 55...75% в зависимости от температуры воздуха и категории работы;

скорость движения воздуха -- 0,2...1,0 м/с в зависимости от категории работы.

К психофизиологическим вредным производственным факторам можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, а также перенапряжение зрения и монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, появляющиеся при работе с СОЖ.

Тара для транспортирования и хранения деталей, заготовок и отходов производства должна соответствовать требованиям ГОСТ 14861-91, ГОСТ 19822-88 и ГОСТ 12.3.010-82, а эксплуатация тары -- ГОСТ 12.3.010-82. Тара должна быть рассчитана на необходимую грузоподъемность, иметь надписи о максимально допустимой нагрузке и периодически подвергаться проверкам. Угол строповки не должен превышать 90°. При установке заготовок и съеме деталей должны применяться средства механизации и автоматизации.

На СОЖ, применяемые для обработки резанием, необходимо иметь соответствующее разрешение. Состав СОЖ на водном растворе, их антимикробная защита и пастеризация должны содержаться и производиться в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.025-89.

Периодичность замены СОЖ должна устанавливаться по результатам контроля ее содержания, но не реже одного раза в шесть месяцев при лезвийной обработке, одного раза в месяц при абразивной обработке для масляных СОЖ и одного раза в три месяца для водных СОЖ. Очистку емкостей для приготовления СОЖ, трубопроводов и систем подачи следует проводить один раз в шесть месяцев для масляных и один раз в три месяца для водных СОЖ.

Стружка и пыль магниевых и титановых сплавов должны храниться в закрытой металлической таре. При наличии специальных помещений стружку и пыль магниевых сплавов (кроме магний-литиевых) можно хранить в открытой таре. В местах хранения должны быть средства пожаротушения.

Профилактика воздействия вредных выделений должна основываться на эффективной местной вентиляции.

Персонал, допускаемый к участию в производственном процессе обработки резанием, должен знать требования ГОСТ 12.3.025-89, пройти инструктаж и обучение условиям безопасности труда по ГОСТ 12.0.004-90.

Рабочие и служащие цехов и участков обработки резанием для защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов должны быть обеспечены спецодеждой, спецобувью и предохранительными приспособлениями в соответствии с «Типовыми отраслевыми нормами», утвержденными в установленном порядке. Средства индивидуальной защиты, применяемые при обработке резанием, должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011-89. Спецодежду людей, работающих в цехах и на участках обработки резанием, надлежит периодически сдавать в стирку (химчистку) и хранить отдельно от верхней одежды. Условия проведения химчистки и стирки спецодежды должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.025-89.

Для защиты кожного покрова от воздействия СОЖ и пыли токсичных металлов следует применять дерматологические защитные средства (профилактические пасты, мази, биологические перчатки) по ГОСТ 12.4.068-84.



7. Экология

7.1 Обеспечение требований эргономики

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

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

Антропометрия -- измерение тела человека. Антропометрические данные кладут в основу проектирования машин, орудий труда, помещений, потребительских изделий, что делает возможным правильную и эффективную эксплуатацию этих предметов. При использовании антропометрических данных требуется творческий подход в каждом случае. Например, высоту центров токарно-винторезных станков при проектировании их для других стран нельзя выбирать по среднему росту людей России, так как средний рост людей на земном шаре колеблется в пределах от 1410 до 1820 мм. На рисунке 7.1 показаны основные антропометрические точки:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

На рисунке 7.2 даны размерные соотношения при работе сидя. Высота рабочей поверхности стола или машины зависит от характера работы и естественного положения рук, головы, туловища и ног при работе. При выполнении тонкой работы, например сборки часов, требуется большая концентрация внимания, зрения и точность движения рук с инструментом. Это достигается упором рук на поверхность стола и приближением собираемого объекта к глазам. Для выполнения таких работ стол / имеет высоту 900--1000 мм. Высота рабочей поверхности машины, например стола 2 пресса, равна 800-- 850 мм. Такая высота увеличивает зоны движения рук, на нем удобнее производить работы, связанные с подачей заготовок в рабочую зону. При выборе высоты стола для пишущей машинки 4 учитывают ее высоту и положение рук при печатании (650 мм). Минимальный проем стола 5 для ног 600 мм, а высота сиденья 400-- 430 мм. На рисунке 7.3 показаны размерные соотношения при работе стоя. На рисунке а) показаны зоны удобства работы. Положение руки в удобной зоне способствует оптимальному физиологическому состоянию руки, и человек меньше утомляется. На рисунке 7.3, б дано сопоставление среднего роста мужчин России и племени пигмеев Африки.

Рисунок 7.3 Размерные соотношения при работе стоя: а -- зоны удобства работы; б и высота центров станка

7.1.1 Удовлетворение требований к органам управления, пультам системы управления, к оградительным устройствам

Органы управления (ОУ) предназначены для передачи управляющего воздействия от оператора к станку и обеспечивают оператору выполнение требуемого действия с заданной точностью и в пределах допускаемого времени. С их помощью осуществляется ввод информации, ее вывод на средства отображения информации, приведение в действие исполнительных органов станков.

К ОУ станка относятся клавишные и кнопочные выключатели и переключатели, тумблеры, поворотные выключатели и переключатели, рычаги управления, маховики управления и штурвалы, педали.

ОУ выбирают в зависимости от структуры и особенностей деятельности, антропометрических и психофизиологических характеристик человека, управляющих действий оператора, рабочего положения тела человека, динамических характеристик рабочих движений, места расположения органа управления (на панели пульта, непосредственно на станке), а также от информации, которая вводится в станок. Общие эргономические требования к органам управления приведены в ГОСТ 22614--77.

Базовые значения антропометрических показателей оборудования, связанных с органами управления, приведены ниже.

Характеристики пульта, мм: общая высота пульта в рабочем положении сидя -- 1650, в положении стоя -- не более 1800; высота столешницы пульта в рабочем положении сидя -- 530…760, в положении стоя -- около 1100; ширина пульта (обслуживаемого только в рабочем положении сидя) -- 380…660; расстояние от уровня сиденья кресла оператора до нижнего края столешницы пульта -- 150…250; высота размещения ОУ в рабочем положении стоя -- 1000…1600, в положении сидя -- 530…1040.

Направление перемещения и положение ОУ при реализации оператором управляющих воздействий «Пуск», «Включено», «Увеличение», «Плюс», «Подъем», «Открывание», «Вперед», «Вправо», «Вверх»: для кнопок -- нажатое положение; для клавиш -- нажатое положение; для тумблеров -- перемещение снизу вверх, слева направо, от себя; для рычагов -- перемещение снизу вверх, слева направо, от себя; для поворотных переключателей -- перемещение по часовой стрелке; для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанов) -- перемещение по часовой стрелке; для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами, -- перемещение против часовой стрелки; для ножных педалей -- нажатое состояние.

Направление перемещения и положение ОУ при реализации управляющих воздействий «Стоп», «Отключено», «Уменьшено», «Минус», «Спуск», «Закрывание», «Назад», «Влево», «Вниз»: для кнопок -- отпущенное положение, для клавиш -- отпущенное положение; для тумблеров -- перемещение сверху вниз, справа налево, на себя; для рычагов -- перемещение сверху вниз, справа налево, на себя, для поворотных переключателей -- перемещение против часовой стрелки; для маховиков и штурвалов (кроме управляющих клапанами)--перемещение против часовой стрелки; для маховиков и штурвалов, управляющих клапанами,-- перемещение по часовой стрелке; для ножных педалей -- отжатое положение.

Досягаемость ОУ по горизонтали -- полукруг радиусом 600 мм.

Защитные устройства, ограждающие зону обработки (или ее часть, в которой осуществляется процесс резания), защищают работающего на станке и людей, находящихся вблизи станка, от отлетающей стружки, смазочно-охлаждающей и рабочей жидкостей. Защитные устройства, снимаемые чаще одного раза в смену при установке и снятии обрабатываемой детали или инструмента, при измерении детали, при подналадке станка и в других случаях, имеют массу не более 6 кг и крепление, не требующее применения ключей и отверток. Защитные устройства открывающегося типа при установившемся движении перемещаются с усилием не более 40 Н (4 кгс). Защитные устройства не ограничивают технологических возможностей станка и не вызывают неудобства при работе, уборке, наладке, не приводят при открывании к загрязнению пола СОЖ. Они имеют рукоятки, скобы для удобства открывания, закрывания, съема, перемещения и установки. Крепление защитных устройств надежно и исключает случаи самооткрывания. Устройства, поддерживающие ограждения в открытом состоянии, надежно удерживают их в этом положении.

7.1.2 Удовлетворение требований к компоновке рабочего места

При конструировании рабочего места необходимо предусматривать плавность и закругленность в траектории рабочих движений, наименьшее число физиологически неудобных движений работающего, равномерность распределения работы между правой и левой руками, участие в работе предплечья, кисти и пальцев рук, разнообразие движений, что особенно важно при силовых работах. Одним из положений эргономики является требование экономии движений:

при одновременном движении руки должны, по возможности, одновременно начинать и заканчивать действие и выполнять одну операцию;

движения руками должны быть симметричны и противоположны по направлению;

движения должны совершаться в пределах поля зрения;

ритмичность должна предусматривать свободный ритм движения в отличие от вынужденного, обусловленного машиной.

На рис. 7.4. показаны две схемы движения рук. Каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения, т.е. должна соблюдаться естественность движений.

На рисунке 7.4 показаны две схемы движения рук. Каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения, т. е. должна соблюдаться естественность движений.

Четкость и безошибочность включения и выключения машины и ее механизмов обеспечивается соблюдением конструктором мнемонического правила и принятых условностей при выборе направления движения органов управления. Мнемоника -- совокупность приемов, имеющих целью облегчить запоминание возможно большего числа сведений, фактов; основана главным образом на законах ассоциаций.

Данные эргономики позволяют сделать следующие рекомендации по выбору скорости и направлению движений при проектировании нового и модернизации действующего оборудования:

если требуется быстрая реакция, то лучше использовать движение «к себе»;

в горизонтальной плоскости скорость рук больше, чем в вертикальной;

скорость движения правой руки «слева направо» больше, чем в обратном направлении;

вращательное движение в 1,5 раза быстрее поступательного;

при движении «толчком» с последующим замедлением скорости затрата сил меньше.

Если инженер-конструктор проектирует станок с пультом управления, то для органов управления, приводимых в движение рукой, максимальное усилие должно быть 40 Н для руки и 10--20 Н для пальца. У нас в стране применяются санитарные правила организации технологических процессов и гигиенические требования к производственному оборудованию, которые должен учитывать проектировщик технологического оборудования.

На рис. 7.5. показаны зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления в вертикальной плоскости.

Рис. 7.5 Зоны для выполнения ручных операций и размещения органов управления в вертикальной плоскости для человека среднего роста в положении сидя/стоя

Цифрами обозначены:

1 -- зона для размещения очень часто используемых и наиболее важных органов управления (оптимальная зона моторного поля); 2--зона для размещения часто используемых органов управления (зона легкой досягаемости моторного поля); 3--зона для размещения редко используемых органов управления (зона досягаемости моторного поля).

7.1.3 Выбор типа панелей информации и средств ее отображения

Применяемые в проектируемом станке информационные панели должны обеспечить оператора необходимой и достаточной информацией для оценки ситуации и возможности принятия решения. По количеству информации должны обеспечивать информационный баланс в системе так, чтобы не было перегрузки, а поток информации должен быть меньше пропускной способности оператора. Форма информации должна быть такой чтобы она соответствовала психофизиологическим возможностям оператора по восприятию и быть такой, чтобы не требовалось дополнительного перекодирования. Сигналы должны быть лаконичными, так как быстрота и точность приема и переработки информации оператором приблизительно пропорциональны числу элементов, которые оператор должен держать под наблюдением, должны давать оператору дополнительную информацию (по запросу), а также обеспечивать надежное восприятие аварийных сигналов.

7.2 Обеспечение требований экологии

Сокращение объемов потребления СОЖ дает определенный экологический эффект, но полностью предотвратить загрязнение окружающей среды не позволяет. Поэтому большое внимание уделяется созданию средств для очистки воздушной среды от загрязнения и разработке перспективных экологически безвредных СОЖ.

7.2.1 Действующие и потенциальные опасности и вредности для окружающей среды при эксплуатации станка

В ходе работы многоцелевых станков в связи с применением СОЖ возникает масляной туман. Он состоит из капель размером менее 4 мкм (до 90%). Эти капельки характеризуются высокой проникающей способностью в легкие человека. Аэрозоли нефтяных масел, входящих в состав СОЖ, вызывают раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей. В воздух рабочей зоны выделяются аэрозоли масел и смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Содержание углеводородов при этом достигает 150-940 мг/м3, аэрозоля масел 7-45 мг/м3, загрязнение одежды составляет 800-900 мг/дм2.

Концентрация СОЖ и отдельных компонентов, а также их качественный состав зависят от их расхода, способа подачи, термостабильности, характера и режима обработки изделий, свойств обрабатываемого материала, наличия и эффективности санитарно-технических устройств. Накапливаясь во всем объеме рабочего помещения, масляные туманы существенно ухудшают условия труда, вызывая профессиональные заболевания. В соответствии с ГОСТ 12.1007-90 по степени воздействия на организм человека масляные туманы относятся к 3-му классу -- вещества умеренно опасные.

При обработке материалов резанием в производственных помещениях механических цехов образуется пыль. Проникая в органы дыхания, глаза, загрязняя кожный покров, пыль способствует возникновению заболеваний дыхательных путей, глаз и кожного покрова в зависимости от ее химического состава и степени превышения ПДК запыленности в рабочей зоне. Кроме того, пыль загрязняет световые проемы (остекления), а также светильники общего и местного освещения, значительно снижая нормативную освещенность рабочих мест. Пыль относится к 3-му классу опасности -- вещества умеренно опасные, для которых ПДК составляет 6 мг/м2.

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственном помещении помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки, аэрозолей, СОЖ) предусмотрена приточная вентиляция в сочетании с естественной вентиляцией. Общеобменная вентиляция действует постоянно.

Приточная вентиляция обеспечивает подачу в производственные помещения чистого воздуха. Она применяется в производственных помещениях со значительными тепловыделениями и малой концентрацией вредных веществ. Свежий приточный воздух по воздухопроводам направляют в различные зоны производственного помещения и через распределительные насадки попадают в рабочую зону.

На СОЖ, применяемые для обработки резанием, необходимо иметь соответствующее разрешение. Состав СОЖ на водном растворе, их антимикробная защита и пастеризация должны содержаться и производиться в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.025-89.

Периодичность замены СОЖ должна устанавливаться по результатам контроля ее содержания, но не реже одного раза в шесть месяцев при лезвийной обработке, одного раза в месяц при абразивной обработке для масляных СОЖ и одного раза в три месяца для водных СОЖ. Очистку емкостей для приготовления СОЖ, трубопроводов и систем подачи следует проводить один раз в шесть месяцев для масляных и один раз в три месяца для водных СОЖ.

Стружка и пыль магниевых и титановых сплавов должны храниться в закрытой металлической таре. При наличии специальных помещений стружку и пыль магниевых сплавов (кроме магний-литиевых) можно хранить в открытой таре. В местах хранения должны быть средства пожаротушения.

Профилактика воздействия вредных выделений должна основываться на эффективной местной вентиляции.



7.2.2 Средства и способы устранения опасностей и вредностей

Как говорилось ранее, наибольшую опасность для экологии применительно к проектируемому станку, несет в себе смазывающе-охлаждающая жидкость. Поэтому в настоящее время огромное внимание уделяется утилизации и переработке использованной СОЖ.

В современном машиностроении прослеживается тенденция развития механической обработки без использования СОЖ. Обработка без СОЖ получила наибольшее развитие на европейских предприятиях, где к охране окружающей среды предъявляются повышенные требования.

Система, созданная фирмой Donaldson (Германия), позволяет эффективно улавливать масляный туман. Она интенсивно отделяет мягкие частицы, а капли конденсирует и пропускает через фильтрующий патрон. Фирмой LTS-Aerotron (Германия) создан компактный электрофильтр для очистки воздуха от масляного тумана, дыма и паров эмульсий на водной основе, предназначенный для токарных автоматов, фрезерных и шлифовальных станков, имеющих кабинетную защиту, пропускная способность фильтра -- до 1100 м3/с. Гамма СОЖ Avantin, предназначенная для металлорежущих станков, создана фирмой Frnii-tol-Schmierungstechnik Julius Fisher (Германия). Эти СОЖ не образуют соединений, загрязняющих окружающую среду и вредно воздействующих на человека, таких как вторичные амины и нитрозамины. Фирма Phenus (Германия), производит СОЖ, не содержащую аминокислот и борной кислоты. В ней также не образуются нитрозамины.

Ужесточение требований к защите окружающей среды от загрязнения приводит к тому, что ряд фирм (в первую очередь, германских) переходит на применение в качестве СОЖ водных растворов. Однако при этом значительно возрастает объем потребляемой СОЖ, а следовательно, пропорционально возрастают затраты воду. Кроме того, существенное значение имеет выбор степени жесткости воды с учетом функционального назначения СОЖ. Фирмой Creative-Cherme (Австрия) разработана водная СОЖ, содержащая около 4% концентрата Hardocol. Она не распадается на составные части и не оказывает вредного воздействия на здоровье человека. Наряду с этим СОЖ предохраняет металл от коррозии, способствуют повышению стойкости инструмента на 300% и производительности-- до 30%. Фирма Novamax Technologies (Великобритания) освоила производство гаммы синтетических СОЖ на основе водорастворимых полимеров. Такие СОЖ характеризуются большой стабильностью, высокими охлаждающими и смазывающими свойствами, в меньшей степени загрязняют поверхности деталей, а также способствуют снижению себестоимости продукции благодаря повышению стойкости инструмента и уменьшению расходов на СОЖ. На основе многолетнего опыта и обширных исследований фирмой Cimcool Industrial Products (Голландия) создана гамма СОЖ нового поколения, предназначенных для обработки черных и цветных металлов лезвийным и абразивным инструментом. Гамма включает в себя синтетические концентраты Omtech 10 и Cimtech 15 водных эмульсий полусинтетические СОЖ.



8. Экономическое обоснование проекта

8.1 Основные показатели экономического обоснования

Экономическое обоснование конструкторских решений, повышающих технологичность отдельных агрегатов, сборочных единиц и станка в целом, выполняется в соответствии с методическими указаниями по расчету экономической эффективности внедрения новых технологических процессов.

Разработка и внедрение новых средств труда (машин, оборудования, приборов и др.) должны сопровождаться экономическим анализом (ЭА), который представляет системное исследование влияния технических показателей на экономическую эффективность принимаемых решений.

В экономическом разделе проекта обобщаются преимущества и недостатки спроектированного варианта станка по сравнению с базовым. Экономическая часть пояснительной записки дипломного проекта демонстрирует:

экономическую оценку технических решений;

эффективность новой техники в сравнении с базовой;

конкурентоспособность и эффективность новой техники.

Экономическая оценка технических решений комплексно характеризуется полезным эффектом новой техники (Эп) и конкурентной наукоёмкостью.

Полезный эффект новой техники в потреблении представляет стоимостную оценку изменений ее потребительских свойств, производительности, надежности, качества выпускаемой продукции, расхода электроэнергии, материалов, производственных площадей и др. ресурсов.

Коэффициент наукоёмкости новой техники (Книокр) показывает, какая часть стоимости станка создана интеллектуальным трудом работников научно-исследовательской и опытно-конструкторской организации.

Конкурентоспособность новой техники проявляется на рынке и определяется ее потребительными свойствами и ценой. Цена должна стимулировать и производство, и потребление новой техники.

В рыночных условиях устанавливается договорная цена путем соглашения между двумя субъектами -- изготовителем и потребителем, -- экономические интересы которых не совпадают. Изготовитель нового станка, в данном случае -- станкостроительный завод, заинтересован продать его как можно дороже. Потребитель оборудования заинтересован в снижении затрат на свою продукцию и, следовательно, стремится приобрести новый станок по возможно низкой цене. Однако изготовитель не может нормально работать при цене ниже его экономических затрат. Поэтому возникает необходимость определения нижнего и верхнего пределов отпускной цены нового станка.

Нижний предел отпускной цены нового станка устанавливается исходя из интересов завода изготовителя. Это такая цена, которая после реализации оборудования и уплаты всех видов налогов в бюджет, должна обеспечить заводу получение прибыли и при этом уровень рентабельности производства продукции должен быть не ниже норматива общей рентабельности инвестиций и не ниже того уровня, который завод уже имеет, выпуская освоенную продукцию.

При рентабельности ниже действующего норматива общей рентабельности инвестиций завод не сможет расплатиться с кредитом, а при рентабельности ниже достигнутого уровня заводу не выгодно осваивать производство нового оборудования (новой продукции).

Верхний предел отпускной цены нового станка определяется исходя из интересов завода-потребителя. Это такая цена, которая обеспечивает заводу экономически эффективное применение нового оборудования при производстве своей продукции. Капитальные вложения в новый станок должны обеспечить рентабельность производства продукции не ниже норматива общей рентабельности инвестиций и уже достигнутой рентабельности предприятием-потребителем оборудования.

Если разность между верхним и нижним пределами отпускной цены положительна, то новая техника конкурентоспособна и эффективна.

Если разность между верхним и нижним пределами отпускной цены отрицательна, то новая техника неэффективна. В этом случае необходимо за счет совершенствования конструкции улучшить технико-эксплуатационные параметры станка и тем самым повысить его полезный эффект иди снизить затраты на производство. Желательно, применив функционально-стоимостной анализ конструкции изделия, сделать и то, и другое.

Таким образом, основными показателями экономического обоснования новой техники являются -- полезный эффект; верхний предел цены; нижний предел цены.

Поставка новой техники потребителю осуществляется по договорной отпускной цене, которая назначается в интервале между нижним и верхним пределами и корректируется поправками: на удорожание материалов; комплектующих изделий; общую инфляцию. Расчет поправок осуществляется за период с момента заключения договора на разработку конструкции до даты поставки готового изделия потребителю.

8.2 Подготовительные расчеты

Годовая производительность нового оборудования (В2) рассчитывается по формуле:

,

где Фн -- номинальный годовой фонд времени работы оборудования, Фн=4080 ч;

b -- коэффициент технического использования оборудования, b=0,85;

tшт -- норма времени на обработку детали, tшт=2,6 мин.



шт/год

Количество станочников (Рст) на каждую операцию определяется по трудоемкости и нормам обслуживания по формуле:

,

где N2 -- заданная программа выпуска деталей, N2=80000 шт.;

Fэ -- эффективный фонд времени рабочего, Fэ=1810 ч;

Нос -- число станков, обслуживаемых одним рабочим, Нос=2 шт.

Количество наладчиков определяется по нормам обслуживания станков (приложение 3) и до целого значения не округляется.

Плановый фонд времени работы оборудования (Фпл) на годовую программу (N2) определяется по формуле:

, ч.

ч,

ч.

При полном использовании производительности оборудования:

, ч.

ч.

8.3 Расчет полезного эффекта

Расчет полезного эффекта нового станка или технологической линии производится по формуле:

,

где Ц1ст -- отпускная цена базового оборудования, руб.;

kп -- коэффициент роста производительности нового оборудования по сравнению с базовым;

kд -- коэффициент учета изменения срока службы нового оборудования по сравнению с базовым;

Ит -- изменение текущие издержек эксплуатации (без амортизационных отчислений) у потребителя за срок службы при использовании им нового оборудования, руб.;

Кт -- изменение отчислений от сопутствующие капитальных вложений потребителя за срок службы при использовании нового оборудования, руб.;

Основные составляющие полученного эффекта рассчитываются по нижеприведенным формулам.

Так как станок проектируется под заданную программу выпуска продукции N2, то коэффициент роста его производительности кп определяется по формуле:

.

Коэффициент учета изменения срока службы (кд) нового станка по сравнению с базовым определяется по формуле:

,

где Т1,Т2 - срок службы техники по вариантам, 15 лет;

Ен - реальная ставка за кредит на рынке долгосрочных кредитов, 0,12;

Изменение текущих издержек эксплуатации у потребителя за срок службы оборудования определяется по формуле:

,

где И1 , И2 - годовые эксплуатационные издержки потребителя по вариантам, руб.

Годовые эксплутационные издержки потребителя определяется по формуле:

,

где Ис1, Ис2 - отчисления от заработной платы на социальное и медицинское страхование, фонд занятости по вариантам, 1,5 млн. руб. и 1,19 млн. руб. соответственно;

Из1, Из2 - заработная плата;

Ир1,Ир2 - затраты на ремонт и техническое обслуживание оборудования по вариантам, 0,9 млн. руб. и 1,35 млн. руб. соответственно;

Иаз1, Иаз2 - затраты на амортизацию производственных помещений, руб.; 0,075 млн. руб.;

Изд - затраты на содержание производственных помещений, руб.; 0,375 млн. руб.;

Им1, Им2 - амортизационные отчисления от затрат на доставку и установку оборудования, руб.; 0,9 млн. руб.,1,35 млн. руб.;

Иэ1, Иэ2 - затраты на силовую электроэнергию, руб.;

Иос - затраты на ремонт и амортизацию универсальной оснастки, руб.; 0,6 млн. руб.;

Ич1, Ич2 - чрезвычайный и другие налоги на заработную плату, руб.; 0,17 млн. руб., 0,13 млн. руб.

Определяем заработную плату по формуле:

,

где Нн, Нс - годовая заработная плата станочника по принятому среднему разряду, руб.; 2,4млн.руб., 1,8 млн.руб.;

Рст1, Рст2 - расчетное количество станочников без округления, чел.;

млн. руб.;

млн. руб.;

Затраты на силовую электроэнергию рассчитываются по формуле:

,

где Nэ1, Nэ2 - мощность оборудования, кВт; 10,5 кВт, 10,1кВт;

Сэ - стоимость 1 кВт/ч электроэнергии, 50 руб.;

Су - норматив оплаты за установленную мощность, 5000 руб.;

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

Изменение отчислений от сопутствующих капитальных вложений потребителя определится по формуле:

,

где К1, К2 - капитальные вложения потребителя;

К=Ц+К',

где К' - сопутствующие капитальные вложения потребителя;

К'= Км+ Кзд+ Цос ,

где Км1 - затраты на доставку и установку оборудования в базовом варианте

,

млн. руб.

Км2 - затраты на доставку и установку оборудования в новом варианте

,



где Моб1, Моб2 - масса станков, т; 2 т, 2,5 т.

млн. руб.

где Кзд - стоимость производственных помещений, руб.;

,

где S - площадь под оборудование с учетом проходов и проездов, кв.м., 10м2

млн. руб.

Цос - затраты на универсальную оснастку стоимостью 0,75 млн. руб.

К'1= 11,52+4,5+0,75=16,77млн. руб.

К'2= 14,4+4,5+0,75=19,65млн. руб.

млн. руб.

Определяем материальные затраты по формуле:

,

млн. руб.

млн. руб.

8.4 Расчет верхнего предела отпускной цены

Верхний предел отпускной цены нового станка рассчитывается по формуле:

,

где Ц1ст - отпускная цена базового оборудования, руб.;

кп - коэффициент роста производительности нового оборудования по сравнению с базовым;

кдн - коэффициент учета изменения срока службы нового оборудования по сравнению с базовым с учетом компенсации налогообложения;

Итн - изменение текущих издержек эксплуатации (без амортизационных отчислений) у потребителя за срок службы при использовании нового оборудования с учетом компенсации налогообложения, руб.;

Мн - размер компенсации налога на добавленную стоимость и прибыль при снижении материальных затрат потребителя за срок службы при использовании нового оборудования, руб ;

Ктн - изменение отчислений от сопутствующих капитальных вложений потребителя за срок службы при использовании нового оборудования с учетом компенсации налогообложения.

В формулах расчета кдн, Итн, Мн, Ктн применены следующие новые показатели:

hнед - ставка налога на недвижимость; 0,01

hпр - ставка налога на прибыль; 0,3

hдс - ставка налога на добавленную стоимость; 0,2

М - материальные затраты в годовых эксплуатационных издержках потребителя, руб.

Остальные показатели формул и их обозначения соответствуют используемым при расчете полезного эффекта.

Коэффициент изменения срока службы рассчитывается по формуле:

,

Изменение текущих издержек эксплуатации рассчитывается по формуле:

,

млн. руб.

Размер компенсации налогов на добавленную стоимость и прибыль при снижении расчетных затрат потребителя рассчитывается по формуле:

,

млн. руб.

Изменение отчислений от сопутствующих капитальных вложений потребителя рассчитывается по формуле:



,

млн. руб.

млн. руб.

8.5 Расчет нижнего предела отпускной цены

Нижний предел отпускной цены нового оборудования определятся суммой трех составляющих; себестоимости, прибыли, обеспечивающей средний уровень рентабельности, налога на добавленную стоимость.

В дипломном проекте нижний предел цены станка рассчитывается укрупненно. Возможны два метода укрупненного расчета:

1) по укрупненной себестоимости;

2) по аналогии с базовым оборудованием.

В данном периоде времени существует тенденция нестабильности цен на материалы и комплектующие изделия. В связи с этим невозможно собрать необходимую информацию и поэтому расчет производим по второму варианту.

Нижний предел отпускной цены определяется пропорционально массе нового оборудования по формуле:

где Цст1 - отпускная цена базового оборудования, руб.;

nц - коэффициент, корректирующий цену нового станка с литой станиной в зависимости от величины партии, 1.1;

Моб1, Моб2 - масса базового и нового оборудования, кг;

Цпр2, Цпр1 - затраты на электродвигатели и системы программного управления нового и базового оборудования в отпускных ценах, млн. руб.

млн. руб.

млн. руб.

8.6 Коэффициент наукоемкости

Коэффициент наукоемкости (прироста наукоемкости) новой техники в сравнении с базовой определяется по формуле:

,

Технико-экономические показатели проекта сведены в таблицу 8.1.

Таблица 8.1. Технико-экономические показатели проекта

№	Показатели	Условные обозначения	Варианты
			Базовый	Проектный
1	Годовая производительность, шт/год	В	60000	80030
2	Коэффициент технологического использования оборудования	b	0.85	0.85
3	Коэффициент повышения производительности оборудования	Кп	1,3
4	Удельная масса, кг/шт. в ч.	Му	0,03	0,03
5	Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/шт.	Эу	1,16	0,37
6	Количество станков обслуживаемых одним оператором	Р	2	2
7	Количество станков обслуживаемых одним наладчиком	Н	7	7
8	Сопутствующие капиталовложения потребителя (удельные), руб./шт.	К'у	279,5	245,62
9	Текущие издержки потребителя (удельные), руб./шт.	И'у	177	115,87
10	Полезный эффект, млн. руб.	Эп	54,59
11	Отпускная цена (нижний предел), млн. руб.	Цнп	142
12	Отпускная цена (верхний предел), млн. руб.	Цвп	150,86
13	Коэффициент наукоемкости новой техники	Книокр	0.06

Литература

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 1. - 8-е изд., перераб. и доп. Под. ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 920 с.: ил.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 2. - 8-е изд., перераб. и доп. Под. ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 932 с.: ил.

Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т. 3. - 8-е изд., перераб. и доп. Под. ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - 864 с.: ил.

Бабук И.М. и др. Методическое пособие по расчёту экономической эффективности проектирования, изготовления и внедрения металлорежущих станков для студентов машиностроительных спец. (дипломное проектирование) / И.М. Бабук, Б.И. Гусаков, В.И. Демидов. - Мн.: БГПА, 1993. - 30 с

Власов А.Ф. Безопасность при работе на металлорежущих станках. - М.: Машиностроение, 1977. - 240 с.

Власов А.Ф. Удаление пыли и стружки от режущих инструментов. - М.: Машиностроение, 1982. - 240 с.

Глубокий В.И. Металлорежущие станки и промышленные роботы. Ч. 1. Конструирование металлорежущих станков. - Мн., 1988.

ГОСТ 12.0.003-74. Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - Москва: Госстандарт ССР: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1975.

ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Москва: Госстандарт: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1989.

ГОСТ 12.1.030-81. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление. - Москва: Госстандарт: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1982.