Технологические операции обработки деталей

Для расчета критической программы выпуска воспользуемся технологической себестоимостью производства детали по базовому и усовершенствованному технологическим процессам.

;

- технологическая себестоимость для базового техпроцесса;

- переменные расходы, приходящиеся на единицу продукции по базовому техпроцессу;

- годовая сумма постоянных расходов по базовому техпроцессу;

- годовая программа выпуска изделий, N=240 шт.;

;

- технологическая себестоимость для нового техпроцесса;

- переменные расходы, приходящиеся на единицу продукции по новому техпроцессу;

- годовая сумма постоянных расходов по новому техпроцессу;

Общая сумма сопоставимых расходов по-новому техпроцессу:

;

по базовому техпроцессу:

;

При равенстве сопоставимых расходов, т. е. при:

;

находится критическая программа выпуска :

;

тогда

;

5.2.3 Расчет отдельных элементов сопоставимой себестоимости изготовления детали «Корпус буксы» по базовому технологическому процессу

5.2.3.1 Переменные затраты

1. Затраты на материал

;

где a- норма расхода на материал или заготовку, кг/дет.;

b- вес отходов материала, подлежащих утилизации, кг.;

- цена материала, руб./кг.;

-цена возвратных отходов, руб./кг.;



=20,7 кг;

= 72 руб/кг;

=0,5 руб/кг;

2. Заработная плата основных рабочих(за 1 деталь):

где С - часовая тарифная ставка соответствующего разряда выполняемых работ,руб./час;

- время на операцию, мин.

1) Токарные работы:

руб;

2) Фрезерные работы:

руб;

3) Сверлильные работы:

руб;

руб.

3. Дополнительная заработная плата:

 руб.

4. Расходы на электроэнергию, потребляемую двигателями станков

;

где - суммарная установленная мощность э/двигателей данного станка, кВт;

- коэффициент использования электродвигателей данного станка;

- стоимость 1 кВт/ч электроэнергии, = 1.27 руб./кВч.

1) Для токарных станков: N= 10 кВт, = 0,65;

2) Для фрезерных станков: N= 10 кВт, = 0,65;

3) Для радиально-сверлильных станков: N=0,6 кВт, = 0,55;

руб;

руб;

руб;

руб;

4. Расходы на смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ).

D_год. - величина годового расхода СОЖ в год, руб.;

F_{д. ст.} - действительный годовой фонд времени работы станка, час:

 руб.;

5.2.3.2 Постоянные затраты

1. Расходы по эксплуатации приспособлений:

универсальных:

специальных:

где - стоимость приспособления или себестоимость его изготовления, руб.;

пр - действительный годовой фонд времени работы приспособления, час

-коэффициент, определяющий время использования приспособления на данной операции;

-штучное время на данной операции, мин.

N- годовая программа выпуска деталей, шт.

В базовом технологическом процессе при изготовлении детали «Корпус буксы» используются как универсальные так и специальные приспособления.

руб, ;

руб.;

 руб.

2. Расходы по наладке приспособления:

руб.

руб.

3. Заработная плата наладчика за час при изготовлении данной детали:

- часовая тарифная ставка наладчика, руб./час.

руб;

4. Амортизационные отчисления за год.

;

где - стоимость станка, руб.;

Стоимость станков:

Токарный 163

=152000 руб. 1998 года выпуска.

Вертикально-фрезерный 65А60

=141000 руб. 1998 года выпуска.

Радиально-сверлильный 2А55

=145000 руб. 1998 года выпуска.

руб.;

руб.;

руб.;

руб.;

5.2.4 Расчет отдельных элементов сопоставимой себестоимости изготовления детали «Корпус буксы» по проектируемому технологическому процессу

5.2.4.1 Переменные затраты

1. Затраты на материал

;

где a- норма расхода на материал или заготовку, кг/дет.;

b- вес отходов материала, подлежащих утилизации, кг.;

- цена материала, руб./кг.;

-цена возвратных отходов, руб./кг.;

=20,7 кг;

= 72 руб/кг;

=0,5 руб/кг;

2. Заработная плата основных рабочих(за 1 деталь):

где С - часовая тарифная ставка соответствующего разряда выполняемых работ, руб./час;

- время на операцию, мин.

1) Токарные работы:

руб;

2) Фрезерные работы:

руб;

руб.

3. Дополнительная заработная плата:

руб.

4. Расходы на электроэнергию, потребляемую двигателями станков

;

где - суммарная установленная мощность э/двигателей данного станка, кВт;

- коэффициент использования электродвигателей данного станка;

- стоимость 1 кВт/ч электроэнергии, = 1.27 руб./кВч.

1) Для токарных станков: N= 10 кВт, = 0,65;

2) Для фрезерных станков: N= 10 кВт, = 0,65;

руб;

руб;

руб;

5. Расходы на смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ).

D_год. - величина годового расхода СОЖ в год, руб.;

F_{д. ст.} - действительный годовой фонд времени работы станка, час:

руб.;

8.2.4.2 Постоянные затраты

1. Расходы по эксплуатации приспособлений:

универсальных:

специальных:

где - стоимость приспособления или себестоимость его изготовления, руб.;

пр - действительный годовой фонд времени работы приспособления, час

-коэффициент, определяющий время использования приспособления на данной операции;

-штучное время на данной операции, мин.

N- годовая программа выпуска деталей, шт.

В проектируемом технологическом процессе при изготовлении детали «Корпуса буксы» используются как универсальные так и специальные приспособления.

руб, ;

2. Расходы по эксплуатации приспособления:

руб.;

руб.

3. Расходы по наладке приспособления:

руб.

руб.

4. Заработная плата наладчика за час при изготовлении данной детали:

- часовая тарифная ставка наладчика, руб./час.

руб;

5. Амортизационные отчисления за год.

;

где - стоимость станка, руб.;

Стоимость станков:

Токарный 1740РФ3 =241420 руб. 1998 года выпуска.

Вертикально-фрезерный CW-800 =177140 руб. 1998 года выпуска.

руб.;

руб.;

руб.;

5.2.5 Себестоимость изготовления детали «Корпус буксы»

Таблица 5.3.

№	Вид расходов	Базовый ТП, руб.	Новый ТП, руб.
I	Переменные расходы
1	Затраты на материал	3949,65	3949,65
2	Заработная плата основных рабочих за одну деталь	81,16	43,67
3	Дополнительная заработная плата	35,71	19,21
4	Расходы на электроэнергию, потребляемую станками	27,59	15,27
5	Расходы на смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ)	5,42	2,89
Итого:	4099,53	4030,69
II	Постоянные расходы
1	Расходы на эксплуатацию приспособлений	74,26	74,26
2	Расходы по наладке оборудования	3,71	3,71
3	Заработная плата наладчиков	25,53	13,52
4	Амортизационные отчисления	32,38	25,28
Итого:	136,08	116,77

5.2.6 Расчет критическая программа выпуска

шт.;

N_кр показывает критическую величину программы, при которой сопоставимые варианты равноценны.

Общая себестоимость:

· базовый ТП:

S_I=V_I*N+C_I=4099,53*240+136,08=984023,87 руб.;

· проектируемый ТП:

S_II=V_II*N+C_II=4030,69*240+116,77=967532,37 руб.;

Экономический эффект:

· на одно изделие:

Э₁=( C_I - C_II)+( V_I - V_II)=(136,08-116,77)+(4099,53-4030,69)=

=13,99+2786,65=89,15 руб.;

· на годовую программу:

Э_N=( C_I - C_II)+( V_I - V_II)*N=(136,08-116,77)+(4099,53-4030,69)*240=

=19,31+668796=16541 руб.;

1-кривая расходов, соответствующая базовому ТП;

2- кривая расходов, соответствующая проектируемому ТП;

5.3 Заключение

На основе полученных данных можно сделать вывод, что обработку детали более целесообразно проводить по вновь спроектированному ТП при любой программе выпуска. При этом, экономический эффект на одно изделие составит 89,15 руб., а на всю программу выпуска 16541 руб. Такой эффект объясняется заметным снижением зарплаты станочников по новому ТП относительно базового ТП, что в свою очередь объясняется сокращением времени обработки, за счет введения в ТП станков с ЧПУ. Отсюда можно сделать вывод, что применение станков с ЧПУ, и применение метода концентрации операций экономически оправдано.

6. Промышленная экология и безопасность[12]

6.1 Введение

Использование станков с ЧПУ обуславливает повышение безопасности, как самого оператора, так и используемого им оборудования.

Общие требования безопасности к производственным процессам определены ГОСТ 12.3.002-75.

Улучшение условий труда, повышение его безопасности влияют на результаты производства - на производительность труда, качество и себестоимость выпускаемой продукции.

Производительность труда повышается за счёт сохранения здоровья, работоспособности человека, экономии живого труда путём повышения уровня использования рабочего времени, продления периода активной трудовой деятельности человека, экономии общественного труда путём повышения качества продукции, улучшения использования основных производственных фондов, уменьшения числа аварий и т.п..

Улучшение условий труда и его безопасность приводят к снижению производственного травматизма, профессиональных заболеваний, что сохраняет здоровье трудящихся и одновременно приводит к уменьшению затрат на оплату льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных условиях труда, на лечение, переподготовку работников производства.

Улучшение условий труда приводит и к социальным результатам -- к улучшению здоровья трудящихся, повышению степени удовлетворённости трудом, укреплению трудовой дисциплины, повышению престижа ряда профессий, росту производительности труда и улучшению ряда других показателей.

Но, к сожалению, полностью безопасных и безвредных производств не
существует.

Повышение безопасности оператора обуславливается удалением его из опасной зоны обработки. Это снижает возможность механического травмирования, почти полностью устраняет поражение отлетающей стружки, снижает воздействие вибрации, так как исключается непосредственный контакт оператора с ручным управлением станка. В предлагаемом технологическом процессе операции механической обработки с ЧПУ производятся в полуавтоматическом режиме по программам.

Задача безопасности труда - свести к минимуму вероятность поражения и заболевания работающего с одновременным обеспечением комфортных условий работы при максимальной производительности труда.

6.2 Характеристика источников вредных и опасных производственных факторов и источников загрязнения окружающей среды, действующих на стадии производства детали «Корпус буксы»

6.2.1 Общие положения

Процесс изготовления детали «Корпус буксы» включает в себя различные виды механической обработки.

Используемое оборудование:

· токарный станок с ЧПУ 1740РФ3;

· фрезерный станок с ЧПУ SW-800 ;

Обрабатываемый материал: сталь 25Л ГОСТ 977-65;

Масса заготовки: m_з=55 кг;

Масса готовой детали: m_д=34.3 кг;

Все оборудование размещаются на участке на железобетонном основании.

В помещении общеобменная вентиляция, водяное отопление, проходит магистраль сжатого воздуха, вентиляционные установки.

Электрическая сеть на участке - 4х проводная 3х фазная с напряжением 380/220 В, с двойной изоляцией и занулением. Транспорт на участке представлен подвесным краном с грузоподъемностью до 250 кг.

Освещение на участке комбинированное. Рабочее место станочника включает в себя: станок, стеллажи для инструмента и оснастки, стул. В процессе обработки детали на станке поза станочника произвольная. Длительность рабочей смены - 8 часов. Поскольку операции длительные и редко повторяются, то монотонность отсутствует.

И процесс механической обработки, и технологическое оборудование, используемое на участке, являются источниками опасных и вредных факторов, оказывающих влияние на рабочих и ОС.

Производственные факторы:

· механические опасные факторы (технологическое оборудование, деталь и инструменты);

· запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

· высокий уровень шума;

· ультразвуковое излучение (УЗ контроль);

· психофизиологические факторы (освещенность, микроклимат).

6.2.2 Оценка безопасности получение заготовки методом литья

При проведении технологического процесса в литейном цехе возникают следующие опасные и вредные производственные факторы:

· Повышенный уровень выделения газов, паров, пыли.

Воздух рабочей зоны литейных цехов загрязнен парами акролеина, ацетона, ацетилена, бензола. Имеют место газы, такие, как окись азота, окись углерода, двуокись серы, хлор, фенол и т.д.

Окись углерода -- основной, вредный производственный фактор литейного цеха. Источники его выделения: плавильные агрегаты, залитые формы в процессе остывания. Для устранения или ослабления действия фактора применяются вентиляторы, дефлекторы, различные вытяжные системы.

При литье опасным фактором является пыль. Пыль, по дисперсному составу, относится к мелкой и мельчайшей фракциям, из-за чего находится длительное время во взвешенном состоянии в воздухе рабочей зоны. Наиболее вредной примесью, в составе пыли, является двуокись кремния.

Вредные примеси, во взвешенном состоянии, на человека оказывают отрицательное воздействие, через дыхательные пути.

Существуют нормы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных примесей в производственных помещениях (см. табл. 1). Концентрации, выше допустимых, влекут различной степени тяжести отравления, отеки слизистых оболочек, вплоть до возникновения раковых опухолей.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе.

Таблица 6.1.

Вещество	ПДК*, мг/м3
Ацетон	800
Бензол	5
Окись углерода	20
Сероуглерод	1
Хлор	1
Фенол	0,3

* ПДК по ГОСТ 12.1.005-88

В данном технологическом процессе, при получении заготовки литьем, концентрация вредных примесей не превышает ПДК. Поэтому местных, специальных средств не требуется.

· Избыточное выделение теплоты в отделениях плавки металла, заливки, сушки форм и стержней.

Отрицательным воздействием на организм человека обладают инфракрасные лучи теплового потока, с длиной волны до 1,5 мкм (не поглощается кожным покровом), а наиболее резко воздействуют на кожу лучи с длиной волны свыше 1,5 до 3 мкм.

Для предотвращения этого фактора, работающим в литейном цехе выдается спецодежда, которая защищает человека не только от теплового и инфракрасного излучения, но и от брызг расплавленного металла, горячего шлака, окалины или формовочной смеси.

· Повышенный уровень шума.

Защита от производственного шума имеет очень большое значение. Шум на производстве наносит большой экономический и социальный ущерб. Шум, неблагоприятно воздействуя на организм человека, вызывает психические и физиологические нарушения, снижающие работоспособность и создающие предпосылки для общих и профессиональных заболеваний и производственного травматизма.

С физиологической точки зрения шумом является всякий нежелательный, неприятный для восприятия человека звук.

Основным источником шума в литейном цехе являются участки формовки, выдавки отливок, очистки, обрубки. Длительность воздействия этого шума за смену может достигать 4-6 часов.

Если нет возможности полностью изолировать либо источник шума, либо самого человека с помощью кожухов и кабин, то частично уменьшить влияние шума на человека можно путем создания на пути распространения шума акустических экранов.

6.2.3 Оценка механической безопасности

Источники механических опасных факторов:

· движущиеся элементы конструкций станков, требующие ограждения;

· режущий инструмент, острие резца;

· сливная стружка при точении, имеющая острые края и повышенную температуру;

· приспособления для закрепления детали;

· токоведущие части электрических установок и части станка, случайно находящиеся под напряжением;

· неправильная организация рабочего места станочника;

· острые кромки заготовки.

1) Травмы могут нанести вращающийся шпиндель, ходовые винты и т.д. Поэтому в конструкции станка предусматривают ограждение этих элементов.

2)Для предупреждения попадания человека в опасную зону предусмотрены специальные ограждения. Зона движения магазина закрыта специальным корпусом, а зона обработки - подвижным кожухом. Зона обработки защищена на время работы станка, по программе, и доступ в нее возможен либо отключив выполнение программы с пульта, либо при технологическом останове программы, либо после завершения обработки. Подвижный кожух защищает, также, рабочего от попадания СОЖ и стружки. Рабочая зона оператора находится на безопасном расстоянии от опасной зоны.

3) При выполнении операций возможно образование сливной стружки. С помощью крюка рабочий удаляет ее из зоны резания. Для защиты рук от порезов используют рукавицы. После завершения операции станки очищается от стружки.

4) При переустановке на последующую обработку существует опасность получить травму от острых кромок детали.

Для устранения действия этого фактора перед установкой детали на обработку на следующем переходе необходимо зачистить острые кромки. Кроме этого нужно соблюсти меры безопасности.

5) Для предупреждения травм или повреждений периодически проводится проф. осмотр оборудования, а также соблюдение элементарных мер безопасности.

6.2.4 Оценка запыленности и загазованности воздуха рабочей зоны

При отсутствии средств защиты, запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников может превышать ПДК.

Используемый материал - литейная сталь 25Л.

ПДК в воздухе рабочей зоны крупно-дисперсной пыли составляет 2 мг/м³. Это соответствует 4 классу опасности.

Для защиты от пыли при обработке применяются защитные экраны на станке, кожухи. Поскольку обработка ведется в полуавтоматическом режиме, рабочий не участвует непосредственно в процессе, и вмешивается в ход процесса только в случаях технологического останова программы. Запуск отработки программы ведется вручную. Поскольку станок оснащен механизмом автоматической замены инструмента, то обработка программы идет без вмешательства человека.

6.2.5 Оценка акустической безопасности

Повышенный уровень шума при обработке детали на станках с ЧПУ вызван действием инерционных возмущающих сил, возникающих в результате движения деталей механизмов с переменными ускорениями, соударением деталей вследствие зазоров, трением в сопряжении механизмов и узлов. На человека повышенный уровень шума оказывает отрицательное воздействие, в частности на нервную систему и может вызвать утомляемость, раздражение, головные боли, неврозы.

Таблица 6.2. Характеристика источников шума.

Источники шума	Среднегеометрические частоты, Гц	Уровень звука, дБ
	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Допустимые уровни звуковой мощности
	107	95	87	82	78	75	73	71	69	78
Фактические уровни звуковой мощности
Фрезерование	80	80	80	80	77	74	72	70	68	78

Т.к. превышений по допустимому уровню звуковой мощности нет, то дополнительной защиты от шума не требуется.

6.2.6 Оценка ультразвуковой безопасности

Источником вибраций служит режущий инструмент, фреза и деталь, зубчатое зацепление, подшипниковые узлы.

Вибрация передается на человека через пол, а также при контакте с частями корпуса станка. Повышенный уровень вибраций может вызвать утомляемость, неврозы.

Вибрация характеризуется виброускорением и виброскоростью.

Таблица 6.3. Допустимые значения уровня вибрации активных полос

Среднегеометрические частоты, Гц	2	4	8	16	31,5	63
Уровни виброускорения, дБ	98	95	95	101	107	113
Уровни виброскорости, дБ	108	99	93	92	92	92

Сверлильные и фрезерные станки относятся к машинам, развивающим периодические нагрузки с уравновешенными движущими частями.

Воздействия местных и общих вибраций на оператора исключаются за счет применения станков с ЧПУ.

На станках вибрация устраняется введением виброизоляторов (дополнительной упругой связи), виброизоляции и т.п. Виброизоляция осуществляется с помощью опор ОВ-30, ОВ-31, пневмооборудования, резиновых ковриков КВ1 и КВ2.

Зона действия станков, участок категории 3 типа «а» по ГОСТ 12.1.012-90.

6.2.7 Защита от поражения электрическим током

Цеха механической обработки машиностроительных заводов относятся к особо опасным помещениям по степени поражения людей электрическим током.

Поскольку при обработке применяется станок с ЧПУ, то в цехе используется трехпроводная сеть 3-х фазного тока с изолированной нейтралью, напряжением 380В.

Данный цех относится к третьему классу помещений. Это обусловлено наличием одновременно двух условий создающих повышенную опасность:

· Токопроводящая пыль;

· Токопроводящие железобетонные полы.

Основные источники электроопасности- электрогенераторы, распределительные щиты, трансформаторы. Возможная причина поражения электрическим током - однофазное включение человека в сеть при соприкосновении с частями оборудования, находящимися под напряжением. Основные меры защиты от поражения током:

· изоляция;

· недоступность токоведущих частей;

· электрическое разделение сети с помощью специальных разделяющих трансформаторов;

· использование двойной (рабочей и дополнительной) изоляции;

· выравнивание потенциала;

· защитное заземление и зануление;

· защитное отключение;

· применение специальных электрозащитных средств;

· организация безопасной эксплуатации электроустановок.

Вся электрическая аппаратура имеет исполнение, соответствующее системе защиты по ГОСТ 12.1.038-82 - «Электробезопасность».

6.2.8 Оценка взрыво- и пожароопасности

Обработка детали «Корпус буксы» осуществляется на участке холодной обработки механического цеха. Обрабатываемые детали и используемые материалы находятся в холодном состоянии. На участке не производится обработка деталей из магния, алюминия, цинка и других металлов и сплавов, пыль и стружка которых способны воспламеняться при нагреве. Таким образом, участок цеха относится к помещениям, в котором обращаются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Участок относится по пожарной опасности к категории Д- непожароопасное.

Основными причинами пожаров в таких помещениях являются короткие замыкания в электрооборудовании и проводке, самовозгорание промасленной ветоши и одежды, нарушение противопожарного режима и правил обращения с горючими жидкостями.

Средства защиты:

· огнетушители ОХПВ-10 или ОУ-8;

· ведра, лопаты и ящики с песком.

6.2.9 Оценка психофизиологических факторов

Процесс трудовой деятельности станочника связан с работой на металлорежущем станке.

Рабочее место - стационарное.

Характер трудовой деятельности: настройка станка и наблюдение за выполнением технологической операции.

Рабочая поза: стоя, сидя, произвольная.

Категория физической работы по ГОСТу 12.1.005-88 - IIа (средней тяжести). Данная категория связана с ходьбой и переносом тяжестей до 10 кг, а также наблюдением за работой оборудования.

ГОСТом 12.1.005-88 для данных работ установлены следующие параметры микроклимата (табл. 6.4):

Таблица 6.4. Параметры микроклимата

Период года	Температура, С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
	Оптим.	Допуст.
		Нижнее	Верхнее	Оптим.	Допуст.	Оптим.	Допуст.
Холодный	18-20	14	24	40-60	75	0,2	<0,3
Теплый	21-23	17	29	40-60	75	0,3	0,2-0,4

Согласно СНиП II-1-79 работа операторов станков с ЧПУ относится к Ш разряду зрительных работ (работа высокой точности) с наименьшим размером объекта различия 0,3 мм (линии чертежа, трещины, риски).

Для обеспечения такой работы недостаточно естественного освещения (окна и световые фонари). Поэтому предусмотрено комбинированное освещение. При совместном применении газораспределительных ламп, для общего освещения, освещенность должна быть не менее 750-1000 Лк при малом контрасте объекта различия с фоном. Общее освещение должно соответствовать 10-15% от комбинированного.

6.3 Расчет средств защиты от основной опасности ТП

Выбор материала и толщины экрана зависит от величины динамических нагрузок. Защитный экран может испытывать удары элементарной стружки, режущего инструмента при его вылете и т.д. Экран может разрушиться вследствие возникающих изгибных деформаций, либо может быть «прошит» насквозь стружкой или подобным ей элементом.

Определение толщины сплошного экрана h, при изгибном воздействии на него, ведется для наиболее опасного случая -- отрыва детали, удар приходится в центр экрана. При этом прочность экрана должна соответствовать условию:

[у] > у_экв ,

где [у ] - допустимое напряжение на изгиб материала экрана. В качестве материала экрана выбираем оргстекло "2-55", у которого[у]=34Н/м²;

у_экв - действующее эквивалентное напряжение на изгиб материала экрана, Н/м² :

у_экв =у_х - у_у,

где у_х - напряжение на изгиб в направлении по высоте экрана, Н/м²:

у_х =Е*(е_х + м е_у) / (1 - м);

у_у - напряжение на изгиб в направлении по длине экрана, Н/м²:

у_у =Е*(е_y + м е_x) / (1 - м);

где м и Е - соответственно коэффициент Пуансона и динамический модуль упругости материала экрана, Мпа;

е_х и е_у - деформации по осям х и у, рассчитываемые по формулам:



где Р - динамическое воздействие, Н;

Р =2Р_cт,

Р_cт=

где т - масса (max) элемента, вылет которого возможен, кг;

V - скорость элемента в момент удара, м/с;

t - время соударения элемента с экраном, с;

l - расстояние от элемента до экрана в начальный момент, м;

р_cт - значение статического воздействия на экран, Н;

а, b - соответственно высота и длина экрана, м.

мм

мм

Р_cт=Н



находим у_х и у_у:

у_у =3,5*10³*(9,5*10^-10+0,3*9,81*10^-9)/(1-0,3²)=14,9*10^-6Н/м²

у_х =3,5*10³*(1,46*10^-9+0,3*63,88*10^-10)/(1-0,3²)=74,2*10^-6Н/м²

находим у_экв:

у_экв =у_х - у_у =74,2*10^-6 - 14,9*10^-6= 59,3*10^-6 Н/м²

[у]=34 Н/м²> у_экв= 59,3*10^-6 Н/м²

значит прочность материала для экрана достаточна.

Для исключения «прошивания» защитного экрана должно выполнятся условие:

V<V₀,

где V₀ -- минимальная скорость, с которой элемент массой m «прошивает» экран:

V₀=о*d[h(h/m)ⁿ]^1/2,

где d и m - размер и масса вылетающей детали;

h - толщина экрана;

n - показатель степени, учитывающий толщину экрана, n = 2;

о - коэффициент, значение которого для пластиков ( в нашем случае оргстекла) равен 1,1*10⁶

V₀ = 1,1*10⁶*0,2[ 0,005(0,005/34,3)² ]^1/2 = 15,6 м/с.

Фактическая скорость соударения равна:

V = 0,8 м /с

V = 0,8 м/с < V₀ = 15,6 м/с,

т.е. при обработке корпуса буксы на станке для исключения «прошивания» защитного экрана минимальная толщина его h = 5 мм.

6.4 Выбор и расчет средств защиты окружающей среды

6.4.1 Оценка источников воздействия на ОС

Технологические операции, выполняемые на станках, связаны с источниками загрязнения водного бассейна отработанной СОЖ, возникновением металлических отходов, промасленной ветоши, производственного мусора и других твердых отходов, представляющих опасность для территорий. Интенсивность выделения аэрозолей СОЖ и других вредных примесей в удаляемом воздухе незначительна, поэтому концентрация вредных веществ в вентиляционных выбросах не превышает ПДК. Шумовое воздействие станков на окружающую среду предотвращается стенами цеха, обеспечивающими достаточную звукоизоляцию источников шума от внешней среды. При отработке срока службы станков основные его элементы конструкции становятся металлоломом. Все материалы конструкции могут утилизироваться.

Общецеховые источники воздействия на окружающую среду отличаются большой интенсивностью и разнообразием. Основную экологическую опасность представляют отработанные люминесцентные лампы, содержащие пары ртути. Это требует демеркурезации ламп и их ликвидация на заводе не допускается. Другие твердые отходы представлены металлоломом, металлической стружкой, обрезками, использованной тарой и упаковкой, производственным мусором.

6.4.1.1 Оценка источников загрязнения сточных вод

Загрязнение возможно при замене СОЖ, масел и промывки систем их подачи. Возникающие при этом жидкие отходы попадают в воду, и поэтому требуется специальные мероприятия по очистки.

Отработанные масла собираются в специальные емкости и направляются в сборник, откуда часть их поступает на установку для регенерации масла, а часть непригодная для регенерации,- на термическую утилизацию в котельную.

Сточные воды цеха, содержащие взвешенные механические примеси, масла и промывочные жидкости, поступают на общезаводские сооружения для очистки этого вида вод, где последовательно очищаются в решетках, песколовках, отстойниках, нефтеловушках и поступают в систему водооборотного водоснабжения завода, а частично сбрасывается в естественные водоемы. Бытовые сточные воды предприятия от душевых, санузлов и прачечных направляются в общегородской коллектор.

6.4.1.2 Характеристика отходов производства

Основные отходы:

· стружка и обрезки обрабатываемого материала (сталь 25Л);

· отработанная СОЖ.

1. Расчет металлических отходов.

G_?=N*(G₁-G₂);

где N-число изготовляемых деталей; N=240 шт.;

G₁-масса исходной заготовки; G₁=55 кг.;

G₂-масса готовой детали; G₂=34,3 кг.;

G_?=N*(G₁-G₂)=240*(55-34,3)=3768 кг.;

Получаемые отходы литейной стали являются значительными как с точки зрения охраны природы, так и с точки зрения экономики и подлежат первичной обработке непосредственно на предприятии.

Для сбора лома около каждого станка имеются металлические емкости. По мере накопления отходы направляются на стружкодробилку и брикетирование. Производится сдача лома на металл, необходимый в производстве.

2. Отработанные СОЖ

В разработанном технологическом процессе для улучшения качества обрабатываемой поверхности, увеличения режимов резания и смыва стружки предусмотрена СОЖ «Укринол-1» с концентрацией 10-15 % на основе воды.

ПДК содержания вредных веществ приведены в таблице 9.4.

Таблица 6.4. ПДК вредных веществ в СОЖ.

Вещество	ПДК массовая доля вещества (%)
Кальцинированная сода	0,3
Свободная гидроокись натрия	0,02
Органическая кислота	10
Триэтаноламил	0,3
Нитрат натрия	0,2
Хлор-, серо-, Фосфор содержащие присадки	10

СОЖ хранится в специально отведенном для этого стальном резервуаре возле станка. Из него, с помощью нагнетательного насоса, СОЖ поступает в зону обработки. Так как станок с ЧПУ работает в автоматическом режиме, то непосредственное взаимодействие рук человека и СОЖ исключено. Отработанная

СОЖ, по специальному трубопроводу, поступает в резервуар-отстойник, где и хранится. Дальнейшее ее участие, если возможно, то только после специальной очистки, т.е. образуется замкнутый круг: резервуар -- зона обработки -- отстойник -- резервуар. Проверка СОЖ, т.е. ее контроль о пригодности, осуществляется один раз в неделю. Через 6 месяцев, отработанную СОЖ полностью заменяют.

Отработанные СОЖ собираются в специальные емкости хранилища. Водную и масляную фазы можно использовать в качестве компонентов для приготовления эмульсий. Масляная фаза эмульсий поступает на регенерацию или сжигается.

Для очистки сточных вод от масел предусмотрено устройство отстойника периодического действия. Полученный после очистки шлам, содержащий большое количество металлов, утилизируется и включается в состав шихты.

Очищенные воды, в большинстве случаев, используются в системах оборотного водоснабжения.

6.4.2 Расчет средств защиты от загрязнения

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственных помещениях помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки и аэрозолей СОЖ), должна быть предусмотрена приточно-вытяжная система вентиляции. С использованием фильтра типа - сетчатый сухой ячейного типа. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на сетчатых перегородках при движении через них дисперсных сред. Принципиальная схема процесса фильтрования в пористой перегородке показана на рисунке 6.1.



Рис 6.1.

Фильтр представляет собой корпус 1, разделенной сетчатой перегородкой (фильтроэлементом) 2 на две полости. В фильтр поступают загрязненные газы, которые очищаются при прохождении фильтроэлемента. Частицы примесей оседают на входной части сетчатой перегородки и задерживаются, образуя на поверхности перегородки слой 3. для вновь поступающих частиц этот слой становится частью фильтровой перегородки, что увеличивает эффективность очстки фильтра и перепад давления на фильтроэлементе.

· Класс эффективности - II.

· Воздушная нагрузка на выходное сечение [м³/мм²] регулируемая - 6000, допускаемое - 7000.

· Сопротивление [ Па ] начальное - 30; конечное -150.

· Пылеёмкость - 2400 г/м²

· Средняя начальная загрязнённость очищаемого воздуха допускается - 3 мг/м³

· предельная - 3 мг/м³ ( это соответствует запылённости в цехе ).

· Способ регенерации фильтра - промывка в воде.

Определяем необходимое число слоев бумажного фильтра для обеспечения степени очистки воздуха от пыли 88 %.

КПД бумажного фильтра при числе слоев бумаги:

Ю_ср= 1-е^-лh,

где л - коэффициент осаждённой пыли, л= 0,325,

тогда Ю_ср = 0,98.

Можно определить число слоев

е^-0.325h = 1- Ю_ср = 1- 0,98 = 0,02

0,325 n = 3,9

n=3,9/0,325=12

Величина л =0,325 является реальной для пористой бумаги при пыли с размером зерна = 10 мкм.

Одной струёй: В = 50/2 = 25 м < 4Н.

Площадь поперечного сечения по одной струе:

F'_n= 25*10 = 250м²

Цельность действия струи :

L_cтp=100/2 =50 м

Объём воздуха, подаваемый одной струёй:

Q_o = 124000/4 =31000 м³/час = 8,6 м³/сек.

Насадки подачи воздуха из конструктивных соображений принимаем в виде ковша прямоугольного сечения. Для каждой насадки коэффициент турбулентной структуры струи а=0,09. По принятию решения V_ср.обр ; а; Н получаем:

L_cp=65 м > 50 м.

Параметр расхода равен:

По этому параметру расхода при V_ср.обр =0,5 м/с находим диаметр отверстия насадки d_o=1000 мм; площадь выходного отверстия F₀=0,785 м².

Средняя скорость истечения струи:

V_о=Q_o/F_o=8,6/0,785=10,95м/с

Принимаем к установке насадки типа ковша прямоугольного сечения с коротким определяющим на выходе участком длинной 1200 мм и сечением 600x1400мм

Список литературы

1. Конспект лекций по курсу «Основы технологии машиностроения» В.Т. Никитич.

2. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вяткин и др.; Под общ. ред. В.Г. Сорокина. - М.: Машиностроение, 1989. - 640с.

3. Справочник металлиста. В 4-х томах -М.: Машиностроение, 1978. - 457с.

4. Никитич В.Т., Сидоров В.Б. «Расчет припусков на механическую обработку и определение размеров заготовки». Методические указания. КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.

5. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. /Под ред. А.Г.Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. 656с., ил.

6. Общемашиностроительные норматива времени и режимов резания для нормирования на универсальных и многоцелевых станках с ЧПУ. Часть 1, Москва, Экономика, 1990.

7. Станочные приспособления. Справочник. В 2-х т. Т1/ Под ред.Б.Н. Вардашкина, А.А. Шатилова. М.: Машиностроение, 1984 - Т.2/ Под ред. Б.Н. Вардашкина, В.В. Данилевского. М.:Машиностроение, 1984.

8. Справочник расчет на прочность деталей машин / И.А.Биргер, Б.Ф.Шорр. М.:Машиностроение, 1979.702с.

9. Инструменты для обработки точных отверстий / С.В.Кирсанов, В.А.Гречишников, А.Г.Схиртладзе, В.И. Кокарев. М.: Машиностроение, 2005. 334с.

10. Методические указания по выполнению раздела дипломного проекта «Проектирование участка станков с ЧПУ для обработки детали» / И.И. Жучков, Е.Н. Малышев, В.Т. Никитич. КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000.

11. Методические указания. / Л.А.Глаголева КФ МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1982.

12. Безопасность труда и промышленная экология. Методическое пособие по дипломному проектированию. / Г.С.Евстратенков. Калуга. ГУП «Облиздат». 1997. 80с.

13. ГОСТ 3212-80

14. ГОСТ 26645-86