Розрахунок та виготовлення торцевої стінки піввагона

Переваги пневмопритискачів: доступність, завдяки наявності на заводах мережі стисненого повітря, порівняна простота конструкції, швидкодія, надійність в роботі, зручність у керуванні. До недоліків пневмопритискачів відносяться труднощі регулювання швидкості ходу, необхідність в очищенні повітря від вологи, обмеженість величини сили на штоці (20-30 кН), шумність у роботі.

3.4.1 Розрахунок пневматичного притискача

Розрахунок пневмоциліндрів зводиться до визначення сили на штоці поршня за умови заданого діаметра та тиску повітря. Можна також за відомими значеннями сили на штоці поршня та тиску повітря визначити діаметр пневмоциліндра.

Під час складання та зварювання рами для виконання умови надійного притискання на етапі складання і виконання прихваток обираємо пневматичний притискач, що розвиває зусилля приблизно 6000 Н.

Розрізняють пневмоциліндри односторонньої штовхаючої та тягнучої дії, а також пневмоциліндри двосторонньої дії.

1. Проведемо розрахунок пневмоциліндра односторонньої штовхаючої дії.

Розрахунок пневмоциліндра зводиться до визначення діаметру пневмоциліндра за відомими силою на штоці поршня та тиску повітря у заводській мережі.

Отже діаметр пневмоциліндра знаходимо за формулою:

, де

Q - сила на штоці пневмоциліндра, Q=600 кгс=6000 Н;

рn - питомий тиск повітря в мережі, МПа (рn=150кПа=150Н/м2);

- ККД пневмоциліндра (=0,85...0,9).

Звідси діаметр пневмоциліндра:

Приймаємо діаметр пневмоциліндра D=80 мм.

2. Проводимо розрахунок пневмоциліндра двосторонньої дії.

Для виконання умови надійного притискання на етапі складання і виконання прихваток обираємо пневматичний притискач, що розвиває зусилля приблизно 6000 Н.

Пневматичний циліндр виступає як силова частина, тому розрахуємо його, виходячи з того що, з мережі повітря подається під тиском 1,5 ат, та потрібно прикласти зусилля притиску 6000 Н.

Розрахуємо діаметр шайби, виходячи з вище викладених умов:

де: P- сила тиску газу у мережі; F- вихідна сила на штоку;

S- площа поперечного перерізу шайби штоку.

З цієї формули визначаємо D:

; ;

Рис. Схема розрахунку пневматичного притискача.

З стандартного ряду обираємо діаметр шайби штоку 80 мм, тоді зусилля на штоку буде:

Розрахуємо діаметр штоку пневматичного притискувача, виходячи з умови стійкості:

=8000Па; ц=0,5...0,6; отже:

; ;

см2;

Із стандартного ряду діаметрів штока з такою шайбою вибираємо шток діаметром 16 мм.

3.4.2 Розрахунок гідравлічного притискача

Складально-зварювальна оснастка під час виготовлення балки обладнається гідравлічними притискувачами. Конструктивні схеми гідропритискувачів такі ж самі, як і схеми пневмопритискачів. Гідравлічні притискачі забезпечують великі сили, що дозволяє застосовувати їх під час складання товстолистових конструкцій, плавність та безшумність в роботі, основні вузли притискувача не потребують змащування та не схильні до корозії.

Однак гідропритискачі мають деякі недоліки: мала швидкість переміщення робочого органу, можливість забруднення зварюваних поверхонь заготовок через витікання робочої рідини, дороге обладнання насосних станцій та необхідність для їх розміщення значних площ.

Сила на штоці для гідроциліндрів під час подавання масла в безштокову порожнину визначається за наступною формулою:

=16010Н,

де D - діаметр поршня гідроциліндра, 40мм;

p - тиск масла на поршень,150кПа, 150кН/м2;

Ю - ККД гідроциліндра (приймають Ю=0,85);

d - діметр штоку, 16мм.

Сила на штоці під час подавання масла у штокову порожнину:

=5750Н.

Гідропритискачі розміщують в нижній частині рами складально-зварювального пристрою.

3.5 Дільниця цеху складання та зварювання стінки піввагона

На дільниці складання та зварювання вузлів та загального виготовлення даної конструкції виробничі місця оснащені універсальними вантажопідйомними пристроями, місцями для розміщення заготівок та готових зварених вузлів та складально-зварювальним оснащенням.

Під час розробки плана дільниці цеху критерієм якості проектного рішення є ефективність використання виробничої площі та зручність переміщення заготівок, вузлів та всієї конструкції. Під час виготовлення стінки піввагона прийнята схема дільниці цеха із продольним напрямком виробничого потоку (рис.).

Заготовче відділення та склад комплектації	Відділення складання балки	Відділення складання та зварювання каркасу	Відділення складання та зварювання обшивки до каркасу	Відділення готової продукції
проїзд

Рис. Схема дільниці цеху складання та зварювання стінки піввагона

Із складу комплектації складальні одиниці поступають в один із прольотів складання та зварювання вузлів конструкції, кожний із цих прольотів спеціалізований для відповідних типорозмірів складальних одиниць.

На дільниці складання та зварювання робочі місця оснащені універсальним мостовим краном, площадками для розміщення заготівок та зварених вузлів, а також для розміщення складально-зварювального оснащення.

У відділеннях складання та зварювання виділяють дільниці контролю, прийому та очищення деталей конструкції.

Готові зварені вузли поступають у відділення складання та зварювання всієї конструкції, а після завершення її виготовлення - на склад готової продукції.

План дільниці цеху відображений на плакаті ЗВ-164.33. 08.00.000.ВЗ.

4. Економічний розділ

Дипломний проект присвячений розробці технології складання та зварювання конструкції торцевої стінки піввагона.

В економічному розділі дипломного проекту визначаємо технологічну собівартість виготовлення рами каркаса стінки піввагона, питомі капіталовкладення та зведені витрати базової та запропонованої технологій зварювання. Складання та зварювання деталей рами каркаса виконується на другому робочому місці.

Всі ціни, нормативи та коефіцієнти беремо з даних за 2006-2007 рік.

Таблиця 1. Базова технологія

Операція	Устаткування	Норма часу, н-год	Розряд
Зварювальна	ВДУ-506 Стіл зварювальника Оснастка	0,4	5

Таблиця 2. Розроблена технологія

Операція	Устаткування	Норма часу, н-год	Розряд
Зварювальна	ВДУ-506 Напівавтомат ПДГ-401 Стіл зварювальника	0,2	5

4.1 Визначення технологічної собівартості виробу ( операції)

Економічне обґрунтування технологічних процесів, що проектуються, потребує розрахунку технологічної собівартості продукції (операції).

Зазвичай це витрати на:

основні матеріали, покупні напівфабрикати, комплектуючі, вироби, які використовують при виготовленні зварних виробів;

зварювальні матеріали (електроди, дріт, флюс, гази);

енергію для технологічних цілей;

зарплату робітників з відрахуваннями;

амортизацію устаткування;

потоковий ремонт та технічне обслуговування устаткування;

зношення спеціальної оснастки;

утримання та амортизацію площі будівлі, яку займає робоче місце.

Витрати на електроди, зварювальний дріт Сел визначають за формулою:

Сел = Мн Кел Цел Ктр

де Мн - маса наплавленого металу, кг; Кел - коефіцієнт витрат електроду або зварювального дроту, який враховує втрати на угар, розбризкування, недогарки, масу покриття електродів; Цел - ціна електродів або зварювального дроту, грн/кг; Ктр - коефіцієнт, який враховує транспортно-заготівельні витрати, Ктр = 1,04 - 1, 06.

Масу наплавленого металу Мн можна визначити в кг за формулою:

Мн = 0,001 н І То

де н- коефіцієнт на плавки, г/А год; І - сила струму, А; То - час горіння дуги, год.

Таблиця 3. До визначення маси наплавленого металу

Катет шва, мм	Сумарна довжина швів, м	Базова технологія	Розроблена технологія
		Швидкість зварювання, м/год	Струм дуги, А	Час горіння дуги, год	Швидкість зварювання, м/год	Струм дуги, А	Час горіння дуги, год
6	100	40	250	0,4	20	315	0,2

Укрупнено приймаємо Кел: для базової технології (ручне дугове зварювання) Кел=1,5, для розробленої технології (зварювання у вуглекислому газі дротом суцільного перерізу) Кел=1,15. Коефіцієнт наплавки для ручного дугового зварювання можна прийняти н= 10 г/Агод; для зварювання у середовищі захисних газів можна прийняти н= 15 г/Агод. Ціна електродного матеріалу (за прайсами Торгового дому „Зварювання”): для базової технології (електроди АНО5) 1,8 грн/кг; для розробленої технології (дріт Св-08Г2С, діаметр 1,6 мм) 2,5 грн/кг. Отже, для базової технології:

Селб= 0,001 10 250 0,4 1,5 1,8 1,04 = 2,81 грн.

Для розробленої технології:

Селр= 0,001 15 315 0,2 1,15 2,5 1,04= 2,83 грн.

Витрати на газ Сг визначають за формулою:

Сг = Рг То Цг Ктр

де Рг - норма витрат газу, м3; То - норма основного часу, год; Цг - ціна одиниці об'єму або маси газу, грн; Ктр - коефіцієнт, який враховує транспортно-заготівельні витрати. Ктр= 1,04 - 1,06.

Значення Рг за параметрами режимів зварювання приймаємо: для розробленої технології Рг = 400 л/год. Загальний час горіння дуги (див. табл. 2) становить 0,2 год.

Ціна вуглекислого газу за прайсами Торгового дому „Зварювання” становить 0,6 грн/л. Отже, для розробленої технології:

Сгр= 400 0,2 0,6 1,04 = 4,99 грн.

Розрахунок витрат на технологічну електроенергію укрупнено можна зробити на основі середніх витрат на 1 кг наплавленого металу.

З додатку Г методичних вказівок вибираємо норму витрат електроенергії на 1 кг наплавленого металу. Для базової технології (ручне дугове зварювання) норма витрат становитиме 4,5 кВт год/кг; для розробленої (зварювання напівавтоматами на постійному струмі) норма витрат становитиме 5 кВт год/кг. Ціна електроенергії для машинобудівних підприємств становить 0,22 грн/кВт год. отже, для базової технології:

Селб= 4,5 0,22 1 = 0,99 грн.

Селр= 5 0,22 1 = 1,1 грн.

Витрати на заробітну плату робітників з відрахуваннями на соціальні потреби Сз визначають за формулою:

,

де і - номер операції технологічного процесу; n - кількість операцій; Сті - годинна тарифна ставка розряду робітника, грн.; Ткі - норма часу на виконання і-тої операції, год; Кд - коефіцієнт, який враховує доплати за пророблений час та додаткову зарплату (становить 1,4); Кс - коефіцієнт, який враховує відрахування на соціальні потреби (Кс =1,395).

Тарифна ставка робітника, який виконує зварювання вузла, за даними Дарницького вагоноремонтного заводу становить 4,8 грн/н-год. Отже, витрати на заробітну плату для базового процесу становитимуть:

= 3,75 грн.

Для розробленої технології:

= 1,88 грн.

Амортизаційні відрахування по устаткуванню Са визначають за формулою:

,

де і - номер операції технологічного процесу; n - кількість операцій техпроцесу; ВБ - балансова вартість устаткування, грн; На - норма річних амортизаційних відрахувань, %; Фд - дійсний річний фонд часу роботи устаткування, год.; Кв - коефіцієнт використання устаткування (для одиничного, дрібносерійного виробництва Кв 0,7); Тк - норма часу на виконання операції, год.

ВБ - балансова вартість устаткування, грн, її визначають за формулою:

ВБ = Ц Ктм,

де Ц - ціна устаткування, грн; Ктм - коефіцієнт, який враховує транспортно-монтажні витрати (Ктм = 1,1 - 1,15).

Таблиця 4. До визначення балансової вартості устаткування

Обладнання	Ціна, грн.	Кількість, шт.	Сума, грн.
		базова	розр.	базова	розр.
Зварювальний випрямляч ВДУ-506	6500,00	1	1	6500,00	6500,00
Із транспортно-монтажними витратами (Ктм = 1,1)				7150,00	7150,00
Зварювальний напівавтомат ПДГ-401	1700,00	0	1	0	1700,00
Із транспортно-монтажними витратами (Ктм = 1,1)				0	1870,00
Стіл зварювальника	1000,00	1	1	1000,00	1000,00
Із транспортно-монтажними витратами (Ктм = 1,1)				1100,00	1100,00
Спеціальна оснастка	500,00	1	0	2000,00	0
Із транспортно-монтажними витратами (Ктм = 1,1)				2200,00	0

Значення Фд визначають за формулою:

Фд = Др рзм Тзм Кр

де Др - кількість робочих днів за рік, становить 255, рзм - кількість робочих змін за день, становить 2; Тзм - тривалість зміни, год, становить 8 год; Кр - коефіцієнт, який враховує планові простої устаткування (Кр = 0,93).

Фд = 255 2 8 0,93 = 3794,4 год.

Норма річних відрахувань на амортизацію становить 15 % (додаток Е, група основних фондів № 3.

Отже, відрахування на амортизацію для базового процесу становитиме:

= 0,24 грн.

Для розробленого процесу:

грн.

Витрати на потоковий ремонт та технічне обслуговування устаткування можна визначити за формулою:

де Кр - коефіцієнт, який враховує витрати на ремонт та технічне обслуговування устаткування; ( Кр = 0,05).

Витрати на потоковий ремонт та технічне обслуговування устаткування для базового процесу становитиме:

грн.

Для розробленого:

грн.

Зношення спеціальної оснастки Со визначають за формулою:

,

де Вбоі - балансова вартість спеціальної оснастки, грн. (див. табл.. 4); Кро - коефіцієнт, який враховує витрати на ремонт спеціальної оснастки (Кро = 1,1); Тс - термін використання оснастки, становить 1 рік. Для базового процесу:

грн.

Для розробленого процесу , оскільки використання спеціальної оснастки не передбачено.

Витрати, пов'язані з утриманням та амортизацією площі будівлі, яку займає устаткування Сп визначають за формулою:

,

де і - номер операції технологічного процесу; n -кількість операцій технологічного процесу; F - площа будівлі, яку займає устаткування, м2; Кf - коефіцієнт, який враховує додаткову площу; Уf - річні витрати на утримання 1 м2 площі будівлі, грн (200 грн).

Усі операції технологічного процесу виконують на одній ділянці (див. рисунок). Площа ділянки становить F = 6,0 2,7 = 16,2 м2.

З додатку Ж методичних вказівок вибираємо Кf = 2,5. Отже, витрати на утримання площі для базового процесу становить:

грн.

Для розробленої технології:

грн.

Виконані розрахунки технологічної собівартості зводимо в таблицю.

Таблиця 5. До визначення технологічної собівартості

Стаття витрат	Сума витрат, грн.
	Базовий варіант	Розроблений варіант
Електродний матеріал	2,81	2,83
Захисний газ	0	4,99
Електроенергія	0,99	1,1
Заробітна плата робітників із доплатами та відрахуваннями	3,75	1,88
Амортизаційні відрахування по устаткуванню	0,24	0,11
Поточний ремонт та технічне обслуговування устаткування	0,08	0,04
Зношення спеціальної оснастки	0,37	0
Утримання та амортизація площі будівлі, яку займає устаткування	1,22	0,61
Технологічна собівартість	9,46	11,56

4.2 Визначення економічної ефективності проектного рішення

Вимоги до виробу можуть бути забезпечені різними способами його виготовлення. Найбільш економічний варіант технологічного процесу вибирають за мінімумом зведених витрат зварювання - Зв.

Зв = Спит + Ен Кпит min

де Спит - сума поточних витрат на виробництво (собівартість) одиниці продукції, грн; Кпит - питомі капітальні вкладення, грн; Ен - нормативний (прийнятий) коефіцієнт ефективності капітальних витрат (ЕнСв, де Св - банківська відсоткова ставка). Приймаємо Ен = 1,25.

Для визначення Кпит використовуємо формулу:

,

де Вбі - балансова вартість устаткування Вбі та технологічної оснастки Вбо і площі будівлі, яку займає устаткування на і-тій операції, грн.:

Вбі = Вбі+ Вбоі +Fі Кf Цм,

де Цм - ціна 1 м2 виробничої площі, грн., становить 800 грн/м2.

Для базового варіанту:

= 6,45 грн.

Для розробленого варіанту:

= 3,2 грн.

Отже, зведені витрати зварювання для базового варіанту:

Звб = 9,46 + 6,45 1,25 = 17,52 грн.

Для розробленого варіанту:

Звр = 11,56 + 3,2 1,25 = 15,56 грн.

Річну економію поточних витрат Епв визначають за формулою:

Епв = (Спит.Б - Спит.Н) Ар,

де Спит.Б, Спит.Н - питомі поточні витрати (собівартість одиниці продукції), відповідно базового та нового (проектного) варіанту технологічного процесу; Ар - річний обсяг випуску продукції в натуральному вираженні, для обох варіантів становить 1000 шт/рік.

Епв = (17,52-15,56) 1000 = 1960,00 грн.

Економічну ефективність інвестиційного рішення характеризує коефіцієнт ефективності капіталовкладень, що визначається як відношення прибутку на одиницю продукції до їх питомої величини.

Складаємо таблицю основних техніко-економічних показників, які характеризують базове та прийняте рішення.

Таблиця 6. Техніко-економічні показники

Показник, одиниця виміру	Значення показників за варіантами
	базовим	спроектованим
Річний випуск продукції, од.	1000	1000
Собівартість одиниці продукції, грн.	9,46	11,56
Питомі капіталовкладення, грн.	6,45	3,20
Зведені витрати, грн.:
- на одиницю продукції	17,52	15,56
- на річний випуск	17520,00	15560,00
Річна економія поточних витрат, грн.	-	1960,00

1. Технологічна собівартість базової технології становить 9,46 грн, розробленої - 11,56 грн.

2. Зведені затрати для базової технології становлять 17,52 грн, для розробленої - 15,56 грн.

3. Річна економія поточних витрат у разі впровадження розробленої технології становить 1960,00 грн.

5. Охорона праці й навколишнього середовища

Для підвищення безпеки праці та створення безпечної технології та техніки велике значення має нормативно-технічна документація. Безпека праці забезпечується додержанням стандартів з безпеки праці, правил з техніки безпеки, санітарних норм та правил, інструкцій з охорони праці. Особлива увага звертається на додержання цих вимог у разі створення нових видів обладнання, розробки та реалізації виробничих процесів.

5.1 Аналіз потенційної небезпеки травматизму, виробничих шкідливостей

В даному проекті розробляється технологія складання та зварювання в вуглецевому газі на установці з такими технічними характеристиками:

- номінальна сила зварювального струму при ПВ = 60 % 500 А;

- рід струму - змінний;

- напруга сіті 380/220 В.

В якості зварювальних матеріалів застосовуємо зварювальний дріт Св08Г2С по ГОСТ 2246-70 та двоокис вуглецю по ГОСТ 8050-85. Хімічний склад дроту приведений в таблиці 2.

Поряд з перевагою зварювання в захисному середовищі СО2, такими як, висока теплова потужність дуги, що забезпечує велику швидкість та продуктивність зварювання; висока якість зварних швів; можливість зварювання різнорідних металів та тонкостінних виробів, у разі зварювання в вуглекислому газі на працюючих діють такі шкідливі та небезпечні фактори:

а) шкідливі фактори

- підвищена запиленість та загазованість повітря робочої зони;

- ультрафіолетове, видиме та інфрачервоне випромінювання зварювальної дуги;

- шум.

б) небезпечні фактори

- електричний струм;

- іскри, бризки та викиди розплавленого металу;

- механізми та вироби, що рухаються;

- системи, що знаходяться під тиском, які не дорівнюють атмосферному.

Розглянемо шкідливу та небезпечну дію цих факторів.

Випаровування, окислення та пароутворення металу

Висока температура зварювальної дуги сприяє інтенсивному випаровуванню, окисленню та пароутворенню металу. Окислюючись киснем повітря, ця пара утворює дрібнодисперсний пил, а виникаючі під час зварювання, конвективні потоки виносять гази та пил вгору, до перекриття цеху, що приводе до великої запиленості та загазованості промислових приміщень, які набагато перевищують гранично допустимі концентрації (ГДК).

Основний вміст пилу складають окиси заліза, марганцю та кремнію (біля 41,18 та 6 % відповідно), а також окиси інших легуючих елементів. Токсичні елементи та шкідливі гази, що входять до складу зварювального аерозолю, погано діють на організми зварювальників та у разі недодержання вимог з охорони праці викликають ряд профзахворювань.

Пил виділяється дужг високо дисперсним. Кількість пилових частинок, які мають розмір менше одного мікрону, складає 40 %, розміром 1 - 3 мкм - 60 %. В 1 см3 повітря зони дихання нараховується 5 - 10 тис. пилових частинок.

Дрібні частинки пилу (від 2 до 5 мкм), здібні проникати у дихальні шляхи, вони представляють найбільшу небезпеку для здоров'я; пилинки розміром 10 мкм та більшого затримуються у верхніх дихальних путях та бронхах, викликаючи захворювання. Під час автоматичного зварювання в вуглекислому газі на 1 кг наплавленого металу виділяється в середньому такі обсяги шкідливих речовин:

8 - 15 г аерозолю;

0,2 - 1,8 г окису марганцю - сильної отрути, що діє на центральну нервову систему та сприяє тяжким органічним захворюванням нервової системи, легень, печінки та крові;

0,02 - 2 г окису хрому - дуже отрутної речовини, яка спроможна накопичуватись в організмі та викликати головні болі, захворювання органів травлення, та інші;

0,1 - 0,5 г окису нікелю;

2,7 г окису вуглецю - чадний газ, який викликає втрату свідомості, задишку, судоми та ураження нервової системи;

0,062 г окису азоту, що викликає ураження легких та органів кровообігу (кисневу недостатність).

Концентрація озону в зоні дихання може становити 0,1 - 0,4 мг/м3. Озон викликає вже через декілька хвилин після перевищення ГДК подразнення очей, сухість в роті, болі в грудях.

В таблиці 5.1 представлені гранично припустимі концентрації шкідливих речовин в повітрі робочої зони, що відповідають ГОСТ 12.1.005-88.

Таблиця 5.1 Гранично-припустимі концентрації шкідливих речовин в повітрі робочої зони

Найменування речовини	ГДК, мг/м3	Клас небезпечності
Окисли марганцю Окисли хрому Окис нікелю Окис вуглецю Окис азоту Озон	0,2 1,0 0,5 20 5 0,1	2 2 4 2 1

2. Небезпечність джерел теплових випромінювань

Небезпечність джерел теплових випромінювань полягає у можливості погіршення метеорологічних умов виробничих приміщень, виникнення опіків поверхні тіла працюючого у разі безпосереднього доторкання до джерел підвищеної температури (під час розбризкування металу), а також дії на органи зору (випромінювання зварювальної дуги).

Під час роботи з електроустановкою є небезпечність ураження електричним струмом.

Застосування відкритих дуг, присутність іскор, бризок та викидів розплавленого металу під час зварювання у вуглекислому газі не тільки створюють можливість опіків, але й підвищують небезпечність виникнення пожару.

Оцінка приміщення з точки зору електронебезпечності, відповідності його об'єму та площі проводяться у відповідності з СН 245-71, СНиП 11-90-81 та санітарних правил.

Робоче приміщення відноситься до п'ятого класу за СН 245-71. До цього класу відносяться підприємства без ливарного виробництва, але з термічними та іншими цехами, де проводиться оброблення металів в гарячому або розжареному стані.

Рівень освітлення виробничої дільниці для установки станка відповідає IV розряду зорової роботи згідно СНиП 11-4-79 та складає не менше 300 Лк.

5.2 Заходи з забезпечення безпеки та поліпшення виробничої обстановки дільниці

При виготовлені виробу, для поліпшення умов праці, збільшення продуктивності і якості праці ми використовуємо мери по збільшенню Автоматизації виробництва.

Для загальних перемішень виробу ми використовуємо кран балку, кантователь, мостовий кран, візки. Для полегшення процесів зварювання ми використовуємо зварювальні головки А1408 які переміщююця по подвісним порталам, які в свою чергу також перемішяюця;

використовуємо напівавтомат ПДГ-401 які для полегшення праці встановлюємо на колонну П-302.

Для поліпшення процесів складання використовуємо складальні стенди.

План дільниці також відповідає нормам з охорони праці, а саме:

Площа на одне робоче місце 4,5 м2 об'єм 15 м3

Мінімальні відстані між джерелами живлення 1,5м

Відстань між автоматами 2 м.

Ширина проходів 2 м.

Відстань від стіни 1 м.

Механізми, що рухаються, та вироби під час переміщення, можуть привести до травмування робочих.

Безпека праці під час роботи установки, ремонті та обслуговуванні забезпечується виконанням вимог ДСТУ 2456-94, ГОСТ 21694-82, ГОСТ 12.2.003-74, ГОСТ 12.3.003-86, ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.2.007.7-75, Правил улаштування електроустановок (ПУЕ), Правил безпеки при експлуатації електроустановок споживачів (ПТБ).

Шкідливі речовини (зварювальний аерозоль), що виникають в процесі зварювання, відсмоктується місцевим відсмоктувачем, який вбудований в зварювальний пальник. Це є найліпше рішення місцевої вентиляції у разі автоматичного зварювання в вуглекислому газі, являється компактним та легким пристроєм, що забезпечує високу ефективність локалізації шкідливостей безпосередньо в місці їх виникнення та не порушує газовий захист зварного шва.

Використовуємо кільцеву асиметричну схему відсмоктування в пальнику. Особливістю таких відсмоктувачів є видалення основної кількості забрудненого повітря над зварювальною дугою.

Витрати видаленого повітря розраховуємо за формулою (1):

,(1)

де - витрати захисного газу, м3/год;

- параметр, що визначається по таблиці 2.1. [15].

Для визначення попередньо обчислюємо відносні відстані за формулами (2), (3).

(2)

(3)

де - відстань від зрізу сопла для подавання захисного газу до виробу, що зварюється, м;

- відстань від центру сопла до центру всмоктуючого отвору, м;

- радіус сопла, м.

По конструкції пальника:

= 15 х 10-3 м

= 8 х 10-3 м

= 15 х 10-3 м

За формулою 2.1. [15] визначимо =0,033.

Виходячи з режиму зварювання, виду зварного з'єднання орієнтовно визначаємо витрати захисного газу 12 л/хв

Вміст токсичних компонентів зварювального аерозолю в повітрі робочої зони, в результаті відсмоктування та видалення шкідливих речовин, не перевищать гранично-припустимі концентрації (ГДК), регламентованих ГОСТ 12.1.005-88, що забезпечується місцевим відсмоктуванням зварювального пальника, який вловлює не менш 75 % шкідливостей, що виділяються при зварюванні; вентиляція обміну розчиняє невловимі шкідливості (25 %) до ГДК.

Відбір шкідливих речовин від вихідної частини збуджувача до пристрою відсмоктування та видалення їх з виробничого приміщення забезпечується витяжними та очисними вентиляційними засобами.

Для захисту оператора використовуємо брезентовий одяг з вогнестійкою просочкоюж і захисними накладками за ТУ170869-77 групи 2А.

Для захисту оператора від прямої дії світового випромінювання зварювальної дуги використовується щиток із світофільтром С-6 (ОСТ 21-6-87).

Рівні звукового тиску, рівень звуку та еквівалентний рівень звуку, нормуються ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми припустимих рівнів шуму на робочих місцях», які не перевищують значень вказаних в таблиці 5.2

Таблиця 5.2

Середньо геометричні рівні активних смуг, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	Рівеньзвуку та еквівалентний рівень звуку
Рівні звукового тиску, дБ, не менш	107	95	87	82	78	75	73	71	69	80
Рівні звукової потужності, дБ, не менш	111	99	91	86	82	79	77	75	73

Нульовий захист виключає самовільне вмикання приводів у разі відновлення напруги сіті після його зникнення.

Опір ізоляції силових ланцюгів та кіл керування відносно землі та між собою не менше 1 МОм при напрузі 500 В.

Електрична міцність ізоляції силових кіл та безпосередньо приєднаних до них кіл керування не допускає пробою при випробуванні напругою 21 - 25 В промислової частоти.

Електричний опір між болтом заземлення та корпусами електродвигунів не перевищує 0,1 Ом.

Установка оздоблена кнопкою „стоп” червоного кольору, що використовується для аварійного відключення й встановлена на пульті керування.

Через геометрію конструкції установки небезпечності від механізмів, що рухаються немає, немає необхідності установки загороджень. Пульт керування та робоче місце знаходиться у безпечному місці.

5.3 Пожежна безпека

Категорія приміщення, в якому експлуатується установка за вибуховою, вибухонебезпечною та пожежною небезпечністю - „Г” по ОНТП 24-85.

До цієї категорії відносяться пожежобезпечні приміщення. За класифікаціїєю ПУЕ клас зони П-I Iа, що дозволяє застосовувати електрообладнання в звичайному виконанні. Для забезпечення вчасного сповіщання людей у випадку пожару передбачена в цеху сигналізація. Для первинного гасіння пожежі використовують вогнегасники ОХП-10 та ОУ-5

5.4 Екологічна безпека

Для забезпечення охорони навколишнього середовища передбачається: очистка повітря від викиду двохступінчастою фільтрацією; на першому ступені фільтруючий матеріал - лавсон 200, на другому - тканина ФПП-15, ефективність очистки становить 0,99, що дозволяє знизити екологічний збиток на 20-25%.

Проектом передбачається також очистка води для запобігання шкідливих викидів у сточні води, яка здійснюється хімічним методом.

Некондиційні фракції: окалина, шлак від зачистки та вирубки швів підлягають утилізації. Енергетичні забруднення знижують за рахунок екранування зовнішнього простору стінами із залізобетонних конструкцій.

Висновки

Торцева стінка піввагона - зварна конструкція, що працює в важких умовах рухомих навантажень, тому матеріал для виготовлення стінки відповідно ГОСТ 27772 - 88 відноситься до 1 групи сталей для зварних конструкцій, що працюють в особливо важких умовах та піддаються безпосередньо дії динамічних, вібраційних та рухомих навантажень, тому рекомендується сталь класу 285: ВСт3сп5-2 або ВСт3Гсп5-2.

Технологія виготовлення торцевої стінки піввагона складається з технологічного процесу складання та зварювання рами каркаса та технологічного процесу складання та зварювання плоских листових елементів, що з'єднуються в жорстку просторову конструкцію, яка здатна приймати вібраційні та динамічні навантаження.

Конструкція рами каркаса піввагона являє собою систему жорстко з'єднаних балок. Загальному складанню рами передує складання та зварювання цих балок. Прямолінійність балки забезпечують компенсацією деформацій вигину від зварювання повздовжних швів шляхом створення попереднього зворотного прогину, який забезпечують складальні пристрої, та фіксацією встановленням прихваток. Поперечні балки також складають до загального складання всієї рами.

На першому робочому місці виконується складання та зварювання балок для виготовлення рами каркаса.

Балка, що зібрана із двох швелерів №14 довжиною 2930 мм, або із кутників, зварюється повздовжними швами з утворенням балки коробчатого перерізу. Під час складання швелерів для виготовлення балки слід забезпечити симетрію та взаємний притул їх один до одного з подальшим закріпленням прихваченням. Для цієї цілі використовують складальні кондуктори з відповідним розміщенням баз та прижимів по всій довжині балки. Перед складанням балки виконується попереднє розтягування для запобігання розвитку залишкових напружень та деформацій випучування.

Розрахована ведичина попереднього прогину балки за методикою /2/. Вихідні дані для розрахунку наступні: Ру =223665,25Н; L =219см; Iх=61,1см4; е=7,0см; E=2,1*105МПа = 2,1*105МН/м2 =2,1*108Н/см2 :

Таким чином, перед прихваченням та зварюванням поздовжних швів балки створюють пригин =0,73см, який повинен бути компенсований під час зварювання на розрахованому режимі зварювання: Iзв=300А; U=30В; =21,5м/год.

Прямолінійність балки забезпечують компенсацією деформацій вигину від зварювання повздовжних швів шляхом створення попереднього зворотного прогину, який забезпечують складальні пристрої, та фіксацією встановленням прихваток. Для цього гідродомкрати, які підводять до кінців балки, нажимають на верхній пояс та вигинають балку.

Перед виконанням зварювання прикріплюються під стик скляні підкладки за допомогою клейкої фольги. Під час автоматичного зварювання в середовищі вуглекислого газу кінець шва довжиною 30-40мм повинен виводитись на спеціальні технологічні планки, що приварені до швелерів, які зварюються. Під час автоматичного зварювання балки в середовищі вуглекислого газу з деяким приближенням може бути прийняте стандартне стикове з'єднання С17 по ГОСТ 14771-76, зварний шов - стиковий.

На другому робочому місці виконується складання та зварювання деталей рами каркаса. Кутовий шов, який з'єднує проміжну балку зі стійкою, має довжину 140 мм за товщини металу 8 мм. Його слід виконувати механізованим зварюванням.

Конструктивні умови дозволяють виконувати тільки зварний шов Т1 по ГОСТ 14771-76 за умови, що зварний шов буде виконуватись зі збільшенням зазору до 2-ох мм та процес зварювання буде проходити на невеликій швидкості.

Після складання та прихваток виконується зварювання. Під час зварювання кондуктор із закріпленою на ньому рамою каркасу повертається кантователем в зручне для зварювання положення, а повз стенда переміщуються теліжки для зварників. Далі рама проходить ще ряд складальних та зварювальних операцій, які виконуються на різних робочих місцях.

Передбачену геометрію конструкції рами каркаса забезпечує система упорів, фіксаторів та пневмоприжимів. Складальні шви виконують два зварника, які обслуговують цю дільницю.

На інших двох позиціях проводять зварювання каркаса півавтоматами в середовищі СО2 +О2: на другій позіції - в нижньому положенні, на третій - за допомогою двохстоячного кантователя. Режим зварювання: dд=1,6 мм; Iзв - 300 А, Vзв=21 м/год.

Повністю зварений каркас переноситься на третє робоче місце для приварювання обшивки до каркаса. Раму каркаса укладають на обшивку, після чого виконують складання та прихвачення. Виконується автоматичне зварювання обшивки до рами каркаса зварювальним автоматом в СО2+О2, у цьому разі зменшується розбризкування, та очищування поверхні від бризг не вимагається, для зварювання використовується зварювальний дріт марки СВ-08Г2С діаметром 1,2мм. Для зварювання листів обшивки товщиною 3,0мм прийняте напускове з'єднання Н1 відповідно ГОСТ 14771-76. Режим зварювання: dд=1,2 мм; Iзв - 160 А, Vзв=21 м/год.

Розроблена система керування якістю виготовлення елементів конструкції торцевої стінки та призначений контроль якості зварних швів, являються достатніми для створення впевненості в якості зварних з'єднань.

Під час складання та зварювання елементів конструкції стінки піввагона застосовані пневмопритискачі та гідропритискачі, які забезпечують достатнє складальне зусилля та швидке закріплення та вивільнення вузлів та виробів, які складаються. Вибране технологічне обладнання та технологічне оснащення забезпечує реалізацію модернізованого технологічного процесу складання та зварювання елементів конструкції та всієї конструкції торцевої стінки піввагона з необхідною ефективністю.

Комплекс заходів по охороні праці та навколишньому середовищу враховує усі джерела небезпеки та шкідливого впливу під час виконання виробничого процесу, а дотримання всіх встановлених правил виключає можливість нанесення шкоди працівникам та навколишньому середовищу.

Економічні розрахунки підтвердили доцільність і ефективність прийнятих інженерних рішень, що забезпечують прогнозований економічний ефект.

Представлена технологія може бути використана як на підприємстві, для якого вона призначена, так і в якості джерела інженерних рішень для модернізації аналогічних виробництв на підприємствах даної галузі.

Література

Алексеев Е.К., Мельник В.И. Сварка в промышленном строительстве: - М: Стройиздат, 1977. - 343с.

Гитлевич А.Ш. Животницкий А.А. Альбом механического оборудования сварочного производства-М:, Высш. школа 1977.- 159с

Гитлевич Д.Д.Этингоф Л.А. Механизация и автоматизация сварочного производства - М.: Машиностроение, 1980-320с.

Головкин С.Я. Справочная книжка сварщика: - Машгиз 1961. - с. 93

Грабин В.Ф. Металловедение сварки:-К.: Наукова думка,1982.-416с

Жидецький В.Ц., Джигерей В.С., Мельников О.В. Основи охорони праці. - Львів:, Афіша. - 2001. - 145 с.

Карпенко А.С.Технологічна оснастка у зварювальному виробництві: Навч. посібник. - К.: Арістей, 2005. -268с.

Касаткин Б.С.,Прохоренко В.М., Чертов И.М. Напряжения и деформации при сварке. -К.:-Выща шк.,1987.-246с.

Корсак Ю.Е. Справочник по гражданскому строительству: - М.; 1958. - 354с.

Красовский А.И. Основи проектирования сварочных цехов. - М:, Машиностроение. 1980. - 320с.

Куркин С.А, Николаев Г.А. Сварные конструкции. Технология изготовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве: Учеб. - М: Высшая школа, 1990 -446с.

Патон Б.Е. Технология электрической сварки плавлением. - М.: Машиностроение. - 1974. - 489с.

Прох Л.Ц. Шпаков Б. М. Яворская Н.М. Справочник по сварочному оборудованию. - К: Техника 1983.- 152с.

Прохоренко Д.В. Оптимізація погонної енергії зварювання поздовжних швів одномірних зварних конструкцій за критерієм відсутності деформації залишкового прогину. Научно-технічн. Журнал “ Технологические системы» -2006.-№1(33) -с.62-71.

Раскатов В.М., Чуенков В.С., Бессонова Н.Ф., Вейс Д.А., Машиностроительные материалы, .М:, Машиностроение. - 1980. - 30с.

Руденко П.А. Проектирование технологических процессов в машиностроении - Киев: Вища школа 1985 -255с.

Севбо П.Н. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования . - Киев: Наукова думка 1978.-400с

Степанова В.В. Справочник сварщика: - М.: Машиностроение, 1982. - 552с.

Федоренко В.А., Шошин А.И. Справочник по машиностроительному черчению: - Ленинград: Машиностроение. - 1978. - 162 с.

Федотиков А.П. Краткий справочник технолога машиностроителя: - М.: Государственное научно-техническое издательство «Оборойгиз» 1960 - 37с.

Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник. -К.: Арістей, 2006. -376с.

Размещено на Allbest.ru