фуговальный опилки столярный станок

В процессе деревообработки образуется большое количество отходов: пыль, опилки, стружка. Несвоевременное их удаление из зоны обработки приводит к нарушению процесса обработки материалов, портит инструмент и может привести к поломке станка. Попадание отходов в цех недопустимо по санитарным нормам. Особенно сильно загрязняют воздух суху пыль и опилки, которые при вдыхании могут привести к различным заболеваниям легких.

Ещё одна причина опасности накопления древесных отходов - их пожаро и взрывоопасность. При работе инструмента существует риск возникновения искр, которые могут привезти к взрыву взвешенной в воздухе сухой пыли или возгоранию опилок и стружек.

Немаловажно, при организации производства позаботиться и о внедрении систем воздухоочистки.

1. Анализ состояния вопроса

1.1 Краткая характеристика материально-технической базы (МТБ) Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (СПбГАУ)

В состав МТБ входит административные здания МТБ, служебные помещения автогаража, боксы для тракторов с учебного полигона СПбГАУ, лабораторный корпус кафедры трактора, лабораторный корпус кафедры технологии металлов, учебно-лабораторный корпус (ангар) факультета ПГС, эстакада для мобильной техники, центральные склады, площадки с кран-балками для разгрузки техники и оборудования.

Помещения в административном здании МТБ объединены общим коридором, в этом здании размещены центральная проходная для персонала. В административном здании размещены кабинеты строительной группы, отдел материального снабжения, кабинет помощника заведующего хозяйством, контрольно-пропускной пункт (КПП), кабинет отдела охраны труда, кабинет главного энергетика и производственное помещение электриков, кабинет главного инженера МТБ, производственные помещения сантехников, столярная мастерская, помещения общего пользования, электрощитовая, подсобные помещения и кладовые.

а)

Рисунок 1.1 а) Главный вход (проходная) и б) пропускной пункт для транспорта на территории МТБ

Задачей материально-технической базы университета является обеспечение материальными и техническими средствами для выполнения учебного процесса на всех факультетах университета.

1.2 Краткая производственная характеристика столярной мастерской

Назначение столярной мастерской - выполнение заказов на ремонт и изготовление мебели для факультетов и для служб жилищно-коммунальных коммунальных хозяйств университета.

Основная деятельность участка (рисунок 1.2) - изготовление деревянных конструкций для хозяйственных нужд университета. Отходы, образующиеся на предприятии, накапливаются на территории в специально отведенных местах, обозначенных на карте-схеме, и далее передаются для переработки и размещения организациям, имеющим лицензию на обращение с опасными отходами, раздаются населению или используются на предприятии. Работает в мастерской 2-3 человека. Размещение технологического оборудования в столярной мастерской представлено на рисунке 1.3.

Рисунок 1.2 Столярная мастерская

Технические характеристики станка сф-4 представлены в таблице 1.1.

В процессе осуществления деятельности образуются различные виды отходов, которые временно складируются на специально организованных площадках на территории участка, далее передаются организациям, осуществляющим сбор данных отходов с целью их размещения, использования, обезвреживания, захоронения и т.д. Транспортирование отходов до данных организаций в основном осуществляется автотранспортом этих организаций. Так как универститет не имеет в собственности полигонов и других объектов размещения отходов.

На территории СПбГАУ нет специальных технических средств для утилизации и обезвреживания образующихся опасных отходов. Таким образом, основными видами деятельности по обращению с опасными отходами являются сбор, временное хранение, использование, обезвреживание и транспортировка.

Деревообрабатывающие станки снабжены аспирационной системой для подачи от них пыли и опилок в стружкоотсосы (рисунок 1.4.), которые поочередно освобождаются от отходов и вывозятся к месту их складирования за пределы территории университета.

Одним из основных источников выделения пыли является станок СФ-4 который представлен на рисунке 1.2

Станок фуговальный односторонний СФ-4 предназначен для фугования (прямолинейного строгания, продольного фрезерования) заготовок из древесины различных пород по плоскости и под углом.

Станок применяется на предприятиях мебельной и деревообрабатывающей промышленности (мебельной, домостроительной, авто- и вагоностроения и т.д.), модельных цехах машиностроительных заводов, строительных организациях.

Станина выполнена чугунной, цельнолитой, коробчатой формы, внутри которой установлен электродвигатель привода ножевого вала.

Вращение ножевому валу передается клиновыми ремнями. Для натяжения ремней предусмотрено вертикальное перемещение подмоторной плиты. Ременная передача закрыта кожухом.

Опоры ножевого вала смонтированы в цельном блоке с отъемными крышками, что позволяет снизить механические шумы и вибрацию от вращения ножевого вала. Торможение ножевого вала осуществляется через ременную передачу электродвигателем.

Подача заготовок на станке осуществляется вручную или механически с применением автоподатчика. Передний и задний столы представляют собой чугунные литые шлифованные плиты с ребрами жесткости по нижней плоскости. Регулирование переднего и заднего столов станка по вертикали осуществляется посредством эксцентриковых валиков через систему рычагов и тяг с приводом от рукоятки для переднего стола и винта с гайкой для заднего стола.

С боковых сторон стола установлены щитки. Указатель глубины строжки - лимб помещен в окне щитка. Перемещение направляющей линейки осуществляется вручную. Линейка может перемешаться поперек стола в зависимости от ширины строгаемого материала и может быть установлена на требуемый угол в вертикальной плоскости (до 45°).

На станке имеется круглый двухножевой вал с клиновым креплением ножей.

Ширина строгания на станке 400 мм, толщина снимаемого слоя 6 мм, диаметр ножевого вала 125 мм, диаметр резания 128 мм, число ножей на валу 2, мощность электродвигателя ножевого вала 2,8 /сет, число оборотов ножевого вала в минуту 5000, вес станка 620 кг.

1-Точильный станок 5-Фрезерный станок

2-Станок циркулярный 6-Бытовое помещение

3-Фуговальный станок 7-Сверлильный станок

4-Фрезерный станок 8-Система аспирации

Рисунок 1.3. Размещение технологического оборудования в столярной мастерской

Рисунок 1.4. Общий вид стружкоотсоса УВП - 5000

Стружкоотсос УВП-5000 комплектуется гибкими воздуховодами длиной 2 м. на каждый вход. Технические характеристики стружкоотсоса представлены в таблице 1.2.

Изготавливаются переходники на различное количество входных патрубков и различных диаметров.

Таблица 1.2. Технические характеристики стружкоотсоса УВП-5000

Стружкоотсос УВП-5000 применяется:

- Деревообработка и производство мебели;

- Производство пластиковых, алюминиевых окон и дверей;

- Перетаривание сыпучих пылящих материалов;

- и др.

Преимущества стружкоотсоса УВП-5000:

1) В холодное время года тёплый воздух остаётся в помещении;

2) Не требует специально оборудованного места;

3) Оперативность при подготовке к работе;

4) Простота в обслуживании;

5) Для удобства использования и экономии электроэнергии целесообразно подключать электродвигатель стружкоотсоса параллельно к кнопке «ПУСК» обслуживаемого станка (оборудования)

Примечания:

- стружкоотсос УВП-5000 предназначен для промышленного использования;

- стружкоотсос УВП-5000 не предназначен для работ со шлифовальным оборудованием, в процессе которых образуется взрывоопасные газопылевые смеси;

Стружкоотсос УВП-5000 может использоваться:

- для одновременного обслуживания одного, двух или трёх станков, где суммарный объём отсасываемого воздуха не превышает 5000 м³/час.

- для работы с деревообрабатывающим оборудованием: ЦТ4Ф, ЦМР (10-пильный), С 10-3, S18-4 (продольно-фрезерный), С 16-1А, С 16-2А, С 16-4М, С 16-51-01, С 26-2М, СК 15, Парк-5, ИРД-6Ф4, МДЦ-10, ЦМР-2, ШО-10-А (ШО-15-А; ШО-15-А-1; ШО-10-А-1), ШО-Б, Ш-2ПА (Ш-2ПА-2), KD84, и др.;

В столярном участке используются круглопильные, торцовочные станки и фуговальные станки.

Станки продольной распиловки предназначены для пиления вдоль волокон, то есть распиловки досок на рейки. Отрезные станки, наоборот, предназначены для поперечной резки досок. Отходами на этих станках являются обрезки досок и опилки.

Фуговальные станки предназначены для получения гладкой поверхности изделия. В процессе строгания с изделия снимается стружка различных размеров. Образование пылевой фракции так же происходит, так как в отличие от обычного ручного рубанка, на механических станках образуется не длинная витая стружка, а короткая и мелкая.

Из рисунка 1.2 видно что станок СФ-4 не снабжен вытяжным устройством хотя в цеху и имеется установка УВП-5000.

Поэтому необходимо разработать систему отвода стружек от станка СФ-4 к установке УВП-5000.

2. Анализ возможных направлений решения поставленного вопроса

Аспирация представляет собой процесс вентиляции рабочих помещений с высоким уровнем запыленности воздуха вследствие работы транспортно-технологического оборудования. Обеспыливающая вентиляция обеспечивается современными системами изолированных воздуховодов и специализированных установок воздухоочистки. Аспирационные системы устанавливаются на разнообразных предприятиях, начиная с заводов по промышленному производству кирпича и заканчивая зерноперерабатывающими комбинатами. Аспирация является не просто процессом удаления пылевыделений из воздуха, но так же и технологией по его дополнительной очистке. Система работает таким образом, что предотвращает накопление и создание пылевых пробок в вентиляции, обеспечивая бесперебойную работу оборудования и персонала в помещении. Учитывая большое количество промышленных отходов, аспирация особенно востребована в связи с нормами безопасности работы персонала во вредных условиях труда. Аспирация отличается от остальных способов вентилирования помещения тем, что воздуховоды системы расположены под определённым углом, который обеспечивает отсутствие образования застойных воздушных зон и локализует места наибольшего выделения загрязнений. Таким образом осуществляется мультипликативный эффект очистки помещения и концентрация вредных веществ в рабочей зоне не выходит за установленные рамки ПДК (предельно допустимой концентрации).

Применение аспирации целесообразно не только в цехах металлургической и химической промышленности, но так же и размольно-дробильных и деревообрабатывающих помещениях соответствующих предприятий. Однако монтаж системы аспирации является трудновыполнимой задачей, для выполнения которой нанимаются специалисты. Проектирование системы начинается с экспертизы помещения и предварительного инженерного расчёта необходимых линейных размеров и мощности системы. В мебельном производстве, например, присутствует огромное количество мелкодисперсных древесных отходов, которые обязаны быть удалены из рабочей области, тогда целесообразно применять систему стружкоотсасывания. Стружкоотсос является частным случаем системы аспирации и предназначен для удаления древесной пыли диаметром до 5 микрометров. Такой вид специализированной системы аспирации встречается не только в древообрабатывающей промышленности, но так же и в цехах, работающих с другими сыпучими веществами (например, мукой).

Стружкоотсос (аспирационная установка) - это оборудование, которое используется для удаления все возможной мелкой деревянной, пластиковой, металлической стружки и для удаления пыли образующейся от распилки камня и плитки, то есть стружкоотсос - это обычный промышленный пылесос, который можно использовать и в домашних условиях. Использование стружкоотсоса позволяет отказаться от обычной вытяжной вентиляции. Размер стружки и пыли, удалённой в процессе работы стружкоотсосом составляет примерно от 5 мкм и более. Могут использоваться для аспирации других видов обрабатывающих станков и мест пыления, выделяющих сухую неслипающуюся неабразивную минеральную и органическую пыль.

Стружкоотсосы состоят из пылевого вентилятора, циклонных элементов, верхних мешков - фильтров из специальной фильтровальной ткани и нижних пылесборных мешков из плотной ткани. Соединение станка и стружкоотсоса осуществляется гибким армированным воздуховодом из ПВХ диаметром от 127 до 200 мм. Модификации ПУС (пускового устройства станка) СФ-4 позволяют подсоединять от 1 до 4 местных отсосов.

Конструктивные особенности стружкоотсосов включают в себя количество фильтрационных установок, различное число мешков-пылесборников и прочих элементов. В циклоне стружкоотсоса установлен специальный противопыльный вентилятор и несколько профильтрованных мешков. Традиционно отдельный станок на предприятии соединяется со стружкоотсосом системой гибкого воздуховода из гофрированной или армированной трубы. Принцип прост: загрязнённый воздух всасывается вентилятором, очищается от пыли, которая собирается в мешок, а дальше поступает на финальную очистку в специальный фильтр, удерживающий крохотные фракции пыли. При максимальном заполнении пылесборника, мешок снимается и очищается или заменяется аналогичным. Преимуществом стружкоотсоса является лёгкая транспортировка и простота подключения.

Стружкоотсосы не оказывают вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду.

Рис. 2.1 Устройство стружкоотсоса

3. Расчёт системы для удаления опилок от фуговального станка СФ-4

Для расчета необходимо знать количество выделяющихся опилок (расчётные данные значения формы и размера частиц из таблицы 3.1.) и пыли от станка СФ-4 (расчётные данные из таблицы 1.1.) а также параметры системы аспирации (расчётные данные из таблицы 2.1.)

Выход опилок от станка СФ-4 определяем по формуле:

Q=г*ш*v_n*3600*p (3.1)

Где Q - выход опилок от станка, кг/час

г - наибольшая глубина снимаемого слоя, мм

ш - наибольшая ширина обрабатываемого материала, мм

v_n - скорость резания, м/с

3600 сек=1 час

- плотность дерева, для сосны 510 кг/м³(Приложение Б - таблица плотности дерева различной влажности (кг/м³))

Q=0,006*0,4*0,034*510=149,8 кг/час

Расход воздуха, необходимый для работы системы определяем по формуле:

L=Q/µ*p (3.2)

Где Q - выход опилок

µ - значением расходной массовой концентрации м = 0,08 кг/кг

p - плотность воздуха по условиям всасывания, с = 1,2 кг/м³.

L=149,8/0,08*1,2=1560,4 м³/ч

Скорость воздушного потока в трубопроводе определяем по формуле: 

V=4L/3600*d²*р (3.3)

Где V - скорость воздушного потока в трубопроводе

L - расход воздуха, необходимый для работы системы

d - диаметр выходного патрубка станка СФ-4

V=4*1560,4/3600*160²*3,14=21,7 м/с

Оптимальная скорость воздуха в транспортном трубопроводе определяется по формуле:

(3.4)

Где v_опт - оптимальная скорость воздуха в транспортном трубопроводе

- коэффициент опережения воздушного потока (принимается в зависимости от вида частиц по табл. 3.1)

Таблица 3.1.

=1,18

- плотность массивной древесины, из которой получены измельченные частицы, кг/м³; для сосны 510 кг/м³

b - эмпирическая величина, зависящая от типа частиц.

м/с

Сравнивая эти значения делаем вывод что пневмотранспорт будет обеспечивать нужный напор воздуха для транспортировки опилок и стружки.

Также необходимо рассчитать сопротивление системы

Число Рейнольдса для воздуха для участка

Коэффициент сопротивления трения.

Динамическое давление воздуха, Па

Находим значение комплексного коэффициента, учитывающего наличие в трубопроводе измельченного материала:

Потери давления на прямых участках трубопровода (горизонтальных и вертикальных вместе), Па:

Па

Где - длина прямого участка берется из рисунка 3.1

Потери давления в отводах (на поворотах трассы), Па:

Па

где о - условный коэффициент гидравлического сопротивле-ния отводов; о=о_тК_п; табличное значение о_т берут по табл так как К_п= 1 берем значения

Таблица 3.2. Количество отводов ответвления nо = 2 с углами поворота 30 и 90; длина ответвления l = 7,5 м; сопротивления о=0,22

Потери давления на подъем материала, Па:

Высота подъема h на всех участках равна 1 тогда соответственно все участки будут равны

Па

Общие потери давления в системе, Па:

Сопротивление фильтрующего материала согласно паспорта станка равна 400 Па

Требуемая мощность электродвигателя вентилятора для работы одного станка, определяется по формуле:

Выбираем вентилятор по ВВД - 0,8, частота вращения колеса n = 2680 мин^-1 напор которого 1200 Па

4. Технико-экономический эффект от внедрения аспирационной системы для станка СФ-4

За короткий эксплуатационный срок определить эффективность предлагаемой системы аспирации трудно. Однако при этом следует отметить, что условия труда работников в строительном участке будут соответствовать СанПин 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».

Положительный эффект от разработанных мероприятий в данном случае выражается в нормализации микроклимата в помещении, исключении случаев травматизма на предприятии, нормализации параметров микроклимата и увеличении производительности рабочих. Уменьшение времени на уборку на 5%., При часовой ставке 70 руб. (по данным МТБ) для одного года экономия составит:

Э=1720*0,05*70=6020 руб.

Затраты на организацию трудоохранных мероприятий будут складываться из стоимости трубопроводов вентиляционных (3000). Кожух для станка (1500 руб.), сборный коллектор на установке УВП-5000 (2500 руб.)

Тогда с учетом вышеописанного окупаемость установки составит:

Вывод