Совершенствование технологического процесса изготовления червячного колеса редуктора привода кабины лифта, за счет замены заготовки и использования специального режущего инструмента

Найденные величины полного резерва для работ № 1, 5, 6, 9, 12, 14, 15, 16, 17, 21, 32, 34 показывают, что на сроки 9, 9, 8, 8, 2, 2, 8, 8, 8, 8, 10, 10 часов, соответственно, можно передвинуть соответствующие работы, не изменяя времени критического пути.

Найденные величины свободного резерва для работ № 5, 9, 14, 21, 34 показывают, что на сроки 9, 8, 2, 8, 10 часов, соответственно, можно передвинуть окончания соответствующих работ, не влияя на изменение характеристик, проходящих через эти работы путей.

Составление сметы затрат на ТПП

1. Основные материалы:

Вес заготовки: 4,52 кг; материал: Сталь 45; стоимость 1 кг литья: 50 руб.; количество деталей в пробной партии: 10 шт.

З_М = 4,52 • 50 • 10 = 2260 руб.

2. Основная заработная плата:

Таблица 3.4. Трудоемкость работ

Исполнители	Трудоемкость, чел·час	Процент к итогу
ИТР	386	75
Рабочие	128	25
Итого:	514	100

,

где T_i - трудоёмкость работ, чел•час;

r - средняя часовая ставка, руб.;

i - категория исполнителя.

З_{О ИТР} = 386•18,15 = 7005,9 руб.

3_{О РАБ} = 128•14,3 = 1830,4 руб.

3_О = 7005,9+1830,4 = 8836,3 руб.

3. Дополнительная заработная плата:

З_ДОП = 3_О •К_Д,

где К_Д - коэффициент, учитывающий размер дополнительной заработной платы (К_Д = 0,2).

З_ДОП = 8836,3 •0,2 = 1767,26 руб.

4. Отчисления в фонды социального страхования:

О_Ф.С. = (3_О + 3_Д) • 0,26

О_Ф.С. = (8836,3 + 1767,26) • 0,26 = 2756,9 руб.

5. Покупные комплектующие:

На операции 080 Шевинговальная проектируемого тех.процесса используется специальный режущий инструмент - червячный шевер. Он используется для чистовой обработки зубьев детали. Подробное описание инструмента представлено в главе 1.17. Описание червячного шевера (спец.вопрос). Стоимость червячного шевера составляет 20000 руб.

Для изготовления пробной партии из 10 шт. требуется один специальный инструмент.

руб.

6. Косвенные расходы:

Косвенные расходы определяются в размере 200% от основной заработной платы

руб.

Таблица 3.5. Смета затрат

№	Статьи затрат	Результат, руб.	Процент к итогу
1.	Основные материалы	2260	1,67
2.	Основная заработная плата	8836,3	17,03
3.	Дополнительная заработная плата	1767,26	3,40
4.	Отчисления в фонды социального страхования	2756,9	5,31
5.	Покупные комплектующие	20000	38,54
6.	Косвенные расходы	17672,6	34,05
ИТОГО	51900	100

3.2 Сравнительный анализ основных технико-экономических показателей

Исходные данные для сравнительного анализа

По существующему технологическому процессу червячное колесо изготавливается из двух заготовок: стального круглого проката ? 110мм. и бронзового трубчатого проката ? 150х25мм. Проектируемый вариант технологического процесса предлагает изготовление червячного колеса из стальной заготовки, полученной методом литья. Годовая программа выпуска 1000шт.

Режим работы цеха - двусменный. В новом технологическом процессе убираются операции: нагрев венца в электропечи СНО-6.12.4/10; запрессовка ступицы в венец на прессе ПММ-125; сверловка отверстий и нарезание резьбы под болты на вертикально-сверлильном станке 2Н125; закручивание болтов и срубка головок болтов. Добавляется операция шевингования зубьев колеса на зубофрезерном станке 5К32. Остальные исходные данные приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6. Исходные данные вариантов технологии

№	Исходные показатели	Ед. изм.	Варианты
			Базовый	Новый
1.	Годовая программа выпуска	шт.	1000	1000
2.	Вид заготовки		Прокат	Отливка
3.	Масса: заготовки	кг.	3,58Ст3+ 2,83БрОФ	4,52 Сталь 45
	детали	кг.	3,8	3,73
4.	Штучное время по операциям: нагрев венца в электропечи СНО-6.12.4/10	мин.	0,25(0,2)	-
	Запрессовка ступицы в венец на прессе ПММ-125	мин.	0,38(0,32)	-
	Сверловка отверстий на вертикально-сверлильном станке 2Н125	мин.	5,25(3,3)	-
	Слесарная	мин.	4,9	-
	Шевингования зубьев на зубофрезерном станке 5К32	мин	-	2,9(2,1)
5.	Цена станка: Электропечь СНО-6.12.4/10	руб.	120000	-
	Пресс ПММ-125	руб.	80000	-
	Вертик.-сверлильный 2Н125	руб.	105000	-
	Зубофрезерный 5К32	руб.	-	110000
6.	Габаритные размеры станков: СНО-6.12.4/10	мІ	1400х2200	-
	ПММ-125	мІ	2500х1100	-
	2Н125	мІ	800х500	-
	5К32	мІ	-	2650х1500
7.	Мощность станков: СНО-6.12.4/10	кВт	70	-
	ПММ-125	кВт	2,3	-
	2Н125	кВт	1,5	-
	5К32	кВт	-	2

Расчет капитальных вложений

а) Коэффициент занятости оборудования изготовлением данной детали:

,

Q_г.раб. - годовой объем работы оборудования по выполнению операции изготовления данной детали, машино-ч/год;

Q_{г.раб.общ} - общее время работы оборудования за год, машино-ч/год;

,

;

;

;

.

б) Балансовая стоимость оборудования:

,

б - коэффициент, учитывающий затраты по доставке и монтажу оборудования (б = 1,10 - для металлорежущих станков, б = 1,18 для автоматических линий);

m - количество операций технологического процесса;

n - количество типоразмеров оборудования, занятого выполнением i-той операции изготовления детали;

Ц_об - оптовая цена единицы оборудования d-го типоразмера, занятого выполнением i-той операции, руб.;

С_о - принятое количество единиц технологического оборудования d-го типоразмера, занятого выполнением i-той операции;

К_з.о. - коэффициент занятости технологического оборудования d-го типоразмера, занятого выполнением i-той операции, руб.

руб.

руб.

руб.

в) Стоимость здания, занимаемого оборудованием:

,

Ц_пл - средняя стоимость 1м² общей площади здания, руб.;

S_id - габариты оборудования d-го типоразмера, занятого выполнением i-ой операции (длинаЧширина), м²;

J_id - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь, приходящуюся на оборудование d-го типоразмера, занятое выполнением i-й операции;

К_з.п. - коэффициент занятости площади для изготовления данной детали (по величине равен К_з.о.).

руб.

руб.

г) Стоимость служебно-бытовых объектов:

Стоимость служебно-бытовых объектов учитывается при определении эффективности автоматической линии, ОЦ, ГПС, специального автоматического оборудования и в других случаях, где имеется существенная экономия рабочей силы. Площадь служебно-бытовых объектов, приходящаяся на одного рабочего, равна 7 м². Стоимость служебно-бытовых объектов в расчете на 1 м² площади составляет 4000 руб.

руб.

руб.

д) Капитальные вложения по вариантам (сумма), руб.:

,

К_бо - балансовая стоимость оборудования;

К_инстр - балансовая стоимость инструмента;

К_пл - стоимость здания, занимаемого оборудованием;

К_сб - стоимость служебно-бытовых объектов;

К_тп - затраты на технологическую подготовку производства, проектирование технологических процессов.

руб.

руб.

Расчет текущих затрат

а)Затраты на материалы:

 - масса заготовки или материала, кг;

- цена 1 кг заготовки или материала, руб;

- коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы;

- количество реализуемой стружки в кг, определяемое по формуле

- чистая масса готовой детали, кг;

- цена 1 кг стружки, руб.

руб.

руб.

б) Заработная плата основных рабочих:

,

К_в.н. - коэффициент, учитывающий средний процент выполнения технически обоснованных норм (К_в.н.= 1,18);

К_пр - коэффициент, учитывающий приработок рабочих (руководство бригадой, премии за обучение учеников, за работу в ночные часы и т.д.), принимается в размере 1,2 - 1,4;

t_шт.к. - норма штучно-калькуляционного времени на выполнение i-ой операции, мин./шт.;

m - количество операций технологического процесса;

1,512 - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату и отчисления органам соцстрахования;

l_i - часовая тарифная ставка работы, выполняемая на i-той операции, руб.

руб.

руб.

в) Заработная плата вспомогательных рабочих:

Где l_нi - часовая тарифная ставка наладчика, руб.;

Н_об - норма обслуживания, определяемая по данным предприятия.

руб.

руб.

г) Амортизация оборудования:

,

а - норма амортизационных отчислений, принимаемая в размере 15% от балансовой стоимости оборудования.

руб.

руб.

руб.

д) Ремонт оборудования:



, - нормативы годовых затрат на все виды ремонта (капитальный, средний, малый), осмотры и межремонтное обслуживание, соответственно механической и электрической частей оборудования;

К_мех, К_э - категория сложности ремонта механической и электрической части оборудования, р.е.;

- коэффициент, учитывающий класс точности ремонтируемого оборудования.

е) Амортизация и содержание площади:

- норма амортизационных отчислений, принимаемая в размере 5% от балансовой стоимости здания, занимаемого оборудованием и служебных помещений.

руб. руб.

ж) Силовая и технологическая электроэнергия:

,

N_д - суммарная установленная мощность электродвигателей, кВт;

К_N - коэффициент загрузки электродвигателей оборудования по мощности;

К_од - коэффициент одновременной работы электродвигателей оборудования (принимается равным 0,8);

К_w - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети (принимается К_w = 1,05);

Ц_э - стоимость 1кВт/ч электроэнергии (принимается равным 2,05руб. за 1кВт/ч);

- коэффициент полезного действия электродвигателей оборудования (принимается равным 0,65).

руб.

руб.

з) Затраты, связанные с эксплуатацией инструмента:

S_и=С_ср.эк.и•t_o,

С_ср.эк.и - средняя стоимость эксплуатации металлорежущего инструмента за одну станко-минуту, руб.

t_o - основное время работы станка, мин.

и) Себестоимость детали по изменяющимся статьям затрат по вариантам технологических процессов:

С= S_ом +L_о+L_в+A_о +S_р+A_пл+ S_э+S_и

Sом - затраты на основные материалы;

L_о - заработная плата основных рабочих;

L_в - заработная плата вспомогательных рабочих;

A_о - амортизация оборудования;

Аинстр - амортизация инструмента;

S_р - текущий ремонт и межремонтное обслуживание оборудования;

A_пл - амортизация и содержание площади;

S_э - силовая и технологическая электроэнергия;

S_и - затраты, связанные с эксплуатацией инструмента.

руб.

руб.

Расчет снижения материалоемкости

а) Коэффициент использования материала.

- масса детали, кг;

- масса заготовки, кг.

б) Снижение материалоемкости при применении в качестве заготовки отливки:

 - годовая программа выпуска.

кг.

кг.

кг.

Расчет годового экономического эффекта

,

и - приведенные затраты на годовой выпуск деталей по базовой и новой технологиям, руб.;

С₁ и С₂ - себестоимость одной детали по базовой и новой технологиям, руб.;

К₁ и К₂ - удельные капитальные вложения по базовой и новой технологиям, приходящиеся на одну деталь, руб.;

N₁ и N₂ - годовой выпуск деталей по базовой и новой технологиям, шт.;

Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных вложений (принимается равным 0,2)

Расчет срока окупаемости дополнительных капитальных вложений

.

года.

Показатели эффективности вариантов технологии

Показатели экономической эффективности проектируемого варианта технологического процесса даны в таблице 3.7.

Таблица 3.7. Показатели базового и проектируемого вариантов технологии

Наименование показателей	Ед. изм.	Технологический процесс
		базовый	проектируемый
Годовой выпуск деталей	шт.	1000	1000
Масса заготовки	кг.	3,58 Ст3 2,83БрОФ	4,52 Сталь 45
Масса детали	кг.	3,8	3,73
Коэффициент использования материала		0,59	0,82
Снижение материалоемкости	кг.	4520 Сталь 45	2830БрОФ 3580 Ст3
Капитальные вложения, всего, в т.ч. стоимость:	руб.	6692,71	54678,34
а) затраты на ТПП	руб.	-	51900
б) оборудования	руб.	4581,5	1573
в) здания, занимаемого оборудованием	руб.	851,21	581,34
г) служебно-бытовых помещений	руб.	1260	364
д) спец. инструмента	руб.	-	260
Себестоимость годового выпуска деталей по изменяющимся элементам (статьям) затрат, всего, в т.ч.:	руб.	962646	239488
а) затраты на материалы	руб.	953210	236470
б) заработная плата основных рабочих	руб.	6480	2030
в) заработная плата вспомогательных рабочих	руб.	630	30
г) амортизация оборудования	руб.	690	240
д) ремонт оборудования	руб.	650	190
е) амортизация и содержание площадей	руб.	110	47
ж) силовая и технологическая электроэнергия	руб.	750	130
з) инструмента	руб.	126	312
Себестоимость одной детали	руб.	962,646	239,488
Экономия от снижения себестоимости годового выпуска деталей	руб.	-	723158
Годовой экономический эффект	руб.	-	713561
Срок окупаемости доп. капитальных вложений	лет	-	0,6

4. Безопасность и экологичность проекта

4.1 Анализ предполагаемого технологического процесса с точки зрения охраны окружающей среды и условий труда

Безопасность производственных процессов определяется в первую очередь безопасностью производственного оборудования, которое обеспечивается учетом требований безопасности при составлении технологического задания на его проектирование, при разработке проекта выпуска и испытания опытного образца, при передачи его в серийное производство согласно ГОСТ 12.3.002-75. Основными требованиями к безопасности технологического процесса является устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукции и отходами производствами, оказывающими вредное воздействие.

Металлообрабатывающие системы - основной вид производственного оборудования участка по обработке червячного колеса редуктора привода лифта. Общие требования безопасности предъявляемые к металлообрабатывающим станкам определяются согласно ГОСТ 12.2.009-75.

При механической обработке металлов на металлорежущих станках (фрезерных, сверлильных, токарных и т.д.) возникает ряд физических, химических, психологических и биологических вредных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, стружка обрабатываемых материалов, осколки инструмента, повышенное напряжение в электроцепи - относится к категории физически опасных факторов.

К психологическим вредным производственным факторам обработки металлов резанием можно отнести физические нагрузки и монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микро-организмы и бактерии появляющиеся при работе с СОЖ.

Защитные устройства, ограждающие зону обработки, защищают рабочего от отлетающей стружки и смазочно-охлаждающей жидкости. Конструкция защитного устройства не должна ограничивать технологических возможностей станка и вызывать неудобства при работе, уборке и наладке а при открывании не загрязнять пол СОЖ.

Шум механического происхождения возникает от движения частей производственного оборудования (металлорежущих станков, моечных машин и транспортных устройств), от установки и снятия деталей, от смены и заточки инструмента. Шум вызывает у человека психические нарушения (нарушения нервной системы), снижает работоспособность.

Механическая обработка сопровождается также и вибрацией. Источниками вибраций являются шлифовальные, фрезеровальные, сверлильные станки, моечные машины.

К вредным физическим производственным факторам относится пылеобразование, характерное для процессов резания. Таким образом, уборка рабочих мест производится способом исключающим пылеобразование.

Для охлаждения зоны резания допускается применять минеральное масло с температурой вспышки не ниже 150 градусов Цельсия, свободное от кислот и влаги. СОЖ подается в зону резания методом распыления в соответствии с гигиеническими требованиями утвержденными Минздравом Российской Федерации. В воздухе рабочей зоны выделяются аэрозоли масел и СОЖ.

Содержание углеводородов достигает при этом 150...900 мг/м³, аэрозоли масел 7...45 мг/м³, загрязнение одежды составляет 800...900 мг/м³.

При работе на шлифовальных станках существует ряд специфических особенностей, которые могут вызвать случаи травматизма. К ним относятся отлетание частицы абразива и металла. Для предотвращения данных ситуаций используют защитные кожухи.

4.2 Микроклимат

Показателями, характеризующими микроклимат, являются:

1) температура воздуха;

2) относительная влажность воздуха;

3) скорость движения воздуха;

4) интенсивность теплового излучения.

Нормы производственного микроклимата установлены ГОСТ 12.1.005-88, СанПин 22.4.584-96. Они едины для всех производств и всех климатических зон. Параметры микроклимата в рабочей зоне должны соответствовать оптимальным или допустимым микроклиматическим условиям. Оптимальные условия обеспечивают нормальное функционирование организма без напряжения механизмов терморегуляции. При допустимых условиях микроклимата возможно некоторое напряжение системы терморегуляции без нарушения здоровья человека.

Параметры температуры, влажности и скорости движения воздуха регламентируются с учетом тяжести физического труда: легкая, средняя и тяжелая работа. Помимо этого, учитывается сезон года: холодный период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +10°С и теплый период с температурой +10°С и выше.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005-008 на участке должна соответствовать данным приведенным в таблице 4.1:

Таблица 4.1

№ п/п	Показатели характеризующие микроклимат	Холодный сезон	Теплый сезон
1	Температура воздуха	18-20°С	20-22°С
2	Относительная влажность воздуха	40-60%	40-60%
3	Скорость движения воздуха	0,2 м/с	0,3 м/с

Для соответствия показателей нормативам на производстве существует общеобменная приточная вентиляция.

4.3 Промышленная вентиляция

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров микроклимата воздуха рабочей зоны является промышленная вентиляция. Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха различают системы естественной и механической вентиляции. Система вентиляции, перемещение воздушных масс в которой осуществляется благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри здания, называется естественной вентиляцией. Разность давлений обусловлена разностью плотностей наружного и внутреннего воздуха и ветровым напором, действующим на здание. При действии ветра на поверхностях здания с подветренной стороны образуется избыточное давление, на заветренной стороне - разряжение. Распределение давлений по поверхности зданий и их значение зависят от направления и силы ветра, а также от взаимоположения зданий.

Неорганизованная естественная вентиляция - инфильтрация, или естественное проветривание, - осуществляется сменой воздуха в помещениях через неплотности в ограждениях и элементах строительных конструкций благодаря разности давлений снаружи и внутри помещений. Такой воздухообмен зависит от случайных факторов - силы и направления ветра, температуры воздуха внутри и снаружи здания, вида ограждений и качества строительных работ. Инфильтрация может быть значительной для жилых зданий достигать 0,5…0,75 объема помещения в час, а для промышленных предприятий - до 1…1,5 ч^-.

Для постоянного воздухообмена, требуемого по условиям поддержания чистоты воздуха в помещении, необходима организационная вентиляция. Организованная естественная вентиляция может быть вытяжной без организованного притока воздуха (канальная) и приточно-вытяжной с организованным притоком воздуха (канальная и безканальная аэрация).

Канальная естественная вытяжная вентиляция без организованного притока воздуха широко применяется в жилых и административных зданиях. Расчетное гравитационное давление таких систем вентиляции определяют при температуре наружного воздуха +5?С, считая, что все давление падает в тракте вытяжного канала, при этом сопротивление входу воздуха в здании не учитывается. При расчете сети воздуховодов прежде всего производят ориентировочный подбор их сечений, исходя из допустимых скоростей движения воздуха в каналах верхнего этажа - 1,0 м/с и в вытяжной шахте - 1…1,5 м/с.

Для увеличения располагаемого давления в системах естественной вентиляции на устье вытяжных шахт устанавливают насадки-дефлекторы.

Аэрацией называется организованная естественная общеобменная вентиляция помещений в результате поступления и удаления воздуха через открывающиеся фрамуги окон и фонарей. Воздухообмен в помещении регулируют различной степенью открывания фрамуг (в зависимости от температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра). Как способ вентиляции аэрация нашла широкое применение в промышленных зданиях, характеризующихся технологическими процессами с большими тепловыделениями (прокатных цехах, литейных, кузнечных). Поступление наружного воздуха в цех в холодный период года организуют так, чтобы холодный воздух не попадал в рабочую зону. Для этого наружный воздух подают в помещение через проемы, расположенные не ниже 4,5 м от пола, в теплый период года приток наружного воздуха ориентируют через нижний ярус оконных проемов (h = 1,5…2 м).

При расчете аэрации определяют требуемую площадь проходного сечения проемов и аэрационных фонарей для подачи и удаления необходимого количества воздуха. Исходными данными являются конструктивные размеры помещений, проемов и фонарей, величины теплопродукции в помещении, параметры наружного воздуха.

Основным достоинством аэрации является возможность осуществлять большие воздухообмены без затрат механической энергии. К недостаткам аэрации следует отнести то, что в теплый период года эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха и того, что поступающий в помещение воздух не очищается и не охлаждается.

Вентиляция, с помощью которой воздух подается в производственные помещения или удаляется из них по системам вентиляционных каналов с использованием для этого специальных механических побудителей, называется механической вентиляцией.

Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; подвергать вводимый в помещение воздух предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывать оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливать вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращать их распределение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу. К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и эксплуатации ее и необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.

Системы механической вентиляции подразделяются на общеобменные, местные, смешанные, аварийные и системы кондиционирования.

Общеобменная вентиляция предназначена для ассимиляции избыточной теплоты, влаги и вредных веществ во всем объеме рабочей зоны помещений. Она применяется в том случае, если вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения, рабочие места не фиксированы, а располагаются по всему помещению. Обычно объем воздуха, подаваемого в помещение при общеобменной вентиляции, равен объему воздуха, удаляемого из помещения. Однако в ряде случаев возникает необходимость нарушить это равенство. Так, в особо чистых цехах электровакуумного производства, для которых большое значение имеет отсутствие пыли, объем притока воздуха делается больше объема вытяжки, за счет чего создается некоторый избыток давления в производственном помещении, что исключает попадание пыли из соседних помещений. В общем случае разница между объемами приточного и вытяжного воздуха не должна превышать 10…15 %.

Существенное влияние на параметры воздушной среды в рабочей зоне оказывает правильная организация и устройство приточных и вытяжных систем.

Воздухообмен, создаваемый в помещении вентиляционными устройствами, сопровождается циркуляцией воздушных масс в несколько раз больших объема подаваемого или удаляемого воздуха. Возникающая циркуляция является основной причиной распространения и перемешивания вредных выделений и создания в помещении разных по концентрации и температуре воздушных зон. Так, приточная струя, входя в помещение, вовлекает в движение окружающие массы воздуха, в результате чего масса струи в направлении движения будет возрастать, а скорость падать.

Скорость затухания движения воздуха зависит от диаметра выпускного отверстия d₀: чем больше d₀, тем медленнее затухание. Если нужно быстрее погасит скорость приточных струй, подаваемый воздух должен быть разбит на большое число мелких струй.

Существенное влияние на траекторию струи оказывает температура приточного воздуха: если температура приточной струи выше температуры воздуха помещения, то ось загибается вверх, если ниже, то вниз и при изометрическом течении она совпадает с осью приточного отверстия.

К всасывающему отверстию (вытяжная вентиляция) воздух натекает со всех сторон, вследствие чего и падение скорости происходит весьма интенсивно.

Циркуляция воздуха в помещении и соответственно концентрация примесей и распределение параметров микроклимата зависят не только от наличия приточных и вытяжных струй, но и от их взаимного расположения. Различают четыре основные схемы организации воздухообмена при общеобменной вентиляции: сверху - вниз, сверху - вверх, снизу - вверх, снизу - вниз. Наиболее равномерное распределение воздуха достигается в том случае, когда приток равномерен по ширине помещения, а вытяжка сосредоточенна.

При организации воздухообмена в помещениях необходимо учитывать и физические свойства вредных паров и газов и в первую очередь их плотность. Если плотность газов ниже плотности воздуха, то удаление загрязненного воздуха происходит в верхней зоне, а подача свежего - непосредственно в рабочую зону. При выделении газов с плотностью, большей плотности воздуха, из нижней части помещения удаляется 60…70 % и из верхней части 30…40 % загрязненного воздуха. В помещениях со значительными выделениями влаги вытяжка влажного воздуха осуществляется в верхней зоне, а подача свежего в количестве 60 % - в рабочую зону и 40 % - в верхнюю зону.

По способу подачи и удаления воздуха различают четыре схемы вентиляции: приточная, вытяжная, приточно-вытяжная и системы с рециркуляцией. По приточной схеме воздух подается в помещение после подготовки его в приточной камере. В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого воздух уходит наружу через окна, двери или другие помещения. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.

Установки приточной вентиляции обычно состоят из следующих элементов: воздухообразного устройства для забора чистого воздуха; воздуховодов, по которым воздух подается в помещение; фильтров для очистки воздуха от пыли; калориферов, в которых подогревается холодный наружный воздух; побудителя движения; увлажнителя-осушителя; приточных отверстий или насадков, через которые воздух распределяется по помещению. Воздух из помещения удаляется через неплотности конструкций.

Вытяжная система предназначена для удаления воздуха из помещения. При этом в нем создается пониженное давление и воздух соседних помещений или наружный воздух поступает в данное помещение. Вытяжную систему целесообразно применять в том числе, если вредные выделения данного помещения не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов, химических и биологических лабораторий.

Установки вытяжной вентиляции состоят из вытяжных отверстий или насадков, через которые воздух удаляется из помещения; побудителя движения; воздуховодов; устройств для очистки воздуха от пыли или газов, устанавливаемых для защиты атмосферы, и устройства для выброса воздуха, которое располагается на 1…1,5 м выше конька крыши. Чистый воздух поступает в производственное помещение через неплотности в ограждающих конструкциях, что является недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызывать простудные заболевания.

Приточно-вытяжная вентиляция - наиболее распространенная система, при которой воздух подается в помещение приточной системой, а удаляется вытяжкой; системы работают одновременно.

В отдельных случаях для сокращения эксплуатационных расходов на нагревание воздуха применяют системы вентиляции с частичной рециркуляцией. В них к поступающему снаружи воздуху подмешивают воздух, отсасываемый из помещения вытяжной системой. Количество свежего и вторичного воздуха регулируют клапанами. Свежая порция воздуха в таких системах обычно составляет 20…10 % общего количества подаваемого воздуха. Систему вентиляции с рециркуляцией разрешается использовать только для тех помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, и концентрация их в воздухе, подаваемом в помещение, не превышает 30 % предельно допустимой концентрации. Применение рециркуляции не допускается и в том случае, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы или имеются резко выраженные неприятные запахи.

Отдельные установки общеобменной механической вентиляции могут не включать всех указанных выше элементов. Например, приточные системы не всегда оборудуются фильтрами и устройствами для изменения влажности воздуха, а иногда приточные и вытяжные установки могут не иметь сети воздуховодов.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции производят, исходя из условий производства и наличия избыточной теплоты, влаги и вредных веществ. Для качественной оценки эффективности воздухообмена применяют понятие кратности воздухообмена k_в - отношение количества воздуха, поступающего в помещение в единицу времени L (м³/ч), к объему вентилируемого помещения V_п (м³). При правильно организованной вентиляции кратность воздухообмена должна быть значительно больше единицы.

При нормальном микроклимате и отсутствии вредных выделений количество воздуха при общеобменной вентиляции принимают в зависимости от объема помещения, приходящегося на одного работающего. Отсутствие вредных выделений - это такое их количество в технологическом оборудовании, при одновременном выделении которых в воздухе помещения концентрация вредных веществ не превысит предельно допустимую.

С помощью местной вентиляции необходимые метеорологические параметры создаются на отдельных рабочих местах. Например, улавливание вредных веществ непосредственно у источника возникновения, вентиляция кабин наблюдения и т.д. Наиболее широкое распространение находит местная вытяжная локализующая вентиляция. Основной метод борьбы с вредными выделениями заключается в устройстве и организации отсосов от укрытий.

Конструкции местных отсосов могут быть полностью закрытыми, полуоткрытыми или открытыми. Наиболее эффективны закрытые отсосы. К ним относятся кожухи, камеры, герметично или плотно укрывающие технологическое оборудование. Если такие укрытия устроить невозможно, то применяют отсосы с частичным укрытием или открытые: вытяжные зонты, отсасывающие панели, вытяжные шкафы, бортовые отсосы и др.

Один из самых простых видов местных отсосов - вытяжной зонт. Он служит для улавливания вредных веществ, имеющих меньшую плотность, чем окружающий воздух. Зоны устанавливают над ваннами различного назначения, электро- и индукционными печами и над отверстиями для выпуска металла и шлака из вагранок. Зонты делают открытыми со всех сторон и частично открытыми с одной стороны, двух и трех сторон. Эффективность работы вытяжного зонта зависит от размеров, высоты подвеса и угла его раскрытия. Чем больше размеры и чем ниже установлен зонт над местом выделения веществ, тем он эффектнее. Наиболее равномерное всасывание обеспечивается при угле раскрытия зонта не менее 60°.

Отсасывающие панели применяют для удаления вредных выделений, увлекаемых конвективными токами, при таких ручных операциях, как электросварка, пайка, газовая сварка, резка металла и т.п. Вытяжные шкафы - наиболее эффективное устройство по сравнению с другими отсосами, так как почти полностью укрывают источник выделения вредных веществ. Незакрытыми в шкафах остаются лишь проемы для обслуживания, через которые воздух из помещения поступает в шкаф. Форму проема выбирают в зависимости от характера технологических операций.

Смешанная система вентиляции является сочетанием элементов местной и общеобменной вентиляции. Местная система удаляет вредные вещества из кожухов и укрытий машин. Однако часть вредных веществ через неплотности укрытий проникает в помещение. Эта часть удаляется общеобменной вентиляцией.

Аварийная вентиляция предусматривается в тех производственных помещениях, в которых возможно внезапное поступление в воздух большого количества вредных или взрывоопасных веществ. Производительность аварийной вентиляции определяют в соответствии с требованиями нормативных документов в технологической части проекта. Если такие документы отсутствуют, то производительность аварийной вентиляции принимается такой, чтобы она вместе с основной вентиляцией обеспечивала в помещении не менее восьми воздухообменов за 1 ч. Система аварийной вентиляции должна включаться автоматически при достижении ПДК вредных выделений или при остановке одной из систем общеобменной или местной вентиляции. Выброс воздуха аварийных систем должен осуществляться с учетом возможности максимального рассеивания вредных и взрывоопасных веществ в атмосфере.

Для создания оптимальных метеорологических условий в производственных помещениях применяют наиболее совершенный вид промышленной вентиляции - кондиционирование воздуха. Кондиционированием воздуха называется его автоматическая обработка с целью поддержания в производственных помещениях заранее заданных метеорологических условий независимо от изменения наружных условий и режимов внутри помещения. Такие строго определенные параметры воздуха создаются в специальных установках, называемых кондиционерами. В ряде случаев помимо обеспечения санитарных норм микроклимата воздуха в кондиционерах производят специальную обработку: ионизацию, дезодорацию, озонирование и т.п.

Кондиционеры могут быть местными (для обслуживания отдельных помещений) и центральными (для обслуживания нескольких отдельных помещений).

Кондиционирование воздуха играет существенную роль не только с точки зрения безопасности жизнедеятельности, но и во многих технологических процессах, при которых не допускаются колебания температуры и влажности воздуха. Поэтому установки кондиционирования в последние годы находят все более широкое применение на промышленных предприятиях.

4.4 Расчет вентиляции производственных помещений

1. Определение вредных выделений в производственном помещении;

2. Расчет потребного воздухообмена;

3. Определение конфигурации вентиляционной сети в помещении;

4. Расчет воздуховодов и их сопротивления;

5. Подбор вентилятора и электродвигателя.

Исходные данные для расчета механической вентиляции

1. Производственное помещение - механический цех;

2. Размеры производственного помещения:

- ширина - 20 м;

- длина - 32 м;

- высота - 8 м.

3. Остекление помещения:

- площадь окон с двойным остеклением - 100 м²;

- площадь фонарей с двойным остеклением - 100 м².

4. Площадь покрытия:

- с чердаком - 600 м².

5. Количество работающих в одну смену - 13 человека;

6. Наименование оборудования, его количество и мощность:

- станки - 6 шт.;

мощность одного станка, в среднем - 20 кВт;

- кран-балка - 1 шт.;

мощность крана-балки - 10 кВт;

7. Выделение вредностей при технологическом процессе:

- углекислый газ СО₂ - 780 г/ч;

8. Мощность, расходуемая светильниками - 8 кВт.

Решение

1. Определение количества СО₂, которое выделяется работающими:

G = N·g,

где N - число работников на участке;

g - количество СО₂, выдыхаемое одним человеком в час

g = 60 г/ч.

G = 13·60 = 780 г/ч

2. Определение количества тепловыделений в помещении:

2.1 От людей:

Q₁ =N·q,

где N - число работников на участке;

q - количество тепла, выделяемое человеком за 1 час, q = 180 Вт/чел.

Q = 13·180 = 2340 Вт = 2340 Дж/с

Qґ₁ = 8424 кДж/ч

2.2. От солнечной радиации, поступающей через окна:

Q₂ =F₀·q₀·A₀,

где F₀ - площадь окон, м²;

q₀ - тепловыделения через 1м² поверхности, Вт/м²;

A₀ - коэффициент учета характера остекления.

Q₂ = 100·185·1,15 = 21275 Дж/с

Qґ₂ = 76590 кДж/ч

2.3. От перехода механической энергии в тепловую:

Q₃ =1000 ·N_У ·з,

где N_У - суммарная мощность станков, кВт;

з - коэффициент полезного действия.

Q₃ = 1000·140·0,2 = 28000 Дж/с

Qґ₃ = 100800 кДж/ч

2.4. От источников искусственного освещения:

Q₄ = 1000·N_c·з,

где N_c - мощность, расходуемая светильниками, кВт;

з - коэффициент полезного действия.

Q₄ = 1000·8·0,95 = 7600 Дж/с

Qґ₄ = 27360 кДж/ч.

2.5. Суммарное выделение тепла на участке:

= 213174 кДж/ч

3. Определение потребного воздухообмена при избытке теплоты:

,

где с - массовая удельная теплоемкость воздуха, с = 1кДж/кг°С;

с - плотность приточного воздуха, с = 1,24 кг/м³;

t_В, t_H - верхний и нижний пределы допустимых значений температуры в помещении соответственно.

м³/ч

4. Выбор системы вентиляции для производственного помещения. Принята общеобменная приточная с распределением воздуха:

5. Расчет сечения воздуховодов:

,

где f_i - площадь поперечного сечения i-го воздуховода, м²;

V_i - скорость движения воздуха в i-том воздуховоде м/с;

,

где d_i - диаметр i-го воздуховода, м.

6. Определение сопротивления сети воздуховодов:

,

где - падение давления воздуха в i-том воздуховоде;

= 1093,13 Па;

с учетом коэффициента запаса к = 1,1,

Па.

7. Подбор вентилятора. Производительность вентилятора должна быть L=9000 м³/ч при давлении 1202,44 Па.

При сопротивлении сети P > 200 Па целесообразно использовать центробежный вентилятор.

Таблица 4.1. Результаты расчета

№	Li, м3/2	Vi, м/с	li, м	Ri, Па/м	оi	с, кг/м3	di, м	Viс/2, Па	Rili	Zi=о(Vс2/2)	ДP=Rili+Z	Д=УДP
11	3500	10	2	0,03	2,9	1,24	0,351	62	0,06	179,8	179,86	-
12	3500	10	10	0,04	0,8	1,24	0,351	62	0,4	49,6	50	229,86
13	3000	9	2	0,05	1,9	1,24	0,34	50,22	0,1	95,42	95,52	325,38
14	2000	9	10	0,01	0,8	1,24	0,28	50,22	0,1	40,18	40,28	365,66
15	2000	8	2	0,04	1,9	1,24	0,296	39,68	0,08	75,39	75,47	441,13
16	2000	7	10	0,05	0,8	1,24	0,317	30,38	0,5	24,3	24,8	465,93
17	2500	7	2	0,03	1,9	1,24	0,355	30,38	0,06	57,72	57,78	523,71
18	3500	8	10	0,04	0,8	1,24	0,392	39,68	0,4	31,74	32,14	555,85
19	9000	9	2	0,06	1,9	1,24	0,595	50,22	0,12	95,42	95,54	651,39
21	4000	9	2	0,04	0,9	1,24	0,396	50,22	0,08	45,198	45,28	696,67
22	4000	9	10	0,05	1,9	1,24	0,396	50,22	0,5	95,42	95,92	792,59
23	4000	8	2	0,03	0,8	1,24	0,421	39,68	0,06	31,74	31,8	824,39
24	3000	8	10	0,02	1,9	1,24	0,364	39,68	0,2	75,39	75,59	899,98
25	2500	8	2	0,04	0,8	1,24	0,33	39,68	0,08	31,74	31,82	931,8
26	2500	8	10	0,03	1,9	1,24	0,33	39,68	0,3	75,39	75,69	1007,49
27	4000	7	2	0,04	0,9	1,24	0,45	30,38	0,08	37,24	27,42	1034,91
28	5500	7	10	0,05	1,9	1,24	0,526	30,38	0,5	57,72	58,22	1093,13

8. Подбор электродвигателя для вентилятора:

,

где - произведение КПД вентилятора и привода, = 0,8.

кВт.

Рисунок 4.1. Схема системы общеобменной приточной вентиляции производственного помещения

Выводы

1. Изучен базовый технологический процесс и принято решение о не технологичности конструкции детали и целесообразности внесения изменений техпроцесса.

2. Принято решение о изменении способа получения заготовки. В базовом технологическом процессе деталь изготавливается из двух заготовок: стальной ступицы и бронзового венца. В новом техпроцессе планируется использовать в качестве заготовки отливку из стали 45. Способ получения отливки - литье в песчано-глинястые формы.

3. Экономия за счет замены заготовки составляет 2830 кг бронзы в год, стоимость которой составляет 330 руб./кг.

4. Для выполнения требований к плавности хода и точности остановки кабины лифта, а также более долговечной работы червячной пары, вводится дополнительная операция Шевинговальная с использованием специального червячного шевера.

5. Подробно изучены и описаны характеристики специального режущего инструмента, способы его изготовления и особенности работы.

6. Проектируемый технологический процесс сокращается на 7 операций: пропадает необходимость комплектования заготовок; нагрев бронзового венца; запрессовка ступицы в венец; сверловка отверстий и нарезка резьбы; закрепление венца на ступице болтами и срубка головок болтов; а также две транспортные операции.

7. За счет внесенных изменений себестоимость детали снизилась на 24,8%. Годовой экономический эффект составляет 713561 руб. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений 0,6 года.

Список использованной литературы

1. Справочник технолога машиностроителя. В 2-х т, Под. Ред. А.Г. Косиловой 4-е изд. - М. Машиностроение, 1985.

2. А.Н. Ковшов Технология машиностроения: Учебник. - М. Машиностроение, 1987.

3. М.Е. Егоров Технология машиностроения: Учебник. Изд. 2-е. - М. Высшая Школа, 1976.

4. Основы технологии машиностроения. Под ред. В.С. Корсакова. Изд. 3-е. Учебник для вузов. - М. Машиностроение, 1977.

5. А.Г. Косилова Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога. - М. Машиностроение, 1976.

6. А.И. Якушев Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов 6-е изд. - М. Машиностроение, 1986.

7. Организация и планирование машиностроительного производства. Учебник для вузов. Под ред. М.И. Ипатова - М. Высшая школа, 1988.

8. Детали и механизмы металлорежущих станков. В 2-х т. Под ред. Д.Н. Решетова. - М. Машиностроение, 1971.

9. Металлорежущие станки: Учебник для вузов. Под ред. В.Э. Пуша. - М. Машиностроение, 1985.

10. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов. Г.Н. Сахаров. - М. Машиностроение, 1989.

11. Конструирование инструмента: Учебник для машиностроительных техникумов. Под общ. ред. Г.А. Алексеева. - М. Машиностроение, 1979.

12. Н.К. Фотеев. Производство заготовок: конспект лекций. Москва, 1998.

13. В.С. Корсаков. Основы конструирования приспособлений. Учебник для вузов 2-е изд. - М. Машиностроение, 1979.

14. А.А. Вардашкин. Станочные приспособления. Справочник в 2-х томах. - М. Машиностроение, 1979.

15. Измерительные системы для обеспечения качества. Журнал. 2002.

16. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов. - С.В. Белов, А.М. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. Ред. С.В. Белова. - М. Высш. шк., 2004.

17. Режимы резания металлов. Справочник. Под ред. Ю.В. Барановского. М. Машиностроение, 1972.

18. Диссертация: Процесс шевингования зубьев червячного колеса специальным шевером. А.И. Торманов, 2002.

Приложение

Размещено на Allbest.ru

...