Проект кривошипно-винтового пресса пульсирующего действия усилием 40 МН для горячей объемной штамповки

2.4.1 Трудоемкость литейных работ

Трудоемкость литейных работ определяется произведением удельной трудоемкости 1 т черного веса отливок на черный вес литых деталей.

Тлит = УлитМлит,

где: Улит - удельная трудоемкость литейных работ; Млит - масса литых деталей в конструкции пресса.

Удельная трудоемкость 1 т черного веса отливок равна:

Улит = СлКм/[(Рср)ySz)],

где: Улит - удельная трудоемкость литейных работ (чел.-час./т); Сл - постоянная величина, зависящая от конструкции и технических условий изготовления изделия (чел.-час.); Рср - средний вес отливки (кг); S - годовой выпуск изделий (шт); Км - поправочный коэффициент, зависящий от процента машинной формовки; y, z - показатели степени.

Значения коэффициентов приведены в источнике [13]. Таким образом для проектируемого пресса Сл = 668; у = 0,4; z = 0,25 ; Рср = 14000 кг; S = 30; Км = 0,92.

Улит = СлКм/[(Рср)ySz)] = 6680,92/(140000,4300,25) = 5,8 (чел.-час/т).

Трудоёмкость литых деталей проектируемого пресса общей массой 55 т:

Тлит = УлитМлит = 5,855 = 319 (чел.-час.).

Для аналога коэффициенты трудоёмкость литейных работ составят:

Сл = 668; у = 0,4; z = 0,25 ; Рср = 28000 кг; S = 30; Км = 0,92.

Удельная трудоёмкость равна:

Улит = СлКм/[(Рср)ySz)] = 6680,92/(280000,4300,25) = 4,37 (чел.-час/т).

Трудоёмкость литых деталей пресса аналога общей массой 240 т составляет:

Тлит = УлитМлит = 4,37240 = 1050 (чел.-час.).

2.4.2 Трудоемкость механической обработки

Трудоемкость механической обработки при изготовлении кузнечно-прессовых машин Тмех определяется по формуле:

Тмех = См Рx Nh Кмех/S ,

где: Р - чистый вес оригинальных и унифицированных деталей собственного производства (кг); N - количество оригинальных и унифицированных деталей (шт); S - годовой выпуск изделий (шт); Кмех - поправочный коэффициент, зависящий от уровня технологической оснащенности механической обработки данного изделия; См, х, h - коэффициенты, зависящие от специфики производства.

Для проектируемого пресса:

Р = 2400 кг; N =40; S = 30; См =1,2; х = 0,3; h = 0,7; Кмех = 0,3.

Трудоёмкость механической обработки проектируемого пресса равна:

Тмех = См Рx Nh Кмех/S=1,224000,3400,70,3/30 = 242 (чел.-час.)

Для пресса аналога:

Р = 4800 кг; N =110; S = 30 См =1,2; х = 0,3; h = 0,7; Кмех = 0,3.

Трудоёмкость механической обработки проектируемого пресса равна:

Тмех = См Рx Nh Кмех/S)=1,24800 0,31100,70,3/30 = 1330 (чел.-час.)

2.4.3 Трудоемкость слесарно-сборочных работ

Трудоемкость слесарно-сборочных работ Тсб:

Тсб = Ссб Рk N j /S,

где: Р - чистый вес изделия в сборе (кг); N - количество всех деталей в изделии (шт); Ссб, k, j - коэффициенты специфики производства.

Для проектируемого пресса:

Р = 80000 (кг); N = 70; S = 30; Ссб = 0,95; k = 0,1; j = 0,8;

Тсб = СсбРkN j /S = 0,95800000,1 700,8 / 30 = 14186 (чел.-час.)

Трудоемкость слесарно-сборочных работ для аналога:

Р = 396000 (кг); N = 130; S = 30; Ссб = 0,95; k = 0,1; j = 0,8;

Тсб = Ссб k N j /(S m) = 0,953960000,1 1300,8 / 30 = 130416 (чел.-час.)

2.4.4 Трудоемкость кузнечных, термических, заготовительных, окрасочных, упаковочных и прочих работ

Трудоемкость определяется по формуле:

Тдр = Тмех(Ккуз +Ктер +Ксв +Кзаг +Кокр +Куп +Кпр),

где: Тмех - трудоёмкость механической обработки; Ккуз - коэффициент кузнечных работ; Ктер - коэффициент термических работ; Ксв - коэффициент сварочных работ; Кзаг - коэффициент заготовительных работ; Кокр - коэффициент окрасочных работ; Куп - коэффициент упаковочных работ и Кпр - коэффициент прочих работ.

Ккуз = 0,03; Ктер = 0,02; Ксв = 0,05; Кзаг = 0,06; Кокр = 0,03; Куп = 0,02; Кпроч = 0,07.

Для проектируемого пресса:

Тдр = 242(0,03+0,02+0,05+0,06+0,03+0,02+0,07) = 68 (чел.-час.)

Для пресса аналога:

Тдр = 1330(0,03+0,02+0,05+0,06+0,03+0,02+0,07) = 372 (чел.-час.)

Структурная трудоемкость производства проектируемого пресса, включая трудоёмкость опытно-конструкторских работ:

Тстр = Тлит + Тмех + Тсб + Тдр +Т = 319+242+14186+68+108 = 14923 (чел.-час).

Структурная трудоемкость производства пресса аналога:

Тстр = Тлит + Тмех + Тсб + Тдр = 1050+1330+130416+372=133168 (чел.-час).

Результаты расчета трудоёмкости приведены в таблице 10.

Таблица 11. Результаты экономического расчёта

Расчеты, выполненные в экономической части дипломного проекта показывают, что общая трудоёмкость производства проектируемого пресса несмотря на значительные затраты времени на опытно-конструкторские работы, существенно меньше, чем у пресса аналога. По сравнению с аналогом прессом пресс имеет почти в 8,9 раз меньшую общую трудоёмкость изготовления и в 4,8 раза меньшую оптовую цену. Эти экономические показатели обеспечены тем, что конструкция пресса по сравнению с аналогом существенно проще и имеет в 4,95 раза меньшую массу.

3. Охрана труда и техника безопасности

Общие положения.

Производственное оборудование должно удовлетворять требованиям безопасности при монтаже (в необходимых случаях - демонтаже), эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении, при использовании его отдельно или в составе комплексов и технологических систем.

Производственное оборудование в процессе эксплуатации не должно загрязнять выбросами вредных веществ в окружающую среду (воздух, почву, водоемы), которые превышают нормы, установленные стандартами СЭВ.

Производственное оборудование должно быть пожаробезопасным и взрывобезопасным.

Производственное оборудование должно соответствовать требованием безопасности в течение всего срока службы.

Безопасность производственного оборудования должна обеспечиваться: выбором принципом действия, конструктивностью схем, безопасных элементов конструкции и т. п.; применением в конструкции средств механизации и автоматизации, дистанционного управления и средств защиты; выполнением эргономических требований; включением требований безопасности в техническую документацию по монтажу, эксплуатации, ремонту, транспортированию и хранению; использованию в конструкции соответствующих материалов.

Технические средства безопасности.

Выбор принципов действия, конструктивных схем и безопасных элементов конструкций зависит в основном от технологического процесса и типа изделия.

Технические средства, которые снижают или устраняют опасные факторы при работе на кузнечно-прессовом оборудовании, подразделяются на устройства, непосредственно снижающие опасные факторы, и устройства, способствующие их устранению.

К устройствам, снижающим опасные факторы, относятся: устройства защитного типа (решетки, рукоотстранители, корпусоотводчики, фотоэлементы). А также устройства, ограждающие движущиеся механизмы, устройства управления (двурукое включение).

К устройствам, устраняющим опасные факторы, относятся: муфты, микропривод, подвижный стол, предохранители, лимитирующие технологическое усилие или крутящий момент, тормозные устройства, механизмы и средства автоматизации.

Требования к устройству средств защиты.

Все открытые движущиеся и вращающиеся части оборудования, расположенные на высоте до 250 мм от уровня пола, если они являются источниками опасности, должны быть закрыты сплошным или сетчатым ограждением со стороной ячеек не более 10 мм, за исключением мест, ограждение которых не допускается их функциональным назначением.

Ограждения должны подвешиваться на петлях, шарнирах. Может быть применено подвешивание на болтах и шпильках.

Ограждения массой более 5 кг должны иметь рукоятки, скобы или другие устройства для удержания при открывании или съёме.

Части нагревательных устройств с высокой температурой поверхностей, находящихся в зоне постоянного обслуживания, должны закрываться оградительными кожухами или теплоизоляцией с обеспечением температуры наружной поверхности не более 450 .

Электробезопасность.

Кузнечно-штамповочные цехи относятся к помещениям с повышенной опасностью. Они характеризуется наличием сырости (с относительной влажностью не более 75%); высокой температурой воздуха (длительно превышающей +300 ); большим количеством выделяющейся токопроводящей технологической пыли (оседающей на проводах и проникающей внутрь электроустановок); размещением электроустановок с металлическими корпусами, имеющих соединение с землей.

Эргономические требования при работе на прессах.

Общие эргономические требования к рабочим местам при выполнении работ в положении сидя или стоя при проектировании нового и модернизации действующего оборудования и производственных процессов должны быть, выполнены согласно следующим стандартам: ГОСТ 12.2.032 - 78 и ГОСТ 12.2.003 - 74.

Конструкция рабочего места при выполнении работ сидя и стоя должна обеспечить рациональное выполнение трудовых операций, размещение приборов и органов управления.

Выполнение трудовых операций с режимами работы “часто” и “очень часто” должно быть в пределах зоны легкой досягаемости.

Нормы производственной санитарии.

Нормы производственной санитарии должны обеспечить: рациональное размещение предприятий, зданий и сооружений; размеры производственных помещений; выбор состава и компоновки вспомогательных помещений; оптимальные параметры метеорологических условий; рациональное освещение; уровень шума и вибрации на рабочем месте ниже допустимых значений.

Пожарная безопасность.

Кузнечно-штамповочные цехи относятся к категории Г производств по взрывопожароопасности (СНиП II-М и 2-72) и характеризуются III степенью огнестойкости (СниП II-А. 5-70). На производствах категории Г несгораемые вещества и материалы находятся в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии; процесс их обработки сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени.

4. Экология

Промышленные загрязнения окружающей среды делятся на материальные и энергетические. Наиболее совершенное направление, обеспечивающее предотвращение материального загрязнения окружающей среды - это создание так называемой чистой технологии, при которой технологический процесс полностью замкнут и отходы не образуются или полностью используются в других производствах. Второе направление - менее совершенное - это очистка промышленных отходов и выделение содержащихся в них вредных и загрязняющих веществ, чтобы исключить их поступление в атмосферу, водоемы, почву.

Твердые отходы, в том числе пыль, задержанную пылеулавливающими установками, отстоявшийся хлам из очистительных сооружений и прочее, которое нельзя утилизировать, в качестве вторичного сырья не используется, если они не содержат токсичных веществ, следует отвозить на специально отведенные вне территории предприятия свалки. Токсичные отходы если их нельзя обезвредить, подлежат подземному захоронению.

К группе сточных отходов относятся отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, травильные растворы, растворы для обезжиривания, щелочные растворы для промывки деталей перед окраской, вода после гидравлической очистки заготовок, содержащая окалину, и др. К ним условно относится такая вода, использованная для охлаждения различных агрегатов. Использованную на производстве воду с содержащимися или растворенными в ней примесями не разрешается спускать в канализационную сеть города. Ее надлежит направлять в очистные сооружения и устройства для очистки и обезвреживания. После очистки ее можно повторно использовать для производственных целей. Не нуждающаяся в очистке, а только в охлаждении, вода может быть использована повторно. Минеральные масла, использованные для смазки различных агрегатов, деталей и для других целей, не смешанные с водой, спускать в очистные сооружения нельзя. Из надо собирать отдельно и регенерировать.

Везде, где это осуществимо, водяное охлаждение следует заменять воздушным. Правила и нормы по устройству очистных сооружений для сочных вод приведены в СНиП 2.04.03-84.

Очищенную и обезжиренную воду допускается спускать в естественные водоемы, если содержание в ней вещества не дадут превышать предельной допускаемой концентрации, регламентированные ГОСТами и СН 245-71.

Предотвращение загрязнения атмосферы заключается в задержании, извлечении и нейтрализации содержащихся в воздухе вредных выбросов, образуемых при различных производственных процессах, с тем, чтобы их содержание не превышало предельно допустимых концентраций, установленных ГОСТами и СН 245-71 для атмосферного воздуха.

Улавливание твердых и жидких частиц из аэрозоля осуществляется фильтрами различных конструкций, находящимся на пути их движения в вентиляционных трубах или дымоходах, так что в атмосферу попадают очищенные воздух или газы, не содержащие примеси более предельно допустимых концентраций. Сложнее задержать или нейтрализовать воздух или газы от вредных или токсичных газообразных компонентов. Оно осуществляется адсорбцией, абсорбцией или хемосорбцией.

При адсорбции вредные газы или пары поглощаются поверхностью твердых тел, например активированного угля. При абсорбции поглощения происходят вследствие диффузии при прохождении жидкости или газов через жидкие поглотители. При хемосорбции поглощаемые газы и пары вступают в химические реакции с поглотителем, образуя нетоксичные соединения. Хемосорбция может также применяться для очистки аэрозолей от токсичных твердых или жидких частиц.

Заключение

В проекте разработана конструкция альтернативного механического пресса под наименованием ПКВ 40 «Пульсар» (пресс кривошипный винтовой с номинальной силой 40 МН, реализующий способ работы - пошаговое деформирование пульсирующим нагружением).

Выполнены силовой и прочностной расчеты, расчет кинематических параметров, коэффициент полезного действия пресса, мощность электроприводов, силовая конструкция пресса.

Пресс КВ-ПД 40 "Пульсар" по сравнению с конструкцией КГШП (кривошипный горячештамповочный пресс) пресса-аналога является более простой и более эффективной технологической машиной. Он представляет собой механический усилитель основными узлами, которого являются винтовой и кривошипно-коромысловый механизмы. Тогда как КГШП имеет в своём составе инерционный усилитель в виде маховика, механизм удержания маховика, тормоз маховика.

Разработанный пресс имеет аналогичные параметры по усилию, размерам штампового пространства, величине хода ползуна. Он превосходит КГШП по энерговооруженности, по энергии деформирования и мощности привода.

Простота конструкции обусловила небольшие габариты пресса «Пульсар» и малую металлоёмкость.

Расчеты, выполненные в экономической части дипломного проекта показывают, что общая трудоёмкость производства проектируемого пресса несмотря на значительные затраты времени на опытно-конструкторские работы, существенно меньше, чем у пресса аналога. По сравнению с аналогом прессом пресс имеет в 8,9 раз меньшую общую трудоёмкость изготовления и в 4,8 раза меньшую оптовую цену.

Библиографический список

1. В.С. Борисов, И.М. Володин, А.В. Борисов Пульсирующее нагружение - рациональный способ работы механического пресса. Известия Тул ГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. - Тула: Тул ГУ. Вып. 3, 2004. - 222с.

2. Технический паспорт кривошипного горячештамповочного пресса КВ 8046 усилием 40 МН.

3. Борисов В.С. Формообразование как общий принцип проектирования технических систем для штамповки. В сборнике научных трудов преподавателей и сотрудников, посвященном 45-летию Липецкого государственного технического университета. Часть 3 - Липецк: ЛГТУ, 2001 г. - 200с.

4. Банкетов А.Н., Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для машиностроительных вузов.- М.: Машиностроение, 1982. - 576с.

5. Залесский В.И. Оборудование кузнечнопрессовых цехов. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учебник для вузов. М., «Высшая школа» , 1973, 632с.

6. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Справочное пособие в 7 томах. Т 1: элементы механизмов. Простейшие рычажные и шарнирно-рычажные механизмы. - 2-е изд., перераб. - М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 496с.

7. Крайнев А.Ф., Словарь-справочник по механизмам. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1987. - 560с.

8. Авторское свидетельство СССР №1276520, опуб. 15.12.86.

9. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. М.: «Машиностроение», 1976, 560с.

10. Иосилевич Г.Б. Прикладная механика: Для студентов вузов / Г.Б. Иосилевич, П.Б. Лебедев, В.С. Стеляев. - М.: машиностроение . 1985. - 576с.

11. Анурьев В.Г. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. 5 - е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980.

12. Экономика и организация производства в дипломных проектах. / Великанов К.М., Власов В.Ф., Карандашева К.С. - Л.: Машиностроение, 1977; 20с., ил.

13. Кирилов Ю.А. Методические указания по укрупненному расчету цены кузнечно-прессовых машин и оборудования. ЛипПИ, 1987.

14. Техника безопасности и производственная санитария в кузнечно-прессовых цехах. / Злотников С.Л., Михайлова В.Л., Казакевич П.И., Буренин В.В. - М.: Машиностроение, 1984. - 256с., ил.

15. Шехтер В.Я. Проектирование кузнечных и холодноштамповочных цехов. М.: Высшая школа, 1991. - 367с.: ил.

Размещено на Allbest.ru