Проектирование планетарного механизма крепления и перемещения образцов в вакуумно-технологической установке

Величина удельных расходов у, предполагаемых в 1-ом году производства будет равна:

у_п = k*С^п,

где k - норматив удельных капиталовложений на единицу себестоимости С^п- полная себестоимость

для базового проекта:

у1=0,9 * 74620,80 = 67158.72 руб.

для основного проекта:

у2=0,9*64483,14=58034.8 руб.

Для упрощения расчётов, производимых в ДП, берём величину сопутствующих капиталовложений K?₁₂ в размере 5-10% от полной себестоимости единицы техники в течение 1-го года эксплуатации:

для базового проекта:

К? 1= (5* C^п)/100=(5*74620,80)/100=3731 руб.,

для основного проекта:

К?2=(5*C^п)/100=(5*64483,14)/100 = 3224,1 руб.

Расчет годового экономического эффекта от производства и использования новых предметов труда проводим по формуле:

Как видно из полученного значения экономического эффекта, предпочтительным для финансирования является проектируемый вариант.

Вывод:

Проектируемый механизм крепления и перемещения образцов является уникальной электромеханической системой. В данном разделе был произведен расчет себестоимости механизма, определены основные статьи затрат и расходов. Расчет экономической эффективности показал, что проект рентабелен. Разрабатываемое устройство обладает большим экономическим потенциалом и перспективностью.



12. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

12.1 Безопасность труда при эксплуатации планетарного механизма крепления и перемещения образцов. Разработка средств защиты

В данном дипломном проекте разрабатывается планетарный механизм крепления и перемещения образцов в вакуумно-технологической установке.

Разрабатываемое изделие является составной частью установки пучково-плазменных технологий «Каштан», предназначенной для модификации конструкционных материалов, используемых в машиностроении, а также для отработки нанотехнологий (создание микрофлюидных чипов на основе наноматериалов)

Данная установка должна выполнять две функции: вводить образцы в поток заряженных частиц и выводить из него, а также вращать образцы вокруг своей оси для равномерной обработки их поверхности. Механизм подачи образцов приводит в движение двигатель переменного тока с частотой 50 Гц. и напряжением питания 220 В., закреплённый снаружи вакуумной камеры. Вокруг своей оси образцы вращаются с помощью двигателя постоянного тока, напряжением 27 В., вакуумного исполнения, размещённым внутри вакуумной камеры.

В Электрооборудование установки также входит пульт управления, датчик перемещения и соединительные кабели.

12.1.1 Характеристика производственного помещения

Характеристика производственного помещения представлена в табл. 22.



Таблица №22

Характеристика производственного помещения

Ширина, м	7
Длина, м	9
Высота потолка, м	3,5
Площадь помещения, м2	63
Объем помещения, м3	220
Количество работающих, чел	4
Объем на каждого работающего, м3	55

12.1.2 Микроклимат и вентиляция производственного помещения

Микроклимат, в условиях которого происходит эксплуатация устройства, характеризуется следующими параметрами: температура окружающей среды, относительная влажность и скорость движения воздуха. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" нормирование параметров микроклимата в рабочей зоне производится в зависимости от периода года, категории работ по энергозатратам, наличия в помещениях источников явного тепла.

По величине энергозатрат производимая работа относится к лёгкой физической категории Iб. Это работа производимая сидя, стоя или связанная с ходьбой и сопровождающаяся некоторым физическим напряжением. Энергозатраты организма 121-150 ккал/ч (505,5-626,5 кДж/ч).

В таблице 23. и 24. приведены оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.



Таблица №23

Оптимальные параметры микроклимата.

Период года	Категория работ	Температура, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с, не более
Холодный период	лёгкая физическая Iб	21-23	40-60	0.1
Теплый период	лёгкая физическая Iб	22-24	40-60	0.2

Таблица №24

Допустимые параметры микроклимата.

Период года	Категория работ	Температура, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха м/с
Холодный период	лёгкая физическая Iб	20-24	Не более 75	Не более 0.2
Теплый период	лёгкая физическая Iб	21-28	55 (при 28°С) 60 (при 27°С) 65 (при 26°С) 70 (при 25°С) 75 (при 24°С и ниже )	0.1-0.3

Для нормализации воздушной среды производится расчет воздухообмена в производственном помещении.

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-71, в производственных помещениях с объемом на каждого работающего менее 20 м³ следует проектировать подачу наружного воздуха в количестве, не менее 30 м³/ч на каждого работающего, а в помещениях с объемом на каждого работающего более 20 м³ - не менее 20 м³/ч на каждого работающего.

В помещении с объемом на каждого работающего более 40 м³ при наличии окон или окон и фонарей и при отсутствии выделения вредных и неприятно пахнущих веществ допускается предусматривать периодически действующую естественную вентиляцию (открывание створок переплетов окон и фонарей).

Объем производственного помещения рассматриваемого в данном дипломном проекте составляет 220 м³, в помещении работу выполняют 4 человека, соответственно на каждого человека приходится 55 м³. В этой связи в помещении предусматривается периодически действующая естественная вентиляция.

По условиям воздушной среды, производственное помещение относится к классу сухих, относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Вредные и неприятно пахнущие вещества в производственном помещении не используются.

Производственное помещение, где будет эксплуатироваться установка, по всем показателям удовлетворяет требованиям к микроклимату производственных помещений.

вакуумный камера микродвигатель редуктор

12.1.3 Электрическая опасность

Электрическую опасность оцениваем, как возможность прикосновения человека к токопроводящим поверхностям установки, случайно или по неисправности находящимся под напряжением, подаваемым для питания двигателей. Электропривод вращения стола питается от трёхфазной сети переменного тока напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц. Микродвигатели питаются постоянным напряжением 27 В.

Требования по электробезопасности соответствуют ГОСТ 12.1.038-88 ССБТ "Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и токов". Установлены для пути от одной руки до другой и от руки к ногам.

Стандарт предусматривает нормы для электроустановок при нормальном (неаварийном) режиме их работы (таблица 25), а также при аварийных режимах производственных (таблица 26). При измерении токов и напряжений прикосновения сопротивление тела человека в электрической цепи при частоте 50 Гц должно моделироваться резистором сопротивления: для таблицы 25-6.7 кОм; для таблицы 26 при времени воздействия до 0.5 с -0.85 кОм.

В аварийном режиме ток протекающий через тело человека будет равен: I_ч= Uпp/Rч =220/850=0.258 А

Таблица №25.

Род тока		Наибольшее допустимое значение
	Uпp,B		Iч, мА	t, мин
Переменный 50 Гц	2		0.3	10 в сутки
постоянный	8	1,0	10 в сутки

Таблица №26.

Род тока	Норм. величина	Продолжительность воздействия t,c
		0,01- 0,08	0,1	0,2	0,4	0,5	0,8	1,0	>1,0
Перемен-ный 50 Гц	Unр,В	550	340	160	120	105	105	60	20
	Iч, А	650	400	190	140	125	75	50	6
постоянный	Unр,В	650	500	400	300	250	220	200	40
	1ч, А	650	500	400	300	250	220	200	15

Исходя из этих данных, постоянное напряжение 27 В, питающее микродвигатели не несёт особой опасности и не требует наличия отключающих устройств.

А вот продолжительность воздействия переменного тока на человека должна составлять не более 0,1с. Исходя из предельно допустимых значений напряжения прикосновения и тока, а также продолжительности воздействия, в качестве меры, обеспечивающей безопасность, является применение защитных отключающих устройств, время срабатывания которых не должно превышать допустимой длительности прохождения тока через человека. (0,1с)

По степени опасности поражения человека электрическим током помещение относится к классу «особо опасное», т.к. выполняются условия:

- электрооборудование расположено на токопроводящем бетонном полу;

- имеется возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, техническим аппаратом и т.п. с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой.

Помещение, в котором производятся работы, классифицируется как сухое помещение, так как в помещении допустимое значение влажности в холодный период может быть более 60%, но не превышает 75%.

Для защиты персонала от соприкосновения с движущимися частями или с частями, находящимися под напряжением, и для защиты элементов привода от механического повреждения - их помещают в корпус.

Согласно ГОСТ 12.2.020-76. Корпус электродвигателя вращения карусели, находящийся снаружи вакуумной камеры характеризуется степенью защиты IP4X, из чего следует: защита от проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел размером более 1мм; струя воды, выбрасываемая в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие. Установленная степень защиты должна наноситься на оболочке изделия или на заводской табличке электрооборудования с паспортными данными. Микродвигатели вращения образцов находятся внутри вакуумной камеры и не нуждаются в отдельной защите. Пульт управления имеет степень защиты IP54 (5 - проникновение внутрь оболочки пыли не предотвращено полностью). Однако, пыль не может проникнуть в количестве, достаточном для нарушения работы изделия; 4- вода, разбрызгиваемая на оболочку в любом направлении, не должна оказывать вредного воздействия на изделие).

Согласно ГОСТ 12.1.030.81, защитному заземлению или занулению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возможно прикосновение людей. При этом в помещениях с повышенной опасностью по условиям поражения человека электрическим током, а так же в наружных электроустановках заземлению или занулению подлежат электроустановки с напряжением выше 42В переменного и 110В постоянного тока.

Изоляция должна соответствовать классу нагревостойкости, а величина сопротивления изоляции электрических цепей авиационных приборов, электрических машин и аппаратов соответствовать значениям, указанным в ГОСТе. Сопротивление изоляции электропривода, таким образом, составит 20МОм.

В связи с тем, что данное производственное помещение является особо опасным по условиям поражения человека электрическим током, необходимо занулить металлические нетоковедущие части электродвигателя, редуктора, пульта управления, к которым может прикоснуться человек. Благодаря этому при попадании фазы на корпус устройства происходит короткое замыкание питающей сети и срабатывает автоматический выключатель.

Нормативные(допустимые) значения сопротивлений заземления приведены в табл. 27.

Таблица №27.

Нормативные значения сопротивления

Напряже-ние сети, В	Режим нейтрали	Назначение заземления	Сопротивление заземления, Ом	Примечание ГОСТ 12.1.030-81
380/220	Заземленная трехфазная	Рабочее(заземление нейтрали)	Rp?4	Rп?30

12.1.4 Пожарная безопасность

Основными причинами пожара от электроустановок является короткое замыкание, перегрузка, большое переходное сопротивление, искрение и электрическая дуга. Эффективным средством защиты электрооборудования от токов перегрузки и короткого замыкания является использование плавких предохранителей или автоматов защиты.

Для защиты привода используется автомат защиты типа ВП1-1 рассчитанный на номинальное значение тока 2 А.

Для устранения перегрузок необходимо обеспечить правильный выбор сечения монтажных и печатных проводников. Сечение провода подбирается по таблице 28.

Таблица №28

Сечение провода.

Сечение провода, мм2	0,05	0,07	0,1	0,2	0,3	0,5	0,7	1	1,5	2	4	6	10
Допустимый ток, А	0,7	1	1,3	2,5	3,5	5	7	10	14	17	25	30	45

Наиболее распространённые тип провода, применяемые для подключения, приведен в таблице 29.

Таблица №29.

Тип провода, применяемый для подключения.

Марка проводов	Площадь поперечного сечения жилы, мм2	Интервал рабочих температур, °С	Номинальное напряжение, В (частота, Гц)	Область применения
БПВЛ	0.2	-60.. .+70	220(50)	Для монтажа электросети

В целях предотвращения пожара нужно проводить с людьми, работающими в производственном помещении, противопожарный инструктаж, на котором ознакомить работников с правилами противопожарной безопасности, а также обучить использованию первичных средств пожаротушения.

В случае возникновения пожара необходимо отключить электропитание, вызвать по телефону пожарную команду, эвакуировать людей из помещения согласно плану эвакуации и приступить к ликвидации пожара огнетушителями. При наличии небольшого очага пламени можно воспользоваться подручными средствами с целью прекращения доступа воздуха к объекту возгорания.

Для обеспечения пожарной безопасности на подстанции должны находиться следующие средства:

- ручные углекислотные огнетушители ОУ-5-1шт.;

- извещатель пожарный комбинированный дымо-тепловой «ДИП-1»-1шт;

- система автоматического пожаротушения - газовая АУП с электро - пуском;

- два эвакуационных выхода.

12.1.5 Шум

Допустимые уровни звукового давления по ГОСТ 12.1.003-83 для работы, требующей сосредоточенности - работа с повышенными требованиями к процессам наблюдения и дистанционного управления производством (рабочее место за пультом в помещении с шумным оборудованием) представлены в табл. 30.

Таблица №30

Допустимые уровни звукового давления.

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Уровни звукового давления, дБ
103	91	83	77	73	70	68	66	64	75



При выполнении основной работы на установке уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБА. Источники шума- двигатели снабдить защитными кожухами.

Выводы

Помещение, в котором будет эксплуатироваться планетарный механизм крепления и перемещения образцов, оснащено естественной вентиляцией, равномерно освещено, установлены средства пожаротушения, установлена звукоизоляция помещения согласно нормам.

Сам механизм оснащен выбранным автоматом защиты, сечением и маркой провода для его подключения, защитным отключающим устройством, выполнено зануление корпуса.

Для обеспечения безопасности жизнедеятельности при эксплуатации электропривода все действия должны выполняться согласно инструкциям разработанным в данном дипломном проекте. При выполнении какой-либо операций работник должен быть очень внимательным и выполнять только предписанные действия. Любые отклонения от инструкции могут быть опасными для его жизни.

12.2 Санитарно-гигиенические условия труда на рабочем месте сборщика планетарного механизма крепления и перемещения образцов

Технологический процесс сборки планетарного механизма крепления и перемещения образцов состоит из простейших операций установки и закрепления готовых деталей друг к другу. На главный фланец устанавливаются электрические вводы в вакуум, ввод движения в вакуум и редуктор, сквозь который проходит главный вал вращения. Снизу на валу крепиться карусель с микродвигателями, а сверху следящая система. В конце к редуктор смазывают и присоединяют главный двигатель. Сборка проходит вручную, без использования электроинструментов.

12.2.1 Характеристика производственного помещения

Характеристика производственного помещения представлена в табл. 31.

Таблица 31

Характеристика производственного помещения

Ширина, м	5
Длина, м	10
Высота потолка, м	3
Площадь помещения, м2	50
Объем помещения, м3	220
Количество работающих, чел	3
Объем на каждого работающего, м3	50

12.2.2 Микроклимат и вентиляция производственного помещения

Сборка планетарного механизма крепления и перемещения образцов будет происходить в производственном помещении. В этом разделе дается характеристика этого помещения, где человек собирает разрабатываемую аппаратуру, Сюда входят: микроклимат, класс помещения по условиям среды и степени опасности поражения человека электрическим током, категорию производства по пожарной безопасности.

Микроклимат производственного помещения определяется температурой (°С), относительной влажностью (%), скоростью движения воздуха (м/с).

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ. Общие санитарно-гигиенически требования к воздуху в рабочей зоне", нормирование параметров микроклимата в рабочей зоне производится в зависимости от периода года, категории работ по энергозатратам, наличия в помещении источников явного тепла.

При сборке, выполняемая работа связаны с ходьбой, перемещением и переноской тяжестей до 10 кг и сопровождаются умеренным физическим напряжением, поэтому она может быть классифицирована как физическая работа средней тяжести категории IIб. При этом, энергозатраты организма составят 201-250 ккал/ч (835-1044 кДж/ч).

В таблице 32. и 33. приведены оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88.

Таблица №32.

Оптимальные параметры микроклимата.

Период года	Категория работ	Температура, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с, не более
Холодный период	Средней тяжести - IIб	17-19	40-60	0.2
Теплый период	Средней тяжести - IIб	20-22	40-60	0.3

Таблица №33

Допустимые параметры микроклимата

Период года	Категория работ	Температура, °С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха м/с
Холодный период	Средней тяжести - IIб	15-21	Не более 75	Не более 0.4
Теплый период	Средней тяжести - IIб	16-27	55 (при 28°С) 60 (при 27°С) 65 (при 26°С) 70 (при 25°С) 75 (при 24°С и ниже )	0.2-0.5

Для нормализации воздушной среды производится расчет воздухообмена в производственном помещении.

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий СН 245-71, в производственных помещениях с объемом на одного работающего менее 20м³ следует проектировать подачу наружного воздуха в количестве, не менее 30м³/ч на каждого работающего, а в помещениях с объемом на каждого работающего более 20м³- не менее 20м³/ч на каждого работающего.

В помещениях с объемом на каждого работающего более 40м³ при наличие окон или окон и фонарей и при отсутствии выделения вредных и неприятно пахнущих веществ допускается предусматривать периодически действующую-естественную вентиляцию (открывание створок переплетов окон и фонарей).

В помещениях без естественной вентиляции объем наружного воздуха должен составлять не менее 60м³/ч на одного работающего.

Помещение, в котором будет собираться электропривод, оборудовано естественной вентиляцией. Вредных и неприятно пахнущих веществ не выделяется.

12.2.3 Проектирование и расчет осветительной установки.

Искусственное освещение в помещении для сборки электропривода должно осуществляться системой общего равномерного освещения.

В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться люминесцентные лампы типа ЛБ.

Общее освещение следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сверху от рабочего места.

Зрительная работа малой точности. Разряд и подразряд Vа. Нормируемая освещенность - Е_но = 300 лк (СНиП 23-05-95).

Для общей системы освещения, используются светильники ЛСП02 с люминесцентными лампами (прямого света, исполнение пыле и водонезащищенное).

Произведем расчет системы освещения для светильников типа ЛСП02:

- количество ламп в одном светильнике n=2

- мощность каждой лампы в светильнике р=40 Вт

- высота помещения Н_n=3м

- расстояние от светильника до потолка h_с=156мм

- высота рабочей поверхности h_р=0,8м

- световой поток (зависит от типа и мощности светильника) Ф=2100лм (тип лампы ЛДЦ)

Расчетную высоту h подвеса светильника над рабочей поверхностью можно определить по формуле:

h=Н_n-h_с-h_р=:3-0.156-0.8=2.044м

Индекс помещения определяется по формуле:

i=(А·В)/h·(А+B),

где: А-длина помещения;

В- ширина помещения.

i=(10·5)/(2.044·(10+5))=1.63

Коэффициент использования светового потока зависит от КСС светильника, индекса помещения и коэффициентов отражения потолка р_п стен р_с и рабочей поверхности или пола р_р и равен з=0,52.

Исходя из условий эксплуатации помещения, выбираем коэффициент запаса К_з=1,5.

Число светильников в осветительной установке вычисляется по формуле:

N=Еm·S·К_з·z/n·з·Ф,

где:S - площадь помещения;

z=1,1 коэффициент неравномерности освещения для люминесцентных ламп.

N=300·50·1.5·1,1/2·0.52·2100=11.32

В результате было установлено, что для освещения помещения площадью 50м² при использовании общего освещения со светильниками ЛСП02, необходимо применять 12 светильников, как изображено на рисунке 34

Рисунок 34 Оптимальное расположение источников света в помещении.

12.2.4 Требования к шуму в производственном помещении.

В помещении, где производится сборка электропривода, присутствуют производственные шумы. Допустимые нормы шума должны быть не более, чем нормы шума приведенные в таблице 34.

Таблица №34.

Допустимые нормы звукового давления.

Уровни звука и эквивалентные уровни, дБА	Уровни звукового давления (дБ), в октавных полосах со средне геометрическими частотами (Гц)
80	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
	107	95	87	82	78	75	73	71	69



Выводы

Помещение, в котором будет собираться планетарный механизм крепления и перемещения образцов, оснащено естественной вентиляцией, равномерно освещено, установлена звукоизоляция помещения согласно нормам.

Для обеспечения безопасности жизнедеятельности при сборке механизма, все действия должны выполняться согласно инструкциям разработанным в данном дипломном проекте. При выполнении какой-либо операций работник должен быть очень внимательным и выполнять только предписанные действия. Любые отклонения от инструкции могут быть опасными для его жизни.

Размещено на Allbest.ru

...