Проект модернизации токарного станка с ЧПУ 1П426ДФ3 с заменой системой управления и расширением технологических возможностей

;(4.34)

По паспортным данным станка: N_д=17 кВт; =0,85.

N = 4,5 кВт < N_д = 170,85 = 14,45 кВт.

4.2.3 Техническое нормирование операций

Техническая норма времени, определяющая затраты времени на обработку, служит основой для оплаты работы, калькуляции себестоимости детали и изделия. На основе технических норм времени рассчитываются длительность производственного цикла, необходимое количество станков, инструментов и рабочих, определяется производственная мощность цехов или участков. Норма времени является одним из основных факторов для оценки совершенства технологического процесса и выбора наиболее прогрессивного варианта обработки заготовки.

Произведем нормирование токарной операции (010).

При обработке в условиях мелкосерийного типа производства, определяется штучно-калькуляционное время (Т_ш-к), состоящее из штучного (Т_шт) и подготовительно-заключительного времени на партию деталей (Т_п-з), которое определяется по зависимости:

(4.35)

где: Т_шт - норма штучного времени обработки детали,

Т_шт = t_o + t_в + t_обс + t_лп; (4.36)

где t_o - основное время, мин;

(4.37)

где: n - частота вращения шпинделя, об/мин;

S_o - подача, мм/об;

i - число проходов;

L_Р - длина рабочего хода,

, (4.38)

где: l - длина обрабатываемого участка, l = 48 мм;

l_вр - длина врезания, l_вр = 3 мм;

l_пер - длина перебега, l_пер = 2 мм;

мм;

Подставим численные значения в выражение (4.37), получим:

мин.

t_в - вспомогательное время, мин;

t_в=t_ву+ t_мв, (4.39)

где: t_ву - время на установку и снятие заготовки, t_ву=1,35 мин;

t_мв - машинное вспомогательное время, t_мв=0,61 мин.

Подставив численные значения в выражение (4.39), получим:

t_в = 1,35 + 0,61 = 1,96 мин.

t_обс - время на обслуживание рабочего места, мин;

t_лп - время на личные потребности, мин.

t_обс + t_л.п =0,10·t_оп (4.40)

где t_оп - оперативное время, мин:

t_оп = t_о + t_в;(4.41)

t_оп = 2,41 + 1,96 = 4,37 мин;

Подставим численные значения в выражение (4.40), получим:

t_обс + t_л.п = 0,10·4,37 = 0,43 мин.

Подставив численные значения в выражение (4.36), поучим:

Т_шт = 2,41+ 1,96+ 0,43 = 4,81 мин.

Т_п-з - подготовительно-заключительное время, Т_п-з = 12 мин;

n_з - размер партии деталей, запускаемых в производство, n_з = 6 шт.

Подставив полученные значения в уравнение (4.35), получим:

мин;

Расчет норм времени обработки для остальных операций производится аналогично.

5. Эксплуатационная документация

5.1 Разработка инструкции по эксплуатации

Токарный станок 1П426ДФ3 предназначен для использования в цехах механической обработки в условиях эксплуатации УХЛ4 по ГОСТ 15150-69. При этом нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха должно быть не ниже +5?С в соответствии с требованиями ГОСТ 21552-84, верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха не выше +40?С и относительной влажности не более 80% (с учетом требований к условиям эксплуатации устройства ЧПУ NC210-31). Запыленность в пределах санитарной нормы. В зоне эксплуатации УЧПУ должны быть приняты меры, исключающие попадание на внешние поверхности и внутрь УЧПУ пыли, влаги, масла, стружки, охлаждающей жидкости, паров и газов в концентрациях, повреждающих металл и изоляцию, в том числе, во время технического обслуживания.

Станок не должен подвергаться воздействию местного нагрева и сильных перепадов температур. Установленные вблизи станка устройства, работающие с использованием токов высокой частоты, должны иметь защиту от радиопомех. Подводка питающей сети к УЧПУ должна быть проведена с соблюдением требований МЭК 550-77 по защите её от электромагнитных помех, прерываний и провалов напряжения. По уровню излучаемых индустриальных радиопомех УЧПУ относится к оборудованию класса А по СИСПР 22-97.

Не следует подключать к этой сети энергетические системы, работа которых может вызвать нарушения в работе данной сети по допустимым уровням значений питающего напряжения, уровню и спектру помех, длительности прерываний и провалов питающего напряжения.

Вибрация в рабочей зоне производственного помещения, действующая на УЧПУ вдоль его вертикальной оси, не должна иметь частоту выше 25 Гц и амплитуду перемещения более 0,1 мм.

Питание станка осуществляется от трехфазной сети переменного тока напряжением В и частотой 50±1 Гц. Питание УЧПУ должно осуществляться однофазным напряжением переменного тока В, частотой 50±1 Гц.

Подключение УЧПУ к промышленной сети должно производиться только через развязывающий трансформатор мощностью не менее 300 ВА. Станок подключается к общецеховой шине заземления, сопротивление которой не должно превышать 4 Ом.

К работе на станке и его обслуживанию допускаются только лица, изучившие конструктивные и технологические особенности станка, прошедшие специальный инструктаж по особенностям работы с данной системой ЧПУ и инструктаж по технике безопасности.

При эксплуатации станка необходимо соблюдать общие правила техники безопасности и правила, описанные в руководстве по эксплуатации.

При эксплуатации станка категорически запрещается:

- работать на неисправном станке и неисправным или незакрепленным инструментом;

- работать со снятыми или неисправными кожухами и крышками;

- работать без охлаждения;

- убирать стружку при вращении шпинделей;

- тормозить движущиеся части станка рукой или каким-нибудь предметом;

- производить чистку и настройку станка при не отключенном питании.

Перед началом работы необходимо:

1) Произвести внешний технический осмотр станка.

2) Проверить уровень масла в бачках системы смазки шпиндельного узла и направляющих каретки. При необходимости долить масло до необходимого уровня.

3) Проверить визуальным осмотром состояние электро- и гидрооборудования. Обрывы и повреждения электропроводов и трубопроводов не допускаются.

По окончании работы необходимо:

- выключить вводной выключатель электрошкафа;

- произвести ежедневное техническое обслуживание.

6. Безопасность и экологичность проекта

Современное машиностроительное производство представляет собой комплекс сложных технических систем, машин и оборудования с высоким уровнем механизации и автоматизации производственных процессов. До настоящего времени наибольшее внимание при создании новой технологии, машин и механизмов уделяется таким показателям, как производительность, стоимость и др. Между тем безопасность и экологичность, обеспечение комфортных условий труда, сведение к минимуму риска для обслуживающего персонала выдвигаются в число важнейших критериев, характеризующих технический уровень и качество машин, оборудования и технических процессов, определяющих их конкурентоспособность на мировом рынке.

Обеспечение безопасности труда реализуется как при проектировании производственных процессов, так и в процессе их выполнения. Решающим направлением улучшения условий труда, превращение всех производств в безопасные - является техническое перевооружение машиностроительных предприятий безопасной техникой.

Безопасность труда обеспечивается соблюдением стандартов по безопасности труда, правил по технике безопасности, санитарных норм и правил, инструкций по охране труда. Особое внимание обращается на соблюдение этих требований при создании новых видов оборудования, разработке и реализации производственных процессов.

Создание безопасных и экологичных производственных процессов, машин и оборудования составляет материальную основу обеспечения жизнедеятельности человека и является одной из основных целей системы управления безопасностью труда и экологической безопасностью предприятия.

6.1 Безопасность труда на проектируемом оборудовании

6.1.1 Характеристика безопасности применяемого в проекте оборудования

Согласно ГОСТ 12.2.003 - 74^* станок 1П426ДФ3 обеспечивает требования безопасности при монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении. В процессе эксплуатации не загрязняет выбросами вредных веществ в окружающую среду (воздух, почву, водоемы) выше норм, установленных в стандартах СЭВ^*.

Безопасность станка обеспечивается:

- выбором принципов действия, конструктивных схем, безопасных элементов конструкции;

- применением в конструкции средств механизации, автоматизации и дистанционного управления;

- применением в конструкции средств защиты;

- выполнением эргономических требований;

- применением в конструкции соответствующих материалов.

Производственное оборудование пожара и взрывобезопасное.

Основным элементы конструкции станка.

Применяемые в конструкции материалы не опасные и не вредные. Не используются новые вещества и материалы, не прошедшие гигиеническую проверку и проверку на пожарабезопасность.

Составные части станка (в том числе провода, кабели и т.п.) выполнены с таким расчетом, чтобы исключалась возможность их случайного повреждения, вызывающего опасность.

Движущие части станка ограждены или снабжены другими средствами т.к. они являются источниками опасности. В случаях невозможности ограждения или снабжения другими средствами защиты, предусматриваются средства сигнализации, предупреждающие о пуске оборудования, и средства останова и отключения от источников питания.

Элементы конструкции станка не имеют острых углов, кромок и поверхностей с неровностями, представляющих источник опасности, если их наличие не определяется функциональным назначением оборудования. В последнем случае предусмотрены меры защиты от возможного травмирования.

Конструкция станка имеет средства местного освещения, соответствующие условиям эксплуатации; при этом исключается возможность случайных прикосновений к токоведущим частям установленных средств.

Конструкцией станка предусмотрена сигнализация при нарушении нормального режима работы, средства автоматического останова и отключения оборудования от источников энергии при опасных неисправностях, авариях и при режимах работы, близких к опасным.

Рабочие органы станка, а также захватывающие, зажимные устройства или их приводы оборудованы средствами, предотвращающими возникновение опасности при полном или частичном прекращении подачи носителя (электрического тока, жидкости в гидростстемах, сжатого воздуха и т.п.) к приводам этих устройств, а также средствами, исключающими самовключение приводов рабочих органов при восстановлении подачи энергоносителей.

Органам управления.

Органы управления станком соответствуют следующим основным требованиям:

- иметь форму, размеры и поверхность, безопасные и удобные для работы;

- располагаться в рабочей зоне так, чтобы расстояние между ними, а также по отношению к другим элементам конструкции, не затрудняло выполнение операций;

- приводиться в действие усилиями, не превышающими установленных норм с учетом частоты пользования.

Органы управления аварийного выключения красного цвета, отличаются формой от остальных элементов управления, имеют указатели их нахождения, надписи о назначении, легко доступные для персонала и исключают возможность пуска до устранения аварийной ситуации. Сигнальная окраска органов управления аварийного выключения обеспечена в течении всего периода эксплуатации.

Средствам защиты, входящим в конструкцию станка.

- средства защиты приводятся в готовность до начала функционирования оборудования так, чтобы функционирование оборудования было невозможно при отключенных или неисправных средствах защиты;

- средства защиты непрерывно выполняют свои функции или срабатывать при возникновении опасности;

- отказ отдельных элементов средств защиты не прекращают защитного действия других средств или создавать какую - либо дополнительную опасность;

- средства защиты доступные для обслуживания и контроля;

- съемные, откидные и раздвижные ограждения рабочих органов имеют устройства, исключающие их случайное снятие и открывание, а при необходимости иметь блокировки, обеспечивающие прекращение рабочего процесса при съеме или открывании ограждения;

- для предупреждения об опасности в качестве сигнальных элементов применяют звуковые, световые и цветовые сигнализаторы;

- сигнальные устройства установлены в зонах видимости и слышимости обслуживающего персонала;

- части производственного оборудования, представляющие опасность для людей, окрашены в сигнальные цвета.

6.1.2 Разработка инструкций по охране труда оператора

Инструкция по охране труда -- нормативный акт, устанавливающий требования по охране труда при выполнении работ в производственных помещениях, на территории предприятия, на строительных площадках и в иных местах, где производятся эти работы или выполняются служебные обязанности.

Инструкции по охране труда могут быть типовые (отраслевые) и для работников предприятий (по должностям, профессиям и видам работ).

Типовые инструкции утверждаются федеральными органами исполнительной власти после проведения предварительных консультаций с соответствующими профсоюзными органами.

Инструкции по охране труда могут разрабатываться как для работников по должностям, отдельным профессиям (менеджеры, электросварщики, станочники, слесари, электромонтеры, уборщицы, лаборанты, доярки и др.), так и на отдельные виды работ (работа на высоте, монтажные, наладочные, ремонтные работы, проведение испытаний и др.).

Инструкция по охране труда должна содержать следующие разделы:

? общие требования охраны труда;

? требования охраны труда перед началом работы;

? требования охраны труда во время работы;

? требования охраны труда в аварийных ситуациях;

? требования охраны труда по окончании работы

1. Общие требования охраны труда

1.1. К самостоятельной работе на токарных станках допускается обученный персонал, прошедший медицинский осмотр, инструктаж по охране труда на рабочем месте, ознакомленный с правилами пожарной безопасности и усвоивший безопасные приемы работы.

1.2. Токарю разрешается работать только на станках, к которым он допущен, и выполнять работу, которая поручена ему администрацией цеха.

1.3. Рабочий, обслуживающий токарные станки, должен иметь: костюм хлопчатобумажный или полукомбинезон, очки защитные, ботинки юфтевые.

1.4. Если пол скользкий (облит маслом, эмульсией), рабочий обязан потребовать, чтобы его посыпали опилками, или сделать это сам.

1.5. Токарю запрещается:работать при отсутствии на полу под ногами деревянной решетки по длине станка, исключающей попадание обуви между рейками и обеспечивающей свободное прохождение стружки;работать на станке с оборванным заземляющим проводом, а также при отсутствии или неисправности блокировочных устройств:стоять и проходить под поднятым грузом;проходить в местах, не предназначенных для прохода людей;заходить без разрешения за ограждения технологического оборудования;снимать ограждения опасных зон работающего оборудования;мыть руки в эмульсии, масле, керосине и вытирать их обтирочными концами, загрязненными стружкой.

1.6. О каждом несчастном случае токарь обязан немедленно поставить в известность мастера и обратиться в медицинский пункт.

2. Требования охраны труда перед началом работы

2.1 Принять станок от сменщика: проверить, хорошо ли убраны станок и рабочее место. Не следует приступать к работе до устранения выявленных недостатков; надеть спецодежду, застегнуть рукава и куртку, надеть головной убор, проверить наличие очков;

2.2 Проверить наличие и исправность защитного кожуха зажимного патрона, защитного экрана, предохранительных устройств защиты от стружки, охлаждающих жидкостей; отрегулировать местное освещение так, чтобы рабочая зона была достаточно освещена и свет не слепил глаза;

2.3 Проверить наличие смазки станка. При смазке следует пользоваться только специальными приспособлениями;

2.4 Проверить на холостом ходу станка: а) исправность органов управления; б) исправность системы смазки и охлаждения; в) исправность фиксации рычагов включения и переключения; г) срабатывание защиты -- патрон должен остановиться при откинутом кожухе, станок не должен включиться, пока кожух не будет поставлен в исходное положение.2.5 Токарю запрещается: работать в тапочках, сандалиях, босоножках и т.п.; применять неисправные и неправильно заточенные режущие инструменты и приспособления;прикасаться к токоведущим частям электрооборудования, открывать дверцы электрошкафов. В случае необходимости следует обращаться к электромонтеру

3. Требования охраны труда во время работы

3.1 Устанавливать и снимать тяжелые детали со станка только с помощью грузоподъемных средств;

3.2 Нельзя опираться на станок во время его работы и непозволять делать это другим;

3.3 Поданные на обработку и обработанные детали укладывать устойчиво на подкладках;

3.4 При возникновении вибрации остановить станок, проверить крепление заготовки, режущего инструмента и приспособлений, принять меры к устранению вибрации;

3.5 При обработке деталей из металлов, дающих ленточную стружку, пользоваться стружколомателем; остерегаться наматывания стружки на обрабатываемую деталь или резец и не направлять вьющуюся стружку на себя;

3.6 Для удаления стружки со станка использовать специальные крючки и щетки-сметки.

3.7 Остановить станок и выключить электрооборудование в следующих случаях: а) уходя от станка даже на короткое время; б) при временном прекращении работы; в) при перерыве в подаче электроэнергии; г) при уборке, смазке, чистке станка; д) при обнаружении какой-либо неисправности, которая грозит опасностью; е) при подтягивании болтов, гаек и других крепежных деталей;

3.8 В кулачковом патроне без подпоры задней бабки можно закреплять только короткие, длиной не более

2 диаметров, уравновешенные детали; в других случаях для подпоры следует пользоваться задней бабкой;

3.9 При обработке в центрах деталей длиной, равной 12 диаметрам и более, а также при скоростном и силовом резании деталей длиной, равной 8 диаметрам и более, применять дополнительные опоры (люнет);

3.10 При обработке деталей в центрах проверить крепление задней бабки, смазать центр после установки изделия;

3.11 При работе с большими скоростями применять вращающийся центр, прилагаемый к станку;

3.12 При обточке длинных деталей следить за центром задней бабки; следить за правильной установкой резца и не подкладывать под него разные куски металла; использовать подкладки, равные площади резца;резец зажимать с минимально возможным вылетом и не менее чем тремя болтами.

3.13 Токарю запрещается:

- Работать на станке в рукавицах или перчатках, а также с забинтованными пальцами без резиновых напальчников;

- Удалять стружку непосредственно руками и инструментом;

- Обдувать сжатым воздухом из шланга обрабатываемую деталь;

- Пользоваться местным освещением напряжением выше 42 В;

- Брать и подавать через работающий станок какие-либо предметы, подтягивать гайки, болты и другие соединительные детали станка;

- Тормозить вращение шпинделя нажимом руки на вращающиеся части станка или детали;

- На ходу станка производить замеры, проверять рукой чистоту поверхности обрабатываемой детали, производить шлифовку шкуркой или абразивом;

- Находиться между деталью и станком при установке детали грузоподъемным краном;

- Во время работы станка открывать и снимать ограждения и предохранительные устройства;

- Работать со сработанными или забитыми центрами;

- Затачивать короткие резцы без соответствующей оправки;

- Пользоваться зажимными патронами, если изношены рабочие плоскости кулачков;

- При отрезании тяжелых частей детали или заготовок придерживать отрезаемый конец руками;- Применять центр с изношенными или забитыми конусами. Размеры токарных центров должны соответствовать центровым отверстиям обрабатываемых деталей; оставлять ключи, приспособления и другие инструменты на работающем станке.

4. Требования охраны труда в аварийных ситуациях

4.1. В случае поломки станка, отказа в работе пульта управления токарь должен отключить станок и сообщить об этом мастеру.

4.2. В случае загорания замасленной ветоши, оборудования или возникновения пожара необходимо немедленно отключить станок, сообщить о случившемся администрации и другим работникам цеха и приступить к ликвидации очага загорания.

4.3. В случае появления аварийной ситуации, опасности для своего здоровья или здоровья окружающих людей следует отключить станок, покинуть опасную зону и сообщить об опасности непосредственному руководителю.

5. Требования охраны труда по окончании работы

5.1 Выключить станок и электродвигатель;

5.2 Привести в порядок рабочее место: а) убрать со станка стружку и металлическую пыль; б) очистить станок от грязи; в) аккуратно сложить заготовки и инструменты на отведенное место; г) смазать трущиеся части станка;

5.3 Сдать станок сменщику или мастеру и сообщить обо всех неисправностях станка;

5.4 Снять спецодежду и повесить ее в шкаф, вымыть лицо и руки теплой водой с мылом или принять душ.

6.2 Экологическая безопасность и охрана окружающей среды

6.2.1 Экологический анализ проекта

При механической обработке материалов источниками образования и выделения вредных веществ в атмосферу являются различные металлообрабатывающие станки, работающие с охлаждением и без него.

При работе станка в атмосферный воздух выделяются загрязняющие вещества, связанные с обработкой металлов резанием и технологиями финишной обработки металлов. Они содержат пыли неорганического происхождения, металлическую стружку, туманы масел и других охлаждающих жидкостей и летучие продукты, образующиеся при обработке пластмасс. Резание хрупких материалов, как бронза, чугун, текстолит, стеклопластик, дерево связано с образованием наряду со стружкой, размер которой может достигать нескольких миллиметров, мелких пылевых частиц размерами от единицы до сотен микрометров.

Интенсивность пылеобразования зависит от ряда технологических факторов: скорости резания, величины подачи режущего инструмента, геометрических параметров инструмента и обрабатываемой детали, а также от состава материалов инструмента и заготовки. При обработке резцами серого чугуна увеличение скорости в 3 раза приводит к увеличению концентрации пыли почти в 4,5 раза, а при обработке оловянистой бронзы увеличение скорости в 4 раза влечет за собой возрастание концентрации в 5,3 раза. При обработке стали Ст 45 с ростом скорости резания концентрация пыли увеличивается в небольших пределах, но резко возрастает образование частиц размерами около 2 мкм (до 75%).

Механическая обработка металлов на станках сопровождается выделением пыли, стружки, туманов масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются в среду обитания.

Отработанные СОТС необходимо собирать в специальные емкости. Масляная фаза эмульсий может поступать на регенерацию или сжигаться. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию должна соответствовать требованиям СНиП 11-32-74^*. Водную фазу СОТС очищают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию.

Мелкая масляная стружка и пыль титана и его сплавов по мере накопления подлежат сжиганию или захоронению на специальных площадках.

6.2.2 Защита окружающей среды от воздействия физических факторов (шум, вибрации)

Эффективная защита работающих от неблагоприятного влияния шума требует осуществления комплекса организационных, технических и медицинских мер на этапах проектирования, строительства и эксплуатации производственных предприятий, машин и оборудования. В целях повышения эффективности борьбы с шумом введены обязательный гигиенический контроль объектов, генерирующих ШУМ, регистрация физических факторов, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду и отрицательно влияющих на здоровье людей.

Эффективным путем решения проблемы борьбы с шумом является снижение его уровня в самом источнике за счет изменения технологии и конструкции машин. Шум механизмов возникает вследствие упругих колебаний как всего механизма, так и отдельных его деталей. Причины возникновения шума - механические, аэродинамические и электрические явления, определяемые конструктивными и технологическими особенностями оборудования, а также условиями эксплуатации. В связи с этим различают шумы механического, аэродинамического и электрического происхождения.

Для уменьшения механического шума необходимо своевременно проводить ремонт оборудования, заменять ударные процессы на безударные, шире применять принудительное смазывание трущихся поверхностей, применять балансировку вращающихся частей.

Значительное снижение шума достигается при замене подшипников качения на подшипники скольжения (шум снижаемся на 10...15 дБ), зубчатых и цепных передач клиноременными и зубчато - ременными передачами, металлических деталей - деталями из плacтмacc.

Снижение аэродинамического шума можно добиться уменьшением скорости газового потока, улучшением аэродинамики конструкции, звукоизоляции и установкой глушителей.

Электромагнитные: шумы снижают конструктивными изменениями в электрических машинах.

Широкое применение получили методы снижения шума на пути его распространения посредством установки звукоизолирующих и звукопоглощающих преград в виде экранов, перегородок, кожухов, кабин и другое. Физическая сущность звукоизолирующих преград состоит в том, что наибольшая часть звуковой энергии отражается от специально выполненных массивных ограждений из плотных твердых материалов (металла, дерева, плacтмacc, бетона и др.) и только незначительная часть проникает через ограждение.

В некоторых случаях снижение уровня шума достигается применением звукопоглощающих пористых материалов. Звуковые волны, падающие на пористый материал, приводят воздух в колебательные движения, при которых возникает вязкое трение и переход звуковой энергии в теплоту.

Пористые поглотители изготовляют из органических и минеральных волокон (древесной массы, кокса, шерсти), из стекловолокна, а также из пенопласта с открытыми порами. Для защиты материала от механических повреждений и высыпаний используют ткани, сетки, пленки, а также перфорированные экраны.

Резонансные поглотители имеют воздушную полость, соединенную отверстием с окружающей средой. Воздух в резонаторе выполняет роль механической колебательной системы, состоящей из элементов массы, упругости и демпфирования.

При необходимости повышения коэффициента звукопоглощения в области высоких частот звукоизолирующие слои покрывают защитной оболочкой с мелкой и частой перфорацией, применяют также штучные звукопоглотители в виде конусов, кубов, закрепленных над оборудованием, являющимся источником повышенного шума.

Классификация средств коллективной защиты от шума представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Средства коллективной защиты от шума на пути его распространения

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением, например замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т.п. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования - превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке, и т.п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин.

Рисунок 6.2 - Классификация методов и средств защиты от вибрации

6.3 Безопасность проекта в чрезвычайных ситуациях

6.3.1 Анализ вероятных ЧС

Понятие «чрезвычайный» трактуется как «исключительный, очень большой, превосходящий все» (Ожегов С. И. Словарь русского языка). Словосочетание «чрезвычайная ситуация» относится к совокупности опасных событий или явлений, приводящих к нарушению безопасности жизнедеятельности.

Чрезвычайная ситуация - это неожиданная, внезапно возникшая обстановка на определенной территории или объекте экономики в результате аварии, катастрофы, опасного природного явления или стихийного бедствия, которые могут привести к человеческим жертвам, ущербу здоровью людей или окружающей среде, материальным потерям и нарушению условии жизнедеятельности людей. ЧС классифицируются:

-по причине возникновения: преднамеренные и не преднамеренные;

-по природе возникновения: техногенные, природные, экологические, биологические, антропогенные, комбинированные;

-по скорости развития: взрывные, внезапные, скоротечные, плавные;

-по масштабам распространения последствий: локальные, местные, территориальные, региональные, федеральные, трансграничные;

-по возможности предотвращения ЧС: неизбежные (например, природные) и предотвращаемые (например, техногенные, социальные).

К техногенным относятся ЧС, происхождение которых связано с техническими объектами: взрывы, пожары, аварии на химически опасных объектах, выбросы радиоактивных веществ на радиационно опасных объектах, аварии с выбросом экологически опасных веществ, обрушение зданий, аварии на системах жизнеобеспечения и др.

К природным относятся ЧС, связанные с проявлением стихийных сил природы: землетрясения, цунами, наводнения, извержения вулканов, оползни, сели, ураганы, смерчи, бури, природные пожары и др.

К экологическим бедствиям (ЧС) относятся аномальные изменения состояния природной среды: загрязнения биосферы, разрушение озонового слоя, опустынивание, кислотные дожди и т. д.

К биологическим ЧС относятся эпидемии, эпизоотии, эпифитотии.

Чрезвычайные ситуации характеризуются качественными и количественными критериями. К качественным критериям относятся: временной (внезапность и быстрота развития событий); социально-экологический (человеческие жертвы, выведение из хозяйственного оборота больших площадей); социально-психологический (массовые стрессы); экономический.

Основные причины возникновения ЧС:

-внутренние: сложность технологий, недостаточная квалификация персонала, проектно-конструкторские недоработки, физический и моральный износ оборудования, низкая трудовая и технологическая дисциплина;

-внешние: стихийные бедствия, неожиданное прекращение подачи электроэнергии, газа, воды, технологических продуктов, терроризм, войны.

Характер развития ЧС

Возникновение ЧС обусловлено наличием остаточного риска. В соответствии с концепцией остаточного риска абсолютную безопасность обеспечить невозможно. Поэтому принимается такая безопасность, которую приемлет и может обеспечить общество в данный период времени.

Условия возникновения ЧС: наличие источника риска (давления, взрывчатых, ядовитых, радиоактивных веществ), действие факторов риска (выброс газа, взрыв, возгорание); нахождение в очаге поражения людей, сельскохозяйственных животных и угодий.

Анализ причин и хода развития ЧС различного характера показывает их общую черту - стадийность. Выделяют пять стадий (периодов) развития ЧС:

-накопления отрицательных эффектов, приводящих к аварии;

-период развития катастрофы;

-экстремальный период, при котором выделяется основная доля энергии;

-период затухания;

-период ликвидации последствий.

6.3.2 Разработка мероприятий по обеспечению устойчивости работы проектируемого объекта в условиях ЧС

Обеспечение устойчивой работы проектируемых объектов (ПО) в условиях ЧС мирного и военного времени является одной из основных задач российской системы предупреждения и действий в ЧС (PC ЧС).

Под устойчивостью функционирования проектируемого объекта или другой структуры понимают способность их в чрезвычайных ситуациях противостоять воздействии поражающих факторов с целью поддержания выпуска продукции в запланированном объеме и номенклатуре; предотвращения или ограничения угрозы жизни и здоровья персонала, населения и материального ущерба, также обеспечения восстановления нарушенного производства в минимально короткие сроки. На устойчивость работы ПО в ЧС влияют следующие факторы:

-надежность защиты персонала;

-способность противостоять поражающим факторам основных производственных фондов (ОПФ);

-технологического оборудования (ТО), систем энергообеспечения, материально-технического обеспечения и сбыта;

-подготовленность к ведению спасательных и других неотложных работ (СиДНР) и работ по восстановлению производства, а также надежность и непрерывность управления.

Перечисленные факторы определяют и основные требования к устойчивому функционированию ПО и изложены в Нормах проектирования инженерно-технических мероприятий (ИТМ-ГО).

Оценка устойчивости ПО к воздействию поражающих факторов различных ЧС заключается в:

-в выявлении наиболее вероятных ЧС в данном районе;

-анализе и оценке поражающих факторов ЧС;

-определении характеристик объекта экономики и его элементов;

-определении максимальных значений поражающих параметров;

-определении основных мероприятий по повышению устойчивости работы ПО (целесообразное повышение предела устойчивости).

Все данные по производству и поражающим факторам ЧС должны быть занесены в «Декларацию по безопасности промышленного объекта».

Главным критерием устойчивости является предел устойчивости ПО к параметрам поражающих факторов ЧС, а именно:

-механическим поражающим параметрам - ударная волна, высота волны прорыва, интенсивность землетрясения;

-тепловому (световому) излучению - тепловой импульс, приводящий к воспламенению, ожогу;

-химическому заражению (поражению) - поражающая токсическая доза;

-радиоактивному заражению (облучению) - допустимый уровень радиации, при котором можно работать, допустимая доза облучения;

-морально-психологической устойчивости общества (время адаптации и коэффициент психоэмоциональной устойчивости).

Определение наиболее вероятных ЧС производится исходя из типа ПО, характера технологического процесса и особенностей географического района. Например, для целлюлозно-бумажного комбината возможно воздействие взрыва, химического заражения, пожара, наводнения (при расположении на реке), землетрясения (при расположении в сейсморайоне).

Максимальные параметры поражающих факторов задаются штабами ГО ЧС.

Оценка степени устойчивости к воздействию механических поражающих факторов заключается: в уточнении предела устойчивости каждого элемента цеха; объекта в целом.

Заключение об устойчивости объекта к механическим поражающим факторам делается путем сопоставления найденного предела устойчивости объекта с ожидаемым. Если найденный предел устойчивости объекта больше ожидаемого, то объект устойчив, если меньше -- не устойчив.

Оценка устойчивости объекта к тепловому (световому) излучению заключается в определении:

-максимального теплового импульса, ожидаемого на объекте (на расстоянии);

-степени (I--V) огнестойкости зданий и сооружений, зависящей от температуры возгорания элементов конструкций

-категории пожарной опасности производства (А-Д) в выявлении сгораемых элементов (материалов) зданий, веществ;

-значений тепловых импульсов, при которых происходит воспламенение материалов

-предела устойчивости здания к тепловому излучению и сопоставления с ожидаемым максимальным тепловым импульсом.

Пределом устойчивости ПО к воздействию теплового излучения считают min величину теплового (светового) импульса, при котором происходит воспламенение горючих материалов и возникновение пожара.

Оценка устойчивости работы ПО при возникновении ЧС химического характера включает: определение времени, в течение которого территория объекта будет опасна для людей; анализ химической обстановки, ее влияние на производственный процесс и объем защиты персонала.

Пределом устойчивости объекта к химическому заражению является пороговая токсическая доза, приводящая к появлению начальных признаков поражения производственного персонала и снижающая его работоспособность.

При нахождении персонала в зданиях токсодоза уменьшится в 2 раза.

Оценка устойчивости работы ПО в условиях радиоактивного заражения (загрязнения) включает: оценку радиационной обстановки, определение доз облучения персонала, радиационных потерь и потерю трудоспособности.

Предел устойчивости ПО в условиях радиоактивного заражения - это предельное значение уровня радиации на объекте, при котором еще возможна производственная деятельность в обычном режиме (двумя сменами), и при этом персонал не получит дозу выше установленной.

Пределами психоэмоциональной устойчивости производственного персонала к поражающим факторам ЧС являются время адаптации человека к условиям ЧС.

Время адаптации зависит от состояния нервной системы человека и характеризуется стадиями:

- витальная реакция - поведение человека направлено на сохранение жизни (15 мин);

- психоэмоциональный шок, снижение критической оценки ситуации (3-5 ч);

- психологическая демобилизация, паническое настроение (до 3-х суток);

- стабилизация самочувствия (3-10 суток).

Снизить время адаптации человека к условиям ЧС можно психофизиологическим отбором людей, практической подготовкой людей по выработке алгоритма действия в конкретной ЧС и тренировкой по использованию СИЗ.

В условиях ЧС возможны стрессы и психические травмы, приводящие к появлению «синдрома бедствия» (75% людей).

Психоэмоциональная устойчивость общества в ЧС -- это состояние трудоспособности человека, его способность эффективно вести спасательные работы.

Повысить психоэмоциональную устойчивость общества в ЧС, можно исчерпывающей речевой информацией, созданием «зон безопасности», приемом успокаивающих медикаментозных средств и вовлечением людей в активную деятельность по ликвидации ЧС.

Устойчивость энергообеспечения и материально технического обеспечения зависит от устойчивости внешних и внутренних источников энергии, устойчивой работы поставщиков сырья, комплектующих изделий, наличия резервных, дублирующих и альтернативных источников снабжения.

Пределом устойчивости работы ПО по источникам энергии и МТО является время бесперебойной работы объекта в автономном режиме.

Для нормальной работы ПО необходимо устойчивое управление в ЧС.

Пределом устойчивости управления является время, в течение которого обеспечивается бесперебойное оповещение, связь, охрана.

После определения предела устойчивости функционирования объекта намечаются и выполняются мероприятия по повышению его устойчивости, которые включают:

1) Предотвращение причин возникновения ЧС (отказ от потенциально опасного оборудования; совершенствование или перепрофилирование производства; внедрение новых технологий; разработка декларации безопасности; проверка персонала).

2) Предотвращение ЧС (внедрение блокирующих устройств в системы автоматики, обеспечение безопасности).

3) Смягчение последствий ЧС (повышение качественных характеристик оборудования: прочность, огнестойкость, рациональное размещение оборудования; резервирование; дублирование; создание запасов; аварийная остановка производства);

4) Обеспечение защиты от возможных поражающих факторов расстоянием, ограничением времени действия, использованием экранов, средств индивидуальной и коллективной защиты.

Общие требования к мероприятиям по повышению устойчивости объекта экономики: эффективность и экономичность.

Эффективность достигается комплексной оценкой всех поражающих факторов ЧС.

Экономичность -- увязкой мероприятий по предотвращению ЧС с мероприятиями повседневной производственной деятельности предприятия.

Необходимым условием экономичности мероприятий по повышению устойчивости является выполнение условия:

С_итм<<У_п

где С_итм -- стоимость инженерно-технических мероприятий по повышению устойчивости; У_п -- полный ущерб при ЧС.

Чем больше предприятие вкладывает средств в профилактические, организационные и инженерно-технические мероприятия, тем больше эффективность, тем меньше вероятность возникновения ЧС.

7. Функционально-стоимостный анализ базовой обработки детали

Функционально-стоимостная модель объекта пригодна для выявления ненужных функций и элементов в объекте; определения функциональной достаточности и полезности материальных элементов объекта; распределения затрат по функциям; оценки качества исполнения функций; выявления дефектных функциональных зон в объекте; определения уровня функционально-структурной организации изделия. Построение функционально-стоимостной модели осуществляется путем суперпозиции функциональной и структурной моделей объекта.

Оценка значимости функции ведется последовательно по уровням функциональной модели (сверху вниз), начиная с первого. Для главной и второстепенной, т.е. внешних функций объекта при оценке их значимости исходным является распределение требований потребителей (показателей качества, параметров, свойств) по значимости (важности).

Нормирующим условием для функции является следующее:

(7.1)

где r_ij - значимость j^ой функции, принадлежащей данному i^ому уровню функциональной модели;

j=1,2,...,n

n - количество функций, расположенных на одном уровне функциональной модели и относящихся к общему узлу вышестоящего уровня.

Для внутренних функций определение значимости ведется исходя из их роли в обеспечении функций вышестоящего уровня.

Определение относительной важности функции R.

Учитывая многоступенчатую структуру функциональной модели, наряду с оценкой значимости функций по отношению к ближайшей вышестоящей определяется показатель относительной важности функции любого i-го уровня R_ij по отношению к изделию в целом:

(7.2)

где G - количество уровней функциональной модели.

В случае если одна функция участвует одновременно в обеспечении нескольких функций верхнего уровня функциональной модели, ее значимость определяется для каждой из них отдельно, а относительная важность функции для объекта в целом рассчитывается как сумма значений R_ij по каждой ветви функциональной модели (от i^го уровня до первого), проходящей через эту функцию.

Оценка качества исполнения функций Q.

Обобщенный (комплексный) показатель качества варианта исполнения функций оценивается по формуле:

(7.3)

где _n - значимость n^го потребительского свойства; P_nv - степень удовлетворения n^го свойства в v^ом варианте; m - количество свойств.

Важным элементом качества исполнения функций является функциональная организованность изделий, которая определяется следующими показателями. Показатель актуализации функций, определяется коэффициентом актуализации:

 (7.4)

где F_п - необходимые функции; F_об - общее количество действительных функций;

Показатель сосредоточения функций, определяется коэффициентом сосредоточения:

(7.5)

где F_осн - количество основных функций; F_об - общее количество функций.

Показатель совместимости функций, определяется коэффициентом совместимости:

(7.6)

где F_с - функции согласования; F_об - общее количество функций.

Показатель гибкости функций, определяется коэффициентом гибкости:

(7.7)

где F_P - количество потенциальных функции; F_П - количество необходимых функций.

Качество выполнения функций будет иметь вид:

 (7.8)

Определение абсолютной стоимости функций.

Функционально необходимые затраты - минимально возможные затраты на реализацию комплекса функций объекта при соблюдении заданных требований потребителей (параметров качества) в условиях производства и применения (эксплуатации), организационно- технический уровень которых соответствует уровню сложности спроектированного объекта.

Абсолютная стоимость реализации функций S_абс определяется по формуле:

S_абс=S_изг+S_экспл+S_тр+S_эн+S_проч (7.9)

где S_изг -затраты, связанные с изготовлением (приобретением) материального носителя(-ей) функции. В состав этих затрат входят: затраты на проектирование, изготовление (модернизацию), пуско-наладочные работы, обучение персонала.

S_экспл - эксплуатационные затраты.

S_тр - затраты, связанные с трудоемкостью реализации функции.

S_эн - энергозатраты на реализацию функции.

S_проч - прочие затраты на реализацию функции (отвод земли, изыскания, плата за загрязнение и пр.).

Определение относительной стоимости реализации функций

Относительная стоимость реализации функций S_отнF определяется по формуле:

, (7.10)

где S_абс - суммарная абсолютная стоимость функционирования объекта, определяется путем суммирования значений абсолютных стоимостей реализации функций;

S_абсFij - абсолютная стоимость реализации j^ой функции i^го уровня функциональной модели.

Структурная модель базового варианта приведена на рисунке 1. На её основе составляется функционально-стоимостная модель базового варианта, которая приведена в таблице 7.1. На рисунке 2 изображена функциональная модель базового варианта.

Таблица 7.1 - Функционально-стоимостная модель базового объекта

Индекс функции	Наименование функции	Материальный носитель функции	r	R	Q	Sабс (тыс.р.)	Sотн
1	2	3	4	5	6	7	8
f1.1	Вращение шпинделя	Привод главного движения	0,5	0,25	0,25	100	0,5
f1.2	Зажим и подача заготовки в патроне	Механизм зажима и подачи заготовки	0,2	0,1	0,1	20	0,1
f1.3	Перемещение инструмента по осям	Суппорт револьверный	0,2	0,1	0,1	30	0,15
f1.4	Перемещение суппорта	Привод продольной и поперечной подачи	0,1	0,05	0,05	10	0,05
f2.1	Реализация алгоритма управления	Пульт управления	0,6	0,3	0,23	28	0,14
f2.1.1	Управление приводами подач, главного движения, системой отвода стружки	Электро-двигатели	0,4	0,12	0,08	13	0,065
f2.1.2	Зажим заготовки в патроне	Поворотный патрон	0,2	0,06	0,06	7	0,035
f2.1.3	Управление отводом стружки	Конвеер ленточный	0,2	0,06	0,04	6	0,03
f2.1.4	Питание платы индикации и датчиков; управление электродвигателями	Плата силовая	0,1	0,03	0,02	1	0,005
f2.1.5	Индикация режимов работы, настройка и управление УЧПУ	Плата индикации	0,1	0,03	0,03	1	0,005
f2.2	Представление информации об объекте управления	Датчики	0,4	0,2	0,17	12	0,06
f2.2.1	Измерение температуры	Датчики температуры	0,3	0,06	0,04	3	0,015
f2.2.2	Контроль перемещений по осям	Датчики линейные	0,1	0,02	0,015	2	0,01
f2.2.3	Контроль положения детали	Выключатели конечные	0,6	0,12	0,115	7	0,035
F1	F1 = f1.1 + f1.2 + f1.3 + f1.4	Механическая часть	0,5	0,5	0,5	160	0,8
F2	F2 = f2.1 + f2.2	Система управления	0,5	0,5	0,4	40	0,2
ИТОГО	200	1

Функционально-стоимостных диаграмм и диаграмм качества исполнения функций строятся для базового проектного варианта исследуемого объекта. Они имеют целью выявление зон диспропорции, т.е. зон избыточной затратности реализации функции, а также определение зон функциональной недостаточности (низкого качества исполнения функций). Функционально-стоимостная диаграмма и диаграмма качества исполнения функций базового варианта приведены в графической части (лист 10).



Рисунок 7.1

7.2 Функционально-стоимостной анализ проекта

7.2.1 Функционально-стоимостной анализ проектируемой системы управления

На основании ранее изложенного метода осуществляется построение структурной модели проектируемой системы управления и построение совмещенной функционально-стоимостной модели. Структурная модель проектируемой системы показана на рисунке 3, функциональная схема - на рисунке 4. Совмещенная функционально-стоимостная модель представлена в виде таблицы 7.2. Диаграммы построены с учетом выявленных в базовом варианте зон диспропорций, т.е. избыточной затратности реализации функций, а также определенных зон функциональной недостаточности (низкого качества исполнения функций). Данные диаграммы представлены в графической части (лист 10).

Рисунок 7.2

Таблица 7.2 - Функционально-стоимостная модель проектируемого варианта

Индекс функции	Наименование функции	Материальный носитель функции	r	R	Q	Sабс (тыс.р.)	Sотн
f1.1	Вращение шпинделя	Привод главного движения	0,5	0,25	0,25	100	0,426
f1.2	Зажим и вращение заготовки	Автоматический поворотный патрон	0,2	0,1	0,1	20	0,085
f1.3	Перемещение инструмента по осям	Суппорт револьверный	0,2	0,1	0,1	30	0,128
f1.4	Перемещение суппорта	Привод продольной и поперечной подачи	0,1	0,05	0,05	10	0,042
f2.1	Реализация алгоритма управления	Пульт управления	0,6	0,3	0,3	55	0,234
f2.1.1	Реализация алгоритма управления	УЧПУ	0,4	0,12	0,12	36	0,153
f2.1.2	Индикация режимов работы, настройка и управление УЧПУ	Щит Управления	0,2	0,06	0,06	9	0,038
f2.1.3	Средство для написания программы	Программное обеспечение	0,1	0,03	0,03	3	0,013
f2.1.4	Управление приводами подач, главного движения, системой отвода стружки	Электро-двигатели	0,1	0,03	0,03	2	0,009
f2.1.5	Управление зажимом/разжимом и поворотом детали	Гидроцилиндры	0,1	0,03	0,03	1	0,004
f2.1.6	Питание УЧПУ и датчиков	Блок питания	0,1	0,03	0,03	4	0,017
f2.2	Представление информации об объекте управления	Датчики	0,4	0,2	0,2	20	0,085
f2.2.1	Измерение температуры	Датчики температуры	0,2	0,04	0,04	4	0,017
f2.2.2	Контроль перемещений по осям	Датчики линейные	0,2	0,04	0,04	6	0,025
f2.2.3	Коммутация электрических цепей	Выключатели конечные	0,1	0,02	0,015	2	0,009
f2.2.4	Контроль положения детали	Датчик положения детали	0,1	0,02	0,02	1	0,004
f2.2.5	Измерение давления	Датчик давления	0,4	0,08	0,08	7	0,03
F1	F1 = f1.1 + f1.2 + f1.3 + f1.4	Процесс пропитки	0,5	0,5	0,5	160	0,681
F2	F2 = f2.1 + f2.2	Система управления	0,5	0,5	0,5	75	0,319
ИТОГО	235	1



Рисунок 7.3

7.3 Расчёт окупаемости и экономическая оценка проекта

Экономическая оценка проекта осуществляется с использованием следующих показателей:

а) чистая приведенная величина дохода (Net Present Value - NPV).

NPV представляет собой разность между приведенными к началу реализации проекта поступлениями от реализации проекта и инвестиционными затратами, т.е. сумму дисконтированного чистого денежного потока за период реализации проекта.

, (7.11)

где T - продолжительность реализации проекта; t - порядковый номер года реализации проекта; NCF_t - чистый денежный поток года t; PV - коэффициент дисконтирования в году t;

б) коэффициент дисконтирования (PV-фактор) для года t определяется по формуле:

, (7.12)

где r - ставка дисконта.

Период реализации проекта может определяться:

-периодом времени, в течение которого модернизируемый или рационализируемый объект будет амортизирован;

-периодом морального износа объекта;

в) внутренняя норма доходности.

Internal Rate of Return (IRR) - это то значение ставки дисконтирования, при котором сумма дисконтированных поступлений денежных средств равна сумме дисконтированных платежей или чистая приведенная величина дохода (NPV) обращается в ноль.

...