Модификация дроссельного запорно-регулирующего клапана непрерывной продувки и технология изготовления детали 'седло'

Содержание

Введение

. Конструкторская часть

.1 Назначение изделия

.2 Схема установки в трубопровод

.3 Условия эксплуатации

.4 Описание конструкции

.4.1 Статика

.4.2 Динамика

.5 Расчет на прочность

.6 Кинематический расчет

.6.1 Кинематическая связь штока арматуры и двигателя МЭП

.6.2 Расчет расхода рабочей среды

. Общая часть

.1 Назначение детали

.2 Характеристика материала детали

.3 Предварительное определение типа производства

. Технологическая часть

.1 Анализ технологичности конструкции детали

.2 Выбор метода получения заготовки и определение размеров

.3 Расчет себестоимости заготовок

.4 Технологический маршрут обработки

.5 Выбор оборудования, приспособлений и инструмента

.6 Расчет припусков на механическую обработку

.7 Расчет режимов резания

.8 Расчет технической нормы времени

. Экономическая часть

.1 Расчет стоимости конструкторской подготовки производства

.1.1 Расчет трудоемкости конструкторских работ

.1.2 Расчет численности исполнителей КПП

.1.3 Расчет стоимости КПП при конструировании арматуры

.1.4 Расчет экономической выгоды

.1.5 Расчет показателей эффективности проекта

. Безопасность жизнедеятельности

.1 Природно-климатические условия

.2 Наличие коммуникаций

.3 Опасные и вредные факторы, действующие на токаря

.4 Мероприятия по предупреждению опасностей и вредностей производства

.4.1 Примеры и последствия проявления опасных факторов

.5 Описание рабочего места токаря

.6 Нормируемые характеристики

.7 Расчет искусственного освещения

.8 Определение уровня шума в производственных помещениях

.9 Оценка химической обстановки при авариях с выбросом (разливом) АХОВ

Заключение

Список литературы

Введение

Машиностроение является одной из ведущих отраслей промышленности России. Оно имеет многоотраслевой динамичный характер, отражая в своей структуре изменения потребностей хозяйства страны. Машиностроению присуща глубокая специализация и широкое кооперирование производства.

Машиностроение и металлообработка - одна из старейших отраслей промышленности России. Еще в царской России она развивалась преимущественно в Центральном Петербургском и Уральском районах. Во время индустриализации машиностроительные производства переместились в восточные районы - Сибирь, Дальний Восток, а научно-технический прогресс существенно изменил отраслевую структуру, повысил роль среднего и точного машиностроения.

Тяжелое машиностроение тяготеет к металлургическим базам, поэтому в основном концентрируется на Урале (Екатеринбург, Орск), в Сибири (Красноярск, Иркутск), в Центральной России (Белгород), где производят оборудование для горной и металлургической промышленности, энергетики. Историческим центром энергетического машиностроения является Санкт-Петербург.

Транспортное машиностроение, в частности производство локомотивов, вагонов, сосредоточено в Центральной России (Коломна, Брянск, Тверь), на Северном Кавказе (Новочеркасск), Урале (Нижний Тагил). Судостроение тяготеет к морским (Санкт-Петербург, Астрахань, Мурманск, Владивосток) и речным портам (Нижний Новгород, Волгоград, Тобольск).

Для отраслей среднего машиностроения характерно широкое кооперирование и технологическая специализация. Автомобилестроение, ориентируясь в размещении на трудовые ресурсы, начинало развиваться в центре европейской части России (Москва, Брянск), впоследствии переместилась на восток и сейчас его основным районом является Поволжье. Здесь выпускают большегрузные (Набережные Челны), среднетоннажные (Нижний Новгород, Ульяновск) и легковые автомобили (Тольятти, Нижний Новгород), автобусы. Производство тракторов размещено в Поволжье (Волгоград, Чебоксары), в Центральной России (Владимир, Липецк, Санкт-Петербург), на Урале (Челябинск) и в Сибири (Рубцовск). Станкостроение исторически сложилось в Центральной России (Москва, Санкт-Петербург), а сейчас развито повсеместно, часто определяя специализацию экономического района, узла, центра.

Оценивая современное состояние отечественного энергетического машиностроения, в первую очередь следует отметить изменение статуса российских производителей на отечественном рынке по сравнению с началом 90-х годов. В то время большинство предприятий отрасли находилось в кризисном состоянии, что создало транснациональным компаниям, выпускающим энергооборудование, благоприятные условия для закрепления на рынке России. Такие мировые гиганты, как Siemens, ABB, General Electric, Westinghouse Electric, практически полностью захватили рынок энергетического оборудования, поставляя свою продукцию для строительства новых и реконструкции действующих ТЭЦ, ГЭС, АЭС. В подобных условиях российскому энергомашиностроению отводилась роль вспомогательного производства. Среди основных причин этого можно назвать отсутствие у предприятий достаточных инвестиционных ресурсов для модернизации технологического оборудования и повышения качества продукции, а также разрыв традиционных связей с партнерами.

В последние годы наблюдается перелом создавшейся ситуации в пользу отечественных предприятий: иностранные концерны все чаще признают российские компании достойными конкурентами и вступают с ними в партнерские отношения. При этом им приходится инвестировать в российское энергетическое машиностроение. Так, в рамках инвестиционной программы Ленинградский металлический завод (ЛМЗ) получил от фирмы Siemens, участвовавшей в его приватизации, 20 млн. долл., а «Электросила» - 12 млн. долл. Более того, в последнее время связка ЛМЗ - Siemens уже пытается работать не только на российском рынке, но и в Китае, странах Восточной Европы и в Финляндии.

Главную роль в оздоровлении ситуации в отрасли сыграло объединение ведущих производителей энергооборудования в единую организационную структуру - финансово-промышленную группу «Энергомашкорпорация» (ЭМК), которая сегодня полностью контролирует отечественное энергомашиностроение и борется за получение заказов не только на территории России и стран СНГ, но и на мировом рынке.

В городе Волгодонске Ростовской области функционирует множество предприятий, которые относятся к энергомашиностроительной отрасли. В их число входит завод энергетического и нестандартного оборудования «Квант». Основной состав промышленной фирмы включает в себя квалифицированных специалистов, работавших ранее на ПО «АТОММАШ», имеющих более чем двадцатилетний опыт работы на предприятиях энергетического машиностроения. Предприятие выпускает различное энергетическое и нестандартное оборудование, самостоятельно производит разработку проектно-конструкторской документации, в том числе для АЭС, металлургической, горнодобывающей, нефте- и газоперерабатывающей промышленности; в последнее время всё больше ориентируется на производство трубопроводной арматуры <#"553584.files/image001.gif">

. Клапан КНП (ДЗР).

. Запорный вентиль

. Трубопровод.

Условное графическое обозначение трубопроводной арматуры согласно ГОСТ 2.785-70.

В трубопроводе устанавливается после барабанного котла, между двумя запорными вентилями.

Функцией вентилей является перекрытие трубопровода до и после клапана. Герметизация вентилями осуществляется при проведении ремонта и замены клапана.

По способу присоединения к трубопроводу относится к клапанам с патрубками под приварку [7].

Патрубки клапана выполняются с разделкой под сварку.

Вентили под высокое давление изготавливаются из сталей повышенной прочности, с достаточным запасом пластичности

.3 Условия эксплуатации

.Механизм электрический прямоходный (МЭП)

.Электрическое питание:

трехфазный ток напряжением 380 (+10/-15%)В, частотой 50±1 Гц.

.Защита оболочки от воздействия пыли и воды:

степень защиты оболочки по ГОСТ 14254.

.Коррозионная защита:

для повышения коррозионной стойкости применяется хромирование деталей. Корпусы, крышки грунтуются и покрываются стойкой эмалью.

.Взрывозащита: категория взрывоопасности IIBT4 по ГОСТ 12.1.011-78

.Климатическое исполнение:

У - для макроклиматических районов с умеренным климатом.

Температура окружающей среды: от -45 до +55°С.

Верхнее значение относительной влажности: до 98% без конденсации влаги при температуре окружающей среды 25°С и ниже.

.Арматура

.Температура окружающей среды: от -45 до +55°С.

. Максимальная температура рабочей среды: 250°С.

.Коррозионная защита: создается благодаря подбору конструкционного материала.

.Рабочая среда: вода, пар.

.Условное давление: 22 МПа.

.4 Описание конструкции

.4.1 Статика

Составные элементы КНП

Сборка:

корпус (1)

Детали:

+ обечайка (1.1)

+ патрубок (1.2)

+ фланец (1.3)

+ скоба (1.4)

Детали:

седло (4)

прокладка (5)

прокладка (6)

втулка (7)

золотник (8)

шток (9)

штифт (10)

крышка (11)

втулка (12)

грундбукса (13)

планка (14)

Стандартные изделия:

шпилька (15)

шпилька (16)

шайба (17)

гайка (18)

гайка (19)

кольцо (20)

кольцо (21)

кольцо (22)

МЭП (23)

Корпус является сборным элементом, получаемым сваркой.

В сборку корпуса входят обечайка (1.1), к которой привариваются 2 патрубка (1.2),фланец (1.3) и 2 скобы (1.4).

Патрубки (1.2) имеет разделку под приварку к трубопроводу.

Фланец (1.4) совместно с крышкой (11), прокладкой (6), втулкой (12), кольцами (20-22), грундбуксой (13), нажимной планкой (14) и стандартными элементами (15-19) служат для создания герметизации корпуса.

Фланец (1.4) и крышка (11) соединяются в результате воздействия осевой силы от стандартных элементов шпилька (15) и гайка (18).

Уплотнительная поверхность с сальниковыми кольцами (20-22) создается в результате воздействия осевой силы приложенной от стандартных элементов шпилька (16) и гайка (17) на планку нажимную (14), которая передает усилие грундбуксе (13), контактирующей с кольцами (20-22), лежащими на втулке (12).

Скоба(1.4) предназначена для подъема, опускания или удержания на весу изделия при монтажных или такелажных работах.

Седло (4) вследствие своей конструкции, предполагающей наличие ступени Ø195мм, устанавливается на прокладку (5) лежащую на ступени обечайки (1.1) созданной отверстием Ø200мм.

Так же седло (4) устанавливается в посадочное отверстие Ø 159мм для центрирования и ограничения радиального перемещения относительно обечайки (1.1).

Конструкция седла (4) характеризуется наличием 5 ступеней Ø110мм, которые совместно с золотником (8) создают дросселирующее устройство.

Втулка (7) устанавливается в отверстие корпуса (1) Ø200мм и на посадочное место седла (4) Ø148мм. Втулка (7) имеет 6 отверстий для прохождения рабочей среды. Так же совместно с канавками золотника (8) является дросселирующим устройством, необходимым для обеспечения разгрузки.

Золотник (8) совместно с седлом(4) является дросселирующим устройством. Дросселирование осуществляется в результате поступательного перемещения золотника (8).

Золотник (8) имеет отверстие Ø20мм, в которое вставляется штифт (10) создающий соединение со штоком (9).

Шток (9) имеет продольный паз, который позволяет соединиться с золотником (8) посредством штифта(10), а так же перемешаться на величину зазора определяемого разницей между длиной паза и диаметром штифта (10) не приводя в движение золотник (8).

Наличие резьбы М20х2 на другом конце штока (9) объясняется необходимостью соединения с муфтой посредством резьбы.

Резьбовая муфта соединяет шток (9) с рабочим органом привода (23).

Для установки на корпус и центрирования привода МЭП относительно штока (9), крышка (11) имеет 4 резьбовых отверстия М30.

Составные элементы механизма электрического прямоходного

Электропривод «1», редуктор планетарный «2» с ограничителем усилия, блок сигнализации положения БСПТ-IIBT6 «3», узел фиксатора тормозной муфты «4», ручной привод «5», приставка прямоходная «6».

Электропривод «1» предназначен для передачи вращения через редуктор «2» на гайку шарико-винтовой передачи.

Планетарный редуктор «2» необходим для понижения оборотов двигателя.

Блок сигнализации положения БСПТ-IIBT6 предусмотрен для преобразования положения выходного штока механизма в пропорциональный сигнал электрического тока.

Блок БСПТ-IIBT6 включает в себя резистор и нормирующий преобразователь (НП). Преобразователь предназначен для преобразования сигнала резистора в унифицированный токовый сигнал.

Ограничение перемещения выходного вала, блокирование и сигнализация его в крайних и промежуточных положениях осуществляется при помощи электрических ограничителей - четырех микровыключателей.

Два микровыключателя предназначены для блокировки выходного штока в конечных положениях и два для сигнализации промежуточных положений выходного штока.

Электрические ограничители имеют возможность настройки в процессе монтажа и наладки.

Подключение внешних цепей управления положением выходного штока осуществляется через вводное устройство.

Механизм оснащен ограничителем наибольшего усилия, двухстороннего действия (в положениях открыто - закрыто) для отключения электродвигателя механизма при достижении на штоке механизма усилия больше настроенного значения.

Редуктор «2» является несущим узлом, на корпусе которого установлены все остальные узлы, входящие в механизм.

Ручное управление выходного штока осуществляется через вращение маховика.

Вращение маховика осуществляется при опускании ручки фиксатора тормозной муфты «4». При поднятии ручки фиксатора, тормозная муфта разблокируется.

Приставка прямоходная «6» используется для установки механизма на корпус и фиксации МЭП относительно штока арматуры

.4.2 Динамика

Принцип работы механизма электрического прямоходного

От электропривода «1» через планетарный редуктор «2» вращение передается валу, который соединен с гайкой шарико-винтовой передачи, в результате чего гайка получает вращение.

В гайке смонтирован винт. Винт через резьбовую муфту соединяется с рабочим органом арматуры, штоком (9)

Вал, получающий вращение от редуктора через червячную и зубчатую передачи передает вращение на вал блока сигнализации, в результате чего БС контролирует начальное и конечное положение винта.

Ручное управление перемещением выходного штока механизма осуществляется вращением маховика.

Принцип работы механизма заключается в преобразовании электрического сигнала, поступающего от регулирующего или управляющего устройства, в возвратно-поступательное перемещение выходного штока.

Принцип работы арматуры

Исходное положение 1. «закрыто»

Шток (9) находится в начальном положении, прижимаясь к золотнику (8), чем обеспечивает перекрытие (герметизацию) потока через продольное сквозное отверстие золотника (8).

Золотник (8) прижат к седлу (4) по притертой части, в результате чего создается уплотнительная поверхность, препятствующая проходу рабочей среды через ступени дросселирования.

Рабочая среда под давлением Р= 22 (МПа), заполняет полости 1, 2, 3.

Положение 2. «промежуточное»

Шток (9) поднимается вверх относительно золотника (8) на величину зазора 5 (мм). Рабочая среда попадает в продольное сквозное отверстие золотника (8).

Давление в полости 3 уменьшается на величину перепада вызванного пятью канавками дросселирования золотника (8), совместно с втулкой (7). Рабочая среда попадает в трубопровод.

Разгрузка осуществляется за счет конструкции золотника. Так как силовое воздействие от рабочей среды передается на единицу площади по всему объему занимаемому средой. В результате наличия торца цилиндрической поверхности с канавками, сила, действующая на торец первой ступени дросселирования, уравновешивается. Неразгруженной остается площадь (S=10,64 мм²⁾, воспринимающая усилие (F=21401Н) от рабочей среды.

Для перемещения золотника (8), шток (9) необходимо перемещать с силой большей F*μ_тр=24630 Н (где μ_тр- коэффициент трения сальникового уплотнения).

МЭП позволяет придать штоку силу (F=25000 Н), благодаря чему осуществляется перемещение золотника (8) соединенного со штоком (9) штифтом (10).

Положение 3. «открыто»

Золотник (8) поднят на величину 20мм, относительно притертой поверхности.

В результате чего рабочая среда из полости 2, проходя 6 ступеней дросселирования, претерпевая перепад давления на каждой ступени, попадая в трубопровод с необходимым параметром давления и расхода.

1.5 Расчет на прочность

Фланцевое соединение

1.Расчет прокладки:

Принимаем толщину прокладки δ= 3 (мм) ГОСТ 481-80,

ширина прокладки b₀= 20 (мм) (с.216 табл. 8.7) [7]

.1 Наружный диаметр прокладки определяется по формуле:

D_d= D+2b₀+2u (c.216).

где u- расстояние от внутренней кромки фланца до внутреннего диаметра прокладки, (мм)

D- внутренний диаметр фланца, (мм)

Для прокладок из паронита u=2δ (c.219 табл. 8.9) [7].

D_d=245 (мм).

.2 Минимальное усилие необходимое для обжатия прокладки определяется по формуле:

_d= π*D_m*b*q₀ (с.221) [7]

где b,b₀,q₀- принимается согласно пункту 8.7.1.8 [7]

_m=(D_d- b₀) - расчетный диаметр прокладки.

D_m=245-30 = 215 (мм)

q₀=100/√10*δ (удельное давление)

где δ- толщина прокладки, (мм)

q₀=100/√10*3 = 18.25 (МПа)

b₀ - ширина прокладки =20 (мм)

b=√10*b₀=√10*20 = 14.2 (мм)

F_d= 3.14*215*14.2*18.25= 175 (кН).

.3 Минимальное усилие на прокладку, необходимое для сохранения плотности при рабочем давлении и давлении гидравлического испытания определяется по формуле:

F₂= π*D_m*b*q, F_2h= π*D_m*b*q_h (с. 222) [7]

где q- удельное давление на прокладку в рабочих условиях, (МПа)

q_h- удельное давление на прокладку при гидравлических испытаниях, (МПа)

q=m*x*p

где m=2.5- прокладочный коэффициент (табл. 8.8) [7]

X=1- коэффициент учета прочности прокладок в рабочих условиях

P=22 - расчетное давление, (МПа)

q=2.5*1*22 =55 (МПа)

F₂=3.14*215*14.2*55 = 527 (кН).

q_h=0.8*m*x*p_h

где p_h=30 - давление для гидравлического испытания, (МПа)

m*x=1.5 (табл. 8.12) [7]

q_h=0.8*1.5*60 = 36 (МПа)

F_2h=3.14*215*14.2*36 = 345 (кН).

1.4 Растягивающее усилие в шпильках от рабочего давления и гидравлического испытания определяется по формулам:

F_p=π/4*D_m²*p; F_h=π/4*D_m²*p_h. (с. 222) [7]

F_p=3.14/4*(215)²*22 =798.3 (кН)

F_h=3.14/4*(215)²*30 =1080 (кН).

.5 Расчетные усилия, воспринимающиеся шпильками при уплотнении прокладочного типа.

Усилие затяга во фланцевом соединении, работающем при расчетной температуре ниже 400° С определяется по формуле:

F₀= 0.3*F_p. (с. 223) [7]

F₀=0.3*798.3, F₀=239.5 (кН)

Усилие в рабочих условиях определяется по формуле:

F_t= 1.3*F_p.

F_t=1.3*798.3, F₀=1038 (кН)

Усилие при гидравлическом испытании определяется по формуле:

F_oh= F_h.

F_oh= 1080 (кН)

.6 Проверка условий прочности в шпильках

Напряжение растяжения в шпильках при затяге определяется по формуле:

σ_0s/20=4*F₀/π*z*d _s² ≤ [σ _s] (с. 224) [7]

где [σ _s]=480 допускаемое напряжение растяжения, (МПа)

σ _0s/20=4*239.5/3.14*8*(27)² = 52.3 (МПа)

σ _0s/20 ≤ [ σ _s] 52.3 ≤ 480 МПа.

Напряжение растяжения в шпильках при гидравлическом испытании определяется по формуле:

σ _0s/t=4*F_t/π*z*d _s² ≤ [σ _s/t]

где [σ _s/t]= 480 допускаемое напряжение растяжения, (МПа)

σ _0s/20=4*1038/3.14*8* (27)², σ _0s/20=226.7 (МПа)

σ _0s/20 ≤ [ σ _s/t]

226.7 ≤ 480 (МПа)

Напряжение в шпильках при рабочих условиях определяется по формуле:

σ _0sh =4*F_0h/π*z*d _s² ≤ [σ _s] _h

где [σ _s]_h= 480 допускаемое напряжение растяжения, (МПа)

σ _0s/20=4*1080/3.14*8* (27)²= 235.9 (МПа)

σ _0s/20 ≤ [σ _s]_h

.9 ≤ 480 (МПа)

Расчет обечайки

1.Номинальная толщина обечайки должна быть не менее определенной по формуле:

S_R= (P*D_a)/2*Ψ*[σ]-P (с. 40) [7]

где D_a= 200 - внутренний диаметр обечайки, (мм)

Ψ - коэффициент прочности обечайки, ослабленной одиночным отверстием

[σ]=147 - допускаемое напряжение при T=20°C, (МПа)

P=22 - условное давление, (МПа)

Ψ = 2/z+1.75; z=d /√D_m*(s) (с. 98) [7]

где d-диаметр отверстия в обечайке, (мм)

D_m= D_a+ S_R/2 - средний диаметр обечайки, (мм)

S_R=42*200/ (2*147)-42 = 33 (мм)_m=200+ (33) = 233 (мм)=80/√233*33 = 0.912

Ψ =2/0.912+1.75 =0.75

S_R=42*200/ (2*0.75*147)-42 =39 (мм)

Внешний диаметр обечайки определим по формуле:

D=D_a+2*S

D=200+2*33 =266 (мм)

Согласно ГОСТ 2590-88 принимаем D=280 (мм)

Следовательно, толщина стенки

S=(D-D_a)/2= 40 (мм)

Расчет патрубка

1.Номинальная толщина обечайки должна быть не менее определенной по формуле:

S_R= (P*D_a)/2*Ψ*[σ]-P (с. 40) [7]

где [σ]=147 - допускаемое напряжение при T=20°C, (МПа)

D_a=80 - внутренний диаметр патрубка, (мм)

S_R=42*80/(2*147)-42 =14 (мм)._m=80+ (14) =94 (мм)

Ψ = 2/z+1.75; z=d /√D_m*(s)

z=80/√94*14 =2.2

Ψ =2/2.2+1.75= 0.5

S=42*80/ (2*0.5*147)-42 = 32 (мм)

внешний диаметр обечайки определяется по формуле:

D=D_a+2*S

D=80+2*32 = 144(мм)

Согласно ГОСТ 2590-88 принимаем D=150 (мм)

Следовательно, толщина стенки S=(D-D_a)/2= 35 (мм)

Расчет крышки

1.Допускаемая толщина крышки определяется по формуле:

S_доп=0.55D_б. √P/σ_доп.

где P=22 - условное давление, (МПа)

σ_доп.=170 - допускаемое напряжение на изгиб при Т=30°С, (МПа)

D_б=325 диаметр окружности расположения шпилек, (мм)

S_доп=0.55*325*√42/170= 60 (мм)

Расчет резьбы

При расчете резьбы на прочность принимают следующее допущение: все витки резьбы нагружаются равномерно (хотя теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что для гайки с шестью витками первый виток резьбы воспринимает 52% всей осевой нагрузки, второй - 25%, третий - 12%, шестой - только 2%).

.Проектировочный расчет резьбы по напряжению среза производится по формуле:

τ_ср = F/π*d₁*K* H

где H - высота гайки, (мм)

F =29.93 - осевое усилие действующее на шпильку, (кН)

d₁=23,75- внутренний диаметр резьбы, (мм)

K=0,8- коэффициент учитывающий тип резьбы (метрическая)

[τ]_ср= 70 -допустимое напряжение среза, (МПа)

.Осевая сила приходящаяся на шпильку определяется по формуле:

F=F₀/z

где z=8- количество шпилек в фланцевом соединении

F₀=239.5 - растягивающее усилие действующее на шпильки, (кН)

τ_ср. = 29.3 /3,14*23,75*0,8*22 = 22,3 (МПа)

τ_ср ≤ [τ]_ср

22.3 ≤ 75 (МПа)

1.6 Кинематический расчет

Подбор механизма электрического прямоходного

1.Необходимое усилие на штоке привода

Для осуществления работы устройства на штоке привода должна быть развита сила превосходящая усилие, действующее на неразгруженную часть золотника со стороны рабочей среды.

Неразгруженной частью золотника является кольцо с внутренним диаметром 110 (мм) и внешним диаметром 116 (мм).

.1 Площадь неразгруженного участка определим по формуле:

S=π*((D/2)²- (d/2)²)

где D=116 - внешний диаметр неразгруженной области золотника, (мм)

d=110 - внутренний диаметр, (мм)

S=3.14*(58²- 55²); S=1064, 46 мм²

.2 Усилие созданное рабочим давлением определим по формуле:

F=P*S

где P=22 -рабочее давление клапана, (МПа)

S- площадь неразгруженного участка, (м²)

F= (22*10⁶)*0.00106446; F= 21418.12 Н

C учетом того что при герметизации корпуса было использовано сальниковое уплотнение требующее увеличения силы на штоке в зависимости от коэффициента трения μ_тр=0.15, получим: F= 24630 Н

где F- сила, которую необходимо развить штоку для поднятия золотника.

Для обеспечения подъема золотника выбираем механизм развивающий усилие на штоке F= 25000 Н. МЭП 25000/100-50-IIBT4-02 (механизм электрический прямоходный).

Следовательно, подъем золотника будет обеспечиваться.

1.6.1 Кинематическая связь штока арматуры и двигателя МЭП

1.Исходные данные:

H= 40 - рабочий ход штока, (мм)

T_р.х=1.6 - время рабочего хода, (мин)

P= 5 - шаг винта ШВП (шарико-винтовой передачи), (мм)

i= 150 передаточное отношение планетарного редуктора

N_дв= 750 количество оборотов двигателя в минуту (об/мин)

. Количество оборотов совершаемых гайкой ШВП за время рабочего хода штока определим по формуле:

N_об.р.х=H/P

N_об.р.х=40/5=8 (об)

.Угловую скорость гайки определим по формуле:

ω= N_об.р.х/ T_р.х

ω= 8/1.6=5 (об/мин)

.Зависимость перемещения штока на 1 (мм) от оборотов двигателя

При перемещении штока на 1 (мм) гайка совершит 0.2 оборота, учитывая передаточное отношение редуктора i= 150, двигатель совершит 30 оборотов за 2,4 (сек)

.6.2 Расчет расхода рабочей среды

1.Расчет расхода рабочей среды в 5-ти положениях штока.

Начальное положение: «шток прижат к седлу по уплотнительной поверхности»

Золотник приводится в движение при перемещении штока свыше 3 (мм)

На каждой ступени дросселирования изменение площадей проходных сечений при перемещении штока одинаково, следовательно, рассмотрим сечение около уплотнительной поверхности, чтобы найти необходимые данные.

.1       Площадь проходного сечения при поднятии золотника на 4 мм относительно уплотнительной поверхности определим по формуле:

S=π*((D/2)²- (d/2)²)

где D=110 - диаметр рассматриваемого сечения седла, (мм)

d=107.037 - диаметр золотника в рассматриваемом сечении, (мм)

S=3.14*(55²- 53,52²); S=448 мм² (4.48*10^-4 м²)

при поднятии золотника на 8 мм.

где D=110 (мм)

d=104.074 (мм)=3.14*(55²- 52,04²); S=995 мм² (9,95*10^-4 м²)

при поднятии золотника на 12 мм.

где D=110 (мм)

d=101,11 (мм)=3.14*(55- 50,55²); S=1473 мм² (14,73*10^-4 м²)

при поднятии золотника на 16 мм.

d=98,15 (мм)=3.14*(55²- 49,075²); S=1936 мм² (19,36*10^-4 м²

- при поднятии золотника на 20 мм.

где D=110 (мм)

d=95,19 (мм)=3.14*(55²- 47,6²); S=2385 мм² (23,85*10^-4 м²)

.2       Скорость рабочей среды при прохождении площади проходного сечения определим по формуле:

V=K_v / f_c*60

где K_v=3.2 - максимальная пропускная способность, (м³/ч)

f_c- проходное сечение седла, (м²)

проходное сечение 4.48 (см²⁾

V=3.2/0.000448*60= 119 (м/с)

проходное сечение 9,95 (см²)=3.2/0.000995*60= 53 (м/с)

проходное сечение 14,73(см²)=3.2/0.001473*60= 36,2 (м/с)

г) проходное сечение 19,36 (см²)=3.2/0.001936*60= 27,5 (м/с)

д) проходное сечение 23,85 (см²)=3.2/0.002385*60= 22,36 (м/с)

.3 Перепады давления в сечениях определим по формуле:

∆Р=ξ* (V²)/(2*g)*γ/10

где ∆Р- перепад давление, (МПа)

ξ=(5.04*F_у / K_v)²- коэффициент сопротивления

где F_y - площадь проходного сечения, (м²)

g=10 - ускорение свободного падения, (м/с²)

γ=1000 - удельный вес, (кг/м³)

проходное сечение 4.48 (см²)

ξ=((5.04*4.48)/3.2)², ξ= 49

∆Р=49*(119²)/(2*10)*1/10, ∆Р= 3,4 (МПа)

проходное сечение 9,95 (см²)

ξ=((5.04*9,95)/3.2)2, ξ= 245

∆Р=245*(53²)/(2*10)*1/10, ∆Р= 3,4 (МПа)

проходное сечение 14,73 (см²)

ξ=((5.04*17,73)/3.2)2, ξ= 538

∆Р=538*(36,2²)/(2*10)*1/10, ∆Р= 3,4 (МПа)

проходное сечение 19,36 (см²)

ξ=((5.04*19,36)/3.2)2, ξ= 929

∆Р=939*(27,5²)/(2*10)*1/10, ∆Р= 3,5 МПа

проходное сечение 23,85 9 (см²)

ξ=((5.04*23,85)/3.2)2, ξ= 1411

∆Р=1411*(22,36²)/(2*10)*1/10, ∆Р= 3,5 (МПа)

.4 Расход воды в сечениях определим по формуле:

G_б=5, 04*μ_тр*f_c*√∆P*ρ

где G_б - расход воды в рассматриваемом сечении, (м³/ч)

μ_тр=1 коэффициент трения,

ρ=0.8 плотность рабочей среды при Т=250°С

проходное сечение 4.48 (см²)

G_б=5, 04*1*0.000448*√3,4*10⁶*0.8

G_б=3, 06 м³/ч.

проходное сечение 9,95 (см²)_б=5, 04*1*0.000995*√3,4*10⁶*0.8_б=8,2 м³/ч.

проходное сечение 14,73 (см²)_б=5, 04*1*0.001473*√3,4*10⁶*0.8_б=12,42 м³/ч.

проходное сечение 19,36 (см²)_б=5, 04*1*0.001936*√3,5*10⁶*0.8_б=16,32 м³/ч.

проходное сечение 23,85 (см²)_б=5, 04*1*0.002385*√3,5*10⁶*0.8_б=20,11 м³/ч.

.5 Данные зависимости площади проходных сечений, перепадов давления, расхода рабочей среды от хода штока МЭП:

.6. График зависимости расхода рабочей среды от хода штока

2. Общая часть

Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин имеет цель - установить наиболее рациональный и экономичный способ обработки. При этом обработка заготовок на металлорежущих станках должна обеспечить выполнение требований, предъявляемых к точности и чистоте обрабатываемых поверхностей, правильности контуров и форм и т.д. Таким образом, спроектированный технологический процесс механической обработки деталей должен при его осуществлении обеспечить выполнение требований, обуславливающих нормальную работу собранной машины.

При проектировании технологических процессов изготовления деталей машин необходимо учитывать следующие основные направления в развитии технологии машиностроения:

1) Возможно большее сокращение обработки металлов резанием за счет изготовления заготовок, по форме и размерам приближающихся к готовой детали. Такие заготовки повышают технико-экономическую эффективность, уменьшается расход металла вследствие уменьшения припусков, снижается трудоемкость механической обработки и потребность в металлорежущем оборудовании и инструменте, уменьшается себестоимость изготовления деталей.

Более точные отливки получают путем литья в постоянные формы и специальными методами литья.

Значительное уменьшение припусков и объема механической обработки достигается при изготовлении заготовок путем штамповки, методами порошковой металлургии.

2) Применение при механической обработке автоматизированного оборудования, агрегатных станков, алмазного инструмента, быстродействующих приспособлений с гидравлическими и пневматическими зажимными устройствами, оптимальных режимов резания, возможно большее сокращение вспомогательного времени путем использования автоматических загрузочных устройств.

3) Концентрацию значительного количества операций на одном станке для одновременной обработки нескольких поверхностей большим количеством инструментов.

4) Все более широкое применение поточного метода не только в массовом производстве, но и в крупносерийном и серийном.

5) Автоматизацию технологического процесса сборки машин.

6) Повышение качества механической обработки и сборки машин.

2.1 Назначение детали

Заданную в дипломном проекте деталь «седло» по форме и технологическим признакам по классификации Соколовского А.П. относится к классу «втулки».

«Седло» предназначено для создания проходных сечений, необходимых для прохода рабочей среды, совместно с деталью «золотник».

Подбор проходных сечений обеспечивает регулирование давления и расхода рабочей среды.

Притертая поверхность «седла» используется в качестве уплотнительной, совместно с «золотником».

Ø 159d11 и Ø195-0,3 предназначены для установки «седла» в корпус клапана непрерывной продувки.

2.2 Характеристика материала детали

Сталь 12Х18Н10Т

Химический состав в % материала 12Х18Н10Т

Механические свойства при Т=20^o С материала 12Х18Н10Т

Физические свойства материала 12Х18Н10Т

Технологические свойства материала 12Х18Н10Т

Обозначения:

Механические свойства:

S_в- Предел кратковременной прочности, [МПа]

S_T- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]₅- Относительное удлинение при разрыве, [% ]

Y- Относительное сужение, [% ]- Ударная вязкость, [ кДж / м²]- Твердость по Бринеллю

Физические свойства:- Температура, при которой получены данные свойства, [Град]- Модуль упругости первого рода, [МПа]

A - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон T-20^o), [1/Град]

I - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

ρ - Плотность материала, [кг/м³]Удельная теплоемкость материала (диапазон T-20^o), [Дж/(кг·град)]- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Свариваемость:

-              без ограничений - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

-              ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

-              трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг

2.3 Предварительное определение типа производства

Тип производства предварительно можно определить исходя из массы детали и объема ее выпуска.

m=13.5 - масса детали, (кг)

N=1000 - годовой объем выпуска, (шт.)

По таблице 1 [1] определяем, что производство - среднесерийное.

Характеристика серийного производства.

В серийном производстве изготовляют партии деталей и серии изделий, регулярно повторяющиеся через определенные промежутки времени. Серийное производство многономенклатурное; его характерные признаки:

. выполнение на большинстве рабочих мест по несколько периодически повторяющихся операций.

. Ограниченная номенклатура типоразмеров выпускаемых изделий.

. Ограниченное число операций закрепленных за группой станков и рабочими местами, повторяющихся через определенное время.

. Использование универсального оборудования специальной оснастки.

3. Технологическая часть

.1 Анализ технологичности конструкции детали

В процессе дипломного проектирования, так же как и в производственных условиях, любая конструкция (машина, узел, деталь) должна быть самым тщательным образом проанализирована.

Цель такого анализа - выявление недостатков конструкции, ошибок, содержащимся в чертежах и технических требованиях, а также возможное улучшение технологичности рассматриваемой конструкции.

Технологический контроль чертежа заключается в проверке данных правильности постановки размеров и допусков на размеры и отклонения.

Рабочий чертеж обрабатываемой детали содержит все необходимые сведения, дающие полное представление о ней, т.е. все проекции, разрезы и сечения, совершенно четко и однозначно объясняющие ее конфигурацию и возможные способы получения заготовки.

На чертеже указаны все размеры с необходимыми отклонениями, требуемая шероховатость обрабатываемых поверхностей, допускаемые отклонения от правильных геометрических форм, а так же взаимного положения поверхностей.

Чертеж содержит все необходимые сведения о материале детали, термической обработке, применяемых защитных и декоративных покрытиях, массе детали и др.

Чертеж выполнен в соответствии с нормами и правилами ЕСКД.

.2 Выбор метода получения заготовки и определение размеров

Сравнение заготовки из круглого проката (ГОСТ 2590-88) и штамповки на ГКМ (Горизонтально ковочной машине) (ГОСТ 7505-89)

Назначение допусков, допускаемых отклонений и припусков на заготовку из круглого проката.

.Исходные данные по детали.

.1 Материал - сталь 12Х18Н10Т (ГОСТ 2590-88).

.2 Масса детали -13.5, (кг)

.Исходные данные для выбора заготовки

.1 Тип производства- среднесерийный.

.2 По конфигурации детали предпочтительно использование в качестве заготовки круглого горячекатаного проката по ГОСТ 2590-88.

. Расчет величины наружного диаметра заготовки.

.1 Наружный диаметр заготовки определяется по размеру детали Ø195_-0,3.

Предельные отклонения, (мм):

верхнее отклонение 0 (мм)

нижнее - 0,3 (мм)

величина допуска 0,3 (мм)

.2 Исходя из таблиц экономической точности обработки на металлорежущих станках [2,4], маршрут обработки поверхности включает: обтачивание предварительное. Достигаемая точность по переходам: предварительная обточка -11. Соответственно величина допусков, мм: IT11.

.3 Расчетный припуск на механическую обработку поверхности определяется из условия применения метода пробных проходов, когда в величине максимального припуска суммируются минимальные припуски на выполняемые при обработке переходы и допуски на переходы, кроме последнего, и заготовку.

Базирование заготовки при обработке- по внешней поверхности.

Расчет припусков производится по методике, изложенной в [2,4].

Суммарное отклонение R_z и T, характеризующее качество поверхности заготовки из проката:

Заготовка- R_z =300 (мкм), T=400 (мкм)

Черновая обработка- R_z =50 (мкм), T=50 (мкм), (см. табл. 4.3) [2]

Суммарное пространственное отклонение для заготовки данного типа определяется по формуле:

ρ_к= Δ_к ∙l

где Δ_к - удельная кривизна заготовок на 1 мм длины, (см. табл. 4.4) [2]

ρ_к=0.3*302мм=90,6 (мм)

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:

Z_min=2(R_zi-1+T_i-1+ρ_i-1)

Минимальный припуск:

заготовка

z_min1=2(300+400+90.6)=2*791 (мкм)

Предварительное обтачивание

z_min2=2(50+50+5,4)=2*105,4 (мкм)

Определяем расчетный размер, путем прибавления расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

d_р2=195, 2 (мм)

d_р1=196, 72 (мм)

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру.

d_max2=195.2+0.3=195.5 (мм)

d_max1=196,72+3,4=200,12 (мм)

Предельные размеры припусков z^пp_max определяется как разность наибольших предельных размеров и z^пp_min- как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

z^пp_min=196,72-195,2=1,52 (мм)

z^пp_max=200,12-195,5=4,62 (мм)

Проверка правильности выполненных расчетов (стр. 87) [2]:

z^пp_max-2z^пp_min=δ₂- δ₁.

,62-1,52=3400-300

,1=3,1

Z_0ном= Z_0min+Н_з- Н_д.

Z_0ном=1520+2500-300=3720 (мкм)

d_{з ном}=195-3.7=191.28 (мм)

Таблица 1. - Определение припусков

.4 Величина допуска на круглый прокат по наружному диаметру 200 (мм), близкому по величине к наружному диаметру детали, составляет 3,4 (мм) (ГОСТ 2590-88), распределение поля допуска симметричное, т.е. ±1,7 (мм).

Минимальный припуск на диаметр, (мм):

.При предварительной обточке - 1,52 (мм)

Таким образом, расчетный максимальный припуск на обработку составит:

,52+3,4 = 4,92 (мм)

.5 Расчетный наружный диаметр прокатной заготовки с учетом симметричного расположения поля допуска составит:

+4,92- 1,7=198,22 (мм)

Ближайший по величине наружный размер круглого проката, превышающий расчетный диаметр - 200 (мм)

. Расчет длины заготовки.

.1 Длина заготовки принимается из расчета резки круглого проката ленточной пилой с точностью резки 1,5-5,0 (мм)

Припуск на сторону определяется из условия подрезки торца в один проход с одной стороны заготовки по условию « как чисто», с другой в размер

_-1 (мм) по методу пробных проходов.

.2 По условию « как чисто» снимается припуск толщиной, перекрывающей погрешность расположения торца относительно оси наружной поверхности.

Значение погрешности на одну сторону не превышает половины величины допуска на резку, т.е. 0,75-2,5 мм (см. таблицу 1.3) [3], принимаем величину равную 2 (мм). Минимальный припуск на подрезку составит 0,4 (мм) по методике [2,4]. Величина максимального припуска 2,0+0,4= 2,4 (мм)

.3 Номинальный размер длины заготовки с учетом симметричного расположения поля допуска составит: 302+2,4+2,4-4,0/2 = 304,8 (мм)

Принимаем 306 (мм)

Назначение допусков, допускаемых отклонений и припусков на стальную штампованную заготовку.

Деталь - втулка. Штамповочное оборудование - горизонтально-ковочная машина.

. Исходные данные по детали:

.1 Материал - сталь 12Х18Н10Т (по ГОСТ 2590-88).

.2 Масса детали - 13,5 (кг)

. Исходные данные расчета:

.1 Масса поковки (расчетная) G_п= 24,3 (кг), определяется с учетом массы детали и величины расчетного коэффициента Кр = 1,6 (см. таблицу 2.6)

.2 Класс точности - Т4 (см. таблицу 2.5) [3]

.3 Группа стали - М3 (см. п. 2.3) [3] при средней массовой доле углерода в стали 0,12%, суммарной массовой доле легирующих элементов - 28-30%.

.4 Степень сложности поковки - С2 (определяется в соответствии с п. 2.3) [3]

Размеры описывающей поковку фигуры (цилиндр), (мм):

диаметр (195 х1,05)=204,75 (мм)

высота (202 х1,05)=212,1 (мм)

(1,05 - коэффициент, (см. п. 2.3) [3]

Масса описывающей фигуры (расчетная) G_ф = 55,17 (кг)

Соотношение G_п/ G_ф = 24,3/55,17 = 0,44, что соответствует степени сложности поковки С1.

.5 Конфигурация поверхности разъема штампа - П (плоская).

.6 Исходный индекс - 12 (см. таблицу 2.7 [3]).

. Припуски и кузнечные напуски:

,0 - диаметр 195 (мм) и шероховатость поверхности 6,3 (мкм)

,8 - диаметр отв. 100 (мм) и шероховатость поверхности 6,3 (мкм)

,0 - высота 302 (мм) и шероховатость поверхности 6,3 (мкм)

.2 Дополнительные припуски, учитывающие:

Отклонение от плоскостности - 0,5 (мм) (см. таблицу 2.10 [3])

Смещение по поверхности разъема штампа - 0,5 (мм)

(см. таблицу 2.9) [3]

. Размеры поковки и ее допускаемые отклонения:

.1 Размеры поковки, (мм):

диаметр 195 + (2 + 0,5) * 2 = 200 (мм), принимается 200 (мм)

диаметр отв. 110- (1,8 + 0,5) * 2 = 105,4 (мм), принимается 105 (мм)

высота 302 + (2+0,5) х 2 = 206 (мм), принимается 206 (мм)

.2 Радиус закругления наружных углов (см. таблицу 2.12) [3] на глубину полости ручья штампа, (мм):

до 50 (мм) - не менее 3, принимается 5

св. 50 (мм) - не менее 3, принимается 4.

.3 Допускаемые отклонения размеров (см. таблицу 2.13) [3], (мм):

диаметр 200^+1.8_-1 (мм);

диаметр отв. 106.2^+1.6_-0.9 (мм)

высота 306^+1.8_-1 (мм)

3.3 Расчет себестоимости заготовок

Себестоимость заготовки из проката определяется по формуле:

C_заг = (М_заг* С_i)/1000- (М_заг- М_дет)*С_отх /1000,

где М_заг- масса заготовки, (кг)

С_i- стоимость (кг) проката, (руб.)

М_дет - масса детали, (кг)

С_отх- заготовительная цена на стружку материала, (руб.)

М_заг=50,88 (кг)

С_i=175 (руб./кг) согласно цене (ООО «Астраком» г. Ростов-на-Дону 01.05.2012).

М_дет=13,5 (кг)

С_отх= 34 (руб./кг)

C_заг = (50.88* 175 000) / 1000 (50.88- 13.5)*34 000 / 1000.

C_заг =7633 (руб.)

Себестоимость заготовки штамповки определяется по формуле:

С_заг= (С_i/1000∙М_заг*k_т*k_с*k_в*k_м*k_п) - (М_заг - М_дет)∙С_отх/1000

где М_заг- масса заготовки, (кг)

С_i- стоимость (кг) проката, (руб.)

М_дет - масса детали, (кг)

С_отх- заготовительная цена на стружку материала, (руб.)

М_заг=39.78 (кг); Сi=175 (руб./кг) согласно цене (ООО «Астраком» г. Ростов-на-Дону 01.06.2012).

М_дет=13,5 (кг); С_отх= 34 (руб./кг)

Значения коэффициентов выбираем по следующим данным:

в зависимости от точности поковки: k_т=1,0 - для заготовок нормальной точности;

в зависимости от материала: k_м=1,0 - для заготовки из 12Х18Н10Т;

в зависимости от группы сложности штамповки: k_с=0,9 - для заготовки 2-ой группы сложности;

в зависимости от массы заготовки: k_в=0,8;

в зависимости от объема производства: k_п=1.

С_заг= (175 000/1000*39.78*1*1.79*0.9*0.8*1) - (39.78 -13.5)*34 000/1000= 4620 (руб.)

Экономический эффект для сопоставления двух способов получения заготовки может быть рассчитан по формуле:

Э_заг=(S_заг1- S_заг2)∙N

где S_заг1- стоимость заготовки из проката, (руб.)_заг2- стоимость заготовки штамповки; N- годовая программа выпуска.

Э_заг= (7633 -4620)*1000=3 013 000 (руб.)

3.4 Технологический маршрут обработки

.Подрезать торец «как чисто», выдерживая размер 304±1 мм.

.Точить Ø160 мм предварительно, выдерживая размер 255 ^+0,3 мм.

. Точить Ø159 _-0,2 мм окончательно, выдерживая размер 255 ^+0,3 мм.

.Точить Ø150 мм предварительно, выдерживая размер 8 ±0,3 мм.

.Точить Ø148d9 мм окончательно, выдерживая размер 8 ±0,3 мм.

.Расточить Ø107 мм предварительно, выдерживая размер 148 мм.

. Расточить Ø110H9 мм окончательно, выдерживая размер 148 мм.

.Расточить Ø134 мм предварительно, согласно чертежа.

.Расточить Ø138^+0,2 мм окончательно, согласно чертежа.

.Расточить Ø107 мм предварительно, выдерживая размер 148 мм.

. Расточить Ø110H9 мм окончательно, выдерживая размер 148 мм.

.Расточить Ø134 мм предварительно, согласно чертежа.

.Расточить Ø138^+0,2 мм окончательно, согласно чертежа.

.Подрезать торец «как чисто», выдерживая размер 302_-1 мм.

.Точить Ø196 мм предварительно, выдерживая размер 48 мм.

.Точить Ø195_-0,3 мм окончательно, выдерживая размер 48 мм.

.Точить Ø163 мм предварительно, выдерживая размер 29±0,3 мм.

.Точить Ø159d11 мм окончательно, выдерживая размер 29±0,3 мм.

.Точить фаску, выдерживая размер 1х45°.

.5 Выбор оборудования, приспособлений и инструмента

Операция 005. Токарно-винторезная

Станок: Токарно-винторезный 16К20ПФ1.

Приспособления: патрон трехкулачковый

Режущий инструмент:

резец токарный проходной упорный изогнутый ГОСТ 18879-73, правый

материал: Т15К6;

резец токарный расточной для растачивания сквозных отверстий ГОСТ18883-73

материал: Т15К6;

резец токарный подрезной отогнутый ГОСТ 18880-73, правый

материал: Т15К6;

.6 Расчет припусков на механическую обработку

Суммарное отклонение R_z и T, характеризующее качество поверхности заготовки из проката, составляет:

Заготовка- R_z =300 (мкм), T=400 (мкм)

Черновая обработка- R_z =50 (мкм), T=50 (мкм).

Чистовая обработка - R_z =30 (мкм), T=30 (мкм) (см. табл. 4.3) [4]

Суммарное пространственное отклонение для заготовки данного типа определяется по формуле:

ρ=√ρ²_кор+ρ²_см.

где ρ _кор- коробление отверстия в радиальном направлении, (мкм)

ρ _см- смешение отверстия.

ρ _кор=Δ _к * D;

где Δ_к - удельная кривизна заготовок. (см. табл. 4.4) [4]

ρ _кор=1*200=200 (мкм)

ρ₌√200²+1²=200 (мкм)

Расчет минимальных значений припусков производим, пользуясь основной формулой:

2Z_min=2(R_zi-1+T_i-1+√ρ²_i-1+ε²_i)

Где ε_i - погрешность установки, (мкм)

ε_i =√140²+0= 140 (мкм)

Минимальный припуск

Черновое растачивание:

z_min1=2(300+400+√200²+140²)=2*744 (мкм)

Чистовое растачивание:

z_min2=2(50+50+√10²+7²)=2*112 (мкм)

Определяем расчетный размер, путем вычитания расчетного минимального припуска каждого технологического перехода.

d_р1=110,087- 0,224= 109,863 (мм)

d_р2=109,863- 1,488 =108,375 (мм)

Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округленному наименьшему предельному размеру.

d_max3=110,087 (мм), d_min3=110,087- 0.087= 110 (мм)

d_max2=109.863 (мм), d_min2=109,863- 0,220= 109,643 (мм)

d_max1=108,375 (мм) d_min1=108,375 - 3,2= 105,175 (мм)

Предельные размеры припусков z^пp_max определяется как разность наибольших предельных размеров и z^пp_min как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

z^пp_min2=224 (мкм)

z^пp_min1=1488 (мкм)

z^пp_max2=357 (мкм)

z^пp_max1=4468 (мкм)

Таблица 2. - Определение припусков

Проверка правильности выполненных расчетов:

z^пp_{max2 -} 2z^пp_min2 = δ₁- δ₂.

(мкм) = 133 (мкм)

z^пp_{max1 -} 2z^пp_min1 = δ₃- δ₁.

мкм = 2980 (мкм)

Z_0ном= Z_0min+В_з- В_д.

Z_0ном=1712 + 2100 - 87=3725 (мкм)

d_{з ном}=110-3.72= 106,28 (мм)

3.7 Расчет режимов резания

. Глубина резания (t) - величина срезаемого слоя за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном. Глубина резания всегда перпендикулярна направлению движения подачи.

t= (D-d)/2

t _черн = 1.5 (мм), t _чист = 0,36 (мм)

. Подача (s) - величина перемещения режущей кромки относительно обработанной поверхности за оборот заготовки в направлении движения подачи.

S_черн = 0,4 (мм/об), S_чист = 0,2 (мм/об), (табл. 12 гл 4) [4]

. Скорость резания (ν) - величина перемещения точки режущей кромки относительно поверхности резания в единицу времени в процессе осуществления движения резания.

V= (С_v/T^m* t^x* S^y)* K_v, (м/мин)

где K_v = K_mv×K_пv×K_uv

С_v - коэффициент, учитывающий условия обработки;

m, x, y - показатели степени;

T - период стойкости инструмента, (мин.)

t - глубина резания, (мм)

S - подача, (мм/об)

K_v - обобщенный поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий обработки по отношению к табличным

C_v=350; x=0,15; y=0,35; m=0,2; T=90 (мин.) (табл.17 с.269) [4]

K_mv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки на скорость резания (коэффициент обрабатываемости стали)

K_пv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние состояния поверхности заготовки на скорость резания.

K_uv - поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания.

К_mv=K_r(750/σ_в)^nv (табл.1 с.261) [4]

при r= 1; nv = - 1 (табл.2 с.262) [4]

К_mv=0.8*(750/510)¹=0.6

K_nv = 0,8 (табл.5 с.263) [4]

K_uv = 1,00 (табл.6 с.263) [4]

Тогда K_v = 0,6×0,8×1,00 = 0,48

V_черн =(350/90^0,3* 1,5^0,15* 0,4^0,35)* 0,48=56 м/мин

V_чист =(350/90^0,3* 0,36^,15* 0,2^0,35)* 0,48=89 м/мин

. Частота вращения шпинделя

n=(1000*V)/π*D (об/мин)

Найдем соответственно полученной скорости резания:

n_черн= (1000*56)/3,14*110=162 (об/мин)

n_чист= (1000*89)/3,14*110=257 (об/мин)

Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливаем действительную частоту вращения:

n_д = 160 (об/мин)

n_д = 250 (об/мин)

. Действительная скорость резания

V_д=π*D*n_д/1000 (м/мин)

V_д=3,14*110*160/1000=55,2 (м/мин)

V_д=3,14*110*250/1000=86,35 (м/мин)

. Мощность (кВт), затрачиваемая на резание.

N_рез=P_z*V_д/60*1020 (кВт)

Для нахождения мощности нам необходимо определить силу резания (Н):

P_z=10*(C_Pz)*(t^Xpz)*(S^Ypz)*(V^Npz)*(K_Pz)

Из табл.22 (с.273) источника [4] выписываем коэффициент и показатели степеней формулы; для заданных условий обработки

C_Pz= 204

X_Pz = 1

Y_Pz=0.75

N_Pz=0

где K_Pz = K_Мp×K_φр×Kγ_р×K_λр×K_rр

K_Мp - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силу резания

K_Мр=(σ/750)^np (табл.9 с.264) [4]

K_Mр=0.75

Коэффициенты K_φр, K_γр, K_λр, K_rр берем из (табл.23 с.275) [4].

Они учитывают влияние геометрических параметров режущей части инструмента на составляющие силы резания при обработке стали.

K_φр = 1;

K_γр = 1,0;

K_λр =1;

K_rр = 0,93; r = 1,0 (мм)

где r- радиус при вершине резца, (мм)

K_Pz = 0,93·0,75·1,0 = 0,6975

Определим силу резания и мощность для чернового прохода:

P_z=10*204*1,5¹*0,4^0,75*0,6975=1074 Н

N_рез=(1074*56)/60*1020=0,96 (кВт)

Определим силу резания и мощность для чистового прохода:

P_z=10*204*0,36¹*0,2^0,75*0,6975=153 Н

N_рез=(153*89)/60*1020=0,21 (кВт)

Режимы резания, назначенные по нормативам для технического нормирования работ на металлорежущих станках. [6]

Установ. А

1.Подрезать торец, выдерживая размер 304±1 (мм)

Примем глубину резания (t) =2 (мм)

Подачу (S) = 0.5 (мм)

Скорость резания (V) =72 (м/мин)

Частота вращения шпинделя (n)= 160 (об/мин)

. точить Ø159 _-0,2 (мм), выдерживая размер 255 ^+0,3 (мм)

Примем глубину резания (t) для чернового перехода равную 4 (мм) (5 переходов)

Для чистового t= 0,5 (мм) (1 переход)

Подача (S) для чернового перехода равна 1(мм/ об)

Для чистового S= 0,5 (мм/ об)

Скорость резания (V) для чернового перехода равна 36 (м/мин)

Для чистового V= 64 (м/мин)

Частота вращения шпинделя, для чернового перехода (n)= 125 (об/мин)

Для чистового (n)= 125 (об/мин)

.точить Ø148d9 (мм), выдерживая размер 8 ±0,3 (мм)

Примем глубину резания (t) для чернового перехода равную 1,5 (мм) (3 переходов)

Для чистового t= 1 (мм) (1 переход)

Подача (S) для чернового перехода равна 1(мм/ об)

Для чистового S= 0,4 (мм/ об)

Скорость резания (V) для чернового перехода равна 41 (м/мин)

Для чистового V= 64 (м/мин)

Частота вращения шпинделя, для чернового перехода (n)= 80 (oб/мин)

Для чистового (n)= 125 (об/мин)

.точить Ø138^+0,2 (мм) согласно чертежа.

Примем глубину резания (t) для чернового перехода равную 4 (мм) (3 переходов)

Для чистового t= 2 (мм) (1 переход)

Подача (S) для чернового перехода равна 0,6 (мм/ об)

Для чистового S= 0,2 (мм/ об)

Скорость резания (V) для чернового перехода равна 47 (м/мин)

Для чистового V= 97 (м/мин)

Частота вращения шпинделя, для чернового перехода (n)= 125 (об/мин)

Для чистового (n)= 125 (об/мин)

Установ. Б.

1. точить Ø138^+0,2 (мм) согласно чертежа.

Примем глубину резания (t) для чернового перехода равную 4 (мм) (3 переходов)

Для чистового t= 2 (мм) (1 переход)

Подача (S) для чернового перехода равна 0,6 (мм/ об)

Для чистового S= 0,2 (мм/ об)

Скорость резания (V) для чернового перехода равна 47 м/мин.

Для чистового V= 97 м/мин.

Частота вращения шпинделя, для чернового перехода (n)= 125 (об/мин)

Для чистового (n)= 125 (об/мин)

.Подрезать торец окончательно, выдерживая размер 302_-1 (мм)

Примем глубину резания (t) =2 (мм)

Подачу (S) = 0.5 (мм)

Скорость резания (V) =72 (м/мин)

Частота вращения шпинделя (n)= 160 (об/мин)

.точить Ø195_-0,3 (мм), выдерживая размер 48 (мм)

Примем глубину резания (t) для чернового перехода равную 2 (мм)

Для чистового t= 0,5 (мм)

Подача (S) для чернового перехода равна 1 (мм/ об)

Для чистового S= 0,2 (мм/ об)

Скорость резания (V) для чернового перехода равна 41 (м/мин)

Для чистового V= 87 (м/мин)

Частота вращения шпинделя, для чернового перехода (n)= 63 (об/мин)

Для чистового (n)= 125 (об/мин)

.точить Ø159d11 (мм), выдерживая размер 29±0,3 (мм)

Примем глубину резания (t) для чернового перехода равную 4 (мм) (4 переходов)

Для чистового t= 2 (мм)

Подача (S) для чернового перехода равна 1 (мм/ об)

Для чистового S= 0,2 (мм/ об)

Скорость резания (V) для чернового перехода равна 36 (м/мин)

Для чистового V= 75 (м/мин)

Частота вращения шпинделя, для чернового перехода (n)= 63 (об/мин)

Для чистового (n)= 160 (об/мин)

.8 Расчет технической нормы времени

Технические нормы времени в условиях массового и серийного производства устанавливаются расчетно-аналитическим методом.

В серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени Т_ш-к:

Т_ш-к=Т_п-з/n + Т_о + (Т_у.с + Т_з.о + Т_уп + Т_из)*k + Т_об.от;

где общее время на обслуживание рабочего места и отдых в серийном производстве определяется по формуле:

Т_об.от=Т_оп*П_об.от/100

оперативное время определим по формуле:

Т_оп= Т_о+Т_в.

П_об.от- норматив времени на обслуживание рабочего места, отдых и естественные надобности, (%) (прил. 6.1) [2]

Т_п-з- подготовительно-заключительное время, (мин) (прил. 6.3) [2]

n- количество деталей в партии для одновременного запуска, (шт.);

n= N*a/254, где а=6 (с.23) [2]

Т_о- основное время, (мин.) определяется по формуле:

Т_о= L/n*S, где L=l₀+l₁+l₂.

l₀- длина врезания режущего инструмента, (мм)

l₁- длина основной обработки, (мм)

l_2- длина выхода инструмента, (мм)

n- частота вращения шпинделя станка, (об/мин)

S- подача на рассматриваемом проходе, (мм/ об)

Т_в- вспомогательное время, (мин.) определяется по формуле:

Т_в= Т_у.с + Т_з.о + Т_уп + Т_из;

Т_у.с- время на установку и снятие детали, (мин.) (прил.5.1) [2]

Т_з.о- время на закрепление и открепление детали, (мин) (прил. 5.7) [2]

Т_уп- время на приемы управления, (мин.) (прил. 5.8-5.9) [2]

Т_из- время на измерение детали, (мин.) (прил. 5.16) [2]

Нормативы вспомогательного времени, приведенные в (прил. 5) [2], можно в учебных целях использовать и для нормирования вспомогательного времени в серийном производстве, применяя коэффициент «k» в среднесерийном производстве - 1.85.

005 Токарно-винторезная операция. Установ А.

n= 1000*6/254 = 12 деталей в партии для одновременного запуска.

. Подрезка торца.

T_о= (10+20,4)/(0,5*160) = 0.38 (мин.)

.Точить Ø 160 (мм)

T_о= (10+255)/(1*125) = 2,12 (мин.) (5 проходов)

Точить Ø 159 (мм)

T_о= (10+255)/(0,5*125) = 4,24 (мин.)

.Точить Ø 150 (мм)

T_о= (10+8)/(1*80) = 0,225 (мин.) (3 прохода)

Точить Ø 149 (мм)

T_о= (10+8)/(0,4*125) = 0,36 (мин.)

. Расточить Ø 107 (мм)

Расточить Ø 110 (мм)

T_о= (160)/(0,2*257) = 3,11 (мин.)

. Расточить Ø 110-138 (мм)

а) T_о1= (44+5)/(0,6*125) = 0,65 (мин.)

T_о2= (45)/(0,6*125) = 0,6 (мин.)

T_о3= (41)/(0,6*125) = 0,54 (мин.)

T_о4= (39)/(0,6*125) = 0,78 (мин.)

б) 2 ступень Расточить Ø 110-138 (мм)

T_о1= (39)/(0,6*125) = 0,52 (мин.) (2 прохода)

T_о2= (31)/(0,6*125) = 0,41 (мин.) (2 прохода)

T_о3= (23)/(0,6*125) = 0,3 (мин.) (2 прохода)

T_о4= (19)/(0,6*125) = 0,25 (мин.) (2 прохода)

005 Токарно-винторезная операция. Установ Б.

1.Расточить Ø 107 (мм)

T_о= (166)/(0,4*162) = 2,56 (мин.)

Расточить Ø 110 (мм)

T_о= (166)/(0,2*257) = 3,23 (мин.)

.Расточить Ø 110-138 (мм)

а) T_о1= (39)/(0,6*125) = 0,52 (мин.) (3 прохода)

T_о2= (31)/(0,6*125) = 0,41 (мин.) (3 прохода)

T_о3= (23)/(0,6*125) = 0,3 (мин.) (3 прохода)

T_о4= (19)/(0,6*125) = 0,25 (мин.) (3 прохода)

.Подрезать торец.

T_о= (35)/(0,5*160) = 0.43 (мин.)

. Точить Ø 196 (мм)

T_о= (47+10)/(1*63) = 0,904 (мин.)

Точить Ø 195 (мм)

T_о= (47+10)/(0,2*125) = 2,28 (мин.)

.Точить Ø 163 (мм)

T_о= (39)/(1*63) = 0,62 (мин.)

Точить Ø 159 (мм)

T_о= (39)/(0,2*160) = 1,22 (мин.)

Расчет штучно-калькуляционного времени

Т_п-з=8+10= 18 мин (прил. 6.3) [2]

Т_у.с+ Т_з.о= 0,5*2= 1 (мин.)

Т_уп= 0,01+0,08+0,02*4+(27*0,025)*2+0,09*5+0,09*2+0,09*4+0,09*4

Т_уп= 2,87 (мин.)

Т_из= 0,23+0,22+0,16+0,27+0,27+0,16+0,16+

,16+0,27+0,16+0,27+0,16+0,27+0,16+0,27+0,16+0,22+0,16.

Т_из= 3,73 (мин.)

Т_в= 3,73+2,87+1= 7,6 (мин.)

Т_об.от=(7,6+42,139)*6,25/100=3,10 (мин.)

Т_о= 42,139 (мин.)

Т_ш-к=18/12 + 42,139 + (1 + 2,87+ 3,73)*1,85 + 3,1;

Т_ш-к= 59,79 (мин.)

4. Экономическая часть

4.1 Расчет стоимости конструкторской подготовки производства

Содержанием конструкторской подготовки производства является, усовершенствование ранее освоенного в производстве изделия, осуществление работ по его стандартизации.

Основные показатели конструкторской подготовки производства регламентируются ГОСТами, в них раскрываются основные функции заказчика, разработчика, изготовителя и потребителя продукции. К организации КПП предъявляется ряд требований, главными из которых являются следующие: в процессе конструкторской подготовки производства должны проектироваться новые машины, разрабатываться модернизации и реконструкции уже имеющегося оборудования соответствующие современным требованиям. Кроме того, все работы должны производиться в сжатые сроки при высоком уровне качестве конструкторских решений.

В процессе диагностики арматуры были разработаны конструкторские документы, которые регламентируются единой системой конструкторской документации (ЕСКД), в которой определяются основные стадии КПП:

. Техническое задание - 1 лист. На данном этапе идет описание назначения, области применения изделия.

. Технический проект (тех. проект) - 11 листов. В тех. проекте приводится расчет прочности арматуры и написание спецификаций.

. Рабочий проект - 41 листов. Рабочий проект состоит из графической части, содержащей чертежи общего вида и чертежи деталировки арматуры.

Чтобы знать затраты на КПП необходимо определить трудоемкость на разработанную конструкторскую документацию и рассчитать себестоимость конструкторских работ.

4.1.1 Расчет трудоемкости конструкторских работ

Расчет трудоемкости КПП конструирования КНП производится на основе «Норм времени на конструкторские работы» и расчетного количества листов конструкторской документации формата А4 и определяется по формуле (с.3) [11]:

Т_кпп=(1+К_д)*(∑ⁿ_i=1)* (∑^m_j=1)* (∑^c_k=1)*t_ijk*n_ijk

где Т_кпп - общая трудоемкость КПП, нормо-часы;

n - количество этапов КПП;

m - количество узлов КПП;

c - количество наименований работ, различающихся конструкторской сложностью.

- норма времени на один лист конструкторской документации формата А4 на i - ом этапе КПП для j - го узла и k - го вида работ, нормо-часы (см. таблицу 3.1)

- количество листов конструкторской документации формата А4 на i - м этапе КПП для j - го узла и k - го вида работ;

 = 0,4 - коэффициент, характеризующий долю дополнительных затрат.

Рассчитываем количество листов для i - го этапа КПП  (с.3) [11]:

L_npi= (L_пр*Y_i)/100

где L_пр= 53 - количество листов формата А4 на КПП, штук;

Y_i - доля i-го этапа КПП в общем количестве листов формата А4 на КПП, % (смотри таблицу 3.1)

Y_{i. тз} =1,9%

Y_{i. тп}=20,75%

Y_{i. рп}=77,35%

где Y_{i. тз -} доля технического задания в общем количестве листов формата А4 на КПП, %

Y_{i. тп -} доля технического задания в общем количестве листов формата А4 на КПП, %

Y_{i. рп -} доля технического задания в общем количестве листов формата А4 на КПП, %.

Введем обозначения для облегчения понимания дальнейшего хода решения:

L_npi.тз - количество листов технического задания (тех. задания)

L_npi.тп - количество листов технического проекта (тех. проекта)

L_npi.рп - количество листов рабочего проекта (раб. проекта).

L_прi.mз = 53 · 1.9 / 100 = 1 лист

L_прi.mn = 53 · 20,75 / 100 = 11 листов

L_прi.pn = 53 · 77,35 / 100 = 41 листа

Рассчитаем количество листов формата А4, необходимое для конструирования j - го узла по формуле:

L_npij= (L_пр*Y_ij)/100

где  - доля j - го КПП в общем количестве на i - м этапе КПП, % (смотри таблицу 3.1)

Y_{ij. тз} =100%

Y_{ij. тп}=100%

Y_{ij. ов}=19,5%

Y_{ij. дет}=80,5%

где Y_{ij. тз -} доля технического задания в общем количестве листов формата А4 на КПП, %

Y_{ij. тп -} доля технического проекта в общем количестве листов формата А4 на КПП, %;

Y_{ij. ов -} доля общего вида в общем количестве листов формата А4 на КПП, %.

Y_{ij. дет -} доля деталировки в общем количестве листов формата А4 на КПП, %.

L_npij.тз - количество листов формата А4, необходимое для конструирования тех. задания

L_npij.тп - количество листов формата А4, необходимое для конструирования тех. проекта

L_npij.ов - количество листов формата А4, необходимое для изготовления чертежей общего вида арматуры в рабочем проекте

L_npij.дет - количество листов формата А4, необходимое для изготовления чертежей деталировки арматуры в рабочем проекте.

L_npij.тз = 1*100/100=1 лист

L_npij.тп =11*100/100=11листов

L_npij.ов =41*19.5/100=8 листов

L_npij.дет=41*80.5/100=33 листа

Результаты вычислений сведены в таблицу 3

После произведенных расчетов рассчитаем количество листов формата А4, необходимое для выполнения k - го вида работ по формуле:

n_ijk= (L_прij*Y_ijk)/100

где  - доля k - го этапа в общем количестве j - м этапе i- го этапа КПП, % (смотри таблицу 3)

Y_{ijk. тз} =100%

Y_{ijk. вед} =9%

Y_{ijk. зап}=91%

Y_{ijk. ов}=100%

Y_{ijk. дет}=100%

где Y_{ijk. тз -} доля технического задания в общем количестве листов формата А4 на КПП, %

Y_{ijk. вед}- доля ведомости технического проекта в общем количестве листов формата А4 на КПП, %

Y_{ijk. зап -} доля пояснительной записки технического проекта в общем количестве листов формата А4 на КПП, %

Y_{ijk. ов -} доля общего вида в общем количестве листов формата А4 на КПП, %.

Y_{ijk. дет -} доля деталировки в общем количестве листов формата А4 на КПП, %.

n_ijk.тз - количество листов формата А4, необходимое для написания тех. задания

n_{ijk.тз.ведомость}- количество листов формата А4, необходимое для написания ведомости в тех. проекте

n_{ijk.пояснит.зап.}- количество листов формата А4, необходимое для написания пояснительной записки в тех. проекте

n_ijk.ов - количество листов формата А4, необходимое для изготовления чертежа общего вида в рабочем проекте

n_ijk.дет - количество листов формата А4, необходимое для изготовления чертежа деталировки в рабочем проекте.

Результаты вычислений сведены в таблицу 3.2

n_ijk.тз =1*100/100=1 (лист)

n_{ijk.тз.ведомость} =11*9/100=1 (лист)

n_{ijk.пояснит.зап} =11*91/100=10 (листов)

n_ijk.ов =8*100/100=8 (листов)

n_ijk.дет=33*100/100=33(листа)

Таблица 3. - Результаты вычислений

Таблица 4. - Результаты вычислений

Исходя из выше сделанных расчетов, можем определить трудоемкость каждого вида работ КПП (с.4) [11]:

T_kijk=t_ijk*n_ijk

где T_kijk.т.з- трудоемкость написания тех. задания;

T_{kijk.тп.ведомость} - трудоемкость составления ведомости тех. проекта;

T_{kijk.тп.пояснит.зап} - трудоемкость написания пояснительной записки тех. проекта;

T_kijk.ов - трудоемкость изготовления чертежа общего вида арматуры в рабочем проекте;

T_kyk.дет.- трудоемкость изготовления чертежей деталировки арматуры в рабочем проекте.

T_kijk.т.з =1*11,2=11,2 нормо-часов

T_{kijk.тп.ведомость} =1*12,8=12,8 нормо-часов

T_{kijk.тп.пояснит.зап} = 10*7,6=76 нормо-часов

T_kijk.ов =8*7,1=56,8 нормо-часов

T_kyk.дет = 33*4,9=161,7 нормо-часов

Категория новизны выбирается согласно Приложению А п.2

Группа сложности выбирается согласно Приложению В

Норма времени на подготовку технического задания выбирается согласно приложению С п.1

Нормы времени на конструкторские работы по стадиям рабочего и технического проекта выбираются согласно Приложению С п.3

Результаты расчетов каждого вида работ занесены в таблицу 5

Таблица 5. - Результаты вычислений

На основе проведенных расчетов определим общую трудоемкость работ КПП:

T_knn = (1 + 0,4) · 318,5 = 445,9 нормо-часа.

.1.2 Расчет численности исполнителей КПП

Расчетная численность инженеров (I,III) категории, выполняющих КПП, определяется по формуле:

Ч_{инж I,III}= T^{инж I,III} _кпп/Ф_эф*P_вып

где  = 173 ч/месяц - эффективный фонд времени одного исполнителя в месяц;

T^{инж I,III}=412.3 - трудоемкость выполнения работ инженерами I и III категории;

T^{инж I,III} =(318.5-24)*1.4= 412.3 (нормо-часов)

 - средний процент выполнения норм.

Ч_р = 412.3 /173 · 1,1 =2,1; принимаем 3 человек.

Списочная численность определяется по формуле:

Ч_с= Ч_{р I,III}*к

где к = 1,1 - коэффициент, учитывающий не выходы на работу по уважительной причине.

Ч_с= 3·1,1 = 3,3; принимаем 4 человек.

Расчетная численность ведущих конструкторов, выполняющих КПП, определяется по формуле:

Ч _в.к= T^в.к_кпп/Ф_эф*P_вып

где T^в.к_кпп = - трудоемкость выполнения работ ведущим конструктором;

T^в.к_кпп=24*1,4=33,6 (нормо-часа)

Ч _в.к=33,6/173*1,1=0,17; принимаем 1 человека.

Общая численность персонала, занятого в КПП, определим следующим образом:

Ч_общ= Ч _в.к+ T^{инж I,III}

Ч_общ = 4 + 1 = 5 человек.

.1.3 Расчет стоимости КПП при конструировании арматуры

Основная и дополнительная заработная плата основных работников (конструкторов) приведена в таблице 6.

Таблица 6. - Основная и дополнительная заработная плата основных работников

 = 173 ч/месяц - эффективный фонд времени одного исполнителя в месяц

t_см = 8 - время 1-й рабочей смены, (часов);

Найдем число смен в месяц:

к₁=Ф_эф/t_см

 173/8 = 22 (смены)

Исходя из того что тарифная ставка (тс)

ведущего конструктора на предприятии ПФ «Квант» составляет 159 руб./час

Инженера I категории 114 (руб./час)

Инженера III категории 85 (руб./час)

Вычислим оклад по формуле:

Оклад = тс**см,

где  = 8 - время 1-й рабочей смены (часов),

см =22 - количество рабочих смен в месяц.

Оклад ведущего конструктора: 159*8*22= 28000

Оклад инженера I категории: 114*8*22= 20000 (руб.)

Оклад инженера III категории 85*8*22= 15000 (руб.)

Фонд дополнительной заработной платы определим следующим образом (с.9) [11]:

ЗП_допi=0.08*ЗП_оснi

ЗП_доп1= 0,08 · 28000 = 2240 (руб.)

ЗП_доп2 = 0,08 · 20000 = 1600 (руб.)

ЗП_доп3= 0,08 · 15000 = 1200 (руб.)

Определим отчисления на социальные нужды:

ЗП_отчi = (ЗП_оснi + ЗП_допi) · 0,30

где 0,30 - отчисления в социальные фонды (ОСС = 30%).

ЗП_отч1 = (28000 + 2240) · 0,30 = 9072 (руб.)

ЗП_отч2 = (20000 + 1600) · 0,30 = 6480 (руб.)

ЗП_отч3 = (15000 + 1200) · 0,30 = 4860 (руб.)

Накладные расходы:

С_накi=0,8*(ЗП_оснi+ЗП_допi)

где 0,8 - процент от заработной платы (80%).

С_нак1 = 0,8 · (28000 + 2240) = 24192 (руб.)

С_нак2 = 0,8 · (20000 + 1600) = 17280 (руб.)

ЗП_отч = ЗП_отч1 + 2 · ЗП_отч2 + 2 · ЗП_отч3,

ЗП_отч = 9072 · 1 + 6480· 2 + 4860· 2 = 31752 (руб.)

С_нак3 = 0,8 · (15000 + 1200) = 12960 (руб.)

Величина суммарных затрат на КПП:

С_кпп=ЗП+ЗП_отч+С_нак

ЗП = ЗП_осн1 + 2 · ЗП_осн2 + 2 · ЗП_осн3 + ЗП_доп1 + 2 · ЗП_доп2 + 2 · ЗП_доп3,

ЗП = 28000 · 1 + 20000 · 2 + 15000 · 2 + 2240 · 1 + 1600 ·2 + 1200 · 2 = =30240+64800+32400=105840 (руб.)

С_нак = С_нак1 + 2 · С_нак2 + 2 · С_нак3,

С_нак = 24192 · 1 + 17280 · 2 + 12960 · 2 = 84672 (руб.)

С_кпп = 105840 + 31752 + 84672 = 222264 (руб.)

Все данные по затратам на КПП при конструировании арматуры приведены в таблице 7.

Таблица 7. - Данные по затратам на КПП при конструировании арматуры

Сумма, рубли

Основная заработная плата

105840

Отчисления в социальные фонды

31752

Накладные расходы

84672

Итого

222264

Число смен, за которое была выполнена конструкторская подготовка производства:

K₂=T^{пар-посл}_кпп/t_см

T^{пар-посл}_кпп - трудоемкость работ при параллельно-последовательном выполнении чертежей.

T^{пар-посл}_кпп=∑T_kijk- Т^{пар-посл}_kijk

где ∑T_kijk=318,5 -суммарная трудоемкость по КПП (нормо-часов)

Т^{пар-посл}_kijk=t_ijk*О (трудоемкость параллельных работ)

где t_ijk- норма времени;

О- количество параллельных отрезков.

Т^{пар-посл}_kijk=4,9*11=53,9 (нормо-часа)

T^{пар-посл}_кпп= 318,5-53,9=264,6(нормо-часа)

K₂=264,6/8=33,075;

.1.4 Расчет экономической выгоды

Величина затрат на базовом и проектном уровне

Базовый уровень.

Трудоемкость работ конструктора высшей категории:

T= (1.4+11.1) =12.5 (нормо-часа)

Трудоемкость инженера I категории:

.Т= (4,9+1,225+1,225+1,225+1,225+1.225+0,6125+7,1)=18.7375 (нормо-часов)

.Т= (1,225+1,225)= 2,45 нормо-часа

Трудоемкость инженера III категории:

.Т= (1,225+1,225+1,225+0,6125+0,6125)=5,5125 (нормо-часов)

.Т= (1,225+0,6125+0,6125)=2,45 (нормо-часа)

Вычислим стоимость работ через тарифную ставку:

S₁=(12.5*159+18.7375*114+2.45*114+5.5125*85+2.45*85)*8= 40637.5 руб.

Проектный уровень.

Трудоемкость работ конструктора высшей категории:

T= (1.4+3,7) =5,1 (нормо-часов)

Трудоемкость инженера I категории:

.Т= (3,7+1,225+1,225+1,225+1,225+1,225+4,9+0,6125+7,1)= 22,4375 (нормо-часа)

.Т= (3,7*1*1.225)= 4.825 (нормо-часа)

Трудоемкость инженера III категории:

.Т= (1,225+1,225+1,225+1,225+0,6125+0,6125)=6.125 (нормо-часов)

.Т= (0,6125+0,6125)=1,225 (нормо-час)

Вычислим стоимость работ через тарифную ставку:

S₂=(5,1*159+22,4375*114+3,7*114+6.125*85+1,225*85)*8= 36439.8 руб.

S₂- S₁= 40637.5-36439.8

Где S₂- величина затрат на проектном уровне

S₁- на базовом.

S₂- S₁=4198 руб.

4.1.5 Расчет показателей эффективности проекта

Коэффициент занятости работников определяется по формуле (с.15) [11]:

K_з1=Т_ф1/T_н1 ;K_з2=Т_ф2/T_н2

где Т_ф1,2- фактические производственные затраты времени до и после, [стр. 12-1]

Т_н1,2- длительность конструкторской подготовки производства до и после, [стр. 12-1]

K_{з1 ведущего}=12,5/33,075=0,378

K_{з1инженер I ур-ня(1)}=18,7375/33,075=0,566

K_{з1инженер I ур-ня(2)}==1,225/33,075=0,037

K_{з1 инженер III ур-ня(1)}==4,9/33,075=0,148

K_{з1 инженер III ур-ня(2)}==2,45/33,075=0,074

K_{з2 ведущего}=5.1/29.9=0.17

K_{з2 инженер I ур-ня(1)}=22.4375/29.9=0.75

K_{з2 инженер I ур-ня(2)}==4.925/29.9=0.165

K_{з2 инженер III ур-ня(1)}==6.125/29.9=0.20

K_{з2 инженер III ур-ня(2)}==1.225/29.9=0.04

Рост производительности труда

ΔПТ= (1/Т_н^б-1/Т_н^п)*100%

где Т_н^б, Т_н^п- длительность конструкторской подготовки производства

по базовому и проектному уровню, (нормо-час)

ΔПТ= ((1/33,075)- (1/29,93)) *100%

ΔПТ= 0,318.

5. Безопасность жизнедеятельности

.1 Природно-климатические условия

дроссельный клапан деталь седло

Производственная фирма «Квант» находится в зоне континентального климата с недостаточным увлажнением, жарким и сухим летом, сравнительно продолжительной и холодной зимой с частыми оттепелями и туманами. Многолетние метеорологические наблюдения показывают, что самый теплый месяц в этих местах - июль, самый холодный - январь. В эти же месяцы наблюдается и самая маленькая (в июле), и самая высокая (в декабре и январе) влажность. В течение всего года преобладает восточное направление ветра, средняя скорость которого менее 5 м/с. Здесь в среднем 6 дней в году могут наблюдаться пыльные бури, в холодный период часты туманы - до 50 дней в году.. Эти данные по климатическим условиям ясно говорят о том, что характерные атмосферные процессы в месте размещения ПФ «Квант» никак не сказываются на её нормальной эксплуатации.

.2 Наличие коммуникаций

Территория ПФ «Квант» оборудована всеми инженерными коммуникациями, такими как: водопровод, электрические сети которые необходимы для нормального функционирования предприятия и жизнедеятельности работников. Сточные воды проходят систему очистки.

.3 Опасные и вредные факторы, действующие на токаря

Проанализируем вредные и опасные факторы, возникающие при выполнении технологических операций, их опасность для персонала, решим вопросы по предотвращению негативного влияния вредных и опасных факторов производственной среды на персонал.

Рассмотрим рабочее место токарного станка 16К20 на машиностроительном предприятии. Рабочее место используется для выполнения технологических операций преобразования заготовки в необходимую деталь, используемую для функционирования механизма разрабатываемого в дипломном проекте.

поражение электричеством.

механическое воздействие отходов обрабатываемой детали.

вращающиеся части станков и обрабатываемых деталей.

режущий инструмент.

неисправность оборудования.

действие на кожу смазочного масла, охлаждающей жидкости.

сквозняки.

повышенный уровень шума.

.4 Мероприятия по предупреждению опасностей и вредностей производства

Для возможного предупреждения возникающих опасных факторов необходимо заблаговременное принятие мер, к которым относятся:

создание необходимых условий труда работодателем, которые включают в себя:

.1 Обеспечение наличия набора инструментария, оборудования и оснастки, спецодежды, средств индивидуальной защиты, необходимых для удобного выполнения обязанностей рабочего.

Пусковые кнопки должны быть углублены, что исключает самовольное включение при случайном прикосновении.

Материалы к станкам могут подаваться механическими тележками (автокары, автопогрузчики и прочее).

.2.Создание благоприятного микроклимата, вентиляции, отопления, канализации, подбор оптимального освещения, не допускать превышения характеристик шума и вибраций.

Обеспечение пожарной и электробезопасности, экологической безопасности.

Пусковые устройства, электродвигатели, а также металлическое оборудование, которое может оказаться под напряжением, должны быть заземлены.

Пусковые ящики электродвигателей должны иметь блокировку, которая разрешает открывать ящик только после выключения рубильника.

.3.Ознакомление работника с инструкцией по безопасности, в дальнейшем вывешенной около рабочего места (станка).

По данной инструкции токарь инструктируется перед началом работы на предприятии (первичный инструктаж), а потом через каждые 6 месяцев (повторный инструктаж). Результат инструктажа заносится в "Журнал регистрации инструктажей по вопросам охраны труда", в журнале после прохождения инструктажа должна быть подпись инструктирующего лица и токаря.

.4.Страхование работника от несчастных случаев и профессиональных заболеваний.

В случае повреждения здоровье токаря по вине собственника, он (токарь) имеет право на возмещение причиненного ему вреда.

выполнение обязанностей работника.

.1.Соблюдение правил внутреннего трудового распорядка.

.2. Выполнение только той работы, которая поручена руководителем, и по которой он проинструктирован.

.3. Пользование спецодеждой и средствами специальной защиты.

Которые представляют собой:

костюм вискозно-лавсановый, ботинки кожаные, очки защитные.

Для предотвращения кожных заболеваний при пользовании охлаждающими жидкостями (эмульсии, масла и прочее) необходимо перед началом работы смазать руки специальными пастами

.4.Содержание в чистоте и порядке рабочего места.

Не загромождение проходов.

.5. Не допущение на рабочее место посторонних лиц.

.4.1 Примеры и последствия проявления опасных факторов

При работе на токарном станке могут быть: вырывание детали из патрона (планшайбы), центров, поломки резцов, вырывание резцов с резцедержателей. Так же не менее опасными факторами являются возникновение сквозняков и повышенный уровень шума, неоптимальное освещение

Освещение.

Уровень освещенности, а так же все аспекты качества освещения играют роль в предотвращении несчастных случаев. Можно упомянуть, что неравномерное освещение может создавать проблемы адаптации, снижая видимость. Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещения. Таким образом, становится, очевидно, что неправильное освещение представляет значительную угрозу для здоровья работников.

Сквозняки способны вызывать такие опасные заболевания как:

.Миозит - воспаление мышц.

.Сквозняк, направленный в шею и грудь, становиться причиной заболеваний дыхательных путей: бронхитов, ангины, тонзиллитов, трахеитов и ларингитов.

. Направленное действие сквозняка в лицо на первый взгляд кажется безопасным, а на самом деле после него могут начаться сильные боли в разных частях лица. Это происходит из-за воспаления тройничного нерва. Перекос лица вследствие паралича мышц также может быть результатом действия сквозняка.

. Если сквозняк дует в грудь, то может произойти воспаление межреберного нерва и проявится болезнь под названием межреберная невралгия. Это болезнь затрудняет дыхание, мешает движению и лишает человека трудоспособности из-за постоянных болей опоясывающего характера.

. Отит - самое распространенное заболевание, вызываемое сквозняком. При отите происходит воспаление уха, что при несвоевременном лечении может привести к нагноению, перфорации барабанной перепонки и потере слуха.

. Сквозняк, воздействующий на поясницу, вызывает такие заболевания как радикулит или воспаления почек, которые очень трудно полностью вылечить.

Для создания оптимального производственного микроклимата следует согласовывать параметры с СанПиН 2.2.4.548-96

Шум

Повышенный уровень шума вызывает потерю остроты слуха и возникновению гипертонической и ишемической болезни сердца, неврит слухового нерва (традиционно считается неизлечимым заболеванием). Так же повышенный шум вызывает потерю внимания, вследствие чего уровень опасности повышается.

Шум может вызывать различные психические реакции, отключение вегетативной нервной системы, регулирующей функции внутренних органов, сердечно-сосудистой системы и обмен веществ, повреждения слуха, а при высоких уровнях громкости вызывает болезненные ощущения.

5.5 Описание рабочего места токаря

Планировка рабочего места предусматривает рациональное расположение оборудования и оснастки, наиболее эффективное использование производственных площадей, создание удобных и безопасных условий труда, а также продуманное расположение инструментов, заготовок и деталей на рабочем месте.

Все предметы и инструменты располагают на рабочем месте в пределах досягаемости вытянутых рук, чтобы не делать лишних движений-наклонов, поворотов, приседаний и др., вызывающих дополнительные затраты времени и ускоряющих утомляемость рабочего. Все, что приходится брать левой рукой, располагают слева; то, что берут правой, располагают справа. Материалы и инструменты, которые берут обеими руками, располагают с той стороны станка, где во время работы находится токарь.

Планировка рабочего места должна обеспечивать условия для выработки привычных движений. Если предметы труда располагать в строго определенном порядке и всегда на одних и тех же местах то у рабочих появится навык и даже автоматизм движений, что ведет к снижению напряжения и утомляемости.

При односменной работе на рабочем месте устанавливается тумбочка с одним отделением, при работе в две смены - с двумя отделениями, при трехсменной работе - две инструментальные тумбочки: одна с двумя отделениями, другая с одним.

Если на станке обрабатываются длинномерные заготовки, то вместо приемного столика устанавливают стеллаж для горизонтального хранения заготовок. При обработке крупногабаритных и тяжелых заготовок на рабочем месте устанавливают механизированное подъемно-транспортное устройство (шарнирно-балансирный манипулятор (ШБМ) или подвесную кран-балку с дистанционным вызовом, которые могут обслуживать один или два станка).

Рабочее место токаря должно соответствовать принципам научной организации труда и типовым схемам планировки рабочих мест. Это - основа обеспечения наивысшей производительности и безопасности при токарных работах.

.6 Нормируемые характеристики

Микроклимат

СанПиН 2.2.4.548-96 регламентируют нормы производственного микроклимата.

Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений.

В производственных помещениях, где из-за технологических требований к производственному процессу технической недостижимости их обеспечения или экономически обоснованной нецелесообразности невозможно установить допустимые нормативные величины микроклимата необходимо предусматривать мероприятия по защите работающих от возможного перегревания и охлаждения

Основным путем оздоровления условий труда в горячих цехах является изменение технологического процесса, направленное на ограничение источников тепловыделений и уменьшение времени контакта работающих с нагревающим микроклиматом, а также использование эффективного проветривания, рационализация режима труда и отдыха, питьевого режима, спецодежды.

Наиболее эффективным средством улучшения метеорологических условий является автоматизация и механизация всех процессов, связанных с нагревом изделий.

Значительно уменьшают теплоизлучение и поступление лучистой и конвекционной теплоты в рабочую зону теплоизоляция и экранирование. Эффективно защищают от лучистой теплоты отражательные экраны и водяные завесы.

В производственных помещениях, где источники конвекционной лучистой теплоты значительны, одной из важных мер по нормализации метеорологических условий является естественная вентиляция - аэрация, а также механическая вентиляция с обязательным использованием местных воздушных душей.

Вентиляция

Нормирование отопления, вентиляции и кондиционирования производится согласно СНиП 2.04.05-91

В качестве вентилирующего устройства применяется приточно-вытяжная установка.

Это компактное рекуперативное устройство, которое предназначено для подачи, очистки и удаления отработанного воздуха в помещениях небольшого объема. Нагрев и увлажнение воздуха осуществляется без дополнительных затрат электроэнергии, за счет пластинчатого рекуператора мембранного типа, который извлекая тепло и влагу из утилизированного воздуха, передает их поступающему воздуху с улицы.

Стандартно, установка комплектуется приточным и вытяжным вентиляторами, приточным и вытяжным фильтрами, пластинчатым рекуператором и системой автоматического управления, с пультом дистанционного управления. Инновационный тип рекуператора позволяет подогревать и увлажнять приточный воздух.

Отопление

Отопление производственного помещения осуществляется с помощью системы лучистого отопления

В соответствии с ГОСТ Р 50670-94

Экономия энергии при использовании промышленных лучистых обогревателей составляет 50% - 70%. Это достигается за счёт:

Возможности зонального обогрева.

Отсутствия трубной разводки для жидкостного контура.

Управления температурным режимом в зависимости от температуры наружного воздуха.

Возможности выключения обогрева в помещениях в нерабочее время.

Освещение

Нормирование естественного и искусственного освещения производится согласно СНиП 23-05-95

Освещение производится люминесцентными лампами дневного света, расчет количества которых производится в расчетной части.

Освещение воздействует на организм человека и выполнение производственных заданий. Правильное освещение уменьшает количество несчастных случаев и повышает производительность труда на 15%. Неправильное освещение может быть причиной таких заболеваний, как близорукость, спазм, аккомодация, зрительное утомление, и других болезней, понижает умственную и физическую работоспособность, увеличивает число ошибок в производственных процессах, аварий и несчастных случаев.

Освещение, отвечающее техническим и санитарно-гигиеническим нормам, называется рациональным. Создание такого освещения на производстве является важной и актуальной задачей.

В помещениях используется естественное и искусственное освещение. Естественное освещение предполагает проникновение внутрь зданий солнечного света через окна и различного типа светопроемы (верхние световые фонари). Естественное освещение часто меняется и зависит от времени года и суток, а также от атмосферных явлений. На освещение влияют местонахождение и устройство зданий, величина застекленной поверхности, форма и расположение окон, расстояние между зданиями и др.

Шум

Уровень шума в производственном помещении нормируется согласно СН 2.2.4/2.1.8.562-96

Источником шума в производственном помещении является работа станка 16К20.

Уровни звукового давления, дБ

(в октавных полосах частот), Гц

Уровень шума на рабочих местах в производственных помещениях, возникающих от таких источников, обычно значительно превышает допустимые значения.

Проведем расчеты, показывающие характеристики имеющегося шума и проведем мероприятия для приведения характеристик в установленные нормы, если это необходимо.

Расчет приводится в расчетной части.

Вибрация

Уровень вибрации в производственном помещении нормируется согласно СанПин 2.2.4/2.1.8.566-96.

Под вибрацией понимают возвратно-поступательное движение твердого тела. Это явление широко распространено при работе различных механизмов и машин

В данном случае имеет место общая вибрация, исходящая от станка.

Тело человека рассматривается как сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты, которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной поверхности (положение "стоя") составляют 4~6 Гц, головы относительно плеч (положение "сидя") - 25-30 Гц. Для большинства внутренних органов собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц. Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц, определяемая как качка, хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни.

При частоте колебаний рабочих мест, близкой к собственным частотам внутренних органов, возможны механические повреждения или даже разрывы. Систематическое воздействие общих вибраций, характеризующихся высоким уровнем виброскорости, приводит к вибрационной болезни, которая характеризуется нарушениями физиологических функций организма, связанными с поражением центральной нервной системы. Эти нарушения вызывают головные боли, головокружения, нарушения сна, снижение работоспособности, ухудшение самочувствия, нарушения сердечной деятельности.

Борьба с вибрацией

Основным путем борьбы с вредным влиянием производственной вибрации следует считать конструирование более совершенного оборудования с дистанционным управлением.

Важно произвести виброизоляцию рукояток и других мест контакта машины с руками оператора, оптимизацию рабочих параметров машин с целью уменьшения резонансных состояний, уменьшение теплопроводности места контакта с виброисточником. Среди средств индивидуальной защиты наибольшее распространение получили виброгасящие рукавицы с ладонной накладкой из эластичного материала, виброгасящая обувь с упругой подошвой или стелькой.

Электробезопасность

Нормы и правила электробезопасности регламентируются СНиП 21-01-97

Электронасыщенность современного производства формирует электрическую опасность, источником которой могут быть электрические сети, электрифицированное оборудование и инструмент, вычислительная и организационная техника, работающая на электричестве. Это определяет актуальность проблемы электробезопасности - ликвидацию электротравматизма.

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако, по числу травм с тяжёлым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест.

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электролитическое, тепловое и механическое действие.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам и вывихам конечностей, спазму голосовых связок.

Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе и крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.

Тепловое действие электрического тока приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подкожных тканей, вплоть до обугливания.

Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.

Пожарная безопасность на предприятии

Нормы и правила пожарной безопасности регламентируются СНиП 21-01-97

В рамках обеспечения пожарной безопасности, являющейся неотъемлемой частью охраны труда, исключается воздействие на работников и имущество юридического лица факторов, сопутствующих возникновению пожара.

Пожарная безопасность подразумевает разработку политики предприятия по недопущению возникновения и развития пожара, направленную на решение следующего круга задач:

реализацию комплекса мероприятий, направленных на ограничение распространения пожара;

обеспечение объектов средствами пожарного контроля, оповещения сотрудников предприятия о возникновении нештатной ситуации и непосредственного пожаротушения;

принятие организационных мер, направленных на контроль над соблюдением сотрудниками нормативных требования ПБ;

повышение уровня информированности работников и должностных лиц о мерах по обеспечению пожарной безопасности;

организацию и проведение производственного контроля

Экологическая безопасность предприятия

Нормы и правила экологической безопасности регламентируются СанПиН 42-123-5777. Под экологической безопасностью понимают комплекс организационно-технических мер, направленных на обеспечение соответствия природоохранной деятельности предприятия нормативным требованиям. В свете повышения уровня экологической ответственности безопасность предприятия для окружающей среды и населения в известной степени определяет его конкурентоспособность.

Внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий положительно сказывается на рентабельности производства, повышается продуктивность работы. С другой стороны, повышение эффективности природоохранной деятельности способствует привлечению иностранных инвестиций.

5.7 Расчет искусственного освещения

Основной задачей расчета искусственного освещения является определение числа светильников или мощности ламп для обеспечения нормированного значения освещенности.

Расчет освещения начинают с выбора типа светильника, который принимается в зависимости от условий среды и класса помещений по взрывопожароопасности.

Исходя из параметров среды и условий обработки выбираем светильник - ЛД (лампа дневная), которую рекомендуется использовать в сухих нормальных и влажных помещениях и допускается в сырых.

При использовании светильников с люминесцентными лампами и при расположении их в виде световой линии, световой поток лампы определяется по формуле (с. 19) [10]:

Ф_л=(Е_н*S*k*z)/(N_p*η*n₁*n₂)

В нашем случае выразим из формулы и найдем количество светильников в ряду «n1».

n₁=(Е_н*S*k*z)/(N_p*η* Ф_л *n₂)

где Ф_Л - световой поток лампы, (лм)

Е_Н - нормированная освещенность, (лк)

η - коэффициент использования светового потока

S - освещаемая поверхность (м²)

к - коэффициент запаса

z - коэффициент минимальной освещенности

n₁ - количество светильников в ряду, (шт.)

n₂ - число ламп в светильнике, (шт.)

N_Р- количество рядов, (шт.)

Нормированную освещенность (Ен) принимают по СНиП 23.05-95, в соответствии с принятой системой освещения и условиями зрительной работы.

Ен=4, (лк).

Площадь освещаемой территории.

S=8м*6м=48 (м²).

Коэффициент запаса «к»=1.8 (согласно характеристикам помещения и наличии искусственного освещения).

z - коэффициент минимальной освещенности, для люминесцентных ламп z=1,1.

Количество светильников или рядов определяют методом распределения (развешивания) для достижения равномерной освещенности площади. Основным параметром для развешивания светильников является отношение высоты подвески (Н_р) к расстоянию между светильниками или рядами (L), при котором создается равномерное освещение. Принимаем N_p=1.

η - коэффициент использования светового потока.

«η=65» выбираем в соответствии с группой помещения (ЛД для освещений производственных помещений) и мощностью светильника.

n₂=2 шт. (количество ламп в светильнике).

n₁=(234*18*1,8*1,1)/(1 *65* 2 *4)

n₁=4 (количество светильников в ряду).

5.8 Определение уровня шума в производственных помещениях

Акустический расчёт включает:

) выявление источников шума и определение их шумовых характеристик

) выбор расчётных точек, для которых производится акустический расчёт

) определение допустимых уровней звукового давления для расчётных точек

) выявление путей распространения шума от источников до расчётных точек

) определение ожидаемых уровней звукового давления в расчётных точках до осуществления мероприятий по снижению шума с учётом снижения уровня звуковой мощности на пути распространения звука

) определение требуемого снижения уровней звукового давления в расчётных точках

) выбор мероприятий, обеспечивающих требуемое снижение уровней звукового давления в расчётных точках

План помещения для определения источников шума и их шумовых характеристик.

Ац- акустический центр.

Рт- расчетная точка.

Исходя из того что в помещении находится несколько одинаковых источников шума, то ожидаемые уровни звукового давления от всех источников шума определяется по формуле (с. 40) [10]:

L=L_po+10lg*(∑^m_i=1 (χ_i*Ф_i/S_i)+(4*n/B))

где L_po - октавный уровень звуковой мощности источника шума, дБ, определяемый из паспортных характеристик оборудования, дБ; n - общее число источников шума.

Ф- фактор направленности источника шума, определяемый по опытным данным; при равномерном излучении звука Ф = 1.

X- коэффициент, учитывающий влияние ближнего поля и принимаемый по графику.

B- постоянная помещения, (м²).

B=S_огр*α/(1-α)

где S_огр - общая площадь ограждающих поверхностей, (м²);

α - средний коэффициент звукопоглощения в помещении (для механических и металлообрабатывающих цехов α=0,1).

В=8,8 (м²).- площадь воображаемой поверхности правильной геометрической формы, окружающей источник шума при равном удалении от его поверхности и проходящей через расчётную точку, (м²)

S=2*(l_max+2*a)*h+2*(l+2*a)*h+(l_max+2*a)*(l_max+2*a)

l_max=2.8 (м) (длина станка), а=1 (м), l=1.2 (м) (ширина станка), h=1.5 (м) (высота).

S=31,76 (м²)

Расчетный уровень шума

L=L_po+10lg*(∑^m_i=1 (χ_i*Ф_i/S_i)+(4*n/B))

где L_po1=101 (дБ) (октавная полоса 63) Гц

где L_po2=107 (дБ) (октавная полоса 125) Гц

где L_po3=97 (дБ) (октавная полоса 250) Гц

где L_po4=93 (дБ) (октавная полоса 500) Гц

где L_po5=91 (дБ) (октавная полоса 1000) Гц

где L_po6=89 (дБ) (октавная полоса 2000) Гц

где L_po7=87 (дБ) (октавная полоса 4000) Гц

где L_po8=86 (дБ) (октавная полоса 8000) Гц

. L= 107+10lg((1*1/31.76)+(1*1/31.76)+(4*2/8.8))

L=107+9.3; L=116.3 (дБ)

. L=101+9.3; L=110.3 (дБ)

. L=97+9.3; L=106.3 (дБ)

. L=93+9.3; L=101.3 (дБ)

. L=91+9.3; L=100.3 (дБ)

. L=89+9.3; L=98.3 (дБ)

. L=87+9.3; L=96.3 (дБ)

. L=86+9.3; L=95.3 (дБ)

Определение требуемого снижения уровня звукового давления в расчётных точках.

Требуемое снижение уровня звукового давления в расчётной точке от одного источника шума определяется как разность между ожидаемым уровнем звукового давления в расчётной точке и допускаемым уровнем L_доп.:

ΔL_тр.=L - L_доп

где L_тр.- требуемая величина уменьшения шума, (дБ)

L- расчетная величина шума, (дБ); L_доп.- допускаемая величина шума, (дБ).

.∆L_тр. =116.3-95= 21.3 (дБ)

.∆L_тр. =110.3-87 = 23.3 (дБ)

.∆L_тр. =106.3-82= 24.3 (дБ)

.∆L_тр. =102.3-78= 24.3 (дБ)

.∆L_тр. =100.3-75 = 25.3 (дБ)

.∆L_тр. =98.3-73= 25.3 (дБ)

.∆L_тр. =96.3-71= 27.3 (дБ)

.∆L_тр. =95.3-69= 15.3 (дБ)

Выбор мероприятий по снижению шума.

Выбор мероприятий для обеспечения требуемого снижения шума определяется особенностями производства и оборудования, величиной превышения допустимых уровней звукового давления, характером шума и другими факторами. Наибольший эффект по снижению шума на пути распространения звуковой волны с помощью звукоизоляции, экранирования, звукопоглощения, расстояния наблюдается для высокочастотных звуков. Звукоизоляция обеспечивает снижение шума на 25 -30(дБ), звукопоглощение на 6-10(дБ), а удвоение расстояния от источника шума до рабочего места уменьшает уровень шума примерно на 6 (дБ)

Для доведения уровня шума до допустимых показателей воспользуемся звукоизоляцией источника шума. Звукоизоляция обеспечивает снижение шума на 25-30 (дБ)

5.9 Оценка химической обстановки при авариях с выбросом (разливом) АХОВ

Химическая обстановка создаётся в результате разлива (выброса) АХОВ или применением противником химического оружия с образованием зон химического заражения и очагов химического поражения. Под оценкой химической обстановки понимают совокупность последствий химического заражения местности АХОВ, ОВ, оказывающих влияние на деятельность организация, предприятий, сил ГО и ЧС и населения.

На Волгодонском комбинате древесных плит (ВКДП) города Волгодонска произошла авария с разливом 120 т фосгена. Заражённое облако распространяется в направлении предприятия ПФ «Квант».

В этот момент на смене находится 100 человек, из них 50 человек в цехах, 30 человек на территории, 20 человек в кабинетах. Средства коллективной защиты отсутствуют. Наличие индивидуальных средств защиты 75%.

Исходные данные по чрезвычайной ситуации

ФОСГЕН (СС1₂О) - бесцветный газ с запахом прелого сена, в 3,4 раза тяжелее воздуха, дымит, образуя соляную кислоту, плохо растворим в воде, хорошо в органических растворителях, горючих и смазочных материалах.

Используется при получении красителей трифенилметанового ряда, поликарбонатных полимеров, полиуретанов; в производстве мочевины и других химических продуктов.

Поражает легочную систему человека. Обладает кумулятивным действием.

Решение:

1) Выброс фосгена произошёл из-за повреждения ёмкостей, в которых он хранился, следовательно - «разлив в поддон».

) Степень вертикальной устойчивости воздуха по таблице 2 - «изотермия».

) Определяем по таблице 3 коэффициенты эквивалентности фосгена, зависящие от температуры воздуха для первичного и вторичного облака:

К_экв-1=0,05; К_экв-2=0,560

) По таблице 4 определяем коэффициент, учитывающий скорость ветра:

К_в=2,34

) Определяем эквивалентное количество фосгена в первичном и вторичном облаках:

Q_экв-1=Q*К_экв-1*К_В=120*0,05*2,34=15 (т)

Q_экв-2=Q*К_экв-2*К_В=120*0,560*2,34=157,248 (т)

6) По таблице 5 по эквивалентному количеству АХОВ, в зависимости от скорости ветра определяем глубины зон заражения от первичного и вторичного облаков и максимальную площадь зоны заражения:

Г₁=3 (км)

Для 100 т , для 500 т , интерполируем и находим  для 166,725 т

7) По максимальному эквивалентному количеству формалина  по таблице 5 определяем площадь зоны возможного заражения:

Для 100 т , для 500 т , интерполируем и находим  для 157,248 т

8) Часть площади заражения приходящейся на территорию предприятия не определяем, так как очевидно, что всё предприятие окажется в зоне заражения.

) По таблице 7 для ветра, со скоростью 5 м/с определяем продолжительность испарения фосгена:

10) По таблице 8 определяем поправочный коэффициент для продолжительности испарения фосгена при ветре 5 м/с:

11) Определяем время испарения фосгена:

12) Определяем время подхода облака заражённого воздуха к объекту:

 - по карте;

 - по таблице 9.

Т_подх = Х/V_n=0.3 (ч)=18,2 (мин)

Определяем время поражающего воздействия АХОВ:

13) Определяем степень защищённости персонала:

Всего на смене - 100 человек, из них:

человек - в цехах, 30 человек - на территории, 20 человек - в кабинетах и отделах.

Оснащённость противогазами - 100% или 100 человек.

Убежища нет.

Принимаем, что в случае химической опасности, персонал, работающий на территории, сразу после сигнала бежит в помещение. Персонал в цеху одевает противогазы, остальные - остаются на рабочих местах.

Определяем доли персонала, работающего при различных степенях защищённости:

q_i= K_i / К_общ

где  - количество людей в i-том укрытии;

 - общее количество людей.

В зависимости от места пребывания людей и времени поражающего воздействия АХОВ определяем коэффициенты защищённости для каждого из укрытий (средств защиты) по таблице 10, применяя интерполирование:

Общий коэффициент защищённости:

14) Определяем количество поражённых людей:

(100% персонала)

) Определяем ориентировочную структуру поражённых по таблице 11.

Смертельные

Тяжёлой и средней степени

Лёгкой степени

16) Так как вероятное число поражённых - 100% персонала - планируем эвакуацию.

Длину маршрута эвакуации определим по формуле:

R_э=Г_{2 -} X

где - расстояние от источника заражения до объекта, (км)

R_э= 10.7-8.8= 1,9 (км)

Определяем время выхода персонала из зоны заражения:

t_эвак=R_э/V=1.9/5=0.38 (ч) =22.8 (мин)

Скорость выхода в пешем порядке принимаем 5 км/ч

Определяем время пребывания персонала в зоне заражения при проведении эвакуации:

Принимаем:

Время оповещения

Время принятия решения

Время работ по безаварийной остановке производства

В данных условиях, при времени поражающего действия фосгена 6,192 часа производим эвакуацию всего персонала.

В зависимости от места пребывания людей и времени поражающего воздействия АХОВ определяем коэффициенты защищённости для каждого из укрытий (средств защиты) по таблице 10, применяя интерполирование:

Общий коэффициент защищённости:

 (в средствах индивидуальной защиты органов дыхания)

Определяем количество поражённых:

(20% персонала)

Определяем ориентировочную структуру поражённых по таблице 11

Смертельные:

Тяжёлой и средней степени

Лёгкой степени:

17) Сводим результаты расчётов в таблицу.

18) Выводы из сложившейся химической обстановки.

ПФ «Квант» при аварии на ВКДП может оказаться в зоне опасного заражения фосгеном со временем поражающего действия мин.

В условиях данной аварии объект ПФ «Квант» окажется в обстановке, исключающей возможность непрерывной работы.

В случае такой аварии, возможно, окажется 100 человека поражённых, из них 7 со смертельным исходом, 8 - тяжёлой и средней тяжести, 5 - лёгкой степени тяжести.

Для повышения устойчивости работы ПФ «Квант» необходимо:

         повысить степень герметизации помещений (уменьшить коэффициент кратности воздухообмена), для чего: обеспечить плотное закрытие окон и дверей (резиновые накладки и шторы из прорезиненной ткани)

         подготовить систему вентиляции цеха для работы в режиме очистки воздуха от АХОВ, оборудовав её комплектом ФВК-2, обеспечивающим все режимы вентиляции.

         организовать обучение персонала действиям в условиях химического заражения.

         в целях защиты персонала внести в план капитального строительства убежища для персонала, рассчитанного на 150 человек в подвальном помещении цеха.

В связи с тем, что безопасность всего персонала не обеспечивается необходимо Штабу ГО и ЧС составить план эвакуации и периодически проводить тренировки в действиях персонала в условиях аварий на химически опасных объектах, находящихся в непосредственной близости от ПФ «Квант»

Штабу ГО и ЧС определить способы обеззараживания (дегазации) территории, зданий и сооружений и способы проведения санитарной обработки людей в случае необходимости.

Заключение

В проекте модифицирован клапан непрерывной продувки для удаления избыточной щелочности и снижения солесодержания котловой воды в барабане парового отопительного котла и разработана технология изготовления базовой детали. Рассмотрены два способа получения заготовок, применяемых на данном предприятии, из которых наиболее выгодным по предварительным расчётам выходит поковки типа втулки. Это ведёт к большой экономии материала и уменьшению трудоёмкости.

Разработан технологический процесс механической обработки детали.

В процессе выполнения конструкторских работ были произведены расчёты на прочность обечайки, патрубков и крышки, рассчитаны фланцы, шпильки. Также произведён расчёт резьбовых соединений на срез.

В экономической части произведено планирование конструкторской подготовки производства. Здесь рассчитана трудоёмкость выполнения проекта, которая составила 445,9 нормо-часа; определено, что необходимо 5 человек для его выполнения. Так же определены заработные платы для основных работников, отчисления в социальные страхования и накладные расходы и расчет показателей эффективности проекта.

Список литературы

1.   Мецлер А.А., Егоров С.Н. Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу «Проектирование машиностроительного производства тяжелого атомного машиностроения» / Волгодонский институт ЮРГТУ. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2008. - 23 с.

.     Горбацевич А.Ф., Шкред В.А. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. Пособие для машиностр. Спец. Вузов.- Мн.: Выш. Шк., 1983

3.       Берела А.И., Егоров С.Н. Назначение припусков и допусков заготовок при выполнении курсовых проектов по дисциплине «Технология машиностроения»: учеб.-метод. Пособие.- Волгодонский ин-т ЮРГТУ.- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004.- 64 с.

.        Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 2/ Под ред. А.Г.Косиловой, Р.К.Мещерякова.- М.: Машиностроение, 1985

.        Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. В 3-х ч. - М.: Машиностроение, 1974

.        Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования. Серийное производство.- М.: Машиностроение, 1974.- 42 с.

.        Нормы расчёта на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды (РД 10 - 249 - 98 Р). Серия 10. Выпуск 6/ Колл. Авт. - М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. - 344с.

.        ГОСТ 28759.8 - 90 Прокладки металлические восьмиугольного сечения. Конструкция и размеры. Технические требования.

.        ГОСТ 8724 - 81 Резьба метрическая. Диаметры и шаги.

. Бейсуг О.И., Шалимов В.Н. Методическое пособие к выполнению расчетов в дипломных проектах по курсу "Безопасность жизнедеятельности". Волгодонск: ФГБОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ), 2012.- 62 с.

.Плотникова Е.Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Организация производства и менеджмент» на тему «Планирование конструкторской подготовки производства»/Южно-российский государственный технический университет (НПИ).- Новочеркасск: Южно-российский государственный технический университет (НПИ). 2002.- 20 с.