[ Проектування токарного верстата з числовим програмним управлінням підвищеної точності ] | 1,25 | ||||||||||
| 1,2 |
| 1,00 | ||||||||
до v | 0,89 |
| 0,87 | ||||||||
до r | 0,8 | P z | 1189,3 | Н | |||||||
n v | 1 | P x | 356,8 | H | |||||||
V | 216,1 | м / хв | P y | 594,6 | H | ||||||
D | 221,3 | мм | N | 4,2 | кВт | ||||||
n | 311 | об / хв |
3 перехід: чорнове розточування отвору до 215 мм.
Вихідні дані:
Оброблюваний матеріал: Сталь 30ХГСА.
Вид обробки: розточування отвору.
Матеріал ріжучої частини: Т15К6.
Стійкість інструменту: Т = 90 хв.
Таблиця 18. Режими різання (3 перехід)
| 840 | Мпа | З р | 300 | L = | 111 | мм | |||
З v | 476 | t | 2 | мм | I = | 6 | ||||
T | 90 | Мін | s | 0,5 | мм / об | T o = | 4,38 | хв | ||
t | 2 | Мм | v | 211,4 | м / хв | |||||
S | 0,5 | мм / об | до p | 1,3 | ||||||
m | 0,2 | x | 1 | |||||||
x | 0,15 | y | 0,75 | |||||||
y | 0,45 | n | -0,15 | |||||||
до mv | 0,71 | до mp | 1,09 | |||||||
до nv | 0,9 |
| 1,10 | |||||||
к і v | 1,15 |
| 1,25 | |||||||
| 1,2 |
| 1,00 | |||||||
до v | 0,89 |
| 0,87 | |||||||
до r | 0,8 | P z | 2081,4 | Н | ||||||
n v | 1 | P x | 624,4 | H | ||||||
V | 211,4 | м / хв | P y | 1040,7 | H | |||||
D | 221,3 | Мм | N | 7,2 | кВт | |||||
n | 304 | об / хв |
4 перехід: чистове розточування отвору до 217 мм.
Вихідні дані:
Оброблюваний матеріал: Сталь 30ХГСА.
Вид обробки: розточування отвору.
Матеріал ріжучої частини: Т15К6.
Стійкість інструменту: Т = 90 хв.
Таблиця 18. Режими різання (4 перехід)
| 840 | Мпа | З р | 300 | L = | 111 | мм | |||
З v | 476 | t | 0,5 | мм | I = | 7 | ||||
T | 90 | Мін | s | 0,8 | мм / об | T o = | 3,21 | хв | ||
t | 0,5 | Мм | v | 210,6 | м / хв | |||||
S | 0,8 | мм / об | до p | 1,3 | ||||||
m | 0,2 | x | 1 | |||||||
x | 0,15 | y | 0,75 | |||||||
y | 0,45 | n | -0,15 | |||||||
до mv | 0,71 | до mp | 1,09 | |||||||
до nv | 0,9 |
| 1,10 | |||||||
к і v | 1,15 |
| 1,25 | |||||||
| 1,2 |
| 1,00 | |||||||
до v | 0,89 |
| 0,87 | |||||||
до r | 0,8 | P z | 740,7 | Н | ||||||
n v | 1 | P x | 222,2 | H | ||||||
V | 210,6 | м / хв | P y | 370,3 | H | |||||
D | 221,3 | Мм | N | 2,5 | кВт | |||||
n | 303 | об / хв |
5 перехід: чорнове нарізування різьби.
Вихідні дані:
Оброблюваний матеріал: Сталь 30ХГСА.
Вид обробки: нарізування різьби.
Матеріал ріжучої частини: Т15К6.
Стійкість інструменту: Т = 90 хв.
Таблиця 18. Режими різання (5 перехід)
| 840 | Мпа | З р | 300 | L = | 111 | мм | |||
З v | 476 | t | 0,5 | мм | I = | 3 | ||||
T | 90 | Мін | s | 5,08 | мм / об | T o = | 0,85 | хв | ||
t | 0,5 | Мм | v | 53,5 | м / хв | |||||
S | 5,08 | мм / об | до p | 1,1 | ||||||
m | 0,2 | x | 1 | |||||||
x | 0,15 | y | 0,75 | |||||||
y | 0,45 | n | -0,15 | |||||||
до mv | 0,71 | до mp | 1,09 | |||||||
до nv | 0,9 |
| 0,89 | |||||||
к і v | 1,15 |
| 1,25 | |||||||
| 0,7 |
| 1,00 | |||||||
до v | 0,52 |
| 0,87 | |||||||
до r | 0,8 | P z | 2944,4 | Н | ||||||
n v | 1 | P x | 883,3 | H | ||||||
V | 53,5 | м / хв | P y | 1472,2 | H | |||||
D | 221,3 | Мм | N | 2,6 | кВт | |||||
n | 77 | об / хв |
6 перехід: чистове нарізування різьби.
Оброблюваний матеріал: Сталь 30ХГСА.
Вид обробки: нарізування різьби.
Матеріал ріжучої частини: Т15К6.
Стійкість інструменту: Т = 90 хв.
Таблиця 18. Режими різання (6 перехід)
| 840 | Мпа | З р | 300 | L = | 111 | мм | |||
З v | 476 | t | 0,1 | мм | I = | 1 | ||||
T | 90 | хв | s | 5,08 | мм / об | T o = | 0,22 | хв | ||
t | 0,1 | Мм | v | 68,1 | м / хв | |||||
S | 5,08 | мм / об | до p | 1,1 | ||||||
m | 0,2 | x | 1 | |||||||
x | 0,15 | y | 0,75 | |||||||
y | 0,45 | n | -0,15 | |||||||
до mv | 0,71 | до mp | 1,09 | |||||||
до nv | 0,9 |
| 0,89 | |||||||
к і v | 1,15 |
| 1,25 | |||||||
| 0,7 |
| 1,00 | |||||||
до v | 0,52 |
| 0,87 | |||||||
до r | 0,8 | P z | 5670,9 | Н | ||||||
n v | 1 | P x | 1701,3 | H | ||||||
V | 68,1 | м / хв | P y | 2835,5 | H | |||||
D | 221 | Мм | N | 6,3 | кВт | |||||
n | 98 | об / хв |
Потім проводиться другий установ, і переходи повторюються.
2. Конструкторська частина
2.1 Призначення і область застосування, технологічні можливості проектованого обладнання
Спеціальний токарний верстат з ЧПК, спроектований на базі верстата моделі РТ735Ф3 призначений для обробки деталей трубних з'єднань, муфт, ніпелів, перехідників і Перевідники. Він може бути використаний в серійному виробництві в цехах машинобудівних заводів і інших галузях промисловості.
На верстаті можливі наступні види обробки: зовнішнє точіння, розточування, торцювання, нарізка конічної різьби внутрішньої і зовнішньої за ГОСТ 631-63; 632-64; 633-63. На верстаті можна обробляти заготовки з прокату й штампування.
Марка матеріалу інструменту Т15К6 (верстат призначений для обробки інструментом фірми «Coramant»), види інструменту: пластини, гребінки.
Таблиця 18. Режими різання
Вид обробки | Зовнішнє гостріння | Розточення | Нарізування різьби | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Діаметр обробки | D, мм | 350 | 120 | 320 | 90 | 320 | 120 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ширина різання (Крок різьби) | T, мм | 4 | 4 | 4 | 4 | 6,35; 5,08; 3,175 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Подача | S, мм / об | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,1-товщина шару | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Швидкість різання | V, м / хв | 80/200 | 80/200 | 80/200
Клас точності верстата - П за ГОСТ 8-77. 2.2 Опис, призначення і принцип дії основних вузлів і механізмів верстата Обертання вироби Від електродвигуна постійного струму, розташованого в задній частині бабки вироби, через клинові ремені і приводний шків, що передає рух першому валу бабки вироби шпиндель отримує обертання. Станина Станина верстата виготовлена з двох частин. Кожна частина має поздовжні і поперечні ребра, що забезпечують станині необхідну жорсткість. Верхня частина кріпиться до нижньої болтами і фіксується штифтами. Станина має дві плоскі накладні напрямні прямокутної форми, між якими розташований ходовий гвинт, який здійснює подачі каретки. Накладні напрямні виготовлені сталевими й загартовані. У нижньому корпусі станини є внутрішня ємність, що служить резервуаром для збору та розміщення МОР. З правого торця станини встановлено висувною транспортер стружки і змонтована станція подачі охолоджуючої рідини. Електродвигун головного приводу з подмоторной плитою встановлений на фундамент з заднього боку станини. Натяг ременів здійснюється за допомогою спеціального гвинта. Огорожа Огорожа призначено для захисту працюючих від стружки, бризок охолоджуючої рідини і закриває обертові частини головного приводу. Зона обробки захищена двома рухомими кожухами, в яких є спеціальні вікна для спостереження за процесом обробки та освітлення зони різання. На правому рухомому щитку розташований пульт управління, а також є спеціальне вікно для механізму завантаження. Пара гвинтова поздовжніх подач Пара гвинтова поздовжніх подач призначена для поздовжнього переміщення каретки верстата і включає в себе кулькову гвинтову пару і дві опори. Обидві подібні за конструкцією і включають в себе корпус, два завзятих підшипника, радіальний підшипник, комплект тарілчастих пружин і прилади регулювання натягу тарілчастих пружин. Застосування наполегливих підшипників в поєднанні з пристроєм попередньої їх затягування забезпечує отримання високої жорсткості опор і гвинтової пари в цілому. Ліва пара використовується для кріплення приводу поздовжньої передачі. Конструкція гайки гвинтової пари дозволяє проводити регулювання зазору. Бабця передня Механізм бабки передньої призначений для передачі обертання від двигуна до шпинделя, а також для кріплення вироби в патроні. Корпус бабки встановлений на лівій головній частині станини. Поворот корпусу здійснюється за допомогою настановних розпірних гвинтів, які встановлені в кронштейні, закріпленому на лівому торці станини верстата. Вибір необхідних обертів шпинделя здійснюється автоматично по програмі. Мастило механізмів бабки передньої здійснюється від централізованої системи змащення. Олія по трубопроводу надходить до маслораспределітелю в корпусі бабки, і далі до точок змащення і маслоуказателе. Упори управління Упори управління призначені для подачі сигналів по шляху від рухомих органів верстата - каретки і ползушкі за координатами Z і X. У комплект упорів по кожній координаті входить планка з пазами, упори і електропереключателі. За координаті Z на станині встановлена метрична лінійка, а на каретці - покажчик. За координаті X планка з пазами кріпиться до ползушке, електроконтактні перемикач встановлений нерухомо на каретці. За координаті Z лінійка з пазами закріплена до станини нерухомо, електороконтактний перемикач переміщається разом з кареткою. Для визначення положення каретки щодо нульової точки на планці по координаті Z встановлений прапорець, який замикає безконтактний вимикач при переході нульової точки вправо. Замкнуте кінцевий вимикач блокує кнопку повернення каретки в нульову точку по осі Z. Для повернення каретки в нульову точку по осі Z необхідно повернути її в ручному режимі в ліву зону від упору нульового положення. Після цього можна натисканням кнопки перемістити каретку в нульову точку по осі Z. Привід поперечних подач Привід поперечних подач розташовується на верхній стінці каретки і включає в себе перехідною фланець, сполучну запобіжну муфту і електродвигун. Пара гвинтова поперечних подач Пара гвинтова поперечних подач (63 * 10) призначена для переміщення поперечного верхнього супорта і базується в корпусі каретки. Верхня опора включає в себе два завзятих підшипника, голчастий підшипник, тарілчастий пружину і пристрій регулювання натягу тарельчатой пружини. Нижня опора включає один радіальний шарикопідшипник. Конструкція гайки дозволяє проводити регулювання зазору в гвинтовий парі. На нижньому кінці гвинта є квадрат під ключ для обертання гвинта вручну. Мастило гвинтової пари і її опор централізована від станції мастила. Центратор Центратор призначений для центрування заготовки відносно осі шпинделя і подачі її в патрон. Після закінчення обробки центратор захоплює деталь у патроні і подає її в розвантажувальний лоток механізму завантаження. Центратор містить корпус, в якому розташований механізм центрування заготовки. Центрування (затиск) проводиться по внутрішньому діаметру заготовки переміщенням плунжерів від тарілчастих пружин. Разжим заготовки здійснюється пневмоциліндром. Центратор розташований на різцевої голівці і працює в автоматичному циклі. Головка різцева На верстаті встановлена 6-та позиційна різцева головка з віссю, перпендикулярної осі шпинделя. Різцева головка призначена для закріплення інструментальних оправок і центратора. Головка містить корпус, виконаний у вигляді порожнього стакана і проміжного підстави, на якому кріпляться і встановлюються змінні інструментальні оправлення, центратор, фіксуючий пристрій, механізм повороту й затиски різців головки, командоаппарат, електрично пов'язані з системою управління. Для гасіння ударів при повороті і фіксації в голівці передбачено демпфірує пристрій. Фіксуючий пристрій різцевої головки містить дві напівмуфти з круговим зубом. Одна з напівмуфт жорстко закріплена на підставі, а інша прикріплена до корпусу. Для попередньої фіксації головка забезпечена шістьма упорами однобічної дії. Механізм повороту змонтований на центральному валу, жорстко пов'язаний зі склянкою і підставою. Поворот різцевої головки здійснюється від вбудованого електродвигуна через диференційний механізм. Затиск головки здійснюється через трапецевидні 3-х Заходне гвинт. Камандоаппарат головки містить сім мікроперемикачів, з яких шість служать для подачі команди електродвигуну на реверс, а сьомий для контролю затиску головки в необхідний позиції. Поворот головки з вихідного положення в заданий здійснюється за допомогою включення електродвигуна за програмою або перемикачем на пульті управління (при налаштуванні). Рух від електродвигуна через диференційний механізм і проміжні передачі передається гвинтовий парі механізму затиску. При обертанні гвинтової пари корпус головки піднімається і розчіплюється з напівмуфти зчеплення, закріпленої на підставі. Після розчеплення головка повертається до заданого положення, контрольованого одним з шести мікроперемикачів. При спрацьовуванні одного з мікроперемикачів дається команда на реверс електродвигуна і відповідно корпусу різцевої голівки. Корпус головки повертається до жорсткого упору і потім затискається в заданому положенні, що контролюється мікроперемикачем. Конструкція різцевої головки передбачає робити настроювання, поворот і затиск її вручну. Для цього на валу диференціального механізму передбачений квадрат під ключ. В основі голівки подається МОР, яка через канали корпус подається у інструментальні блоки і далі на різець у зону різання. Змащення тертьових поверхонь голівки здійснюється консистентним мастилом. Блоки інструментальні У комплект інструментальних блоків входять оправлення трьох найменувань: - Оправки розточувальні;
Відправки розточні і різьбові розраховані для обробки виробів трьох типорозмірів. Пристосування для виставки інструменту Пристосування для виставки інструменту виконано на базі приладу БВ-2010 і призначено для розмірної налаштування поза верстата різального інструменту в оправках по заданих розмірах у двох горизонтальних координатах. Виставка ріжучої кромки інструменту по вертикалі здійснюється за рахунок зсуву об'єктива до різьбленого зображення в приладі. Пристосування поставляється з підставками для кріплення і виставки ріжучого інструменту. Каретка Каретка призначена для забезпечення переміщення різального інструменту в поздовжньому і поперечному напрямках. Встановлюється на напрямних станини. Утримується каретка відносно напрямних планками, прикріпленими до площини корпусу каретки. На верхній частині площині каретки виконані дві вертикальні напрямні кочення під верхній супорт, які виконані у вигляді накладних сталевих загартованих платівок, жорстко прикріплених до корпуса каретки. В якості елементів кочення прийняті танкетки, дві з яких жорстко прикріплені до верхнього супорта, а дві інші виконані подпружінена. Верхній супорт відносно напрямних утримується прівертнимі планками. Захист від попадання стружки і охолоджуючої рідини на напрямні верхнього супорта забезпечується щитками, прикріпленими до верхнього торця верхнього супорта. Додатково на торцях верхнього супорта встановлені повстяні і гумові ущільнення. Захист напрямних станини під каретку здійснюється за допомогою скребків, повстяних і гумових ущільнень. Для захисту гвинта поздовжньої подачі до торців корпусу каретки прикріплені щитки. Лівий щиток заходить під шпиндельної бабки і закриває гвинт на всій довжині ходу каретки. Мастило напрямних станини під каретку, що направляють під верхній супорт здійснюється від станції централізованої дозаторні мастила. Для цієї мети в корпусі каретки і верхньому супорті виконані мастилопроводи, з'єднані між собою і станцією централізованої змащення гнучкими шлангами через дозатори. Каретка є несучим вузлом для ряду вузлів і деталей. На верхній частині каретки змонтовані: коробка кінцевих перемикачів, направляючі під верхній супорт, гвинт поперечної подачі, верхній супорт. На верхньому торці корпусу каретки прикріплений кронштейн електропроводки, механізм поперечної подачі та ін Нижня площина корпусу каретки зліва використовується для кріплення гайки гвинта поздовжньої подачі. Для монтажу електропроводки в корпусі каретки передбачені отвори, пази і виїмки. На верхньому супорті змонтовані різцева головка і поперечні упори, а так само трубопровід подачі охолоджуючої рідини, мастила, підведення електрики і пневматики. Привід поздовжніх подач Привід поздовжніх подач розташовується з лівого торця станини і кріпиться до передньої опори гвинта поздовжньої подачі. Привід включає в себе перехідний фланець, сполучну запобіжну муфту і електродвигун. Сполучна запобіжна муфта включає в себе дві втулки, жорстко з'єднані відповідно з валом електродвигуна і кінцем гвинта, напрямну втулку, два стягнутих болтами диска і зрізної штифт. Наявність фрикційної зв'язку в поєднанні з зрізних штифтом, забезпечує безсоромній зчленування втулок при роботі з номінальними навантаженнями і відключення приводу при великих навантаженнях. Охолодження Охолодження призначено для подачі охолоджуючої рідини на ріжучий інструмент в зоні різання і включає в себе гидробак з насосом, механізм підводки до верхнього супорта каретки і рухому систему трубопроводів на верхньому супорті. Гидробак з насосом розташовуються з правого торця станини. Підводка охолоджуючої рідини до каретки і верхньому супорта здійснюється за допомогою гнучких шлангів, розташованих в захисних кожухах. Подача СОЖ проводиться до шестипозиційний різцевої голівці, і через розподільник у шпиндель передньої бабки. Патрон поворотний Патрон поворотний призначений для закріплення заготовки і її повороту після обробки одного з кінців без розкріплення. За своєю конструкцією патрон являє собою сталевий циліндричний корпус з ребрами жорсткості і вікнами, в якому змонтована поворотна частина з клиновим механізмом затиску. Поворотна частина від гідравлічних циліндрів за допомогою рейкового зачеплення повертається на 180 о. Механізм затиску заготовки виконаний дворядним з шістьма кулачками в кожному ряду з гідравлічним приводом. Для затиску заготовок різних діаметрів в кулачки патрона встановлюються змінні вставки. Робота патрона здійснюється як в автоматичному циклі за заданою програмою, так і в ручному з пульта управління. Електротрубомонтаж Електротрубомонтаж по верстату ведеться в ніші станини. Електропроводка до каретки здійснюється за допомогою гнучких шлангів. Пульт ЧПУ встановлюється спереду верстата в лівій стороні і з'єднується з верстатом гнучкими зв'язками, що дозволяє встановлювати пульт ЧПУ в залежності від конкретних умов. 2.3 Технічна характеристика гідрообладнання і системи змащення Таблиця 18. Технічна характеристика
Призначення Пристрій числового програмного керування 2Р22 призначене для управління металообробними верстатами. По захищеності від впливу навколишнього середовища, пристрій призначений для роботи в механічних цехах машинобудівних заводів в стаціонарних умовах. Технічні дані
Параметри ЦАП:
Параметри АЦП:
Канал адаптивного управління Верстати з ЧПУ застосовуються при виробництві деталей невеликих серій, коли завдання оптимізації процесу обробки не може бути вирішена на основі попередньої обробки режимів різання з урахуванням статистичних даних. Найбільш доцільним шляхом її вирішення є застосування АС. У залежності від умов технологічного процесу механічної обробки як критерію адаптивного управління можуть бути обрані наступні технологічні показники: заданої точності, шорсткості обробки, якості поверхневого шару, стійкості процесу різання (робота без автоколивань), міцності інструменту (деталі), сталості силових параметрів процесу різання (N, Р та ін). У залежності від умов технологічного процесу механічної обробки як критерію адаптивного управління можуть бути обрані наступні технологічні показники: заданої точності, шорсткості обробки, якості поверхневого шару, стійкості процесу різання (робота без автоколивань), міцності інструменту (деталі), сталості силових параметрів процесу різання (N, Р та ін). У нашому випадку в АС використовується принцип підтримання на постійному рівні силових параметрів - складових сили різання. У цих умовах стабілізується навантаження на інструмент, поліпшуються умови його роботи, підвищується точність обробки і інші параметри процесу різання. Для контролю величини складових сили різання застосовується датчика тиску і пульсації тиску ЛХ-417 показано на аркуші 13. 2.5 Технічна характеристика верстата Таблиця 18. Технічна характеристика верстата
2.6 Естетика і ергономіка Токарний верстат з ЧПУ моделі РТ735Ф3 відповідає вимогам естетики і ергономіки. Забарвлення верстата відповідає вимогам психофізіології зору і техніки безпеки. Зелений колір надає тонізуючу дію, виключає монотонність. Розміри верстата розраховані на середній зріст 165 см, що відповідає фізіологічним вимогам людини і комфортних умов праці. Зручне розташування механізмів управління і сигналізації сприяють підвищенню продуктивності праці, безпеки роботи на верстаті. Захисний кожух, що закриває зону обробки, надає верстата велику статичність і покращує об'ємно-просторову структуру верстата. Простота і пропорційність форм верстата забезпечують зручне обслуговування та економічність верстата. 2.7 Обгрунтування вибору конструкції проектованого обладнання У даному дипломному проекті була поставлена задача - розробити токарний верстат з ЧПУ на базі моделі РТ735Ф3, що має більш високу точність. Ретельно розглянувши низку різних варіантів конструктивних змін, що вносяться у верстат і порівнявши варіанти цих змін, які позначилися на якості і точності виготовлення заданої деталі, був обраний варіант із застосуванням у якості опор шпинделя гідростатичних підшипників, а в якості направляючих каретки - напрямні кочення. Перевага цього методу вирішення проблеми полягає в тому, що істотно підвищується точність обробки і якість оброблюваних поверхонь. Це досягається за рахунок того, що при застосуванні гідростатичних підшипників, похибки виготовлення шпинделя, особливо посадочних поверхонь під підшипники кочення, не переносяться на оброблювану деталь, так як масляний шар має демпфуючі властивості. Також збільшується плавність руху шпинделя за рахунок відсутності в опорах тертя спокою. Збільшується довговічність шпиндельного вузла, тому що тертя в опорах майже відсутня і, відповідно відсутній знос. Напрямні кочення забезпечують високу точність і рівномірність руху, рушання робочих органів без стрибків, а так само точне позиціювання. 2.8. Розрахунок приводу головного руху Параметри приводу головного руху залежать від ряду факторів: розмірів оброблюваної деталі, матеріалу заготовки, матеріалу ріжучої частини інструменту і т.д. Оскільки матеріал оброблюваної деталі - муфти легована сталь (30ХГСА), матеріал ріжучої частини інструменту - твердий сплав Т15К6, а при обробці спеціальної різьби фасонним інструментом виникають досить великі складові сили різання, то, виходячи зі статистичних даних при чорновій обробці, приймаємо такі гранично допустимі параметри процесу різання: глибина різання - t max = 7 мм, подача - s max = 1,0 мм. Визначення сил різання Вихідні дані: Оброблюваний матеріал: Сталь 30ХГСА. Вид обробки: Зовнішнє поздовжнє гостріння. Ріжучий інструмент: Різець прохідної. Матеріал ріжучої частини: Т15К6. Стійкість інструменту: Т = 90 хв. Розрахунок Розрахунок ведемо по [20, стор 246]. Вибираємо гранично допустимі глибину і подачу різання: t max = 7 мм, s max = 1,0 мм. Визначаємо швидкість різання: , [М / хв] де , - Коефіцієнт оброблюваності стали, МПа, n v = 1, K п v = 0,9 - коефіцієнт враховує вплив матеріалу заготовки; K і v = 1,15 - коефіцієнт враховує вплив матеріалу інструмента; K v = 0,9 - коефіцієнт враховує вплив кутів у плані; K r = 0,8 - коефіцієнт враховує вплив радіуса при вершині; C v = 476 - постійна; m = 0,2; x = 0,15; y = 0,45 - показники ступеня. . м / хв. Визначаємо сили різання: , [Н], де , , МПа, n = 0,75, K м p = 1,09; К р = 0,94; К р = 1,25; К р = 1,15; До rp = 1,04; C p = 300; x = 1; y = 0,75; n = . , Н. , [Н], Н. , [Н], Н. Визначаємо потужність різання: , [КВт]; кВт. , [КВт], де N = 38,3 кВт - потужність різання; = 0,859 - ККД приводу головного руху. кВт. Для приводу головного руху вибираємо двигун Siemens тип 1 PH 8296 NE, N ном = 45 кВт, n ном = 1000 хв -1. Розрахунок коробки швидкостей Частоти обертання шпинделя змінюються за рахунок частотного регулювання електродвигуна і за рахунок переключення двох ступенів редуктора. Дані електродвигуна: N = 45 кВТ n ном = 1000 хв -1 n max = 3000 хв -1 Необхідні частоти обертання шпинделя: n ном = 10 хв -1 n max = 3000 хв -1 Діапазон регулювання двигуна:
Діапазон регулювання коробки швидкостей:
хв -1 Загальний діапазон регулювання:
Застосуємо привід з комбінованим регулюванням для якого до умовної частоти забезпечується регулювання з постійним моментом в діапазоні D м, а вище - регулювання з постійною потужністю в діапазоні D р. Число ступенів коробки швидкостей
Приймаються z = 4 Передавальні відносини: Для першого валу: i 1 = 0.8, i 2 = 0,25 Для другого валу i 3 = 1,25; i 4 = 0,25 Будуємо графік частот обертання
Визначення чисел зубів зубчастих коліс
Визначення модуля зубчастих коліс Так як основними причинами виходу з ладу зубчастих коліс верстата є втома поверхневих шарів зубів, їх знос, зминання торців зубів перемикаються шестерень. Тому при розрахунку зубчастих передач модуль визначаємо не тільки виходячи з міцності зуба на згин, але й з втоми поверхневих шарів
Для першої переборного групи: мм = (2,74 * 250) \ 1,75 = 391 = 1,5 мм = (1,8 * 250 +67) \ 1,2 = 430 Н \ см 3 Приймаються m 1 = 2,5 мм Для другої перебіркові групи: мм мм Приймаються m II = 2 мм Визначення діаметрів зубчастих коліс. Діаметр ділильного кола зубчатого колеса: d i = m i × z i. Діаметр кіл вершин зубів: d а i = d i + 2 × m i. d 1 = m 1 × z 1 = 2,5 * 40 = 100 мм; d а 1 = d 1 + 2 × m 1 = 105 d 2 = m 2 × z 2 = 2,5 * 50 = 125 мм; d а 2 = d 2 + 2 × m 2 = 130 мм; d 3 = m 3 × z 3 = 2,5 * 18 = 45 мм; d а 3 = d 3 + 2 × m 3 = 50 мм; d 4 = m 4 × z 4 = 2,5 * 72 = 180 мм; d а 4 = d 4 + 2 × m 4 = 185 мм; d 5 = m 5 × z 5 = 5 * 50 = 250 мм; d 6 = z 6 * m 6 = 5 * 40 = 200 мм d а 6 = d 6 + 2 × m 6 = 210 мм d 7 = z 7 * m 7 = 5 * 18 = 90 мм d а 7 = d 7 + 2 × m 7 = 100 мм d 8 = z 8 * m 8 = 5 * 72 = 200 мм d а 8 = d 8 + 2 × m 8 = 370 мм 3) Визначимо відстань між осями валів:
При роботі валів коробки швидкостей основними навантаженнями є сили, що виникають у зубчастих передачах. В обертових валах ці сили викликають напруги, що змінюються по знакозмінним симетричному циклу. Попередньо розрахунок на міцність визначає діаметр валу за умовним розрахунком на чистове кручення без врахування впливу вигину. , Де [Τ кр] - знижений напруга, що допускається кручення, МПа. При попередньому розрахунку для валів з конструкційних вуглецевих сталей допустимі напруження кручення на вихідних ділянках приймаємо [τ кр] = 15 ... 20 МПа. На інших ділянках валів діаметри призначаємо виходячи з конструктивних і технологічних вимог. Вал І: Вал ІІ: Вал ІІ: 2.9 Розрахунок поліклиновий передачі між двигуном приводу головного руху і редуктором Поліклиновий ремінь включає в себе кілька робочих поверхонь трикутної форми, що дозволяє рівномірно розподіляти навантаження між ними і забезпечити сталість розрахункових діаметрів шківів. У цьому їх основна перевага перед клиновими ременями. Невелика висота і кордшнур з хімічного волокна дозволяє використовувати їх на шківах малого діаметра з передавальним числом до 8 і при швидкості до 40 м / с. При рівних умовах роботи дана передача компактніша, ніж з клиновими ременями. Розрахунок Розрахунок ведемо по [2]. Визначимо переріз ременя. Визначаємо момент на швидкохідному валу M = 9740 [H м], де N - потужність, що передається ременем, кВт; n 1 - мінімальна частота обертання швидкохідного валу, хв -1. M = 9740 = 438 H м. Отже, перетин ременя Л. Його параметри:
Рис. 5. Ремінь поліклиновий H = 9,5 мм; t = 4,8 мм; h = 4,85 мм; r 1 = 0,2 мм; r 2 = 0,7 мм. Визначаємо диметр шківів. Нехай діаметр меншого шківа d 1 = 200 мм. Діаметр веденого d 2 = i * d 1 = 2 * 200 = 400 мм. Найближче значення із стандартного ряду d 2 = 400 мм. Уточнюємо передаточне значення з урахуванням відносного ковзання S = 0,01. . Визначаємо міжосьова відстань: a min = 0,05 (d 1 + d 2) + Н = 0,05 (200 +400) +9,5 = 340 мм; a max = d 1 + d 2 = 200 +400 = 600 мм. Приймаються проміжне значення a = 470 мм. Визначаємо розрахункову довжину ременя: L p = мм Найближче стандартне значення L p = 2000 мм. Уточнюємо міжосьова відстань:
де - Параметри нейтрального шару. Визначаємо кут обхвату малого шківа d 1: 170 . Визначаємо швидкість ременя: м / с. Визначаємо коефіцієнти:
Визначаємо найменше міжосьова відстань, необхідну для надягання ременя а min = А - 0,01 L; а min = 520 - 0,01 · 2000 = 500 мм. Визначаємо найбільше міжосьова відстань, необхідну для витяжки ременя а max = А + 0,02 L; а max = 520 + 0,02 · 2000 = 480 мм. Приймаються вихідну довжину L 0 = 1600 мм і відносну довжину L / L 0 = 1,25. Прініаем коефіцієнт довжини ременя З L = 0,9 +0,1 L / L 0 = 1,025. Визначаємо число ребер поліклинового ременя:
z = 10 F / [F] 10; де: [F] 10 = (F 10 * де F 10 - що допускається окружна сила для передачі полікліновим ременем з десятьма ребрами при передатному відношенні i = 1, , Еталонною довжині L 0, роботі в одну зміну з постійним навантаженням. - Складова, що враховує вплив передавального відношення. 5 Нм. [F] 10 = (1300 * 0,97 * 1,025 +50) * 0,73 = 980 Визначаємо вихідну потужність N 0 = 28,6 кВт. Визначаємо поправку до моменту на передавальне число Δ М = 4 кг · м. Визначаємо поправку до потужності Δ N = 0,001 Δ М i n 1; Δ N = 0,001 · 4.1000 Δ N = 4 кВт. Визначаємо допустиму потужність [N], кВт [N] = (N 0 C α C L + Δ N i) C p; [N] = (28,6 · 0,97 · 1,025 + 4) 0,73 = 24 кВт. Визначаємо число ребер ременя 10 N z = -; [N] z = = 18,05 кВт. Приймаються кількість ребер z = 18. Номінальна потужність, що передається ременем: , Де - К.к.д. механізму від валу ремінної передачі до шпинделя. Визначаємо ширину шківа В = (z - l) s + 2 * f, де s - крок ребер, мм; f - довжина вільної частини шківа, мм. В = (18 - 1) 4,8 + 2 · 5,5 = 92,6 мм. Визначаємо окружне зусилля, що передається ременем (за номінальною потужності): де v = 10,5 м / с - мінімальна робоча швидкість ременя для даного верстата. Натяг гілок ременя: ; S 1 min = 2420 H.
Зусилля, що діє на вал при роботі верстата: Q = S 1 + S 2 = 6030 +1680 = 7710 H. Визначимо робочий ресурс розрахованої клиноремінною передачі:
2.10 Розрахунок жорсткості шпиндельного вузла При розрахунку на жорсткість визначаємо пружне переміщення шпинделя в перетині його переднього кінця, для якого проводиться стандартна перевірка шпиндельного вузла. При розрахунку радіальної жорсткості всі сили наводимо до двох взаємоперпендикулярних площинах Y і Z, що проходить через вісь шпинделя. Обчислюємо радіальне переміщення його переднього кінця в цих площинах, а потім сумарне переміщення: Вихідні дані для розрахунку. Складові сил різання: Р Z = 22933 Н; Р Y = 11466 Н. Момент на шпинделі М нр = 3046 Нм. Вага деталі G д = 246 Н. Проекція сили Р на вертикальну площину: Р в = Р z - G д = 22933-246 = 22687Н; на горизонтальну площину Р г = Р y = 11466 Н. Окружна сила в зубчастому зачепленні: (Н). Радіальна сила в зубчастому зачепленні: 16922 * 0,36 = 6159 (Н). Проекції сили Q на вертикальну площину: Q в = Q t * sin 38 o + Q r * sin 52 o = 6159 * 0,616 +16922 * 0,788 = 17126 (Н); на горизонтальну площину: Q р = Q t * cos 38 o - Q r * cos 52 o = 16922 * 0,788-6159 * 0,616 = 9543 (Н). Вертикальна площина: : P В * (l + a) + Q B * (l - в) - R BB * l = 0; 51 026 (Н).
R AB - R BB + Q B + Р B = 0; R AB = R BB - Q B - Р B = 51026 - 17126 - 22687 = 11213 (H). Горизонтальна площина: : P г * (l + a) + Q г * (l - в) - R B Г * l = 0; 26141 (Н)
R A Г - R B Г + Q Г - Р Г = 0; R A Г = R B Г - Q Г - Р Г = 26141 - 9543 - 11466 = 5132 (H). Сумарні реакції в опорах:
Жорсткість опор шпинделя: J 1 = 94739 (Н / мм), j 2 = 178 956 (Н / мм). Радіальне пружне переміщення кінця шпинделя з урахуванням власного деформації і деформації його опор визначається за формулою [4; стор 178]:
Кут повороту в передній опорі: де Е = 2,1 * 10 5 [Н / мм 2] - модуль пружності матеріалу шпинделя; J 1 - середнє значення моменту інерції перерізу консолі. J 2 - середнє значення моменту інерції перерізу шпинделя в прольоті між опорами;
Радіальне пружне переміщення кінця шпинделя у вертикальній площині:
Радіальне пружне переміщення кінця шпинделя в горизонтальній площині:
Сумарне радіальне переміщення кінця шпинделя:
Кут повороту в передній опорі:
Q - проекція сумарної сили Q на площину сили Р. З вищенаведених розрахунків можна зробити висновок: шпиндель верстата задовольняє допускаються вимогам по жорсткості. Розрахунок гідростатичних опор шпинделя
Рис. 5. Схема радіального замкнутого підшипника. Розрахунок та оптимізацію гідростатичних підшипників виробляємо за програмою. Методика розрахунку підшипників використовувана в програмі наведена нижче [14]. Методика розрахунку радіального гідростатичного підшипника
де p k - тиск у кишенях опори, МПа; p - поточне значення тиску на поверхні опори, МПа; А - площа опори, що сприймає зовнішнє навантаження, мм 2. На практиці застосувати таку формулу:
Довжину підшипників L, ширини перемичок l 0, обмежують кишені в осьовому напрямку, і ширини перемичок l k між кишенями (всі розміри в мм) встановлюють залежно від призначення проектованого вузла. У практиці для радіальних гідростатичних підшипників L = (0.8 ... 1.4) D; l 0 = (0.04 ... 0.15) D; l k = (0.08 ... 0.20), однак проектування може змінити межі зазначених величин. Число кишень z в радіальному підшипнику приймають рівним 4 або 6 (в останньому випадку жорсткість підшипника вище); за технологічними міркуванням частіше приймають число кишень 4.
Сумарні енергетичні втрати (кВт) складаються із втрат на в'язке тертя в підшипнику і витрат потужності, необхідної для прокачування мастильної рідини через підшипник. Втрати на в'язке тертя:
Витрати потужності на прокачування мастильної рідини через підшипник
На практиці для розрахунку енергетичних втрат користуються такими формулами:
Функції сумарних втрат енергії для підшипників всіх типів мають екстремальний характер залежно від робочого зазору й в'язкості мастильної рідини. Отже, за умовою мінімізації втрат на тертя можна здійснити вибір робочого зазору і в'язкості мастильної рідини . Формули для визначення і по мінімуму енергетичних втрат наведені нижче:
.
Навантажувальну здатність: , [H], де відносне зміщення рухомої частини підшипника ; Витрата Q мастильної рідини в мм 3 / с:
Силу демпфування F д в Н: ;
, де d ін - діаметр каналу дроселя, мм; q ін - витрата мастильної рідини через дросель (мм 3 / с), відповідний витраті через одну кишеню радіального або одну сторону упорного підшипника. Якщо канал дроселя має перетин, відмінне від круглого, то його наводимо до круглого. При проектуванні опор і розрахунку дроселів враховуємо, що трубопровід виконує роль додаткового гідравлічного опору, особливо при великих витратах рідини. Методика розрахунку наполегливої гідростатичного підшипника
Рис. 5. Схема наполегливої гідростатичного підшипника Розрахунки, що виконуються при проектуванні наполегливих підшипників, зводяться до визначення несучої здатності, жорсткості, витрати мастила і втрат на тертя.
кг; .
при центральному положенні валу щодо опорних поверхонь (e 1 = 0) кг / мкм; при зміщенні шпинделя під дією зовнішніх сил на величину e 1 кГ / мкм, де p н - тиск, що створюється насосом, в кг / см 2; F - ефективна площа кишені в см 2; h 0 - зазор між опорними поверхнями шпинделя і підшипника в мкм; e 1 - підшипника з нейтрального положення під дією зовнішнього навантаження в мкм ; - Відносне зміщення підшипника; см 2, де r 4 - найбільший радіус зовнішньої перемички в см; r 3 - найменший радіус зовнішньої перемички в см; r 2 - найбільший радіус внутрішньої перемички в см; r 1 - найменший радіус внутрішньої перемички в см.
см 3 / хв.
; , де d е - еквівалентний діаметр каналу дроселя в см; F д - площа поперечного каналу дроселя в см 2; l д - довжина каналу дроселя в см.
кВт, де n - число оборотів шпінделя в хвилину. Результати виконання програм зведені у таблицях 1, 2, 3 і 4. Таблиця 18. Параметри радіального гідростатичного підшипника
Таблиця 18. Параметри дроселя радіального підшипника
Таблиця 18. Параметри наполегливої гідростатичного підшипника
Таблиця 18. Параметри дроселя упорного підшипника
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6 | Падіння тиску на дроселі | p д, кГ / см 2 | 12,53819 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 | Тиск в кишені | p к, кГ / см 2 | 12,46181 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8 | Сторона канавки трикутного перетину дроселя | u д, см | 0,1599634 |
Розрахунок кулькової гвинтової пари приводу поздовжніх подач
Розрахунок ведеться за методикою [7, стор 303]
Вихідні дані:
L = 2500 [мм] - довжина гвинта;
L = 1800 [мм] - найбільша робоча довжина гвинта;
t = 10 [мм] - крок передачі;
Q = 6000 [Н] - осьове навантаження на гвинт;
n max = 120 [хв -1] - найбільше число оборотів;
n min = 0,1 [хв -1] - найменше число обертів.
Вибираємо діаметр окружності, проведеної через центр кульок;
d 0 = 70 [мм];
З умов міцності
Діаметр кульки d 1 = 0,6 t = 0,6 * 10 = 6 [мм];
Число робочих кульок у кожному гвинті
Число робочих кульок у гайці
Z = 3 * Z i = 3 * 31 = 93 кульки
З урахуванням нерівномірності розподілу навантаження розрахункова кількість кульок
Z розр = 0,7 * Z = 65 кульок
Допустима статичне навантаження на одну кульку
[Р] ст = 2 * d 1 2 = 2 * 6 2 = 72 кг * с = 720 [H]
Допустима статичне навантаження на гвинт за відсутності натягу
[Q] ст = Z розр * [P] ст * sin , Де
Мінімальна сила натягу:
Адже доцільно величину min натягу збільшувати в 1,3-1,5 рази з метою компенсації похибок виготовлення та регулювання, приймемо р н = 100 (Н).
Навантаження, що допускається на гвинт за наявності натягу [Q] =
Відносне осьове переміщення двох гайок, необхідне для створення натягу
Осьовий зсув гайки щодо гвинта в результаті контактної деформації при навантаженні Q = 6000 Н:
Деформація розтягнення гвинта:
ККД передачі при відсутності натягу.
ККД передачі при наявності натягу і навантаження Q = 6000 (Н):
Найменше навантаження Q торм, починаючи з якої передача перестає бути самогальмується:
Момент холостого ходу:
3. Організаційно-економічна частина
3.1 Порівняльний техніко-економічний аналіз проектованого і базового варіанту
Методика порівняльного аналізу передбачає зіставлення за відповідними показниками варіантів обладнання.
В якості базового варіанту візьмемо обладнання (його показники), які вже повністю освоєно і на базі якого і здійснюється зміни. Таким верстатом є токарний верстат з ЧПУ моделі РТ735Ф3.
Для збільшення жорсткості були застосовані гідростатичні підшипники в вузлі шпінделя і гідростатичні напрямні. Гідростатичні підшипники ковзання є більш технологічними і точними у порівнянні з підшипниками кочення. Перевагою гідростатичних підшипників є необмежено великий термін служби. Вони забезпечують рідинне тертя при скільки завгодно малих частотах обертання шпинделя, а також при реверсі і останове.
В даний час нове обладнання коштує дуже дорого. Тому дешевше підвищити надійність старих верстатів, завдяки заміні деяких вузлів. У результаті підвищення надійності збільшується межотказний період, що сприяє зниженню витрат на ремонт устаткування.
Річний економічний ефект визначається як економія від впровадження нової техніки - за рахунок різниці річних витрат на усунення відмови модернізованого і базового обладнання.
Таблиця 18. Вихідні дані:
Показники | Одиниці виміру | Базова модель | Модернізована |
Фонд часу роботи Час безперервної роботи Середнє число відмов Середній час усунення 1 відмови Вартість верстата | годину годину годину т. руб. | 7000 16 0,4 32 1200,5 | 7000 16 0,3 24 1250,6 |
3.2 Капітальні витрати
Витрати на проектування вузла становлять 36% від вартості верстата (за даними статистики):
До п1 = 0,36 * 1200,5 = 432,18 (т. грн.) - Базова модель;
До п1 = 0,36 * 1250,6 = 450,22 (т. грн.) - Модернізований верстат.
Додаткові витрати на виготовлення вузла. Ці витрати складають 30% від витрат на проектування (за даними статистики):
До и1 = 0,30 * 423,18 = 126,96 (т. грн.) - Базова модель;
До и1 = 0,30 * 450,22 = 135,1 (т. грн.) - Модернізований верстат.
3.3 Розрахунок експлуатаційних витрат
Розрахунок показників надійності
Середня інтенсивність відмов:
f = m / Tp,
де: m - середня кількість відмов у рік;
Тр - фонд часу роботи верстата;
F 1 = 0,4 / 7000 = 5,7 * 10 -5 (відмов / год) - базова модель;
F 2 = 0,3 / 7000 = 4,3 * 10 -5 (відмов / год) - модернізований верстат.
Напрацювання на відмову:
Т 1 = 1 / f = = 17544 (годин) - базова модель;
Т 2 = 1 / f = = 23256 (годин) - модернізований верстат.
Середньогодинна заробітна плата ремонтних робітників:
де: М - годинна ставка ремонтних робітників;
t о - час усунення відмови;
До т - тарифний коефіцієнт.
- Базова модель;
- Модернізований верстат.
Річна сума заробітної плати ремонтних робітників на відновлення працездатності верстата:
S з = m * t рем * S ср,
де: m - кількість відмов у рік;
t рем - час усунення однієї відмови;
S ср - середньогодинна заробітна плата ремонтних робітників.
S з1 = 0,4 * 32 * 24 = 307,2 (грн.) - базова модель;
S З2 = 0,3 * 24 * 32 = 230,4 (грн.) - модернізований верстат.
Витрати на матеріали для виготовлення вузлів:
Ц м1 = 1200 (грн.) - базова модель;
Ц м2 = 2500 (грн.) - модернізований верстат.
Річні витрати на регламентні роботи:
S рег = (t 2 - t p) * S ср,
де: t 2 - загальна кількість годин році;
Тр - річний фонд часу верстата;
S сер - середня заробітна плата ремонтних робітників.
S рег = (365 * 24-7000) * 24 = 42240 (грн.) - базова модель;
S рег = (365 * 24-7000) * 32 = 56320 (грн.) - модернізований верстат.
Таблиця 18. Техніко-економічні показники
Показники | Одиниці виміру | Базова модель | Модернізована |
| т. руб. | 559,14 | 585,32 |
| руб. руб. руб. | 307,2 1200 42240 | 230,4 2500 56320 |
Разом | 43747,2 | 59050,4 |
3.4 Інтегральний економічний коефіцієнт
Е інт = (до 1-к 2) + (Ц 1-Ц 2) * Т ісп = (585320-559140) + (59050,4-43747,2) * 6 =
= 117999,2 (грн.),
де: Т в - передбачуваний термін використання верстата.
Висновок: на основі отриманих значень економічного ефекту можна зробити висновок про те, що застосування гідростатичних опор на верстаті вигідно не тільки з технічної, а й з економічної точки зору.
4. Безпека праці та охорона навколишнього середовища
4.1 Безпека і екологічність експлуатації верстата РТ735
Технологічні операції (токарна обробка), що здійснюються на спеціальному верстаті з ЧПК для обробки деталей трубних з'єднань моделі РТ735Ф3, пов'язані з дією і потенційною можливістю ряду небезпечних і шкідливих промислових факторів (табл. 1).
Таблиця 18. Небезпечні і шкідливі промислові фактори та їх джерела
Небезпечні шкідливі фактори | Джерела |
Механічні небезпечні чинники | Гнучкі передачі (ремені), гвинти поздовжньої і поперечної подачі, металева стружка (зливна), гострі краї заготовки, різця і т.д. |
Підвищення напруги в електричній мережі | Електрична мережа (Конкретно наведена нижче) |
Підвищений рівень вібрацій | Безпосередньо процес різання, робота електродвигунів, |
Підвищений рівень шуму | Процес різання, вентилятори, зубчасті передачі. |
Шкідливі домішки | Процес різання, охолодження (МОР) |
Потенційні небезпечні фактори пожежі | Займання масла, промасленого ганчір'я, скупчень пилу. |
Психофізіологічні фактори | Трудовий процес (мікроклімат, освітлення) |
Вимоги безпеки, які пред'являються до металообробним верстатів, визначені ГОСТ 12.2.009-75, а додаткові вимоги, викликані особливостями їх конструкції і умов експлуатації, вказуються в нормативно-технічної документації на верстати.
4.2 Механічна безпека
Робота верстата пов'язана з наявністю небезпечних обертових частин (шпиндель, гвинти подач), зливний стружки і т.д. Їх вплив у разі перебування персоналу в небезпечній зоні викликає механічні травми - порушення цілісності тканин організму, а в деяких випадках із смертельним результатом.
До небезпечних факторів цієї підгрупи відносять:
рухомі частини обладнання (супорт, шпиндель, вали, гвинти подач);
полова стружка і осколки;
розрив ремінної передачі.
Усі засоби захисту від механічних травмуючих факторів поділяються на:
огороджувальні пристрої (кожухи, дверцята, щити, козирки, планки, бар'єри, екрани);
запобіжні пристрої (блокувальні, обмежувальні);
гальмівні пристрої (колодкові, дискові, конічні, клинові);
пристрої автоматичного контролю і сигналізації (інформаційні, попереджуючі, аварійні, матчі-відповіді);
пристрої дистанційного управління (стаціонарні, пересувні);
знаки безпеки (які забороняють, що попереджають, розпорядчі, вказівні).
На моєму верстаті механічна безпека забезпечується наступними технічними засобами:
гнучкі передачі, що з'єднують електродвигун головного руху з шпиндельної бабкою, захищені кожухом;
зона різання огороджена захисним кожухом з оглядовим вікном, закритим склом;
гвинти поздовжньої і поперечної подачі захищені кожухами.
Вибір засобів захисту проводиться відповідно до ГОСТ 12.4.125 - 83 «Засоби колективного захисту працюючих від впливу механічних факторів. Класифікація ".
4.3 Забезпечення електробезпеки
Джерелами підвищеної напруги в електричному ланцюзі є електрообладнання (електродвигуни, електрошафи) - струмоприймачі, освітлювальні установки (освітлення харчується U = 24В), що живить мережу, електропроводка верстата.
Вимоги до безпеки електроустаткування передбачені в ГОСТ 12.1.038 - 82 «Електробезпека. Гранично допустимі напруги дотику і струмів ». «Правилами улаштування електроустановок» всі цехи машинобудівних заводів визначаються як приміщення особливо небезпечні.
Основні причини нещасних випадків від дії електричного струму наступні:
випадковий дотик або наближення на небезпечну відстань до струмоведучих частин верстата;
поява напруги на металевих конструктивних частинах електрообладнання (корпусах, станинах і т.д.);
виникнення крокової напруги на поверхні землі в результаті замикання проводу на землю.
Засоби захисту, що використовуються на верстаті РТ735:
ввідний автомат зблокований з дверцятами електрошафи. При відкриванні дверцят вступної автомат вимикається;
на верстаті, електрошафах, пультах управління, каретці передбачені болти заземлення;
передбачена нульова захист;
електрична апаратура харчується зниженою напругою 110В, 24В і розташовується в захисних електрошафах і пультах управління;
розводка по верстата виконана в металевих коробках, металлорукавах і шлангів;
на верстаті є сигнальна лампочка, розташована на пульті управління, що сигналізує про підключення верстата до мережі.
На машинобудівному заводі використовується чотирьох дротова мережа з заземленою нейтраллю (U = 380В). Світильники місцевого освітлення (апаратура управління і сигналізація, система ЧПУ) харчуються зниженою напругою 24-36, 110В.
4.4 Забезпечення вібробезпечного
Локальні вібрація від устаткування може передаватися працює безпосередньо через органи управління, ручні машини або через пів і робоче місце оператора.
Причиною виникнення підвищеного рівня вібрації є виникнення при роботі верстата неврівноважених мас. Їх джерелом у верстаті є неврівноважені обертові маси (заготівля, інструмент тощо), іноді вібрації створюються деталями верстата (зубчасті зачеплення, коробки швидкостей, підшипникові вузли, з'єднувальні муфти).
Локальна вібрація (від ударів в зубчастих передачах), передана через органи управління і фундамент верстата, викликає спазми судин, в результаті чого порушується постачання кінцівок кров'ю. Спостерігається вплив вібрації на нервові закінчення, м'язові і кісткові тканини, що призводить до порушень чутливості шкіри, окостеніння сухожиль, відкладенню солей в суглобах кистей і пальців рук. Для запобігання проф. захворювань необхідно правильно нормувати робочий день, а також до мінімуму знижувати час контакту людини состанком (органами управління). У моєму випадку система ЧПУ до мінімуму знижує контакт з верстатом під час його роботи
Для зменшення вібрації при монтажі верстатів передбачається застосування віброізолюючих пристроїв (віброізолятори, вибродемпфера) в опорах верстатів.
Допустимий рівень вібрацій повинен відповідати вимогам ГОСТ 12.1.012 -90 "ССБТ. Вібраційна безпека. Загальні вимоги ».
4.5 Захист від шуму
Джерелом підвищеного рівня шуму є робота гідрообладнання, електродвигунів, насосів та зубчастих передач - конструкторські, і безпосередньо сам процес різання - технологічний джерело.
Основними характеристиками шуму є:
швидкість коливання частинок середовища V / t, м / с;
швидкість поширення звукової хвилі з, м / с
Під впливом сильного шуму притупляється гострота зору, з'являються головні болі і запаморочення, змінюються режими дихання і серцево-судинної діяльності, підвищується внутрішньочерепний і кров'яний тиск, порушується процес травлення, відбуваються зміни обсягу внутрішніх органів.
Впливаючи на кору головного мозку, шум також подразнює, що прискорює процес втоми, послаблює увагу і уповільнює психічні реакції.
Патологічні зміни, які виникли під впливом шуму, розглядають як «шумову хворобу». При дії шуму високих рівнів можливий розрив барабанної перетинки.
Боротьбу з підвищеним рівнем шуму ведуть ще на стадії проектування верстата. Для цього між електродвигуном, насосом, обладнанням і фундаментом поміщають шумопоглинаючі прокладки. Застосовують такі шумопоглинаючі прокладки як ультратонкі скловолокно, капронове волокно, мінеральна вата та ін
Джерелами шуму у верстатах є також підшипники кочення, зубчасті передачі, неврівноважені обертові маси. Це всі механічні шуми, для зменшення яких необхідно наступне:
заміна прямозубих шестернею на косозубі;
по можливості заміна підшипників кочення підшипниками ковзання;
по можливості заміна зубчастих передач на кліноременниє;
широке застосування примусової змащення тертьових поверхонь.
На своєму верстаті я замінив опори кочення на гідростатичні опори.
Для вимірювання шуму використовують прилад шумомір.
Фактичні та допустимі рівні звукової потужності:
Таблиця 18. Шумові характеристики верстата
Частота, Гц
Для верстата рівень звукового тиску не повинен перевищувати 80 дБ. Октавні рівні звукового тиску і рівні на робочому місці оператора при роботі верстата під навантаженням не повинні перевищувати значень, зазначених у ГОСТ 12.1.003. - 88. Допустимий рівень повинен відповідати вимогам ГОСТ 12.1 003 - 83 «Шум. Загальні вимоги безпеки ». 4.6 Захист від шкідливих парів, газів, пилу Процес охолодження зони різання за допомогою подачі МОР є джерелом виділення в повітря аерозолів і парів води. МОР є також джерелом мікроорганізмів, що представляють біологічну небезпеку. В якості СОЖ використовується розчин, що складається з наступних складових: Ефтол - до 5-7%; Вода - при 40 . У виробничому цеху на людину діє велика кількість шкідливих і токсичних речовин у вигляді аерозолів, пари і газів. Механічна обробка металу на верстаті супроводжується виділенням пилу, стружки. За 1 годину роботи верстатів (N = 1кВт) виділяється 150 грам шкідливих парів і 0,063 грам емульсії. Для зменшення виділення в повітря шкідливих парів і пилу застосовуються мастильно-охолодні рідини (МОР). 4.7 Пожежна або вибухова небезпека Пожежна безпека забезпечується системою запобігання пожежі та пожежного захисту, що включають комплекс організаційних заходів і технічних засобів. У цеху є матеріали, схильні до самозаймання - масла, промаслена ганчір'я, полімерна ізоляція силових і освітлювальних кабелів та ін Тому в цеху передбачені протипожежні стіни, які призначені для обмеження поширення пожежі. Вони відокремлюють від виробничих будівель адміністративно-побутові та складські приміщення. Оброблювані деталі і використовувані матеріали знаходяться в холодному стані. У цеху не проводиться обробка матеріалів, пил і стружка яких здатні розпалиться при нагріванні. Категорія виробництва і клас приміщень з пожежної небезпеки визначаються відповідно до СниП II -2-80: категорія Д. Основними причинами пожеж під час холодної обробки металів різанням є короткі замикання в електрообладнанні і проводці, самозаймання промасленого дрантя і одягу, порушення протипожежного режиму і правил поводження з горючими рідинами. Пожежна безпека у відділенні холодної обробки металів різанням забезпечується системою запобігання пожежі, протипожежним захистом та організаційно-технічними заходами відповідно до ГОСТ 12.1.004-91 «ССБТ. Пожежна безпека. Загальні вимоги »та Тповимі правилами пожежної безпеки. 4.8 Умови праці (з психофізіологічних факторів) Верстат з ЧПУ обслуговують оператор і наладчик. Наладку і переналагодження здійснює наладчик, а підналагодження, оперативну роботу і контроль за роботою - оператор. Функції оператора при експлуатації верстата зводяться до установки, закріплення і вивірки пристосування і інструменту на верстаті, встановлення программоносітеля і заготовок, заміні інструмента, зняття деталей і спостереженням за ходом роботи верстата. Трудова функція наладчика включає в себе приймання і огляд обладнання, підготовку інструменту і пристосувань до налагодження, підготовку программоносітеля до роботи, наладку, переналагодження і т.д. Трудова діяльність оператора пов'язана з можливою дією наступних шкідливих факторів психофізіологічних факторів: нервово-психічних перевантажень, гіподинамії, незручною робочої пози, перенапруження зорового аналізатора, емоційного перенапруження в зв'язку з високою відповідальністю за технологічний процес. Робота оператора пов'язана з робочою позою стоячи, непостійної ходьбою і супроводжується тимчасовим незначним фізичним напруженням і енерговитратами в межах 121-150 ккал / год (140-450Вт). Відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 вона належить до легкої фізичної роботи категорії 1б. У зв'язку з цим на робочому місці забезпечуються допустимі норми температури, відносної вологості та швидкості руху повітря, наведені в таблиці 3. Таблиця 18. Допустимі показники мікроклімату на робочому місці оператора (за ГОСТ 12.1.005-88)
Режим роботи верстатника фізіологічно обгрунтований. Робота здійснюється у дві зміни. Нічна зміна виключається. Тривалість робочого дня становить 8 годин. Крім обідньої перерви тривалістю 1 годину в першій і другій половині дня передбачаються дванадцятихвилинні перерви на відпочинок і фізіологічні потреби. Умови зорової роботи оператора на робочому місці характеризуються наступними показниками:
Виходячи з зорових умов праці та вимог НТД визначаються наступні вимоги до висвітлення на робочому місці оператора верстата. Відповідно до ГОСТ 12.3.025-80 і ГОСТ 12.2.009-80 при налагодженні, ремонті та усунення збоїв на верстатах з ЧПК освітленість повинна бути 2500 лк. При роботі на верстатах з ЧПК освітленість може знижуватися до 1000 лк. У механічних чехів слід приймати систему комбінованого освітлення, в якому загальне освітлення має становити не менше 300 лк. Для загального освітлення відношення максимальної освітленості до мінімальної не повинно перевищувати 1,3. Величина коефіцієнта пульсації світлового потоку не повинна перевищувати 20% від загального освітлення. У зв'язку з відсутністю вимог щодо передачі кольору особливі вимоги до спектру джерел не пред'являються. 4.9 Екологічна безпека Технологічні операції, що виконуються на верстаті (токарні), пов'язані з джерелами забруднення водного басейну нафтопродуктами та відпрацьованої МОР, виникненням металевих відходів, промасленого дрантя, виробничого сміття та інших твердих відходів, які становлять небезпеку для територій. Інтенсивність виділення аерозолів МОР і інших шкідливих домішок у повітрі, що видаляється незначна, тому концентрація шкідливих речовин в вентиляційних викидах не перевищує ГДК. У зв'язку з цим заходи щодо очищення вентиляційного повітря не потрібні. Шумовий вплив верстата на навколишнє середовище запобігається стінами цеху, що забезпечують достатню звукоізоляцію джерел шуму від зовнішнього середовища. При відпрацюванні терміну служби верстата основні його елементи конструкції стають металобрухтом. Його утилізація пов'язана з наявністю ртутних випрямлячів. Всі матеріали конструкції можуть утилізуватися. 4.10 Забезпечення електробезпеки Опис схеми електропостачання. Струм з тепло-електро-централі (ТЕЦ) за трьох фазною трьох провідний ланцюга надходить на цехову підстанцію, вторинна обмотка якої з'єднана зіркою (три фази і нуль). З цехової підстанції струм надходить на щит силовий (ЩС). Зі щита за чотирьох провідній трьох фазною ланцюга струм надходить на двигун верстата (380В). Приводні двигуни живляться від мережі 380В. У енергомережі верстата напруга зазвичай становить 24-36В. Небезпека електротравм при пошкодженні ізоляції електрообладнання ділянки, визначається ефективністю захисних засобів. Виробниче приміщення, в якому експлуатується модернізований верстат, характеризується наявністю струмоведучих підлог і можливістю одночасного торкання металевих конструкцій, з'єднаних із землею, і елементів устаткування, що знаходяться під напругою. Відповідно до ШЕУ механічний цех з такими умовами відноситься до приміщень особливо небезпечним по ураженню електричним струмом. Отже, елементи обладнання, що знаходяться під напругою повинні заземлюватися або зануляются відповідно до ГОСТ 12.1.030-81 «ССБТ. Електробезпеки. Захисне заземлення, занулення ». У мережах, де напруга до 1000В, основними заходами щодо забезпечення безпеки є використання заземлювальних пристроїв, що складаються з заземлювачів і сполучних проводів. Контур заземлення встановлюється під майданчиком, на якій змонтовано обладнання. При замиканні фази на корпус, струм замикання рівномірно розтікається між усіма заземлювачами контуру. При растекании струму від заземлювача по поверхні грунту відбувається розподіл потенціалу за законом гіперболи. У результаті накладення потенціалів забезпечується відносне вирівнювання в заземленою зоні. Тому при дотику до корпусу електрообладнання, у момент замикання на корпус різниця потенціалів між рукою і ногами людини не досягає небезпечного значення.
Рис. 5. Розрахункова схема заземлення: 1-корпус, 2-заземлюючий провідник, 3 - сполучна смуга; 4-електрод. Проведемо розрахунок контуру заземлення для механічного ділянки з периметром 50 метрів. Обладнання механічного ділянки харчується від мережі (U = 380В) з ізольованою нейтраллю, грунт - суглинок, площа виробничого приміщення 20 * 30 м.
В електроустановках (U <1000В), з ізольованою нейтраллю, опір заземлляющего пристрою не повинен перевищувати 4Ом.
Оскільки природний заземлювач не використовується, то необхідний опір штучного заземлювача становить 4 Ом.
Для умов великого контуру приміщення приймається заземлювальний пристрій з вертикальних круглих стрижнів, розташованих в ряд. Вони з'єднуються сталевою смугою 50 * 5 Глибина закладки t 0 вертикальних стрижнів 1 м. Довжина стержнів l = 3, діаметр d = 0,1 м. Параметр t = t 0 +0,5 l = 1 +0,5 * 3 = 2,5.
]
Число стрижнів визначається з виразу Враховуючи, що екранування електродів призведе до збільшення опору розтікання, округляємо число стрижнів і приймаємо n = 12.
Для визначення приймаємо а = 2 l = 6 м. По таблиці 2.3 [18] = 0,72. По таблиці 2.4 .
Довжина сполучної смуги l n = а (n -1) = 6 * (12-1) = 66 м. Для смуги шириною b: d = 0,5 b = 0,5 * 0,04 = 0.03 м.
Розрахунковий опір менше необхідного, що забезпечує безпеку. 4.11 Захист навколишнього середовища від металевих відходів та МОР Основними виробничими відходами при технологічному процесі з використанням модернізованого верстата є металева стружка і відпрацьована МОР. Основним способом захисту навколишнього середовища від цих виробничих залишків є їх переробка та утилізація, в результаті чого виробництво стає маловідходних, при якому його вплив на навколишнє середовище за окремими факторами не перевищує значень, встановлених НД з охорони природи. Стружка, що виникає при обробці заготовки на верстаті моделі РТ735Ф3, надходить до спеціального стружкопріемнік, виконаний у вигляді знімного корита в підставі верстата. Стружкопріемнік має 4 крюка для транспортування краном. Нижче наводиться розрахунок кількості стружки і способи її утилізації. Для вибору способів переробки відходів безпосередньо на заводі або на спеціалізованих підприємствах необхідні дані за їх обсягами. Розрахунок кількості металевих відходів. Розрахунок металевих відходів при обробці деталі проводиться за спеціальною методикою, викладеної в навчальному посібнику, розробленому кафедрою промислової екології та безпеки МГТУ ім. Баумана [19]. Річний об'єм при виготовленні муфти визначається з урахуванням підготовчих і токарних операцій. Потім, з урахуванням річної програми випуску, визначається сумарна кількість відходів даного виду. Вихідні дані: технологічні операції - прокат, токарна обробка; маса заготовки G пуття = 32,3 кг; маса деталі після токарної обробки G струм = 24,6 кг; річний обсяг випуску m = 250 шт. Відходи на операції токарної обробки: , де G 1 - вихідна маса матеріалу (прокату), кг; G 2 - маса деталі після обробки (в даному випадку токарної), кг; До - коефіцієнт використання матеріалу. Оскільки вихідними даними є маса прокату і деталі, а не то маса відходів на токарній обробці визначається:
Маса відходів на операції прокат:
Сумарна маса відходів, що виникає при виготовленні 250 муфт, визначається як добуток кількості муфт на суму відходів при виготовленні однієї муфти: . Отримані дані зведемо в таблицю. Таблиця 18. Річні відходи при виготовленні муфти
Отримувані відходи легованої сталі, є значними як з точки зору як з точки зору охорони природи, так і з точки зору економіки, і підлягають первинній обробці безпосередньо на підприємстві з урахуванням інших металевих відходів. Первинна обробка включає сортування по сортаменту, оброблення (видалення неметалевих включень) і механічну обробку, тобто рубку, різання, пакетування або брикетування на пресах. Сортування відходів здійснюється ще на стадії обробки з урахуванням вимог ГОСТ 2787-75 «Лом і відходи чорних металів. Шихтові. Класифікація та технічні вимоги »та ГОСТ 1639-78« Лом і відходи кольорових металів. Загальні вимоги ». Подальша переробка здійснюється на спеціальній ділянці. Стружка пакетуються за допомогою спеціальних пресів і надходить після первинної переробки на спеціальні металургійні підприємства. Розрахунок кількості відпрацьованої МОР. Відпрацьована МОР являє собою рідкі відходи відповідно до ГОСТ 12.3.025-80 підлягає переробки та утилізації. Скидання відпрацьованої МОР без очищення від нафтопродуктів у загальну систему каналізації і водойми забороняється. Кількість відпрацьованої МОР розраховується виходячи з ємності системи МОР, числа верстатів та періодичності заміни.
Ємність резервуара верстата для СОЖ - 0,50 м 3, періодичність зміни емульсійних МОР при роботі чорних металів за ГОСТ 12.3.025-80 - два тижні. . У відділенні механічної обробки встановлено два верстати даного типу. Сумарний обсяг відпрацьованої МОР при їх роботі становить 130,4 * 2 = 260,8 м 3 на рік. Крім того у відділенні є 15 верстатів різних груп і потужності, які дають 860 м 3 відпрацьованих МОР на різних засадах. При таких обсягах відпрацьованих МОР виникає необхідність розробки спеціальних заходів з її переробки. Відпрацьована СОЖ і промивні води збираються в спеціальних ємностях і спрямовуються на установку попередньої переробки, де мінеральні масла відокремлюються від водної фази. Водна фаза використовується для приготування емульсій, а при неможливості використання розбавляється водою до ГДК нафтопродуктів і добавок і скидається в каналізацію. Масляна фаза емульсій надходить на установку для регенерації, а при непридатності до регенерації утилізується шляхом спалювання в котельні. Література
|