Автоматизация шлифовального процесса путем разработки автоматической системы управления регулируемым натягом

E1=и1и2и31W1RобФм. (3.12)

Приближенно для напряжения на стартере U1E1

При этом

Фм=***0, (3.13)

где

, -геометрические параметры стартера

- коэфициент полюсного перекрытия (=0.60.8)

0- магнитная индукция в зазоре.

Из уравнений следует, что:

U1 =и1и2и31W1Rоб***0, (3.14)

Откуда

0=U/KU*1, (3.15)

где

КU= и1и2и3W1Rоб**

Примем в качестве допущения, что 0=соnst внутри статора (на участке L), а за его пределами уменьшается по экспотенциальному закону.

0=0е-Кх

Элементарная сила dFа приложенная к участку ротора шириной dx

dFa=kFB2dx= kFB20 e-2Kx dx

после интегрирования получаем:

Fa= (3.16)

Для малых смещений может быть использованна линейная модель зависимости силы от величины смещения.

Fa=KF*B20x=

Момент, развиваемый двигателем:

M=, (3.17)

где

S-скольжение ротора

Ri -параметры сопротивления обмоток

=21 - круговая частота

То есть

MCm

и значит:

Fa==

Регулирование происходит путем управления на входе в преобразователь на выпрямителе. Здесь задается от ЧПУ мощность привода так как система ШИМ позволяет производить регулирование на мощностях меньше наминала. Далее тиристорный инвертор увеличивая и уменьшая U в обмотках статора компенсирует силу Fa смещением ротора магнитным полем, также производя регулирование скорости вращения о момента на валу.

Определим величины потокосцеплений статора и ротора. Предположим, что статор и ротор трехфазного асинхронного двигателя имеют симметричные обмотки, воздушный зазор по всей окружности ротора одинаков, магнитное поле в воздушном зазоре распределено синусоидально, оси обмоток статора и ротора не совпадают, образуя произвольный угол j (рис. 3.17).

4. Бжд

4.1 Анализ опасных и вредных факторов, возможных чрезвычайных ситуаций технического процесса

При механической обработке металлов, пластмасс и других материалов на металлорежущих станках (токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных, заточных и др.) возникает ряд физических, химических, психофизиологических и опасных биологических и вредных производственных факторов.

Движущиеся части производственного оборудования, передвигающиеся изделия и заготовки; стружка обрабатываемых материалов, осколки инструментов, высокая температура поверхности обрабатываемых деталей и инструмента; повышенное напряжение в электроцепи или статического электричества, при котором может произойти замыкание через тело человека - относятся к категории опасных физических факторов.

Так, при обработке хрупких материалов (чугуна, латуни, бронзы, графита, карболита, текстолита и др.) на высоких скоростях резания стружка от станка разлетается на значительное расстояние (3--5 м). Металлическая стружка, особенно при точении вязких металлов (сталей), имеющая высокую температуру (400--600 °С) и большую кинетическую энергию, представляет серьезную опасность не только для работающего на станке, но и для лиц, находящихся вблизи станка. Наиболее распространенными у станочников являются травмы глаз. Так, при токарной обработке от общего числа производственных травм повреждение глаз превысило 50%, при фрезеровании 10% и около 8% при заточке инструмента и шлифовании; Глаза повреждались отлетающей стружкой, пылевыми частицами обрабатываемого материала, осколками режущего инструмента и частицами абразива.

Вредными физическими производственными факторами, характерными для процесса резания, являются повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; высокий уровень шума и вибрации; недостаточная освещенность рабочей зоны; наличие прямой и отраженной блескости; повышенная пульсация светового потока. При отсутствии средств защиты запыленность воздушной среды в зоне дыхания станочников при точении, фрезеровании и сверлении хрупких материалов может превышать предельно допустимые концентрации. При точении латуни и бронзы количество пыли в воздухе помещения относительно невелико (14,5-20 мг/м3). Однако некоторые сплавы (латунь ЛЦ40С и бронза Бр ОЦС 6-6-3) содержат свинец, поэтому токсичность пыли.

Продукты термоокислительной деструкции (предельные и непредельные углеводороды, а также ароматические углеводороды) могут вызывать наркотическое действие, изменения со стороны центральной нервной системы, сосудистой системы, кроветворных органов, внутренних органов, а также кожно-трофические нарушения. Аэрозоль нефтяных масел, входящих в состав смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), может вызывать раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей, способствовать снижению иммунобиологической реактивности.

К вредным психофизиологическим производственным факторам процессов обработки материалов резанием можно отнести физические перегрузки при установке, закреплении и съеме крупногабаритных деталей, перенапряжение зрения, монотонность труда.

К биологическим факторам относятся болезнетворные микроорганизмы и бактерии, проявляющиеся при работе с СОЖ.

При работе на станке также нельзя не учесть тяжесть работа персонала во время технологического процесса в производственном помещении. Данные об этом параметре документированы в ГОСТ 12.1.005- 88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. См. Рис.4.1.

Где категория работы “средняя тяжесть 2б” - работы связанные с ходьбой и переноской тяжестей до 10 кг

Допустимые и оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений.

Таблица 4.1

К станку подводится напряжение величиной в 380 В и частотой 50 Гц. Прикосновение к токоведущим частям электрооборудования может вызвать серьезные электрические травмы. Допустимые значения силы тока для переменного тока - до 60 мА, для постоянного - 50…60 мА.

Причиной пожара может стать перегрев двигателей или других узлов в результате перегрузок, а также неисправностей, самовозгорания проводки, короткого замыкания силовых цепей. Самовозгорание также может возникнуть из-за используемых в процессе обработки СОЖ поэтому пожароопасность имеет категорию “В”.

4.2 Разработка мер безопасности

С учетом номинальной мощности (20кВт) и частотой вращения шпинделя (свыше 3150 мин-1) выбираем уровень шума равный 95дБА. Вносим поправку с учетом вида станка и влияние этого параметра на шум от зоны резания.

ДL=10 дБА.

Lобщ=L + ДL=95+10=105 дБА.

При допустимом уровне шума Lобщ=80 дБА. При этих значениях необходимо использовать звукозащитный кожух, что соответствует КЛАССУ 4 - уменьшение шума на 15 дБА.

Lобщ=105-15=90 дБА.

Рабочее место оператора при станке должно быть удобным и не стеснять действий. Работа по наладке и смене заготовок должна вестись в хорошо оборудованном и освещенном месте. Расчеты освещения и средств по поддержанию микроклимата рабочего места необходимы, так как операция обработки связана с большой точностью и объемом производства, где сбои в программе выпуска недопустимы.

4.2.1 Меры безопасности при работе в производственных помещениях

Производственные помещения, в которых осуществляются процессы обработки резанием, могут соответствовать требованиям СНиП 11-2--80, СНиП 11-89--80, санитарных норм проектирования промышленных предприятий СИ 245--71. Бытовые помещения соответствуют требованиям СНиП II-92--76. Все помещения оборудованы средствами пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83.

Полировальные и шлифовальные отделения помещений относятся соответственно к помещениям взрывопожарных производств категории Б и к классу В.

4.2.2 Вентиляции в производственных помещениях

Для обеспечения чистоты воздуха и нормализации параметров микроклимата в производственных помещениях помимо местных отсасывающих устройств, обеспечивающих удаление вредных веществ из зоны резания (пыли, мелкой стружки и аэрозолей СОЖ) должна быть предусмотрена приточно-вытяжная обще обменная система вентиляции.

Помещения и воздуховоды от местных отсосов и общеобменной вентиляции должны очищаться по графику, утвержденному в соответствии с принятой на предприятии формой внутренней документации.

В соответствии с требованиями СНиП II-33-75 ворота, двери и технологические проемы должны быть оборудованы воздушными и воздушно-тепловыми завесами.

4.2.3 Освещению в производственных помещениях

Естественное и искусственное освещение производственных помещений должно соответствовать требованиям СНиП 23-05-95.Для зданий, расположенных в III и IV климатических районах, должны быть предусмотрены солнцезащитные устройства. В помещениях с недостаточным естественным светом и без естественного света должны применяться установки искусственного ультрафиолетового облучения в соответствии с СН 245-71. Для местного освещения следует применять светильники, установленные на металлорежущих станках и отрегулированные так, чтобы освещенность в рабочей зоне была не ниже значений. Для местного освещения должны использоваться светильники с не просвечиваемыми отражателями с защитным углом не менее 30°. Кроме того, должны быть предусмотрены меры по снижению отраженной блескости.

Таблица 4.2

4.2.4 Размещение производственного оборудования и организация рабочих мест

Для работающих, участвующих в технологическом процессе обработки резанием, должны быть обеспечены удобные рабочие места, не стесняющие их действий во время выполнения работы. На рабочих местах должна быть предусмотрена площадь, на которой размещаются стеллажи, тара, столы и другие устройства для размещения оснастки, материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовых деталей и отходов производства.

Расстановка в цехах и перестановка действующего технологического оборудования должны отражаться на технологической планировке, утверждаемой администрацией по согласованию с главными ширина груза, перемещаемого подвесным конвейером, талью на монорельсе;

Ширина цеховых проходов и проездов, расстояние между металлорежущими станками и элементами зданий должны устанавливаться в зависимости от применяемого оборудования, транспортных средств, обрабатываемых заготовок и материалов. Проходы и проезды в цехах и на участках должны обозначаться разграничительными линиями белого цвета шириной не менее 100 мм.

На территории цеха или участка проходы, проезды, люки колодцев должны быть свободными, не загромождаться материалами, заготовками, полуфабрикатами, деталями, отходами производства и тарой.

Материалы, детали, готовые изделия у рабочих мест должны укладываться на стеллажи и в ящики способом, обеспечивающим их устойчивость и удобство захвата при использовании грузоподъемных механизмов. Высоту штабелей заготовок на рабочем месте следует выбирать исходя из условий их устойчивости и удобства снятия с них деталей, но не выше 1 м; ширина между штабелями должна быть не менее 0,8.

Освобождающаяся тара и упаковочные материалы необходимо своевременно удалять с рабочих мест в специально отведенные места.

4.2.5 Меры безопасности технологического процесса

Разработка технологической документации, организация и выполнение технологических процессов обработки резанием должны соответствовать требованиям системы стандартов безопасности труда ГОСТ 12.3.002--75* “Процессы производственные. Общие требования безопасности” и ГОСТ 12.3.025--80 “Обработка металлов резанием. Требования безопасности”.

Шлифовальный инструмент и элементы его крепления (болты, гайки, фланцы) должны быть ограждены кожухами, прочно закрепленными на станке. Зазор между наружным диаметром нового круга и кожухом должен быть не менее 9 мм для кругов наружным диаметром до 100 мм; 10 мм -- для кругов 100--300 мм; 15 мм-- для кругов свыше 300 мм. Зазор между боковой стенкой кожуха и фланцами для крепления круга наибольшей высоты, применяемого на данном станке, должен быть не менее 5 мм. При работе съемная крышка защитного кожуха должна быть надежно закреплена.

При работе с алмазным отрезным, камнеобрабатывающим, правящим инструментом должны применяться средства защиты (кожухи, ограждения, колпаки и т. п.), входящие в комплект поставки оборудования, на котором применяется алмазный инструмент.

Стружку (отходы производства) от металлорежущих станков и с рабочих мест следует убирать механизированными способами. Транспортирование стружек от пылестружкоприемняка осуществляется посредством резинового или металлического рукава, длину которого выбирают, исходя из удобства обслуживания станка. Воздух, поступающий в помещение цеха, подвергается двухступенчатой очистке: на первой ступени от стружки и крупной пыли в стружкоотделителе -- циклоне, на второй ступени - от мелкодисперсной пыли - через фильтр. Рукавный матерчатый фильтр из лавсана встроен в циклон. Смесь воздуха, стружки и пыли необходимо очищать от стружки и пыли перед вентилятором с тем, чтобы продлить срок службы установки. Для своевременной разгрузки бункера циклона от сухой элементной стружки и пыли предусмотрен автоматический клапан, работа которого регулируется. Для улавливания масляного тумана, отходящего от металлорежущих станков, применяют серийно изготовляемый агрегат АЭ2-12.

На первой ступени используется инерционный эффект очистки от крупных частиц и капель масла (кольцевая камера 2), вторая ступень выполнена в виде патронов, заполненных многослойной тонкой сеткой, а третья ступень (фильтр-шумоглушитель 3) состоит из нескольких слоев дырчатого пенополиуретана, которые размещены после вентилятора 4 и служат одновременно глушителем шума

В ряде случаев пневматические транспортные рукава от нескольких станков объединяют в транспортную сеть

Пневмотранспортную сеть прокладывают в местах, доступных для осмотра и ремонта. Для прочистки пневмотранспортной сети групповых пыле-стружкоотсасывающих установок без разъема трубопроводов следует предусматривать устройство герметичных люков после колен и отводов, а также на горизонтальных участках сети. В последнем случае расстояние между люками принимается не более 12 м.

При проектировании пневматических и пылестружкоотсасывающих установок следует учитывать модель станка, процесс обработки, обрабатываемый материал, количество отделяющейся стружки в единицу времени, насыпную плотность стружки и другие факторы, исходя из которых, определяются транспортные скорости, сопротивление в трубопроводах, а также объемный расход удаляемого воздуха.

Порядок расчета систем и установок непрерывного удаления стружки и пыли непосредственно из зоны резания следующий:

а) устанавливают объемный расход воздуха, исходя из принятой транспортной скорости и диаметра трубопровода;

б) определяют потери давления в сети;

в) подбирают вентиляторы и электродвигатели. Расход воздуха (M'/c), перемещающего смесь.

4.2.6 Меры безопасности при использовани СОЖ и ПАВ в технологическом процессе

Выбор СОЖ необходимо осуществлять, учитывая, что следующие их виды имеют соответствующее разрешение Министерства здравоохранения СССР в соответствии с ГОСТ 12.3.025-80:

4.2.7 Операции связанные с использованием вредных веществ

При организации работы в замкнутых агрегатах с температурой воздуха 30 °С и выше должно предусматриваться чередование в работе подручных и ведущих клепальщиков через определенные промежутки времени работы; организуется вентиляция для обдува работающих, обеспечивающая подвижность воздуха на рабочем месте в пределах 0,5--1,5 м/с, при этом разница температур подаваемого воздуха и воздуха в агрегате не должна превышать 5 0С.

При полировании в процессе сборки рекомендуется замена хромсодержащих полировальных паст составами, в которых нет соединений хрома или они имеются в небольшом количестве; допускается вводить в пасты безвредный порошок электрокорунда вместо окиси хрома или заменять вредный стеарин жировыми кислотами; в состав паст нередко вместо говяжьего жира вводят гудронное сало, что уменьшает концентрацию вредных летучих веществ и снижает загазованность воздушной среды.

4.2.8 Опасное действие шума и вибрации и защиты от него

Динамический диапазон звуков, воспринимаемых человеком, простирается от порога слышимости (0 дБ) до порога болевых ощущений (130 дБ). При воздействии на ухо шума с уровнем звукового давления более 145 дБ возможен разрыв барабанной перепонки.

4.3 Анализ вредного воздействия тех процесса на природу и разработка мероприятий по ее защите

4.3.1 Классификация и характеристика мероприятий по охране окружающей среды от промышленных загрязнений

Под методами охраны окружающей среды от загрязнения отходами производства понимают совокупность технических и организационных мероприятий, позволяющих свести к минимуму или -- в идеале -- совершенно исключить выбросы в биосферу как материальных, так и энергетических загрязнений.

Рис.4.3

К числу пассивных относятся методы, использование которых не связано с непосредственным воздействием на источник загрязнения. Эти традиционно применяемые методы, носящие защитный характер, делятся, в свою очередь, на три подгруппы - рациональное размещение источников загрязнений, (как материальных, так и энергетических), локализацию загрязнений и очистку выбросов в биосферу. На нынешнем уровне развития технологии применение пассивных методов является основным средством борьбы с загрязнением окружающей среды.

Сущность активных методов заключается в совершенствовании существующих и разработке новых технологических процессов, оборудования и оснастки с целью максимального снижения массы, объема, концентрации материальных или уровня энергетических загрязнении всякого рода. Очевидно, что при таком подходе проблема устранения загрязнений решается радикально. Поэтому активным методам как более прогрессивным последние годы уделяется все большее внимание. Однако разработка и внедрение этих методов во многих случаях связаны с изменением существующей технологии производства.

Вопрос о рациональном размещении источников загрязнений (“защите расстоянием”) решается на различных уровнях (общегосударственным, региональном, местном) в зависимости от их масштаба (расположение территориально-производственных комплексов на территории страны, производственных объединений и отдельных предприятий в республике, области или городе, цехов внутри предприятия, оборудования внутри цеха), причем учитывается большое количество разных факторов (уровень производственных вредностей, рельеф местности, метеорологические условия, вопросы водоснабжения и канализации, населенность, планировка производственных зданий и кварталов жилой застройки, особенности применяемой технологии производства и т. д.).

Примером рационального размещения источников загрязнения может служить надлежащий выбор высоты дымовых труб, выбрасывающих в воздушный бассейн продукты сгорания, образующиеся при работе электростанций и котельных. При достаточно высокой дымовой трубе, загрязненный газ достигает приземного слоя атмосферы на значительном расстоянии от трубы, когда содержащиеся в нем вредные вещества уже успеют рассеяться в атмосфере. Следует, однако, оговориться, что приведенный пример иллюстрирует возможность снижения уровня загрязнений воздушного бассейна в локальном или, в лучшем случае, региональном, но отнюдь не в глобальном масштабе, поскольку аккумулирующиеся в атмосфере вредные вещества рано или поздно опускаются в приземной слой атмосферы и на землю.

Для снижения уровней энергетических загрязнений применяются средства защиты, обеспечивающие их частичную локализацию. К ним относятся экранирование источников шума, электромагнитных полей и ионизирующих излучений, поглощение шума, демпфирование и динамическое гашение вибраций.

Более высокая степень локализации загрязнений может быть достигнута путем изоляции и герметизации их источников. Такая герметизация осуществляется с помощью специальных камер, кожухов, боксов и т. п., в которые заключается технологическое оборудование, выделяющее загрязняющие окружающую среду вещества или излучения. В качестве примера можно привести выполняемую в камере окраску изделии распылением. В литейном производстве снижению пылеобразования в значительной мере способствует герметизация вспомогательного оборудования, в частности применение закрытых вибрационных конвейеров и пневмотранспорта всасывающего типа для перемещения сыпучих пылящих материалов. Изоляция шумного оборудования позволяет намного снизить уровень шума.

4.3.2 Классификация отходов. Утилизация отходов производства

Как уже указывалось, в процессе машиностроительного производства образуются большие количества разнообразных отходов. Эти отходы можно разбить на две группы - основные и побочные.