Система управления к механическому стоку, разработка

1.РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ВТУЛКА
1.1.Описание конструкции узла, в который входит изготавливаемая деталь
1.2.Конструкция детали и ее назначение
1.3.Анализ технологичности детали
1.4.Определение типа производства
1.5.Конструирование заготовки
1.5.1.Метод получения заготовки
1.5.2.Промежуточные припуски и межоперационные размеры
1.5.3.Расчет конструктивных элементов заготовки
1.6.Технологический процесс обработки втулки
1.6.1.Маршрут механической обработки втулки
1.6.2.Основное технологическое оборудование
1.6.3.Операционная технология
1.6.4.Режимы резания
2.РАСЧЕТ СИСТЕМЫ СЛЕДЯЩЕГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
2.1.Обоснование необходимости расчетов
2.2.Выбор электродвигателя
2.2.1.Приведение сил, масс и движения
2.2.2.Предварительный выбор электродвигателя
2.3.Выбор комплектного электропривода
2.4.Матописание неизменяемой части следящего привода (сэп)
2.4.1.Расчет параметров электромеханической системы
2.4.2.Силовой управляемый преобразователь
2.4.3.Датчик обратной связи
2.5.Синтез регуляторов координат СЭП
2.5.1.Выбор структуры СЭП
2.5.2.Расчет параметров регуляторов координат СЭП
2.6.Расчет и построение переходных процессов
3.РАЗРАБОТКА РТК ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ВТУЛКИ
3.1.Операции подлежащие автоматизации
3.2.Основное технологическое оборудование
3.3.Робот и его функции в РТК
3.4.Транспортная система РТК и тара
3.5.Планировка РТК
3.6.Алгоритм работы РТК
3.7.Циклограмма функционирования РТК
3.8.Загрузка оборудования РТК
3.9.Выбор варианта компоновки
4.ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1.Описание объекта
4.2.Оценка исходных условий
4.2.1.Формулировка целей исследования
4.2.2.Определение стран проверки
4.3.Выбор исследуемых технических решений (ИТР)
4.3.1.Определение категории объекта исследования
4.3.2.Выбор технических решений, подлежащих исследованию (ИТР)
4.4.Регламент поиска
4.4.1.Определение рубрик МКИ и индекса УДК ИТР
4.4.2.Установление и обоснование глубины патентного поиска
4.4.3.Установление и обоснование источников информации
4.5.Патентный поиск
4.6.Анализ выявленных технических решений
4.6.1.Анализ сущности технических решений
4.6.2.Определение показателей положительного эффекта
4.6.3.Сопоставительный анализ преимуществ и недостатков ИТР и аналогов
4.7.Описание усовершенствованного объекта
4.8.Выявление и анализ существенных признаков ИТР и аналогов
4.9.Выводы и рекомендации
4.9.1.Вывод по результатам экспертизы на патентную чистоту.
4.9.2.Рекомендации по использованию объекта.
5.БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РТК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛИ ВТУЛКА
5.1.Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВФ), возникающий при эксплуатации проектируемого РТК
5.2.Возможность возникновения чрезвычайных ситуаций
5.3.Экологическая экспертиза проектируемого РТК
5.4.Очистка и восстановление СОЖ.
5.4.1.Требования к эксплуатационным свойствам масел
5.4.2.Очистка СОЖ в процессе эксплуатации и регенерация.Очистка масел.
5.4.3.Регенерация масел
6.ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
6.1.Обоснование необходимости расчетов
6.2.Определение трудоемкости обработки деталей
6.3.Определение годового объема производства продукции
6.4.Определение необходимого количества оборудования
6.5.Определение численности работающих
6.6.Расчёт среднегодовой заработной платы работников
6.7.Расчёт годовых приведённых затрат на содержание и эксплуатацию основных фондов
6.8.Расчёт годовых затрат на эксплуатацию оборудования
6.9.Расчёт годовых затрат на переналадку оборудования
6.10.Расчёт годовых приведённых затрат на техническую подготовку производства
6.11.Определение годовых приведённых затрат по вариантам
6.12.Определение годового экономического эффекта от снижения затрат по проектируемому варианту
6.13.Определение величины снижения трудоемкости
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Совмещенным освещением называется освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. На рабочих местах операторов осуществляется комбинированное освещение - освещение, при котором к общему искусственному добавляется местное (создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах), при этом желательно выбирать светильники с рассеивателями. Оптимальной считается освещенность 300 - 500 лк (люкс). Для этого применяются, как правило, люминесцентные лампы (ЛМ).
Освещённость рабочей зоны (при общем освещении) должна составлять 150 ( 200 лк, а для помещения оператора 75 (150 лк, местное освещение пульта оператора должно составлять 300 ( 400 лк.
Наличие вибрации, шума, инфра - и ультразвука. Шум на производстве наносит большой ущерб, вредно действуя на организм человека, особенно при длительном воздействии. Утомление оператора из-за сильного шума увеличивает число ошибок при работе. Шум в помещении, где выполняют работу, требующую концентрации внимания, не должен превышать 55 дБА, а при однообразной работе - 65 дБА. Шум от отдельных источников не должен более чем на 5 дБ превышать фоновый шум.
Основными мерами борьбы с шумом являются устранение или ослабление причин шума в самом его источнике в процессе проектирования, использование средств звукопоглощения, рациональная планировка производственных помещений.
Виброизоляция является эффективным средством защиты от вибрации и применяется наиболее часто. Она является наиболее эффективным методом снижения общей вибрации на рабочих местах, а также виброзащиты оборудования и приборов. Между источником вибрации (машиной) и защищаемым объектом (человеком, фундаментом) помещают упругие элементы – амортизаторы, препятствующие передаче колебаний. Это могут быть простейшие резиновые амортизаторы в форме цилиндров, колец или призм.
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. Уже небольшой шум (50 –60 дБ) создает значительную нагрузку на нервную систему человека, особенно занятого умственным трудом. Под воздействием продолжительного громкого шума развивается тугоухость, а иногда и полная глухота. Через центральную нервную систему органы слуха связаны с другими органами. Поэтому под влиянием сильного шума (90 –100 дБ) притупляется острота зрения, появляются головные боли и головокружение, нарушаются ритм дыхания и пульс, повышается артериальное кровяное давление, сокращается выделение желудочного сока, снижается кислотность, что может привести к гипертонии, гастриту и другим болезням.
Различают шумы механического, аэродинамического, гидродинамического и электромагнитного происхождения.
Уровень звукового давления при работе станков в РТК достигает 85 ( 100 дБ. Основными источниками шума при этом являются элементы приводов станков – электродвигатели, зубчатые и ременные передачи, подшипники, особенно при наличии износа, перекосов и дисбаланса движущихся частей, а также сам процесс резания и вибрации технологической системы СПИД.
Нормативный уровень для оператора 54 ( 83 дБ, поэтому кабину оператора необходимо облицевать с внешней стороны звукопоглощающим пористым материалом, который обычно имеет коэффициент звукопоглощения 0,6 ( 0,9. Эта мера очень эффективна против механических шумов.
Аэродинамические шумы являются главной составляющей шума вентиляторов, воздуходувок, компрессоров, газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и т. п. Наиболее эффективной мерой борьбы с шумом вентиляторов является снижение окружной скорости (не выше 15 ( 20 м/с) и размеров рабочих колёс. С целью снижения уровня мощности аэродинамического шума, генерируемого поворотами, разветвлениями и дросселирующими устройствами, следует ограничивать скорость движения воздуха в магистральных воздуховодах общественных зданий и вспомогательных зданий предприятий до 5 ( 6 м/с, а на ответвлениях до 2 ( 4 м / с. Для производственных зданий эти скорости могут быть увеличены в 2 раза.
Гидродинамические шумы возникают вследствие стационарных, и нестационарных процессов в жидкостях (кавитации, турбулентности потока, гидравлических ударов). Меры борьбы с таким шумом - это улучшение гидродинамических характеристик насосов и выбор оптимальных режимов их работы.
Электромагнитные шумы возникают в электрических машинах и оборудовании. Снижение такого шума осуществляется путём конструктивных изменений в электрических машинах, например, путем изготовления скошенных пазов якоря ротора. В трансформаторах необходимо применять более плотную прессовку пакетов, использовать демпфирующие материалы.
Как правило, при работе различных машин на человека воздействует не только шум, но также инфра- и ультразвук. В машиностроения основными источниками инфра - и ультразвука являются вентиляторы, поршневые компрессоры, машины и механизмы, работающие с числом рабочих циклов не менее 20 в секунду.
При действии инфразвука с уровнями 100 ( 120 дБ возникают головные боли, осязаемое движение барабанных перепонок, а с повышением уровня - чувство вибрации внутренних органов (на частотах 5 ( 10 Гц), снижение внимания и работоспособности, появление чувства страха, нарушение функции вестибулярного аппарата.
В соответствии с СН 22-74-80 уровни звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2, 4, 8 и 16 Гц не должны быть более 105 дБ, а в полосе с частотой 32 Гц - не более 102 дБ.
К основным мероприятиям по борьбе с инфразвуком можно отнести:
повышение быстроходности машин, что обеспечивает перевод максимума излучения в область слышимых частот;
повышение жёсткости конструкций больших размеров;
устранение низкочастотных вибраций;
установка глушителей реактивного типа, в основном резонансных и камерных.
В соответствии с ГОСТ 12.1.001 – 83 уровни звуковых давлений в диапазоне частот 11 ( 20 кГц не должны превышать соответственно 75 (110 дБ а общий уровень звукового давления в диапазоне частот 20 ( 100 кГц не должен быть выше 110дБ. Защита от ультразвука может быть обеспечена:
использованием в оборудовании более высоких рабочих частот, для которых допустимые уровни звукового давления выше;
изготовлением оборудования, излучающего ультразвук, в звукоизолирующем исполнении;
устройством экранов, в том числе прозрачных, между оборудованием и работающим.
Наличие теплового, электромагнитного и ионизирующего излучений. Под влиянием теплового облучения в организме происходят биохимические сдвиги, наступают нарушения деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Длительное воздействие инфракрасных лучей с длиной волны 0,72 ( 1,5 мкм вызывает катаракту глаз (помутнение хрусталика).
Способы защиты от лучистого потока теплоты следующие: теплоизоляция нагретых поверхностей, экранирование тепловых излучений, применение воздушного душирования, защитной одежды, организация регионального отдыха в период работы. В данном РТК не используют, так как роботизированный участок относят к производственным помещениям с незначительными избытками явной теплоты, приходящимися на 1м3 объема помещения - менее 23,2 Дж / (м3(с). Основными источниками тепловыделении являются электрооборудование, различные нагретые поверхности.
Электромагнитные излучения, воздействуя на организм человека в дозах превышающих допустимые, также могут явиться причиной профессиональных заболеваний. Поглощаемая тканями, энергия электромагнитного поля превращается в теплоту. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, возможно повышение температуры тела. Органы и ткани человека, обладающие слабо выраженной терморегуляцией, более чувствительны к облучению (мозг, глаза, почки и кишечник). Влияние электромагнитных полей заключается не только в их тепловом воздействии. Микропроцессы под действием полей заключаются в поляризации макромолекул тканей и ориентации их параллельно электрическим силовым линиям, что может приводить к изменению их свойств.
Источниками электромагнитных излучений в РТК механообработки могут служить: трансформаторы, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы и др.; кабели подвода силовой электроэнергии к оборудованию; блоки питания и преобразователи эл. энергии в составе РТК; - привода главного движения и подач станков и промышленного робота; экран пульта оператора.
Источниками постоянных магнитных полей являются: электромагниты, импульсные установки полупериодного или конденсаторного типа, литые и металлокерамические магниты.
Для защиты от электромагнитного излучения необходимо:
использовать для подвода энергии, только экранированные провода и кабели;
поместить блоки питания и силовые преобразователи в сплошные металлические корпуса с обязательным заземлением последних (привода подач промышленного робота и станков необходимо закрыть металлическими кожухами);
экран пульта оператора должен соответствовать гигиеническим требованиям, в случае необходимости может быть применен защитный экран.
Ионизирующие излучения применяют в машиностроении для автоматического контроля технологических операций и управления ими, определения износа деталей и т. д. Под влиянием излучений в живой ткани происходит расщепление воды на атомарный водород Н и гидроксильную группу ОH, которые, обладая высокой химической активностью, вступают в соединение с другими молекулами ткани и образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани.
Под влиянием ионизирующих излучений в организме может происходить торможение функций кроветворных органов, нарушение нормальной свёртываемости крови и увеличение хрупкости кровеносных сосудов расстройство деятельности желудочно-кишечного тракта, истощение организма, снижение сопротивляемости организма инфекционным заболеваниям и др. Жёсткие рентгеновские и гамма- лучи могут привести к летальному исходу.
Возможность возникновения чрезвычайных ситуаций
Чрезвычайные ситуации могут быть вызваны стихийными бедствиями, авариями, военными действиями.
Стихийные бедствия - явления природы, вызывающие экстремальные ситуации, такие как землетрясения, наводнения, снежные заносы и обледенения, пожары. Аварии могут возникать в результате стихийного бедствия, а также нарушения технологии производства, правил эксплуатации различных машин, оборудования и установленных мер безопасности.
Основная задача при ликвидации последствий стихийных бедствий и крупных аварий - спасение людей и материальных ценностей. При возникновении чрезвычайной ситуации люди должны покинуть здание в течение минимального времени. Эвакуационные выходы должны располагаться рассредоточено. При этом лифты и другие механические средства не учитывают. Ширина участков путей эвакуации должна быть не менее 1 м, а дверей на путях эвакуации - не менее 0,8 м. Ширина наружных дверей лестничных клеток должна быть не менее ширины марша лестницы, высота прохода на путях эвакуации - не менее 2 м.
Во время военных действий рассредоточение и эвакуация населения - один из способов защиты населения от оружия массового поражения. Под рассредоточением понимают организованный вывоз из городов и других населённых пунктов и размещение в загородной зоне свободной от работы смены рабочих и служащих объектов, продолжающих работу в военное время. Эвакуация представляет собой организованный вывоз или вывод из городов и других населённых пунктов и размещение в загородной зоне остального населения. В комплексе защитных мероприятий важное значение имеет обеспечение личного состава формирований и населения средствами индивидуальной защиты. Они предназначаются для защиты от попадания внутрь организма, на кожные покровы и одежду радиоактивных, отравляющих и бактериальных средств. Они подразделяются на средства защиты органов дыхания и средства защиты кожи. К первым относятся фильтрующие и изолирующие противогазы, респираторы, а также противопыльные тканевые маски и ватно-марлевые повязки; ко вторым - одежда специальная изолирующая защитная, защитная фильтрующая и приспособленная одежда населения.
Спасательные и неотложные аварийно-восстановительные работы (СНАВР) проводятся с целью: спасения людей и оказании помощи пораженным; локализации аварий и устранения повреждений, препятствующих проведению спасательных работ; создания условий для проведения восстановительных работ.
Одним из последствий аварии может стать выброс токсичных отходов в окружающую среду. При возникновении очага поражения токсичными отходами туда высылается радиационная и химическая, а также медицинская разведка для уточнения места заражения и направления распространения зараженного воздуха. Подготавливаются формирования для проведения спасательных работ. В очаге поражения оказывается помощь пострадавшим, проводится их сортировка и эвакуация в медицинские учреждения. Очаг поражения оцепляется - проводится обеззараживание местности, а также санитарная обработка. В первую очередь одеваются противогазы на пораженных, им оказывается первая медицинская помощь, вводятся антидоты. Часто последствием аварии может стать разлив нефти или масла на поверхности водоёмов. Удаляют нефтяную плёнку с поверхности воды с помощью абсорбентов.
Крупные аварии и катастрофы наносят большой ущерб, поэтому мероприятия по предупреждению аварий и катастроф имеют исключительно большое значение. Они представляют собой комплекс организационных и инженерно-технических мероприятий, направленных на выявление и устранение причин аварий и катастроф, максимальное снижение возможных разрушений и потерь. Наиболее эффективным мероприятием является закладка в проекты вновь создаваемых объектов планировочных, технических и технологических решений, которые должны максимально уменьшить вероятность возникновения аварий или значительно снизить материальный ущерб, в случае, если авария произойдёт. Так, для снижения пожарной опасности предусматривается уменьшение удельного веса сгораемых материалов. При проектировании новых и реконструкции существующих систем водоснабжения учитывается потребность в воде не только для производственных целей, но и для случая возникновения пожара. Подобные решения разрабатываются и по другим элементам производства.
Экологическая экспертиза проектируемого РТК
Производственный процесс чаще всего сопровождается значительным выделением вредных веществ или отходов производства. Цеховые помещения характеризуются многими факторами причинения ущерба окружающей среде. Возможные из них рассмотрим ниже.
Возможность причинения ущерба окружающей среде выбросами в атмосферу. При работе данного роботизированного участка и вспомогательных цехов воздух загрязняется аэрозолями смазочно-охлаждающих жидкостей, парами керосина, металлической пылью, абразивной пылью и другими веществами.
Путями борьбы с загрязнением воздушного бассейна являются: учёт особенностей метеорологического режима при строительстве предприятий, внедрение новых экологичных технологий, очистка загрязнённого воздуха. Последний из методов применяется чаще всего, а также и в данном РТК.
При производственном процессе образуются пыли. Пыль - это тонкодисперсные частицы. Пыли, взвешенные в воздухе, называются аэрозолями, скопления осевшей пыли - аэрогелями. Проникая в организм при дыхании, при заглатывании и через поры кожи, пыли могут вызывать профессиональные заболевания.
Промышленная пыль может быть органическая (древесная, торфяная, угольная, картонная) и неорганическая (металлическая, минеральная). По степени токсичности пыли делятся на ядовитые и неядовитые.
Согласно требованиям санитарии в воздухе рабочей зоны производственных помещений устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК, мг/м3) пыли, утвержденные Минздравом России, превышение которых не допускается (см. табл. 5.2).
Таблица 5.2
Пыль минеральная и органическая
Пыль, содержащая более 70% свободной окиси кремния (SiO2) 1 Пыль, содержащая от 10 и до 70 % свободной SiO2 2 Пыль, стеклянного и минерального волокна 3 Пыль силикатов, содержащих менее 10% свободной SiO2 4 Пыль искусственных абразивов (корунд, карборунд) 5 Пыль угольная, содержащая более 10% свободной SiO2 4 Прочие виды пыли (минеральной и растительной) без примесей SiO2 10 Тиофос 0,05 Карбофос 0,5 Полихлорпинен 0,2
Таблица 5.3
Аэрозоли металлов и их соединения
Алюминий, окись алюминия 2 Беррилий и его соединения 0,001 Кобальт металлический 0,5 Марганец 0,3 Свинец и его неорганические соединения 0,01
Для вредных веществ, предельно допустимые концентрации которых не утверждены Минздравом, устанавливаются ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ), на основании которых в последствии разрабатываются ПДК.
Контроль за составом воздуха должен осуществляться постоянно в сроки, установленные санитарной инспекцией.
Защита от вредных газов паро- и пылевыделений предусматривает устройство вентиляции, представляющей собой организованный и регулируемый
воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения воздуха, загрязненного вредными газами, парами, пылью, а также улучшающий метеорологические условия в цехах.
Искусственная (механическая) вентиляция обеспечивает поддержание постоянного воздухообмена независимо от внешних метеорологических условий. Воздух, поступающий в помещение, при необходимости подогревается или охлаждается, увлажняется, осушается или очищается от пыли. Обеспечивается также очистка воздуха, выбрасываемого наружу. Механическая вентиляция может быть приточной, вытяжной, а также приточно-вытяжной.
Очистка воздуха, удаляемого из помещений, от пыли может быть тонкой, средней и грубой. Выбор того или иного пылеочистительного устройства определяется дисперсностью и физико-химическими характеристиками пыли.
В связи со спецификой работы в условиях предприятия для данного цеха в составе воздуха имеется в наличии только пыль искусственных абразивов в пределах допустимой концентрации. Поэтому производится лишь грубая очистка от пыли с помощью простых и дешевых пылеуловителей.
При работе данного РТК воздух загрязняется аэрозолями СОЖ, металлической пылью, абразивной пылью и другими веществами, поэтому перед выбросом в атмосферу должен очищаться. Таким образом, вредные вещества из рабочей зоны выводятся с помощью приточно - вытяжной вентиляции: приточная вентиляция подает воздух в рабочую зону, а вытяжная удаляет - обе работают одновременно. Количество приточного воздуха должно соответствовать количеству удаляемого, разница между ними должна быть минимальной. Место забора свежего воздуха выбирается с учетом направления ветра с наветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнения. В кабину наблюдения оператора должен постоянно подаваться свежий воздух.
Загрязнение сточными водами. В общем случае сточные воды представляют собой сложные системы, содержащие смеси различных веществ. Степень вредности сточных вод зависит от токсичности загрязняющих веществ, содержания в них пожаро - и взрывоопасных веществ, агрессивности вод по отношению к материалам трубопроводов, канализационных коллекторов и аппаратов, очистных сооружении, а также весомое значение имеет режим образования и сброса сточных вод (периодический или залповый).
Основными опасными для водоёмов видами загрязнений сточных вод на машиностроительных предприятиях являются механические взвеси – песок, окалина, металлическая стружка, пыль и минеральные масла. Загрязнение минеральными маслами происходит при термообработке и обезжиривании деталей, обработке резанием, за счёт утечек из систем смазки и маслохозяйств.
Находящиеся в загрязнённой воде вредные вещества могут поступать в человеческий организм с питьевой водой, пищей, могут воздействовать на кожный покров и слизистые оболочки, что приводит к головным болям, нарушению зрения, быстрой утомляемости, болям в животе и конечностях.
Загрязнение сточными водами водоёмов и почвы приводит к заболеваниям растений и животных, у которых может выпасть шерсть, развиться болезненные изменения в сердце и печени и другие. Но основную опасность загрязнение вод представляет для рыб и других обитателей водоёмов. Минеральные масла так же, как и нефть, покрывая воду пленкой, препятствуют поступлению кислорода из воздуха в воду, что ведёт к вымиранию водоёма. Серьёзными последствиями чревато тепловое загрязнение водоёмов, которое вызывает вторичное загрязнение водоёма вследствие зарастания водорослями.
Орошение сельскохозяйственных угодий такой водой сопровождается засолением почвы, выщелачиванием солей, торможением биохимических процессов в почве и клетках растений.
Для очистки стоков машиностроительных предприятий в настоящее время применяются главным образом механические методы (процеживание, отстаивание, фильтрование), химические (нейтрализация, коагуляция, флокуляция) и физико-химические (флотация, отдувка, электрохимические методы), а также комбинированные. Удаление взвешенных частиц (осветление сточных вод) производят отстаиванием в поле центробежных сил в гравитационном поле, флотацией и фильтрованием. Для предварительного удаления крупных или волокнистых загрязнений применяется процеживание стоков через решётки и сита. Для выделения высокодисперсных минеральных примесей и лёгких органических взвесей применяют отстойники и нефтеловушки (маслоловушки). Очистку от металлической пыли можно производить с помощью магнитной коагуляции. Растворённые в воде газы и летучие органические вещества (лёгкие бензины, низкомолекулярные эфиры и т. п.) удаляют из сточной воды путём её аэрирования, то есть десорбцией или отдувкой. Предпочтение должно отдаваться бессточным схемам очистки сточных вод с целью максимального использования водооборотных систем и отходов производства для одних и тех же технологических процессов.
Выбор метода очистки сточных вод определяется в первую очередь по результатам их исследования после отбора проб. В первую очередь определяют общие показатели загрязненности сточных вод (органолептические и физико-химические), затем - содержание примесей органического и неорганического происхождения, а также растворенных газов. В случае необходимости производят выделение и концентрирование веществ. При наличии в сточной воде коллоидных, мелко и грубодисперсных примесей исследуют их количество и свойства. Кроме того, определяют количество, влажность другие свойства осадка, образующегося после отделения (отстаиванием, фильтрованием, центрифугированием или другими методами) грубодисперсных примесей от сточной воды. В некоторых случаях исследуют характерные свойства осадков (например, слеживаемость, налипаемость и др.).
Из вышесказанного вытекает, что дипломный проект обладает экологической чистотой, и РТК механической обработки деталей типа втулка безопасен в эксплуатации.
Возможность акустического загрязнения окружающей среды. Многообразие источников шума и вибрации в машиностроении обуславливает наличие всех их разновидностей. Общий уровень звукового давления в РТК достигает 85 (100 дБ. Сильная локальная вибрация вызывается неуравновешенностью вращающихся шпинделей и т.д. Источниками аэродинамических шумов и механических шумов и вибраций высоких уровней являются вентиляционные системы, насосы, компрессорные установки, суммарный уровень шумов которых (в основном высокочастотных) достигает 135 ( 145 дБ. Тогда как допустимый уровень шума для территории жилой застройки 33 ( 67 дБ.
Совокупность возникающих под действием шума нежелательных изменений в организме человека можно рассматривать как шумовую болезнь. Комплекс симптомов, характерный для воздействия вибрации, получил название вибрационной болезни.
Очистка и восстановление СОЖ
Требования к эксплуатационным свойствам масел
В любом машиностроительном производстве значительную часть всего используемого оборудования составляют механические устройства, предназначенные для передачи движения от задающих органов к исполнительным. Для создания более благоприятных условий работы различного рода механических передач, подшипниковых узлов, направляющих качения и скольжения осуществляют их обработку СОЖ. В роли СОЖ выступают разнообразные масла, как минеральные и синтетические, так и их смеси. СОЖ одновременно уменьшает трение между взаимодействующими поверхностями и охлаждает эти поверхности, а следовательно и продляет срок их службы. Также СОЖ применяются для охлаждения непосредственно зоны воздействия режущего инструмента и обрабатываемого изделия. Это продляет срок службы инструмента и предотвращает нежелательные преобразования в поверхностном слое материала обрабатываемого изделия в результате нагрева.
Масла применяемые для смазки трущихся поверхностей, должны удовлетворять требованиям технических условий, соответствующих ГОСТ. Независимо от назначения необходимо, чтобы качество масел в процессе работы изменялось в возможно меньшей степени.
При эксплуатации качество масла может изменяться вследствие его загрязнения посторонними примесями и главным образом в результате изменения состава и строения молекул масла. Эти изменения происходят в результате различных реакций и в первую очередь реакций окисления.
Окисление масел вызывает коррозию подшипников и зубчатых колес, засорение маслотоков, ухудшение теплоотводящих свойств масла. Для локализации вредного действия продуктов окисления к маслу добавляют присадки – растворяющие коллоидные продукты окисления, предупреждающие их отложение на деталях машин.
На старение масла влияют следующие факторы:
загрязнение механическими примесями, появляющимися в виде продуктов износа трущихся деталей и стружки, пылью из атмосферы, окалиной и др.;
воздействие высоких и низких температур, вызывающих разложение молекул, испарение и при высоких температурах частичное сгорание масла;
воздействие на масло кислорода воздуха и паров воды, попадание в масло воды из-за недостаточного уплотнения в узлах машин.
Вода, попадающая в масло, вызывает его эмульгирование, что, прежде всего, способствует более интенсивному пенообразованию и более быстрому окислению. Кроме того, если масло при прокачке через узел трения моментально превращается в пену, то узел трения может выйти из строя из-за недостатка смазки.
Масло (при работе или при хранении) неизбежно соприкасается с кислородом воздуха, и это является главной причиной, вызывающей изменение качества масла вследствие его окисления. Скорость процесса окисления и его характер зависят от химической природы масла, температуры, давления воздуха и от наличия веществ, способных ускорить или замедлить этот процесс, а также от общей продолжительности работы масла и способа его подвода к точкам смазки.
Из содержащихся в маслах углеводородов менее устойчивы против окисления парафиновые, затем нефтеновые и более устойчивы ароматические углеводороды. При окислении содержащихся в маслах смолистых веществ получаются нерастворимые в нем продукты – типа асфальтенов и карбонов.
Влияние температуры на окисление зависит от скорости этого процесса. При температуре до 20 – 30(С и нормальном давлении процесс окисления идет медленно. С повышением температуры процесс окисления ускоряется, а начиная с 60(С скорость окисления возрастает вдвое на каждые 10(С.
Многие масла, соприкасаясь с горячими частями машин и деталей, нагреваются до относительно высоких температур. При температуре порядка 270 – 300(С, наряду с бурно протекающим процессом окисления, происходит термическое разложение масла, при котором образуются легкие летучие и тяжелые продукты (кокс). Некоторые металлы при нагреве действуют как катализаторы на разложение масел, то есть они могут значительно понижать температуру расщепления углеводов. Особенно этим отличается медь, при температуре около 100(С.
Окисление масла зависит и от величины поверхности соприкосновения масла с воздухом; чем больше поверхность контакта масла с воздухом и чем выше давление воздуха, тем более благоприятны условия для диффузии кислорода в объеме масла.
Основная причина старения масла – рост кислотности; показатель кислотности является основным критерием пригодности масла к дальнейшему использованию.
Результатами окисления масел является повышение удельного веса, вязкости, температуры вспышки, содержания механических примесей, зольности и коксуемости, органической кислотности, а также изменение цвета масла.
Очистка СОЖ в процессе эксплуатации и регенерация. Очистка масел.
Для поддержания эксплуатационных свойств масел и повышения их стойкости в процессе эксплуатации необходимо регулярно отделять из масла воду и механические примеси маслоочистительными машинами (сепараторами).
Сепараторы масла выполняют как с приводом от электродвигателя, так и реактивного действия. Распределение слоев грязи, воды и масла в сепараторе показано на рис.5.1.
1 – масло,
2 – вода,
3 – осадок механических примесей,
4 – барабан центрифуги
Рис.5.1.
В централизованных системах жидкой смазки для очистки СОЖ от механических примесей и воды применяют сепараторы типов НСМ-2/II, СМ-1,5А и СЦ-3/II с приводом от электродвигателя.
Сепараторы этих типов и электродвигатели смонтированы на общей фундаментальной плите, а пусковую электроаппаратуру устанавливают отдельно.
Сепаратор типа НСМ-2/II (рис.5.2) производительностью 500 л/ч очищает масло вязкости до 74 сст при температуре испытания на вязкость 50(С.
Сепараторы масла типа СМ-1,5А и СЦ-3/II по конструкции аналогичны сепаратору НСМ-2/II. Техническая характеристика сепараторов приведена в табл.5.4. Принципиальная схема установки сепаратора показана на рис.5.3.
Таблица 5.4
Наименование показателей Показатели по типам сепараторов НСМ-2/II СМ-1,5А СЦ-3/II Производительность в л/ч 500 1500 3000 Число оборотов барабана в минуту 6745 6800 4490-4740 Время разгона барабана в мин - 2,5 3 Мощность электродвигателя в квт 2,8 2,8 4,5 Число оборотов вала двигателя в минуту 1420 1420 1440 Количество тарелок в барабане 40 37(3 58(3 Давление нагнетания насоса в МПа 35 до 50 до5 Вес сепаратора в сборе в кг 211 350 389
Рис.5.2
На рис.5.2 приняты следующие обозначения: 1 – плита; 2 – электродвигатель; 3 – ускоряющий редуктор; 4 – сдвоенный шестеренчатый насос; 5 – станина механизма сепаратора; 6 – сборник масла; 7 – барабан; 8, 11 – подшипник; 9 – вертикальный вал; 10 – червячное колесо; 12 – упорный подшипник; А – камера переполнения; Б – камера чистого масла; В – камера отходов воды.
Рис.5.3 Рис.5.4
На рис.5.3 приняты следующие обозначения: А – камера переполнения; Б – камера чистого масла; В – камера отходов воды; 1 – корпус сепаратора; 2 – бак для воды; 3 – бак для чистого масла; 4 – сетчатый фильтр; 5 – сдвоенный шестеренчатый насос; 6 – бак с очищаемым маслом; 7 – всасывающий клапан; 8 – электрический подогреватель; 9 – кран; 10 – термометр.
На рис.5.4 приняты следующие обозначения: 1 – корпус; 2 – комплект разделительных тарелок; 3 – гайка; 4, 7 – уплотнительное резиновое кольцо; 5 – крышка; 6 – гайка с левой резьбой; 8 – грязевая тарелка; 9 – тарелкодержатель; 10 – грязевая горловина; 11 – водяная горловина, 12 – регулирующее кольцо.
Барабан сепаратора (рис.5.4) в котором происходит отделение воды и механических примесей, в зависимости от требований очистки может быть собран или для очистки масла от механических примесей (левая часть, обозначенная I) или для отделения воды (правая часть, обозначенная II). Сверху на комплект тарелок при сборке барабана для очистки масла от воды надевается водяная горловина 11, а при сборке барабана для очистки масла от механических примесей – грязевая тарелка 8.
При сборке барабана для очистки масла от воды в верхней части крышки 5 надевают регулирующее кольцо 12, внутренний диаметр которого подбирается в зависимости от удельного веса очищаемого масла.
При сборке барабана для очистки масла от механических примесей устанавливают грязевую горловину 10
При сборке сепаратора очищаемое масло из электроподогревателя 8 (см рис.5.3) поступает в центральную часть барабана, то есть во внутренний канал тарелкодержателя, по которому идет до нужного конусного основания тарелкодержателя.
Из нижней конусной части тарелкодержателя масло под действием центробежных сил поступает в разделительные тарелки, где и происходит процесс отделения воды или механических примесей (в зависимости от того, как собран барабан сепаратора).
В связи с тем, что вода и механические примеси по своему удельному весу тяжелее масла, они под действием центробежных сил отбрасываются к внутренней стенке корпуса барабана, а масло, как более легкое, сосредотачивается в центральной части барабана.
При очистке масла от воды, отделившаяся вода вытесняется через кольцевой зазор между водяной горловиной и внутренним диаметром регулирующего кольца в камеру отходов воды сборника масла. Чистое масло вытесняется через водяную горловину, откуда насосом подается в бак чистого масла.
Механические примеси отлагаются на внутренней стенке корпуса барабана и удаляются при разборке барабана.
При незначительном содержании механических примесей допускается очищать масло методом отделения воды. При этом вода отделяется от масла до тех пор, пока механические примеси не перекроют своей массой кольцевой зазор между полем водяной горловины и внутренней стенкой корпуса барабана. Таким образом, при прекращении выделения воды через патрубок сепаратор необходимо остановить и удалить из него отложившуюся грязь.
Регенерация масел
Регенерация масла, то есть восстановление его физических и химических свойств, осуществляется следующими методами.
Физические методы заключаются в восстановлении отработавших масел отстоем, фильтрацией, центрифугированием и промывкой водой, а при загрязнении масел продуктами сгорания – отгоном.
Химические методы, применяемые исключительно для восстановления отработавших масел, заключаются в обработке масел серной кислотой и щелочью и в контактировании масел с отбеливающими землями, с жидким стеклом и силикагелем.
Физико-химические методы совмещают физическую и химическую обработку отработавших масел.
Отстой и фильтрацию применяют для отработавших масел, собранных с проточных систем смазки, работавших в нормальных условиях и не подвергавшихся значительным химическим изменениям.
Отстой, контактирование с отбеливающими землями и фильтрацию, а также обработку кислотой применяют для масел, собранных со смазочных систем механизмов и машин, работавших при повышенных температурах.
Отстой, обработку щелочью или кислотой, контактирование и фильтрацию применяют для восстановления масел, подвергавшихся глубоким химическим изменениям (например, для турбинных и трансформаторных масел).
Отстой, отгон горючего, контактирование и фильтрацию применяют для автотракторных масел, содержащих керосин, бензин или соляровое масло.
Для отстоя масла применяют резервуары цилиндрической формы с соотношением диаметра к высоте от 1,5 до 2.
Более быстрая и производительная очистка масла от механических примесей и воды осуществляется способом центрифугирования в маслоочистительных машинах (сепараторах).
Фильтрация обязательна при всех методах очистки СОЖ от механических примесей. Выбор фильтрующего материала зависти от характера этих примесей. Применяют фильтры грубой, нормальной, тонкой, и особо тонкой очистки. В фильтрах для регенерации отработавших масел применяют материалы для нормальной и тонкой очистки. В регенерационных установках наиболее распространены нутч-фильтры и фильтры-прессы. Перед фильтрацией рекомендуется подвергать масло отстою.
В зависимости от метода регенерации отработавшего масла применяют различные схемы регенерационных установок.
Регенерированные масла должны удовлетворять качественными пока