Проектирование шлифовального станка для шлифования плиточного стекла

/

Реферат

Пояснительная записка содержит страниц 136, таблиц 4, рисунков 6, спецификаций 8, используемых литературных источников 10.

СТАНОК, ПЛИТОЧНОЕ СТЕКЛО, МНОЖИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА, МЕХАНИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ПОДШИПНИК, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ, ЧИСЛО ЗУБЬЕВ, ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ.

Объектом разработки является станок для шлифовки стекла.

Цель разработки - проектирование шлифовального станка с улучшенными характеристиками.

В процессе работы проводился анализ схем резания при абразивной обработке стекла, кинематической синтез (определение геометрических размеров элементов механических передач, валов и опорных узлов), уточненные расчеты элементов привода. Также проводилась эскизная проработка основных узлов станка.

В результате проведенной работы разработаны чертежи основных узлов станка.

Основные конструктивные и технико-экономические характеристики: сокращение времени обработки за счет сокращения трудоемкости наладочных.

Степень внедрения - конструкторская документация может быть использована специалистами проектно-конструкторских бюро предприятий станкостроения при проектировании металлорежущих станков для гидроабразивной обработки.

Схемы станка или отдельные его узлы могут использоваться в других подобных изделиях, станок может шлифовать другие неметаллические.

Эффективность исследования определяется снижением себестоимости обработки плиточного стекла при повышении надежности и снижения расходов на обслуживание и ремонт оборудования.

Содержание

Введение

1. Обоснование режимов шлифования плиточного стекла

2. Конструирование станка для шлифовки плиточного стекла

2.1 Описание конструкции базового варианта станка

2.2 Описание конструкции станка шлифовки плиточного стекла и принцип его работы

3. Расчет элементов привода станка для шлифования плиточного стекла

3.1 Расчет привода станка шлифовки плиточного стекла

3.2 Расчет клиноременной передачи

3.3 Расчет конической зубчатой передачи

3.4 Предварительный расчет валов редуктора

3.5 Проверка долговечности подшипников ведущего вала

3.6 Проверка долговечности подшипников ведомого вала

3.7 Уточненный расчет ведущего вала

3.8 Уточненный расчет ведомого вала

3.9 Расчет шпоночных соединений

3.10 Выбор сорта масла, назначение посадок

3.11 Расчет пневмоцилиндра и пневмосети

4 Определение себестоимости шлифовального станка

4.1 Определение стоимости основных материалов

4.2 Определение стоимости покупных изделий и полуфабрикатов

4.3 Определение стоимости возвратных отходов

4.4 Расчёт заработной платы производственных рабочих

4.5 Расчёт цеховых и общезаводских расходов

4.6 Определение полной себестоимости станка

5 Безопасность жизнедеятельности

5.1 Организация службы охраны труда на предприятии

5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов на участке

5.3 Состояние техники безопасности, производственной санитарии и гигиены

5.4 Определение материального ущерба от нарушения техники безопасности и экологии

5.5 Защита работающих от чрезвычайных ситуаций

5.6 Источники загрязнений окружающей среды и основные мероприятия по ее защите

Заключение

Список использованных источников

Введение

Дальнейшее развитие рыночных отношений в нашей стране требует производства конкурентоспособных изделий, более высокого качества, более низкой себестоимости. Это возможно при быстром техническом перевооружении производства, снижении доли ручного труда, повышении производительности, экономии материальных ресурсов. Важную роль при этом должны сыграть высокопроизводительные методы механической обработки различных материалов, основанные на применении прогрессивного инструмента и нового оборудования. Высокую экономическую эффективность от этого можно получить при обработке изделий из стекла. Многообразие технологических операций, выполняемых при обработке стекла, высокие требования к производительности обработки и качеству поверхности вызывают необходимость применения инструментов с различными формами, размерами и характеристиками, а также использования специального оборудования, позволяющего обеспечить рациональные режимы для каждого конкретного случая обработки. Наиболее часто при обработке стекла используется шлифование.

Шлифование стекла абразивом - это процесс скоростного микроцарапания обрабатываемой поверхности совокупностью единичных зерен, распределенных по этой поверхности. Данная точка зрения является наиболее распространенной для всех исследований хотя и имеются некоторые разногласия по вопросу самого механизма разрушения хрупкого материала, например, стекла, отдельным абразивным зерном. Так, некоторые исследователи считают, что процессы шлифования стекла свободным и связанным абразивом имеют общие закономерности. Как в первом, так и во втором случае, воздействие зерен на поверхность стекла носит ударно-вибрационный характер. Разрушение поверхности стекла происходит в основном за счет образования ударных трещин, проникающих на некоторую глубину от поверхности, которые, пересекаясь между собой, создают механически ослабленный слой, легко разрушающийся при повторном воздействии абразива и удаляющийся в виде мелких осколков.

Описанное выше подтвердилось рядом исследований работы единичного абразивного зерна при обработке стекла, где изучались профиль и размеры царапин, характер перемещения зерна, распространение микротрещин в стекле, силы трения по стеклу, температуры в зоне контакта, усилия резания и другие факторы, объясняющие характер разрушения материала.

Однако в последнее время появилось много работ, в которых экспериментальные данные и теоретические исследования не согласуются с общепринятой теорией хрупкого разрушения стекла, особенно при тонком его шлифовании. Эти работы доказывают, что при определенных условиях (малые нагрузки на зерна, высокие скорости резания) стекло может вести себя как материал с ярко выраженными упругопластическими свойствами.

1. Обоснование режимов шлифования плиточного стекла

Таким образом, производительность обработки и качество обработанной поверхности определяют тем, какой из процессов разрушения преобладает, так как в общем виде процесс шлифования происходит при наличии одновременно хрупких и упругопластических деформаций материала. Установлено, что независимо от характера разрушения материала, закономерности любого процесса обработки характеризуются условиями работы алмазных зерен в процессе резания.

При шлифовании зерна абразива перемещаются по обрабатываемому материалу и создают на его поверхности царапины, сопровождающиеся трещинами, идущими в глубь материала. В отличие от обработки металлов и сплавов при пересечении трещин, сопровождающих царапины, происходит выкалывание частиц материала с его поверхности и образование рельефного поверхностного слоя, состоящего из выступов и впадин. Продолжающиеся в глубь материала под рельефным слоем, трещины образуют так называемый «трещиноватый» (дефектный) слой. Совокупность рельефного и «трещиноватого» слоев образуют разрушенный слой.

При шлифовании неметаллических материалов абразивом качество поверхности зависит от условий обработки: кинематики и режимов шлифования, микротвердости обрабатываемого материала, характеристики абразива, вида и способа подачи СОЖ в зону обработки.

Степень влияния различных технологических факторов на шероховатость поверхности не одинакова. Наиболее эффективного уменьшения шероховатости поверхности обрабатываемого стекла можно достичь за счет выбора характеристик абразива. Они, в свою очередь, по степени воздействия располагаются в следующем порядке: зернистость, концентрация, марка.

Зернистость абразива - наиболее важный из всех этих факторов. Уменьшением зернистости можно добиться снижения шероховатости в несколько раз. Физическая сущность повышения шероховатости шлифованной поверхности с ростом зернистости абразива достаточно сложна. В основном это происходит за счет уменьшения числа зерен на единицу поверхности при увеличении их зернистости и увеличивающейся разновысотности. Мелкозернистый абразив, обладая большим числом зерен и более ровной высотой, наносит на обрабатываемую поверхность большое число мелких царапин, незначительно различающихся по глубине, уменьшая тем самым рельефный и «трещиноватый» слой на стекле.

Повышение концентрации абразива обеспечивает снижение шероховатости шлифованной поверхности стекла. Увеличение числа зерен на единицу поверхности, а следовательно, уменьшение их разновысотности делает режущий рельеф более сглаженным. В результате на обрабатываемую поверхность наносят риски и царапины с меньшей разницей глубин. Однако значительного эффекта за счет изменения этой характеристики абразива достичь нельзя. Так при повышении концентрации абразива в 3 раза шероховатость шлифованной поверхности стекла снижается всего на 30-40%.

Необходимо учесть, что на доводочных притирочных операциях, например при обработке оптического стекла при больших площадях контакта, необходимо применять пониженную концентрацию алмазного инструмента.

По сравнению с характеристиками абразива режимы шлифования оказывают на шероховатость обработанной поверхности несколько меньшее влияние. Так при торцовом шлифовании стекла с увеличением скорости резания шероховатость обработанной поверхности уменьшается незначительно и изменяется в пределах одного класса шероховатости. Изменение давления шлифования и скорости продольной и поперечной подач практически не отражается на шероховатости обработанной поверхности, особенно на операциях черного шлифования.

Влияние интенсивности режимов резания и характеристик инструмента на шероховатость обработанной поверхности в практике абразивной обработки чаще всего выражают в виде степенных зависимостей. Формула для определения Ra, мкм при тонком шлифовании оптического стекла имеет вид: [1, с. 52, таблица 2,19]

где D - размер абразивного зерна,

К - концентрация абразива в инструменте,

НRВ - твердость связки,

S - твердость обрабатываемого материала,

р - давление,

V - скорость резания.

При круглом наружном шлифовании кварцевого стекла.

где VКР - окружная скорость инструмента,

VД - окружная скорость детали,

S - подача на оборот детали,

t - глубина резания.

Анализ приведенных формул показывает, что на среднее арифметическое отклонение профиля обработанной поверхности Ra наибольшее влияние из характеристик инструмента оказывает зернистость абразива, а из режимных параметров - скорость резания.

Абразивное шлифование большинства неметаллических материалов невозможно без применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). При обработке стекла СОЖ имеет особое значение, так как она принимает активное участие в разрушении материала, влияет на работоспособность и стойкость инструмента, а также на величину «трещиноватого» и рельефного слоев обработанного материала. Основными функциями СОЖ при шлифовании являются теплоотвод (охлаждение); уменьшение трения (смазывание); удаление продуктов обработки (смывание) и химическое воздействие на обрабатываемый материал и инструмент.

Охлаждающее действие СОЖ заключается в стабильном и быстром отводе тепла, возникающего в зоне обработки. В основном охлаждающее действие жидкости проявляется в поверхностных слоях обрабатываемого материала и инструмента, где в процессе разрушения материала и трения выделяется большое количество тепла.

Смазочное действие СОЖ заключается в ее способности образовывать устойчивые смазывающие пленки между трущимися поверхностями обрабатываемого материала и инструмента. Это вызывает снижение коэффициента трения и способствует тем самым уменьшению выделения тепла. Интенсивность удаления отходов шлифования из зоны обработки определяется моющими свойствами жидкости и условиями ее поступления. На моющие свойства СОЖ в основном влияют физико-химические свойства жидкости, ее количество и способ подачи.

Химическое действие СОЖ заключается в облегчении условий разрушения обрабатываемого материала благодаря присутствию в ней поверхностно-активных веществ, которые влияют на интенсивность изнашивания связки, и способствует процессу самозатачивания инструмента. Входящие в состав СОЖ поверхностно-активные вещества проникают в трещины, возникающие в процессе разрушения, и образуют в них тончайшие расклинивающие пленки, облегчающие процесс разрушения материала. Абсорбирование этих веществ на абразиве защищает зерна от налипания на них частиц ошлифованного материала и тем самым предупреждает засаливание поверхности инструмента. Кроме этого, под воздействием поверхностно-активных веществ происходит классификация поверхностных слоев связки, что позволяет увеличить интенсивность ее изнашивания и улучшить условия самозатачивания инструмента.

Таким образом, СОЖ оказывает сильное влияние на процесс шлифования, воздействует как на зерно и связку инструмента, так и на обрабатываемый материал. Общее участие СОЖ в процессе шлифования заключается в смывании и удалении продуктов разрушения материала и износа инструмента.

Исследования влияния смазочно-охлаждающей жидкости на процессы абразивной обработки стекла показали пути выбора СОЖ, установили механизм ее действия и дали возможность разработать эффективные составы. СОЖ классифицируется по химической структуре на водные и эмульсионные жидкости и углеводородные составы.

Вода представляет собой самою простую и доступную СОЖ, в известной степени удовлетворяющую требованиям к охлаждению, но не обладающую достаточными смазывающими и химическими свойствами. Кроме того, вода вызывает коррозию деталей станка и инструмента. Водные растворы щелочей и моющих средств, хотя не вызывают коррозию деталей, но и не обеспечивают высокой стабильности и интенсивности процесса шлифования. Кроме того, они не предохраняют инструмент от засаливания и затупления вследствие низкой поверхностной активности.

Органические жидкости, такие как керосин, скипидар и минеральные масла, способствуют стабильной работе абразивных зерен и препятствуют засаливанию инструмента. Однако большими недостатками их применения являются необходимость введения дополнительной операции промывки изделий после обработки, высокая пожароопасность и вредное воздействие на организм человека.

Водные эмульсии масел с добавлением поверхностно активных, антикоррозионных, бактерицидных и других присадок наиболее полно отвечают требованиям, предъявляемым к СОЖ. Эмульсии, имеющие высокую дисперсность, хорошие смазывающие и моющие свойства, изготавливают на основе стандартных, выпускаемых промышленностью эмульсоров.

На производительность шлифования и удельный расход абразива влияют способ подачи и величина расхода СОЖ, что приобретает особое значение при больших площадях контакта инструмента и обрабатываемого материала. Наиболее часто встречающиеся способы подачи СОЖ - подача свободно падающей струей; напорной струей; струйно-напорный внезоновый способ; контактный, через внутреннюю полость инструмента.

На большинстве шлифовальных станков шлифовальных станков применяют подачу СОЖ в зону резания свободно падающей струей, так называемое «охлаждение поливом». СОЖ подают центробежным насосом через сопло, имеющая целевое выходное отверстие, при этом скорость истечения жидкости составляет примерно 1 м/с и давление жидкости не превышает 0,15…0,20 МПа.

Подача СОЖ напорной струей существенно не отличается от подачи СОЖ свободнопадающей струей, давление жидкости повышается до 1,5 МПа и более. Повышение давления приводит к увеличению потока СОЖ, что усиливает отвод тепла от обрабатываемой детали. Эффективность охлаждения возрастает в результате проникновения СОЖ к участкам поверхности детали, расположенным в непосредственной близости от зоны резания. Усиливается также смазочное действие СОЖ, поэтому подача СОЖ напорной струей более эффективна, чем подача СОЖ поливом.

Струйно-напорным внезоннымым способом СОЖ подают под давлением на рабочую поверхность шлифовального круга вне зоны резания, через одно или несколько сопл. Струи СОЖ с определенной силой действуют на рабочую поверхность круга, очищая связку и абразивные зерна от отходов шлифования. С технической и экономической точек зрения струйно-напорный внезонный способ является одним из наиболее эффективных при наружном шлифовании.

При торцовом шлифовании стекла и при сверлении наиболее часто применяется подача СОЖ через внутреннюю полость инструмента: в этом случае достигается хороший подвод ее в зону резания.

Интенсивность подачи СОЖ должна возрастать с увеличения площади контакта между инструментом и деталью, диаметра инструмента, а также с уменьшением зернистости кругов. Чем выше качество шлифованной поверхности, сложнее ее формы, тоньше стенки деталей, тем обильнее следует подавать СОЖ. Установлено, что при торцовом шлифовании оптического стекла кольцевым алмазным инструментом оптимальный расход СОЖ находится в пределах 10…12 л/мин, а при обработке периферии плоского круга - в пределах 8…10 л/мин., при сверлении стекла 6…8 л/мин. Шероховатость обработанной в значительной мере зависит от количества и размера частиц механических примесей в СОЖ. При черновом шлифовании допускается повышенная концентрация шлаков в СОЖ.

При чистовом шлифовании, когда требуется получить шероховатость поверхности не ниже параметров Ra = 0,63…0,32 мкм, концентрация примесей не должна превышать 0,01…0,02 % массы воды, размеры частиц шлака не должны превышать половины допустимого значения среднего отклонения профиля Ra. Поэтому рекомендуется опираться чернового и чистового шлифования проводить на разных станках, либо производить тщательную очистку или смену СОЖ перед чистовой обработкой. При обработке материалов между инструментом и материалом возникает сила взаимодействия, называемая силой резания, Эта сила - результат упругих деформаций материала, трения абразивных зерен об обрабатываемый материал, а также отделение, стружки от обрабатываемого материала (диспергирования). Знание значения сил резания и их составляющих бывает необходимо во многих случаях. Так как значение нормальной и тангенциальной составляющих силы резания определяет производительность шлифования, температура и мощность шлифования, шероховатость обработанной поверхности, то знание закономерностей и изменение сил резания дает возможность выбрать оптимальный режим шлифования, обеспечивающий высокую производительность обработки и значительный срок службы абразивного инструмента.

Для измерения сил резания удобно пользоваться проекциями вектора силы Р На оси координат PX, PY, PZ . Для случая торцового шлифования возникающая сила резания, и положения составляющих этой силы в пространстве приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Силы резания при плоском шлифовании

Оси координат располагаются следующим образом: Х - по радиусу шлифовального круга параллельно продольной подачи; Y - параллельно оси вращения инструмента; Z - плоскости изделия касательно к шлифовальному кругу в точке контакта круга с изделием.

Для измерения составляющих силы резания при торцовом шлифовании стекла применяют трехкомпонентный тензометрический мост с проволочными датчиками сопротивления. Зависимость составляющих силы резания представлены на рисунке 2

Рисунок 2 - Графики зависимости силы резания от технологических параметров

При увеличении нормальной силы и скорости продольной подачи силы резания значительно возрастают. При увеличении скорости резания, составляющие силы резания уменьшаются.

Увеличение концентрации абразивных зерен в инструменте приводит к уменьшению составляющих силы резания, причем значительнее в области меньших концентраций. С увеличением зернистости порошка, при прочих равных условиях составляющие силы резания уменьшаются.

Составляющие силы резания и мощности шлифования рассчитываются по формулам

где РН - усилие прижима инструмента к обрабатываемой поверхности (нормальная нагрузка);

рУД - удельное давление;

VК - окружная скорость инструмента;

SПР - продольная подача,

KZ, KX, Kn - суммарные поправочные коэффициенты, равные произведению частных поправочных коэффициентов, учитывающих влияние на составляющие силы и мощность резания..

Анализ этих зависимостей позволяет сделать заключение, что наибольшее влияние на изменение сил резания оказывают давление шлифования и скорость продольного перемещения стекла, скорость резания влияет на силы резания несколько меньше. На изменение эффективной мощности шлифования режимные параметры влияют примерно в одинаковой степени.

Из практики абразивной обработки стекла температура в зоне контакта инструмента и обрабатываемого материала не превышает 300…350° С и не оказывает существенного влияния на изнашивание инструмента, структуру и качество поверхностных слоев обрабатываемого материала.

2. Описание конструкции базового варианта станка

Заданием на дипломное проектирование была модернизация станка шлифовки плиточного стекла. Существующий вариант этого станка представлен на листе МКЦС.692000.001 СБ.

Технические характеристики базовой модели станка представлен в таблице 1:

Таблица 1 - Технические характеристики базового варианта станка

Станок состоит из станины (позиция 3), внутри которой на радиальных и упорном подшипниках установлен вал (позиция 14). Станина представляет собой сварную конструкцию коробчатой формы с двумя противоположно расположенными боковыми окнами. На одной из боковых сторон крепится подмоторная плита с устройством натяжения ремней и электродвигателем (позиция 43). На нижнем конце вала устанавливается шкив (позиция 15), на верхнем - ступица (позиция 6) с установленной на ней планшайбой (позиция 16). Крутящий момент с электродвигателя через клиноременную передачу передается на вал.

На станину установлен стол (позиция 4), служащий для сбора отходов абразивной суспензии. Отходы сливаются через сливную трубу в цеховой отстойник. В пазах стола крепится крестовина (позиция 2), служащая для разграничения рабочих мест и ограничения хода прижимов со стеклом (при шлифовании прижимы упираются в крестовину).

К столу крепится трубопровод (позиция 1) с лотком (позиция 8). Вода из трубопровода вначале поступает на лоток, где находится шлифовальный абразив, а затем в виде суспензии поступает на планшайбу.

Работа на станке заключается в следующем. На каждую позицию станка укладывается стекло, на которое в ручную устанавливаются прижимы с набором грузов. Регулируется подача абразивной суспензии, после чего производится пуск станка. Контроль толщины ошлифованного стекла осуществляется периодической остановкой станка, снятием прижимов и замером получаемой стеклянной плитки.

Недостатком существующей конструкции являются тяжелые условия труда рабочего (постоянно приходится снимать и устанавливать вручную прижимы, масса которых достигает 60 кг.). Передача крутящего момента на вал осуществляется клиноременной передачей. Ввиду большого передаточного отношения и малого угла обхвата ведущего шкива, большой пусковой нагрузки ременная передача имеет малый срок службы. Для контроля толщины получаемой плитки постоянно приходится останавливать станок, что приводит к снижению производительности труда.

2.2 Описание конструкции станка шлифовки плиточного стекла и принцип его работы

шлифовка станок передача редуктор

Станок шлифовки плиточного стекла предназначен для шлифования свободным абразивом плоских поверхностей заготовок элементов рассеивателей бытовых светильников. Требуемые технические характеристики станка приведены в таблице 2

Таблица 2 - Технические характеристики станка для шлифования стекла

Состав станка.

В состав станка входят следующие составные части (см. листы 1-3 чертеж МКЦС.692000.002 СБ): стол (позиция 1); прижим (позиция 3); лоток (позиция 4); рычаг (позиция 5); стол (позиция 6); стойка (позиция 7); редуктор (позиция 8); фланец (позиция 9); стакан (позиция 10); хомут (позиция 11); кожух (позиция 12); пневмоцилиндр (позиция 18); блок подготовки воздуха (позиция 19); блок клапанный (позиция 20); блок распределительный (позиция 21); трубопровод (позиция 22); блок соединительный (позиция 23); шкаф управления (позиция 28); преобразователь частоты (позиция 123).

Рассмотрим подробнее устройство и работу станка.

Станок (см. листы 1-3 чертеж МКЦС.692000.002 СБ) состоит из стола (позиция 1) внутри которого установлены редуктор (позиция 8) и электродвигатель. Снаружи на боковых стенках крепятся пневмоблок подготовки воздуха (позиция 19), блок клапанный (позиция 20), блок распределительный (позиция 21), блок соединительный (позиция 23). На столе (позиция 1) установлен стол (позиция 6) на котором крепятся четыре рабочих позиции, каждая из которых состоит из пневмоцилиндра (позиция 18), стойки (позиция 7), рычага (позиция 5), прижима (позиция 3). В центре стола (позиция 6) на вал редуктора (позиция 8) установлен фланец (позиция 9), на котором крепится планшайба (позиция 36). К столу (позиция 6) крепится трубопровод (позиция 22) на котором подвешен лоток (позиция 4).

Около каждой рабочей позиции на столе (позиция 6) крепится пневмодроссель (позиция 116) с пневмоглушителем (позиция 115) и пневмораспределитель (позиция 117). На столе (позиция 1) установлен кожух (позиция 12), который закрывает ременную передачу. Рядом со станком устанавливается шкаф управления (позиция 28) и преобразователь частоты (позиция 123).

Крутящий момент от электродвигателя (позиция 29 МКЦС.292000.001 СБ) через клиноременную передачу передается на вал редуктора I. Далее крутящий момент через зубчатую передачу передается на вал II, на котором закреплена планшайба, с помощью которой производится шлифование стекла.

Управление станком осуществляется шкафом управления и преобразователем частоты.

Устройство и работа составных частей станка.

Стол (лист МКЦС.292000.001 СБ) представляет собой сварную конструкцию, внутри которой установлены электродвигатель и редуктор. В левой стенке стола имеется окно, которое обеспечивает свободный доступ к шкиву (позиция 35). Окно закрыто крышкой. В правой стенке стола имеющиеся там окно обеспечивает свободный доступ к штуцеру (позиция 59) для присоединения сливной трубки. Оно также закрыто крышкой. Снаружи на левой стенке стола крепятся блок клапанный и блок соединительный. На правой стенке установлен пневмоблок подготовки воздуха, на задней стенке крепится блок распределительный. На стол (позиция 1) устанавливается стол (позиция 6), который служит основанием для монтажа остальных узлов в рабочей зоне станка.

Стол (позиция 6) представляет собой сварную конструкцию. Он служит для сбора отходов абразивной суспензии и защиты редуктора (позиция 8) от воды и абразивного материала. Отходы сливают через патрубок в цеховой отстойник. Внутри стола монтируются четыре рабочих позиции и планшайба (позиция 36). На наружной стенке устанавливаются пневмораспределители. В нижней части стола на планках крепятся пневмодроссель с пневмоглушителем для каждой рабочей позиции.

Редуктор служит для передачи крутящего момента от электродвигателя. Через ременную передачу и зубчатую передачу на для осуществления вращения планшайбы.

Прижим служит для прижатия обрабатываемого стекла к планшайбе. Он состоит из стального диска, который может вращаться на шаровой опоре, и прокладки из резины, которая контактирует с заготовкой. Прижим выполнен съемным.

Рычаг закреплен на штоке. В рычаге закреплен прижим. При помощи штока рычаг может опускаться и подниматься вместе с прижимом и осуществлять прижим стекла к планшайбе. При помощи ручки рычаг можно отвести в сторону для замены обрабатываемого стекла.

Стойка служит направляющей для перемещения штока.

Стакан служит для предохранения трущихся частей стойки и штока от влаги. Фланец является опорой для планшайбы. Хомуты необходимы для фиксации трубок на штуцерах. Кожух закрывает ременную передачу.

Пневмоцилиндр крепится к корпусу, который в свою очередь, прикреплен к столу. При подаче воздуха в безштоковую полость, шток пневмоцилиндра начинает подниматься и поднимает шток (позиция 46) вместе с рычагом (позиция 5) и прижимом (позиция 3).

При подаче воздуха в штоковую полость, шток пневмоцилиндра опускается и увлекает за собой шток, рычаг, прижим.

Пневмоблок подготовки воздуха служит для отделения влаги из воздуха, поступающего в пневмосистему из цеховой воздушной сети, и насыщения его маслом. Он состоит из фильтра-влагоотделителя, пневмоклапана и маслораспылителя.

Блок клапанный служит для получения двух номиналов давления (положение КП2 - для предварительного прижатия стекла к планшайбе; положение КПЗ - для рабочего прижатия).

Блок соединительный служит для разветвления трубопровода и соединения блока клапанного и блока распределительного.

Блок распределительный служит для подачи воздуха давлением 0,16 МПа или давлением 0,21 МПа к пневмоцилиндрам. Он состоит из электромагнитных пневмораспределителей.

Трубопровод крепится к столу при помощи скоб и подключается к водопроводной системе цеха. Вода из трубопровода поступает на лоток, где находится шлифовальный абразив, а затем в виде суспензии стекает на.

Воздух из сети поступает в пневмоблок подготовки воздуха, где в фильтре-влагоотделителе происходит очистка воздуха от влаги. При помощи пневмоклапана устанавливается и поддерживается нужное давление в системе (0,35 МПа). Давление контролируется по манометру. Проходя через маслораспылитель, воздух насыщается маслом. Далее воздух поступает в блок клапанный, состоящий из двух клапанов. При помощи клапана КП2 выставляется давление 0,16 МПа для предварительного прижима стекла. При помощи клапана КПЗ выставляется давление 0,21 МПа для рабочего прижима. Далее воздух поступает в блок соединительный, через который к пневмоцилиндрам поступает воздух давлением 0,16 МПа или давлением 0,21МПа.

Воздух давлением 0,16 МПа поступает в распределители электромагнитные. Пройдя через дроссель воздух поступает в краповые распределители. При опускании вниз ручка пневмораспределителей обеспечивается поступление воздуха в штоковую полость пневмоцилиндров. Из безштоковой полости воздух через дроссели и пневмоглушители выходит в атмосферу. Происходит предварительное прижатие стекла к планшайбе.

После включения электродвигателя станка, через клапан КПЗ при помощи пневмораспределителей (после их переключения) в систему поступает воздух давлением 0,21 МПа, осуществляя окончательное прижатие.

После окончания шлифовки стекла, при помощи пневмораспределителей (после их переключения) давление в системе понижается до 0,16 МПа.

При поднятии вверх ручек краповых пневмораспределителей обеспечивается поступление воздуха в безштоковую полость пневмоцилиндров. Осуществляется подъем штоков пневмоцилиндров. Из штоковых полостей воздух выходит через пневмодроссели с пневмоглушителями в атмосферу.

Скорость подъема и опускания штоков пневмоцилиндров регулируется пневмодросселями.

Электрооборудование станка обеспечивает электрическую связь со всеми элементами станка. Оно содержит блок питания (автоматики и силовых цепей), стабилизаторы, датчики контроля толщины стекла, переключатель режимов работы, преобразователь частоты, исполнительные электромагниты, схему сброса и автоматического сброса по включению напряжения питания, электродвигатель, реле времени, схему задержки на подачу полного давления.

Переключатель режимов работы обеспечивает возможность работы электродвигателя привода от преобразователя частоты или от жесткой сети. Преобразователь частоты обеспечивает плавный разгон двигателя.

Станок комплектуется механизмом проточки планшайбы (см. чертеж МКЦС.692000.002 СБ), механизм проточки планшайбы крепится на столе (позиция 6) болтами. Горизонтальная подача резца (позиция 16) осуществляется при помощи ручки на ходовом винте (позиция 1). Вертикальная подача резца осуществляется следующим образом: ослабить болты (позиция 21), опустить резец с помощью винта (позиция 13), затянуть болты (позиция 21).

Станок для эксплуатации установить в закрытом, отапливаемом, вентилируемом, производственном помещении с отсутствием воздействия атмосферных осадков, абразивной и металлической пыли.

Перед пуском станок; шкаф управления и преобразователь частоты выдержать не менее трех суток в производственном помещении для удаления влаги из изоляции электрооборудования.

Установку и монтаж станка производить в следующем порядке: проверить наружное состояние станка и комплектностъ поставки; установить станок, шкаф управления и преобразователь частоты на месте эксплуатации; поверхность станка, механизмов и деталей очистить от антикоррозийной смазки и пыли; проверить наличие смазки во всех трущихся соединениях станка; подсоединить трубопровод к водопроводу; подсоединить патрубок к цеховому отстойнику; подсоединить трубопровод пневмосистемы станка к воздушной цеховой системе; заземлить станок согласно требований ГОСТ 12.2.007.0-75; подключить станок и преобразователь частоты к шкафу управления; шкаф управления подключить к сети с напряжением 380В и частотой 50 Гц.

Порядок работы станка

Для работы на станке установить тумблер питания автоматики, расположенный на панели питания шкафа управления в положение «ВКЛ». Включить тумблер на лицевой панели, Установить на реле времени необходимую длительность одного цикла.

Переключателем на лицевой панели шкафа управления установить один из режимов работы привода: с преобразователем частоты или без преобразователя частоты.

Станок подключить к сети 380В, 50Гц автоматическим выключателем шкафа управления. При помощи клапана установить давление 0,35 МПа. Проконтролировать давление по манометру.

При помощи клапана КП2 установить давление 0,16 МПа. При помощи клапана КПЗ установить давление 0,21 МПа. Проконтролировать давление по манометрам.

Поднимая ручку пневмораспределителя вверх, обеспечить поднятие вверх рычага и прижима. Ручкой отвести рычаг от рабочей позиции. Разложить стекло для обработки на планшайбе. Ручкой установить рычаг с прижимом в рабочую позицию.

Опуская ручку пневмораспределителя вниз, обеспечить предварительное прижатие стекла к планшайбе. Все эти операции повторить на всех четырех позициях.

Краном отрегулировать подачу воды на лоток. Нажатием кнопки «Пуск» включается цепь питания привода и запускается схема задержки на подачу полного давления в пневмоцилиндры.

По окончании цикла станок возвращается в исходное состояние. Поднимая ручку пневмораспределителя вверх, обеспечить поднятие вверх рычага с прижимом.

Ручкой отвести рычаг с прижимом от рабочей позиции. Убрать обработанное стекло. Разложить новую партию стекла для обработки.

При работе станка с датчиком толщины шлифовка будет производится до достижения заготовки заданной толщины. При работе с реле времени станок будет работать заданное на реле время.

В процессе работы станка происходит износ планшайбы. Устранение отклонения от плоскости планшайбы добиваются путем проточки планшайбы при помощи механизма проточки планшайбы.

3. Расчет элементов привода станка для шлифования плиточного стекла

3.1 Расчет привода станка шлифовки плиточного стекла

Исходные данные для проектирования.

Максимальная скорость шлифования V = 10 м/с; количество рабочих позиций 4; максимальное давление на заготовки 8,6 кПа; диаметр прижима 300 мм.

Определяем скорость вращения планшайбы

где V = 10 м/с - расчетная скорость резания;

d = 1000 мм - диаметр планшайбы (принимается конструктивно).

Принимаем частоту вращения планшайбы n = 200 об/мин.

Предварительно намечаем частоту вращения ротора электродвигателя nДВ = 1000 об/мин, тогда передаточное отношение привода

iПР = nДВ / n = 1000 / 200 = 5

Данное передаточное отношение получим с помощью клиноременной передачи и зубчатой пары. Принимаем передаточное отношение зубчатой передачи iЗП = 2,5, тогда передаточное отношение ременной передачи iРП = 2.

Вычерчиваем кинематическую схему привода (рисунок 3).

Предварительно намечаем числа зубьев конической зубчатой передачи и диаметры шкивов; Z1 = 20; Z2 = 50; D1 = 125 мм; D2 = 250 мм.

Рисунок 3 - Кинематическая схема привода

Рассчитываем частоты вращения на валах привода

nI = nДВ / iРП = 1000 / 2 = 500 об/мин

nII = nI / iЗП = 500 / 2,5 = 200 об/мин

Далее определяем потребную мощность приводного электродвигателя. Номинальная мощность должна быть достаточной, чтобы преодолеть момент инерции вращающейся планшайбы при пуске станка (МИН), момент сил трения (МТР) и момент технологической нагрузки (МРЕЗ), то есть пусковой момент, приведенный к валу электродвигателя

МП ? МИН + МТР + МРЕЗ

Определяем крутящий момент, необходимый на преодоление инерции масс планшайбы в момент пуска станка

МИН = J • е = 175 • 6,96 = 1219 Н•м

где J - статический момент инерции масс

m = 28 кг = 280 Н - масса (вес) планшайбы;

RИН = 250 мм = 0,25 м - радиус инерции (половина радиуса планшайбы);

е - среднее угловое ускорение в период разгона

щК - номинальная угловая скорость планшайбы

щ0 = 0 рад/с - начальная угловая скорость планшайбы;

ТП = 3 с - время разгона электродвигателя.

Определяем крутящий момент, необходимый на преодоление сил трения

МТР = Т • RТ = 231 • 0,06 = 13,8 Н•м

где T - суммарная сила трения в опорных подшипниках

Т = NП ? м = 2890 ? 0,08 = 231 Н

NП - нормальное давление в подшипниках

NП = Q / cos б = 280 / cos 15° = 289 кг = 2890 Н

Q = 280 кг - масса ротора;

б = 15° - угол, определяющий направление опорной реакции относительно оси вращения в опорах (для конических роликовых радиально-упорных подшипников);

м = 0,08 [1, с. 148] - коэффициент трения в подшипниках;

RТ = 60 мм = 0,06 м - плечо приложения сил трения.

Величина момента технологических сил зависит от усилия прижима обрабатываемых заготовок и коэффициента трения стекла по чугуну.

Определим усилие прижима заготовки для одной позиции

Р = N • F = 0,086 • 106,8 = 60, 78 кг ? 608 Н

где N = 0,086 кГс/см2 - максимальное заданное давление на заготовки;

F - площадь прижима

dП = 300 мм = 30 см - диаметр прижима.

Рассчитываем момент технологических сил

МРЕЗ = 4 • Р • м ? R = 4 • 608 • 0,2 • 0,35 = 170, 2 Н•м

где м = 0, 2 - коэффициент трения стекла по чугуну;

R - плечо сил резания относительно оси вращения планшайбы

R = 0,5•(DП - dП) = 0,5•(1000 - 300) = 350 мм

DП = 1000 мм - диаметр планшайбы.

Определяем суммарный момент, который необходимо преодолеть ротору электродвигателя в момент разгона

МП ? МИН + МТР + МРЕЗ ? 1219 + 13,8 + 170,2 = 1403 Н•м

Рассчитываем пусковой момент на роторе электродвигателя

где зРП = 0,96 - КПД ременной передачи;

зЗП = 0,97 - КПД зубчатой передачи;

iРП = 2 - передаточное число ременной передачи;

iЗП = 2,5 - передаточное число зубчатой передачи.

Определяем требуемую мощность электродвигателя

NДВ = 0,105•10-5 • МДВ • nДВ = 0,105•10-5 • 3013 • 1000 = 3,16 кВт

По требуемой мощности выбираем приводной электродвигатель АИР 132М6 У3 [2, с. 390] с синхронной частотой вращения ротора nЭЛ = 1000 об/мин, мощностью 4 кВт.

Рассчитываем крутящий момент на роторе электродвигателя и на валах привода

МI = МД • iРП • зРП = 38,96 • 2 • 0,96 = 74,8 Н•м;

МII = МI • iЗП • зЗП = 74,8 • 2,5 • 0,97 = 181,4 Н•м

3.2 Расчет клиноременной передачи

Исходные данные для расчета: передаваемая мощность N = 4 кВт, частота вращения ведущего шкива nI = 1000 об/мин, передаточное число

Определим предварительный диаметр ведущего шкива по эмпирической формуле

Принимаем диаметр ведущего шкива D1 = 125 мм [3, с. 120].

Определяем диаметр ведомого шкива с учетом упругого скольжения = 0,01 [3, с. 115]

При передаваемой мощности до 5 кВт и окружной скорости ремня = 47,5 м/с принимаем сечение ремня Б [3, с. 178].

Определяем окружную скорость ремня

Определяем ориентировочное межосевое расстояние

amin = 0,55(D1+ D2) = 0,55(125 + 250) = 217 мм;

amax = D1+ D2 = 125 + 250 = 375 мм.

Определяем расчетную длину ремня, соответствующую минимальному и максимальному межосевому расстоянию:

Принимаем стандартную длину ремня L=1400 мм. [3, с. 131].

Уточняем межосевое расстояние

где

w = 0,5 (D1 + D2) = 0,5 3,14 (125 + 250) = 589;

у = (D2 - D1)2 = (250 - 125)2 = 15625

Определяем угол обхвата меньшего шкива

Определяем ориентировочное число ремней по формуле

2

где Р = 4 кВт - мощность, передаваемая передачей;

СР = 1 [3, с. 170] - коэффициент, учитывающий условия работы передачи;

Р0 = 2,82 кВт - допускаемая мощность одного клинового ремня;

СL = 0,92 - коэффициент, учитывающий длину ремня;

С = 0,95 - коэффициент, учитывающий угол обхвата меньшего шкива;

СZ = 0,95 - коэффициент, учитывающий принятое число ремней.

Принимаем передачу двумя клиновым ремнем сечения Б.

Принимаем основные геометрические размеры шкивов (рисунок 4).

Рисунок 4 - Эскиз ведущего шкива

Определяем силу предварительного натяжения ветвей ремня

где И = 0,18 - коэффициент, учитывающий центробежную силу.

Определяем силу давления на валы в передаче

3.3 Расчет конической зубчатой передачи

Примем для шестерни и колеса одну и ту же марку стали с различной термообработкой.

Принимаем для шестерни сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ 295; для колеса сталь 40Х улучшенную с твердостью НВ 270 [3, с. 34, таблица 3.3].

Определяем допускаемые контактные напряжения:

МПа.

где = 2НВ + 70 = 2270 + 70 = 610 МПа [3, с. 34, таблица 3.2.] - предел контактной выносливости материала колеса;

KHL = 1 [3, с. 34.] - коэффициент долговечности при длительной эксплуатации; [SH] = 1,15 - коэффициент безопасности [3, с. 34.].

Принимаем коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зуба при консольном расположении шестерни КН = 1,35 [3, с. 31, таблица 3.1.].

Принимаем коэффициент ширины венца по отношению к внешнему конусному расстоянию bRe = 0,285 (рекомендация ГОСТ 12289-76).

Определяем внешний делительный диаметр колеса по условию контактной прочности активных поверхностей зубьев

мм.

где Ка = 99 [3, с. 31] - коэффициент, учитывающий угол наклона зуба для прямозубых передач.

Определяем внешний окружной модуль

мм.

Округляем расчетное значение модуля до me = 6 мм по ГОСТ 9563-60* [3, с. 36.].

Определяем углы делительных конусов

tg 1 = u = 0,5

тогда

1 = аrctg 0,5 = 26,57° = 2633;

2 = 90° - 1 = 90° - 26,57° = 63,43 = 6326.

Определяем внешнее конусное расстояние Re и длину зуба b:

мм;

b = bReRe = 0,285167,7 50 мм.

Определяем внешние делительные диаметры шестерни и колеса

de1 = me z1 = 6,0 25 = 150 мм.

de2 = me z2 = 6,0 50 = 300 мм.

Определяем средние делительные диаметры шестерни и колеса

d1 = 2(Re - 0,5b) sin1 = 2(167,7 - 0,550) sin2633 = 127,66 мм.

d2 = 2(Re - 0,5b) sin2 = 2(167,7 - 0,550) sin6326 = 255,26 мм.

Определяем внешние диаметры шестерни и колеса (по вершинам зубьев)

dae1 = de1 + 2mecos1 = 150 + 26,0cos2633 = 160,73 мм.

dae2 = de2 + 2mecos2 = 300 + 26,0cos6326 = 305,37 мм.

Определяем средний окружной модуль

мм.

Определяем коэффициент ширины шестерни по среднему диаметру

Определяем среднюю окружную скорость колес

м/с.

Для конических передач обычно назначают 7-ю степень точности.

Для проверки контактных напряжений определяем коэффициент нагрузки:

КН = КН КН КН = 1,23 1,0 1,05 = 1,3

где КН = 1,23 [3, с. 39, таблица 3.5.] - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба при bd = 0,39, консольном расположении колес и твердости НВ<350;

КН = 1,0 [3, с. 39, таблица 3.4.] - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между прямыми зубьями;

КН = 1,05 [3, с. 40, таблица 3.6.] - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении для прямозубых колес.

Проверяем контактное напряжение на активных поверхностях зубьев

Определяем окружную силу в зацеплении

Н;

Определяем радиальную силу для шестерни, равную осевой для колеса

Fr1 = Fa2 = Ft tg cos1 = 3133 tg20 cos2633 = 1020 Н;

Определяем осевую силу для шестерни, равную радиальной для колеса

Fa1 = Fr2 = Ft tg sin1 = 3133 tg20 sin2633 = 510 Н;

Проверяем зубья на выносливость по напряжениям изгиба. Для этого определяем изгибное напряжение по формуле:

;

где KF = KF KF = 1,38 1,45 = 2,00 - коэффициент нагрузки;

KF =1,38 [3, с. 43, таблица 3.7.] - коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по длине зуба при bd = 0,4, консольном расположении колес и твердости НВ<350;

KF = 1,45 [3, с. 53.] - коэффициент, учитывающий динамическую нагрузку в зацеплении для прямозубых колес 7-й степени точности;

F = 0,85 [3, с. 53.] - опытный коэффициент, учитывающий понижение нагрузочной способности конической прямозубой передачи по сравнению с цилиндрической;

YF - коэффициент формы зуба выбираем в зависимости от эквивалентных чисел зубьев.

Определяем эквивалентное число зубьев для шестерни

Определяем эквивалентное число зубьев для колеса

По эквивалентным числам зубьев определяем коэффициенты формы:

YF1 = 3,85 ; YF2 = 3,60 [3, с. 42].

Допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба определяем по общей формуле:

где - предел изгибной выносливости для стали 40Х улучшенной при твердости НВ < 350 [3, с. 44, таблица 3.9.];

= 1,8НВ

[SF] - коэффициент безопасности;

[SF] = [SF][SF] = 1,75 1 = 1,75

[SF] = 1,75 [3, с. 44, таблица 3.9.] - для стали 40Х улучшенной при твердости НВ < 350;

[SF] = 1 [3, с. 44.] - для поковок и штамповок.

Определяем допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба для шестерни

МПа;

где - предел изгибной выносливости для стали 40Х улучшенной при твердости НВ=295

= 1,8НВ = 1,8295 = 531 МПа

Определяем допускаемое напряжение при проверке зубьев на выносливость по напряжениям изгиба для колеса

МПа;

где - предел изгибной выносливости для стали 40Х улучшенной при твердости НВ=270.

= 1,8НВ = 1,8270 = 486 МПа

Определяем отношение для шестерни

Определяем отношение для колеса

Дальнейший расчет ведем для зубьев колеса, так как полученное отношение для него меньше.

Определяем напряжение для проверки зубьев колеса на выносливость по напряжениям изгиба.

МПа < [F2] = 278 МПа.

Из расчёта видно, что расчетные изгибные напряжения не превышают допускаемых для выбранного материала и термообработки, следовательно, рассчитанная передача удовлетворяет требованиям изгибной прочности.

3.4 Предварительный расчет валов редуктора

Расчет выполняем на кручение по пониженным допускаемым напряжениям.

Записываем крутящие моменты в поперечных сечениях валов:

Т1 = 7,48104 Нмм;

Т2 = 18,1104 Нмм.

Определяем диаметр выходного конца валов, а также диаметры валов под подшипники и зубчатые колёса.

Диаметр выходного конца ведущего вал при допускаемом напряжении для стали 45 [К] = 25 МПа [3, с. 161.]

мм

Из конструктивных соображений принимаем диаметр вала в месте посадки шкива dВ1 = 40 мм.

Диаметр под подшипниками примем dП1 = 50 мм; диаметр под шестерней dК1 = 40 мм.

Диаметр выходного конца ведомого вал при допускаемом напряжении для стали 45 [К] = 25 МПа [3, с. 161.]

мм

Из конструктивных соображений принимаем диаметр вала в месте посадки шкива dВ2 = 55 мм.

Диаметр вала под подшипники dП2 = 65 мм. Диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса примем равным dК2 = 60 мм, так как зубчатое колесо установлено консольно.

3.5 Проверка долговечности подшипников ведущего вала

Строим расчётную схему ведущего вала (см. рисунок 5)

Рисунок 5 - К расчету ведущего вала

Силы, действующие в зацеплении:

Ft = 971,5 Н

Fr1 = Fa2 = 328,3 Н

Fa1 = Fr2 = 131,3 Н

Нагрузка от ременной передачи FВ = 1307 Н.

Линейные размеры вала определим из первого этапа компоновки.

Реакции опор (левую опору обозначим индексом «2»).

В плоскости xz

RX1 50 - Ft 85 = 0;

Н.

RX2 50 - Ft 35 = 0;

Н.

В плоскости yz

;

;

;

Суммарные реакции

Н.

Н

Осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников.

S2 = 0,83еРr2 = 0,830,372365,3 = 726,3 Н;

S1 = 0,83еРr1 = 0,830,373595,6 = 1104,2 Н

где е = 0,37 - параметр осевого нагружения для подшипников 7210.

Осевые нагрузки подшипников. В нашем случае

S1 < S2;

Fa > 0;

S2 - S1 = 377,9 > Fa

Тогда

Ра1 = S2 + Fa = 1104,2 - 131,3 = 368 Н;

Ра2 = S2 = 1104,2 Н

Рассмотрим левый подшипник (опору «2»).

Рассчитываем отношение Ра2 / Рr2

Так как отношение Ра2 / Рr2 < e = 0,37 , то при подсчёте эквивалентной нагрузки осевые силы не учитываем.

Эквивалентная нагрузка

РЭ2 = V Pr2 Кб Кт = 1 • 3595,6 1,2 1 = 4314,7 Н ? 4,315 кН.

где V = 1 [3, с. 213, таблица 9.18] - коэффициент, учитывающий характер нагружения колец (при вращающемся внутреннем кольце);

Кт = 1 [3, с. 213, таблица 9.18] - температурный коэффициент;

Кб = 1,2 [3, с. 213, таблица 9.18] - коэффициент безопасности, учитывающий кратковременные перегрузки.

Определяем расчётную долговечность, млн. об.;

млн. об.

где С = 56 кН = 56000 Н - динамическая грузоподъемность подшипника 7210.

Определяем расчётную долговечность, ч.

ч

Найденная долговечность приемлема, так как превышает [Lh] = 10000 ч.

Рассмотрим правый подшипник (опора «1»).

Рассчитываем отношение Ра1 / Рr1

Так как отношение Ра1 / Рr1 > e = 0,37 , то при подсчёте эквивалентной нагрузки осевые силы учитываем.

Эквивалентная нагрузка

РЭ1 = (X V Pr1 + Y Pa1) Кб Кт =

= (0,4 1 2365,3 + 1,6 972,9) 1,2 1 = 3003 Н ? 3 кН.

где V = Кт = 1 [3, с. 213, таблица 9.18.];

Кб = 1,2 [3, с. 213, таблица 9.18];

Х = 0,4 [3, с. 213, таблица 9.18.];

Y = 1,6 [3, с. 213, таблица 9.18].

Определяем расчётную долговечность, млн. об.;

млн. об.

где С = 56 кН = 56000 Н - динамическая грузоподъемность подшипника 7210.

Определяем расчётную долговечность, ч.

ч.

Найденная долговечность приемлема, так как превышает [Lh] = 10000 ч.

3.6 Проверка долговечности подшипников ведомого вала

Строим расчётную схему ведущего вала (см. рисунок 6)

Рисунок 6 - К расчету ведущего вала

Силы, действующие в зацеплении:

Ft = 971,5 Н

Fа = 328,3 Н

Fr = 131,3 Н

Осевая нагрузка от планшайбы FП = 2800 Н.

Линейные размеры вала определим из первого этапа компоновки.

Реакции опор (левую опору обозначим индексом «3»).

В плоскости xz

RX4 55 - Ft 65 = 0;

Н;

RX3 55 - Ft 120 = 0;

Н.

В плоскости yz

;

;

;

Суммарные реакции

Н;

Н

Осевые составляющие радиальных реакций конических подшипников.

S3 = 0,83еРr3 = 0,830,92139 = 1597,8 Н;

S4 = 0,83еРr4 = 0,830,91222 = 912,8 Н

где е = 0,9 - параметр осевого нагружения для подшипников 7213.

Осевые нагрузки подшипников. В нашем случае

Ра4 = S4 + Fa = 912,8 + 328,3 = 1241,1 Н;

Ра3 = S3 + FП = 1597,8 + 2800 = 4397,8 Н

Рассмотрим опору «3» как наиболее нагруженную.

Рассчитываем отношение Ра3 / Рr3

Так как отношение Ра3 / Рr3 > e = 0,9 , то при подсчёте эквивалентной нагрузки осевые силы учитываем.

Эквивалентная нагрузка

РЭ3 = (X V Pr3 + Y Pa3) Кб Кт =

= (0,4 1 2139 + 1,69 4397,8) 1,2 1 = 9945,4 Н ? 10 кН.

где V = Кт = 1 [3, с. 213, таблица 9.18.];

Кб = 1,2 [3, с. 213, таблица 9.18];

Х = 0,4 [3, с. 213, таблица 9.18.];

Y = 1,69 [3, с. 213, таблица 9.18].

Определяем расчётную долговечность, млн. об.;

млн. об.

где С = 76 кН = 76000 Н - динамическая грузоподъемность подшипника 7213.

Определяем расчётную долговечность, ч.

ч.

Найденная долговечность приемлема, так как превышает [Lh] = 10000 ч.

3.7 Уточненный расчет ведущего вала

Определим коэффициенты запаса прочности для опасного сечения ведущего вала, принимая, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, а касательные - по отнулевому (пульсирующему).

Назначаем материал вала - сталь 40Х, имеющую механические свойства:

Временное сопротивление на разрыв в = 930 МПа;

Предел выносливости по нормальным напряжениям -1 = 400 МПа;

Предел выносливости по касательным напряжениям -1 = 232 МПа.

Запас усталостной прочности ведущего вала определяем в месте посадки подшипника опоры «2». В этом сечении действует максимальны изгибающий момент М = 317, 7 Н•м и крутящий момент МКР = 74,8 Н•м.

В качестве концентратора напряжений в месте посадки внутреннего кольца подшипника на вал выступает посадка с натягом.

Проверяем вал на усталостную прочность в опасном сечении при одновременном действии изгибающего и крутящего моментов. Для этого определяем коэффициент запаса усталостной прочности

где nу - коэффициент запаса усталостной прочности при изгибе

уV - амплитуда цикла изгибных напряжений при симметричном цикле

W - момент сопротивления изгибу сечения вала;

d = 50 мм - диаметр вала в опасном сечении;

k / е = 4,5 [3, с. 554] - отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений изгиба к фактору, учитывающему влияние размеров сечения вала на усталостную прочность;

Шу = 0,2 - коэффициент, учитывающий чувствительность материала вала к постоянным нагрузкам (для легированных сталей);

уm = уV = 25,8 МПа - среднее напряжение изгибного цикла при наличии осевой нагрузки.

nф - коэффициент запаса усталостной прочности при кручении

фV - амплитуда цикла касательных напряжений при пульсирующем цикле

WК - момент сопротивления кручению сечения вала;

kф / еф = 3,1 [3, с. 554] - отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений кручения к фактору, учитывающему влияние размеров сечения вала на усталостную прочность;

Шф = 0,1 - коэффициент, учитывающий чувствительность материала вала к постоянным нагрузкам (для легированных сталей);

фm = фV = 1,5 МПа - среднее напряжение цикла касательных напряжений.

Из расчёта видно, что фактический коэффициент запаса усталостной прочности для опасного сечения ведущего вала n = 3,1 больше предельно допустимого коэффициент запаса [n] = 1,5…1,7 [3, с. 205], следовательно, рассчитанный вал обладает достаточной усталостной прочностью.

3.8 Уточненный расчет ведомого вала

Определим коэффициенты запаса прочности для опасного сечения ведомого вала, принимая, что нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, а касательные - по отнулевому (пульсирующему).

Запас усталостной прочности ведущего вала определяем в месте посадки зубчатого колеса. В качестве концентратора напряжений в месте посадки колеса выступает шпоночный паз шириной b = 12 мм и глубиной t1 = 5 мм. В этом сечении действует максимальны изгибающий момент М = 137,7 Н•м и крутящий момент МКР = 184,1 Н•м.

Проверяем вал на усталостную прочность в опасном сечении при одновременном действии изгибающего и крутящего моментов. Для этого определяем коэффициент запаса усталостной прочности

где nу - коэффициент запаса усталостной прочности при изгибе

уV - амплитуда цикла изгибных напряжений при симметричном цикле

W - момент сопротивления изгибу сечения вала;

d = 60 мм - диаметр вала в опасном сечении;

t1 = 5 мм - глубина шпоночного паза на валу;

b = 12 мм - ширина шпоночного паза;

k / е = 2,5 [3, с. 554] - отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений изгиба к фактору, учитывающему влияние размеров сечения вала на усталостную прочность;

Шу = 0,2 - коэффициент, учитывающий чувствительность материала вала к постоянным нагрузкам (для легированных сталей);

уm = уV = 22 МПа - среднее напряжение изгибного цикла при наличии осевой нагрузки.

nф - коэффициент запаса усталостной прочности при кручении

фV - амплитуда цикла касательных напряжений при пульсирующем цикле

WК - момент сопротивления кручению сечения вала;

kф / еф = 3,1 [3, с. 554] - отношение эффективного коэффициента концентрации напряжений кручения к фактору, учитывающему влияние размеров сечения вала на усталостную прочность;

Шф = 0,1 - коэффициент, учитывающий чувствительность материала вала к постоянным нагрузкам (для легированных сталей);

фm = фV = 7,3 МПа - среднее напряжение цикла касательных напряжений.

Из расчёта видно, что фактический коэффициент запаса усталостной прочности для опасного сечения ведомого вала n = 6,2 больше предельно допустимого коэффициент запаса [n] = 1,5…1,7 [3, с. 205], следовательно, рассчитанный вал обладает достаточной усталостной прочностью.

3.9 Расчет шпоночных соединений

Проверяем на прочность шпоночное соединение шкива с ведущим валом по допускаемым напряжениям смятия [СМ] = 100 МПа [3, с. 170]

,

где d = 40 мм - диаметр вала,

= 28 мм - общая длина шпонки,

h = 8 мм - высота шпонки,

t1 = 5 мм - глубина шпоночного паза на валу;

b = 12 мм - ширина шпонки.

Из расчёта видно, что напряжение смятия в шпоночном соединении не превышает предельно допустимого, т.е. СМ = 77,9 МПа < [СМ] = 100 МПа, следовательно шпоночное соединение удовлетворяет требованиям прочности при смятии.

Проверяем на прочность шпоночное соединение зубчатого колеса с ведомым валом

,

где d = 60 мм - диаметр вала,

= 50 мм - общая длина шпонки,

h = 11 мм - высота шпонки,

t1 = 7 мм - глубина шпоночного паза на валу;

b = 18 мм - ширина шпонки.

Из расчёта видно, что напряжение смятия в шпоночном соединении не превышает предельно допустимого, т.е. СМ = 47,2 МПа < [СМ] = 100 МПа, следовательно шпоночное соединение удовлетворяет требованиям прочности при смятии.

3.10 Выбор сорта масла, назначение посадок

Смазывание зубчатого зацепления производится окунанием зубчатого колеса в масло, заливаемое внутрь корпуса до погружения колеса на всю длину зуба.

Устанавливаем вязкость масла. При контактных напряжениях Н ? 470 МПа и средней скорости ? 5 м/с вязкость масла должна быть приблизительно равна 2810-6 м2/с [3, с. 253, таблица 10.8].

В соответствии с этим принимаем масло индустриальное И-20А (по ГОСТ 20799-88) [3, с. 253, таблица 10.10].

Назначаем посадки подшипников, шестерен и зубчатых колес.

Посадки выбираем в соответствии с характером нагрузки на посадочные места валов. Внутренние кольца шарикоподшипников устанавливаем на валы с переходной посадкой (поле допуска посадочной поверхности вала - js6), наружные - с небольшим зазором (поле допуска посадочной поверхности корпуса - Н7).

Особенность сборки конического редуктора состоит в необходимости регулировки роликовых конических подшипников и конического зубчатого зацепления.

Для нормальной работы подшипников следует следить за тем, чтобы, с одной стороны, вращение подвижных элементов подшипников проходило легко и свободно и, с другой стороны, чтобы в подшипниках не было излишне больших зазоров. Соблюдение этих требований, т. е. создание в подшипниках зазоров оптимальной величины, производится с помощью регулировки подшипников, для чего применяют наборы тонких металлических прокладок, устанавливаемых под фланцы крышек подшипников. Необходимая толщина набора прокладок может быть составлена из тонких металлических колец толщиной 0,1; 0,2; 0,4; 0,8 мм.

Для регулирования осевого положения конической шестерни обеспечивают возможность перемещения при сборке стакана, в котором обычно монтируют узел ведущего вала редуктора. Это перемещение также осуществляется с помощью набора металлических прокладок, которые устанавливают под фланцы стаканов. Поэтому посадка таких стаканов в корпус должна обеспечивать зазор или в крайнем случае небольшой натяг .

В рассматриваемом редукторе подшипники ведущего вала установлены широкими торцами наружных колец наружу (рисунок 4). Схему такой установки называют установкой «враспор».

Рациональна конструкция, в которой подшипники установлены широкими торцами наружных колец внутрь. Схему такой установки называют установкой «врастяжку».

При консольном расположении шестерни повышается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба шестерни. Это можно уменьшить за счет повышения жесткости узла. Конструкция по схеме «врастяжку» является более жесткой, чем конструкция по схеме «враспор».

К недостаткам схемы «врастяжку» относится то, что неоднородность нагрузки подшипников при установке по второй схеме возрастает.

Расчёт и конструирование редуктора завершаем вычерчиванием сборочного чертежа МКЦС.303000.001 СБ.

3.11 Расчет пневмоцилиндра и пневмосети

Прижатие заготовок к планшайбе будем осуществлять при помощи пневмоцилиндра. Ранее нами было рассчитано усилие прижима заготовок к планшайбе для получения расчетного удельного давления на стекло. При ориентировочных расчетах можно использовать следующую зависимость, связывающую тяговое усилие P с диаметром поршня D и давлением воздуха p

р = 0,25 • р ? (D2 - d2) • Р • зЦ

где d = 25 - диаметр штока (принимается конструктивно);

зЦ = 0,9 - КПД пневмоцилиндра.

Отсюда выразим диаметр поршня

где Р = 608 Н - усилие прижима;

p = 0,4 МПа - давление воздуха в заводской сети.

Для создания запаса технологического усилия увеличиваем расчетный диаметр в 1,5 раза

D = 52,6 • 1,5 ? 80 мм

Принимаем DЦ = 100 мм с учетом того, что на станке в последствии будут шлифоваться заготовки больших размеров.

Расчет трубопроводов для подачи сжатого воздуха ведем исходя из требуемого времени срабатывания привода. Сечение воздушных каналов определим по формуле

где D = 100 мм = 10 см - диаметр поршня;

Н = 230 мм = 23 см - ход поршня;

t = 1,5 с - требуемое время срабатывания;

VВ = 20 м/с - скорость воздуха в воздухопроводе.

Окончательно принимаем сечение воздушных каналов dW = 10 мм.

4. Определение себестоимости шлифовального станка

Определение себестоимости станка будем проводить по следующим статьям:

Сырьё и основные материалы;

Покупные изделия и полуфабрикаты;

Транспортно-заготовительные расходы;

Возвратные отходы;

Основная заработная плата производственных рабочих;

Дополнительная заработная плата производственных рабочих;

Начисления на заработную плату;

Цеховые расходы;

Общезаводские расходы;

Внепроизводственные расходы.

4.1 Определение стоимости основных материалов

Стоимость основных материалов определяем по общей формуле

СОМ = ЦОМ КОМ;

где ЦОМ - цена одного килограмма материала, р.;

КОМ - норма расхода материала, кг.

Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 105 мм из стали 20

СОМ = ЦОМ КОМ = 18 86,94 = 1564,92 р.

где ЦОМ = 18 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 86,94 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 95 мм из стали 20

СОМ = ЦОМ КОМ = 18 13,23 = 238,14 р.

где ЦОМ = 18 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 13,23 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 70 мм из стали 20

СОМ = ЦОМ КОМ = 18 33,08 = 595,44 р.

где ЦОМ = 18 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 33,08 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость проката круглого сечения диаметром 50 мм из стали 20

СОМ = ЦОМ КОМ = 18 13,23 = 238,14 р.

где ЦОМ = 18 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 13,23 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 16 мм из стали 08кп

СОМ = ЦОМ КОМ = 23 97,02 = 2231,46 р.

где ЦОМ = 23 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 97,02 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 12 мм из стали 08кп

СОМ = ЦОМ КОМ = 23 1085,21 = 24959,83 р.

где ЦОМ = 23 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 1085,21 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 10 мм из стали 08кп

СОМ = ЦОМ КОМ = 23 779,98 = 17939,54 р.

где ЦОМ = 23 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 779,98 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 8 мм из стали 08кп

СОМ = ЦОМ КОМ = 23 122,47 = 2816,81 р.

где ЦОМ = 23 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 122,47 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость листа горячекатаного толщиной 6 мм из стали 08кп

СОМ = ЦОМ КОМ = 23 15,44 = 355,12 р.

где ЦОМ = 23 р. - цена одного килограмма выбранного сортамента;

КОМ = 15,44 кг. - норма расхода выбранного сортамента.

Определяем стоимость крепёжных изделий

СОМ = ЦОМ КОМ = 35 19,7 = 689,5 р.

где ЦОМ = 35 р. - цена одного килограмма крепежа;

КОМ = 19,7 кг. - чистый вес крепежа.

Определяем стоимость прочих материалов СОМ = 835,14 р.

Определяем стоимость сварочных материалов СОМ = 2053,62 р.

Определяем стоимость лакокрасочных материалов СОМ = 1026,81 р.

Определяем стоимость консервации СОМ = 479,18 р.

Определяем общую стоимость основных материалов

СОМ = 1564,92 + 238,14 + 595,44 + 238,14 + 2231,46 + 24959,83 + 17939,54 + + 2816,81 + 355,12 + 689,5 + 835,14 + 2053,62 + 1026,81 + 479,18 = 56024 р.

4.2 Определение стоимости покупных изделий и полуфабрикатов

Стоимость покупных изделий и полуфабрикатов определяем по общей формуле

СПИ = ЦПИ КПИ;

где ЦПИ - цена одной покупной единицы, р.;

КПИ - необходимое количество покупных единиц, шт.

Результаты расчётов стоимости покупных изделий и полуфабрикатов представлены в таблице 3.

Определяем транспортно-заготовительные расходы. Принимаем транспортно-заготовительные расходы равными 7% от стоимости сырья, основных материалов, покупных и комплектующих изделий. Тогда

ТЗ = (СОМ + СПИ) 0,07 = (56024 + 20860) 0,07 = 5382 р.

Таблица 3 - Стоимость покупных изделий и полуфабрикатов

4.3 Определение стоимости возвратных отходов

Стоимость возвратных отходов определим по общей формуле

СВО = ЦВО (КОМ - МИ);

где ЦВО - цена одного килограмма отходов, р.;

КОМ - норма расхода материала, кг.;

МИ - чистый вес изделия, кг.

Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 105 мм из стали 20

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (86,94 - 48,3) = 102,4 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 86,94 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 48,3 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 95 мм из стали 20

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (13,23 - 12,6) = 1,67 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 13,23 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 12,6 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 70 мм из стали 20

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (33,08 - 31,5) = 4,19 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 33,08 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 31,5 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов проката круглого сечения диаметром 50 мм из стали 20

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (13,23 - 12,6) = 1,67 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 13,23 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 12,6 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщиной 16 мм из стали 08кп

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (97,02 - 92,4) = 12,24 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 97,02 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 92,4 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщиной 12 мм из стали 08кп

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (1085,21 - 1004,82) = 213,03 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 1085,21 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 1004,82 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщиной 10 мм из стали 08кп

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (779,98 - 745,98) = 79,5 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 779,98 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 745,98 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщиной 8 мм из стали 08кп

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (122,47 - 113,4) = 24,04 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 122,47 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 113,4 кг. - чистый вес изделия.

Определяем стоимость возвратных отходов листа горячекатаного толщиной 6 мм из стали 08кп

СВО = ЦВО (КОМ - МИ) = 2,65 (15,44 - 14,7) = 1,96 р.

где ЦВО = 2,65 р. - цена килограмма отходов выбранного сортамента;

КОМ = 15,44 кг. - норма расхода выбранного сортамента;

МИ = 14,7 кг. - чистый вес изделия.

Определяем общую стоимость возвратных отходов:

СВО = 102,4 + 1,67 + 4,19 + 1,67 + 12,24 +

+ 213,03 + 79,5 + 24,04 + 1,96 = 440,7 р.

Определяем общую стоимость основных материалов и покупных изделий с учётом транспортно-заготовительных расходов за вычетом стоимости возвратных отходов

СМ = СОМ + СПИ + СТ-З - СВО = 56024 + 20860 + 5382 - 441 = 81825 р.

4.4 Расчёт заработной платы производственных рабочих

Основная заработная плата производственных рабочих формируется из тарифной части основной заработной платы и доплат (50% к тарифной заработной плате).

Тарифный фонд основной заработной платы в соответствии с тарифными ставками и нормами времени составляет 9602 р.

Основная заработная плата производственных рабочих (тариф + доплаты) составит:

ЗОСН = 9602 1,5 = 14403 р.

Принимаем дополнительную заработную плату производственных рабочих равной 30% от основной, тогда:

ЗДОП = Зосн0,3 = 14403 0,3 = 4321 р.

Принимаем начисления на заработную плату равными 26% от основной и дополнительной заработной платы, тогда:

ЗНАЧ = (ЗОСН + ЗДОП)0,26 = (14403 + 4321)0,26 = 4968 р.

4.5 Расчёт цеховых и общезаводских расходов

Принимаем цеховые расходы равными 280% от основной заработной платы производственных рабочих (данные отдела труда и заработной платы ОАО «РузХиммаш»), тогда:

РЦ = ЗОСН 2,80 = 14403 2,80 = 40328 р.

Принимаем общезаводские расходы равными 250% от основной заработной платы производственных рабочих (данные отдела труда и заработной платы ОАО «РузХиммаш»), тогда:

РЗ = ЗОСН 2,85 = 14403 2,5 = 31687 р.

4.6 Определение полной себестоимости станка

Производственная себестоимость станка определяется по формуле:

СПР = 56024 - 441 + 5382 + 20860 + 14403 + 4321 +

+ 4868 + 40328 + 31687 = 177432 р.

Принимаем внепроизводственные расходы равными 1,15% от производственной себестоимости, тогда:

РН.ПР = СПР 0,0115 = 177432 0,0115 = 2040 р.

Определяем полную себестоимость станка

СПОЛН. = СПР + РН.ПР = 177432 + 2040 = 179472 р.

Определяем структуру себестоимости станка по статьям затрат в процентах: по общей формуле

Сырьё и основные материалы 31,2%

Покупные изделия и полуфабрикаты 11,6%

Транспортно-заготовительные расходы 3%

Возвратные отходы -0,2%

итого материала 46,6%

Основная зарплата производственных рабочих 8%

Дополнительная зарплата рабочих 2,4%

Начисления на заработную плату 2,8%

Цеховые расходы 22,5%

Общезаводские расходы 17,7%

Внепроизводственные расходы 1,1%

Результаты калькуляции плановой себестоимости сводим в таблицу 4.

Анализ структуры себестоимости станка для шлифовки плиточного стекла показывает, что изделие материалоемкое (31,2% себестоимости); 40,2% себестоимости составляют накладные расходы (22,5% - цеховые расходы и 17,7% - общезаводские расходы). Низка доля заработной платы с начислениями - 13,2%.

Таблица 4 - Технико-экономические показатели проекта

5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Организация службы охраны труда на предприятии

Эффективный и безопасный труд возможен только в том случае, если производственные условия на рабочем месте отвечают всем требованиям международных стандартов в области охраны труда. Право на безопасный труд закреплено в Конституции Российской Федерации.

В области охраны труда на предприятиях и в учреждениях основными законодательными актами являются Трудовой кодекс РФ, Гражданский кодекс РФ и Федеральный закон «Об основах охраны труда в Российской Федерации».

Государственная политика в области охраны труда предусматривает совместные действия органов законодательной и исполнительной власти Российской Федерации, объединений работодателей, профессиональных союзов в лице их соответствующих органов и иных уполномоченных работниками представительных органов по улучшению условий и охраны труда, предупреждению производственного травматизма и профессиональных заболеваний.

Организацией и координацией и работ по охране труда на предприятии с численностью работающих более 100 человек занимается служба охраны труда, которую обычно возглавляет главный инженер предприятия. Структура и численность службы охраны труба определяется Министерством труда и социальной защиты РФ. Служба также проводит анализ состояния и причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний совместно с соответствующими службами на предприятии; разрабатывают мероприятия по предупреждению несчастных случаев и профессиональных заболеваний, и организует их внедрение; организует работу на предприятии по проведению проверок, технического состояния: зданий, сооружений, оборудования; проводят аттестацию рабочих мест; проводят вводный инструктаж и оказывают помощь в обучении по вопросам труда.

Служба охраны труда повседневно решает круг вопросов, начиная от разработки перспективного и текущего планов по улучшению и оздоровлению условий труда, закрепляя их в коллективных договорах и обеспечения их выполнения, и кончая ведением документации и составлением отчетность.

Основными задачами службы охраны труда являются: контроль за соблюдением законодательных и иных нормативно-правовых актов по охране труда работниками предприятия; совершенствование профилактической работы по предупреждению производственного травматизма, профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний и улучшению условий труда.

Организацией и координацией и работ по охране труда на предприятии занимается служба охраны труда.

В должностные обязанности специалистов службы охраны труда входит: анализ состояния и причин производственного травматизма и профессиональных заболеваний совместно с соответствующими службами на предприятии; разработка мероприятий по предупреждению несчастных случаев и профессиональных заболеваний, и организация их внедрения; организация работы на предприятии по проведению проверок, технического состояния зданий, сооружений, оборудования; проведение аттестации рабочих мест, вводного инструктажа.

5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов на участке

Опасными факторами называются факторы, способные при определенных условиях вызывать острое нарушение здоровья и гибель организма.

Вредными факторами называются факторы, отрицательно влияющие на работоспособность или вызывающие профессиональные заболевания и другие неблагоприятные последствия. Эксплуатация оборудования участков абразивной обработки (шлифовальных станков, галтовочных машин) связана с рядом специфических вредных и опасных факторов, среди которых наибольшее распространение получили механические травмы.

Шлифовальные станки имеют вращающиеся с высокой частотой шпиндели, планшайбы с закрепленными на них заготовками или шлифовальными кругами. Отдельные разновидности станков также имеют движущийся суппорт, скорость перемещения которого может составлять 5…10 м/мин. Выступающие кулачки или другие детали приспособления при неосторожном приближении к ним, могут нанести серьезную травму. Особенно тяжелые травмы возникают при захватывании вращающей планшайбой длинных волос или частей одежды, случайно попавших в рабочую зону станка. Наличие такой потенциальной опасности требует соблюдения комплекса технических, санитарно-гигиенических и правовых мероприятий, направленных на создание безопасных и здоровых условий труда.

Конструкции выпускаемых промышленностью станков должны отвечать требованиям, изложенным в ГОСТах. Требования безопасной работы изложены в соответствующих инструкциях, имеющих на каждом предприятии.

При размерной наладке станка часто требуется производить измерения заготовки после пробных проходов, наблюдать за контрольными приборами во время вращения заготовки и инструментами. Необходимо при этом проявлять особое внимание и осторожность, так как иногда приходиться близко наклоняться к вращающемуся столу, заготовке и инструменту. Большая осторожность нужна при наблюдении за работой режущего инструмента, во время очистки рабочего места от стружки, корректировке наладочных устройств.

Большую опасность представляет собой стружка. При абразивной обработке, образуется, преимущественно, мелкая пылевидная стружка. Наличие в воздухе производственного помещения стружки и абразивной пыли при отсутствии специальных средств защиты приводит к профессиональным заболеваниям органов дыхания (силикоз), раздражению слизистых оболочек, поэтому пыль и мелкую стружку можно отнести к вредным производственным факторам.

Характерными опасными и вредными факторами на участке абразивной обработки также являются шум, вибрация и другие виды колебательных воздействий, вызванные возвратно-поступательно движущимися ползунами, вращающимися маховиками, шпинделями, особенно при их недостаточной динамической балансировке.

Особую опасность при эксплуатации металлорежущего оборудования представляет электрический ток, передающийся через тело работающего от неисправной проводки или незаземленных частей оборудования, случайно оказавшихся под напряжением.

Менее характерными неблагоприятными факторами механических участков являются электромагнитные излучения силовых энергоустановок, недостаточная освещённость, повышенный уровень статического электричества; вещества и соединения, входящие в состав смазочно-охлаждающих жидкостей, и обладающие токсичным, раздражающим, канцерогенным воздействием.

Важное место занимают психофизиологические факторы - физические перегрузки и нервно-психические - умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

5.3 Состояние техники безопасности, производственной санитарии и гигиены

Проектируемый станок для шлифования плиточного стекла будет размещаться на участке абразивной обработки и является объектом повышенной опасности. Рассмотрим конструктивные особенности станка, призванные защитить работающего от травм и основные приемы безопасной работы на оборудовании.

При проектировании станка требования безопасности учитывались при выборе высоты бортов верхнего стола и места размещения редуктора и электродвигателя; для расточки изношенной планшайбы дополнительно спроектировано травмобезопасное приспособление. Электродвигатель привода должен быть заземлен в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 21130-75, электропневматическое оборудование должно иметь степень защиты не ниже IP44 по ГОСТ 14254-80.

Для безопасной и комфортной работы на участке абразивной обработки необходимо также соблюдение норм производственной санитарии и гигиены, регламентируемых санитарно-гигиеническими нормами и правилами.

Благоприятные метеорологические условия на производстве являются важным фактором в обеспечении высокой производительности труда и в профилактике заболеваний. На участке, где предполагается разместить проектируемый станок средняя температура воздуха в холодное время года 18?…20?, в тёплое время года 22?…24?; относительная влажность воздуха для всех периодов года находится в пределах 40-60%; скорости движения воздуха 0,2…0,3 м/с.

При работе на абразивном оборудовании в воздух рабочей зоны выделяются опасные и вредные вещества, источником которых является смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ), содержащая ядовитые химические компоненты (ингибиторы коррозии, вещества для обезжиривания). Для предотвращения отравлений парами СОЖ, а также для очистки воздуха от пыли, используется местная приточно-вытяжная вентиляция. Содержание вредных веществ в воздухе, поступающем в производственное помещение, не должно превышать 0,3 ПДК, установленных для рабочей зоны производственных помещений.

Особое значение имеет организация и оснащение рабочего места шлифовщика. Чем удобнее рабочее место, лучше оно организовано и обеспечено всем необходимым для бесперебойной и ритмичной работы, тем менее утомителен и более производителен труд.

Движения станочника при выполнении технологических операций шлифовки должны быть короткими и неутомительными, по возможности, осуществляемыми обеими руками. Рабочие во время выполнения работ не должны длительно пребывать в неудобном и напряженном положении; нужно до минимума снизить наклоны и повороты корпуса. При проектировании станка был учтен тот факт, что при выполнении работ стоя, наиболее удобным является высота рабочей зоны, равная примерно 60% роста рабочего. Наиболее удобная зона определяется полудугой радиусом примерно 300 мм для каждой руки. Максимальная зона досягаемости - около 430 мм без наклона корпуса и 650 мм с наклоном корпуса не более чем на 30 для рабочего среднего роста. Если органы управления технологического оборудования находятся дальше указанных пределов, появляется необходимость выполнения дополнительных движений.

При размещении на рабочем месте инструмента и приспособлений следует учитывать углы зрения и обзора. Поворот головы расширяет зону обзора на угол, соответствующий ее повороту. Допускаемые углы составляют 45 в горизонтальной плоскости и 30 в вертикальной.

5.4 Определение материального ущерба от нарушения техники безопасности и экологии

Основными травмирующими факторами на механическом участке являются: оборудование, падающие предметы, заводской транспорт, нагретые поверхности и электрический ток, прочие.

Из опыта эксплуатации шлифовального станка, аналогичного проектируемому, в течение года на участке среднесписочное число работающих в цехе составило 16 человек. При этом было зафиксировано два несчастных случая. Общее количество нетрудоспособных дней по ним - 8. Оба несчастных случая произошли в результате невыполнения правил безопасности при демонтаже планшайбы, что привело к перелому пальца в первом случае и порезу ладони во втором.

На основании этих данных определяем показатели травматизма.

Показатель частоты

где Т = 2 - число несчастных случаев;

Р = 16 человек - среднесписочное число работающих.

Показатель тяжести

где Д = 8 - общее количество нетрудоспособных дней.

Показатель потерь

Определяем коэффициент трудоспособности коллектива

,

где Фрв - фонд рабочего времени, определяемый по формуле

где ДВ = 105 - количество выходных дней;

ДПР = 9 - количество праздничных дней;

ДОТП = 30 - количество отпускных дней.

Коэффициент травматизма определяем по формуле

.

Выпуск валовой продукции с учетом травматизма и заболеваний вычисляется по формуле

р.

где В1 = 2500 р. - себестоимость одного рабочего дня.

Общий ущерб от травматизма за один год

где СБП = 1818 р. - сумма выплаченная по больничным листам (100% от заработной платы при среднем заработке 5 тысяч).

Анализ производственного травматизма позволяет сделать выводы, что оба несчастных случая произошли в результате не выполнения правил безопасности при техническом обслуживании станка (расточка изношенной планшайбы), что привело к существенным материальным потерям. Таким образом, необходимо разработать ряд мероприятий, направленных на более жесткое выполнение техники безопасности работниками цеха, усовершенствовать конструкцию станка таким образом, чтобы расточку планшайбы можно было производить не снимая ее со станка. Последняя рекомендация учтена при проектировании нового станка.

Материальный ущерб от нарушения экологических норм на производстве связан с экономическими санкциями, налагаемыми на предприятие органами экологического надзора и природопользования. Основные претензиями со стороны контролирующих органов возникают вследствие превышения выбросов в атмосферу и водную среду вредных продуктов, образующихся в процессе производства (углекислый газ, сажа, хлороводород, фтороводород, оксиды тяжелых металлов, диоксид серы, фенол, силикатная и цементная пыль и другие вредные вещества).

5.5 Защита работающих от чрезвычайных ситуаций

Чрезвычайная ситуация (ЧС) - это совокупность чрезвычайных событий и условий, сложившихся на данной территории. Причины возникновения ЧС могут быть различного характера: природного, техногенного, биологического, экологического и социального.

Для производственных цехов машиностроительных предприятий наиболее характерна пожарная опасность, а также опасность взрыва - внезапной разгерметизации аппаратов с избыточным внутренним давлением. Это связано со значительным количеством горючих жидкостей, сжиженных газов и твёрдых материалов, большое количество ёмкостей и аппаратов под давлением для хранения пожароопасные продукты, большая оснащённость электроустройствами.

Причины пожаров, возникающих на производственных участках и цехах, следующие: нарушение технологического режима; неисправность электрооборудования; самовозгорание промасленной ветоши; износ и коррозия трубопроводов и сосудов под давлением; искры при электро- и газосварочных работах; конструктивные недостатки оборудования; ремонт оборудования на ходу; реконструкция установок с отклонением от технологических схем.

Причины пожаров, возникающих на механическом участке, следующие: нарушение технологического режима; неисправность электрооборудования; самовозгорание промасленной ветоши; износ и коррозия трубопроводов и сосудов под давлением; искры при электро- и газосварочных работах; конструктивные недостатки оборудования; ремонт оборудования на ходу; реконструкция установок с отклонением от технологических схем.

В практике тушения пожаров наибольшее распространение получили способы прекращения горения: изоляция очага горения от воздуха или снижение путём разбавления воздуха негорючими газами концентрации кислорода до значения при котором не может происходить горение; охлаждение очага горения ниже определённых температур; интенсивное торможение (ингибирование) скорости химической реакции в пламени; механический срыв пламени в результате воздействия на него струи газа или воды; создание условий огнепреграждения, т.е. таких условий, при который пламя распространяется через узкие каналы.

К первичным средствам пожаротушения относятся простейшие приборы, используемые рабочими и членами добровольной пожарной дружины при возникновении пожара (внутренние водопроводные пожарные краны, ручные огнетушители, гидропульт, ведро, инструмент для растаскивания горящего материала и друге средства). На механическом участке, оборудованном многоцелевыми станками, организован пункт, оснащенный пожарным оборудованием. Подступы к этому пункту оставляют всегда свободными.

На участке размещаем два огнетушителя ОУ-2 на расстоянии 50…60 м друг от друга.

Для отбора воды на пожарные нужды на водопроводных линиях устанавливают пожарные гидранты надземного исполнения. Пожарные гидранты размещают на расстоянии не более 50 м друг от друга, не далее 2,5 м от края дороги и не менее 5 м от стен зданий.

При возникновении пожара должен решаться вопрос о путях эвакуации и эвакуационных выходах, люди должны покинуть здание в течение минимального времени, которое определяется кратчайшим расстоянием от места их нахождения до выхода наружу. Расстояние от любого рабочего места до выхода должно быть не менее 60 м. В данном случае здание одноэтажное. Исходя из этого, при проектировании здания следует спроектировать два эвакуационных выхода. Это будут ворота с двух сторон здания.

5.6 Источники загрязнений окружающей среды и основные мероприятия по ее защите

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ. Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населённых мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населённых мест загрязняется технологическими выбросами цехов, транспортных средств и других источников. Современное машиностроение развивается на базе крупных производственных объединений, включающих заготовительные и механические цехи, цехи абразивной обработки материалов, цехи покрытий и крупное литейное производство.

Абразивная обработка на станках сопровождается выделением пыли, туманов, масел и эмульсий, которые через вентиляционную систему выбрасываются из помещений.

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне ПДК. Соблюдение требований достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования или рассеиванием в атмосфере. В цехе реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха: вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией, локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязнённого воздуха специальными аппаратами и его возврат в производственное помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху; очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере.

В последнее время вопросы рационального использования природных ресурсов приобрели исключительно острое значение. Заводы «РузХиммаш» имеет следующие технические средства очистки выбросов в атмосферу: пылеулавливающая установка для улавливания пыли от обдирочно-шлифовального станка, вытяжная установка для заточных станков, газоулавливающая установка для улавливания паров кислот, щелочей. Таким образом, для каждого вида загрязнения существует свой метод, специальный аппарат, который позволяет с минимальными затратами энергии получать высокую степень очистки.

В настоящее время основным источником загрязнения гидросферы являются промышленные предприятия. Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые причиняют или могут создать неудобства, делая воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Механический участок, оснащенный гидроабразивными станками, использует большое количество воды в качестве смазочно-охлаждающей жидкости. Отработанная вода представляет собой взвесь мельчайших частиц стекла, образующихся в результате резания стекла, а также частицами абразива. Кроме этого, при влажной оборке помещения участка в канализацию сливается вода, загрязненная силикатной пылью, частицами бытового мусора, нефтепродуктами, а также биологическими загрязнителями. В связи со значительным объемом сточных вод возникает необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода).

Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические, физико-химические и биологические.

Цеховая канализация оснащена приборами, использующие механические методы: из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси.

Стоки из цехового отстойника поступают в общезаводскую канализацию, а затем на очистную станцию. На станции сточные воды проходят физико-химическую обработку: из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси путем коагуляции. С этой целью станция оборудована установкой «Флокил», предназначена для приготовления раствора коагулянта, который затем дозируется в электрореакторе «Элион».

Основным направлением работы по охране и рациональному использованию водных ресурсов заводом «РузХиммаш» является строительство и реконструкция локальных и узловых очистных сооружений, внедрение системы оборотного водоснабжения, улучшение эксплуатации и повышение эффективности работы имеющихся сооружений для очистки хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод, сокращение сброса загрязнённых сточных вод, утечек и потерь воды.

Заключение

При выполнении дипломного проекта я изучил существующее оборудование для гидроабразивного шлифования, ознакомился с перспективными методами абразивной обработки, проанализировал рационализаторские предложения и основные тенденции развития шлифовального оборудования.

В процессе проектирования и научилась: производить кинематический расчёт привода (определять передаточные отношения механических передач, определять числа зубьев зубчатых колёс, разрабатывать кинематические схемы); производить расчёт основных силовых характеристик привода (определять крутящие моменты на валах и передаваемые мощности), выполнять прочностной расчёт геометрических размеров элементов механических передач (зубчатых колёс), производить предварительный (без учёта изгиба) и уточнённый (на усталостную прочность) расчёты валов, выполнять подбор и проверочный расчёт опорных подшипников, а также рассчитывать на прочность по допускаемым напряжениям смятия шпоночные соединения.

Кроме этого были выполнены сборочные чертежи узлов станка и рабочие чертежи основных деталей.

В результате работы над проектом были спроектирован станок для гидроабразивной обработки стекла со следующими характеристиками:

Список использованных источников

1 Перерозин, М. А. Справочник по алмазной обработке стекла. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

2 Чернавский, С. А. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Машиностроение, 1988 - 416 с.

3 Анурьев, В. И. Справочник конструктора - машиностроителя в 3-х томах: Т.1. М.: Машиностроение, 1978 - 727 с.

4 Анурьев, В. И. Справочник конструктора - машиностроителя в 3-х томах:, Т.2. М.: Машиностроение, 1978 - 784 с.

5 Анурьев, В. И. Справочник конструктора - машиностроителя в 3-х томах:, Т.3. М.: Машиностроение, 1978 - 728 с.

6 СТП Морд. Гу 006-2003. Общие требования и правила оформления курсовых и дипломных работ и пояснительных записок к курсовым и дипломным проектам.

7 Гамрат-Курек, Л. И. Экономическое обоснование дипломных проектов. М.: Высшая школа, 1985 - 158 с.

8 Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности. М.: Высшая школа, 1999 - 448с.

9 Методические рекомендации по выполнению раздела «Безопасность Жизнедеятельности Человека» в дипломных проектах / Полуешина Н. И. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1996. - 20 с.

10 Юдин, Е. Я. Охрана труда в машиностроение. М.: Машиностроение, 1976 - 335 с.