Выбор материала и термической обработки валов и осей определяется критериями их работоспособности, в том числе критериями работоспособности цапф с опорами. Значимость последних критериев в случае опор скольжения может быть определяющей.
Основными материалами для валов и осей служат углеродистые и легированные стали благодаря высоким механическим характеристикам, способности к упрочнению и легкости получения цилиндрических заготовок прокаткой.
Для большинства валов применяют термически обрабатываемые среднеуглеродистые и легированные стали 45, 40Х. Для высоконапряженных валов ответственных машин применяют легированные стали: 40ХН, 40ХН2МА, 30ХГТ, 30ХГСА и др. Валы из этих сталей обычно подвергают улучшению, закалке с высоким отпуском или поверхностной закалке с нагревом ТВЧ и низким отпуском (шлицевые валы).
Быстроходные валы, вращающиеся в подшипниках скольжения, требуют весьма высокой твердости цапф; их изготовляют из цементуемых сталей 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ или азотируемых сталей типа 38Х2МЮА. Высокую износостойкость имеют хромированные валы. По опыту автомобилестроения хромирование шеек коленчатых валов увеличивает ресурс до перешлифовки в 3...5 раз.
Для валов, размеры которых определяются условиями жесткости, прочные, термически обработанные стали целесообразно применять только тогда, когда это определяется требованиями долговечности цапф, шлицев и других изнашиваемых поверхностей. Валы больших диаметров изго товляют из труб с приварными или насадными фланцами или сварными из листов также с приварными фланцами. Применение сварных валов мощных гидротурбин приводит к экономии 20...40 % металла.
Для изготовления фасонных валов — коленчатых, с большими фланцами и отверстиями— и тяжелых валов наряду со сталью применяют высокопрочные чугуны (с шаровидным графитом) и модифицированные чугуны. Меньшая прочность чугунных валов в значительной степени компен сируется более совершенными формами валов (особенно коленчатых), меньшей чувствительностью в многоопорных валах к смещению опор (благодаря меньшему модулю упругости) и меньшей динамической нагрузкой ввиду повышенной демпфирующей способности.
В качестве заготовок для стальных ва лов диаметром до 150 мм обычно используют круглый прокат, для валов большего диаметра и фасонных валов — поковки.
Валы подвергают токарной обработке и последующему шлифованию - посадочных поверхностей. Высоконапряженные валы шлифуют по всей поверхности. Шероховатость поверхности под подшипники качения в зависимости от класса точности подшипников и диаметра назначают от Ra= 0,16...0,32 мкм под высокопрецизионные подшипники до Ra= 1,5...2,5 мкм под подшипники класса точности 0, а под подшипники скольжения в зависимости от условий работы Ra=1...0,16 мкм.
Торцы валов для облегчения насадки деталей, во избежание обмятий и повреждения рук рабочих выполняют с фасками.
Рассмотренный в дипломном проекте вал используется в вентиляторе машин серии 7513.
Деталь изготавливается из стали 40Х ГОСТ 4543-71 твердости НВ 241…285. Сталь среднеуглеродистая, хромистая. Свариваемость и пластичность умеренные. Наличие хрома обеспечивает мелкозернистую структуру поверхности с высоким сопротивлением усталости.
Заготовкой данной детали является прокат металла весом 15,391 кг. На выходе деталь имеет вес 8 кг. Вал изготавливается на шлицефрезерном станке с ЧПУ 5350А.
Охрана труда имеет важное социально-экономическое значение. Это значение заключается в содействии росту эффективности общественного производства путем непрерывного совершенствования и улучшения условий труда, повышения его безопасности, снижения производственного травматизма и заболеваемости.
В связи с этим социальное значение охраны труда проявляется, прежде всего, во влиянии на изменение следующих трех основных показателей, характеризующих уровень развития общественного производства:
а) рост производительности труда в результате увеличения фонда рабочего времени за счет;
б) сохранение трудовых ресурсов и повышение профессиональной активности работающих за счет;
в) увеличение совокупного национального продукта за счет улучшения указанных выше показателей и составляющих их компонентов.
Экономическое значение охраны труда определяется эффективностью мероприятий по улучшению условий и повышению безопасности труда и является экономическим выражением социальной значимости охраны труда. В связи с этим экономическое значение охраны труда оценивается результатами, получаемыми при изменении социальных показателей за счет внедрения мероприятий по улучшению условий труда. Результаты изменения социальных показателей следующие:
а) повышение производительности труда;
б) снижение непроизводительных затрат времени и труда;
в) увеличение фонда рабочего времени;
г) экономия расходов на льготы и компенсации за работу в неблагоприятных условиях труда;
д) снижение затрат из-за текучести кадров по условиям труда.
Ежегодные расходы на охрану труда состоят из трех видов затрат: внедрение мероприятий, направленных на улучшение условий труда и повышение его безопасности; льготы и компенсации в связи с неблагоприятными условиями труда; возмещение последствий неблагоприятного воздействия условий труда на работающих.
Затраты, направленные на улучшение условий труда и повышение его безопасности на предприятиях, состоят из двух основных статей: номенклатурные мероприятия, предусмотренные соглашением по охране труда; приобретение специальной одежды, обуви и других средств индивидуальной защиты и предохранительных приспособлений.
На предприятии ПО «БелАЗ» насчитывается 74 цеха.
В перечне работ с тяжелыми и вредными, особо тяжелыми и особо вредными условиями труда, на которых работникам по результатам аттестации рабочих мест могут устанавливаться доплаты за особые условия труда на предприятии ПО «БелАЗ» можно выделить следующие категории работ:
- работы в машиностроении и металлообработке;
- работы на ремонтно-строительных работах;
- работы на железнодорожном транспорте;
- работы на автомобильном транспорте;
- работы в полиграфии;
- работы в котельных;
- работы в бытовом обслуживании;
- работы на деревообработке;
- работы на ПЭВМ.
К первой группе относятся следующие работы: мойка и сушка изделий, окрашенных нитрокрасками, нитролаками и свинцовыми красками вручную; выполнения лудильных и паяльных работ при изготовлении изделий из листового металла и труб; газосварочные и газорезочные работы; гальваническое покрытие, фосфатирование, электрополирование изделий в открытых ваннах; гибка труб, листов; земельно-приготовительные работы в литейных цехах; литье металлов и сплавов; металлизация изделий и деталей; механическая обработка деталей и изделий с применением в качестве охлаждающей жидкости масел; мойка вручную деталей в бензине, дихлорэтане, ацетоне, эфире и щелочных растворах; налив и слив нефти, мазута, кислот, щелочей и других вредных химических веществ вручную, а также очистка емкостей и тары; обслуживание холодильных установок; очистка металла, отливок, изделий и деталей в галтовочных и очистных барабанах дробеструйными машинами, наждачными кругами и в дробеструйных камерах; пайка и сварка деталей из винипласта, пайка свинцом; работы с применением клеев и герметиков, содержащих эпоксидные и фенольные смолы с применением в качестве раствора бензола, толуола, этилацетата и других вредных растворителей; регенерация отработанных масел; термическая обработка в ваннах, печах; управление мостовыми кранами на горячих участках; электросварка; выплавка стали и сплавов в электропечах; заливка металла в формы; закалка и другая термообработка; окраска отливок, деталей в закрытых камерах пульверизатором; плавка цветных металлов; работа на рентгеновских установках; травление в открытых ваннах; контроль на производстве.
Основными вредными веществами, оказывающими негативное воздействие на работников, в машиностроении и металлообработке являются марганец, азота диоксид, кислота, пыль неорганическая, ксилол, толуол, углеводороды, углерода оксид, хромовый ангидрид, пыль чугунная, фторопласт, кислота серная, масло минеральное, ксилол, пыль алюминия, свинец, хромовый ангидрид, формальдегид, ацетальдегид, аммиак, сернистый ангидрид, оксид азота, хлор, пыль электрокорунда, щелочи едкие. также к факторам, формирующим данные условия труда, можно отнести недостаточную освещенность в помещениях, наличие механического шума, загазованность вышеперечисленными химическими веществами, температура воздуха (в холодное время года - холодно, летом – жарко), тепловое излучение от оборудования. В термогальваническом цехе, главным фактором, определяющим условия труда, является повышенная температура, воздуха, а также работа, а также физическая нагрузка.
Вторая группа включает: газосварочные и газорезательные работы; малярные работы; нанесение на поверхности штукатурного раствора вручную, затирка поверхностей; облицовочные работы с применением ксилолитовой массы, поливинилхлоридных, поливинилацетатных, фенолформальдегидных, эпоксидных и других синтетических смол; укладка бетона в монолитные конструкции и сооружения вручную, уплотнение бетона ручными вибраторами; укладка горячей асфальтобетонной массы и покрытие поверхностей горячим битумом.
Эти работы характеризуются загрязнением воздуха аммиаком, пылью цементной, марганцем, азотом диоксида, оксидом азота, углеводородами, ксилолом, толуолом, пылью стекловолокна.