Специальные средства защиты используют при проектировании различных видов оборудования. К ним относятся: двуручное включение машин (включение производится двумя рукоятками посредством двух пусковых органов); системы вентиляции, источники света, осветительные приборы, теплоизоляция, глушители шума, устройства для транспортирования и хранения изотопов, защитное заземление оборудования, устраняющее опасность поражения электрическим током, и т.д.
Основой методологии выбора средств защиты является учет следующих требований:
- выбор средств защиты должен осуществляться с учетом требований безопасности для каждого процесса или вида работ;
- средства защиты должны создавать наиболее благоприятные для организма человека соотношения с окружающей средой и обеспечивать оптимальные условия для трудовой деятельности;
- должен производиться расчет времени, требуемого на эксплуатацию средств защиты в ходе ведения технологического процесса;
- должно осуществляться определение ожидаемой экономической эффективности за счет улучшения условий труда при введении средств защиты в соответствии с межотраслевыми рекомендациями НИИтруда.
Следует иметь в виду, что основными показателями экономической эффективности мероприятий, улучшающих условия труда, являются:
- рост производительности труда, определяемый такими частными показателями, как снижение трудоемкости продукции, снижение (высвобождение) численности работников, прирост объема производства, экономия рабочего времени;
- получение годового экономического эффекта (экономии приведенных затрат), определяемого такими частными показателями, как экономия по элементам себестоимости продукции, прирост прибыли на один рубль затрат, срок окупаемости единовременных затрат.
2.1. Средства улавливания стружки и пыли в зоне резания
В данное время существует несколько типов пылестружкоприемников для различных типов станков.
Так, например, для токарных станков:
- устройство резцапылестружкоотводчика ВЦНИИОТ-4, предназначенного для наружного, продольного и поперечного точения изделий из хрупких материалов.
- устройство расточной оправки пылестружкоотводчика ВЦНИИОТ-5.
- расточная оправка-пылестружкоотводчик (ГПЗ-1) для расточки отверстий в латунных трубах на токарно-револьверных станках.
- устройство комбинированного пневматического резца-пылестружкоприемника ВЦНИИОТ.
- устройство модернизированного резца пылестружкоприемника ВЦНИИОТ.
Для фрезерных станков:
- пылестружкоприемник ВЦНИИОТ, к горизонтально-фрезерным станкам, предназначенным для обработки изделий дисковыми и цилиндрическими фрезами.
- пылестружкоприемник ВЦНИИОТ, к вертикально-фрезерным станкам, предназначенным для обработки изделий торцевыми фрезами.
Для сверлильных станков:
- щелевые пневматические пылестружкоприемники
- модернизированные навесные отсасывающие агрегаты
а) с приводом от двигателя станка (ВЦНИИОТ-70)
б) с индивидуальным приводом (ВЦНИИОТ-73)
3. Расчетно-конструктивные решения по основным средствам коллективной защиты (СКЗ) работающих и ОС на участке механической обработки.
Пневмотранспортную сеть прокладывают в местах, доступных для осмотра и ремонта. Для прочистки пневмотранспортной сети групповых пылетружкоотсасывающих установок без разъема трубопроводов следует предусматривать устройство герметичных люков после колен и отводов, а также на горизонтальных участках сети. В последнем случае расстояние между люками принимается не более 12 м.
При наличии в цехе сети сжатого воздуха для прочистки пневмотранспортной сети необходимо предусматривать вместо люков приварку штуцеров диаметром до 20 мм для ее продувки, снабженных заглушками. При этом угол между штуцером и магистралью должен
приниматься не более 15° с таким расчетом, чтобы поток сжатого воздуха был направлен к воздухоочистителю.
Все элементы установки (пылестружкоприемник, транспортная сеть, воздухоочиститель), в которых перемещается транспортируемый материал, рекомендуется выполнять из стали толщиной не менее 1,5 мм
при paзрежении до 5 кПа и не менее 3 мм при разрежении более 5кПа.
Конструктивные элементы воздухоочистителей должны быть герметичными во избежание непроизводительных подсосов и выдерживать гидростатическую нагрузку, возникающую вследствие разрежения в сети.
Воздуховоды пневмотранспортной сети пылестружкоотсасывающих установок следует проектировать по возможности таким образом, чтобы начальный, примыкающий к пылестружкоприемнику участок сети располагался вертикально или под углом вверх. Не рекомендуется во избежание засорения сети строить длинные горизонтальные участки с вертикальным стояком в его конце.
Протяженность пневмотранспортной сети пылестружкоотсасывающих установок для наиболее удаленного участка от вентилятора до станка рекомендуется принимать не более 30 м.
Основные элементы пылестружкоотсасывающих установок: циклоны, электродвигатели, вентиляторы, фильтры - должны устанавливаться на прочных основаниях и надежно закрепляться, при этом следует предусматривать возможность свободного к ним доступа.
При проектировании пневматических и пылестружкоотсасывающих следует учитывать модель станка, процесс обработки, обрабатываемый материал, количество отделяющейся стружки в единицу времени, насыпную плотность стружки и другие факторы, исходя из которых определяются транспортные скорости, сопротивления в трубопроводах, а также объемный расход удаляемого воздуха.
Порядок расчета систем и установок непрерывного удаления стружки и пыли непосредственно из зоны резания следующий: а) устанавливают объемный расход воздуха, исходя из принятой транспортной скорости и диаметра трубопровода; б) определяют потери давления в сети; в) подбирают вентиляторы и электродвигатели.
3.1. Общие положения теории проектирования пылеотсасывающих устройств.
Пневматическая система непрерывного удаления пыли и стружки от
режущих инструментов состоит из следующих основных элементов:
- специальных пылестружкоприемников;
- транспортной сети;
- стружкоотделителя;
- пылеотделителя (фильтра);
- побудителя тяги воздуха.
Эффективность пневматической системы, разрабатываемой для конкретных условий обработки хрупких материалов, обеспечивается при условии учета ряда положений. Следует учитывать:
- характер и интенсивность пылеобразования;
- закономерности формообразования и направления движения потока стружек и пылевых частиц;
- физико-механические и аэродинамические особенности элементной стружки;
- особенности отдельных элементов системы и их расчет во взаимосвязи со всей системой.
На интенсивность пылеобразования при обработке хрупких материалов резанием оказывает влияние физико-механические свойства обрабатываемого материала и режимы резания.
С увеличением скорости и глубины резания увеличивается кол-во пыли (по массе), отделяющейся от обрабатываемого изделия. Особенно большая запыленность при точении, фрезеровании серого чугуна и ряда неметаллических материалов. Зона максимальной запыленности при обработке хрупких материалов определяется характером обработки, геометрическими параметрами инструмента и режимами резания.
Закономерности формообразования и направления потока стружек и пылевых частиц.
При точении, фрезеровании и сверлении от обрабатываемого изделия отделяется поток стружек и пылевых частиц, имеющих сложную геометрическую форму, меняющуюся с изменением условий резания.
При сверлении поток элементных стружек имеет воронкообразную, колоколообразную или более сложную форму в зависимости, главным образом от направления подачи сверла.
Пылестружкоприемники являются начальным элементом пневматической системы, они должны обеспечить наиболее полное улавливание стружек и пылевых частиц непосредственно в зоне резания. Это достигается не только соответствующей конструкцией приемника, расположенного вблизи режущего инструмента, но и рациональным взаимодействием воздушных потоков и потока стружек и пыли вблизи его всасывающего отверстия. При проектировании пылестружкоприемников необходимо учитывать форму, направление и кинетическую энергию потока стружек и пылевых частиц, образующихся в заданных условиях резания, а также форму, размер и массу элементной стружки. Входное отверстие пылестружкоприемника следует располагать встречно к направлению потока стружки и пылевых частиц. Геометрическая форма входного отверстия пылестружкоприемника предпочтительно прямоугольная, приближающаяся к квадрату. Для сверления целесообразно, применение щелевых приемников с входным отверстием для стружки.
Транспортная сеть предназначается для перемещения стружек и пыли из пылестружкоприемников в стружкоделитель и фильтр. От правильного устройства и расчета трубопроводной сети в значительной степени зависят эффективность удаления стружки и пыли, экономичность и надежность работы всей пневматической системы.
Различают простую (одноветьевую) транспортную сеть, применяемую для индивидуальных установок, и сложную (многоветьевую) – для установок, обслуживающих группу станков. Степень сосредоточенности станков, на которых обрабатываются материалы одной марки, в большинстве случаев является решающим фактором при выборе типа пневматической системы – индивидуальной или групповой. Индивидуальными пневматическими системами удаления стружки и пыли от режущих инструментов целесообразно оборудовать не только одиночные станки, но и автоматические линии, если участки с большим пылестружкоотделением расположены на значительном расстоянии друг от друга. В ряде случаев целесообразно сочетание пневматической системы удаления стружки и пыли с механическими, вибрационными транспортерами, а также с пневмотранспортной системой, работающей на сжатие. При этом начальным звеном должна быть пневматическая система, работающая на всасывание.