Обеспечение безопасности при производстве корпусных деталей электромтоторов

ВВЕДЕНИЕ

Производством корпусных деталей электродвигателей во Владимирской области занимается ООО «ПК «ВЭМЗ» — их крупнейший российский производитель.

За последние несколько лет на ООО «ПК «ВЭМЗ» введен в эксплуатацию комплекс высокотехнологичного оборудования по выпуску алюминиевого литья — чугунолитейное производство 30.000 тонн в год.

Литейное производство корпусных является основных заготовительных баз машиностроения. Широкое распространение литейного производства объясняется большими его преимуществами по сравнению с другими способами производства заготовок (ковка, штамповка).

Примерно около 70% (по массе) заготовок получают литьем, а в некоторых отраслях машиностроения, например в станкостроении, 90 — 95%. Литьем можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на механическую обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат на обработку резанием снижает себестоимость изделий и уменьшает расход металла. Кроме того, производство литых заготовок значительно дешевле, чем, например, производство поковок.

Литье в кокиль является одним из самых экономичных способов литья, который нашел широкое применение во многих отраслях промышленности, в том числе и на ООО «ПК «ВЭМЗ». Однако, как и во всех «горячих цехах» литье в кокили сопровождается интенсивным выделением тепла от раздаточных печей расплава, горячих форм и отливок, а также образованием паров воды в процессе охлаждения горячих форм.

Целью настоящего дипломного проекта является нормализация параметров производственной среды. Для реализации этой цели решаются следующие задачи: анализ производственного процесса, выявление опасных и вредных факторов производственного процесса, разработка средств снижения воздействия опасных факторов производственного процесса на человека. В качестве объекта исследования выбран процесс производства корпусов электромоторов — плавильный участок.

Дипломный проект состоит из введения, четырех глав и заключения. По тексту приведено 29 рисунков, 5 таблиц, 5 схем.

Список литературы

включает 21 литературных источника.

1. АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ И КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОМОТОРОВ

1.1 Конструкция электромоторов изготавливаемых на ООО «ПК «ВЭМЗ Основная продукция ВЭМЗ — это трехфазные асинхронные электромоторы мощностью от 0,75 до 315 кВт, в диапазоне скоростей от 500 до 3000 об./мин.

Асинхронные двигатели общепромышленного назначения изготавливаются в основном (базовом) исполнении и в модифицированных исполнениях.

Основное (базовое) исполнение — двигатель монтажного исполнения IM1001 (1081), климатическое исполнение УЗ, для режима работы S1, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов.

Модифицированное исполнение — двигатель, изготовленный на основе узлов основных (базовых) двигателей с необходимыми конструктивными отличиями по способу монтажа, степени защиты, климатическому исполнению и другими отличиями.

Двигатели специального назначения двигатели, предназначенные для узкоспециализированного применения лифтов, транспорта, талей и др.

Серийно изготавливаемый двигатель — двигатель, изготавливаемый по действующим на предприятии техническим условиям и конструкторской документации предназначенной для серийного изготовления.

На рис. 1.1 представлена структура обозначения двигателей 5 и 6 серии.

Рис. 1.1 — Структура обозначения двигателей 5 и 6 серии Буквы и цифры в структуре имеют следующую смысловую нагрузку:

1 — обозначение серии (АИР, АИВ, 4А, 5А, 6А, АН, ВА и др.);

2 — признак модификации (пристраиваемые П; модернизированные М; с алюминиевой станиной Х; с фазным ротором К; повышенного скольжения С; с самовентиляцией Н; с принудительным охлаждением Ф; встраиваемые В; однофазные ЕУ; для транспорта Э; с повышенным пусковым моментом Р.;

3 — габарит (высота оси вращения — 80, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 мм и др.);

4 — установочный размер (S, М, L), или вариант длины сердечника (А, В);

5 — число полюсов (2, 4, 6, 8, 10, 12 или 2/4, 8/6/4 и т. д);

6 — признак отличия по назначению (по нормам — К; с датчиком температурной защиты обмотки — Б; с датчиком температуры подшипника — Б1; с датчиком и антиконденсатным подогревателем — Б2; повышенной точности по установочным размерам — П; малошумные — Н; для лифтов — Л; для станков качалок — С; для сушильных шкафов — СШ; для АЭС — А (А1,А2,А3);

7 — климатическое исполнение по ГОСТ 15 150 (У3, Т2 и т. д.).

В дополнение к обозначению двигателя указывается:

1) монтажное исполнение — IM;

2) напряжение питающей сети — 380 В (220/380 В и др.);

3) степень защиты — IP;

4) другие отличия от основного (базового) исполнения.

В обозначении двигателя может применяться использование нескольких отличительных признаков модификации и назначения. Обозначение двигателя пишется слитно, пробел не применяется.

На рис. 1.2 представлена конструкция, основные узлы и детали асинхронных электродвигателей (электромоторов).

Рисунок 1.2 — Устройство асинхронного электродвигателя (электромотора) В табл. 1.1 представлена спецификация асинхронного электродвигателя (электромотора).

Таблица 1.1

Спецификация асинхронного электродвигателя (электромотора)

1.2 Оборудование и материалы, используемые при производстве электромоторов Электромоторы (электродвигатели) весьма востребованное устройство, применяемое в самых разных отраслях. Именно поэтому специализированные предприятия производят электромоторы самой различной конфигурации и имеющие разнообразные рабочие показатели. Асинхронные электромоторы сегодня применяются во всех областях народного хозяйства: станкостроении, деревообрабатывающей промышленности, системах промышленной вентиляции, транспортерах, подъемниках, насосном оборудовании. При этом существуют электродвигатели сравнительно больших размеров, применяемых на кораблях или электропоездах.

Для производства электродвигателей наиболее оптимально использовать комплексные производственные линии. В комплектацию таких линий входят:

1) оборудование для сборки-сварки статоров;

2) станки для сборки-сварки роторов;

3) оборудование для изоляции пазов статора;

4) аппаратура, отвечающая за намотку катушек статора;

5) станки, обеспечивающие установку обмотки в пазы статора;

6) оборудование для разжима обмотки статора;

7) аппаратура, обеспечивающая формировку обмотки статора;

8) станки для бандажа обмотки статора;

9) оборудование для пропитки и сушки обмотки статора.

Такой процесс, как производство электродвигателей, весьма технологичен и проводится в некоторое количество этапов. Изначально необходимо приобрести и поставить материалы и комплектующие. Весьма важным моментом производства электродвигателей является проведение контроля службой ОТК, поступающих на склад предприятия материалов. Данный фактор обусловливается тем, что для производства электродвигателей необходимы лишь качественные материалы, чем обеспечивается надёжность готового изделия.

Последовательность работы высокотехнических линий по производству электродвигателей:

1) изготовление металлических комплектующих. Наиболее часто для данного процесса используется чугун. Для плавки чугуна применяются печи, работающие по принципу индукции. В процессе плавки чугуна в вагранке происходит изменение его химического состава. Следствием этого является угар одних элементов чугуна и увеличение содержания других. Как правило, в процессе плавки в чугуне снижается содержание железа, кремния и марганца. Само же литьё осуществляется в специальные песчано-глинистые формы (при этом, согласно технологии изготовления, формы должны быть сырыми);

2) изготовление металлических составляющих. В основном, в качестве сырьевой массы для осуществления данного процесса, применяется алюминий. Плавка алюминиевых сплавов сопряжена с их сильным окислением и насыщением газами, что предопределяет особенности загрузки и расплавления шихты, а также обработки получаемых сплавов. Загрузку сначала производят чушковыми материалами, затем отходами изделий и лигатурами с тугоплавкими элементами. После этого загружают легкоплавкие лигатуры и соответствующие элементы. Плавку ведут под слоем флюса и ускоренно во избежание излишнего окисления. Перед разливкой сплавы рафинируются продувкой газообразным хлором или обработкой хлористыми солями цинка, марганца, бора. В результате взаимодействия сплава с солями хлора образуется газообразный хлористый алюминий, очищающий металл от газов и неметаллических частиц. Литьё производится в специальные пресс-формы. Сам же процесс осуществляется с применением специальных литьевых машин, обеспечивающих литьё под давлением;

3) получение полимерных элементов при производстве электродвигателей. Полимерные материалы применяют как в чистом виде (полиэтилен, полистирол, капрон, полипропилен), так и в виде пластмасс. Для образования пластмасс к полимерному материалу добавляют ряд компонентов: наполнители (стеклянное волокно, асбест, цемент, металлические порошки), улучшающие физико-механические свойства пластмасс; пластификаторы (дибутилфталат, диакрилфталат, жидкий тиокол и другие), улучшающие пластичность и эластичность пластмасс; отвердители (полиэтиленполиамин и др.) для отвердения (полимеризации) пластмасс. Технологическая операция обеспечивается специальным оборудованием — термопластавтоматами;

4) заготовление вала. Вал производится из металлопроката. Валы представляют собой детали цилиндрической формы, изготовленные из металла. Они имеют сечение круглой формы. Чаще всего используются для передачи механической энергии в механизмах машин и различных устройствах, так как эффективно передают крутящий момент и воспринимают действие со стороны опор и деталей, расположенных непосредственно на них. Для получения заготовки под валовое устройство, нужно отрезать кусок изделия, установленной длинны;

5) крепёжные соединения в производстве электродвигателей. Закупается или производится отдельными цехами механической обработки. Стоит обратить внимание, что из всего крепежа дополнительную обработку проходят лишь метизы;

6) изготовление листов статора и ротора. Листы статора и ротора изготовляют из электротехнической стали толщиной от 0 35 до 1 мм. Для изготовления роторов машин всех типов и статоров машин переменного тока применяют листы толщиной 0 35 и 0 5 мм; для изготовления полюсов машин постоянного тока и синхронных машин — листы 0 5 и 1 мм. Листы изолируют относительно друг друга специальным лаком; при изготовлении асинхронных машин малой и средней мощности листы часто не покрывают изолирующим лаком, так как имеющаяся на их поверхности окалина (образующаяся при прокатке листов) является достаточной изоляцией. Листы штампуются с помощью штампов соответствующей конфигурации. Для повышения безопасности используются различные приспособления для подачи материала на пресс;

7) обработка листов ротора. Листы ротора выштампованы из вырубок листов статора. Сердечник ротора разделен на такое же число пакетов, как и сердечник статора. Он зажат между двумя нажимными шайбами, из которых левая упирается в бортик вала, а правая запирается пружинным кольцом. Оно врезано в канавку, проточенную в валу. В закрытые пазы ротора вставлены стержни обмотки с гильзовой изоляцией. Вторые концы стержней выгнуты после вставки стержней в пазы. Стержни верхнего и нижнего слоя обмотки соединены хомутиками, которые пропаяны. Лобовые части стержней опираются на обмоткодержатели, отлитые вместе с нажимными шайбами сердечника ротора;

8) обработка листов статора. Включает в себя спрессовку и скрепление скобами;

9) изоляция. Производится листовыми материалами;

10) обмотка. Катушка обмотки имеет в прямом поперечном сечении форму квадрата или прямоугольника и включает в себя изоляционную оболочку из синтетического материала, содержащую набор последовательных витков, образованных металлическим проводником с изоляционным покрытием. Витки уложены слоями продольных или радиальных витков в количестве, зависящем от толщины изоляционного покрытия металлического проводника таким образом, чтобы напряжение между двумя соседними витками, обладающими наибольшей разностью потенциалов, не превышало значения пробивного напряжения (Td), приложенного в воздухе по закону Пашена к упомянутому изолированному проводнику. Намотка для трансформаторов без сердечника производится простым наложением отдельных катушек такого типа. Остающийся в пространствах между витками воздух выполняет роль диэлектрика. В процессе производства электродвигателей производится как на специальном оборудовании, так и вручную;

11) испытания сердечников. Необходимая мера перед процедурой пропитки. Характерные дефекты сердечников: повреждения зубцов, распушение крайних пакетов сердечника, нарушение изоляции листов, особенно у старых машин, листы которых изолированы бумагой (бумага при перегреве обугливается и выпадает), уменьшение плотности прессовки пакетов;

12) механическая обработка комплектующих, в производстве электродвигателей — процесс срезания режущим инструментом с поверхностей заготовок слоя материала в виде стружки для получения необходимой геометрической формы, точности размеров, взаиморасположения и шероховатости поверхностей детали. Осуществляется подобный процесс на аппаратных станках и оборудовании с ЧПУ;

13) сборка и обработка ротора. Осуществляется на универсальных станках. К ротору, который поступает на сборку электрической машины, предъявляется ряд требований. Он является вращающимся узлом электрической машины. Вращение происходит в подшипниках, которые внутренней обоймой крепятся на валу, а наружной — в подшипниковом щите. Между вращающимся ротором и неподвижным статором имеется небольшой воздушный зазор. В машинах с высотой оси вращения 50 — 63 мм воздушный зазор составляет 0,2 — 0,3 мм, а с высотой оси вращения 280 — 355 мм — 0,8 — 1,3 мм. Воздушный зазор в машине должен быть равномерным по всей окружности статора. Неравномерность его оговаривается в чертежах и, как правило, не должна превышать 10% величины самого зазора. Таким образом, при зазоре 0,3 мм допускаемая неравномерность не более 0,03 мм;

14) балансировка ротора. Балансировка роторов — это процедура, необходимая, если вращающаяся часть машины не уравновешена. В этом случае, при вращении появляется сотрясение (вибрация) всей машины. В свою очередь, это может привести к разрушению подшипников, фундамента и, впоследствии, самой машины. Чтобы избежать этого, все вращающиеся части должны быть отбалансированы;

15) сборка. Электрические машины собирают на специальной площадке, свободной от всяких посторонних, не относящихся к сборке, предметов. Перед сборкой проверяют комплектность отремонтированных узлов и деталей.

16) испытания. Перед пропиткой обмотки изоляцию между фазами и на корпус испытывают на электрическую прочность. При этом испытательное напряжение принимают несколько большим, чем при выпускных испытаниях.

Электрические машины мощностью до 100 кВт и напряжением до 1000 В подвергают в соответствии с «Нормами испытания электрооборудования» только некоторым электрическим испытаниям.

Проверка сопротивления изоляции всех обмоток относительно корпуса и Между собой. Эту проверку производят при номинальном напряжении для машин до 1000 В мегаомметром на напряжение 1000 или 2500 В.

Измерение сопротивления обмоток постоянному току. Отклонения измеренного сопротивления от расчетного свидетельствуют об обрывах проводов в местах пайки, металлических замыканиях между витками, ошибках при подборе диаметра про вода при намотке обмоток и других неисправностях.

Испытание изоляции повышенным напряжением (электрической прочности). Эти испытания производят переменным током промышленной частоты путем приложения к изоляции обмоток в течение 1 мин повышенного напряжения. Величина этого напряжения для обмоток статора машин переменного тока равно 0,75 (1000 + Uном) в, но не ниже 1100 В, где Uном — номинальное напряжение машины. Испытание производят мегаомметром.

Опыт холостого хода. Эта проверка позволяет установить существенные неполадки, например: повышенный против нормы ток холостого хода указывает на увеличенный зазор между статором и ротором или малое число витков в обмотке статора; повышенные потери мощности при холостом ходе — на междувитковое замыкание, повреждение сердечника или повышенное трение в подшипниках.

Результаты испытаний заносят в протокол. Объем и норму испытаний принимают в каждом отдельном случае согласно нормам или ведомственным инструкциям.

Испытания, как правило, проводят в специально оборудованной лаборатории на стендах. Часть испытаний может быть осуществлена на рабочем месте ремонтника с обязательным соблюдением правил безопасности труда.

1.3 Структура цеха по производству корпусов электромоторов Цехи литья различают по роду сплава, массе отливок, объему производства, серийности, степени механизации.

Рассматриваемый цех литья ООО «ПК «ВЭМЗ» относится к цехам:

1) по виду литейного сплава: стального литья;

2) по массе отливок: среднего литья;

3) по объему производства: со средним выпуском;

4) по серийности производства: массового производства.

В состав цеха входят производственные отделения (участки), вспомогательные отделения (участки) и склады.

К производственным отделениям, где выполняется собственно технологический процесс изготовления отливок, относятся следующие:

1) модельное;

2) изготовления оболочек форм;

3) прокалочно-заливочное;

4) термообрубное, где очищают отливки от остатков оболочек, отделяют отливки от литноково-питающей системы, зачищают питатели, проводят термообработку и исправляют дефекты отливок.

К вспомогательным относят следующие отделения:

1) подготовки формовочных материалов и шихты;

2) ремонта пресс-форм и другой технологической оснастки;

3) мастерские механика и энергетика;

4) цеховая лаборатория;

5) КПД.

К складам относят закрытые склады шихтовых, формовочных, горючих материалов, готовых отливок.

В цехе предусматривают также помещения для культурно-бытового обслуживания работающих: санитарно-бытового назначения, общественного питания, здравоохранения, культурного обслуживания.

На рис. 1.3 схематично изображен цех литья.

Рисунок 1.3 — Схематичное изображение цеха литья Комплекс для литья корпусов электромоторов ООО «ПК «ВЭМЗ» имеет типовую структуру и содержит следующие этапы:

1) дозация и заливка металла в кокиль;

2) обдув и смазка пресс-формы;

3) смазка камеры прессования;

4) установка арматуры;

5) съем отливки;

6) контроль отливки;

7) обрубка отливки;

8) охлаждение отливки.

По прохождению всех рассмотренных этапов отливка корпуса электромотора принимает окончательный вид, изображенный на рис. 1.4.

Рисунок 1.4 — Отливка корпуса электромотора

1.4 Технология производства отливок чугунного литья для корпусов электромоторов Чугуны это сплавы системы Fe — С, содержащие более 2,14% углерода и кристаллизация которых заканчивается образованием ледебурита. Чугуны относятся к литейным сплавам. Они обладают хорошими литейными свойствами: большой жидкотекучестью (способностью расплава свободно течь в литейной форме, полностью заполняя ее и точно воспроизводя все контуры) и малой усадкой — уменьшение объема металла при охлаждении и кристаллизации невелико, что позволяет получать качественные отливки сложной формы.

1.4.1 Классификация и особенности применения чугунов для отливок электромоторов Углерод в процессе кристаллизации чугуна может выделяться в связанном (в видё карбида железа) состоянии и в свободном состоянии — в виде графита (Г). Графит — это аллотропическая модификация чистого углерода (другой модификацией является алмаз). Кристаллическая решетка графита — гексагональная, слоистая, что делает его малопрочным и мягким.

Процесс образования в чугуне включения графита называется графитизацией. Какой вид чугуна будет получен при кристаллизации расплава — белый или графитизированный (серый) — определяется скоростью охлаждения. На условия графитизации кроме скорости охлаждения существенно влияет также химический состав чугуна. В промышленном чугуне кроме углерода (2,5 — 4% не более) обязательно содержится кремний, марганец, сера и фосфор.

Кремний, как и углерод, способствует графитизации. Содержание кремния в чугунах колеблется в широких пределах от 0,3 — 0,5% до 3 — 5%. Изменяя содержание кремния и углерода можно получить разнообразные по свойствам и структуре чугуны.

Марганец в отличие от кремния препятствует графитизации, способствуя отбеливанию чугуна (образованию цементита). Сера также способствует отбеливанию и ухудшает литейные свойства. Фосфор не влияет на графитизацию, но существенно повышает жидкотекучесть расплавленного чугуна, т. е. его литейные свойства.

Таким образом, изменяя химический состав чугуна и регулируя скорость охлаждения, можно получить различную металлическую основу чугуна. Классификация графитизированных чугунов весьма проста: вид чугуна определяется формой включений графита. Если графит имеет пластинчатую форму, то чугун называется серым. В высокопрочном чугуне графит имеет шаровидную форму, а в ковком — хлопьевидную.

Рассмотрим более подробно свойства серого чугуна. Серый чугун получается непосредственно в процессе кристаллизации с замедленным охлаждением; графит при этом имеет пластинчатую форму. Механические свойства серого чугуна как конструкционного материала зависят как от свойств металлической основы (матрицы), так и от количества геометрических параметров и характера распределения включений графита. Чем меньше этих включений и чем они мельче, тем выше прочность чугуна. Металлическая основа в сером чугуне обеспечивает наибольшую прочность и износостойкость. Относительное удлинение при растяжении серого чугуна независимо от свойств металлической ос-новы практически равно нулю (д? 0,5%).

Наиболее высокими механическими свойствами обладают модифицированные ферросилицием и силикокальцием серые чугуны. Модифицирование это добавка в расплав нерасплавляющихся измельченных частиц, которые обеспечивают измельчение графитовых включений.

Применяются серые чугуны для малонагруженных деталей сельскохозяйственных машин, автомобилей, тракторов. Чугуны с перлитной основой, обладающие очень высокой способностью гасить механические колебания (высокая демпфирующая способность), применяют для отливок станин станков и механизмов, а также для изготовления дизельных цилиндров, деталей блока двигателей внутреннего сгорания (поршневые кольца, штоки и т. п.).

1.4.2 Технология производства отливок в цехе чугунного литья Цех чугунного литья состоит из двух участков:

1) Участок ковкого чугуна. На данном участке изготавливаются литые за-готовок из ковкого чугуна: ступицы, рычаги, корпуса и др.

Складирование шихтовых материалов производится на шихтовом участке, доставляемых железнодорожным и автомобильным транспортом. Навеска шихты осуществляется с помощью весовых тележек и объёмных дозаторов.

Плавка осуществляется дуплекс процессом «вагранка + электропечь». Вагранка — коксовая с искрогасителем и системой дожигания оксида углерода. Загрузка шихты в вагранку производится с помощью скипового подъёмника. Жидкий металл из вагранки подаётся в электродуговую печь ДСН-3 мостовым краном с помощью трех тонного ковша.

В вагранке осуществляется плавка чугуна, в электропечи — подогрев и доведение его до необходимого химического состава. Доставка металла из электропечи в заливочные ковши ёмкостью от 80 до 200 кг осуществляется с помощью барабанного раздаточного ковша емкостью 750 кг.

Формовка на первом литейном конвейере — производится пневматической встряхивающей машиной мод. РСМ с подпрессовкой; на втором и третьем конвейерах — пневматической встряхивающей машиной мод. 703 М с подпрессовкой. Приготовление стержневой смеси осуществляется на смешивающих бегунах марки 1А12. Изготовление стержней — на стержневых машинах марок 305, 2ББ-83, 348 и накатной стержневой машине. Все стержни после изготовления сушатся в вертикальном сушиле СКВГ-3, время сушки — 45 мин.

Охлаждение форм после заливки происходит на охладительных ветвях литейных конвейеров № 1, 2 и АЛ-2002. Выбивка форм осуществляется на выбивных решетках.

Частичная отбивка литников производится при первой очистке литья в галтовочных барабанах непрерывного действия. Далее отливки в ваннах подаются на отжиг. Отжиг осуществляется в тоннельных газовых печах «Дресслера» (максимальная температура 1045 °C; время отжига 36−38 часов). Отработанная смесь транспортируется пластинчатыми конвейерами в мульдах и специальной таре. Охлаждение отливок происходит на пластинчатых конвейерах и в мульдах.

Очистка отливок после отжига осуществляется в дробеметном барабане СТК-110, повторная очистка — в галтовочном барабане. Очищенные отливки в специальной таре цеховым транспортом перевозятся в отдел окончательной об-работки для зачистки на наждачных станках, рихтовки, обрезки литников.

2) участок серого чугуна. На участке серого чугуна производится изготовление таких литых заготовок, как: шкивы, диски вариаторов, пробки, корпуса и крышки подшипников и т. д. Основными этапами в процессе производства отливок являются:

Складирование и навеска шихты.

Все шихтовые материалы поступают на склад шихты в железнодорожных вагонах. Возврат собственного производства транспортируется на склад шихты подвесным конвейером. Разгрузка металлической шихты производится мостовыми кранами, оборудованными магнитными шайбами.

Брикеты горячего брикетирования подаются на склад шихты автомашиной в таре. Хранение шихтовых материалов производится в местных закромах.

Загрузка плавильных агрегатов.

Для плавки чугуна СЧ 18 применяются следующие материалы:

1) чугуны литейные;

2) чугуны легированные; лом чугунный;

3) брикеты чугунные;

4) лом стальной;

5) ферросилиций;

6) ферромарганец или руда марганцевая;

7) кокс литейный;

8) известняк.

Плавка, разливка, заливка форм.

Плавка металла производится в 2-х коксовых вагранках, производительностью 15 т/ч каждая, работающих поочерёдно (через день).

Вагранки оборудованы мокрыми искрогасителями и системами дожигания оксида углерода. Жидкий металл подаётся в ковшах к местам заливки форм.

Складирование и подготовка формовочных материалов.

Формовочные пески поступают в цех на эстакаду разгрузки в саморазгружающихся вагонах. Со склада песок с помощью тарельчатых питателей и ленточных транспортеров подается в барабанное сушило.

Лигнин и формовочная глина поступает на склад в открытых вагонах, разгружаются краном, оборудованным грейфером, и хранятся в закромах.

Оборотная формовочная смесь от выбитых решеток системой ленточных транспортеров подается к магнитным сепараторам и полигональным ситам. После просеивания смесь попадает в бункера-накопители, где она усредняется и охлаждается.

Смесеприготовление.

Перед приготовлением единой формовочной смеси готовится освежающая добавка на бегунах модели «114». В состав освежающей добавки входят следующие компоненты: песок, лигнин, бентонит. Единая формовочная смесь готовится в бегунах непрерывного действия модели «1524».

В состав единой формовочной смеси входят: оборотная смесь, освежающая добавка, суспензия. Подача формовочной смеси на участок формовки про-изводится системой ленточных транспортеров.

Приготовление стержневых смесей производится в смесителях периодического действия.

Подача стержневой смеси к стержневым машинам и автоматам производится кран-балкой с самозагружающейся бадьей.

Формовка.

Формовка производится «по сырому» в песчано-глиняных формах. Методы формовки: встряхивание с допрессовкой на формовочных машинах литейных конвейеров, прессование под высоким удельным давлением на линиях автоматической формовки.

Изготовление стержней.

Изготовление стержней производится двумя способами:

1) на стержневых полуавтоматах по нагреваемой оснастке;

2) на стержневых машинах с последующей тепловой сушкой в вертикально — замкнутом сушиле «СКВГ-3».

Охлаждение форм.

Охлаждение форм автоматических линий литейных конвейеров производится на охладительных вентилируемых ветвях.

Выбивка форм и отбивка литников.

Выбивка отливок на автоматических линиях и литейных конвейерах производится на встряхивающих выбивных решетках.

Отбивка литников производится в проходных галтовочных барабанах непрерывного действия. Литники, не отбивающиеся в галтовочных барабанах, отбиваются вручную.

Охлаждение и очистка отливок.

Охлаждение отливок начинается после заливки форм. Отливки охлаждаются вместе с формой в процессе выбивки, транспортировки и очистки. Крупные отливки дополнительно охлаждаются в водяной ванне. Очистка мелких отливок производится в дробеметных барабанах непрерывного действия.

Очистка крупных отливок — в дробеметной камере непрерывного действия, а затем окончательная обработка и окраска отливок. Зачистка наждаком отливок осуществляется на односторонних обдирочно — шлифовальных станках. Окраска отливок осуществляется методом окунания с последующей сушкой в сушильной камере.

1.4.3 Технологический процесс на участке плавки и заливки металла На рис. 1.5 представлена схема технологического процесса на участке плавки и заливки металла для производства корпусов электромоторов.

Спецификация:

1) вагранка для плавки чугуна;

2) копильник вагранки;

3) монорельс для раздачи металла по конвейерам;

4) электротельфер;

5) изложницы для слива «холодного» металла;

6) ящик с песком;

7) монорельс для заливки форм ЛАФ-2;

8) место хранения запасных заливочных ковшей;

9) газовые горелки для подогрева заливочных ковшей;

10) заливочная площадка ЛАФ-4;

11) монорельс для заливки форм ЛАФ-4;

12) горелка для подогрева барабанных ковшей;

13) тара для шлака;

14) тара для модификаторов чугуна.

Рисунок 1.5- Схема технологического процесса на участке плавки и заливки металла Разливщик за 30 минут перед началом работы и в перерывы должен подать пять барабанных ковшей разливочным электротельфером 4 к стационарным газовым горелкам 12, установленным вдоль трассы разливочного монорельса 3.

Разливщик должен направить пламя горелки по центру горловины ковша, нагреть обработанный ковш до температуры 500−700 °С (темно-красный цвет). Измерение температуры нагрева ковша производится визуально.

Разливщик должен подать нагретый обработанный ковш электротельфером 4 под носик копильника вагранки 2 для набора металла. В работе используется 4−5 барабанных ковша, в зависимости от загрузки конвейеров.

Разливщик должен набрать совком модификатор ФС65 Ба12 с размером фракций 3−10 мм из тары 14 и засыпать в барабанный ковш для модифицирования жидкого чугуна из расчета 600 грамм 10,75% на один барабанный ковш.

Вагранщик по команде разливщика должен включить поворотный меха-низм копильника 2 и наполнить барабанный ковш металлом, затем установить его в исходное (вертикальное) положение.

Разливщик металла должен электротельфером 4 отвести барабанный ковш, наполненный жидким металлом из копильника и подать его к месту очистки шлака. При помощи штурвала наклонить горловину барабанного ковша в удобное положение и счищалкой (угольник не менее 30Ч30Ч1500) счистить с поверхности металла шлак, счищалку положить в ящик с песком, а барабанный ковш при помощи штурвала поставить в исходное положение. Разливщик должен подать барабанный ковш к месту раздачи металла по конвейерам.

Заливщик обязан погрузить сухой футерованный ковш на ручную тележку на участке футеровки ковшей и подать к рабочему месту. Раствором огнеупорной глины замазать имеющиеся трещины.

Установить ковш вручную на поставку у газовой горелки 9, пламенем газовой горелки высушить свежемазанные места, дать ковшу остыть и поставить его на место хранения ковшей на заливочном участке 8.

Готовый заливочный ковш установить в обойму подвески, зафиксировать защелкой и пламенем газовой горелки 9 нагреть внутреннюю часть ковша до температуры 500−700 °С (темно-красный цвет), подать заливочный ковш к носику барабанного ковша. Разливщик должен наполнить заливочный ковш не более 7/8 его внутренней высоты. Заливщик должен счищалкой удалить шлак с поверхности металла, подать ковш с металлом к месту заливки форм, открыть защелку и залить формы. Пустой ковш зафиксировать защелкой и по обратной ветви монорельса или бирельса подать для повторного наполнения металлом.

При заливке держать стояк, наполненный металлом. Прерывать струю в процессе заливки запрещается. Заливать металл в форму ровной струей с минимальной высоты в самую середину чаши, избегая попадания струи на край чаши, чтобы не было разбрызгивания и перелива через края. В недостаточно просушенный ковш набирать металл запрещается. Шлак, плавающие на поверхности металла в ковше, перед заливкой счищать сухой и подогретой счищалкой. Максимальная высота струи металла при полном ковше не должна превышать на ЛАФ-2 — 450 мм, на втором конвейере — 400 мм, на третьем конвейере — 500 мм, на ЛАФ-3 — 550 мм.

После розлива металла из заливочного ковша по формам остатки жидкого металла, в обязательном порядке, сливать в изложницы, предварительно смазав их жидким раствором огнеупорной глины и дать высохнуть. «Сливы» «холодного» металла из барабанных ковшей производить в формы-изложницы, предварительно установив закладную на глубину не менее 170 мм. При сливе «холодного» металла в форму-изложницу питатели должны быть пролиты на всю высоту [21 — 23]. Из проведённого анализа следует, что основным параметром, влияющим на качество отливок корпусов электромоторов, является температура, поэтому ниже рассматриваются требования к температурному режиму и возможности его реализации. На рис. 1.6 представлена схема технологического процесса производства отливок корпусов электромоторов в цехе чугунного литья.

Рисунок 1.6 — Схема технологического процесса производства отливок корпусов электромоторов в цехе чугунного литья

1.4.4 Технологические требования к температуре жидкого металла для отливок корпусов электромоторов Температура металла на выходе из желоба вагранки должна быть в диапазоне от 1390 до 1440 °C, в копильнике от 1380 до 1420 °C.

Температура на ЛАФ-2: в барабанном ковше от 1360 до 1390 °C; на заливке от 1340 до 1380 °C.

Температура на втором конвейере: в барабанном ковше от 1350 до 1380 °C; на заливке от 1320 до 1370 °C.

Температура на третьем конвейере: в барабанном ковше от 1340 до 1370 °C; на заливке от 1320 до 1360 °C.

Температура на ЛАФ-3: в барабанном ковше от 1320 до 1360 °C; на заливке от 1300 до 1340 °C.

Температура на ЛАФ-4: в барабанном ковше от 1355 до 1385 °C; на заливке от 1330 до 1375 °C.

Замер температуры металла производит пирометрист с помощью пирометра «Проминь М1», записывая на доске и в журнале каждые 30 минут:

1) температуру при наполнении барабанного ковша из копильника;

2) температуру при переливе из каждого барабанного ковша в заливочный ковш после отбора шлака.

Температура металла в литейной форме зависит от нескольких составляющих: температуры расплава металла и от температуры самой формы. Температура формы также зависит от ряда показателей: влажности формовочной смеси; теплоемкости формовочной смеси; химического состава смеси.

При заливке очень важна однородность температурного поля литейных форм, из-за рельефной структуры отдельные части формы имеют различную толщину. Протекающим металлом форма в местах подвода разогревается, в тонкие части отливки металл подходит охлажденным и скорость их затвердевания еще больше увеличивается. Массивные части, разогретые горячим металлом, затвердевают медленнее. Такое температурное поле способствует образованию в отливке (в ее массивном или тепловом узле) концентрированной уса-дочной раковины. Анализ данных статистики брака показал, что данный вид дефекта является преобладающим для цеха чугунного литья. Однородность температурного поля формы на предприятии не определяется.

Большое влияние на качество получаемой отливки оказывает влажность формовочной смеси. При повышенной влажности скорость затвердевания отливки снижается, так как большое количество тепла расходуется на испарение лишней влаги. Известно, что вода — жидкость с самым высоким значением удельной теплоемкости. Другими словами, чтобы обеспечить заданное количество температуры, вода должна поглотить или отдать количество тепла значительно больше, чем любое другое вещество такой же массы. Удельная теплоемкость воды равна 4,2 кДж/(кг•К), что почти в восемь раз больше теплоемкости чугуна, которая составляет 0,54 кДж/(кг•К). Следовательно, чтобы обеспечить заданную температуру литейной формы при повышенной влажности смеси, нужно затратить в восемь раз больше тепла.

Металл в форму заливается из раздаточного ковша, температура его зависит также от температуры ковша и равномерности его прогрева. Технологическая документация содержит требования к температуре ковшей, но исполнение их никем на предприятии не контролируется. Нельзя утверждать, что температура ковша соответствует норме, то есть на последней стадии может произойти остывание металла по причине неравномерности или недостаточности прогрева.

2. АНАЛИЗ ВРЕДНЫХ И ОПАСНЫХ ФАКТОРОВ, ТРАВМООПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ КОРПУСОВ ЭЛЕКТРОМОТОРОВ В разделе предлагается провести анализ вредных и опасных факторов, которым подвергаются основные производственные рабочие (заливщики металла) на участке производства корпусных деталей электромоторов и на основании результатов этого анализа провести модернизацию производства с целью уменьшения вредного воздействия выявленных нарушений условий труда.

2.1 Организация рабочего места Оборудование, используемое в производствах по переработке чугунов, соответствует требованиям действующих государственных стандартов Системы стандартов безопасности труда.

Оборудование для литья оснащено устройствами местной вентиляции для удаления пыли и газообразных продуктов из рабочей зоны.

Пусковые устройства производственного оборудования сблокированы таким образом, чтобы пуск оборудования был невозможен без предварительного включения аспирационных систем.

Система очистки пресс-форм после съема готовых изделий на всех видах используемого оборудования исключает раздув газообразных продуктов, пыли и грата в рабочее помещение.

Технологическое оборудование имеет надежную теплоизоляцию наружных поверхностей, их температура не превышает 45? С.

Места возможных выбросов расплавленного материала чугуна оборудованы защитными экранами.

Инструменты, технологическая оснастка, приспособления, используемые персоналом, соответствуют требованиям действующих нормативных правовых актов по охране труда.

Опасное производственное оборудование (или его отдельные части) окрашены в сигнальные цвета. На участках с наличием вредных и опасных производственных факторов вывешены знаки безопасности в соответствии с действующим государственным стандартом Системы стандартов безопасности труда.

Поверхности органов управления производственного оборудования, предназначенные для действия в аварийных ситуациях, окрашены в красный цвет.

2.2 Оценка параметров микроклимата Измерения показателей микроклимата при контроле их соответствия гигиеническим требованиям проводились в холодный период года — в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней температуры наиболее холодного месяца зимы не более чем на 5 °C, в теплый период года — в дни с температурой наружного воздуха, отличающейся от средней максимальной температуры наиболее жаркого месяца не более чем на 5 °C.

Рисунок 2.1 — Метеометр МЭС-200А При измерении был использован прибор (рис. 1.7): Метеометр МЭС-200А — предназначеннный для измерения атмосферного давления, относительной влажности воздуха, температуры воздуха, скорости воздушного потока внутри помещения или в вентиляционных трубопроводах, параметров тепловой нагрузки среды ТНС-индекса и концентрации токсичных газов.

Технические характеристики:

1) питание — аккумуляторы типа VH АА 1700 напряжением 4,8 В или от источника электропитания ИЭС7−1203 ШУВК.436 230.003 ТУ напряжением 12 В и током 0,25 А.

2) рабочие условия: блок электроники при температуре от -20 до +60°С и относительной влажности окружающего воздуха до 95% при температуре 35 °C; щуп измерительный Щ-1 для измерения давления, относительной влажности, температуры и скорости воздушного потока при температуре от -40 до +85°С и относительной влажности окружающего воздуха до 98% при температуре 35 °C; щуп измерительный температуры черного шара Щ-2 при температуре от -40 до +85°С и относительной влажности окружающего воздуха до 98% при температуре 35 °C; щупы измерительные концентрации токсичных газов Щ-4, Щ-5, Щ-6 при температуре от -20 до +50°С и относительной влажности окружающего воздуха до 98% при температуре 35 °C.

Работа заливщика металла по энергозатратам относится к категории работ IIб в соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими нормативами микроклимата производственных помещений.

В табл. 2.1 приведены основные параметры микроклимата на рабочем месте заливщика металла.

электромотор отливка микроклимат заливщик Таблица 2.1

Параметры микроклимата на рабочем месте заливщика металла

Среднесменная величина ТНС-индекса была определена с учетом времени пребывания на каждом из рабочих мест. По этой среднесменной величине применительно к конкретной категории работ IIа был определен класс условий труда. Кроме того, учитывались и другие показатели микроклимата (скорость движения воздуха, влажность, интенсивность теплового излучения). Окончательную оценку установили по показателю, отнесенному к наибольшей степени вредности.

Сдедовательно, условия труда по показателям микроклимата соответствуют классу 3.3 за теплый период года и 3.1 классу за холодный период года.

2.3 Оценка производственного шума На рабочем месте заливщика металла действует прерывистый шум в течение определенных временных интервалов, в паузах уровень фонового шума значительно отличается. Продолжительность смены составляет 8 часов. Уровень прерывистого шума и суммарное время его действия, уровень фонового шума в паузах на протяжении всей смены приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Уровень фонового шума в паузах на протяжении смены

Прерывистый шум 84 дБА действует в течение 8-часовой смены суммарно в течение 0,7 часа (т.е. 8% смены), уровень фонового шума в паузах (т.е. 92% смены) составлял 78 дБА.

К каждому измеренному уровню звука добавляется (с учетом знака) поправка по табл. 2.3, соответствующая времени его действия (в ч или % от общего времени действия).

Таблица 2.3

Поправки

Поправки равны -10 и -1 дБ: складывая их с соответствующими уровнями шума, получаем: и. Поскольку первый уровень значительно меньше первого, им можно пренебречь.

Складываем уровни по формуле (1):

(1)

где — добавочный коэффициент, табл.2.4.

Таблица 2.4

Добавка ДL

Окончательно получаем эквивалентный уровень шума за смену 79,2 дБА, что не превышает допустимый уровень 80 дБА и соответствует классу условий труда — 2.

2.4 Оценка параметров световой среды Работая при освещении плохого качества или низких уровней, люди могут ощущать усталость глаз и переутомление, что приводит к снижению работоспособности. В ряде случаев это может привести к головным болям. Причинами во многих случаях являются слишком низкие уровни освещенности, слепящее действие источников света и соотношение яркостей. Головные боли также могут быть вызваны пульсацией освещенности.

Правильно спроектированное и рационально выполненное освещение производственных помещений оказывает положительное психофизиологическое воздействие на работающих, способствует повышению эффективности и безопасности труда, снижает утомление и травматизм, сохраняет высокую работоспособность.

Обследование условий освещения заключается в определении следующих показателей:

1) коэффициента естественной освещенности;

2) освещенности рабочей поверхности;

3) показателя ослепленности;

4) коэффициента пульсации освещенности;

5) прямой блесткости (наличия эффективных мероприятий по ее ограничению).

Оценка условий освещения проводится в соответствии с Гигиеническими критериями (Руководство Р 2.2.2006;05) и МУ 2.2.4.706−98. Оценка освещения рабочих мест и заключается в определении класса условий труда в зависимости от результатов проверки. Перед процедурой обследования освещения произведена замена всех перегоревших ламп, чистка ламп, светильников, остеклений световых проемов.

Непосредственно перед проведением измерений был производен сбор данных:

1) в помещении цеха одностороннее боковое естественное освещение;

2) тип светильников — ЛЛ;

3) тип ламп — ЛД60×2;

4) литеный цех оснащен 30 светильниками местного освещения;

5) число негорящих ламп — 0.

Для оценки естественной освещенности было выполнено 2 замера, т. е. было задействовано 2-ое замерщиков — один из них проводил измерения на крыше здания, а другой в самом помещении. Показания были сняты при 10-бальной облачности и одновременно.

Измерения освещенности от установок искусственного освещения были проведены в темное время суток. В начале и в конце измерений был проведен контроль напряжения электросетей освещения.

Измерения проводились с помощью универсального устройства Люксметр+Яркомер+Пульсметр (рис. 2.2), который позволяет производить измерения освещенности, создаваемой различными произвольно пространственно-расположенными источниками, яркости самосветящихся объектов, коэффициента пульсации газоразрядных ламп и освещенности в диапазоне 380 — 760 нм.

Рисунок 2.2 — Устройство «Люксметр+Яркомер+Пульсметр»

Измеренные параметры световой среды приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Результаты измерения параметров световой среды

Общая оценка условий труда по освещенности соответствует классу условий труда 2 — допустимые.

2.5 Оценка химического фактора Химический фактор — химические вещества и смеси, в т. ч. некоторые вещества биологической природы, получаемые химическим синтезом и /или для контроля которых используют методы химического анализа.

Вредными являются вещества, которые при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Сведения о средствах измерения: Аспиратор воздуха «АПВ-4−220В-40», зав. № 137, свидетельство о поверке № № 3.3/1421; № 3.3/1422; № 3.3/1423; № 3.3/1424; от 01.11.2011 до 01.11.2012; № 332 253−06 в гос. реестре средств измерений; Спектрофотометр «ПЭ-5400В», зав.№ 1 109 040, свидетельство о поверке № 915 от 21.11.2012 до 21.11.2013; № 41 144−09 в гос. реестре средств измерений; Весы «HTR-120CE», зав.№ 111 842 043, свидетельство о поверке № 5259 от 23.11.2012 до 23.11.2013; № 38 225−08 в гос. реестре средств измерений; Сильфонный аспиратор «АМ-5М», зав.№ 1134, свидетельство о поверке № 126/811 от 03.12.2012 до 03.12.2013; № 17 958−98 в гос. реестре средств измерений; Барометр анероид метеорологический БАММ-1, зав.№ 1079, свид. оповерке № 126/810 от 03.12.2012 до 03.12.2013; № 5738−76 в гос. реестре средств измерений.

Нормативная документация, устанавливающая метод проведения измерений и оценок и регламентирующие ПДК, ПДУ, нормативные значения измеряемого и оцениваемого фактора: Руководство Р 2.2.2006;05. «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда», утв. Главным государственным санитарным врачом 29.07.2005 г., ГОСТ 12.1.005−88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» с изменением № 1, введ. с 1.12.2000г., ГН 2.2.5.1313−03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» утв. Гл. госуд. санитарным врачом РФ 27.04.2003 г.

Фактические и нормативные значения измеряемых параметров приведены в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Фактические и нормативные значения измеряемых параметров

Заключение

по химическому фактору: класс условий труда — 2, фактические значения измеряемых параметров на рабочем месте соответствуют требованиям ГН 2.2.5.1313−03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».

2.6 Оценка травмоопасности рабочего места Оценке травмоопасности подвергаются производственное оборудование, приспособления и инструменты, используемые при осуществлении технологических процессов. Кроме того, при оценке травмоопасности рабочих мест проверяется уровень подготовки работников по вопросам охраны труда, который должен отвечать требованиям, установленным постановлением Минтруда РФ, Минобразования РФ от 13.01.2003 N 1/29 «Об утверждении порядка обучения по охране труда и проверки знаний требований охраны труда работников организаций» .

Оценка травмоопасности производственного оборудования, инструментов и приспособлений проводится путем анализа технической документации, внешнего осмотра и проверки соответствия их состояния требованиям нормативных правовых актов по охране труда (табл. 2.7).

Таблица 2.7

Перечень нормативных правовых актов по охране труда, используемых при оценке травмоопасности рабочего места заливщика металла