Разработка методов улучшения виброакустических характеристик заточных станков и снижения травматизма операторов

• Автор: Замшин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.26.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Станочное оборудование и станочные комплексы, предназначенные для механической обработки резанием, являются основным видом технологических машин для размерной обработки деталей. Культура современного производства предполагает не только использование высокоэффективного и высокотехнологичного оборудования, но и безопасность условий труда операторов. Экологические характеристики технологических машин в значительной степени определяют их конкурентоспособность на мировых рынках, т.к. в развитых странах человеческий фактор основной и улучшение условий труда, увеличение его безопасности относится к приоритетным направлениям развития производства. Передовые отечественные станкостроительные предприятия выпускают оборудование, отвечающее мировым стандартам по показателям точности обработки, производительности, надежности. Но вместе с этим следует отметить и то, что отечественные станки существенно уступают зарубежным аналогам по показателям безопасности условий труда и, в первую очередь, по несоответствию шумовых характеристик в рабочей зоне санитарным нормам. Отрицательное воздействие повышенного шума на здоровье работающих известно шумовая и вибрационная болезни занимают второе и третье место в списке профессиональных заболеваний, но кроме этого повышенный шум сопровождается снижениями производительности труда и увеличением брака выпускаемой продукции, что и является причиной значительных социальноэкономических потерь. Таким образом, проблема снижения акустической активности оборудования является актуальной и имеет большое научнотехническое и социальноэкономическое значение.
В последнее десятилетие наблюдается повышение интереса к данной теме, выполнен комплекс исследований, посвященных шумообразованию, методам расчета шума и практическим рекомендациям по его снижению основных групп металлорежущих и деревообрабатывающих станков, таких как токарные,
фрезерные, шлифовальные, зубообрабатывающие, фуговальные, рейсмусовые, пильные и т.д.
Вместе с тем следует отметить, что практически полностью отсутствуют исследования условий операторов заточных станков для металлорежущего и деревообрабатывающего инструмента, которые интенсивно эксплуатируются в инструментальных цехах и заточных участках механических цехов. Отличительными особенностями заточных станков является
широкая номенклатура конфигураций и геометрических размеров затачиваемого и заточного инструмента

заточка производится при высоких частотах вращения

малая изгибная жесткость широкой номенклатуры затачиваемого и заточного инструмента.
Поэтому, несмотря на невысокий уровень технологических нагрузок, эти станки характеризуются повышенными уровнями шума в высокочастотной части спектра и повышенным травматизмом глаз и лица операторов изза поломок инструмента и мелкодисперсной металлической и абразивной стружки, имеющей высокую температуру. Кроме этого отечественные заточные станки не оснащены системами защиты операторов от шума и стружки.
Целью данной работы является снижение уровней вибрации и шума при эксплуатации заточных станков до предельнодопустимых значений и обеспечение безопасности труда операторов путем снижения травматизма.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ

1. Раскрытие источников и законохмерностей формирования акустических характеристик в рабочей зоне заточных станков и их связь с показателями травматизма.
2. Модели виброакустической динамики системы затачиваемый инструмент заточный инструмент, как доминирующей в формировании спектров шума в рабочей зоне заточных станков.
3. Аналитические зависимости уровней шума, излучаемого преобразующей системой затачиваемый заточной инструмент, учитывающие конфигурации и размеры элементов акустической системы, технологические режимы работы и механические характеристики, включающие коэффициенты потерь колебательной энергии и определяющие диссипативные характеристики колебательной системы.
4. Методику расчета спектров шума заточных станков и математическое обеспечение расчета, а также проектирование систем защиты и инженерные решения по улучшению условий труда операторов.
Научная новизна работы заключается в следующем
1. Теоретически описан процесс шумообразования группы заточных станков, выявлены доминирующие источники и определен их количественный вклад в формирование акустических характеристик в рабочей зоне.
2. Модели генерации шума системой затачиваемый заточной инструмент, в отличие от существующих для обработки резанием, учитывают коэффициент потерь колебательной энергии и позволяют теоретически обосновать рациональные параметры демпфирующих устройств по критерию величины снижения шума.
3. Аналитические зависимости уровней звукового давления учитывают всю номенклатуру затачиваемого и заточного инструмента и его структуру, технологию заточки и существенно уточняет закономерности формирования спектров шума при обработке абразивным инструментом.
Практическая ценность работы состоит в следующем
1. Разработана методика и математическое обеспечение инженерного расчета октавных уровней звукового давления группы заточных станков.
2. Предложены и теоретически обоснованы комплексные системы обеспечения безопасных условий труда операторов от шума, стружки и поломок инструмента, включающие конструкции вибродемпфирования затачиваемых пил и обеспечивающие необходимую величину снижения шума в самом источ
нике, а так же экраны, закрывающие зону обработки, рассчитанные по критерию выполнения санитарных норм шума и предотвращающие травмирование операторов.
Исследования проводились с привлечением основных нормативных документов по Охране труда, положений технической виброакустики, теории колебаний и статистических методов обработки экспериментальных данных.
Эксперименты проводились в инструментальном цехе ОАО Роствертол, модельном цехе Завода по выпуску КПО, инструментальном цехе ОАО НЛП КП КВАНТ. Внедрение комплекса мероприятий, включающее демпфирующие устройства круглых и плоских пил и экранирующие устройства зоны обработки, обеспечили выполнение санитарных норм шума в рабочей зоне заточных станков и понизили травматизм.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
Изучение закономерностей виброакустики непосредственно связано с вопросами динамики процесса обработки, что рассматривалось в работах Бржозовского Б.М., Вейца В.Л., Кудинова В.А., Городецкого Ю.И., Заковоротного В.Л., Козочкина М.П., Панова О.Н., Чукарина А.Н. и др. Вопросам изучения условий труда и разработке мер и требований безопасности в промышленности в нашей стране посвятили свои работы О.И. Русак, С.В. Белов, Малоян, В.Н. Бринза, Э.П. Пышкина, Самолдин, С.Г. Смирнов, Шкрабак, И.М. Фадин, А.И. Никитин, В.Я. Лапин, Е.Я. Юдин и др.
1.1. Меры и средства, обеспечивающие безопасность труда в металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности
Литература


Основная мысль, которая прослеживается при анализе этой информации, состоит в том, что учет требований безопасности в передовых технологиях выполняется наряду с требованиями по качеству. Например, в 1 перечислены первостепенные по важности факторы, которые необходимо учитывать точность, переналаживаемость, совместимость с другим оборудованием, производительность, надежность, удобство управления, экологические факторы, приемлемую шумность. Требования безопасности, в первую очередь, по условиям шума рассматриваются, например, японскими специалистами, наряду с технологическими и экологическими требованиями к станкам. Обращается также внимание на экологическую безопасность. Для соблюдения требований охраны труда во многих странах введены нормы безопасности. Наряду с нормативноорганизационными мероприятиями безопасность достигается разнообразными техническими средствами. ЧПУ, автоматическими линиями, роботизированными комплексами. В деревообработке вводятся полуавтоматические и автоматические агрегаты. Применение этих новых типов оборудования снижает контакт работающих со многими опасными и вредными производственными факторами ОВПФ, способствуют снижению травматизма. Но появление новых технологических систем, серьезно повышая затраты, не избавляет производство от вредностей. Поэтому, наряду с автоматизацией производственных процессов, чрезвычайно важным является снижение каждого из ОВПФ в отдельности. Одно из наиболее распространенных средств защиты работающих операторов это устройство защитных ограждений, окружающих механически подвижную часть оборудования 2, 3, 4, 5. Здесь применяется целый комплекс мер. Для безопасности операторов станков защитные ограждения делаются блокируемыми и раздвижными из прочной листовой стали с прозрачными толстыми смотровыми окнами из поликарбоната, способными выдерживать непосредственный удар обломков инструмента, вращающегося с большой частотой. В последнее время для многоцелевых станков, в том числе токарных, стали применять полностью закрытые ограждения с крышей, сохраняющие внутри рабочей зоны пары СОЖ и масла. Однако главное условие безопасности безусловное и осмысленное соблюдение ее норм, требований и предписаний, что выгодно также и с экономической точки зрения. Так по данным ряда германских профсоюзов расходы на одного травмированного на производстве рабочего составляют 0 марок в день 8. Снижение шума достигается по трем направлениям в источнике, по пути распространения и на рабочем месте рис. Вопрос снижения шума станков в источнике образования является предметом отдельного рассмотрения. Снижение шума на рабочем месте достигается размещением оператора в звукоизолированной кабине, как правило, с дистанционным управлением ,
Обратим внимание, что почти все перечисленные выше меры снижают действие на работающих и других ОВПФ пыли, СОЖ, металлической и древесной стружки и пр. Для снижения запыленности и действия СОЖ также применяются воздушные или водяные завесы, системы сбора и очистки пыли, тумана и др. Снижению вибрации уделяется также достаточно серьезное внимание рис. Это достигается балансировкой вращающихся частей, установкой источника вибрации на отдельной плите , изменением режимов работы, увеличением массы станины путем изготовления ее из бетона ,, гранита или чугуна , а также применением разнообразных виброизоляторов в опорных связях или наполнителей . Известная мера по снижению вибрации на рабочем месте установка виброизолированной кабины или расположение работающего на виброзащитном настиле. В меньшей мере в литературе освещены меры по электромагнитной безопасности , защите от поражения электрическим током , обеспечению освещенности , пылеподавлению , описанию устройств безопасности , систем нормализации микроклимата . Станки должны быть комфортабельными и высокопроизводительными . Уделяя большое внимание проблемам безопасности, многие страны разрабатывают нормативную документацию по этой проблеме. В нашей стране создана система стандартов безопасности труда ССБТ, которая распространяется на дерево и металлообрабатывающие станки . Стандарты безопасности приняты, например, в ЕЭС 2СЕЕ, 8СЕЕ, СЕЕ, СЕЕ.