Обеспечение санитарных норм запылённости и шума в рабочей зоне модельных станков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат наук Романов, Валерий Анатольевич

• Романов, Валерий Анатольевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Романов, Валерий Анатольевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.

Глава 1 Состояние вопроса, цели и задачи исследования.

1.1. Анализ существующих исследований шума.

1.2. Система аспирации в комплексе систем по снижению запыленности в воздухе рабочей зоны деревообрабатывающих станков.

1.3. Актуальность внедрения аспирационного укрытия в качестве объекта локализации источника пылевыделения с последующей очисткой аспирационного воздуха в циклонах усовершенствованной конструкции.

1.4. Описание объектов исследования.

1.5. Существующие исследования очистки воздуха от пыли в шаровом циклоне применительно к рейсмусовым и фуговальным деревообрабатывающим станкам.

1.5.1. Принцип действия шарового циклона.

1.5.2. Расчет и проектирование шарового циклона для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха с рейсмусовыми и фуговальными станками.

1.6. Аэродинамический расчет системы борьбы с пылью деревообрабатывающих станков.

1.7. Известные исследования снижения запылённости воздуха рабочей зоны пильных станков методом гидроорошения.

1.8. Выводы по первой главе.

Глава 2 Теоретическое исследование виброакустической динамики модельных деревообрабатывающих станков. Расчёт и выбор пылеуловителя для аспирационной системы.

и

2.1. Моделирование шумообразования и вибрации акустической подсистемы шпиндельный узел - режущий инструмент

2.2. Моделирование скоростей колебаний системы «шпиндельно-режущий инструмент»

2.3. Расчет и проектирование циклона с обратным конусом (ЦОК)

для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха

2.4. Выводы по второй главе. 58 Глава 3 Экспериментальные исследования шума и запыленности в рабочей зоне модельных станков

3.1. Экспериментальные исследования уровня шума и вибрации, запыленности на рабочих местах модельных станков

3.2. Результаты экспериментальных исследований вибраций модельных станков

3.3. Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от древесной пыли в шаровом циклоне модельных станков

3.4. Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от древесной пыли в циклоне с обратным конусом и регулируемыми параметрами

3.4.1. Краткий обзор экспериментальных исследований аэродинамики циклонных пылеуловителей

3.4.2. Экспериментальные исследования аэродинамики циклонных аппаратов

3.4.3. Методы исследования аэродинамических свойств

3.4.4. Экспериментальные исследования процесса очистки воздуха от древесной пыли в циклоне с обратным конусом

3.4.5. Исследование влияние отношения объёма бункера к рабочему объему циклона на эффективность пылеулавливания

3.4.6. Исследование влияния глубины погружения выхлопного патрубка циклонов на эффективность их пылеулавливания

3.4.7. Исследование влияния величины входной концентрации древесной пыли и объёма бункера циклонов на процесс пылеулавливания

3.4.8. Выводы по третьей главе. 104 Глава 4 Эффективность мероприятий по снижению шума и запыленности в рабочей зоне модельных станков

4.1. Конструкция системы снижения шума и запыленности в рабочей

зоне модельных станков

4.2. Применение шарового циклона для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха

4.3. Использование циклона с обратным конусом для очистки воздуха от пыли деревообрабатывающего цеха

4.4. Эффективность способов снижения запыленности и шума

4.5. Выводы по четвёртой главе. 117 Заключение 118 Список использованных источников 119 Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обеспечение санитарных норм запылённости и шума в рабочей зоне модельных станков»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования.

Модельные деревообрабатывающие станки получили широкое распространение и интенсивно эксплуатируются не только в деревообрабатывающей промышленности, но и на машиностроительных предприятиях, в частности, модельных цехах и участках литейного производства. Существующие модельные станки обладают техническими характеристиками, такими как точность обработки, производительность, надежность соответствующими станкам мировым стандартам, но по безопасности условий эксплуатации имеют неудовлетворительные показатели, т.к. создают в рабочей зоне операторов повышенные уровни шума и концентрации запылённости, намного превышающие санитарные нормы.

Поэтому задача снижения запылённости и шума модельных деревообрабатывающих станков является актуальной для машиностроения и имеет большое научно-техническое и социально-экономическое значение.

Работа выполнялась в рамках ФЦП в рамках Госзадания Минобрнауки РФ на проведение фундаментальной НИР в 2014 г. по теме: "Разработка основ технологии проектирования комплексных систем и средств защиты операторов от воздействия опасных и вредных производственных факторов".

Цель работы - улучшение условий эксплуатации модельных деревообрабатывающих станков за счет обеспечения санитарных норм шума и запыленности в рабочей зоне операторов.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

- разработаны модели виброакустической динамики шпиндельных узлов модельных деревообрабатывающих станков, учитывающих характерные особенности технологического процесса фрезерования, что

позволило уточнить закономерности формирования спектрального состава вибрации и шума.

- получены аналитические зависимости для оценки спектров шума данного типа станков, что позволяет обоснованно выбрать рациональные способы снижения шума при проектировании.

- установлено, что конструкции пылеуловителей не цилиндрической формы (шаровой циклон и циклон с обратным конусом (ЦОК)) с регулируемыми геометрическими параметрами позволяют более эффективно проводить процесс очистки пылевоздушного потока в сравнении с цилиндрическими традиционными циклонами.

- найдены оптимальные соотношения объёмов рабочей части ЦОК и бункера, а также отношения глубины погружения выхлопного патрубка к высоте рабочей части аппарата, при которых повышается эффективность пылеочистки до 99 %.

Практическая ценность:

- разработана система защиты оператора, выполняющая комплексную функцию: снижение уровней звукового давления и запыленности рабочей зоны;

- усовершенствована конструкция циклона как важного элемента аспирационной системы для обеспечения эффективности очистки от пыли модельных деревообрабатывающих станков;

- разработана инженерная методика расчёта и выбора размеров ЦОК с регулируемыми параметрами.

Реализация работы в промышленности. Результаты исследований апробированы и внедрены в деревообрабатывающем цехе на участке модельных станков ОАО «Роствертол» (г. Ростов-на-Дону).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на V Международной научно-практической конференции "Инновационные технологии в машиностроении и металлургии" на семинаре "Тенденции развития сварочного производства в России" в рамках IX Промышленного конгресса Юга России, г. Ростов-на-Дону, 11-13 сентября, 2013

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных литературных источников. Материал диссертации содержит 128 страниц машинописного текста, 11 таблиц, 46 рисунков, список библиографических источников из 90 наименований. Отдельное приложение на 1 странице.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Введение

Деревообрабатывающее оборудование эксплуатируется в различных отраслях машиностроения. Поэтому в настоящее время выполнены теоретические и экспериментальные исследования шума и запылённости в рабочей зоне операторов [1-14]. Среди комплекса этих исследований особо следует уделить внимание анализу исследований шума, вибрации и запылённости рейсмусовых, фуговальных, шипорезных, ленточнопильных и круглопильных деревообрабатывающих станков.

1.1. Анализ существующих исследований шума.

Шумообразование деревообрабатывающих рейсмусовых, фуговальных, шипорезных и пильных станков вследствие их конструктивных особенностей практически полностью определяются звуковой энергией, излучаемой заготовкой и инструментом. Для инструмента фуговальных и рейсмусовых станков принята модель балки [1-6] ограниченной длины на двух шарнирных опорах; для инструмента шипорезных и фрезерных станков - пульсирующая сфера. Для заготовок типа брусьев и досок - балка на упругом основании; для щитовых заготовок ограниченная пластина.

Уровни звуковой мощности на собственных частотах колебаний таких источников определяются следующим образом:

- ножевые валы рейсмусовых и фуговальных станков

=20^рп212к + 101§0 + 20^

1

где р - удельная сила резания, Па; п — круговая частота вращения, рад/с; ъ - число зубьев;

1 - длина режущего лезвия, м;

к - коэффициент, характеризующий соответствующую моду колебания; V - диаметр фрезы, м;

- инструмент шипорезных и фрезерных станков

М1

+0,4 10-8пг^(2к-1)2

0,32^(2к-1)2

+ 70, дБ

+ю-8(П2)2 +

(1.2)

- заготовки типа брусьев

Ь=Ю1ё

0,65Щ8

10

-12

( К^

чрму

, дБ,

(1.3)

где £ — собственные частоты колебаний, Гц; М - масса, кг;

8 — площадь поверхности, м2;

К* - максимальное значение величины виброскорости за время обработки 0 < 1: < — (Эп - скорость продольной подачи), м/с;

- для щитовых заготовок

Ь„=201ё-^-101§ь тп

2 2 Л т п

р(1-и2)1 1

2 2 У

+ 100, дБ,

(1.4)

2

где т0 - распределённая кг/м ; 11 и 12 - размеры щита, м; И - толщина щита,

о

м; р - плотность, кг/м ; Е - модуль упругости, Па; ц - коэффициент

Пуассона; тип- коэффициенты, характеризующие моду колебания.

Моделью источника шума дисковых пил является круглая пластина, жестко защемленная в центре. Для такого источника получены следующие зависимости звуковой мощности [7, 10]:

018К1апааааШгп^

О

-1018

р2} -КЧ2

+

V О2

\2

> +

(1.5)

+101ёК1-201ёК1-86, дБ,

2

где Кт - удельная работа, определяемая по данным, Н/м , ап,ав,а3 - коэффициенты, учитывающие породу дерева, влажность и затупление пилы (определяются по нормативным данным); Н — высота пропила, м;

- подача на зуб пилы, м/зуб; п - частота вращения, об/мин; ъ — число зубьев пилы; Ь - толщина пилы, м; Б - диаметр пилы, м;

(3 - коэффициент, определяющий соответствующую моду колебания; К1 — число пил.

В ленточнопильных станках для устойчивости работы пил создается предварительное напряжение [8-9]. Для такого источника в качестве модели принят линейный источник, звуковая мощность которого определяется следующим выражением:

11,Ь

+201§ к./22-106 И2

к У 10"5

(1.6)

V »у

Ыэ

+ 13, дБ,

где К^ах - максимальное значение скорости колебаний пыли, определяемое из уравнения поперечных колебаний за время обработки заготовки,

{ - шаг зубьев, м,

1 - длина пилы, м, Ь - толщина пилы, м, Ь - высота пилы, м.

На этой основе определяется потребная для выполнения санитарных норм шума величина звукоизоляции системы шумозащиты.

1.2. Система аспирации в комплексе систем по снижению запыленности в воздухе рабочей зоны деревообрабатывающих станков.

Модельные станки оказывают доминирующее влияние не только на уровни шума и вибрации, но и на величину общей запыленности воздуха в рабочих зонах деревообрабатывающих цехов.

Согласно СанПиН 2.2.3.1385-03 «Гигиенические требования к предприятиям производства строительных материалов и конструкций» [11]: оборудование, при работе которого возможны выделения вредных газов, паров и пыли, конструируется и поставляется в комплекте со всеми необходимыми укрытиями и устройствами, обеспечивающими надежную герметизацию источников их выделения. В конструкции укрытий предусматриваются приспособления для подключения к аспирационным системам.

Таким образом, система аспирации является единственно целесообразным способом организации коллективной охраны труда при обеспыливании процессов деревообработки на модельных станках.

Анализ состояний условий труда на деревообрабатывающих предприятиях позволил выявить основные причины неблагополучной санитарно-гигиенической обстановки на рабочих местах [12], в результате чего был сделан вывод, что неудовлетворительные условия труда, вызванные высокой запыленностью воздуха на рабочих местах, обусловлены следующими основными причинами:

- отсутствие или низкая герметичность применяемых конструкций укрытий, что приводит к снижению надежности и увеличению энергоёмкости систем аспирации;

-высокая энергоёмкость аспирационных систем, отрицательно влияющая на режимы их эксплуатации;

-отсутствие рекомендаций по применению тех или иных средств локализации в конкретных условиях.

Основной путь уменьшения пылеобразования заключается в совершенствовании существующих и создании качественно новых технологических процессов, характеризующихся полным отсутствием или незначительностью выделения пыли. Однако в нашей стране, на сегодняшний день на промышленных предприятиях этот путь борьбы с запылённостью неосуществим по ряду причин.

При эксплуатации модельных деревообрабатывающих станков, как правило, в должной мере не оборудованных герметичными укрытиями (только местные вентиляционные отсосы не решают проблему обеспыливания) возникают воздушные потоки, которые захватывают частицы пыли обрабатываемых материалов. При этом пыль от источников пылеобразования (сосредоточенные источники) попадающая в помещение является причиной образования распределённых, или вторичных источников пылевыделения, которая также является причиной профзаболеваний [12, 13].

В связи с этим, для обеспечения требуемых санитарно - гигиенических норм на деревообрабатывающих предприятиях необходимо использовать полный комплекс инженерных систем по борьбе с пылью. Он должен включать в себя аспирацию (местная вытяжная вентиляция) и общеобменную вентиляцию.

Определяющей из этих систем являются системы аспирации, от работы которых зависит требуемая производительность всего комплекса систем обеспыливания.

Как правило, простейшая система аспирации состоит из: укрытия источника пылеобразования 1; системы воздуховодов 2; системы очистки воздуха 3,4; и побудителя тяги 5 (рисунок 1.1).

Системы аспирации могут быть [14,15]:

- индивидуальными (децентрализованные), обслуживающие один местный отсос (рисунок 1.1. а);

- централизованными, включающую в себя несколько местных отсосов различных мест пылевыделения (рисунок 1.1.6).

Рис. 1.1. Принципиальная схема а) децентрализованной и б) централизованной системы аспирации: 1 - аспирационные укрытия; 2 — система воздуховодов; 3 - первая ступень очистки воздуха (циклон); 4 -вторая ступень очистки воздуха (рукавный фильтр); 5 - побудитель тяги (вентилятор); 6 - выброс аспирационного воздуха в атмосферу

При централизованной схеме аспирации, как правило, источники пылевыделения значительно удалены друг от друга, поэтому горизонтальные участки воздуховодов имеют большую протяжённость, обусловливая высокое аэродинамическое сопротивление. Зачастую централизованные разветвленные системы аспирации, имеют сложную компоновку, так как оборудование расположено на различных геометрических отметках и по всей длине цеха. Число присоединяемых к сети местных отсосов должно быть ограниченно. Рекомендуется принимать не более двадцати аспирационных отсосов, так при большем их числе возникают серьёзные трудности в гидравлическом регулировании сети. Существенным недостатком централизованной схемы аспирации является их высокая энергоёмкость, связанная с одновременной работой всех местных отсосов, хотя на практике

13

режим работы технологического оборудования, выделяющего вредности, отличается. Недостатком децентрализованной системы аспирации является высокие капитальные затраты при их монтаже.

Существует и многие другие возможные схемы системы аспирации, направленные на оптимизацию какого либо параметра работы системы [17].

При разработке аспирационных систем решаются следующие основные задачи: выбор схемы аспирации (расположение отсосов, использование централизованных или децентрализованных систем); выбор конструкции укрытий и определение его эффективности; определение объёмов аспирации и характеристик пыли в аспирируемом воздухе; аэродинамический расчёт системы трубопроводов; выбор эффективной и рациональной схемы очистки аспирируемого воздуха.

Построение аспирационных систем, отвечающих санитарным и экономическим нормам, сводится к обеспечению невыбивания пыли из укрытия при минимальном объеме отсасываемого воздуха и минимальной концентрации материала в асприруемом воздухе. Данные условия работы аспирационной системы возможны только в случае применения грамотно сконструированных аспирационных укрытий. Таким образом, эффективность работы системы аспирации, зависит в первую очередь, от работы местного отсоса закрытого типа (аспирационного укрытия), который предотвращает поступление вредностей в рабочую зону [15, 16].

Энергоемкость аспирационных систем обусловливается мощностью, потребляемой вентилятором, которая зависит от объёмов аспирируемого воздуха, перемещаемого по воздуховодам системы, и их гидравлического сопротивления, значительную часть которого (> 50 %) составляют потери давления в циклонах - наиболее распространенных пылеуловителях системы. Также энергоёмкость систем аспирации зависит от затрат на очистку аспирационного воздуха.

По мнению многих известных учёных (профессоров Минко В.А., Логачёва И.Н., Логачева К.И. и др.), наиболее перспективным направлением, позволяющим значительно снизить энергоёмкость аспирационной системы, эксплуатационные расходы, сократить выброс пыли в атмосферу, а также повысить их надежность, является совершенствование конструкции аспирационного укрытия [16]. Совершенствование должно идти по пути внедрения укрытия не только как объекта локализации источника пылевыделения, но и как первой ступени очистки запылённого воздуха. Это позволит в будущем отказаться от устоявшихся представлений двухступенчатой схемы очистки аспирационного воздуха, которые требуют значительных эксплуатационных и капитальных затрат. Предварительная очистка воздуха в укрытиях от грубодисперсной пыли также повышает надёжность эксплуатации системы воздуховодов, снижая вероятность отложения пыли на горизонтальных участках сети и уменьшая абразивный износ стенок воздуховодов, что увеличивает эффективность аспирационных систем в целом.

1.3. Актуальность внедрения аспирационного укрытия в качестве объекта локализации источника пылевыделения с последующей очисткой аспирационного воздуха в циклонах усовершенствованной конструкции.

Как известно, выбор аппарата и схемы очистки аспирируемого воздуха от пыли определяется в основном следующими параметрами [18]:

-концентрацией пыли;

-дисперсным составом аспирируемой пыли;

-физико-химическими свойствами пыли;

-условиями размещения технологического оборудования и характером его работы.

Кроме того должны учитываться следующие основные требования, предъявляемые к средствам пылеулавливания, а именно:

-содержание пыли в выбрасываемом после очистки воздухе не должно превышать предельно допустимую концентрацию пыли на выбросе (ПДК);

-принятый тип пылеуловителя должен быть работоспособным в условиях данного технологического процесса (температура, влажность, физико-химические свойства аспирируемой пыли, дисперсность, слипаемость);

-процесс пылеочистки должен быть наименее затратен с экономической точки зрения.

При очистке аспирационного воздуха в деревообрабатывающей промышленности наиболее часто используется следующая схема очистки аспирационного воздуха: циклон как первая ступень очистки и фильтр как вторая ступень очистки воздуха (рисунок 1.1).

В настоящее время на деревообрабатывающих предприятиях России циклоны являются основным и наиболее эффективным оборудованием для отделения воздуха от древесных частиц в аспирационных и пневмотранспортных системах. Применяются они как индивидуально в виде навесного оборудования на станках, так и с системами пневмотранспорта, выполняя преимущественно технологические функции разгрузки и устройств для предварительной очистки воздуха. Они просты в изготовлении, удобны в эксплуатации и применяются, как правило, для улавливания крупнодисперсной пыли с диаметром более 40-50 мкм.

Циклоны как аппараты очистки обладают рядом достоинств, хотя можно выделить и ряд недостатков в случае использования их в системах аспирации. К негативным факторам, существенно влияющим на процесс пылеулавливания в циклонах, необходимо отнести: нецелесообразность их использования при очистки мелкодисперсной пыли, требование постоянных расходов очищаемого воздуха, подсосы атмосферного воздуха через разгрузочную часть бункера в полость аппарата, отсутствие исследований по измельчению частиц пыли в циклоне в процессе очистки, снижение

эффективности пылеулавливания в области малых входных концентраций пыли.

В настоящее время их рекомендуется использовать для предварительной очистки и устанавливать перед устройствами с высокой степенью очистки - тканевыми или электрофильтрами. Гидравлическое сопротивление циклонов обычно находится в пределах 1000-1600 Па. Расход электроэнергии на 1000 м3 очищаемого газа составляет 0,2-0,3 кВт-час.

Однако для рассматриваемого в настоящей работе деревообрабатывающего производства с модельными станками имеет место:

- образование крупнодисперсной пыли с диаметром частиц более 80-90

мкм;

Л

- большая начальная концентрация пыли (более 20мг/м ) при которой эффективность очистки значительно увеличивается, поскольку один аппарат производит очистку воздуха от пыли при работе одновременно нескольких станков;

- наличие технологической пневмотранспортной системы для передачи специально производимых или сопутствующих в больших количествах деревообрабатывающему процессу древесных дисперсных продуктов (щепа, стружка, опилки, древесная мука).

Все вышеперечисленные факторы объясняют наш выбор в пользу использования сухой инерционной очистки, на основе применения усовершенствованных конструкций циклонных аппаратов, использующих не цилиндрическую форму, аэродинамический метод очистки вихревыми потоками (шаровой циклон) и регулирование конструктивных параметров в процессе очистки (циклон с обратным конусом).

Поскольку эффективность газоочистки в цилиндрических циклонах, как правило, не высока и не превышает 92%, поэтому весьма актуальными являются исследования, направленные на поиск конструкций аппаратов повышающих эффективность пылеулавливания [19, 20].

1.4. Описание объектов исследования.

Станок фрезерный модельный легкий. Модель ФМЛ.

По своим параметрам станок относится к легкому типу фрезерных модельных станков и находит применение в модельных цехах литейных и машиностроительных заводов (рис. 1.2, табл. 1.1).

Рабочим шпинделем станка является вал специального высокочастотного электродвигателя с электродинамическим торможением при выключении. Электродвигатель установлен на подвижной плите шпиндельной бабки. Питание электродвигателя производится током частотой 50, 75 и 100 Гц от преобразователя, обеспечивая шпинделю три скорости вращения. Переключение скоростей осуществляется рукояткой, размещенной на фронтальной стороне станка.

Режущий инструмент закрепляется на шпинделе.

Шпиндельная бабка смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости, обеспечивая установку шпинделя под различными углами к рабочей поверхности стола.

Таблица 1.1.

Основные технические данные

Расстояние от оси шпинделя до колонны (вылет), мм 500 Наибольший поворот шпиндельной бабки вокруг оси от нулевого положения, град: по часовой стрелки против часовой стрелки 60 120

Наибольшее расстояние от торца шпинделя до поверхности стола, мм 400 Мощность электродвигателя, квт 1,5/2,2

Размеры рабочей поверхности стола, (длина х ширина), мм 750 х 400 Габаритные размеры станка, мм: длина ширина высота 1600 1090 1945

Наибольшее перемещение стола, мм продольное 700 Число оборотов шпинделя в минуту 3000, 4500, 6000

поперечное вертикальное 300 250

Наибольшее осевое перемещение шпинделя, мм 200 Вес станка, кг 1660

Рис. 1.2. - Станок фрезерный модельный легкий.

Станок фрезерный модельный. Модель ФМС средний. По своим параметрам станок относится к фрезерным модельным станкам среднего типа и применяется в крупных модельных цехах литейных и машиностроительных заводов (рис. 1.3, табл. 1.2).

Станок имеет массивную станину, на которой смонтированы колонна с подвижным хоботом и поворотный стол.

Установленная на хоботе шпиндельная бабка может поворачиваться в вертикальной плоскости, обеспечивая установку шпинделя под различными углами к рабочей поверхности стола. Поворот шпиндельной бабки осуществляется маховичком при помощи червячной пары, расположенной в ее корпусе и фиксируется быстродействующими зажимами в заданном положении.

Вращение шпинделю передается от соединенного с ним посредством эластичной муфты специального высокочастотного электродвигателя, который в сочетании со ступенчатым преобразователем частоты тока обеспечивает шпинделю 1500, 2000, 3000, 4500 и 6000 оборотов в минуту.

Таблица 1.2.

Основные данные

Расстояние от оси шпинделя до колонны (вылет), мм 1180 Наибольший поворот шпиндельной бабки вокруг оси от нулевого положения, град: по часовой стрелки против часовой стрелки 60 120

Наибольшее расстояние от торца шпинделя до поверхности стола, мм 600 Мощность электродвигателя, квт: привода шпинделя привода подачи шпинделя перемещение хобота привода подачи стола 1,2-3,2 0,75/0,9/1,2 1,7-2,2 1,5

Размеры рабочей поверхности стола, (длина х ширина), мм 1000 х 750 Габаритные размеры станка, мм: длина ширина высота 3000 3300 2750

Наибольшее перемещение стола, мм продольное поперечное вертикальное 1000 600 Число оборотов шпинделя в минуту 1500, 2000, 4500, 6000

Скорость, м/сек: Число оборотов стола в 0,145-4,8

подачи шпинделя 0,005; 0,0075; 0,0158 минуту

продольной и поперечной

подачи стола 0,113,75

Наибольшее осевое 300 Вес станка, кг 5540

перемещение шпинделя,

мм

Рис. 1.3. - Станок фрезерный модельный средний.

1.5. Существующие исследования очистки воздуха от пыли в шаровом циклоне применительно к рейсмусовым и фуговальным деревообрабатывающим станкам.

1.5.1. Принцип действия шарового циклона.

Запыленный воздух через входные тангенциальные патрубки 3 (рис. 1.4) попадает в полость корпуса 1, где за счет тангенциальной подачи закручивается и движется по спирали вниз вдоль корпуса. При этом пылевые частицы, находящиеся в потоке воздуха, за счет центробежных сил концентрируются у внутренней поверхности корпуса, причем крупные фракции пылевого материала (размер более 100 мкм) в силу большей инерционности движутся непосредственно вблизи стенок, в то время как мелкие фракции пылевого материала (размер менее 10 мкм) — на некотором расстоянии от стенок корпуса. Доходя до экваториальной части корпуса, в зону расположения прорезей с отогнутыми кромками, крупные пылевые частицы с приграничной частью воздушного потока удаляются из полости корпуса и попадают в полость пылесборника 5, где частицы, продвигаясь по спирали вдоль его стенок с ускорением, концентрируются в нижней части пылесборника и удаляются из устройства через патрубок 6. А воздушный поток, отделяясь в нижней части пылесборника от пылевых частиц, восходит закрученно вверх, обтекая конический отражатель 7, попадает в выхлопную трубу 2 и удаляется из устройства.

Мелкие же фракции с частью воздушного потока, минуя зону расположения отверстий 4, продолжат двигаться по спирали вдоль корпуса 1, ускоряясь и концентрируясь в объёме (что способствует коагуляции частиц), достигают обреза корпуса 1. За счёт тангенциальной составляющей скорости движения частиц и воздушного потока они устремляются к стенкам пылесборника 5, где мелкие пылевые частицы примыкают к крупным, интенсифицируя процесс коагуляции, и совместно с ними удаляются из устройства через патрубок 6, а часть воздушного потока, освободившаяся от мелких пылевых частиц, сливаясь с восходящим, обтекающим конический отражатель 7 воздушным потоком, через выхлопную трубу 2 выходит из устройства.

Рис. 1.4 - Схема шарового циклона.

При этом, по меньшей мере, два входных тангенциальных патрубка 3, сферически расширяющихся до экваториальной области части корпуса 1 обеспечивают интенсивную стабильную фракционную сепарацию пылевых частиц в полости корпуса Ь. Это достигается за счет более равномерных величин подачи, распределения и закручивания пылевоздушного потока в упомянутой части корпуса 1 (за счет расширения), что обеспечивает более ощутимую разницу в скоростях движения мелких и крупных фракций пыли, а также и указанную сепарацию. Наличие сферически сужающейся после экваториальной области части корпуса 1 и сферической формы пылесборника 5 обеспечивает интенсификацию процесса коагуляции частиц между собой за счет равномерного ускорения потока и увеличения объемной концентрации в нем пылевых частиц.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Романов, Валерий Анатольевич, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Месхи Б.Ч., Чукарин А.Н., Цветков В.М. О расчете уровней шума в рабочей зоне операторов металло- и деревообрабатывающего оборудования// Вестник Дон. гос. техн. ун-та.-2004.- Т.4, №1(19). - 92-98.

2. Месхи Б.Ч., Ли А.Г., Цветков В.М. Математические модели процессов шумообразования при прерывистом резании // Известия ИУИ АП. - Ростов н/Д,2004.Вьш. 1 .-С.З-12.

3. Ли А.Г., Цветков В.М., Виноградов И.С., Виноградова Г.Ю. О расчете вибраций заготовок фрезерных и пильных деревообрабатывающих станков // Известия ИУИ АП. - Ростов н/Д, 2004. Вып.

4. Месхи Б.Ч., Цветков В.М., Чукарина И.М. Оценка шума и пыльности на рабочих местах деревообрабатывающих станков // Материалы юбилейной международной научно-практической конференции "Строительство - 2004", Ростов н/Д, РГСУ. - 2004.- 95 -97.

5. Месхи Б.Ч., Цветков В.М., Шучев К.Г. Анализ условий труда операторов фрезерующих деревообрабатывающих станков// Проектирование технологического оборудования : Межвуз.сб.научн.тр.Вып.2. — Ростов н/Д; ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2002. - 3-9.

6. Месхи Б.Ч., Цветков В.М., Шучев К.Г. Исследование шума и вибрации фрезерующих деревообрабатывающих станков// Проектирование технологического оборудования : Межвуз.сб.научн.тр.Вып.2. — Ростов н/Д; ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2003. - 39-62.

7. Ли А.Г., Цветков В.М., Виноградов И.С., Виноградова Г.Ю. О расчете вибраций заготовок фрезерных и пильных деревообрабатывающих станков // Известия ИУИ АП. - Ростов н/Д, 2004. Вып.

8. Ли А.Г. Шумовые характеристики круглопильных станков при работе циркулярными пилами/ А.Г.Ли//Безопасность жизнедеятельности. Охрана

труда и окружающей среды: межвуз. сб. науч. тр. РГАСХМ -Ростов н/Д, 2004. -Вып. 8. -С.77-79.

9. Ли А.Г. Математическое описание шумообразования дисковых пил / А.Г. Ли // Известия ИУИ АП, 2004. -№2. -С 16-21.

10. Виноградова Г.Ю. Экспериментальные исследования вибр о акустических характеристик деревообрабатывающих станков / Г.Ю. Виноградова, А.Г.Ли, В.М.Цветков // Безопасность жизнедеятельности, 2005, -№6. -С.40-43.

11. СанПиН 2.2.3.1385-03 «Гигиенические требования к предприятиям производства строительных материалов и конструкций», Минздрав РФ, Москва, 2003.

12. Русак О.Н. Защита воздушной среды деревообрабатывающих производств. М.: Лесная промышленность, 1982. - 216 с.

13. Курников, A.A., Курников, В.А. Пневматическая пылеуборка цехов машиностроительных заводов. - М.: Машиностроение, 1983. - 183 с.

14. Глебов И.Т., Рысев В.Е. Аспирационные и транспортные пневмосистемы деревообрабатывающих предприятий. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2004.- 180 с.

15. Киреев В.М. Совершенствование конструкций аспирационных укрытий с целью снижения запылённости при перегрузке формовочных масс в литейных цехах: Диссертация на соискание уч. степ. канд. техн. наук, г. Ростов-на-Дону, 2013. - 202 с.

16.0беспыливающая вентиляция / Минко В.А., Логачев И.Н., Логачев К.И. и др. // Монография под общ. Ред. В.А. Минко. Том 2. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2010.-565 с.

17.Нейков, О.Д., Логачев, И.Н. Аспирация и обеспыливание воздуха при производстве порошков. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1981 — 192 с.

18.Гордон, Г.М., Пейсахов, И.Л. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1977. - 456 с.

19.Сыздыкова А.Н. Снижение запыленности воздуха рабочих зон

120

деревообрабатывающих предприятий. - Ал маты, 2008.

20. Пирумов А. И. Обеспыливание воздуха / А. И. Пирумов. — Москва : Стройиздат, 1981. — 296 с.

21. Циклон. - A.c. №1798011, бюл.№8 от 28.02.93 г. Беспалов В.И., Страхова H.A., Трубников А.И., Беспалова Р.П. - 4 с.

22. Месхи Б.Ч., Рябых Г.Ю. Виброакустические характеристики и запыленность деревообрабатывающего оборудования. Монография - Ростов

н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2007. - 153 с.

_ ___

23. Беспалов В.И., Данельянц Д.С., Мишнер И. Теория и практика обеспыливания воздуха. - Ростов н/Д, Изд-во "МП-Книга", 2000. - 190 с.

24. Журавлев В.П., Беспалов В.И. Выбор способов и проектирование систем борьбы с пылью на источниках пылеобразования промышленных предприятий // Известия вузов. Строительство и архитектура. - М1 О, 1988. -С.78-82.

25. Журавлев В.П., Васильевский СВ., Беспалов В.И. Принципы совершенствования процесса пылеулавливания в производственных помещениях // В кн.: Тез.докл.всес.науч.-практ.конф. (г. Ташкент, 1988). -Ташкент: Изд-во филиала ВЦНРШОТ ВЦСПС, 1988. - Ш. - 122.

26. Журавлев В.П., Беспалов В.И. Фактор устойчивости дисперсных систем как основа решения проблемы обеспыливания / Межвузовский сборник "Обеспыливание в строительстве". - Ростов н/Д: Изд-во РИСИ, 1991. - 3 -10.

27. Беспалов В.И., Журавлев В.П. Моделирование и проектирование систем борьбы с промышленной пылью // В кн.: Обеспыливание при проектировании, строительстве и реконструкции промышленных предприятий. - Ростов н/Д: Изд-во РИСИ, 1989. - 4 - 13.

28. Ли А.Г. Экспериментальные исследования процесса гидрообеспыливания рабочей зоны круглопильных и ленточнопильных станков орошением туманом/ А.Г.Ли, Г.Ю.Виноградова, А.Н.Чукарин // Вестник ДГТУ, 2004. -Т.4. -С.469-473.

29. Ли А.Г. Реализация процесса гидрообеспыливания орошением туманом зоны пиления круглопильных и ленточнопильных деревообрабатывающих станков/ А.Г.Ли // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления: Всерос. науч. конф. аспирантов и студентов. -Тез. докл. ТРТУ. Таганрог, 2004. -С.340.

30. Цветков В.М., Шучев К.Г. Исследование очистки воздуха рабочей зоны фрезерующих деревообрабатывающих станков// Проектирование технологического оборудования : Межвуз.сб.научн.тр.Вып.2. - Ростов н/Д; ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2003. - 39-49.

31. Козочкин М.П. Методы снижения шума металлорежущих станков и их узлов: Метод, рекомендации. - М.: Машиностроение, 1986 - 68 с.

32. Заверняев Б.Г., Тишина A.B. Расчет шума коробок передач металлорежущих станков с учетом погрешности зубчатых колес // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Тез.докл. II Всерос. на- учн.-практ. конф. с международным участием, 20-22 мая, 1997. - СПб. С. 196-198.

33. Тишина А. В. Влияние погрешностей изготовления и монтажа зубчатых колес на шум коробок передач токарно-револьверных станков: Дис.... канд.техн.наук. - Ростов н/Д, 1999. - 140 с.

34. Чукарин А.Н., Заверняев Б.Г., Фуга H.H. Влияние вибраций встроенных подшипников качения на акустическую активность корпусных деталей металлорежущих станков // Оптимизация и интенсификация процессов отделочно-зачистной и упрочняющей обработки: Межвуз. сб. Ростов н/Д, 1987.-С. 123-132.

35. Чукарин А.Н., Заверняев Б.Г., Медведев A.M. Расчет звукоизлучения корпуса планетарного редуктора // Материалы Всесоюзного совещания по проблемам улучшения акустических характеристик машин. - Звенигород, 2729 окт. - М., 1988. - С. 120-121.

36. Болотов Б.Е., Панов С.Н. Методы снижения шума металлорежущих станков // Станки и инструмент. - 1978. - С. 19-20.

37. Панов С.Н. Акустическое проектирование корпусных конструкций станочных модулей // Материалы Всесоюзного совещания по проблема улучшения акустических характеристик машин. - Звенигород, 27-окт. - 1998. - С.151-152.

38. Панов С.Н. Виброакустика корпусных конструкций станков // Динамика станков: Тез. Всесоюз. конф. - Куйбышев, 1984. - С. 140-141.

39. Чукарин А.Н. Теория и методы акустических расчётов и проектирования технологических машин для механической обработки / А.Н. Чукарин // Монография. - Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2004. - 152 с.

40. Чукарин А.Н., Феденко A.A. О расчете корпусного шума шпиндельных бабок станков токарной группы // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем. - Ростов н/Д, 1993.С. 74-78.

41. Чукарин А.Н., Феденко A.A., Каганов B.C. Оптимизация конструкции корпусов шпиндельных узлов по критерию минимума акустической эмиссии // Типовые механизмы и технологическая оснастка станков-автоматов, станки с ЧПУ и ГПС: Тез. док. - Киев, 1992. - С. 22.

42. Чукарин А.Н., Заверняев Б.Г., Фуга H.H. Влияние вибраций встроенных подшипников качения на акустическую активность корпусных деталей металлорежущих станков // Оптимизация и интенсификация процессов отделочно-зачистной и упрочняющей обработки: Межвуз сб.науч.тр. - Ростов н/Д, 1987. - С. 123-132.

43. Чукарин А.Н. Улучшение виброакустических характеристик подшипниковых узлов металлорежущих станков: Дис.... канд. техн. наук. Ростов н/Д, 1985.- 175 с.

44. Чукарин А.Н., Балыков И.А. Экспериментальные исследования шума и вибрации фрезерных станков / Донской гос.техн.ун-т. - Ростов н/Д, 1996. — Деп. в ВИНИТИ 16.08.96, №2687 - В36.

45. Месхи Б.Ч., Чукарин А.Н., Цветков В.М. О расчете уровней шума в

рабочей зоне операторов металло- и деревообрабатывающего оборудования//

Вестник Дон. гос. техн. ун-та.-2004.- Т.4, №1(19). - 92-98.

123

46. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. — 184 с.

47. Месхи Б.Ч., Ли А.Г., Цветков В.М. Математические модели процессов шумообразования при прерывистом резании // Известия ИУИ АП. - Ростов н/Д,2004.Вып. 1 .-С.З-12.

48. Ли А.Г., Цветков В.М., Виноградов И.С., Виноградова ГЛО. О расчете вибраций заготовок фрезерных и пильных деревообрабатывающих станков // Известия ИУИ АП. - Ростов н/Д, 2004. Вып.

49. Чукарин А.Н., Балыков И.А. Экспериментальные исследования шума и вибрации фрезерных станков / Донской гос.техн.ун-т. - Ростов н/Д, 1996. — Деп. в ВИНИТИ 16.08.96, №2687 - В36.

50. Балыков И.А. О расчете шума, излучаемого заготовкой при фрезеровании / Донской гос.техн.ун-т. - Ростов н/Д, 1986. - Деп. в ВИНИТИ 16.08.96, №2685 -В96.

51. Чукарин А.Н., Каганов B.C. Звукоизлучение заготовки при токарной обработке // Борьба с шумом и звуковой вибрацией. - М., 1993. - 21 - 24.

52. Чукарин А.Н, Акустическая модель системы деталь-инструмент при токарной обработке // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем. - Ростов н/Д, 1993. - 19 - 28.

53. Месхи Б.Ч., Цветков В.М., Шучев К.Г. Исследование шума и вибрации фрезерующих деревообрабатывающих станков// Проектирование технологического оборудования : Межвуз.сб.научн.тр.Вып.2. — Ростов н/Д; ГОУ ДПО «ИУИ АП», 2003. - 39-62.

54. Никофоров A.C. Акустическое проектирование судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1990. - 200 с.

55. Уточнение методов расчёта вибрации шпиндельных бабок фрезерных и сверлильных деревообрабатывающих станков / Романов В.А., Чукарин А.Н., Флек Б.М. // Вестник ДГТУ. - Ростов-на-Дону, 2013. - № 1/2( ), с.86-92.

56. Расчеты на прочность в машиностроении / Под ред. С.Д. Пономарева. - М.: Машгаз, 1959.-884 с.

57. Афанасьев П.С. Конструкции и расчёты деревообрабатывающего оборудования. Справочник. М.: Машиностроение, 1970.-400 с.

58. Жарков И.Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом. Л.: Машиностроение, 1986. — 184 с.

59. Влияние конструктивных особенностей циклонных аппаратов на их аэродинамические свойства/Б.Ч. Месхи, Ю.И. Булыгин, А.Н. Михайлов [и др.]. - Москва: Безопасность жизнедеятельности, 2010.- № 12. - С. 22-28.

60. Теоретические и экспериментальные исследования влияния глубины погружения выхлопного патрубка на аэродинамические свойства и эффективность циклонных аппаратов/А.В. Потемкина, Е.С. Лукаш//Вестник ДГТУ. - Ростов-на-Дону, 2010. - Т. 10. - №4(47). - С.

61. Булыгин Ю. И., Абузяров А. А., Панченко О. С. Взаимосвязь конструктивных параметров циклонных аппаратов с их аэродинамическими свойствами и эффективностью пылеулавливания // XX Международная научно-практическая конференция "Экология и жизнь": г. Пенза, май, 2012.

62. Булыгин Ю.И., Панченко О.С. Анализ и исследование эффективности обеспыливания воздуха рабочих зон // "Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения": сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции / Юргинский технологический институт. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2013. - С. 332-336.

63. Булыгин Ю. И., Абузяров А. А. Панченко О. С. Зависимость между аэродинамическими свойствами циклонов и эффективностью улавливания пыли // Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережение: сб. ст./ РГСУ.- Ростов н/Д, 2012.

64. Месхи Б. Ч., Булыгин Ю.И., Панченко О. С., Лукаш Е. С., Потемкина А. В., Михайлов А. Н. Взаимосвязь конструктивных особенностей циклонных аппаратов и их аэродинамические свойства // Перспектива - 2011: материалы Междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых / КБГУ. -Нальчик, 2011.-Т. III.

65. Михайлов А.Н., Хлебунов С.А., Филь Е. , Потёмкина A.B., Прозоркин Н.С. Влияние конструктивных особенностей циклонных аппаратов на их аэродинамические свойства. Сб. трудов 11-ой Международной научно-практической конференции «Техносферная безопасность, надёжность, качество, энерго- и ресурсосбережение»/ РГСУ, Туапсе, 7-11 сентября 2009.

66. Месхи Б.Ч., Потёмкина A.B., Михайлов А.Н., Панченко О.С., Филь Е.С. Влияние конструктивных особенностей циклонных аппаратов на их аэродинамические свойства. Сб. статей 18-ой Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь»/ Приволжский дом знаний, Пенза 2010, с. 82-86.

67. Булыгин Ю.И., Панченко О. С. Изучение связи между геометрическими параметрами циклонов, их аэродинамическими свойствами и эффективностью улавливания пыли Сб-к докл. VIII Международной научной конференции молодых ученых и аспирантов «Наука. Образование. Молодежь», г. Майкоп, 2012г, Экология, безопасность, г.Майкоп, 2012г.

68. Патент РФ № 2506880 от 20.02.2014. Пылеулавливатель /Месхи Б.Ч., Михайлов А.Н., Булыгин Ю.И., Алексеенко JI.H., Денисов О.В., Панченко О.С.

69. ГОСТ 12.1.003 - 83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.

70. ГОСТ 12.1.012-90 ССБ. Вибрация. Общие требования безопасности.

71. Романов В.А. Экспериментальные исследования спектров вибраций модельных деревообрабатывающих станков /В.А. Романов// Известия ИУИ АП, 2013 .-№ 1 -2(31 -32).-С. 7-10.

72. ГОСТ 12.3.018-79 ССБТ. «Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний».

73. Романов В.А. Экспериментальные исследования процесса очистки

воздуха от древесной пыли в шаровом циклоне деревообрабатывающих

станков модельной группы // V Международная научно-практическая

конференция "Инновационные технологии в машиностроении и

металлургии", г. Ростов-на-Дону, 11-13 сентября, 2013 с. 268-277.

126

74. Пирумов А.И. Аэродинамические основы инерционной сепарации / Под ред. Н.Я. Фабриканта. М.: Госстройиздат, 1961.

75. Справочник по пыле- и золоулавливанию / Под ред. А.А. Русанова. М.: Энергия, 1975.

76. Тег Linden A., Investigation into cyclone Dust Collectors. Proc.Inst. Mech. Eng., 1949. ppl60-233.

77. Christian Fredriksson Exploratory Experimental and Theoretical Studies of Cyclone Gasification of Wood Powder. Doctoral thesis. Lulea University of technology. Sweden. 1999.

78 Коузов П.А., Скрябина Л.Я. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей. - Л.: Химия, 1983. - 142 с.

79 Ромашов Г.И. Основные принципы и методы определения дисперсного состава промышленных пылей. - Л.: Изд-во ЛИОТ, 1935. - 137 с.

80. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. - Л.: Химия, 1974. - 297 с.

81. Повышение эффективности обеспыливания воздуха рабочих зон металлообрабатывающих и деревообрабатывающих производств/ Булыгин Ю. И., Панченко О.С., Романов В.А., Денисов О.В. //Вестник ДГТУ. -Ростов-на-Дону, 2013. - № 7/8(75), с.49-57.

82. Иванов Н.И., Никифоров А.С. Основы виброакустики. - СПб.: Политехника, 2000. - 482 с.

83. И. Борисов Л.П., Гужас Д.Р. Звукоизоляция в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990. - 256 с.

84. Романов В.А. Система пыле- и шумозащиты модельных деревообрабатывающих станков // V Международная научно-практическая конференция "Инновационные технологии в машиностроении и металлургии", г. Ростов-на-Дону, 11-13 сентября, 2013 с. 278-280.

85. Романов В.А. Система обеспечения безопасных условий эксплуатации модельных станков /В.А. Романов// Известия ИУИ АП, 2012.-№1-2(27-28).-С. 22-29.

86. Месхи Б. Ч. Улучшение условий труда операторов металлорежущих и деревообрабатывающих станков за счёт снижения шума в рабочей зоне. (Теория и практика). - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2003. - 131 с.

87. Лазарев В. А. Применение циклонов в составе рециркуляционных аспирационных систем деревообрабатывающих производств // Инженерные системы. АВОК Северо-Запад, 2005. № 2. С. 34 — 39.

88. Лазарев В. А. Циклоны и вихревые пылеуловители: Справочник. — Нижний Новгород: «Фирма ОЗОН-НН», 2006. — 320 с.

89 Козориз Г.Ф. Пневматический транспорт деревообрабатывающих предприятий, М.: Машиностроение, 1968. - 122 с.

90. Штокман Е.Л. Очистка воздуха от пыли на предприятиях пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1977.