Снижение концентрации пыли и уровней шума в рабочей зоне при абразивной резке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.01, кандидат наук Азимова Наталья Николаевна

• Азимова Наталья Николаевна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Азимова Наталья Николаевна

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАПЫЛЕННОСТИ И ШУМА ОБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ И ОСОБЕННОСТИ АБРАЗИВНОЙ

РЕЗКИ

1.1 Исследования запыленности, вибрации и шума металлообрабатывающих станков

1.2. Описание объектов исследования и технологии резки

1.3. Воздействие опасных и вредных производственных факторов

на оператора при резке

1.4. Принцип действия и конструктивные особенности пылестружкопри-емников

1.5. Системы удаления пыли и стружки от станков и режущего инструмента

1.6. Системы пылеулавливания и особенности оборудования для очистки воздуха от пыли и стружки от станков и режущего инструмента 32 Выводы по первой главе

2. ДИСПЕРСНЫЙ АНАЛИЗ ОБРАЗУЮЩЕЙСЯ ПРИ РЕЗКЕ ПЫЛИ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ПЫЛЕУДАЛЕНИЯ И ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ

2.1. Теоретические основы анализа размерных характеристик пыли

2.2. Определение дисперсного состава пыли, образующейся при резке

2.2.1. Экспериментальные данные

2.2.2. Техника оцифровки и верификации экспериментальных данных

2.3. Математическая модель параметров распределения абразивно-металлической пыли при резке

2.3.1. Результаты статистического анализа графических данных и их интерпретация

2.3.2. Определение основных геометрических характеристик абразивно-металлических микрочастиц пыли

2.4. Методика аэродинамического расчета пневматической системы удаления пыли и стружки от режущего инструмента

2.4.1. Оценка влияния индивидуальной пневмотранспортной системы пылеудаления от режущего станка на уровни шума

2.5. Теоретический расчет эффективности пылеулавливания в системе

удаления пыли и стружки от режущего инструмента

Выводы по второй главе

3. ШУМООБРАЗОВАНИЕ ПРИ РЕЗКЕ МЕТАЛЛОВ

3.1. Режущий инструмент как источник шума

3.2. Теоретический расчет уровней звукового давления при резке

3.3. Расчет и выбор звукоизолирующего силиконового кожуха для рель-

сорезного станка

Выводы по третьей главе

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ШУМА И ЗАПЫЛЕННОСТИ

4.1. Экспериментальные исследования рабочих мест на предмет зашумленности, виброуровней и запыленности

4.1.1. Шум в рабочей зоне резчика: измерения и анализ уровней

4.1.2. Запыленность в рабочей зоне резчика: особенности исследования

4.2. Экспериментальные исследования динамики абразивно-

металлической пыли в циклоне с обратным конусом

4.2.1. Аэродинамические испытания циклонных аппаратов групповой системы удаления пыли

4.2.2. Аэродинамические испытания циклонных аппаратов индивидуальной системы удаления пыли

4.2.3. Оценка погрешности измерений аэродинамических параметров

4.2.4. Эффективность пылеулавливания в ЦОК: экспериментальное

исследование

Выводы по четвертой главе

5. СНИЖЕНИЕ ШУМА И ЗАПЫЛЕННОСТИ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ ПРИ РЕЗКЕ РЕЛЬСА: ИНЖЕНЕРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ И ИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

5.1. Система снижения шума и запыленности в рабочей зоне рельсорез-

ного станка: предлагаемая конструкция

5.2. Экономическое обоснование инженерных решений

Выводы по пятой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованной литературы

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение A. Лазерный дифракционный анализатор Fritsch Analysette

22 Compact

Приложение В. Расчёт индивидуальной пневмотранспортной системы,

предназначенной для пылеудаления от режущего станка

Приложение С. Расчёт погрешностей измерения давлений, скорости и расхода воздуха в циклоне комбинированным приёмником давления в

сочетании с дифференциальным манометром

Приложение D. Технический акт испытаний

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение концентрации пыли и уровней шума в рабочей зоне при абразивной резке»

ВВЕДЕНИЕ Общая характеристика работы

Актуальность. Улучшение условий труда, сокращение количества профессиональных заболеваний на производстве является важной государственной задачей. В современном производстве широко распространен рель-сорезный инструмент: он применяется на машиностроительных предприятиях, в металлургии, строительстве, в портах (различные подъездные пути), а также на железнодорожном транспорте. Работы при абразивной резке сопряжены с воздействием на оператора ряда опасных и вредных производственных факторов.

Существующие рельсорезные станки, в т.ч. зарубежного производства, характеризуются высокой точностью обработки, производительностью, надежностью, но их показатели в части эксплуатационной безопасности неудовлетворительны - главным образом, вследствие повышенной запылённости и зашумленности рабочей зоны, существенно превышающих действующие санитарные нормы. При резке хрупких материалов ситуация усугубляется выделением (наряду со стружкой) мелкодисперсных пылевых частицы. При длительном воздействии мелкодисперсной пыли сложного химического состава на органы дыхания оператора развивается сидероз - опасное профессиональное заболевание, являющееся разновидностью пневмокониоза.

Увеличение мощности инструмента для резки и при одновременном уменьшении веса и габаритов сопровождается ростом уровней вибрации и шума. Поэтому разработка системы комплексной защиты оператора от воздействия повышенных уровней пыли и шума в рабочей зоне является актуальной.

Соответствие диссертации плану работ ДГТУ. Работа выполнялась в рамках государственного задания министерства образования и науки Российской федерации на проведение фундаментальной научно-исследовательской работы в 2017/2019 гг. по теме: «Разработка основ технологии проектирования комплексных систем и средств защиты операторов от воздействия опасных и вредных производственных факторов».

Объект исследования - рабочая зона оператора станка для абразивной резки, в которой необходимо обеспечить допустимые (санитарно-гигиенические) параметры по запыленности и шуму.

Предмет исследования - процессы пылеобразования (в т.ч. дисперсный состав образующейся пыли) и генерации шума (вибраций) при абразивной резке, а также разработка и исследование технических средств пылеудаления, пылеулавливания, снижения вибро- и шумовой нагрузки на оператора.

Целью диссертационного исследования является улучшение условий труда операторов рельсорезных станков за счет обеспечения санитарных норм запыленности и шума в рабочей зоне.

Задачами исследования являются:

1. Экспериментальные исследования дисперсного состава абразивно-металлической пыли, а также эффективности системы пылеудаления и пылеулавливания рельсорезного станка.

2.Математическая модель диспергирования абразивно-металлической пыли при резке.

3. Инженерная методика расчёта и выбора элементов пневматической системы пылеудаления и пылеулавливания для режущего инструмента рассматриваемого класса.

4. Модель источника шумообразования при абразивной резке.

5. Экспериментальные исследования спектров шума и запыленности в рабочей зоне рельсорезных станков.

6. Инженерно-технические решения по снижению уровней шума и запыленности в рабочей зоне оператора.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Выявлены закономерности в дисперсном составе пыли, образующейся при абразивной резке рельса, что позволяет обеспечивать эффективное улавливание наиболее опасных частиц диаметром менее 10 мкм. Предложена математическая модель, с высокой точностью описывающая распределение абразивно-металлической пыли при резке рельса (по составу и дисперсности).

2. Разработана реалистичная математическая модель динамики рельсо-резных станков (вибрации и формирования шумов), которая учитывает характерные особенности технологического процесса резания и адекватно отражает закономерности формирования вибрации и шума во всем практически интересном диапазоне частот. На ее основе получены явные зависимости, описывающие спектр шума рельсорезных станков и таким образом позволяющие рационально улучшать шумовые параметры подобного оборудования на стадии проектирования.

Научные результаты и положения, выносимые на защиту

1. Методика и результаты дисперсного анализа образующейся при резке пыли, теоретическое описание процессов пылеудаления и пылеулавливания.

2. Математическая модель параметров распределения (по составуи степени дисперсности) абразивно-металлической пыли при резке.

3. Математическая модель виброакустической динамики рельсорезных станков, учитывающая характерные особенности технологического процесса резания и выявляющая закономерности формирования спектрального состава вибрации и шума.

4. Результаты экспериментальных исследований запыленности и шума при резке, подтверждающие адекватность выносимых на защиту моделей пыле- и шумообразования.

5.Инженерные решения по созданию системы комплексной защиты оператора, обеспечивающие в рабочей зоне концентрацию пыли и уровни вибрации/шума, допускаемые действующими санитарными нормами.

Практическая значимость работы:

1. Экспериментально уточненные коэффициенты гидравлического сопротивления пылеулавливающих аппаратов и найденные закономерности параметров распределения абразивно-металлической пыли использованы в усовершенствованных инженерных методиках расчета аэродинамических характеристик и эффективности системы пылеудаления рельсорезного станка.

2. На основании выполненных натурных и компьютерных экспериментов, а также инженерных расчетов рекомендуется применение циклона с обратным конусом, что значительно снижает аэродинамическое сопротивление фильтровентиляционного моноблока и обеспечивает минимальные траты энергии на его привод по сравнению с традиционными решениями. Результат рекомендуется использовать для расчета эффективности пылеулавливания.

3. Разработанная соискателем конструкция пылешумозащитного кожуха для режущего инструмента позволяет эффективно реализовать процессы удаления и очистки пылевоздушного потока при обработке конструкций сложной (неплоской) формы. Результат обеспечивается одновременным снижением запыленности и уровней звукового давления в рабочей зоне

Апробация работы. Материалы работы докладывались на Международном научно-практическом форуме «Инновации и инжиниринг в формировании инвестиционной привлекательности региона» (Донской государственный технический университет, 2017 г.), VI Всероссийском совещании заведующих кафедрами в области техносферной безопасности, безопасности жизнедеятельности, защиты окружающей среды и природообустройства, (с. Дивноморское, 2017 г.), на Национальных научно-практических конференциях «Актуальные проблемы науки и техники» в ДГТУ (Ростов-на-Дону, 2017 - 2018 гг.), на ежегодных научно-практических конференциях в ДГТУ (Ростов-на-Дону, 2015 - 2019 гг.)

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 10 печатных работах, среди которых 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах из перечня ВАК, 2 статьи в базе данных Scopus и один патент РФ на изобретение №2694939 от 19.03.2019 г.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 163 наименований, 4 приложений, содержит 165 страниц текста, включая 19 таблиц и 65 рисунков.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ЗАПЫЛЕННОСТИ И ШУМА ОБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ И ОСОБЕННОСТИ АБРАЗИВНОЙ РЕЗКИ

Анализ причин профессиональных заболеваний на производстве в РФ показывает, что почти половина их связаны с неблагоприятными условиями труда. По информации Росстата продолжается негативная тенденция роста доли работников, занятых в условиях труда, не отвечающих санитарно-гигиеническим нормам. В 2017 году удельный вес работников, находящихся под воздействием вредных условий труда составил 27,8 % в целом по России, а в Южном федеральном округе 23,4 % (каждый четвертый). Кроме того, значительная их часть (14,1 %) подвержена воздействию шума (повышенного уровня) и запыленности [20,38,79,117,143,149].

Шум входит в число наиболее неблагоприятных факторов, воздействующих на человека в производственных условиях. Работники так называемых «шумных» профессий, как правило, преобладают в списках страдающих профессиональными заболеваниями [20].

Рост трудового стажа в таких условиях приводит к увеличению числа работников, у которых выявлены расстройства нервной системы, сердечнососудистые и другие серьезные заболевания. По сути, шум - главная критичная экономическая потеря общества. Он нарушает не только трудовую деятельность человека, но и негативно влияет на режимы отдыха, сон, мешает речевому общению, замедляет реакцию, повреждает слух и вызывает иные физиологические реакции организма.

Снижение шума в машиностроении от станочного и промышленного оборудования сопровождается повышением производительности труда и как следствие уменьшением брака производимой продукции.

Установлено, что шум оборудования столь сильно влияет на производительность труда, что соответствующие производственные издержки невозможно компенсировать путем использования индивидуальных средств защиты работников от шума [70,71,132].

Так, например, в ОАО РЖД при ремонте, сварке путевого хозяйства

применяется разнообразное мобильное и стационарное металлообрабатывающее оборудование, которое в силу своей специфики представляет собой источники не только повышенных уровней шума, но и запыленности рабочей зоны оператора. Кроме того, имеют место такие производственные вредности как вероятность механического травмирования работников из-за возможного повреждения металлической стружкой или осколками инструмента, а также отлетающими искрами.

Существующие рельсорезные станки, в том числе зарубежного производства, характеризуются серьезными техническими показателями (точность обработки, производительность, надежность), соответствующими современным мировым стандартам. В то же время показатели их эксплуатационной безопасности нельзя признать удовлетворительными, поскольку в рабочей зоне операторов уровень шума и запыленность существенно превышают действующие санитарные нормы [50,54, 58,95,122].

Таким образом, снижение концентрации пыли и уровня шума в рабочей зоне рельсорезных станков актуально для машиностроительной отрасли в целом. Это обстоятельство придает соответствующим мерам важное научно-техническое и социально-экономическое значение [5,125,153].

1.1 Исследования запыленности, вибрации и шума металлообрабатывающих станков

В исследованиях пылевыделения на рабочих местах и выработке мер по нормализации воздушной среды следует выделить научные достижения С.Е. Бутакова, A.M. Гервасьева, Л.А. Глушкова, М.Т. Камышенко, В.Д. Оли-фера, И.И. Афанасьева, И.Н. Логачева, В.А. Минко, В.Я. Манохина, а также американцев В. Хемеона и Р. Принга.

На решение проблем шума и/или вибрации технологического оборудования для механической обработки деталей, в т.ч., металлорежущим и деревообрабатывающим станкам, нацелены многочисленные научные исследования. Здесь выделим лишь особо значимые в контексте диссертационного ис-

следования работы Замшина, Б.Ч. Месхи, А.Н. Чукарина, С.А. Шамшуры,

A.Г. Ли, В.М. Цветкова, М.Ю. Щербы, В.Ф. Асминина, А.Е. Литвинова,

B.А. Романова и др..

Из широкой номенклатуры металлообрабатывающих станков особо выделяются станки пильной группы. Их отличает чрезвычайная шумность в области высоких частот, обусловленная конструкцией и геометрией режущего инструмента, а также высокой скоростью его контактного взаимодействия с деталью (заготовкой). Фактически уровень шума в рабочей зоне названных станков превышает предельно допустимый на 10-15дБ, что вызывает у работников шумовую болезнь. В процессе резания металла при помощи таких станков образуется большое количество мелкодисперсной абразивно-металлической пыли. Ее концентрация в 2-4 раза превышает ПДК, т.е. достаточна для инициирования хронических легочных профзаболеваний (пневмокониоз, силикоз и др.) [17].

При проектировании отечественных станков пильной группы защита оператора от шума и пыли не предусматривается, а в эксплуатации применяются крайне редко и примитивно. Поэтому научно обоснованный выбор технологии и инженерных решений для надежной защиты оператора таких станков от одновременного воздействия разнородных вредных факторов (запыленность, зашумленность, вибрация и др.) является актуальной научно-технической задачей [20]. Принципиально также обеспечить решение проблемы защиты оператора от вышеназванных опасных факторов уже на стадии проектирования отрезных металлорежущих станков [137].

При эксплуатации рассматриваемого в диссертационной работе и подобного технологического оборудования приходится решать разнообразные научные задачи, в т.ч. связанные с экспертной оценкой функциональности пылешумозащиты и с поиском возможностей повысить ее эффективность.

Наибольший объем исследований шума, вибрации и запыленности выполнен в отношении фуговальных, рейсмусовых, шипорезных, круглопиль-ных и ленточнопильных станков [22,86,91,93,137,138]. Для перечисленных станков, а также для ряда модельных надежно установлены закономерности

шумообразования. Снижение запыленности в рабочей зоне таких станков обеспечивается циклонами (шаровыми и с обратным конусом) или (в случае пильных станков) гидрообеспыливанием [112].

Однако эти исследования по снижению запыленности в основном относились к деревообрабатывающим станкам. Применительно к металлообрабатывающим станкам подобные исследования практически не проводились, поэтому при резке твердых и особенно хрупких материалов необходима разработка и оснащение системами обеспыливания, причем интегрированными в их конструкцию.

1.2 Описание объектов исследования и технологии резки

Среди разнообразных видов отрезных станков для раскроя абразивными кругами длинномерного материала (рельсы, металлопрокат) на единичные куски-заготовки, а также при срезании излишков проката и распила профилей под углом в цехах монтажно-заготовительных производственных участков получили распространение абразивно-отрезные станки (рис.1.1).

Рис. 1.1 - Схема рельсорезного станка РМК: 1 - винт, обеспечивающий крепление захвата на рельсе; 2 -захват эксцентриковый; 3 -кожух защитный; 4 -абразивный (режущий) диск; 5 - фиксатор кожуха; 6 -бензобак; 7 - двигатель

Область применения рельсорезных станков достаточно широка:

- железнодорожные пути общего пользования;

- подъездные пути промышленных предприятий (к ним относятся предприятия металлургии, автомобилестроения, машиностроения, химической отрасли, горнодобывающего и топливно-энергетического комплекса, порты);

- подкрановые железнодорожные пути - комплекс рельсовых направляющих, выстроенных внутри или снаружи здания, которые служат для перемещения кранов и вспомогательного грузового оборудования;

- рудничные и шахтовые проводники, предназначенные для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог широкой колеи и для производства стрелочных переводов;

- трамвайные пути;

- специализированный промышленный транспорт.

Станок абразивно-отрезной РСМ (рис. 1.1) состоит из: привода (или силовой установки) 7, запускаемого стартером, муфты фрикционной, редуктора, абразивного (режущего) диска 4 с кожухом защитным 3 и рукояток.

Приводом служит бензиновый двигатель с воздушным охлаждением, передающий крутящий момент через муфту центробежную фрикционную.

В станке РСМ использован понижающий редуктор, состоящий из корпуса и двух конических зубчатых колес. Ведущий вал-шестерня имеет тринадцать зубьев, а ведомый - двадцать один зуб. На ведомом валу имеется фланец, на который крепится круг отрезной. Зацепление «фланец - круг отрезной» регулируется прокладками.

После установки на фланец круг отрезной закрепляется гайкой-фиксатором. На фланец имеются две ступицы - под круги отрезные с центральным отверстием 25 и 32 мм. К корпусу редуктора крепится кожух защитный поворотный (предотвращает травмы оператора отлетающими частицами), заданное положение которого при резании обеспечивается фиксатором 5.

Ноги оператора защищены от искр (капель раскаленного металла и частиц абразива) металлическим искроотсекателем, прикрепленном к корпусу редуктора.

Виброразвязка обеспечивается виброгасящим устройством, посредством которого рукоятки с бензобаком 6 соединены со стойками.

Мощность привода регулируется оператором посредством дроссельной заслонки (карбюратора). Направляющая рама станка выполнена в виде опоры установочной с захватом для рельса в форме скобы. Имеющийся на опоре шаблон обеспечивает точную установку рамы по отношению к метке на рельсе. Конструкция винта зажимного 1 с фиксатором позволяет быстро и надежно закреплять станок на рельсе.

Перекидывающаяся балка, Поворотная вокруг оси в вертикальной плоскости на 180о (с одной стороны рельса на другую) является первым звеном шарнирной направляющей. В двух крайних положениях балка фиксируется неподвижно под разным углом к горизонту (в трех промежуточных позициях). Вторым звеном шарнирной направляющей является сравнительно короткий рычаг Г-образный, на конце которого имеется Т-образная ось. На оси крепится устройство абразивно-отрезное: при опущенном зажиме оно вращается вокруг Т-оси на 180° в горизонтальной плоскости. Рукоятки на раме и на устройстве абразивно-отрезном позволяют перемещать станок.

При резке рельса станок устанавливают на рельс и закрепляют с помощью винта зажимного с фиксатором. Устройство абразивно-отрезное фиксируют штырем. Привод (двигатель) запускают и предварительно прогревают на холостом ходу с разомкнутой муфтой фрикционной центробежной. После прогрева обороты двигателя плавно увеличивают приводным рычагом дроссельной заслонки. Центробежная муфта замыкается, и круг отрезной начинает вращаться.

На станках рельсорезных РМК устройство абразивно-отрезное закреплено на поворотной направляющей (двухзвенной шарнирной). Такая конструкция позволяет выбрать предпочтительную схему резания из множества возможных. Однако для безопасности оператора требуется, чтобы его голова не попадала в плоскость круга отрезного.

Рекомендуется выполнять разрез рельса в три стадии. Для резания рельса станок укрепляют на рельс, заводят бензиновый ДВС, вытягивают запор-

ный стержень, давая режущей головке необходимую степень свободы, затем приводят во вращение абразивный диск и подводят его к рельсу. Сначала прорезают головку, шейку и большую часть подошвы рельса. По окончании резания рельса с одной стороны заводят качающийся рычаг с режущей головкой на рычаг, освобождают зажим и поворачивают режущую головку вокруг оси Т-образного элемента в плоскости, параллельной поверхности земли, на 180°. Затем завертывают зажим до упора. После освобождения фиксатора перекидывают рычаг на противоположную сторону в крайнее нижнее положение. Резание рельса продолжают с обратной стороны до окончания реза всего рельса.

В табл.1.1 и табл.1.2 даны основные технические характеристики рель-сорезных станков как с электрическим приводом, так и с бензиновым ДВС.

Таблица 1.1 - Технические характеристики рельсорезного станка РМК

Тип двигателя бензодвигатель

Мощность, кВт /лс 3,7/5

Тип топлива бензин А72 или А76

Габаритные размеры:

длина, мм 780

ширина, мм 560

высота, мм 470

Инструмент Отрезной круг 350x3,5x32 мм, 80 м/с

Время разрезания рельса Р-65, мин 3

Масса без топлива и приспособлений, кг 35

Рельсорезные станки моделей РА-2 и РА-2М предназначены для резки объемно-закаленных и незакаленных рельсов.

В конструкции этих станков предусмотрены амперметр и выключатель автоматический: эти элементы позволяют полнее контролировать режим ре-

зания. Имеется удобная транспортная тележка для перемещения станка по рельсам и вне рельсов.

Станок РА-2М имеет повышенные эксплуатационные характеристики за счет встроенного механизма покачивания абразивно-отрезного устройства: до 10 резов 1 кругом.

Станок рельсорезный РА-2 (РА-2М) предназначен для резки рельсов типов Р50, Р65, Р75, причем как незакаленных, так и объемно-закаленных. Его основные узлы - устройство абразивно-отрезное и рама направляющая.

Таблица 1.2 - Технические характеристики рельсорезных станковРА-2 и РА-2М

Показатель РА-2 РА-2М

Отличительные особенности станка Абразивно-отрезной, с заданной траекторией резания Абразивно-отрезной с механизмом покачивания абразивно-отрезного устройства

Тип двигателя Электродвигатель, 220/380В, 50 Гц Электродвигатель, 220/380В, 50 Гц

Мощность, кВт/л.с. 5,5 основного - 5,5, вспомогательного - 0,25

Инструмент Отрезной круг: 400x4x32 мм, 80 м/с Отрезной круг 500x5x32 мм 80 м/с

Время резания рельса Р65, мин 1 1

Габаритные размеры, мм 1055x600x1030 (без тележки) 1050x700x1030 (без тележки)

Масса, кг 83 (без тележки) 95 (без тележки)

На рис. 1.2 представлен общий вид рельсорезного станка РА-2. На корпусе абразивно-отрезного устройства закреплен кронштейн с электродвигателем и рукоятью. Крутящий момент от вала электропривода к кругу отрезному передается посредством клиноременных передач, с возможностью регулирования натяжения ремней при ослаблении крепления защитного кожуха. Отрезной круг устанавливают на фланец и закрепляют. На корпусе закреплен защитный кожух отрезного круга, для переноски станка имеются рукоятки.

Рис. 1.2 - Общий вид рельсорезного станка РА-2

Металлический искроотсекатель, закрепленный на корпусе и фиксируемый пружиной при транспортировке, защищает оператора от искр раскаленного металла. Управление устройством абразивно-отрезным осуществляется посредством пульта (управления станком), оснащенным амперметром -контроллером режима (резания) и автоматическим выключателем для пуска/остановки станка. В процессе резания оператор обязан контролировать показания амперметра: при напряжении сети 220 В рабочий ток станка не должен выходить за пределы 22...30 А. Исключать нештатные режимы резания рекомендуется, немного приподнимая и/или опуская устройство абразивно-отрезное без остановки процесса (резания).

Станок подключается к источнику электроэнергии (четырехжильным) кабелем. Устройство абразивно-отрезное шарнирно закреплено на кронштейнах рамы посредством оси. Свободный поворот устройства абразивно-отрезного на оси при разрезе рельса обеспечения установкой фиксатора в нейтральное положение. Нейтраль фиксатора выбирается оттяжкой ручки с поворотом на 90°. Массу устройства абразивно-отрезного уравновешивают пружины растяжения. Их назначение - снизить нагрузку на руки оператора. Пружины крепятся на осях: одна в проушинах опоры рамы, другая - в проушинах корпуса.

Четыре отверстия в проушинах предназначены для перестановки оси в целях регулировки уравновешивающей силы. Установленные внутрь пружин стальные тросы обеспечивают защиту оператора при их разрушении.

Транспортировка станка рельсорезного к месту производства работ осуществляется по рельсам с использованием транспортной тележки.

На станках рельсорезных РА-2 (РА-2М) устройство абразивно-отрезное закреплено посредством единственного шарнира, что ограничивает операторе в выборе схемы резания (траектории круга отрезного).

1.3 Воздействие опасных и вредных производственных факторов на оператора при резке

Работа на металлорежущих станках не всегда безопасна и имеет ряд вредных факторов, оказывающих на рабочего неблагоприятное воздействие [17,57,94,144].

Конструктивные особенности рассмотренных выше рельсорезных машин определяют требования к местам их использования в зависимости от спектра действующих ОВПФ на оператора.

Так, рельсорезные станки с приводом от двигателя внутреннего сгорания (бензинового двигателя) нельзя использовать в производственных цехах (замкнутых пространствах), так как они не удовлетворяют требованиям пожарной безопасности. Пары топлива могут воспламениться даже при наличии в помещении работающей вентиляции. Также к повышенным уровням шума и запыленности добавиться дополнительный вредный фактор - сильная загазованность рабочей зоны [50,54]. Данные рельсорезные станки используются обычно на открытой территории предприятий, на производственных площадках.

Напротив, рельсорезные станки с приводом от электродвигателя могут применяться в производственных цехах и быть подсоединены к групповой аспирационной системе пылеочистки. Оператор данных станков подвержен воздействию меньшего числа ОВПФ.

Работа на металлорежущих станках может привести к травме оператора, в том числе и с тяжелым исходом [68,84, 121].

Режущие инструменты (фрезы, дисковые пилы, абразивные круги), не ограждаются заводами-изготовителями, решения по их ограждению обычно не предлагаются [43].

Передаточные и приводные механизмы могут травмировать оператора при наладке и ремонте станков, а такие части станков, как валики, ходовые винты токарных станков могут причинить травму в процессе эксплуатации.

В цехах, при обработке различных материалов резаньем, образуется пыль. В зависимости от условий резания зона максимальной запыленности совпадает с зоной дыхания станочника, работающего на данном станке. В ряде случаев, зона максимальной запыленности оказывается на соседних рабочих местах. Она наносит вред станочникам, проникая в органы дыхания, глаза, загрязняя поверхность кожного покрова. Кроме того, пыль загрязняет световые проемы [106].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Азимова Наталья Николаевна, 2020 год

Список использованных источников

1. А. с. 1798011 СССР, МПК B04C 5/103 (2000/01). Циклон/ В. И. Беспалов, Н. А. Страхова, А. И. Трубников, Р. П. Беспалова. - № 4834424; за-явл. 04.06.1990; опубл.28.02.1993. - 6 с.

2. А. с. № 1684007 СССР, МПК B24B 55/04 (2000.01). Устройство для улавливания пыли и газов к шлифовальному и отрезному станкам / Г. Ю. Хватов, А. С. Рашевский, В. В. Неруш. - № 4685603; заявл. 27.04.1989; опубл. 15.10.1991. - 4 с.

3. А. с. № 1750935 СССР, МПК B24B 55/06 (2000.01). Кожух-пылеуловитель / Б. М. Торговников, В. Б. Чернявский, Л. Н. Кухарь [и др.]. - № 4844751; заявл. 16.04.1990; опубл. 30.07.1992. - 4 с.

4. Адушкин, В. В. Анализ мелкодисперсной фракции при разрушении горных пород взрывом и образовании скальных оползней / В.В. Адушкин, С.И. Попель, С.И. Шишаева // Записки Горного института. - 2007. -Т. 171. - С. 32-38.

5. Азаров, В. Н. Комплексная оценка пылевой обстановки и разработка мер по снижению запыленности воздушной среды промышленных предприятий: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.26.01 / Валерий Николаевич Азаров. - Ростов н/Д., 2004. - 46 с.

6. Азимова, Н. Н. Аэродинамические сравнительные испытания центробежных пылеуловителей различной формы [Электронный ресурс] / Н. Н. Азимова, Б. Ч. Месхи, Ю. И. Булыгин [и др.] // Актуальные проблемы науки и техники. 2017: материалы нац. науч.-практ. конф., 15-17 мая 2017 г. / Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2017. - С. 33-34. - URL: https://ntb.donstu.ru/conference_. - (24.10.2019).

7. Азимова, Н. Н. Исследование газодинамических процессов в центробежных пылеуловителях с целью создания технологии проектирования экологически чистых и энергоэффективных устройств [Электронный ресурс] / Н. Н. Азимова, Ю. И. Булыгин, И. С. Купцова // Актуальные проблемы науки и техники. 2018: материалы нац. науч.-практ. конф., 12-14 марта

2018 г. / Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2018. - С. 656. - Режим доступа: https://ntb.donstu.ru/conference . - (03.06.2019).

8. Азимова, Н. Н. Научно-обоснованные требования к проведению сравнительных параллельных испытаний центробежных пылеуловителей / Н. Н. Азимова, Ю. И. Булыгин, И. С. Купцова // Безопасность техногенных и природных систем. - 2017. - № 4. - С. 120-136.

9. Азимова, Н. Н. Основные характеристики центробежных пылеуловителей, изучаемые на практике / Н. Н. Азимова, Б. Ч. Месхи, Ю. И. Булыгин, И. С. Купцова // Материалы VI Всероссийского совещания заведующих кафедрами в области техносферной безопасности, безопасности жизнедеятельности, защиты окружающей среды и природообустройства, с. Дивноморское, 10-12 окт. 2017 г. / Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2017. - С. 148-152.

10. Азимова, Н. Н. Комплексная система пыле- и шумозащиты операторов рельсорезных станков / Н. Н. Азимова, Ю. И. Булыгин // Безопасность труда в промышленности. 2019 - № 9 - С. 64-71. - DOI: 10.24000/04092961-2019-9-64-71.

11. Азимова, Н.Н. Проблемы проектирования пылеочистного оборудования в промышленности / Н.Н. Азимова, Ю.И. Булыгин, И.С. Купцова // Безопасность техногенных и природных систем. 2018-№ 1-2- С. 2-12.

12. Азимова, Н. Н. Сравнительные аэродинамические испытания центробежных пылеуловителей [Электронный ресурс] / Н. Н. Азимова, Ю. И. Булыгин, И. С. Купцова // Молодой исследователь Дона. - 2017. - № 5 (8). - С. 2-11. - Режим доступа: http://mid-journal.ru/upload/iblock/a65/1_-azimova_2_11.pdf (дата обращения: 20.05.2019).

13. Азимова, Н. Н. Сравнительный анализ аэродинамических характеристик центробежных пылеуловителей при проведении параллельных сравнительных испытаний / Н. Н. Азимова, Ю. И. Булыгин, И. С. Купцова // Вестник Донского государственного технического университета. - 2017. - Т. 17, № 3 (90). - С. 156-165.

14. Азимова, Н. Н. Сравнительные параллельные испытания центробежных пылеуловителей и научно-обоснованные требования к их проведению / Н. Н. Азимова, Ю. И. Булыгин, И. С. Купцова // Инновации и инжиниринг в формировании инвестиционной привлекательности региона: сб. науч. тр. II Открытого междунар. науч.-практ. форума, окт.-нояб. 2017 г. / Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2017. - С. 83-87

15. Алексеев, С. П. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении / С. П. Алексеев, А. М. Казаков, Н. Н. Колотилов. - М.: Машиностроение, 1970. - 208 с.

16. Алиев, Г. М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов / Г. М.-А. Алиев. — М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

17. Артамонова, В. Г. Профессиональные болезни / В. Г. Артамонова, Н. Н. Шаталов. - М.: Медицина, 1996. - 432 с.

18. Асминин, В.Ф. Математическое моделирование снижения шума от пильного диска, достигаемого применением вибродемпфирующих прокладок с сухим трением / В.Ф. Асминин, Д.С. Осмоловский, Е.В. Дружинина // Молодой ученый. 2016. - № 27 (131). - С. 46-52.

19. Асминин, В.Ф. Обоснование конструкции облегченной панели для переносных акустических экранов. / В.Ф. Асминин, Е.В. Дружинина, А.В. Болучевский // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2017. - Т. 5. № 1 (27). - С. 21-26.

20. Бабаков, А. Н. Состояние охраны труда в России / А. Н. Бабаков, А. Г. Черникова // Вестник ИМСИТ. - 2013. - № 3-4. - С. 21-23.

21. Бакластов, А. М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассооб-менных установок: учеб. пособие для вузов / А. М. Бакластов, В. А. Горбенко, П. Г. Удыма; под ред. А.М. Бакластова. - М.: Энергоиздат, 1981. - 336 с.

22. Балыков, И. А. Влияние процессов резания на шум фрезерных станков / И. А. Балыков, А. Н. Чукарин, Д. З. Евсеев // Новое в безопасности жизнедеятельности и экологии: сб. докл. конф. - СПб., 1996. - С. 222-223.

23. Балыков, И. А. О расчете шума, излучаемого заготовкой при фрезеровании / И. А. Балыков; ДГТУ - Ростов н/Д., 1996. - Деп. в ВИНИТИ 16.08.96, № 2685-В96.

24. Батурин, В. В. Основы промышленной вентиляции / В. В. Батурин. - М.: Профиздат, 1990. - 448 с.

25. Белевицкий, А. М. Проектирование газоочистительных сооружений / А. М. Белевицкий. - Л.: Химия, 1990. - 288 с.

26. Белоусов, В. В. Теоретические основы процессов газоочистки. - М: Металлургия, 1988. - 256 с.

27. Болучевский, А.В. Зависимость акустической эффективности временно возводимых перегородок от их геометрического / А.В. Болучевский, В.Ф. Асми-нин, Д.С. Осмоловский // В сборнике: Комплексные проблемы техносферной безопасности Материалы междунар. науч.-практ., 2016. - С. 195-201.

28. Болотов, Б. Е. Методы снижения шума металлорежущих станков / Б. Е. Болотов, С. Н. Панов // Станки и инструмент. - 1978. - № 2. - С. 19-20.

29. Борисов, Л. П. Звукоизоляция в машиностроении / Д. П. Борисов, Д. Р. Гужас. - М.: Машиностроение, 1990. - 253 с.

30. Бочкарева, Е. А. Сравнительный анализ программ оцифровки графиков [Электронный ресурс] / Е. А. Бочкарева // Современные научные исследования и инновации. - 2015. - № 11. - URL: http://web.snauka.ru /issues /2015/11/60095. - (дата обращения: 10.08.2019).

31. Браверман, Э. М. Статистические методы обработки эмпирических данных / Э. М. Браверман, И. Б. Мучник. - М.: Наука, 1983. - 464 с.

32. Булыгин, Ю. И. Анализ и исследование эффективности обеспыливания воздуха рабочих зон / Ю. И. Булыгин, О. С. Панченко// Экология и безопасность в техносфере: современные проблемы и пути решения: сб. тр. Всерос. науч.-практ. конф. / Юргинский технологический институт. -Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2013. - С. 332-336.

33. Булыгин, Ю. И. Зависимость между аэродинамическими войствами циклонов и эффективностью улавливания пыли / Ю. И. Булыгин, А. А.

Абузяров, О. С. Панченко // Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережение: сб. ст. / Рост. гос. строит. ун-т.-Ростов н/Д.: РГСУ, 2012. - С. 32-43.

34. Булыгин, Ю. И. Взаимосвязь конструктивных параметров циклонных аппаратов с их аэродинамическими свойствами и эффективностью пылеулавливания / Ю. И. Булыгин, А. А. Абузяров, О. С. Панченко // Экология и жизнь: сб. ст. XXI науч.-практ. конф. (Пенза, май, 2012 г.). -Пенза: Приволжский дом знаний, 2012. - С. 114-118.

35. Вальдберг, А. Ю. Технология пылеулавливания / А. Ю. Вальдберг, Л. М. Исянов, Э. Я. Тарах. - Л.: Машиностроение, 1985. - 192 с.

36. Васильев, О.В. Методы оптимизации в задачах и упражнениях / О.В. Васильев, А.В. Аргучинцев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 1999. - 208 с.

37. Вержбицкий, В.М. Основы численных методов. - М.: Высшая школа, 2002. -840 с.

38. Ветошкин, А. Г. Инженерная защита окружающей среды от вредных выбросов: учебное пособие / А. Г. Ветошкин. - М.: Инфра-Инженерия, 2016. - 416 с.

39. Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты пылеочистки. Учебное пособие. -Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. - 210 с.: ил.

40. Взаимосвязь конструктивных особенностей циклонных аппаратов и их аэродинамические свойства / Б. Ч. Месхи [и др.] // Перспектива - 2011: материалы Междунар. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых / Кабардино-Балкарский гос. ун-т. - Нальчик: КБГУ, 2011. - Т. 3. - С. 95-98.

41. Виброакустическая активность механизмов передачи / под ред. М. Д. Генкина. - М.: Наука, 1971. - 235 с.

42. Власов, А. Ф. Удаление пыли и стружки от режущих инструментов/ А. Ф. Власов. - М.: Машиностроение, 1966. - 238 с.

43. Власов, А. Ф., Безопасность при работе на металлорежущих станках / А. Ф. Власов. - М.: Машиностроение, 1977. - 122 с.

44. Власов, В.Г. Теоретическая гидромеханика [Текст] : Утв. ГУУЗом НКТП в качестве учебника для кораблестроит. втузов / В. Г. Власов. - Ленинград ; Москва : ОНТИ. Глав. ред. судостроит. лит-ры, 1935 (Л. : тип. "Кр. печатник"). - Переплет, 226 с. : черт.; 22х15 см. - (Теория корабля; Ч. 1).

45. Влияние конструктивных особенностей циклонных аппаратов на их аэродинамические свойства / Б. Ч. Месхи [и др.]. - Безопасность жизнедеятельности. - 2010. - № 12. - С. 22-28.

46. Внутренние санитарно-техническое устройства. В 3-х ч. Ч. 1: Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 1 / В. Н. Богословский [и др.]; под ред. Н. Н. Павлова, Ю. И. Шиллера. - 4-е изд., перераб., и доп. - М.: Стройиздат, 1992. - 319 с. - (Справочник проектировщика).

47. Внутренние санитарно-техническое устройства. В 3-х ч. Ч. 1: Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2 / В. Н. Богословский [и др.]; под ред. Н. Н. Павлова, Ю. И. Шиллера. - 4-е изд., перераб., и доп. - М.: Стройиздат, 1992. - 416 с. - (Справочник проектировщика)

48. Внутренние санитарно - технические устройства. Справочник проектировщика Ч. 2,3; Вентиляция и кондиционирование воздуха. Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера 1992 - 416 с.

49. Гервасьев, A. M. Промышленная вентиляция / A. M. Гервасьев. -Свердловск: Металлургиздат, 1958. - 95 с.

50. Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.3532-18. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. - М., 2018.

51. Глебов, И.Т. Подъемно-транспортные машины отрасли. Аспирация и пневмотранспорт деревообрабатывающих предприятий. Лекции и методы решения задач. - Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2010. - 138 с.

52. Гольдштик, М. А. Вихревые потоки / М. А. Гольдштик. - Новосибирск: Наука, 1981.-336 с.

53. ГОСТ 12.1.003 - 83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. - М.: Изд-во стандартов, 1983.

54. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. -- М.: Изд-во стандартов, 1989. - 12 с.

55. ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности. -М.: Стандартинформ, 2006. - 31 с.

56. ГОСТ 12.1.050-86. Методы измерения шума на рабочих местах. - М.: Изд-во стандартов, 1987.

57. ГОСТ 12.2.009-99. Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности. - М.: Стандартинформ, 2000.

58. ГОСТ 12.2.107-85. Станки металлорежущие допустимые шумовые характеристики. - М.: Изд-во стандартов, 1986.

59. ГОСТ 12.3.018-79. Система стандартов безопасности труда, системы вентиляционные, методы аэродинамических испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1981.

60. ГОСТ 17.2.04.06-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. - М.: Изд-во Стандартов, 2003. — 11 с.

61. ГОСТ 31826-2012 Оборудование газоочистительное и пылеулавливающее. Фильтры рукавные. Пылеуловители мокрые. Требования безопасности. Методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 2013. - 10 с.

62. Грачев, Ю. Г. Принципы оптимального проектирования систем очистки воздуха в промышленных зданиях / Ю. Г. Грачев // Оптимизация систем очистки воздуха в промышленных зданиях: сб. науч. тр. - Пермь,1993. - С. 3-9.

63. Гримитлин, М. И. Организация воздухообмена в цехах с пылевыделением / М. И. Гримитлин, Ю. Г. Грачев, С. Н. Знаменский // Новое в проектировании и эксплуатации вентиляции. - Л.: Стройиздат, 1982. - С. 68-71.

64. Журавлев, В. П. Выбор способов и проектирование систем борьбы с пылью на источниках пылеобразования промышленных предприятий / В. П. Журавлев, В. И. Беспалов // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1988. - № 1. - С.78-82.

65. Зарницына, Э. Г. Вентиляционные установки и пневмотранспорт: учебное пособие/ Э. Г. Зарницына, О.Н. Терехова; Алтайский гос. техн. ун-т им И. И. Ползунова - Барнаул: АлтГТУ, 2011. - 228 с.

66. Зиганшин, М. Г. Проектирование аппаратов пылегазоочистки / М. Г. Зи-ганшин, А. А. Колесник, В. Н. Посохин. - М.: Экопресс-ЗМ, 1998. - 505 с.

67. Зозуля, Д. М. Экономическое обоснование технических решений по повышению безопасности технологических процессов, производств и пожарной безопасности: учеб.-метод. пособие. / Д. М. Зозуля, А. Е. Сафронов, О. В. Дымникова; Донской гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2018. - 80 с.

68. Зотов, Б. И. Безопасность жизнедеятельности на производстве: учебник / Б.И. Зотов, В. И. Курдюмов. - М.: КолосС, 2003. - 432 с.

69. Иванов, Н. И. Инженерная акустика. Теория и практика борьбы с шумом / Н. И. Иванов. - М.: Логос, 2008. - 423 с.

70. Измеров, Н. Ф. Охрана здоровья рабочих и профилактика профзаболеваний на современном этапе / Н. Ф. Измеров // Медицина труда. -2002. - № 1. - С. 1-7.

71. Измеров, Н. Ф. Физические факторы производственной и природной среды. Гигиеническая оценка и контроль / Н. Ф. Измеров, Г. А. Суворов. - М.: Медицина, 2003. - 560 с.

72. Инструкция по эксплуатации Testo 521/526

73. Каталог шумовых характеристик технологического оборудования: (к СНиП 11-12-77) / НИИ строит. физики. - М.: Стройиздат, 1988. - 152 с.

74. Квашнин, И.М. «Промышленные выбросы в атмосферу. Инженерные расчеты и инвентаризация» - М.: ABOK-ПРЕСС, 2005. - 400 с.

75. Клименко, А. П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли / А. П. Клименко. - М.: Техника, 1980.

76. Клячко, Л. С. Теория и практика обеспыливающей вентиляции / Л. С. Клячко. - М.: Металлургия, 1980. - 128 с.

77. Козочкин, М. П. Метод снижения шума металлорежущих станков и их узлов: методические рекомендации / М. П. Козочкин. - М., 1986. - 68 с.

78. Колмогоров, А. Н. О логарифмически-нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении / А. Н. Колмогоров // ДАН СССР. -1941. - Т. 31, № 2. - С. 99-101.

79. Кондратьев, А. И. Охрана труда в строительстве / А. И. Кондратьев, Н. М. Местечкина. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.

80. Кострюков, В.А. Сборник примеров расчёта по отоплению и вентиляции Часть 2 / В.А. Кострюков // Госстройиздат. 1962. - 200 с

81. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельчённых материалов / П. А. Коузов. - 3-е изд., перераб. -Л.: Химия, 1987. - 264 с.

82. Коузов, П. А. Методы определения физико-химическихсвойств промышленных пылей / П. А. Коузов, Л. Я. Скрябина. - Л.: Химия, 1983. - 142 с.

83. Кошляров, Н. С. Уравнения в частных производных математической фикики / Н. С. Кошляров, Э. Б. Глинер, М. М. Смирнов. - М.: Высшая школа, 1970. - 712 с.

84. Кукин, П. П. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): учеб. пособие / П.П. Кукин [и др.] - М.: Высш. шк., 2014. - 318 с.

85. Лазарев, В. А. Циклоны и вихревые пылеулавливатели: справочник / В. А. Лазарев. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Н. Новгород: ОЗОН-НН, 2006. - 320 с.

86. Ли, А. Г. Математическое описание шумообразования дисковых пил / А. Г. Ли // Известия института управления и инноваций авиационной промышленности. - 2004. -№ 2. -С. 16-21.

87. Мазур, И. И. Курс инженерной экологии: учебник / И. И. Мазур. - М.: Высш. шк., 2012. - 447 с.

88. Манохин, В.Я. Конструктивные решения по безопасности труда при обеспыливании выбросов на асфальтобетонных / М.В. Манохин, С.А.

Сазонова, С.Д. Николенко, В.Я. Манохин // Моделирование систем и процессов. 2017. - Т. 10. № 1. - С. 32-36.

89. Манохин, В.Я. Построение эмпирической зависимости гранулометрического состава пыли литейного производства / В.Л., Манохин В.Я., Головина Е.И. // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2017. - № 130. -С. 155-172. - URL: http://ej.kubagro.ru/2017/06/pdf/10.pdf . - (Дата обращения: 17.08.2019).

90. Манохин, В.Я. Рентгеноспектральный микроанализ пыли в решениях задачи безопасности труда на асфальтобетонных заводах / М.В. Манохин, С.А. Сазонова, С.Д. Николенко, В.Я. Манохин // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. 2017. - № 1 (14). - С. 65-70.

91. Месхи, Б. Ч. Виброакустические характеристики широкоуниверсальных фрезерных станков / Б. Ч. Месхи, А. Н. Чукарин // Известия вузов. Машиностроение. - 2004. - № 3. - С. 45-51.

92. Месхи, Б. Ч. Математические модели процесс шумообразования при прерывистом резании / Б. Ч. Месхи, А. Г. Ли, В. М. Цветков // Известия института управления и инноваций авиационной промышленности. -2004. - Вып.1. - С.З-12.

93. Месхи, Б. Ч. О расчете уровней шума в рабочей зоне операторов метало- и деревообрабатывающего оборудования / Б.Ч. Месхи [и др.] // Вестник Донского государственного технического университета. - 2004. -Т.4, № 1 (19). - С. 92-98.

94. Месхи, Б. Ч. Общая оценка условий труда в цехах металло- и деревообрабатывающей промышленности для рабочих, обслуживающих станки прерывистого действия / Б. Ч. Месхи // Новое в теоретической и прикладной акустике: сб. тр. Третьей Всерос. шк.-семинар с междунар. участием Санкт-Петербург, 23-24 окт. 2003 г. - СПб., 2003. - С. 73-77.

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

96. Месхи, Б. Ч. Экономическое обоснование проектов по повышению техносферной безопасности: учеб. пособие / Б. Ч. Месхи, Д. М. Зозуля, А. Е. Сафронов; Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2013. - 72 с.

97. МУ № 1844-78. Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки шумов на рабочих местах / Минздрав СССР. - М., 1980. - 15 с.

98. Мышкис, А.Д. Лекции по высшей математике / А.Д. Мышкис. - М.: 1973. - 640 с.

99. Обеспыливающая вентиляция: монография / Минко В. А. [и др.]; Белгородский гос. технолог. ун-т (БГТУ) им. В. Г. Шухова. - Белгород: БГТУ, 2010. - Т. 2. - 564 с.

100. Основы проектирования пылеулавливающих установок для очистки вентиляционных выбросов: учеб. пособие / сост.: Л. М. Исянов, Е. А. Васильева, И. В. Антонов, И. А. Крашенинникова; Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб., 2016. - 50 с.

101. Павловский, Е. И. Методы определения фракционной и общей эффективности инерционных пылеуловителей: дис. ... канд. техн. наук / Е. И. Павловский. - М., 1972. - 169 с.

102. Пановко, Я. Г. Введение в теорию колебаний и удара: учеб. пособие для вузов / Я. Г. Пановко. - Изд. 3-е доп. и перераб.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1991. - 256 с.

103. Пат. № 2694939 Рос. Федерация, МПК В24В 55/04 (2006.01), В24В 55/06 (2006.01), B23Q 11/08 (2006.01). Защитный кожух для режущего инструмента с системой пылеотсоса / О.В. Денисов, Н.Н. Азимова, А.В. Трюхан [и др.]. - № 2019107834; заявл. 19.03.2019; опубл. 18.07.2019. - 10 с.

104. Патент № 2101161 Рос. Федерация, МПК В24В 55/06 (1995.01). Кожух полировального станка / П. И. Килин, К. П. Килин. - № 96111506/02; за-явл. 06.06.1996; опубл. 10.01.1998. - 6 с.

105. Пирумов, А. И. Аэродинамические основы инерционной сепарации. -М.: Госстройиздат, 1961. - 124 с.

106. Пирумов, А.И. Обеспыливание воздуха. М., Стройиздат, 1974. 207 с.

107. Повышение эффективности обеспыливания воздуха рабочих зон металлообрабатывающих и деревообрабатывающих производств/ Булыгин Ю. И. [и др.] // Вестник Донского государственного технического университета. - 2013. - № 7/8 (75). - С.49-57.

108. Полушкин, В. И. Основы аэродинамики воздухораспределения в системах вентиляции и кондиционирования воздуха / В. И. Полушкин. - Л.: ЛГУ, 1978. - 135

109. Потемкина, А. В. Теоретические и экспериментальные исследования влияния глубины погружения выхлопного патрубка на аэродинамические свойства и эффективность циклонных аппаратов / А. В. Потемкина, Е. С. Лукаш // Вестник Донского государственного технического университета. - 2010. - Т. 10, № 4 (47). - С. 526-533.

110. Пфейффер, П. Колебание упругих тел / П. Пфейффер; пер с нем. - М.: КомКнига, 2006. - 154 с.

111. Р2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»

112. Романов, В. А. Обеспечение санитарных норм запылённости и шума в рабочей зоне модельных станков: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.26.01 / В. А. Романов. - Ростов н/Д., 2014. - 19 с.

113. Ромашов, Г. И. Основные принципы и методы определения дисперсно-госостава промышленных пылей / Г. И. Ромашов. - Л.: Изд-во ЛИОТ, 1935. - 137 с.

114. Руководство по эксплуатации ДМЦ-01М 5.910.000 РЭ. - М.: ЭКО-ИНТЕХ, 2006. - 17 с.

115. Руководство пользователя «Программное обеспечение ComSoft 3.4»

116. Рябинович, В.Б. Циклонная установка с противопылеуносным устройством / В. Б. Рябинович, Н. Ю. Финогенова, А. М. Платонов. // Пром. и сан. очистка газов. - 1984. - №5. - С. 2.

117. Сазонова, С.А. Влияние запыленности рабочей зоны операторов смесителей асфальтобетонных заводов на оценку безопасности труда / С.А. Сазонова, Николенко С.Д., М.В. Манохин, В.Я. Манохин // Моделирование систем и процессов. 2016. - 9. № 3. - С. 53-56.

118. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 31 октября 1996 г. N 36). - М., - 57 с.

119. СанПин 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений: санитарные правила и нормы / Минздрав России. - М., 2001. - 20 с.

120. Сафронов, А. Е. Экономическое обоснование инженерных решений по защите окружающей среды: учеб.-метод. пособие / А. Е. Сафронов, С. М. Ха-щин, Д. М. Зозуля; Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2011. - 92 с.

121. Сидоров, В. Н. Безопасность труда при работе на металлообрабатывающих станках / В. Н. Сидоров. - Л.: Лениздат, 1985. - 216 с.

122. СНиП 23-03-2003 Защита от шума. - М., 2003. - 71с.

123. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / В. С. Королюк [и др.]. - М.: Наука, 1985. - 640 с.

124. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2 ч. Ч. 2 Вентиляция и кондиционирование воздуха / под ред. И.Г. Староверова. - М. : Стройиздат, 1977 - 502 с.

125. Средства защиты в машиностроении : расчет и проектирование : справочник / С. В. Белов [и др.] ; под ред. С. В. Белова. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.

126. Степанов, Ю.Г. Инерционные воздухоочистители / Ю.Г. Степанов,, И.М. Зицер. - М.: Машиностроение, 1986. - 184 с.

127. Страус, В. Промышленная очистка газов / В. Страус; пер. с англ. - М.: Химия, 1981. - 616 с.

128. Сферичность [Электронный ресурс] // Википедия: [сайт]. - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B 8%D 1 %87%D0%BD%D0%BE%D 1 %81 %D 1%82%D 1%8C. - (дата обращения: 19.09.2019).

129. Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики: учеб. пособие для вузов / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. - Изд. 5-е стер. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1977. - 736 с.

130. Трубки напорные модификации НИОГАЗ и ПИТО: руководство по эксплуатации / Российский центр испытаний и сертификации. - М., 2001. - 11 с.

131. Ужов, В. Н. Очистка промышленных газов электрофильтрами / В. Н. Ужов. - 2-е изд, ререраб. и доп. - М.: Химия, 1967. - 344 с.

132. Усикова, О. В. Сравнительный анализ организации систем охраны здоровья и безопасности труда (обзор зарубежного опыта) // СибБезопас-ность-СпасСиб. - 2013. - № 1. - С. 249-253.

133. Ушаков, Г.С., Зверев, Н.И. Инерционная сепарация пыли. //Ушаков, Г.С., Зверев, Н.И. - М.: Энергия, 1974. - 168 с.

134. Хащин, С. М. Управление инновационными проектами: учеб. пособие / С. М. Хащин, Д. М. Зозуля, А. Е. Сафронов; Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д.: ДГТУ, 2013. - 235 с.

135. Ходаков, Г.С. Основные методы дисперсионного анализа порошков. -М.: Стройиздат, 1968. - 199 с.

136. Черный, Л.М. Применение логарифмически-нормального закона распределения для расчёта гранулометрических характеристик измельчённых материалов. ДАН СССР. -1950. -№5. - С. 76-85.

137. Чукарин, А. Н. Виброакустические основы расчета металлорежущих станков на стадии их проектирования: автореферат дис. ... д-ра техн. наук: 05.03.01 / Чукарин Александр Николаевич. - Ростов н/Д., 1995. - 29 с.

138. Чукарина, И. М. Шумовые характеристики сверлильных станков / И. М. Чукарина, И. А. Балыков, В. С. Дмитриев // Надежность и эффективность станочных и инструментальных систем: сб. науч. тр. - Ростов н/Д., 1996. - С. 119-123.

139. Чукин, С. А. Расчеты экономической эффективности орга-низационно-технических мероприятий в машиностроении / С. А. Чукин. - М.: Машиностроение, 2011. - 151 с.

140. Шаптала, В. Г. Математическое моделирование систем обеспыливания промышленных объектов с учетом явлений переноса в гетерогенных средах: дис. ... д-ра техн. наук: 05.13.18 / Владимир Григорьевич Шаптала. - Белгород, 2004. - 357 с.

141. Шарапова, Э. Н. Система оцифровки графических данных / Э.Н. Шарапова, В.Л. Дмитриев // Математическое и программное обеспечение систем в промышленной и социальной сферах. -2014. - № 1-2. - С. 166-171.

142. Шиляев, М. И. Методы расчета пылеуловителя: учеб. пособие для строит. вузов / М. И. Шиляев, А. М. Шиляев, Е. И. Грищенко; под ред. М. И. Шиляева. - Томск: ТГАСУ, 2006. - 385 с.

143. Штокман, Е. А. Очистка воздуха / Е. А. Штокман. - М.: АСВ, 1999. - 456 с.

144. Шум и шумовая болезнь / Е.Ц. Андреева-Галанина [и др.] - Л.: Медицина, 1973. - 303 с.

145. Экспериментальные установки для исследования влияния формы и геометрии конструкции центробежных пылеуловителей на их аэродинамические характеристики и эффективность пылеулавливания // Булыгин Ю.И., Варданян М.В., Купцова И.С., Азимова Н.Н Новые направления модернизации педагогического образования в формировании здорового образа жизни и безопасности жизнедеятельности: материалы V регио-

нальной науч.-практ. конференции Южного федерального округа 7 декабря 2016г.- Краснодар: ИПЦ КубГУ, 2017.С. — 200.

146. Эффект памяти формы в сплавах: материалы симпозиума (19-20 мая 1975 г); пер. с англ. Л. М. Бернштейна / под ред. В. А. Займовского - М.: Металлургия, 1979. - 468 с.

147. Ahn, T. Cutting dynamics identification by dynamic data system (dds) modeling approach // T. Ahn, K. Eman, S. Wu // Journal of engineering for industry.

- 1985. - Vol. 107, No 2. - P. 91-94.

148. Alexander, R. McK Fundamentals of cyclone design and operation / Alexander, R. McK // Proceedings of the Australasian Institute of Mining and Metallurgy. - 1949. - Vol. 152, No 3. - P. 203-228.

149. Analysis of Metal Cutting Acoustic Emissions by Time Series Models / F. Polito, A. Petri, G. Pontuale, F. Dalton // Int J Adv Manuf Technol. - 2010.

- Vol. 48. - P. 897-903.

150. Brioos, L. W. Effect of dust concentration on cyclone performance / L. W. Brioos // Trans. Am. Inst. Chem. Eng. - 1946. - Vol. 42. - P. 511-526.

151. Cyclone and Dust Collection Research [Электронный ресурс]: [сайт]. -URL:https://www.billpentz.com/woodworking/cyclone/ducting.cfm# duct-ing_introduction (дата обращения 12.06.2018).

152. Grafula - оцифровка координат точек отсканированных графиков для переноса их в Excel // Математическое моделирование: [сайт]. - URL: https://mmodelling.blogspot.com/2012/07/excel.html. - (дата обращения: 14.08.2019).

153. Haider, J. M. Health and Environmental Impacts in Metal Machining Processes / J. M. Haider, S. J. Hashmi // Comprehensive Materials Processing. -2014. - Vol. 8. - P. 7-33.

154. Hatch, S. P. Choate Statistical description of the size properties of nonuniform particulate substances / S. P. Hatch // J. Franklin Inst. - 1929. - V. 207. - P.369-387.

155. Hemeon, W. S. L. Plant and Process Ventilation / W. S. L. Hemeon. - N.Y.: The Industrial Press, 1955. - 352 p.

156. Investigation of the processes of separation and spread of welding aerosols taking into account various types of heat and mass transfer to ensure safe welding conditions in confined space / Bulygin Y.I., Dmitriy V. Rogozin, Irina S. Kuptsova, Natalia N. Azimova and Viktor F. Khlystunov // MATEC Web Conference. - 2018. - Volume 226. - (XIV International Scientific-Technical Conference "Dynamic of Technical Systems" (DTS-2018); Rostov-on-Don, Russian Federation, September 12-14, 2018). -https://doi.org/10.1051/matecconf/201822603028

157. Kaye, W. Low-Angle Laser Light Scattering - Rayleigh Factors and Depolarization Ratios / W. Kaye, J. B. McDaniel // Applied Optics. - 1974. - V. 13, Issue 8. - P. 1934-1937.

158. Minoux, M. Mathematical Programming: Theory and Algorithms / M. Minoux. - New York: John Wiley, 1986. - 489 p.

159. Physical and theoretical models of heat pollution applied to cramped conditions welding taking into account the different types of heat / Bulygin Y.I., Koronchik D.A., Legkonogikh A.N., Zharkova M.G., Azimova N.N.B сборнике: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2017. С. 012015.

160. Sauter, J. Grassenbestimmung von Brennstoffteilchen / J. Sauter // Forschungsarbeiten auf demGebiete des Ingenieurwesens. 1926. Heft 279.

161. Sauter, J. Untersuchung der von Spritzvergaserngelieten Zerstobung / J. Sauter // Forschungsarbeiten auf demGebiete des Ingenieurwesens. 1928. Heft 312.

162. Tawari, T.D. Evaluating cyclone efficiencies from stream compositions // Ta-wari, T.D., Zenz, F.A. // Chemical Engineering. - 1984. -V.1, № 4 - Р. 69-73.

163. Wadell, H. Volume, Shape and Roundness of Quartz Particles / H. Wadell // J. Geology. - 1935. - Vol. 43, № 3. - P. 250-280.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Внешний вид анализатора FritschAnalysette 22 Compact

Лазерный дифракционный анализатор FritschAnalysette 22 Compact

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Расчёт индивидуальной пневмотранспортной системы, предназначенной для пылеудаления от режущего станка

Расчет пневмотранспортной сети на потери давления начинают после определения количества воздуха, которое необходимо удалить с рабочих мест резчика в производственном помещении [35,54].

Необходимый для транспортирования стружки и пыли объем воздуха, м3/ч, вычислим из уравнения неразрывности потока с учётом конструктивных особенностей системы по формуле, м3/ч:

L = F-у-рв, (В.1)

где F - площадь сечения патрубка отвода пыли, м2; у - скорость движения воздуха, которая для предотвращения залегания пыли не может быть менее 15 м/с на участках до пылеуловителя и должна составлять 12-15 м/с после него; р в - плотность воздуха при t = 20 °С, принимаем р в = 1,2 кг/м3.

Задаемся скоростью на первом участке V = 15 м/с. По рекомендациям из [60] диаметр патрубка отвода пыли составляет d = 50 мм. Тогда, сечение трубопровода,

F = —, м2, (В.2)

4

3,14 •( 0,05)2

F =---'— = 0,0019625 « 0,002 ,

4

Ь = F • V • рв = 0,002 • 15 • 1,2 = 0,036м3/с =129,6м3/ц -130м^/ц

Расчет потерь давления по участкам транспортной сети

Участок 1.

Пылестружкоприёмник и отросток с отводом dl=50 мм, Fl =0,002 м2, =0,18 м, объем Ь1=130м3/ч. Динамическое давление, Па:

Рц = Ра. = ^=135 . (В.3)

Определим потери давления на трение по длине участка. Для этого сначала рассчитаем число Рейнольдса по формуле:

Re = РЬ^, ке = 1,2 45 • 0,05 = 0,049 •Ю6 (В.4)

М 18,1 • 10 6

где /л - динамическая вязкость воздуха, м/с2. Найдем коэффициент трения Я :

0 25 Г л0.25

025 41 68 ^

+ ■

Я = 0,11[А+_68| , Я = 0,11 I d Ке J

= 0,0265, (В. 5)

50 0,049 -106^

где А = 0,1 мм - шероховатость стенок воздуховода, диаметр воздуховода d =50 мм. Далее рассчитаем потери на преодоление сил трения, Па:

Р, = Я^2•, = ^•, , р = 0,0265^135 • 0,18 = 12,89 -13 . (В.6)

11 2d1 1 d1 1 11 0,05 4 7

Определим потери в местных сопротивлениях по тракту, Па:

Рм =^Рд, (В.7)

где сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке. Виды местных сопротивлений определяются по схеме, а их значения находятся из справочных таблиц [105]. Тогда коэффициент местного сопротивления - выход из канала = 1 Определим потери в местных сопротивлениях: Р л = Р = 135-1 = 135., Па. м 1 о ^ '

Общие потери на участке, Па:

Р = Рл +р 1, Р = 13 +135 = 148 (В.8)

1 11 м 1' 1 47

Участок 2. Гибкий шланг (гофра) имеет размеры: d=55 мм, 1=0,205 м.

Задаемся скоростью на участке у = 15 . Расчетный диаметр воздуховода найдем по формуле:

J4•L 4•130

-=|-= 0,055м « 55 мм тал

3600 -я-у ^3600 • 3,14 -15 . (В9)

Уточним скорость движения воздуха V, уС:

4 • Ь 4-130

у =-7 =-7 = 15,21 м (В10)

3600-я-а1 3600-3,14-0,0552 /с . (В10)

Определим динамическое давление, Па:

р -V2 1,2-(15,21)2

Ро2 =^-= -—^—'— = 138,80Па »139Па

02 2 2

Для определения потерь давления на трение находим:

Ке = = '.2-'5.2'-°.°55 = 0,055-10« Па

и 18,1-10 , Па

Найдем коэффициент трения Я :

А 68 Г5 _ Г0,1 68 Л025

Я = 0,111 —+—I = 0,11 I а Яе

+-г I = 0,021

ч 55 0,055-106)

Р = -1 = 0,021-139 -0,205 = 10,87Па « 11Па т 1т

12 а2 2 0,055 . (В.10)

Рассчитываем потери на трение скольжения для различных материалов с учетом коэффициента на повышенную шероховатость и неравномерность сечения, которые выбираются согласно [124-126].

Из таблиц выбираем подходящее значение приведенного коэффициента трения для резины рифлёной К = 0,69.

Коэффициенты местных сопротивлений: = 0,5 (изогнутый участок). Потери в местных сопротивлениях, Па:

Рм 2 = РтЕ ^Рм 2 = РгЕ^К = 139• 0,5-1,5 = 104,25Па« 104Па . (в.11) Общие потери на участке, Па:

Р = р 2 + р 2 = 11 +104 = 115Ла .

2 I 2 м 2

Участок 3. Магистраль от гофры до циклона длину I = 0,07 м. Задаемся скоростью на участке V = 20 .Расчетный диаметр воздуховода найдем по формуле:

4 • L 4-130

dv = . -=1-= 0,045м » 45мм

р \3600-Я-У \Л600 • 3,14 • 20

Уточним скорость движения воздуха V,

м/ / с

4 • Ь 4-130

у =-т =-т = 22,71м/ « 23м/

3600-Я-d 3600 - 3,14 - 0,0452 /с /с

Динамическое давление:

р V 1,2 -(23)2

Ря 3 =^-= -—= 317,4 Па

Э3 2 2

Для определения потерь давления на трение находим:

рв V-d 1,2-20-0,045 6

Re = ^-= --= 0,059-10

ц 18,1-10

Найдем коэффициент трения Я :

'А 68 Г5 _ С0,1 68 ^

Я = 0,111 —+—I = 0,11 I й Re

+-г I = 0,026

ч 45 0,059-106)

р = Я^ „ = 0,026- 317.4-0 7 в 13Па

й3 0,045

Так как имеет место сужение канала от гофры в тело циклона

С Л „ „ _ ( 452 ^

& = 0,5- 1 --2 ^& = 0,5

V й3

1 — V 55 )

= 0,17

а 4

где — - отношение диаметров.

а 3

Согласно [124-126] выбираем коэффициент местного сопротивления, предварительно опередив соотношения площадей переходов.

Например, £3 = 0,15 при расчетном соотношении площадей труб переходов

2

= 4 а42 = ^

5 I-ж-^ а32 4 3

Потери в местных сопротивлениях, Па:

Рм 3 = Рд3 =317,4-0,17 = 53,9 « 54Па . Общие потери на участке, Па:

Р = р + р = 13 + 54 = 67Па .

3 I 3 м 3

Участок 4. Стружкоделитель - циклон с обратным конусом. Оптимальная скорость для циклона: V = 3,5 м/с.

Рассчитаем необходимую площадь сечения циклона:

^ = Ь = 0,01м 3600-V____ 3600-3,5

Определим расчетный диаметр циклона D м,

ж Ь

4- \

3,14-0,036 Л1Л11

----= 0,101 м

' 4-3,5

Округляем диаметр до стандартного Dц = 100 мм. Действительная скорость газа в циклоне не должна отклоняться более чем на 15% от оптимальной скорости. Определим действительную скорость газа в циклоне:

4-Ь 4-130

V =-т =-г = 3,8 м/

3600-ж-D 3600-3,14-0,112 /с

Таким образом, действительная скорость газа в циклоне отличается от оптимальной на 8,5%, следовательно, выполняется необходимое условие.

Тогда потери давления в циклоне, определим по формуле:

2

Рч = С . (В.12)

Определяем коэффициент гидравлического сопротивления циклона:

Рц = <та6 + К3, (В.13)

к1 - поправочный коэффициент на диаметр циклона, выбирается из справочных таблиц; к2 - поправочный коэффициент на запыленность воздуха, выбирается из справочных таблиц; к3 - коэффициент, учитывающий дополнительные потери давления, связанные с компоновкой циклонов в группу (для одиночных циклонов к3 = 0); Стаб - коэффициент местного сопротивления циклона.

Концентрация пыли в воздушном потоке на входе в циклон:

С„;„> = ^ , (В.14)

G(й ,= 0,087г1с = 0,3132кг/ч ,

с[ абраз) ' / ' /

G( ) = 0,203 г с = 0,7308 кг/ч,

с( металл) ' / ' /5

Gn = G(б )+ G( )= 0,3132+0,7308 = 1,044кг/ч ,

п с ( абраз) с ( металл) ' ' ' ?

с = 1000-1,044 = 8 03 г/ ^ 8 г/

Свх(п> = 130 = 8,03 /м3 ~ 8 /ж3 •

к = 0,85, К2 = 0,9, Стаб = 155, Сц = 0,85-0,9-155 « 119, Р = 119-1,2~(3,8) = 1031Па, Р4 = 1031Па .

Ц у у ц 2 4

Участок 5. Воздуховод от циклона до матерчатого фильтра: 15 = 0,3 м. Скорость воздуха на выходе из циклона принимаем равной V = 15 м/с. Сечение

выходного патрубка определим из условия неразрывности потока в циклоне:

А

4-1 /4-°,°36 = 0,055м.

п-vвhíX \ 3,14-15 Уточним скорость движения воздуха V м'

' с

4-Ь 4-130 _ „ м/

V =-- =-- = 15,2 м/

3600-п-d2 3600-3,14-0,0552 /с .

р -V2 1,2-[15,2)2 ^

Динамическое давление: РЭ5 =— =-^—— = 138,62Па «139Па. Поте-

1,2-(15,2)

ри на трение. Найдем коэффициент трения X:

Х = 0,11

с 0,1 68 -^25

-+-6

ч 55 0,055-106 ,

= 0,021,

= Х-Г^ = 0,0214390 = 15 Па . 16Па.

а5 0,055

Коэффициенты местного сопротивления из справочных таблиц: 1) отвод под углом а = 90, С = 0,24 ; 2) выхода в бункер фильтра: Сф = 1; 3) суммарно: С5 = 1 + 0,2 = 1,2 .Потери давления, обусловленные местными сопротивлениями равны:

Рм5 = Р85 - £С5 = 139 -1,2 = 166,8Па «167Па. Общие потери на рассматриваемом участке пневмосети: р5 = 139 +167 = 306Па.

Участок 6. Аэродинамическое сопротивление фильтра аддитивно и обусловлено: сопротивлением корпусаРк, сопротивлением тканиРт и сопротивлением осевшей пыли р , Па: Ря, = Р + Р + Р .

пл~ 8 6 к т пл

Аэродинамическое сопротивление (корпуса) аппарата определяется значением местных сопротивлений, Па:

р -V2 1,2-(15)2

Р = С ^Рк = 1- ^ ' = 135Па

к ~ м 2 к 2

где См - аэродинамический коэффициент местного сопротивления, который при конструировании фильтров выбирают в пределахСм =1,0.. .1,2; v6 - скорость потока во входном патрубке, м/с; V = 15 ^^ ; ре - плотность транспортной среды (воздуха), рв = 1,2 кг/м3.

Вычисление степени очистки пылевоздушной среды в циклоне

Определяя степень очистки в циклоне, обычно используют вероятностный подход. В его рамках ^ = Ф (х), где Ф (х) - закон нормального распределения частиц по размерам [123]; х - логарифмированный и надлежаще нормированный аргумент. Величина х определяется по формуле:

" (%)

х =

лДв2 ^^ + !§> ач

(В.15)

где dm - т.н. медианный размер пылевых частиц, мкм; d50 - условный размер частиц, которые улавливаются аппаратом данного типа с эффективностью 50%, мкм; ^а^ - т.н. стандартное отклонение, фигурирующее в функции распределения коэффициента очистки по размерным фракциям; ач -среднеквадратичное отклонение в указанной функции распределения.

Величины dm и ач характеризуют фракционный состав пыли, а величины d50 и ^ а^ определяют эффективность конкретного циклона в штатном режиме. Для реальных рабочих условий справочное значение параметра пересчитывается по формуле:

d50 - ^50

Dц • рЧ ■ ц ■ Уо 4 мкм, (В.16)

оо

D ■Рч■ц ■У

'ч ^ гц

где индексом Т обозначены стандартных (штатные) условия работы циклона; Dц - его диаметр, м; рч - плотность пылевых частиц, кг/м3; - скорость потока в аппарате при испытаниях, м/с; ц - коэффициент динамической вязкости воздуха. В рабочих условиях величина последнего уточняется по формуле:

3

273 + С ( Т Л 2 Ц-Ц0 ■-

Т + С

\

273

Па ■с, (В.17)

где ц0 - коэффициент динамической вязкости воздуха при 00 С и 101,3 кПа, ц0 -17,3 -10-6 Па ■с, Т - рабочая температура, К; С = 124 - постоянная Са-зерленда при 00 С и 101,3 кПа.

Расчет пылеулавливающего аппарата завершается составлением материального баланса в отношении процесса пылеулавливания. Интенсивность улавливания пыли определяется соотношением:

Мул - Мвх - Мвых (В.18)

где Мвх - поток пыли на входе в циклон, кг/сут; Мвых - пылевой поток на выходе из циклона, кг/сут.

кг

На входе в аппарат поток пыли составляет Мвх - ■ 24 ■ кз,

з

сут

где - полный массовый расход в пылевоздушном потоке, кг/ч; коэффициент загрузки циклона. В условиях специализированных предприятий kз принимают в пределах 0,55 - 0,75.

На выходе из аппарата поток пыли равен

кг

Мвых = Мвх -(1 -л)

сут

При проверке эффективности очистки исходными данными служат: ^ = 200 С; требуемая степень очистки ^тр = 85% .

„ = 17,3-10-6 273 +124

3

'20 + 273,15 Ъ .....-6

(20 + 273,15) +124

= 18,2-10-6, Па-с

273

Промышленные циклоны характеризуются следующими параметрами (табл. В1).: d50 = 4,5 мкм, ^ал = 0,352. Таблица В1

Значения d,[0 и Lg Оп для циклонов конструкции НИИОгаз

Параметр ЦН-2-4 ЦН-15 ЦН-15 у ЦН-11 СДК-ЦН-33 СК-ЦН-34 СК-ЦН-22 СЦН-W

dT50 8,50 6,00 450 3,65 2,31 1,95 1,13 1,0

ig 0,308 0,283 0,352 0,352 0,364 0,308 Q3W 0,308

Величины йт и lg ач характеризующие дисперсный состав исследуемой абразивно-металлической пыли были получены методом лазерной дифракции и представлены на рис. В1-В2.

F500 wet dispersed internal Fritsch Standard

(Jg □ dQ3(x) [g -*- Q3(x) ■- F 500 ...asurement Q □- F 500 ...asurement Q

Рис. В1 - Графические результаты дисперсного анализа пылевых частиц

Рис. В2 - Интерфейс программы расчета параметров распределениям пылевых частиц по размерам

d50 - 4,5 ■

0,1-1930-18,2-10-6 ^3,5

0,6■ 7800■ 22,2-10-6 ^3,8

- 0,79 мкм.

Характеристика дисперсного состава пыли (рис. В2):

3 кг