Разработка и выбор стратегических альтернатив развития предприятия

Возникновение в колесной стали таких структурных составляющих, как аустенит, мартенсит (наблюдается в упрочненном слое от поверхности до глубины 0,7 мм), тростомартенсит (до глубины 0,9 – 0,95 мм), становится возможным благодаря насыщению стали аргоном в процессе плазменной обработки.  При такой концентрации аргона в поверхностном слое происходит образование структур, не характерных для простых углеродистых сталей, что обеспечивает повышенные маханические свойства термоупрочненного колеса.

Плазменное термическое упрочнение гребня колеса обеспечивает высокий уровень твердости закаленного слоя, как показано на рисунке 2.10,повышает сопротивление зарождению и распростронению усталостной трещины, износостойкость и эксплуатационный ресурс колес, снижает коэффициент трения в контакте гребня с боковой поверхностью рельса на 30–50%, что является следствием особенностей структурного состояния упрочненного слоя.

 

Рисунок 2.10. – Распределение микротвердости по глубине упрочненного слоя: 1 – для гребня колеса; 2 – для поверхности катания

 

Разница в рельефе упрочненных и неупрочненных образцов хорошо видна на рисунке 2.11.

а)                                                                        б)

Рисунок 2.11. – Поверхности трения не упрочненной (а) и упрочненной (б) колесной стали марки 2.

 

Поверхность трения упрочненного слоя имеет «отполированный» вид, наблюдается меньшее количество борозд; борозды имеют меньшую ширину, а шаг самого рельефа уменьшился на 50–60 %.

 

2.5 Технологический  процесс плазменного упрочнения

 

Технологический процесс упрочнения гребней колесных пар локомотивов выглядит следующим образом. Электровоз устанавливают в цехе, на смотровой канаве оборудованной установкой плазменного упрочнения. Температура в цехе не должна опускаться ниже плюс 5оС. Наличие трещин на колесной паре не допустимо. Универсальный вращатель вращает колесную пару с заданной скоростью, равной 1см/сек. Устройства для плазменной обработки (плазмотроны) (рисунок 2.12) подводят к обрабатываемой поверхности колес с помощью суппортов для перемещения плазмотронов под углом 45о к обрабатываемой поверхности на расстояние равное 40 мм. Открывается баллон с аргоном. После запуска установки (кнопка «Пуск») электрическая дуга «зажигается» и обеспечивается подача плазмы.

 

Рисунок 2.12. – Плазматрон

 

Термическая обработка гребня проводится шириной 15-25 мм, обеспечивая поверхностную закалку на глубину от 1,5 до 3мм, с твердостью упрочненной поверхности от 530 до 630 единиц по Бриннелю (рисунок 2.13).

 

Рисунок 2.13. – Зона упрочнения

2.6 Выбор  оборудования для реализации  плазменного упрочнения

 

В цехе ТО–4 на двух путях размещены два станка для обточки колесных пар КЖ-20, на одном из путей расположена установка плазменного упрочнения УПУ–2М1, которая монтируется непосредственно в основной путь (поперек пути) не мешая движению, вращение колесной пары осуществляется универсальным вращателем. УПУ–2М1 предназначена для упрочнения гребней колесных пар тягового подвижного состава с целью снижения износа гребня и увеличения пробега колесных пар между обточками.

Установка состоит из устройством для подачи вещества в зону упрочнения (плазмотроны), суппорта для перемещения плазмотронов пульт управления, источник тока и привод вращения колесной пары, который смонтирован поперек основного железнодорожного пути, универсального вращателя с профилированными канавками под гребень (рисунок 2.14; 2,15; 2,16).

Рисунок 2.14. – Общий вид установки УПУ-2М1

1 – источник  питания; 2 – система автономного водяного охлаждения;            3 – технологический приямок; 4 – плазмообразующий газ; 5 – суппорта для перемещения плазмотронов; 6 – блок поджига; 7 – плазмотроны; 8 – универсальный вращатель; 9 – электродвигатель; 10 – рельсы.

Рисунок 2.15 Компоновочная схема установки плазменного упрочнения УПУ-2М1

Устройство содержит: конструктивно объединенные в едином корпусе: источники питания плазменной дуги (2 шт), источники питания стабилизирующей дуги (2 шт), выпрямительные блоки, электронный блок управления, система автономного водяного охлаждения – 1; плазмотроны – 2; суппорта для перемещения плазмотронов – 3; блок поджига – 4; универсальный вращатель с электроприводом и механизмом частотного регулирования вращения – 5.

 

Рисунок 2.16. – Общий вид установки УПУ-2М1

 

Сущность работы установки заключается в следующем. Установка УПУ–2М1 подключается к электрической сети с номинальным напряжением 380В, с частотой тока 50Гц. Максимальная потребляемая мощность установки 20 ±10% кВт. Производят вращение колесной пары через универсальный вращатель, зажигание плазменной дуги в режиме дежурной плазменной дуги, плазмотрон плавно начинает выдвигаться к упрочняемой поверхности, по мере приближении плазмотрона к поверхности, ток основной дуги начинает расти, по достижению определенного расстояния основная дуга переходит на поверхность изделия, плазмотрон останавливается и начинается операция плазменного упрочнения. Процесс контроля и стабилизации тока дуги происходит непрерывно, поэтому все шероховатости поверхности колеса учитываются и процесс протекает стабильно, после прохождения одного оборота колеса датчик вращения, установленный на универсальном вращателе, дает импульс о прекращении упрочнения, эта команда поступает в блок управления плазмотрона и он начинает отходить назад: ток дуги плавно снижается и переходит в режим дежурной дуги. После этого плазмотроны выключаются, а колесная пара продолжает вращаться, и производится процесс дефектоскопии. Таким образом, происходит плавное прекращение процесса упрочнения колеса, при этом устраняются прожоги и прижоги колеса. В случае внезапной остановки колеса срабатывает аварийная блокировка и плазмотрон резко выключается.

После проведенного процесса плазменного упрочнения и дефектоскопии на бандаж наносится контрольная полоса шириной 10мм зеленого цвета, обозначающая упрочненную колесную пару.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Безопасность  и экологичность проекта

 

Данный раздел дипломного проекта представляет собой общую характеристику опасных и вредных производственных факторов, проявляющихся в процессе трудовой деятельности работников локомотивного хозяйства, а также мероприятия по предупреждению и пути снижения негативных факторов, сопутствующих при работе ремонтного локомотивного депо.

 

3.1 Классификация  вредных и опасных производственных  факторов

 

В условиях производства на человека в основном действуют техногенные производственные факторы, которые принято называть опасными и вредными производственными факторами (ГОСТ 12.0.003–74*).

Вредным производственным фактором называется такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению трудоспособности. Заболевания, возникающие под действием вредных производственных факторов, называются  профессиональными.

К вредным производственным факторам относятся:

–   неблагоприятные метеорологические условия;

–   запыленность и загазованность воздушной среды;

• воздействие шума, инфра – и ультразвука, вибрации;

–   наличие электромагнитных полей и т.д.

Опасным производственным фактором называется такой производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или к другому внезапному резкому ухудшению здоровья.

К опасным производственным факторам следует отнести, например:

• электрический ток;

–     раскаленные тела;

• возможность падения с высоты самого работающего либо различных деталей и предметов;
• оборудование,   работающее   под  давлением и т.д.

 

3.2 Анализ  вредных производственных факторов  при работе на установке плазменного  упрочнения УПУ–2М1

 

Под условиями труда понимают совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека. При решении вопроса о создании допустимых условий труда в рабочих помещениях следует руководствоваться Санитарными нормами, которые регламентируют требования к устройству и содержанию производственных помещений, предельно допустимые концентрации вредных газов, паров, пыли и других аэрозолей в воздухе.

К основным вредным производственным факторам при работе на установке плазменного упрочнения относятся:

• Работа с газом (аргон);
• Температура окружающей среды;
• Высокий уровень шума при работе установки.

На человека, на его здоровье и самочувствие оказывают отрицательное влияние различные вредные вещества, находящиеся в воздухе рабочей зоны.

Необходимо отметить, что в проектируемом ремонтном депо в цехе ТО–4 размещена установка плазменного упрочнения УПУ–2М1. В качестве плазмообразующего газа используется инертный газ – аргон первого сорта. Газообразный аргон транспортируется и хранится в стальных баллонах (по ГОСТ 949–73). Баллон окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета. В обычных условиях газ не имеет запаха, цвета и вкуса. Аргон примерно в 1,38 раз тяжелее воздуха, что при некачественном соединении баллона с проводящим шлангом, или открытым вентелем (при неработающей установке) может приводить к его концентрации в технологическом приямке – рабочем месте оператора установки. Аргон не является взрывоопасным или токсичным газом, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% возможно обморожение кожи, поражение слизистой оболочки глаз, также появляется кислородная недостаточность, возможно возникновение удушья, потеря сознания и даже смерть. Поэтому при работе с аргоном необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

–      Обязательная проверка герметичности баллонов с газом и узлов их соединений;

–     Контроль содержания кислорода в воздухе (критическая отметка 19%);

–   Использование защитных очков или щитков ННП-Э4У1, снабженные специальными стеклами и спецодежды;

–     Обязательная принудительная вентиляция помещений.

Необходимым условием работы установки плазменного упрочнения является температура окружающей среды, которая не должна опускаться ниже плюс 5°С, а также высокий уровень температур, характеризующийся скоростями нагрева от 103 до 105 º С /с. Для измерения текущих значений температуры используют различные термометры.

Влажность воздуха измеряют различными приборами. Для измерения относительной влажности используют гигрометры и гигрографы. Эти приборы и методы измерения влажности воздуха не должны обладать погрешностью более       ± 5% при измерении продолжительностью не более 5 мин.

При работе на установке УПУ–2М1 необходимо учитывать высокий уровень шума во время работы плазматрона, универсального вращателя и взаимодействия электрической дуги с металлом. Повышенный уровень шума и вибрации на рабочих местах отнесен к группе вредных производственных факторов. Он неблагоприятно действуют на организм человека, вызывают головную боль, под его влиянием развивается раздражительность, снижается внимание, замедляются сенсомоторные реакции, повышаются, а при чрезвычайно интенсивном действии понижаются возбудительные процессы в коре головного мозга. Воздействие шума и вибрации повышает пороги слышимости звуковых сигналов, снижает остроту зрения и нарушает нормальное цветоощущение. Для защиты органов слуха от звукового воздействия и исключения влияния его отрицательных факторов оператор, работающий на установке, должен применять наушники ВЦНИИОТ – 7Н ТУ 400-2 №76-70.

3.3 Анализ  опасных производственных факторов  при работе на установке плазменного  упрочнения УПУ–2М1

 

К основным опасным производственным факторам при работе на установке плазменного упрочнения относятся:

• Плазма;
• Электрический ток.

При включении установки возможно мгновенное появление плазменной дуги, способной моментально прожечь перчатки и кожу человека. Поэтому при замене расходных материалов, необходимо убедится в том, что установка отключена, а при работе держать в стороне от плазмотрона. Также плазменная дуга создает интенсивные видимые и невидимые (ультрафиолетовые и инфракрасные) лучи, которые могут вызвать ожог глаз и кожи. Поэтому необходимо применение защитной одежды, перчаток и масок. Необходимым условием является удаление всех легковоспламеняющихся предметов из зоны работы плазматронов.

Воздействие электрического тока на работающих представляет собой особую опасность в локомотивном хозяйстве. В среднем ежегодно более 21% всех несчастных случаев в локомотивных депо происходит из–за поражения электротоком. Поэтому технические средства защиты от поражения электрическим током выполняют с таким расчетом, чтобы протекающие через человека в аварийном режиме электроустановки токи (напряжение прикосновения) не превышали уровней.

Установка УПУ–2М1 подключается к электрической сети с номинальным напряжением 380В, с частотой 50 Гц. Воздействие такого тока на организм человека, как правило, приводит к тяжелым электротравмам (четко выраженным местным нарушениям целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги) в виде сильнейших ожогов.

Для контроля предельно допустимых уровней напряжений прикосновения и токов измеряют напряжение и токи в местах, где может произойти замыкание электрической цепи через тело человека. Класс точности измерительных приборов не ниже 2,5. При измерении напряжений прикосновения и токов сопротивление тела человека в электрической цепи моделируют сопротивлением в 1 кОм при воздействии до 1 с и 7 кОм (для переменного тока 50 Гц) и 2,7 кОм (для постоянного тока) при воздействии более 1 с. Отклонения от указанных значений допускаются в пределах ± 10 %.

 

3.4 Основные мероприятия, обеспечивающие безопасность работы с электроустановками

 

Электробезопасность представляет собой такое состояние условий труда, при котором исключено вредное или опасное воздействие на человека электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля, статистического электричества или их совокупности. В то же время для обеспечения электробезопасности используют систему организационных мероприятий, электрозащитных способов и средств которую принято называть техникой электробезопасности.