Модернизация токарного станка с ЧПУ модели 16К20Ф3С32 с целью обеспечения возможности обработки поверхностей сложных форм

Размеры опасной зоны в пространстве могут быть постоянными (зона между ремнем и шкивом, зона между вальцами и т. д.) и переменными (поле прокатных станов, зона резания при изменении режима и характера обработки, смена режущего инструмента и т. д.).

При проектировании и  эксплуатации технологического оборудования необходимо предусматривать применение устройств либо исключающих возможность контакта человека с опасной зоной, либо снижающих опасность контакта (средств защиты работающих).

Средства защиты работающих по характеру их применения делятся на две категории: коллективные и индивидуальные.

Средства коллективной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: нормализации воздушной среды производственных помещений и рабочих мест, нормализации освещения производственных помещений и рабочих мест, средства защиты от ионизирующих излучений, инфракрасных излучений, ультрафиолетовых излучений, электромагнитных излучений, магнитных и электрических полей, излучения оптических квантовых генераторов, шума, вибрации, ультразвука, поражения электрическим током, электростатических зарядов, от повышенных и пониженных температур поверхностей оборудования, материалов, изделий, заготовок, от повышенных и пониженных температур воздуха рабочей зоны, от воздействия механических, химических, биологических факторов.

Средства индивидуальной защиты в зависимости от назначения подразделяются на следующие классы: изолирующие костюмы, средства защиты органов дыхания специальная одежда, специальная обувь, средства за щиты рук, головы, лица, глаз, органов слуха, средства защиты от падения и другие аналогичные средства, защитные дерматологические средства.

Все применяющиеся в  машиностроении средства коллективной защиты работающих по принципу действия можно разделить на оградительные, предохранительные, блокирующие, сигнализирующие, а также системы дистанционного управления машинами и специальные. Каждый из перечисленных подклассов, как будет показано ниже, имеет несколько видов и подвидов.

Общими требованиями к средствам защиты являются: создание наиболее благоприятных для организма  человека соотношений с окружающей внешней средой и обеспечение оптимальных условий для трудовой деятельности; высокая степень защитной эффективности; учет индивидуальных особенностей оборудования, инструмента, приспособлений или технологических процессов; надежность, прочность, удобство обслуживания машин и механизмов, учет рекомендаций технической эстетики.

Оградительные средства защиты препятствуют появлению человека в опасной зоне. Применяются для изоляции систем привода машин и агрегатов, зон обработки заготовок, для ограждения токоведущих частей, зон интенсивных излучений (тепловых, электромагнитных, ионизирующих), зон выделения вредных веществ, загрязняющих воздушную среду, и т. д. Ограждаются также рабочие зоны, расположенные на высоте (леса  и т. п.).

Конструктивные решения  оградительных устройств многообразны. Они зависят от вида оборудования, рас положения человека в рабочей зоне, специфики опасных и вредных производственных факторов, сопровождающих технологический процесс.

Оградительные устройства делятся на три основные группы: стационарные (несъемные), подвижные (съемные) и переносные. Стационарные ограждения периодически демонтируются для осуществления вспомогательных операций (смены рабочего инструмента, смазывания, проведения контрольных измерений деталей и т. п.).

Их изготовляют таким  образом, чтобы они пропускали обрабатываемую деталь, но не пропускали руки работающего из-за небольших размеров соответствующего технологического проема. Такое ограждение может быть полным, когда локализуется опасная зона вместе с машиной, или частичным, когда изолируется только опасная зона машины.

Примерами полного ограждения являются ограждения распределительных  устройств электрооборудования, галтовочных  барабанов, вентиляторов, корпуса электродвигателей, насосов и т. д.

Подвижное ограждение представляет собой устройство, сблокированное с рабочими органами механизма или машины. Оно закрывает доступ в рабочую зону при наступлении опасного момента. В остальное время доступ в указанную зону открыт. Широкое распространение такие оградительные устройства получили в станкостроении.

Переносные ограждения являются временными. Их используют при ремонтных и наладочных работах, например, на постоянных рабочих местах сварщиков для защиты окружающих от воздействия электрической дуги и ультрафиолетовых излучений (сварочные посты). Выполняются они чаще всего в виде щитов высотой 1,7 м.

Конструкция и материал ограждающих устройств определяются особенностями данного оборудования и технологического процесса. Ограждения выполняют в виде сварных или  литых кожухов, жестких сплошных щитов (щитков, экранов), решеток, сеток на жестком каркасе. Размер ячеек в сетчатом и решетчатом ограждениях рассчитывают по формуле а=b/(6+5), где b - расстояние от ограждения до опасной зоны, мм.

В качестве материала ограждений используют металлы, пластмассы, дерево. При необходимости наблюдения за рабочей зоной кроме сеток и решеток применяют сплошные оградительные устройства из прозрачных материалов (оргстекла, триплекса и т. п.) /30/

Чтобы выдерживать нагрузки от отлетающих при обработке частиц и случайные воздействия обслуживающего персонала, ограждения должны быть достаточно прочными и хорошо крепиться к фундаменту или частям машины. При расчете на прочность ограждений, применяемых при обработке металлов и дерева, необходимо учитывать возможность вылета и удара об ограждение заготовок и режущего инструмента.

Предохранительные защитные средства предназначены для автоматического отключения агрегатов и машин при выходе какого-либо параметра оборудования за пределы допустимых значений, что исключает аварийные режимы работы.

На установках, работающих под давлением больше атмосферного, используют предохранительные клапаны  и мембранные узлы.

В случае возможного выделения  токсичных паров и газов, либо паров и газов, способных образовывать взрыво- и пожароопасные смеси, вблизи оборудования устанавливают стационарные автоматические газоанализаторы. При образовании концентрации токсичных веществ, равной ПДК, а концентрации горючих смесей в пределах 5 - 50% нижнего предела воспламенения включают аварийную вентиляцию. Ее основным функциональным звеном является датчик, в котором в зависимости от состава пробы газа возникает и формируется выходной сигнал, пропорциональный концентрации анализируемого компонента. Выходной сигнал датчика усиливается и поступает в измерительное устройство, где происходит оценка и фиксация значения сигнала.

Наряду с газоанализаторами  с использованием электроэнергии в машиностроении применяют приборы аналогичного назначения без источников электроэнергии. Это газоанализаторы, использующие фотоколориметрический метод анализа, в основе которого — цветная избирательная реакция между индикатором в растворе или на ленте и компонентом газовоздушной смеси; термокондуктометрический метод, основанный на изменении теплопроводности анализируемой смеси в зависимости от содержания в ней определяемого компонента; оптический метод, использующий явление изменения оптических свойств анализируемых паров и газов при изменении их количественных характеристик; ионизационный метод, в основу которого положена зависимость величины ионного тока, возникающего при ионизации анализируемых смесей, от содержания в них определяемого компонента.

Для предохранения от взрыва ацетиленовых генераторов и трубопроводов при проскоке пламени газовой горелки, а также трубопроводов и аппаратов, заполненных горючими газами, при проникновении в них кислорода или воздуха используют водяные предохранительные затворы. По принципу действия и давлению рабочего газа различают предохранительные затворы открытого (низкого давления) и закрытого (среднего давления) типа.

Для предотвращения взрывов  в ресиверах применяют тепловые реле, отключающие двигатель компрессора  при повышении температуры сжимаемого воздуха сверх допустимого значения.

Сжатый воздух широко используют в различных станках  и агрегатах для крепления обрабатываемых деталей с помощью эксцентриковых зажимов. Такие приспособления необходимо обеспечивать устройствами, предотвращающими самопроизвольное освобождение за жимов при отключении давления или при значительном силовом воздействий со стороны рабочих органов оборудования (резца, фрезы и т. п.).

В электромагнитных плитах для закрепления обрабатываемого  материала, подъема и переноски  различных изделий следует предусматривать запасную проводку для питания электромагнитов от запасного источника, который должен включаться автоматически при прекращении подачи электроэнергии от основной сети.

Одним из видов предохранительных  средств, обеспечивающих сохранность машин и повышение техники безопасности, являются слабые звенья в конструкциях технологического оборудования, деталей и сборочных единиц, рассчитанные на разрушение (или несрабатывание) при перегрузках;

К слабым звеньям относятся: срезные штифты и шпонки, соединяющие вал с маховиком, шестерней или шкивом, фрикционные муфты, не передающие движения при чрезмерных крутящих моментах, плавкие предохранители в электрооборудовании, разрывные мембраны в установках с повышенным давлением и т. п. Срабатывание слабого звена приводит к останову машины на аварийных режимах.

Слабые звенья делятся на две основные группы: системы с автоматическим восстановлением кинематической цепи после того, как контролируемый параметр пришел в норму (например, муфты трения), и системы с восстановлением кинематической цепи путем замены слабого звена (например, предохранители электроустановок).

Применение  в  цехе  таких средств, как блокировочные устройства, исключают возможность проникновения человека в опасную зону либо устраняют опасный фактор на время пребывания человека в этой зоне.

Большое значение этот вид средств защиты имеет при ограждении опасных зон и там, где работу можно выполнять при снятом или открытом ограждении. По принципу действия блокировочные устройства делят на механические, электрические, фотоэлектрические, радиационные, гидравлические, пневматические, комбинированные.

Механическая блокировка представляет собой систему, обеспечивающую связь между ограждением и  тормозным (пусковым) устройством. Например, для снятия ограждения кривошипно-шатунного механизма необходимо затормозить и полностью остановить привод механизма. Это осуществляется отключением электродвигателя или переводом ремня с рабочего на холостой шкив. При этом рычаг (направление движения которого показано стрелкой) дает возможность запорной планке выйти из направляющей.

При снятом ограждении агрегат  невозможно запустить в работу. По такому принципу блокируют двери в помещениях испытательных стендов, а также в других, особо опасных помещениях, в которых пребывание людей во время работы оборудования запрещено.

Электрическую блокировку  применяют   на   электроустановках с направлением от 500 В и выше, а также на различных видах  технологического   оборудования – с электроприводом. Она обеспечивает возможность включения оборудования только при наличии ограждения.

При электрической блокировке в ограждение встраивают концевой выключатель, контакты которого при закрытом ограждении включаются в электрическую схему управления оборудованием и допускают включение электродвигателя. При снятом или неправильно установленном ограждении контакты размыкаются, и электрическая цепь системы привода оказывается разорванной.

Радиочастотную   электрическую   блокировку  также применяют для  предотвращения попадания человека в опасную зону. Принцип работы блокировки в этом случае основан на применении электромагнитных полей высокой частоты, излучаемых в пространство генератором.

В момент попадания человека в опасную зону высокочастотный генератор подает импульс тока к электромагнитному усилителю и поляризованному реле. Контакты реле обесточивают схему   магнитного   пускателя,   при этом  обеспечивается  электродинамическое  торможение двигателя за десятые доли секунды. Время торможения регулируется при помощи переменного сопротивления.

Сигнализирующие устройства дают информацию о работе технологического оборудования, а также об опасных и вредных производственных факторах, которые при этом возникают. По назначению системы сигнализации делятся на три группы: оперативную, предупредительную и опознавательную.

 По способу информации различают сигнализацию звуковую, визуальную, комбинированную (светозвуковую) и одоризационную (по запаху); последнюю широко используют в газовом хозяйстве.

Для визуальной сигнализации используют источники света, световые табло, подсветку шкал измерительных приборов, подсветку на мнемонических схемах, цветовую окраску, ручную сигнализацию. Для звуковой сигнализации применяют сирены или звонки.

Оперативная сигнализация находит применение при проведении разнообразных технологических  процессов, а также на испытательных стендах. Чаще всего подача сигналов производится автоматически. Для этого используют различные приборы (вольтметры, гальванометры, манометры, и т. д.), снабженные контактами, замыкание которых происходит при определенных значениях контролируемых параметров.

Применяют также реле, срабатывающие на отклонение рабочих  параметров данного технологического процесса (давление, температура и т. д.). Включение красных сигнальных ламп производится при подаче на оборудование цеха опасного напряжения. При снятии напряжения включаются зеленые сигнальные лампы.

Оперативную сигнализацию используют также для согласования действий работающих, в частности крановщиков и стропальщиков. Двусторонняя сигнализация устраивается между насосной станцией и гидромониторами.