физика. 1. Аналитический обзор 1 Литературный обзор

• Название: 1. Аналитический обзор 1 Литературный обзор
• Анкор: физика
• Дата: 14.06.2022
• Размер: 5.19 Mb.
• Имя файла: file_470858.rtf
• Тип: Аналитический обзор; #591013
• страница: 9 из 9

6.4 Оценка экономической эффективности результатов исследования

Сталь 4Х5МФ1С используется для изготовления ножей для агрегатов резки на ОАО «НЛМК». Проведенные исследования показали возможность экономии материала, идущего на изготовление инструмента, за счет уменьшения припуска на обезуглероживание.

При производстве одной единицы продукции дается припуск на обезуглероженный слой 0,7 мм. В данной работе было показано, что обезуглероживание при температурах закалки до 1 100^оС не превышает 0,18 мм, т.е. объемную долю снимаемого материала можно уменьшить.

Ножи имеют следующие размеры:

• 
  наружный диаметр D = 0,305 м;
  
• 
  внутренний диаметр d = 0,165 м;
  
• 
  толщина h = 0,016 м.
  

Вес снимаемого при шлифовке материала
Н = π × ρ × к × (D²-d²)/2, (24)
где ρ – плотность стали, кг/м³;

к – толщина снятого слоя, м.
Н₁ = 3,14 × 7800 × 0,0007 × (0,305²-0,165²)/2 = 0,564 кг;

Н₂ = 3,14 × 7800 × 0,00018 × (0,305²-0,165²)/2 = 0,145 кг
Эффект, полученный за счет экономного использования материальных ресурсов рассчитывается по формуле
Э_м = (Н₁-Н₂) × Ц_м, (25)
где Н₁,Н₂ – нормы расхода материальных ресурсов по старой и новой технологии на единицу выпускаемой продукции;

Ц_м – цена ресурса, руб./ед.
Э_м = (0,564-0,145) × 65 = 27,24 руб/ед.
Таким образом, при производстве каждой единицы продукции затраты сократятся на 27,24 руб.


7. Безопасность проведения экспериментальных исследований
7.1 Общие мероприятия по безопасности жизнедеятельности
Все исследовательские работы, представленные в данном дипломе, проводились в металлографических лабораториях. В связи с этим необходимо предусмотреть создание благоприятных условий для проведения экспериментов на рабочем месте.

Создание комфортных метеоусловий. Микроклимат на рабочем месте в помещении лаборатории нормируется с учетом температуры воздуха, его относительной влажности и скорости движения. Основным показателем является температура; влажность и вентиляция – сопутствующие показатели усиливающие ее действие. Рекомендуется периодически корректировать параметры системы отопления с учетом времени года. Регулирование воздушной среды осуществляется с помощью вентиляции. Для уменьшения подвижности воздуха устраняются возможные причины возникновения сквозняков (открытые форточки, зазоры между рамами и др.).

Условия освещения. Для создания благоприятных условий труда важное значение имеет рациональное освещение. Неудовлетворительное освещение затрудняет проведение работ, ведет к снижению производительности труда и работоспособности глаз. Для создания естественной освещенности в здании используют световые проемы в стенах (окна). Электрическое освещение необходимо для проведения работ в темное время суток или в местах без достаточного естественного освещения. В качестве искусственных источников света рекомендуется использовать лампы накаливания и люминесцентные лампы. Принимаем освещение двух видов: рабочее (для проведения работ в обычных условиях) и аварийное (для временного продолжения работ или эвакуации работающих при внезапном отключении рабочего освещения). Аварийное освещение предусматривается с независимым источником питания или автоматическом переключении на него при аварии.

Защита от шума. При проведении металлографических исследований используется различное оборудование (шлифовальные и полировальные станки, электронный микроскоп), эксплуатация которого сопровождается шумом. Шум вызывает изменения в нервной системе, оказывает влияние на психику человека, сердечно-сосудистую систему, ухудшает сон. Работа в условиях постоянного шума может вызвать головную боль, головокружение, ослабление внимания. Шум является причиной быстрого развития утомления и снижения работоспособности. Установленный в лаборатории уровень звукового давления при частоте 1 000 Гц составляет 60 дБ – при шуме, возникающем внутри помещения, и 45 дБ – при шуме, проникающем извне. Для защиты от шумовых воздействий применяют звукоизолирующие ограждения установок, которые отражают большую часть, падающей на них световой энергии. Например, станки располагаются в местах, отгороженных глухими перегородками от остальной части лаборатории. Также для снижения шума агрегатов используют звукоизолирующие кожухи, в которые заключают их шумящие узлы. Люди, непосредственно работающие у станков, должны использовать специальные вкладыши, типа беруши.

Защита от вредных веществ и пыли. При проведении исследовательских работ возникает потенциальная опасность нежелательного действия на организм применяющихся в работе веществ. Все загрязняющие воздух вещества оказывают вредное действие, если они попадают в организм в количествах, превышающих некоторую пороговую величину; но даже и в меньших количествах они вредны, если находятся в организме в необычных концентрациях или состояниях. Также при работе может возникнуть и непосредственный контакт с вредными веществами. При шлифовании и полировке образцов воздух загрязняется металлической пылью. В связи с многокомпонентным составом исследуемой стали загрязнение воздуха может вызвать различные реакции. Ряд металлов (хром в данной стали) может привести к аллергическим заболеваниям – бронхиальная астма, поражения кожи, глаз, носа и др. Многие металлы, в том числе, железо, ванадий, молибден, кремний, марганец, а также фосфор являются биологическими микроэлементами, находящимися в крови, печени, мышцах в очень небольших количествах (10^-3–10^-2%). Недостаток или избыток микроэлементов по сравнению с нормальным содержанием приводит к нарушениям тех или иных функций организма. Для предотвращения распространения пыли исследовательская лаборатория располагается в отдельном помещении, изолированном дверью от соседних рабочих мест. Также предусмотрена регулярная влажная уборка для удаления осевших пылевых частиц. При проведении работ возникает необходимость в применении химических соединений различной опасности, в частности для травления образцов (треххлористое железо, пикриновая кислота). Для защиты от вредных испарений предусмотрена местная вытяжная вентиляция, предназначенная для удаления загрязненного воздуха непосредственно от источника образования выделений. Данный вид вентиляции представлен в лабораториях в виде укрытий и вытяжных шкафов. Для очистки воздуха от вредных выделений и продуктов дыхания людей предусмотрена общеобменная приточно-вытяжная вентиляция, воздух для которой забирается из чистой зоны. Дополнительно используются средства индивидуальной защиты. Для защиты рук при работе с травителями применяют кислотоупорные перчатки, которые должны тесно прилегать к коже.

Защита от электрического тока. Причинами поражения электрическим током являются соприкосновение с открытыми токоведущими частями и проводами; прикосновение к токоведущим частям, изоляция которых повреждена; касание токоведущих частей через предметы с низким сопротивлением изоляции; прикосновение к металлическим частям оборудования, случайно оказавшимся под напряжением. Опасность электрических поражений создает работающее от сети оборудование, осветительные приборы и электрическая проводка. Воздействие электрического тока на организм может вызвать различные электрические травмы (электрический ожог, металлизацию кожи, электрический знак и др.), поэтому предусматривают меры защиты от поражения электрическим током. Для сети общего освещения допускается напряжение не выше 220 В. Для защиты от прикосновения осуществляют недоступное расположение токоведущих частей (на высоте, под полом или скрыто в стенах). Незащищенные токоведущие части, к которым возможно прикосновение людей надежно ограждают. Применяемые провода и кабели должны соответствовать условиям эксплуатации оборудования. Для выключения сети при коротком замыкании используют быстродействующие релейную защиту и выключатели, установочные автоматы и плавкие предохранители. Для защиты работающего в случае прикосновения к металлическим частям электрической установки, случайно оказавшимся под напряжением, применяют защитное заземление.

Защита от электромагнитных излучений. Возникающие при использовании токов высокой частоты электромагнитные поля различных частотных диапазонов представляют определенную профессиональную вредность, поэтому необходимо применять меры защиты от их воздействия на организм. Надежным методом защиты является экранирование. Металлические части установок и систем водоохлаждения заземляют, чтобы не допустить поражения током. Провода, кабели и другие токоведущие части ограждают. Должна быть исключена возможность их нагрева. Предусматривают устройства (рубильники, выключатели), обеспечивающие отключение от сети. Обязательна общая вентиляция помещений (с вытяжкой из верхней зоны помещения в рабочую зону). Помещения высокочастотных установок запрещается загромождать металлическими предметами. Должны быть соблюдены требования электробезопасности.

Защита от пожара. Пожары представляют значительную опасность, так как причиняют большие повреждения и материальный ущерб, поэтому предотвращение пожаров является важной задачей. Для уменьшения опасности возникновения и распространения пожаров большое значение имеет рациональное устройство и расположение лабораторий и выходов из них. Обязательно наличие вентиляции, так как ее отсутствие может явиться причиной задымления помещений и затрудняет борьбу с пожаром. В вентиляционных устройствах не должны накапливаться пыли; скорость движения воздуха должна быть такой, чтобы взвешенные в воздухе частицы не оседали. Обязательно наличие оповещающей пожарной сигнализации в здании. Каждая лаборатория должна быть оснащена огнетушителем для устранения начинающегося пожара. В здании обеспечивают возможность быстрой безопасной эвакуации людей в случае возникновения возгорания. Из коридора рекомендуется проектировать, как правило, не менее двух эвакуационных выходов. Пожарную опасность могут представлять электрические устройства в случае перегрузки или короткого замыкания. Для предотвращения этого необходимы: правильный монтаж и эксплуатация сетей и агрегатов, соблюдение правил их эксплуатации. [18]
7.2 Оценка естественной вентиляции лаборатории
Принцип действия общеобменной вентиляции заключается в том, что с помощью вентиляционного воздуха выделяющиеся в помещение вредности удаляются наружу. В соответствии с этим принципом количество подаваемого в помещения воздуха (расчетный воздухообмен) должно обеспечивать разбавление выделяющихся вредностей до допустимых концентраций, а также поддержание допустимых метеорологических параметров воздушной среды на рабочих местах. Если характер и количество вредностей не поддаются учету, то вентиляционный воздухообмен определяют по кратности воздухообмена, представляющей собой отношение объема вентиляционного воздуха к внутреннему объему помещения. [19]
L = V × K_р, (26)
где L – необходимый воздухообмен, м³/ч;

V – объем помещения, V = 76,8 м³;

К_р – кратность воздухообмена, К_р = 3,5 ч^-1. [20]
L = 76,8 × 3,5 = 268,8 м³/ч.
7.3 Оценка искусственного освещения в лаборатории
Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света. В исследовательской лаборатории искусственное освещение осуществляется с помощью лампы накаливания общего назначения с нормальной световой отдачей (по ГОСТ 2239–60) типа НБ 220-75 мощностью 75 кВТ.

Для оценки искусственного освещения при известном типе, расположении и мощности светильника определим освещенность точек горизонтальной рабочей поверхности Е.
(27)
где I_α – сила света, кд;

α – угол падения света, т.е. угол между лучом и нормалью к освещаемой поверхности α = 23^о;

h – абсолютная величина нормали, т.е. расстояние от источника света до уровня расположения поверхности, h = 2,4 м.

Для ламп накаливания
(28)
где F – световой поток, F = 840 лм;

ω – телесный угол, в котором распределено излучение, ω = 4π.



Фактическая величина освещенности равна 9,1 лк, что меньше нормируемой (200 лк [1]), т.е. качество освещения данным источником света не удовлетворяет требуемым условиям. Чтобы нормализовать освещенность необходима установка дополнительных источников света.

Количество ламп накаливания, необходимое для создания освещенности 200 лк определим по формуле
(29)
где Е – минимальная освещенность, Е = 200 лк;

S – площадь помещения, S = 24 м²;

к – коэффициент запаса, к = 1,3;

F- световой поток от одной лампы, F = 840 лм;

η – коэффициент использования светового потока, η = 58%.

Принимаем количество ламп накаливания для создания требуемой освещенности – 13 единиц.


Библиографический список

1. 
   Геллер, Ю.А. Инструментальные стали / Ю.А. Геллер. – М.: Металлургия, 1968. – 568 с.
   

2. Геллер, Ю.А., Рахштадт, А.Г. Материаловедение / Ю.А. Геллер, А.Г. Рахштадт. – М.: Металлургия, 1975. – 448 с.

3. Гуляев, А.П. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев. – М.: Металлургия, 1986. – 542 с.

4. Позняк, Л.А., Скрынченко, С.И. Штамповые стали / Л.А. Позняк, С. И. Скрынченко. – М.: Металлургия, 1980. – 244 с.

5. Артингер, И. Инструментальные стали и их термическая обработка / И. Артингер. – М.: Металлургия, 1982. – 312 с.

6. Металловедение и термическая обработка стали: справочник. Т. 1. Методы испытаний и исследования / под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. – М.: Металлургия, 1983. – 367 с.

7. Торопцева, Е.Л. Методические указания по курсу «Теория термической обработки металлов» / Е.Л.Торопцева, В.И. Захаренкова. – Липецк: ЛГТУ, 2003. – 32 с.

8. Гвоздев, А.Г. Лабораторный практикум по материаловедению: учеб. пособие / А.Г. Гвоздев. – Липецк: ЛГТУ, 2002. – 82 с.

9. ГОСТ 5950–2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали.

10. Шиммель, Г. Методика электронной микроскопии / Г. Шиммель. – М.: Металлургия, 1991. – 295 с.

11. Лившиц, Б.Г. Металлография: учеб. пособие для вузов / Б.Г. Лившиц. – М.: Металлургия, 1990. – 236 с.

12. ГОСТ 9013-59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу.

13. ГОСТ 1763–68. Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя.

14. ГОСТ 5639–82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна.

15. Brenscheidt, F. The influence of ion energy on the wear behaviour of titanium-implanted silicon nitride ceramics / F. Brenscheidt, W. Fischer, W. Matz, E. Wieser // Surface and coatings technology. – 1996. – №83. – с. 317 – 321.

16. Манюгин, А.П. Методические указания к выполнению экономической и организационной части дипломной работы исследовательского характера / А.П. Манюгин, О.В.Лосева. – Липецк: ЛГТУ, 2002. – 33 с.

17. Богомолова Е.В. Методические указания к выполнению экономической и организационной части дипломной работы исследовательского характера / Е.В. Богомолова, Л.К. Михайловская. – Липецк: ЛГТУ, 2000. – 12 с.

18. Злобинский, Б.М. Охрана труда в металлургии / Б.М. Злобинский. – М.: Металлургия, 1975. – 536 с.

19. Гусев, В.М. Теплотехника, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: учебник для вузов / В.М. Гусев, Н.И. Ковалев, В.П. Попов, В.А. Порошков. – Л.: Стройиздат, 1981. – 343 с.

20. Ананьев, В.А. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика / Ананьев В.А., Балуева Л.Н. – Евроклимат, 2003. – 416 с.