To su uređaji za povećanje amplitude vibracijskog pomaka čestica medija, odnosno intenziteta ultrazvuka. Koriste se dvije vrste koncentratora: fokusirajući (za stvaranje ultrazvučnih vibracija izvan koncentratora) i štapni. Koncentratori fokusa prikazani su na slikama 6.12 i 6.13.

Sferna ljuska, koja oscilira na rezonantnoj frekvenciji po cijeloj debljini, može poslužiti kao zračeći element (slika 6.12). Školjka je pobuđena piezokeramičkim platinama, koje imaju istu rezonantnu frekvenciju i potpuno je prekrivaju u obliku mozaika. Zračenje vibracija u šupljinu s vodom i silazni sferni val fokusirani su na podnožje stakla sa predmetom koji se proučava. Šupljina stakla je odvojena od kontaktnog medija zvučno prozirnim filmom. Čvrsta materija sa malom apsorpcijom zvuka se takođe može koristiti kao kontaktni medij (slika 6.13). Štapni koncentrator je čvrsta šipka promjenjivog poprečnog presjeka ili promjenjive gustoće, pričvršćena za emiter širim krajem ili dijelom s većom gustinom materijala. Princip rada temelji se na povećanju amplitude oscilacija čestica štapa kao rezultat smanjenja njegovog poprečnog presjeka ili gustoće prema zakonu održanja impulsa. Što je veća razlika u promjerima ili gustoćama suprotnih krajeva štapa, to je veće povećanje amplitude. Takvi koncentratori rade na frekvencijama od 18 do 100 kHz na rezonantnoj frekvenciji, odnosno njihova dužina mora biti višekratnik cijelog broja poluvalova. Maksimalna linearna veličina širokog kraja koncentratora mora biti manja od λ/2. Dobitak koncentratora K je omjer amplitude pomaka (ili brzina) na njegovim uskim A 0 (V 0) i širokim A n (V n) krajevima.

Koncentratori štapova se kvalifikuju:

· Prema obliku uzdužnog presjeka (stepenasto, konusno, eksponencijalno, katenoidno, ampulo)

· Prema obliku poprečnog presjeka (okrugli, klinasti i drugi)

· Po broju serijski povezanih rezonantnih koncentratora polutalasne dužine (jedan, dva i tako dalje stepenasto)

Slika 6.14 prikazuje različite tipove polutalasnih koncentratora, zajedno sa distribucijom amplituda pomaka A i napona Δ. Postoje 2 načina rada koncentratora: oscilatorni režim u neopterećenom stanju (režim stojećeg talasa), režim putujućeg talasa pod opterećenjem na potpuno apsorbujućem aktivnom mediju. Stepen do kojeg se oscilacije približavaju putujućem ili stojećem talasu određen je koeficijentom putujućeg talasa:

A 0 min – amplituda pomaka u nodalnom presjeku

A 0 max – amplituda pomaka na antičvoru oscilacija

Varijabilna površina poprečnog presjeka koncentratora može se postići promjenom njihovog unutrašnjeg profila (slika 6.15). Koncentratori mogu biti izrađeni od legura titanijuma (minimalni akustični gubici, visoka amplituda vibracija, čvrstoća na zamor), međutim, veza titanijuma sa magnetostriktivnim materijalima je otežana, češće se koncentratori izrađuju od čelika 40X i 45. Veze oscilatornog sistema jedinice se izrađuju u čvorovima deformacije ili antičvorovima pomaka, gdje su mehanički naponi minimalni.

Veza feritnih pretvarača sa koncentratorom je ljepljiva. Piezokeramički pretvarači koji koriste obloge i spojne vijke, pored oscilatornih sistema sa uzdužnim vibracijama, koriste se i sistemi sa savijanjem i torzionim vibracijama (slika 6.16). Mogu se koristiti piezokeramički pretvarači torzijskih vibracija napravljeni od dva polucilindrična piezoelementa polarizirana u kružni i spojena ljepilom (slika 6.17). Međutim, oni ne daju veliku snagu emitovanja. Da bi se ovo eliminisalo, koriste se dizajni prikazani na slici 6.18. Između jastučića za redukciju frekvencije (slika 6.18.a), vijkom i navrtkom su pričvršćeni piezokeramički prstenovi sastavljeni od odvojenih dijelova piezokeramike i srebrnih elektroda (slika 6.18.b). Piezokeramika je polarizovana duž periferije kao jedna celina.

Za višesmjerni prijenos ultrazvučne energije koriste se akustični oscilatorni sistemi koji pretvaraju vibracije u više smjerova ili akumuliraju energiju iz više izvora u jednom smjeru (sl. 6.19-6.20).

Prilikom ugradnje žičanih vodova u SPP za energetsku elektroniku, uglavnom se koristi USS. Glavni parametri procesa u ovoj metodi mikrozavarivanja su: amplituda vibracija radnog kraja alata, koja zavisi od električne snage pretvarača i dizajna oscilacionog sistema; sila kompresije zavarenih elemenata; trajanje uključivanja ultrazvučnih vibracija (vrijeme zavarivanja).

Suština USS metode je pojava trenja na granici između elemenata koji se spajaju, što rezultira uništavanjem oksidnih i adsorbiranih filmova, stvaranjem fizičkog kontakta i razvojem centara vezivanja između dijelova koji se spajaju.

Ultrazvučni koncentrator je jedan od glavnih elemenata oscilatornih sistema instalacija za mikrozavarivanje. Koncentratori se izrađuju u obliku šipki sa glatkim promjenjivim poprečnim presjekom, jer je područje zračenja pretvarača uvijek znatno veće od površine zavarenog spoja. Koncentrator je povezan sa sondom sa većom ulaznom sekcijom, a ultrazvučni instrument je priključen na manji izlazni deo. Svrha koncentratora je da prenese ultrazvučne vibracije sa pretvarača na ultrazvučni instrument sa najmanjim gubicima i najvećom efikasnošću.

Postoji veliki broj vrsta koncentratora poznatih u ultrazvučnoj tehnologiji. Najviše se koriste: stepenasti, eksponencijalni, konusni, katenoidni i koncentratori tipa „cilindar-katenoid“. U oscilirajućim sistemima instalacija često se koriste konusni koncentratori. To se objašnjava činjenicom da su jednostavni za izračunavanje i proizvodnju. Međutim, od pet gore navedenih koncentratora, konusni koncentrator ima najveće gubitke zbog unutrašnjeg trenja, rasipa najviše snage i stoga se više zagrijava. Najbolja stabilnost je pronađena u koncentratorima s najmanjim omjerom ulaznih i izlaznih prečnika za isto pojačanje K y . Takođe je poželjno da njegova "polutalasna" dužina bude minimalna. Za potrebe mikrozavarivanja, koncentratori sa 2

Materijal koncentratora mora imati visoku čvrstoću na zamor, male gubitke, biti lako lemljen tvrdim lemovima, biti lak za obradu i biti relativno jeftin.

Proračun ultrazvučnog koncentratora svodi se na određivanje njegove dužine, ulaznih i izlaznih presjeka, te oblika profila njegovih bočnih površina. Pri proračunu se uvode sljedeće pretpostavke: a) ravan talas se širi duž koncentratora; b) vibracije su harmonične prirode; c) koncentrator oscilira samo duž središnje linije; d) mehanički gubici u koncentratoru su mali i linearno zavise od amplitude vibracija (deformacija).

Theoretical Gain K y amplituda oscilacija eksponencijalnog koncentratora određuje se iz izraza

Gdje D0 I D 1– prečnike ulaznog i izlaznog preseka koncentratora, mm; N– odnos prečnika ulaznog preseka koncentratora i izlaznog otvora.

Dužina glavčine se izračunava po formuli

(2)

Gdje With– brzina širenja ultrazvučnih vibracija u materijalu koncentratora, mm/s; f– radna frekvencija, Hz.

Položaj čvorne ravni x 0(tačke vezivanja talasovoda) izražava se relacijom

(3)

Oblik generatrikse profila katenoidnog dijela koncentratora izračunava se pomoću jednačine

(4)

gdje je koeficijent oblika generatrise; X– trenutna koordinata po dužini koncentratora, mm.

U ovom radu razvijen je kompjuterski program za proračun parametara pet tipova ultrazvučnih koncentratora: eksponencijalnog, stepenastog, konusnog, katenoidnog i koncentratora „cilindar-katenoid“, implementiran u jeziku Pascal (Turbo-Pascal-8.0 kompajler). Početni podaci za proračun su: prečnici ulaznog i izlaznog preseka ( D0 I D 1), radna frekvencija ( f) i brzinu širenja ultrazvučnih vibracija u materijalu koncentratora (s). Program vam omogućava da izračunate dužinu, položaj čvorne ravni, pojačanje, kao i za eksponencijalne, katenoidne i "cilindar-katenoidne" koncentratore, oblik generatrike sa datim korakom. Blok dijagram algoritma za izračunavanje eksponencijalnog koncentratora prikazan je na Sl. 6.9.

Primjer izračuna. Izračunajte parametre polutalasnog eksponencijalnog koncentratora ako je data radna frekvencija f= 66 kHz; ulazni prečnik D0= 18 mm, izlaz D 1=6 mm; materijal koncentratora – čelik 30KhGSA (ultrazvučna brzina u materijalu With= 5,2·10 6 mm/s).

Koristeći formulu (1) određujemo pojačanje koncentratora.

Rice. 6.9. Blok dijagram algoritma za izračunavanje eksponencijalnog koncentratora

U skladu sa izrazima (2) i (3), dužina koncentratora , položaj nodalne ravni mm.

Jednadžba (4) za izračunavanje oblika profila koncentratora nakon supstitucija poprima sljedeći oblik:

Proračuni pomoću kompjuterskog programa profila generatrikse eksponencijalnog koncentratora sa korak po parametar X, jednak 5 mm, date su u tabeli. 6.1. Prema tabeli. 6.1 projektiran je profil koncentratora.

Table 6.1. Podaci proračuna profila čvorišta

U tabeli U tabeli 6.2 prikazani su rezultati proračuna parametara različitih tipova ultrazvučnih koncentratora od čelika 30KhGSA (sa D0= 18 mm; D 1= 6 mm; f= 66 kHz).

Table 6.2. Parametri ultrazvučnih koncentratora

* l 1 I l 2– dužina cilindričnog i katenoidnog dijela koncentratora.

Za prenošenje ultrazvučnih vibracija sa pretvarača na radni alat ili na radnu okolinu, ultrazvučne instalacije koriste koncentratore i talasovode; potonji imaju konstantnu površinu poprečnog presjeka i cilindrični oblik.

Valovodi se koriste kada nema potrebe za pojačavanjem amplitude oscilacija pretvarača. Čvorišta su transformatori brzine; imaju promjenjivu površinu poprečnog presjeka, često cilindričnog oblika. Zahvaljujući ovom poprečnom presjeku, oni pretvaraju ultrazvučne vibracije male amplitude koje prenosi pretvarač i koncentrisane na njegovom ulaznom kraju u vibracije veće amplitude na izlaznom kraju. Potonji se saopštavaju radnom tijelu (alatu) ultrazvučne instalacije. Amplitudno pojačanje nastaje zbog razlike u površinama ulaznog i izlaznog kraja koncentratora - površina prvog (ulaznog) kraja koncentratora je uvijek veća od površine drugog.

Valovodi i koncentratori moraju biti rezonantni, odnosno njihova dužina mora biti višekratnik cijelog broja polutalasa (λ/2). Pod ovim uslovom stvaraju se najbolje mogućnosti za njihovo usklađivanje sa izvorom energije, oscilatornim sistemom u celini i masom koja je na njih vezana (radni alat).

Rice. 14. Koncentratori polutalasne dužine

U ultrazvučnim tehnološkim instalacijama najviše se koriste koncentratori eksponencijalnog (sl. 14, a), konusnog (sl. 14, b) i stepenastog oblika. Potonji se izvode sa prirubnicom (sl. 14, c) ili bez nje (slika 14, d). Postoje i konusni koncentratori sa prirubnicom (na primjer, u pretvaraču tipa PMS-15A-18), kao i kombinirani koncentratori, u kojima stupnjevi imaju različite oblike.

Koncentratori i talasovodi mogu biti sastavni dio oscilatornog sistema ili njegov zamjenjivi element. U prvom slučaju, oni su zalemljeni direktno na pretvarač. Zamjenjivi koncentratori su povezani na oscilirajući sistem (na primjer, na prirubnicu adaptera) preko navoja.

Za koncentratore, površina poprečnog presjeka se mijenja prema određenom obrascu. Njihova glavna karakteristika je teorijski dobitak K, koji pokazuje koliko je puta amplituda oscilacija njegovog izlaznog kraja veća od amplitude na ulaznom kraju. Ovaj koeficijent zavisi od odnosa N prečnika ulaznog D1 i izlaznog D2 krajeva koncentratora: N=D1/D2.

Najveće pojačanje amplitude pri istoj vrijednosti N daje stepenasti koncentrator. On ima K=N2. Ovo objašnjava široku upotrebu step-type koncentratora u raznim ultrazvučnim instalacijama. Osim toga, ovi koncentratori su jednostavniji za proizvodnju od ostalih, što je ponekad i najvažniji uvjet za uspješnu upotrebu ultrazvučne obrade. Proračun stepenastog koncentratora je mnogo jednostavniji od proračuna drugih vrsta koncentratora.

Vrijednost faktora pojačanja amplitude stepenastog koncentratora uzima se u obzir s obzirom na sprječavanje mogućnosti bočnih vibracija, koje se uočavaju pri velikim faktorima pojačanja (K>8...10), kao i podatke o njegovoj jačini. U praksi se uzima da je pojačanje stepenastog koncentratora od četiri do šest.

Rezonantna dužina stepenastog koncentratora lr određena je izrazom lr=a/2=S/2f, gdje je X valna dužina štapa konstantnog poprečnog presjeka, cm; C - uzdužna brzina talasa (za čelik C = 5100 m/s); f - rezonantna frekvencija, Hz.

Film ima sposobnost pouzdanog prianjanja na zrna materijala za poliranje koji se nalaze na podlozi za poliranje. Kada se podloga za poliranje pomakne, film se uklanja sa stakla i formira se novi film.

Raspadanje stakla i stvaranje filma događa se u djeliću sekunde. Sa hemijske tačke gledišta, poliranje se može smatrati kontinuiranim uklanjanjem filma sa stakla i njegovim neposrednim formiranjem.

Poliranje treba posmatrati kao složen fizički i hemijski proces aktiviranja stakla.

Poliranje delova se vrši na mašini B1.M3.105.000 sa vodenim rastvorom optičkog polirita.

Obrada se izvodi pri brzini mljevenja od 40 o/min.

Dijelovi se fiksiraju na uređaj pomoću zubnog voska.

Polyrite je glavni prašak za poliranje koji se koristi u optičkoj industriji. Ima boju cimeta, a hemijski sastav je mešavina oksida retkozemnih elemenata. Uglavnom sadrži cerij oksid (najmanje 45%). Gustina polirita je 5,8-6,2*103 kg/m3.

Problem odabira ispravne podloge za poliranje vrlo je važan za uspješno poliranje. Parametri materijala jastučića za poliranje uključuju njihovu relativnu tvrdoću, strukturu površinskog sloja materijala, prisutnost dlakavosti i njegovu prirodu.

Ovi parametri direktno utiču na performanse procesa, tačnost geometrijskih parametara i hrapavost polirane površine. Što je veća krutost podloge za poliranje, to je manja recesija abrazivnog zrna pod utjecajem opterećenja i veći je pritisak u zoni kontakta zrna abraziva s materijalom dijela. Ovaj pritisak može dovesti do povećanja dubine prodiranja abrazivnog zrna u materijal dijela, što može biti praćeno blagim povećanjem produktivnosti procesa uz istovremeno pogoršanje klase hrapavosti površine i povećanje dubine. oštećenog sloja, te do uništenja abrazivnog zrna, što može uzrokovati kratersko izrezivanje materijala dijela. Povećanje krutosti materijala za poliranje omogućava smanjenje nedostataka karakterističnih za poliranje u geometrijskim parametrima stakla - valjanih rubova i valovitosti površine.

Moleskin se koristi za poliranje dijelova. Njegov površinski sloj je napravljen u obliku ćelija koje dobro pričvršćuju poliritne čestice, koje vrše mikro rezanje površine dijela. Dobra kvašenje ovog materijala sa abrazivnom suspenzijom olakšava periodičnu izmjenu abrazivnih čestica u ćelijama jastučića za poliranje.

Fig.26. Blok dijagram tehnološkog procesa mehaničke obrade ploče od elektrovakuum stakla C40-1

Tehnološki proces mehaničke obrade Polycor-a . uzimajući u obzir upotrebu ultrazvučnog glodanja, to je skup uzastopnog izvršavanja sljedećih operacija:

Površinsko brušenje.

Brušenje keramičkih delova vrši se na mašini za brušenje profila JE525 sa dijamantskim točkom pravog profila, veličine zrna 80/63; bakelitna veza B1; koncentracija dijamantskih zrna – 50%.

Bakelitna veza omogućava brušenje vrlo krhkih materijala. To je zbog veće elastičnosti bakelitnog veziva u odnosu na keramiku. Zahvaljujući ovoj elastičnosti, ova veza donekle smanjuje udarno opterećenje na čestice materijala koji se obrađuje od abrazivnih zrna, odnosno stvara uslove za njihovo lakše prodiranje u materijal.

Ultrasonic.

Glavno oblikovanje se izvodi na eksperimentalnoj instalaciji ultrazvučnim alatom sa slojem koji sadrži dijamante veličine zrna 80/63 pri brzini vretena od 2500 o/min, pomaku 0,7 mm/min i frekvenciji 22 kHz. Dijelovi se lijepe na ploču od tehnološkog (prozorskog) stakla mastikom koji se sastoji od voska, kolofonija i parafina. Prečnik alata odgovara minimalnom prečniku na spoljašnjem prečniku. Vanjske i unutrašnje konture se izrezuju u jednoj operaciji.

Za čišćenje staklenih dijelova nakon poliranja koriste se tekućine za pranje koje se mogu podijeliti na organske rastvarače i vruće alkalne otopine.

Čišćenje dijelova od ostataka mastike i raznih zagađivača vrši se uzastopno u toluenu, otopini amonijak peroksida, nakon čega slijedi ispiranje u struji ionizirane vode. Zatim se dijelovi čiste i suše u izopropil alkoholu. Kuhanje u izopropil alkoholu dehidrira (odstranjuje vlagu) i istovremeno dodatno čisti. Dijelovi se drže na zraku sve dok izopropil alkohol potpuno ne ispari.

Fig.27. Blok dijagram tehnološkog procesa mehaničke obrade Polycor-a.

6. Proračun stepenastog koncentratora.

6.1. Ultrazvučni koncentratori i talasovodi.

Koncentratori i talasovodi deluju kao veze rezonantne dužine koje pojačavaju i prenose ultrazvučnu energiju od sonde do radnog područja - do alata. Maksimalna amplituda oscilacija pretvarača Coll" href="/text/category/koll/" rel="bookmark">ultrazvučni koncentratori (brzinski transformatori) se koriste za oscilovanje alata i usklađivanje pretvarača sa opterećenjem. Štapovi ili cijevi konstantne poprečni presjek koji povezuje pretvarač ili koncentrator sa opterećenjem, nazivaju se ultrazvučni talasovodi.

U zavisnosti od vrste vibracija, koncentratori i talasovodi mogu biti uzdužne, savijajuće ili poprečne vibracije. Mogući su i talasovodi drugih i složenijih tipova vibracija. U toku je rad na stvaranju talasovoda za višesmerni prenos vibracija i oscilatornih sistema sa različitim vrstama vibracija.

Kombinovanjem nekoliko talasovoda zajedno, moguće je dobiti različite opcije za višesmerni prenos akustične energije. Takvi sistemi se mogu koristiti i za višesmjerni prijenos oscilacija iz jednog pretvarača, i kao akumulacijski sistem, kada se energija iz više izvora prenosi u jednom smjeru. Valovod za pretvaranje radijalnih vibracija u uzdužne je disk u koji su pretvarači postavljeni na periferiji; u ovom slučaju uzdužne vibracije nastaju na krajevima cilindra spojenog na disk.

6.2. Karakteristike koncentratora.

Fokusirajući koncentratori se obično izrađuju ili u obliku zrcalnih sistema ili u obliku takozvanih fokusirajućih ultrazvučnih emitera sfernog ili cilindričnog oblika. Potonji su najčešće izrađeni od piezoelektrične keramike i vibriraju na rezonantnoj frekvenciji po cijeloj debljini. Također se koriste cilindrični magnetostriktivni emiteri. Fokusni koncentratori se koriste kako u laboratorijskoj praksi tako iu industriji, uglavnom u instalacijama za tehnološku primjenu ultrazvuka: ultrazvučno čišćenje, disperzija, proizvodnja aerosola itd. Do 90% sve emitirane zvučne energije se skuplja u žarištu koncentrirajućih koncentratora. . Kako je za dobro fokusiranje potrebno da veličina koncentratora bude velika u odnosu na talasnu dužinu, ova vrsta koncentratora se koristi uglavnom u oblasti visokih ultrazvučnih (105 Hz i više) frekvencija. Uz njihovu pomoć dobijaju se intenziteti od 103-104 W/cm2. Dijagram fokusirajućeg sfernog emitera prikazan je na slici 28.

Rice. 28 − Dijagram fokusirajućeg sfernog emitera od piezokeramike koji oscilira po debljini

Koncentrator talasovoda (koji se ponekad naziva i mehanički transformator) je dio neujednačenog (sužavajućeg) valovoda, u kojem se koncentracija energije javlja kao rezultat smanjenja poprečnog presjeka. Rezonantni talasovodni koncentratori u obliku metalnih šipki poluvalne dužine s poprečnim presjekom koji se glatko mijenja prema određenom zakonu ili u skokovima postali su široko rasprostranjeni. Takvi koncentratori mogu osigurati povećanje amplitude od 10-15 puta i omogućiti dobivanje u frekvencijskom rasponu ~104 Hz amplitude vibracija do 50 mikrona. Koriste se u ultrazvučnim mašinama za mašinsku obradu, instalacijama za ultrazvučno zavarivanje, ultrazvučnim hirurškim instrumentima itd. Dijagram talasovodnih akustičkih koncentratora je prikazan na slici 29.

Za ultrazvučnu obradu najčešće se koriste eksponencijalni konusni i simetrični stepenasti koncentratori. Metoda za proračun ovih koncentratora koja je data u nastavku omogućava da se podaci za njihov dizajn dobiju prilično jednostavno i sa dovoljnom preciznošću za praktičnu upotrebu.

Početni podaci za proračun koncentratora:

D2 – prečnik rupe koja se obrađuje 14 mm

n – pojačanje amplitude 5

f – rezonantna frekvencija pretvarača Hz

6.3. Metode za pričvršćivanje instrumenta na glavčinu.

Najbolje performanse postižu instrumenti proizvedeni kao jedna jedinica sa koncentratorom.

Međutim, zbog habanja, takav alat ima ograničen vijek trajanja. Broj delova proizvedenih jednim alatom zavisi od materijala koji se obrađuje, prirode operacije i zahtevane tačnosti obrade.

https://pandia.ru/text/78/173/images/image128.png" width="244" height="25">

(prema sl. T. za snagu mašine od 2,5 kW uzimamo 56 mm)

Optimalni omjer između prečnika stepenica određen je iz eksperimentalnih krivulja prikazanih na Sl. 31.

2) Određuje se procijenjena dužina koncentratora (https://pandia.ru/text/78/173/images/image132.png" width="328" height="49">

Također, iz eksperimentalnih krivulja može se odrediti procijenjena dužina koncentratora (slika 31).

Brzine zvuka u različitim materijalima koji se koriste za proizvodnju koncentratora date su u tabeli 2.

tabela 2

3) Težina koncentratora se može odrediti iz izraza:

Na sl. 32. Prikazan je stepenasti koncentrator za obradu rupa prečnika 29,6 mm sa faktorom pojačanja amplitude n=5 i rezonantnom frekvencijom f=19 kHz.

Rice. 32 stepena čvorišta

Za stepenaste koncentratore https://pandia.ru/text/78/173/images/image140.png" width="178" height="49">

gdje su S1 i S2 površine poprečnog presjeka velikih i malih stepenica.

N – koeficijent površine.

7. Analiza opasnih i štetnih faktora proizvodnje.

Odabrani parametri rasvjete nisu u suprotnosti sa zahtjevima GOST 12.3.025-80, prema kojima u mehaničarskim radnjama za montažu opće osvjetljenje mora biti najmanje 300 luksa.

GOST 12.1.003 - 83 utvrđuje maksimalno dozvoljene uslove za stalnu buku na radnim mestima, pod kojima buka koja utiče na radnika tokom osmočasovnog radnog dana ne šteti zdravlju. Normalizacija se vrši u oktavnim frekventnim opsezima sa srednjim geometrijskim frekvencijama od 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz.

Prema GOST 12.1.003, ne bi trebalo da prelazi 85 dBA, na radnim mestima: u obradi metala - 75...100 (visok nivo buke), kod CNC brušenja - 80 dBA, u ultrazvučnom - 60 dBA.

Izvori buke i vibracija u projektovanoj radionici su:

Alatni strojevi za obradu metala (brušenje, obrada metala, ultrazvučni);

Za zaštitu od buke i vibracija predviđene su sljedeće mjere za smanjenje nivoa buke i vibracija:

Akustička obrada prostorija (ugradnja zvučno upijajućih paravana, kućišta, postavljanje zvučnoizolacionih ograda);

Ugradnja prigušivača buke u ventilacione sisteme.

Značajno smanjenje buke postiže se zamjenom kotrljajućih ležajeva kliznim ležajevima (buka je smanjena za 10 dBA), a metalnih dijelova plastičnim dijelovima.

Sprovođenjem ovih mjera smanjit će se vrijednosti nivoa buke i brzine vibracija na vrijednosti koje ne prelaze dozvoljene vrijednosti (GOST 12.1.003, GOST 12.1.012).

U skladu sa GOST 12.1.030, projektovana radionica ispunjava zahteve električne sigurnosti (sve mašine su uzemljene). Ne postoji opasnost od strujnog udara.

8. Mere za obezbeđivanje bezbednih uslova rada.

Glavni zahtjevi zaštite rada za proizvod i tehnološki proces su:

– sigurnost za ljude;

– pouzdanost i jednostavnost upotrebe opreme koja se koristi u ovom tehnološkom procesu.

Dakle, rad ultrazvučne mašine za dimenzionalnu obradu mora biti praćen poštovanjem svih sigurnosnih zahtjeva, utvrđenih:

GOST 12.2.009-80 „Sistem standarda zaštite na radu. "mašine za obradu metala"

GOST 12.3.024-80 „Sistem standarda zaštite na radu. "Sigurnost od povreda"

Glavni uzroci povreda pri radu na mašinama mogu biti:

– pokretni mehanizmi alatnih mašina;

– oštri elementi radnog predmeta i uređaji za njegovo pričvršćivanje;

– neispravnost ručnog alata;

– provodni dijelovi instalacija ili dijelovi mašine koji se slučajno napajaju;

– loš dizajn radnog mesta rukovaoca mašinom;

– slabo osvetljenje radnog mesta;

Za radnika koji će raditi na ovoj mašini, zahtjevi zaštite rada mogu se predstaviti u obliku sljedećih faktora:

– parametri mikroklime;

– industrijska rasvjeta;

– buka u proizvodnji;

– industrijske vibracije;

9. Parametri mikroklime.

Parametri mikroklime koji prate radnu aktivnost svakog učesnika u tehnološkom procesu su:

– temperatura okoline, t, °S;

– brzina vazduha, W, m/s;

Optimalne i prihvatljive vrijednosti ovih parametara utvrđuju se za cijelo radno područje proizvodnih prostorija, uzimajući u obzir doba godine i težinu obavljenog posla.

U skladu sa GOST 12.1.005-88, u radionici će se održavati optimalni parametri mikroklime (tabela 3).

Tabela 3 – Parametri mikroklime

Navedene parametre mikroklime podržavaju sistemi grijanja i ventilacije.

U skladu sa SN 245-71(88), sa specifičnom zapreminom većom od 40 m3/osobi, dozvoljena je upotreba opšteg sistema ventilacije u proizvodnim prostorijama. Za uklanjanje nastale prašine i aerosola rashladne tečnosti, obezbeđeni su lokalni sistemi izduvne ventilacije.

Za održavanje temperature u prostoriji (naročito zimi) radionica je opremljena sistemom za grijanje vode i električnim grijačima sa ventilatorima koji zimi stvaraju termo zavjese na kapijama i ulaznim vratima.

10. Industrijska rasvjeta.

Radioničke prostorije proizvodne zgrade su opremljene prirodnim i vještačkim osvjetljenjem.

Prirodna rasvjeta - nadzemna (preko fenjera) i dvosmjerna bočna (kroz bočne otvore u zidovima zgrade).

Umjetna rasvjeta – kombinovana, koja se sastoji od opće i lokalne rasvjete. Opšte osvjetljenje se izvodi pomoću živinih plinskih sijalica visokog pritiska tipa DRL-400(700,1000). Lokalno osvjetljenje se vrši pomoću sijalica sa žarnom niti od 36 V.

Industrijska rasvjeta u metaloprerađivačkim radnjama standardizirana je u skladu sa SNiP 05.23.95.

U pojašnjenju za mašinske radionice i mašine za precizno sečenje metala mogu se dati sledeći standardi osvetljenja (tabela 4):

Za lokalno osvjetljenje koriste se svjetiljke koje se ugrađuju na mašinu i podešavaju tako da osvijetljenost radnog prostora ne bude niža od utvrđenih vrijednosti.

Svjetiljke koje se koriste za lokalno osvjetljenje moraju biti opremljene reflektorima otpornim na svjetlost sa zaštitnim uglom od najmanje 30°.

Staklo, prozorski otvori i krovni prozori se čiste najmanje dva puta godišnje.

10.1. Proračun vještačke rasvjete.

Osvetljenje radnog mesta je najvažniji faktor u stvaranju normalnih radnih uslova. Nedovoljno osvjetljenje na radnom mjestu može uzrokovati brzi zamor očiju, gubitak pažnje i kao rezultat toga dovesti do povrede na radu.

Minimalna osvijetljenost radnog mjesta mora biti najmanje Emin = 400 luxa.

Odredite udaljenost između lampi:

gdje je h= 5 m – visina ugradnje svjetiljke iznad nivoa poda.

Tako je l=1,4*5=7m.

Određujemo veličinu radionice u kojoj se vrši tokarenje:

veličina radionice A = 8 m; B = 20 m.

površina prostorije S = A*B = 160m2

3. Odredite broj lampi u radionici:

Prihvatamo n=12 komada.

4. Odredite potrebni svjetlosni tok:

gdje je: k=1,3 – faktor rezerve snage lampe,

b=0,47 – faktor iskorištenosti rasvjetnih instalacija,

z=0,9 – koeficijent neravnomjernosti osvjetljenja,

Svetlosni tok jedne lampe:

Ovu količinu svjetlosnog toka osigurava lampa tipa DRL snage 200 W sa svjetlosnim tokom Fl = 4,3 * 103 lm.

1) Odredite stvarno osvjetljenje:

11. Zaštita životne sredine.

U eri moderne naučne i tehnološke revolucije, problem narušavanja ekološke ravnoteže, izražen u pogoršanju kvaliteta životne sredine usled zagađenja industrijskim otpadom, postao je izuzetno akutan. Njihov sve veći broj ugrožava samopročišćavajuću funkciju biosfere, narušava ekološku ravnotežu i na kraju prijeti štetnim posljedicama po čovjeka. Zagađenje životne sredine povezano je sa potrošnjom i proizvodnjom električne energije, poljoprivrednom proizvodnjom, razvojem saobraćaja, nuklearnom industrijom i drugim industrijama. Industrijalizovane zemlje već počinju da doživljavaju nedostatak čiste vode. Industrija troši sve više kisika, a oslobađanje ugljičnog dioksida se povećava. Trenutno je ljudska proizvodna aktivnost dostigla toliki razmjer da uzrokuje promjene ne samo u pojedinačnim biogeocenozama (stepa, livada, polje, šuma, itd.), već i u nizu istorijski uspostavljenih procesa unutar cijele biosfere.

Prilikom proizvodnje LPT lopatica sve nepovoljne i štetne materije se obrađuju u skladu sa zahtevima zaštite rada: tečni proizvodni otpad, kao što je rastvor za pranje, iz mašine za pranje veša, iskorišćena rashladna tečnost se transportuje do stanica za neutralizaciju, čvrsti otpad metalne strugotine se dostavlja u mjesta za prikupljanje metalnog otpada.

12. Prečišćavanje zraka.

Prilikom brušenja dolazi do oslobađanja prašine. Cikloni se najčešće koriste za čišćenje zraka od prašine s veličinom čestica većih od 10 mikrona. Njihov dizajn je jednostavan i rad je jednostavan, imaju relativno nizak hidraulički otpor (750-1000 Pa) i visoke ekonomske pokazatelje. Cikloni rade dugo vremena u različitim uvjetima okoline na temperaturama zraka do 550 K.

Cikloni (Slika 22) se koriste za čišćenje zraka od suhe, nevlaknaste i nespajajuće prašine. Odvajanje prašine u ciklonima zasniva se na principu centrifugalnog odvajanja. Ulazeći u ciklon tangencijalno kroz ulaznu cijev /, protok zraka poprima rotacijsko kretanje u spirali i spuštajući se na dno konusnog dijela tijela 3, izlazi kroz centralnu cijev 2. Pod uticajem centrifugalnih sila, čestice se bacaju prema zidu ciklona i padaju u donji deo ciklona, ​​a odatle u sakupljač prašine. 4.

Rice. 33 – Sakupljač prašine: Cyclone

12.1. Zagađenje i pročišćavanje zraka radnog prostora

Obrada metala je praćena oslobađanjem strugotine, vodene pare, uljne magle i emulzija.

Maksimalno dozvoljene koncentracije nekih od najčešćih supstanci u vazduhu radnog prostora (tabela 5):

GOST 12.2.009-80 „Sistem standarda zaštite na radu. „Mašine za obradu metala. Opći sigurnosni zahtjevi" pruža uređaj za uklanjanje prašine, sitnih strugotina i štetnih nečistoća na višenamjenskim mašinama za obradu metala.

Tabela 5 - Najveća dozvoljena koncentracija

GOST 12.3.025-80 „Sistem standarda zaštite na radu. “Prerada metala sečenjem. Zahtjevi sigurnosti” za proces obrade metala primjenom tekućina za sečenje postavlja sljedeće zahtjeve:

tekućine za sečenje moraju imati dozvolu Ministarstva zdravlja;

odsustvo kontinuirane ili pitting korozije kada je izložen COTS na uzorku hrapavosti Ra = 0,63 tokom 24 sata;

COTS koji se u zonu rezanja isporučuje prskanjem mora ispunjavati higijenske zahtjeve;

Čišćenje radnih mjesta od strugotine i prašine treba spriječiti stvaranje prašine.

Ventilacija je organizirana i regulirana izmjena zraka koja osigurava uklanjanje zraka kontaminiranog industrijskim zagađivačima iz prostorije. - mehanički. Vrste ventilacije zbog prirodnih uslova. Prirodna ventilacija stvara potrebnu razmjenu zraka zbog razlike u gustini toplog i hladnog zraka unutar prostorije i hladnijeg zraka spolja, kao i zbog vjetra. Dijagram ventilacije za našu lokaciju prikazan je na slici 34.

Slika 34 − Šema ventilacije industrijske zgrade.

Postoje bekanalne i kanalne aeracije. Prvi se izvodi pomoću krmenih otvora (ulaz zraka) i izduvnih lanterna (izlaz zraka), preporučuje se u velikim prostorijama i radionicama s velikim viškom topline. Kanalska aeracija se obično ugrađuje u male prostorije i sastoji se od kanala u zidovima, a na izlazu kanala na poklopcima se postavljaju deflektori koji stvaraju promaju kada vjetar duva po njima. Prirodna ventilacija je ekonomična i laka za rukovanje. Njegovi nedostaci su što se zrak pri ulasku ne čisti i zagrijava, a uklonjeni zrak se također ne čisti i zagađuje atmosferu. Mehanička ventilacija se sastoji od zračnih kanala i stimulatora pokreta (mehanički ventilatori ili ejektori). Razmjena zraka se vrši bez obzira na vanjske meteorološke uslove, dok se ulazni zrak može zagrijati ili ohladiti, ovlažiti ili odvlažiti. Izduvni vazduh se pročišćava. Sistem za dovodnu ventilaciju usisava vazduh kroz uređaj za usisavanje vazduha, zatim vazduh prolazi kroz grejač, gde se vazduh zagreva i ovlažuje i dovodi ga ventilatorom kroz vazdušne kanale u prostoriju kroz mlaznice za regulaciju protoka vazduha. Zagađeni vazduh se izbacuje kroz vrata, prozore, fenjere i pukotine. Ispušna ventilacija uklanja kontaminirani i pregrijani zrak kroz ventilacijske otvore i prečistače, dok svježi zrak ulazi kroz prozore, vrata i nepropusne konstrukcije.

Lokalna ventilacija ventilira prostore direktnog ispuštanja štetnih materija, a može biti i dovodna ili izduvna. Ispušna ventilacija uklanja zagađeni zrak kroz zračne kanale; Vazduh se usisava kroz usisnike vazduha koji se mogu izvesti u obliku: Lokalni usisivači se postavljaju direktno na mestima emitovanja štetnih materija: na radnim mestima za elektro i gasno zavarivanje, u odeljenjima za punjenje akumulatora, na galvanskim kupatilima. Za poboljšanje mikroklime ograničenog područja prostorije koristi se lokalna dovodna ventilacija u obliku zračnog tuša, zračne oaze - područja s čistim hladnim zrakom ili zračne zavjese. Vazdušna zavjesa se koristi da spriječi ulazak hladnog vanjskog zraka u prostoriju. Da biste to učinili, u donjem dijelu otvora ugrađuje se otvor za odzračivanje s prorezom iz kojeg se topli zrak dovodi prema protoku hladnog zraka pod uglom od 30-45 stepeni. brzinom od 10-15 m/sec.

Preporučljivo je koristiti pneumatski ciklon, prikazan na slici 35, kao pročišćivač zraka na licu mjesta.

Rice. 35 – Pneumociklon

Suspendirane čestice se odvajaju od toka plina pod djelovanjem centrifugalnih i inercijskih sila. Prašnjavi tok plina ulazi tangencijalno kroz ulaznu cijev u kućište, gdje se, zahvaljujući vodilicama, uzastopno dijeli na zasebne tokove uz daljnje centrifugalno odvajanje prašine. Gruba prašina se taloži na zidovima vodilica i kućišta i pada u spremnik za skupljanje prašine.
Gasovi sa finom prašinom, podijeljeni u zasebne tokove, ulaze u lopatice utičnice, gdje mijenjaju smjer za 180°. U ovom trenutku fina prašina pada na dno izlaza, a zatim u spremnik za prašinu i sakupljač prašine. Pročišćeni plinovi izlaze iz sakupljača prašine kroz unutrašnji kanal izlaza kroz izlaznu cijev.

13. Zaključak o sekciji.

Tako je izvršena analiza opasnih i štetnih faktora proizvodnje koji nastaju u području ultrazvučne dimenzionalne obrade. Izvršen je proračun lokalne rasvjete neophodne za siguran rad na ultrazvučnoj mašini. Predložene su mjere zaštite životne sredine u cilju zaštite radnog prostora od aerozagađenja. Proces ultrazvučnog dimenzioniranja je bez otpada i ekološki prihvatljiv.

14. Opšti zaključak o radu.

Sumirajući rezultate diplomskog rada, možemo reći da upotreba ultrazvuka omogućava ne samo povećanje produktivnosti i smanjenje habanja alata, već i obradu dijelova s ​​tanjim stijenkama smanjenjem sila rezanja. Rz. U procesu ultrazvučne obrade smanjuje se i vjerojatnost lomljenja i uništavanja dijelova. Dijelovi za koje je proces razvijen ispunjavali su osnovne zahtjeve za njih. Naime: prisustvo pukotina na staklu je neprihvatljivo, nije ih bilo ni u jednom od gore navedenih eksperimenata. Na krajnjim površinama ploča dopušteni su pojedinačni čipovi duljine ne veće od 1 mm, s izlazom na radnu površinu širine ne više od 0,2 mm, a na neradnu površinu ne više od 0,3 mm . Prosečno habanje alata je 0,03% za izradu jednog dela od polikora i 0,035% za deo od C-40 stakla. Glavno oblikovanje dijela mora se postići pomoću alata i ultrazvučnog glodanja. Bilo je moguće smanjiti broj operacija za proizvodnju dijela, čime je vrijeme izrade dijela smanjeno za 25-30%. Trenutno, mašinska oprema ove vrste košta oko 15 miliona rubalja. Instalacija na kojoj su vršeni eksperimenti procjenjuje se na nešto više od 1,7 miliona.

Na osnovu sprovedenih eksperimenata kreiran je izveštaj i poslat preduzeću kupca. U slučaju pozitivnog rezultata u pogledu performansi, pouzdanosti i zadovoljstva količinom odgovarajućih, biće zaključen ugovor za 2 slične mašine. Pored preduzeća navedenog u diplomi, takva oprema će biti od velikog interesa i za drugu proizvodnju instrumenata. Dizajn glave omogućava ne samo ultrazvučno glodanje dijamantskim alatom, već i bez njega. Ova karakteristika, zajedno sa CNC sistemom, može se koristiti za proizvodnju delova složenih oblika, obavljajući funkciju konvencionalne opreme za glodanje i graviranje.

15. Spisak referenci.

1., Sh. Shwegla: Ultrazvučna obrada materijala (1984, 282 str.)

2. , : Ultrazvučna obrada metala (1966, 157 str.)

3.: Ultrazvuk u mašinstvu (1974, 282 str.)

4. E. Kikuchi, ur. : Ultrazvučni pretvarači 423s.)

5.: Priručnik za električne i ultrazvučne metode obrade (1971, 543 str.)

6. “Ultrazvučna obrada materijala” - M. “Mašinstvo”, 1980.

7. “Tehnološki procesi obrade stakla u elektrovakuumskoj industriji” - M. Centralni istraživački institut “Elektromehanika”, 1972.