85
2 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ» Факультет (відділення) ____________ТМ_______________________________ Кафедра (предметна, циклова комісія) _______ТММ і САПР_______________ Напрям підготовки (спеціальність) __________________ІТП_______________ До захисту допускаю Завідувач кафедри _______М.А. Ткачук______ (ініціали та прізвище) ________________________ (підпис, дата) ДИПЛОМНА РОБОТА освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст Тема роботи «Дослідження поведінки гумових кілець ущільнювачів з урахуванням гіперпружної поведінки» Шифр роботи ________________________ (група, номер теми за наказом) Виконавець Андрійченко Ігор Валентинович Керівник доц. Васильєв Антон Юрійович Харків 2014

Diplom 2014

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Diplom 2014

2

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Факультет (відділення) ____________ТМ_______________________________

Кафедра (предметна, циклова комісія) _______ТММ і САПР_______________

Напрям підготовки (спеціальність) __________________ІТП_______________

До захисту допускаю

Завідувач кафедри

_______М.А. Ткачук______

(ініціали та прізвище)

________________________ (підпис, дата)

ДИПЛОМНА РОБОТА

освітньо-кваліфікаційного рівня спеціаліст

Тема роботи «Дослідження поведінки гумових кілець ущільнювачів з урахуванням

гіперпружної поведінки»

Шифр роботи ________________________ (група, номер теми за наказом)

Виконавець Андрійченко Ігор Валентинович

Керівник доц. Васильєв Антон Юрійович

Харків 2014

Page 2: Diplom 2014

3

ЗМІСТ

Перелік позначень та скорочень………………………………………………………4

Вступ…………………………………………………………………………………….5

1 Літературній огляд…………………………………………………………………...6

2 Постановка задачі…………………………………………………………………….9

3 Загальні відомості……………………………………………………………….......14

3.1 Ущільнюючі пристрої………………………………………………………….14

3.2 Метод скінченних елементів – фундаментальна основа для розрахунків….15

4 Огляд сучасних САПР систем………………………………………………….......19

4.1 Загальна класифікація CAD/CAM/CAE систем і основні терміни………….19

4.2 Системи які використовувалися……………………………………………….21

4.2.1 SolidWorks – система 3-вимірного моделювання………………………..21

4.2.2 ANSYS Workbench – потужний розрахунковий комплекс………….......23

5 Методика практичної реалізації……………………………………………………25

5.1 Налаштування імпортованої геометричної моделі в розділі «Geometry»

ANSYS Workbench…………………………………………………………………25

5.2 Завдання властивостей матеріалу в розділі «Engineering Data»…………….27

5.3 Налаштування та підготовка моделі до розрахунку в розділі «Model»…….27

5.3.1 Перевірка властивостей матеріалів……………………………………….30

5.3.2 Створення та редагування розділу «Coordinate Systems»……………….30

5.3.3 Перевірка та визначення симетричних областей……………………......31

5.3.4 Налаштування контактного з’єднання…………………………………...32

5.3.5 Створення скінченно-елементної сітки…………………………………..34

5.3.6 Перевірка параметрів в розділі «Named Selection»……………………34

5.3.7 Завдання граничних умов моделі в розділі «Static Structural»………….35

5.3.8 Перевірка та налаштування розділу для

виводу результатів – «Solution»………………………………………………...36

5.3.9 Запуск розрахунків та останні приготування……………………………37

Page 3: Diplom 2014

4

6 Аналіз результатів…………………………………………………………..............39

7 Охорона праці та навколишнього середовища……………………………………59

7.1 Загальні питання охорони праці……………………………………………….59

7.2 Промислова санітарія………………………………………………………..…60

7.2.1 Мікроклімат………………………………………………………………..60

7.2.2 Промислове освітлення……………………………………………………63

7.2.3 Шум і вібрація……………………………………………………………...64

7.2.4 Електромагнітне і іонізуюче випромінювання…………………………..65

7.3 Забезпечення безпечних умов праці на робочому місці……………………..66

7.3.1 Електробезпека…………………………………………………………….66

7.3.2 Ергономічні вимоги до робочого місця…………………………………..66

7.4 Пожежна безпека……………………………………………………………….67

7.5 Охорона навколишнього середовища…………………………………………68

8 Економічне обгрунтування НДР………………………………………………...…69

8.1 Розрахунок витрат на проведення НДР……………………………………….69

8.1.1 Визначення потреби в матеріальних ресурсах……….……...…………..69

8.1.2 Транспортно-заготівельні витрати……………………..…………………70

8.1.3 Витрати на оплату праці……………………………………..……………71

8.1.3 Розрахунок додаткової заробітної плати ... ………………………………71

8.1.4 Відрахування на соціальнізаходи…………………...……………………72

8.1.5 Розрахунок амортизації……………………………………………………72

8.1.6 Розрахунок накладних витрат …………………………………………….74

8.1.7 Калькуляція собівартості НДР ……………………………………………74

8.2 Розрахунок економічної ефективності НДР…………………………………75

9 Цивільний захист……………………………………………………………………77

Висновки……………………………………………………………………………….82

Список джерел інформації……………………………………………………………83

Page 4: Diplom 2014

5

ПЕРЕЛІК ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ

САПР – Система Автоматизованого Проектування

CAD – Computer-Aided Design

CAE – Computer-Аided Еngineering

CAM – Computer-Аided Manufacturing

ПК – Персональний Комп’ютер

НДР – Науково Дослідницька Робота

УК – Ущільнювальне Кільце

Page 5: Diplom 2014

6

ВСТУП

В дипломній роботі досліджуються можливі способи деформування

гумових ущільнювальних кілець при їх встановленні у внутрішню канавку

циліндричної поверхні. За допомогою комп’ютерних програм це можливо

зробити легко і швидко. Дослідження зможуть надати данні для розуміння і

моделювання процесу встановлення гумових ущільнювачів в різноманітні

механізми, полегшать виготовлення приладдя та вирішать проблеми, пов’язані з

цим завданням.

Для цього використовується програмний комплекс ANSYS Workbench, який

є універсальною програмною системою скінченно-елементного (МСЕ) аналізу.

Для реалізації потрібних розрахунків у дипломній роботі був обраний

програмний комплекс ANSYS Workbench 14.5. В якості досліджуваних моделей

були обрані: два кільця з круглим перерізом різного діаметру та кільце

специфічного У-подібного перерізу. Розрахунки моделей проводилися за

допомогою 3D аналізу, а модифікації геометричних моделей були реалізовані в

програмному комплексі SolidWorks.

Маючи можливість змоделювати такі складні процеси, як встановлення

гумових кілець в пази за допомогою спеціального приладдя надається величезний

вплив не тільки на проектування і виготовлення гумових та гумоподібних

ущільнювальних елементів, але й на самі механізми, інструменти та приладдя,

необхідні для полегшення вирішення цих проблем. Ось чому тема дипломного

проекту є актуальною в наш час для конструкторів та інженерів-дослідників

різноманітних механізмів.

Page 6: Diplom 2014

7

1 ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

У дипломній роботі була використана наступна література:

Для розуміння основних аспектів проектування і розрахунку ущільнювачів

різноманітних типів, конструкцій ущільнень масового застосування, в книзі [1],

дані рекомендації для їх виготовлення.

Довідник складається з двох частин: в першій, розглянуті загальні питання

ущільнювальної техніки та приведені відомості про найбільш розповсюджені

ущільнювальні елементи загального машинобудівного призначення, а друга –

присвячена переважно спеціальним ущільненням, призначеним для експлуатації в

агресивних, абразивних та двохфазних середовищах при режимах, характерних

для агрегатів енергетичних, хімічних та інших галузей техніки.

Книга є актуальною для інженерно-технічних робітників, які займаються

проектуванням, виготовленням та експлуатацією машин в усіх галузях

машинобудування.

Стаття із збірника [2], ознайомлює з можливими способами деформування

гумового ущільнювального кільця при його встановленні у внутрішню канавку

циліндричної поверхні. Також наведені функції, які описують деформованого

гумового ущільнювального кільця при його деформації в чотирьох точках.

Стаття зі збірника [3], розповідає про те, що обсяг гумотехнічних виробів,

вживаних в даний час на автомобільній техніці, порівняно невеликий, але саме

вони найчастіше лімітують надійність автомобільних транспортних засобів.

Відновлення вузлів і агрегатів за рахунок заміни деталей на основі гуми – справа

дуже трудомістка.

Статті будуть корисні для студентів та викладачів технічних вузів,

інженерам-дослідникам та конструкторам в галузях, пов’язаних з

автомобілебудуванням та машинобудуванням в цілому.

Книга [4] ознайомлює з програмою для інженерного аналізу в сукупності з

системою проектування SolidWorks. Описуються методики розрахунків на

міцність, стійкість, коливання і динаміку твердих тіл в COSMOSWorks;

Page 7: Diplom 2014

8

газогідродинаміки і теплопередачі в COSMOSFloWorks і EFD.Lab, кінематики і

динаміки механічних систем за допомогою COSMOSMotion. Наведені приклади

розробки виробів з листового металу за допомогою SolidWorks і BlankWorks.

Приділено увагу проектуванню типових елементів механічних систем за

допомогою модуля SolidWorks і додатка Toolbox GearTrax. Більшість прикладів

проілюстровані реальними інженерними розрахунками. Книга знайшла свою

аудиторію, цьому сприяла прийнята установка на поєднання інформаційної,

теоретичної і практичної складових, коли відомості про програмі

супроводжуються базовими постулатами, які лежать в її основі, а потім все це

ілюструється більш або менш елементарними прикладами вирішених задач. Книга

претендує на визначену системність опису програм і методик їх використання, тут

автори притримувались орієнтації на ретельний виклад найбільш актуальних

аспектів, а менш популярні питання тільки формулюються і не супроводжуються

прикладами. Також виклад теорії обмежується основами, які необхідні для

експлуатації програм: формалізації задачі, забезпечення ефективного

обчислювального процесу, інтерпретації результатів, тому фундаментальне

значення потрібно отримати із спеціальних джерел. В книзі також порушені

питання підбору комп’ютерної техніки для експлуатації CAD/CAE-продуктів.

Дане видання стане в нагоді для інженерів, студентів, аспірантів та

викладачів технічних вузів.

Джерело Бруяка В. А. [5] є учбовим посібником, в якому викладені основні

роботи з модулями платформи ANSYS Workbech (версія 12.0). В доступній формі

викладені основи методу скінченних елементів, розглянуті питання плоского і

тривимірного моделювання, генерація скінчено-елементних сіток, завдання

властивостей матеріалів, початкових і граничних умов налаштування вирішувача.

Книга призначена для студентів вищих технічних навчальних закладів, що

вивчають курс «Числові методи», а також спеціалістів в області

машинобудування.

Книга [6] написана великим американським вченим, одним із розробників

відомого методу скінченних елементів і варіаційного підходу до задач теорії

Page 8: Diplom 2014

9

пружності. Виклад починається з простіших понять, тому книга може бути

використана як учбовий посібник.

Книга буде корисною для робітників, інженерів, аспірантів та студентів, що

спеціалізуються на прикладній і обчислювальній математиці, механіці

деформуючого твердого тіла.

Page 9: Diplom 2014

10

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ

Задача дипломної роботи полягає у виконанні таких послідовних завдань:

- вибір моделей ущільнювальних кілець для побудови відповідних

прототипних 3D моделей;

- створення 3D моделей ущільнювальних кілець в Solid Works;

- імпортування готових 3D моделей в середовище розрахункового

комплексу ANSYS Workbench для розрахунків;

- розрахунок в ANSYS Workbench;

- виведення результатів.

Типи конструкцій та розміри моделей були взяті з джерела –

Vbelts.com.uа[7].

Для проекту були обрані три типи моделей: два кільця різного діаметру

круглого перерізу (рис. 2.1) та одне кільце У-типу перерізу (різновид манжети),

рисунок 2.2

Рисунок 2.1 – Кільця круглого перерізу

Page 10: Diplom 2014

11

Рисунок 2.2 – Кільце У-подібного перерізу (манжета)

Таким чином, основою для всіх трьох моделей є кільце і упори або іншими

словами тримачі, які виконують роль приладдя для самого процесу встановлення

ущільнювального кільця в паз механізму. Загальний вигляд цього процесу

зображено на рисунку 2.3:

Рисунок 2.3 – Процес встановлення кільця в механізм

Першим етапом на шляху вирішення поставленої задачі була побудова за

допомогою Solid Works 3D моделей кілець. Спочатку, побудована геометрична

модель об’єкту має такий загальний вигляд (рис. 2.4), вона включає в себе саме

ущільнювальне кільце та упори, що стискають кільце.

Page 11: Diplom 2014

12

Рисунок 2.4 – Загальний вигляд моделі кільця в SolidWorks

Після цього, загальна модель підгодовується до конкретних модифікацій в

геометрії. Тобто, на три види: два кільця круглого перерізу і одне – У-подібного

типу перерізу. Також, враховуючи те, що геометрична модель є симетричною, для

прощення розрахунку і достатності для вилучення необхідних результатів, було

вирішено перетворити кожну з трьох моделей в 1\16 частину кільця. Крім того,

геометрія кільця буде змінюватися в залежності від кількості упорів, які

варіюються від 2 до 10. Таким чином, для кожного виду кільця буде розраховано

по 9 задач на деформацію. Модифіковані УК виглядатимуть наступним чином:

- кільце з більшим діаметром перерізу (рис. 2.5);

- кільце з меншим діаметром перерізу (рис. 2.6);

- кільце з У-подібним перерізом (рис. 2.7).

Головними розмірами для геометричних моделей є:

1) діаметр кільця D=50mm;

2) діаметр перерізу для першого кільця d=2mm;

3) діаметр перерізу для другого кільця d=4mm;

Page 12: Diplom 2014

13

4) форма та розміри для перерізу У-подібного кільця (обрані довільно,

пропорційні діаметру перерізу другого кільця).

Рисунок 2.5 – Модель кільця з більшим діаметром перерізу

Рисунок 2.6 – Модель кільця з меншим діаметром перерізу

Page 13: Diplom 2014

14

Рисунок 2.7 – Модель кільця з У-подібним перерізом

Коли з підготовчим етапом завершено, моделі почергово імпортуються в

розрахункове середовище ANSYS Workbench, де елементам конструкції будуть

задані властивості матеріалів, та інші важливі характеристики, і готуються до

розрахунків.

Page 14: Diplom 2014

15

3 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

3.1 Ущільнюючі пристрої

Ущільнюючий пристрій – пристрій або спосіб запобігання або зменшення

витоку рідини, газу шляхом створення перешкоди в місцях з'єднання між

деталями машин (механізму), що складається з однієї деталі і більше. Існують дві

великі групи: нерухомі ущільнюючі пристрої (торцеві, радіальні, конусні) та

рухливі ущільнюючі пристрої ( торцеві, радіальні, конусні, комбіновані).

Нерухомі ущільнювальні пристрої:

- герметик (речовина з високою адгезією до з'єднувальних деталей і

нерозчинний в запірної середовищі);

- прокладки з різних матеріалів і різної конфігурації ;

- кільця круглого перетину з еластичного матеріалу (O-ring);

- ущільнювальні шайби;

- пробки ;

- застосування конусної різьби;

- контактні ущільнення .

Рухливі ущільнюючі пристрої (дозволяють здійснювати різні рухи, такі як:

осьове переміщення, обертання (в одному або двох напрямках) або складний рух):

- канавкові ущільнення;

- лабіринти;

- кільця круглого перетину з еластичного матеріалу;

- повстяні кільця;

- мастиловідображувальні пристрої;

- манжети різної конфігурації;

- пелюсткове ущільнення;

- шевронні багаторядні ущільнення;

- сальникові пристрої;

- сильфонні ущільнення;

- торцеві механічні ущільнення;

Page 15: Diplom 2014

16

- торцеві газові ущільнення.

O-ring (ущільнююче кільце круглого перетину, О-ринг) – це вид

ущільнювального пристрою тороподібної форми. Використовується в

гідравлічних, паливних, мастильних та пневматичних пристроях, а саме в

регуляторах, клапанах і в інших рухомих і нерухомих з'єднаннях.

Ущільнювальні кільця необхідні для підтримки герметичності, в тому числі

для захисту від попадання газоподібної або рідкого середовища всередину.

Можуть бути виготовлені з різних видів гуми, термопласта та інших матеріалів.

Манжета (фр. manchette) – рукавчик) – це широко поширене в техніці

ущільнення. Є контактним радіальним ущільненням. Дозволяє обертання і осьове

переміщення валів і штоків гідро-і пневмоциліндрів, надійно забезпечуючи

герметичність. Розрізняють манжети армовані для ущільнення обертового руху (у

народі сальник) і манжети гідравлічні й пневматичні для ущільнення зворотно-

поступального руху.

3.2 Метод скінченних елементів – фундаментальна основа для

розрахунків

Метод скінченних елементів (МСЕ) – чисельний метод рішення

диференціальних рівнянь з часними похідними, а також інтегральних рівнянь, що

виникають при вирішенні завдань прикладної фізики. Метод широко

використовується для розв’язання задач механіки деформованого твердого тіла

(опір матеріалу), теплообміну, гідродинаміки і електродинаміки. Суть методу

випливає з його назви. Область, в якій шукається рішення диференціальних

рівнянь, розбивається на кінцеву кількість під областей (елементів). У кожному з

елементів (рис. 3.1) довільно вибирається вид апроксимуючої функції.

Page 16: Diplom 2014

17

Рисунок 3.1 – Елементи СЕ сітки

У найпростішому випадку це поліном першого ступеня, який має вигляд

𝑐𝐼𝐼

𝑥1𝑖1𝑥2

𝑖2 …𝑥𝑛𝑖𝑛 (3.1)

Поза свого елемента апроксимуюча функція дорівнює нулю. Значення

функцій на кордонах елементів (вузлах) є рішенням задачі та заздалегідь невідомі.

Коефіцієнти апроксимуючих функцій зазвичай шукаються з умови рівності

значення сусідніх функцій на кордонах між елементами (у вузлах). Потім ці

коефіцієнти виражаються через значення функцій у вузлах елементів.

Складається система лінійних алгебраїчних рівнянь виду

𝑎11𝑥1 + 𝑎12𝑥2 + ⋯ + 𝑎1𝑛𝑥𝑛 = 𝑏1

…𝑎21𝑥1 + 𝑎22𝑥2 + ⋯ + 𝑎2𝑛𝑥𝑛 = 𝑏2

𝑎𝑚1𝑥1 + 𝑎𝑚2𝑥2 + ⋯ + 𝑎𝑚𝑛 𝑥𝑛 = 𝑏𝑚

(3.2)

Page 17: Diplom 2014

18

Кількість рівнянь дорівнює кількості невідомих значень у вузлах, на яких

шукається рішення вихідної системи, прямо пропорційно кількості елементів і

обмежується тільки можливостями ЕОМ. Так як кожен з елементів пов'язаний з

обмеженою кількістю сусідніх, система лінійних алгебраїчних рівнянь має

розріджений вигляд, що істотно спрощує її рішення. Наприклад, в одновимірному

просторі Р1 одновимірне диференціальне рівняння для знаходження функції u на

проміжку (0;1) матиме вигляд

P1: 𝑢′′ 𝑥 = 𝑓 𝑥 𝑖𝑛 0,1 ,

𝑢 0 = 𝑢 1 = 0, (3.3)

де f – відома функція;

u – невідома функція від x. u” друга похідна від u по x. Тоді, якщо u є

рішення для гладкої функції v, котра задовольняє граничні умови v=0 в точках

x=0 та x=1, можна записати наступний вираз (3.4)

𝑓 𝑥 𝑣(𝑥)𝑑𝑥1

0= 𝑢′′ 𝑥 𝑣(𝑥)𝑑𝑥

1

0 (3.4)

а за допомогою інтегрування за частинами перетворимо вираз (3.4) до

наступної форми

𝑓 𝑥 𝑣 𝑥 𝑑𝑥1

0

= 𝑢′′1

0

𝑥 𝑣 𝑥 𝑑𝑥

(3.5)

Page 18: Diplom 2014

19

Метод скінченних елементів складніше в реалізації ніж метод скінченних

різниць. У МСЕ, однак, є ряд переваг, що виявляються на реальних завданнях:

довільна форма оброблюваної області; сітку можна зробити більш рідкою в тих

місцях, де особлива точність не потрібна.

Довгий час широкому поширенню МСЕ заважала відсутність алгоритмів

автоматичного розбиття області на «майже рівносторонні» трикутники. Втім, це

завдання вдалося успішно вирішити (алгоритми ґрунтуються на тріангуляції

Делоне), що дало можливість створювати повністю автоматичні скінченно-

елементі САПР, приклад СЕ сітки зображено на рисунку 3.2.

Рисунок 3.2 – СЕ сітка

Page 19: Diplom 2014

20

4 ОГЛЯД СУЧАСНИХ САПР СИСТЕМ

4.1 Загальна класифікація CAD/CAM/CAE систем і основні терміни

CAD системи (сomputer-aided design, або комп’ютерна підтримка

проектування) призначені для розв’язання конструкторських задач та оформлення

конструкторської документації. Зазвичай, сучасні CAD системи володіють

модулями моделювання тривимірної об’ємної конструкції (деталі), оформлення

креслень та текстової конструкторської документації (специфікацій, відомостей

тощо). Провідні тривимірні CAD системи дозволяють реалізувати повний цикл

підготовки та виробництва складних промислових виробів.

CAM системи (computer-aided manufacturing, або комп’ютерна підтримка

виготовлення) призначені для проектування обробки виробів на станках з

числовим програмним управлінням (ЧПК) та видачі програм для цих станків

(фрезерних, свердлильних, токарних, шліфувальних та ін.). CAM системи ще

називають системами технологічної підготовки виробництва. В теперішній час

вони є єдиним засобом для виготовлення складно профільних деталей та

скорочення циклу їх виробництва. В CAM системах використовується тривимірна

модель деталі, створена в CAD системі.

САЕ системи (computer-aided engineering, або підтримка інженерних

розрахунків) представляють собою великий клас систем, кожна з яких дозволяє

розв’язувати певну розрахункову задачу (групу задач), починаючи від розрахунків

на міцність, аналізу та моделювання теплових процесів до розрахунків

гідравлічних систем та машин, розрахунків процесів лиття тощо. В CAЕ системах

також використовується тривимірна модель виробу, створена в CAD системі.

Традиційно існує також розподіл CAD/CAM/CAE систем на системи

верхнього, середнього та нижнього рівнів. Варто зазначити, що цей розподіл є

достатньо умовним, т.я. зараз спостерігається тенденція наближення систем

середнього рівня (по різноманітним параметрам) до систем верхнього рівня, а

системи нижнього рівня все частіше перестають бути просто двомірними

кресельно-орієнтованими та стають тривимірними.

Page 20: Diplom 2014

21

Прикладами CAD/CAM систем верхнього рівня є Pro/Engineer, Unigraphics,

CATIA, EUCLID, I-DEAS (всі вони мають розрахункову частину CAE).

В теперішній час на ринку широко використовуються два типи

твердотільних геометричних ядра (Parasolid від фірми Unigraphics Solutions та

ACIS від Spatial Technology). Найбільш відомими CAD/CAM системами

середнього рівня на основі ядра ACIS є: ADEM (Omega Technology); Cimatron

(Cimatron Ltd.); MasterCAM (CNC Software, Inc.); AutoCAD , Mechanical Desktop

та Autodesk Inventor (Autodesk Inc.); Powermill (DELCAM); CAD dy Mechanical

Design (Ziegler Informatics GmbH); сімейство продуктів Bravo (Unigraphics

Solutions), IronCAD (VDS) та ін. До числа CAD/CAM систем середнього рівня на

основі ядра Parasolid належать, MicroStation Modeler (Bentley Systems Inc.); CAD

KEY (CAD KEY Corp.); Pro/Desktop (Parametric Technology Corp.); SolidWorks

(SolidWorks Corp.); Anvil Express (MCS Inc.), Solid Edge та Unigraphics Modeling

(Unigraphics Solutions); IronCAD (VDS) та ін.

CAD системи нижнього рівня (наприклад, AutоCAD LT, Medusa, TrueCAD ,

КОМПАС, БАЗИС та ін.) застосовуються тільки при автоматизації кресельних

робіт.

CAD/CAM/CAE системи займають особливе положення серед інших

систем, тому що представляють індустріальні технології, безпосередньо

направлені у найбільш важливі галузі матеріального виробництва. В теперішній

час загальновизнаним фактом є неможливість виготовлення складної наукоємної

продукції (кораблів, літаків, танків, різноманітних видів промислового

устаткування та інше) без застосування CAD/CAM/CAE систем. За останні роки

CAD/CAM/CAE системи пройшли шлях від порівняно простих кресельних

програм до інтегрованих програмних комплексів, що забезпечує єдину підтримку

всього циклу розробки, починаючи від ескізного проектування і закінчуючи

технологічною підготовкою виробництва, випробуваннями та супроводом.

Сучасні CAD/CAM/CAE системи не тільки дають можливість скоротити термін

впровадження нових виробів, але й здійснюють суттєвий вплив на технологію

виробництва, дозволяючи підвищити якість та надійність продукції що

Page 21: Diplom 2014

22

випускається. Зокрема, шляхом комп’ютерного моделювання складних виробів

проектувальник може зафіксувати проблемну ділянку та зекономити на вартості

виготовлення фізичного прототипу. Навіть для такого відносно неважкого виробу,

як телефон, вартість прототипу може складати декілька тисяч доларів, створення

моделі двигуна обійдеться у півмільйона доларів, а повномасштабний прототип

літака буде коштувати вже десятки мільйонів доларів.

4.2 Системи які використовувалися

4.2.1 SolidWorks - система 3-вимірного моделювання

SolidWorks – система автоматизованого проектування, інженерного аналізу

та підготовки виробництва виробів будь-якої складності і призначення.

SolidWorks є ядром інтегрованого комплексу автоматизації підприємства, за

допомогою якого здійснюється підтримка життєвого циклу виробу відповідно до

концепції CALS-технологій, включаючи двонаправлений обмін даними з іншими

Windows-додатками і створення інтерактивної документації.

За допомогою SW вирішуються такі завдання:

1 Конструкторська підготовка виробництва (КПВ):

- 3D проектування виробів (деталей і збірок) будь-якого ступеня складності з

урахуванням специфіки виготовлення;

- створення конструкторської документації в суворій відповідності з ГОСТ;

- промисловий дизайн;

- реверсивний інжиніринг;

- проектування комунікацій (електроджгутів, трубопроводи тощо);

- інженерний аналіз (міцність, стійкість, теплопередача, частотний аналіз,

динаміка механізмів, газо/гідродинаміка, оптика та світлотехніка, електромагнітні

розрахунки, аналіз розмірних ланцюгів і інш.);

- експрес-аналіз технологічності на етапі проектування;

- підготовка даних для ІЕТР;

- управління даними та процесами на етапі КПП.

2 Технологічна підготовка виробництва (ТПВ):

Page 22: Diplom 2014

23

- проектування оснащення та інших засобів технологічного оснащення;

- аналіз технологічності конструкції виробу;

- аналіз технологічності процесів виготовлення (лиття пластмас, аналіз

процесів штампування, витяжки, гнуття і т.д.);

- розробка технологічних процесів по ЕСТД;

- матеріальне та трудове нормування;

- механообробка: розробка керуючих програм для верстатів з ЧПК,

верифікація УП, імітація роботи верстата. Фрезерна, токарна, токарно-фрезерна і

електроерозійна обробка, лазерна, плазмова та гідроабразивне різання, вирубні

штампи, координатно-вимірювальні машини;

- управління даними та процесами на етапі ТПВ.

3 Управління даними та процесами:

- робота з єдиною цифровою моделлю виробу;

- електронний технічний і розпорядчий документообіг;

- технології колективної розробки;

- робота територіально-розподілених команд;

- ведення архіву технічної документації за ГОСТ;

- проектне управління;

- захист даних. ЕЦП;

- підготовка даних для ERP, розрахунок собівартості.

Система включає програмні модулі власної розробки, а також сертифіковане

ПО від спеціалізованих розробників (SolidWorks Gold Partners).

Програмне забезпечення SolidWorks 2012 (рис. 4.1) відрізняється безліччю

удосконалень і покращень, а саме – поліпшення існуючих програм та інноваційні

функціональні можливості.

Page 23: Diplom 2014

24

Рисунок 4.1 – SolidWorks 2012

4.2.2 ANSYS Workbench - потужний розрахунковий комплекс

ANSYS – універсальна програмна система скінченно-елементного (МСЕ)

аналізу, що існує і розвивається протягом останніх 30 років, є досить популярною

у фахівців у сфері автоматичних інженерних розрахунків (CAE, Computer-Aided

Engineering) і СЕ рішення лінійних і нелінійних, стаціонарних і нестаціонарних

просторових задач механіки деформованого твердого тіла та механіки

конструкцій (включаючи нестаціонарні геометрично і фізично нелінійні задачі

контактної взаємодії елементів конструкцій), задач механіки рідини і газу,

теплопередачі і теплообміну, електродинаміки, акустики, а також механіки

зв'язаних полів. Моделювання та аналіз в деяких областях промисловості

дозволяє уникнути дорогих і тривалих циклів розробки типу «проектування –

виготовлення – випробування». Система працює на основі геометричного ядра

Parasolid.

Покращена технологія ANSYS Workbench 14.5 (рис. 4.2) містить у собі

безліч нових можливостей, які дозволять зробити процес виведення виробів на

ринок більш ефективним, швидким і менш витратним. Розрахункова платформа

ANSYS Workbench, яка об'єднує весь набір інструментів ANSYS, володіє

безпрецедентною продуктивністю. Більш щільна інтеграція дозволяє об’єднувати

Page 24: Diplom 2014

25

завдання з різних областей фізики, що дозволяє прогнозувати поведінку вироби в

реальних умовах. Нова версія ANSYS 14.5 підвищує ефективність, покращує

точність і скорочує час розрахунків інноваційних виробів.

Рисунок 4.2 – ANSYS Workbench 14.5

Page 25: Diplom 2014

26

5 МЕТОДИКА ПРАКТИЧНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ

5.1 Налаштування імпортованої геометричної моделі в розділі

«Geometry» ANSYS Workbench

На етапі підготовки до розрахунків кожна 3D модель ущільнювальних

кілець імпортується безпосередньо в розрахунковий комплекс ANSYS Workbench.

Далі поступово та поетапно розглядаються кроки налаштування та запуск

розрахункової програми.

Розпочинається все з головного меню ANSYS Workbench – «Project

Schematic» (рис. 5.1), до якого зліва розташованого списку Toolbox обирається і

додається новий тип розрахунку, тобто нова система – «Static Structural» (рис. 5.2)

Рисунок 5.1 – Меню «Project Schematic»

Page 26: Diplom 2014

27

Рисунок 5.2 – Система розрахунку «Static Structural»

Після цього, до розділу «Geometry» додається 3D модель кільця. Далі

потрібно увійти в графічне меню розділу «Geometry», в якому отримуємо

імпортовану геометрію деталі (рис.5.3)

Рисунок 5.3 – Імпортована модель

В дереві моделі, що знаходиться зліва, перевіряємо отриману конструкцію,

а також додаємо інструмент «Symmetry» у вкладці «Tools», на головному меню

програми. Потім, до цього інструменту додаємо параметр площини симетрії(в

даному випадку це площина YZ), а після підтверджуємо виконану дію клавішею

«Generate». Виконана операція відобразиться в дереві моделі наступним

виглядом – рисунок 5.4

Page 27: Diplom 2014

28

Рисунок 5.4 – Параметр «Symmetry»

5.2 Завдання властивостей матеріалу в розділі «Engineering Data»

Тепер повертаємося в головне меню проекту і переходимо в меню

«Engineering Data», в якому, в головному вікні «Outline Schematic» перевіряємо

наявність матеріалу за умовчуванням – «Structural Steel», тобто сталь, а також

додаємо із бібліотеки «Engineering Data Sources» новий матеріал для УК –

«Neoprene Rubber», тобто гума. Список матеріалів зображено на рисунку 5.5

Рисунок 5.5 – Список матеріалів

5.3 Налаштування та підготовка моделі до розрахунку в розділі «Model»

5.3.1 Перевірка властивостей матеріалів

Потім знову повертаємось в головне меню проекту та обираємо меню

«Model». В графічному вікні цього розділу модель матиме

такий вигляд – рисунок 5.6

Page 28: Diplom 2014

29

Рисунок 5.6 – Модель в розділі «Model»

Далі переходимо до наступних налаштувань.

Зліва в графічному вікні знаходиться нове дерево моделі, яке тепер

поступово буде редагуватися (рис.5.7)

Рисунок 5.7 – Дерево моделі

В ньому обираємо розділ «Geometry», в якому знаходяться два елементи

конструкції – ущільнювальне кільце і упор (рис. 5.8). Спочатку підсвічуємо упор,

обраний елемент змінить свій колір – це означає, що він активний (рис. 5.9) та

перевіряємо в нижньому лівому підменю подробиць «Details» властивості

матеріалу – «Structural Steel» (рис. 5.10).

Page 29: Diplom 2014

30

Рисунок 5.8 – Розділ «Geometry»

Рисунок 5.9 – Вибір елемента конструкції – упору

Рисунок 5.10 – Перевірка типу матеріалу для упору

Page 30: Diplom 2014

31

Далі обираємо другий елемент конструкції – ущільнювальне

кільце (рис. 5.11), але перевіряючи властивості його матеріалу, змінюємо їх на

«Neoprene Rubber» (рис. 5.12).

Рисунок 5.11 – Вибір елемента конструкції – ущільнювального кільця

Рисунок 5.12 – Завдання типу матеріалу для УК

5.3.2 Створення та редагування розділу «Coordinate Systems»

Після цього переходимо нижче в дереві моделі до розділу системи

координат або «Coordinate Systems» (рисунок 5.13). В цьому розділі перевіряємо

всі задані системи координат, такі як «Global Coordinate System» (глобальна

система координат) та «YZ Plane»(система координат для площини симетрії), а

також створюємо:

Page 31: Diplom 2014

32

- «Cylindrical Coordinate System» (циліндрична система координат), для

отримання результатів деформації при радіальному перерізі (рис. 5.14);

- додаткова система координат для завдання умовної площини симетрії одного

з країв кільця (рис. 5.15)

Рисунок 5.13 – Розділ «Coordinate Systems»

Рисунок 5.14 – «Cylindrical Coordinate System»

Рисунок 5.15 – Додаткова система координат

5.3.3 Перевірка та визначення симетричних областей

Наступним пунктом є перевірка та визначення симетричних областей

«Symmetry Region» моделі в розділі «Symmetry» (симетрія),

Page 32: Diplom 2014

33

як показано на рисунку 5.16. Переходимо в розділ і при виборі кожного з

підрозділів, на моделі вказуємо необхідні елементи в геометрії: з одного боку це

площина «YZ Plane» для грані опору та одного краю кільця, а з іншого – нова,

додатково створена площина симетрії для іншого краю кільця (рис. 5.17)

Рисунок 5.16 – Розділ «Symmetry»

Рисунок 5.17 – Умови симетрії «Symmetry Regions»

5.3.4 Налаштування контактного з’єднання

Далі задаємо налаштування для контактного з’єднання між упором та

ущільнювальним кільцем в наступному розділі дерева моделі – «Connections»

(рис.5.18). В цьому розділі знаходиться підрозділ «Contacts», в якому обираємо та

налаштовуємо контактне з’єднання типу «Frictionless» (без тертя) в панелі

«Подробиці» вказуємо такі основні параметри (рис. 5.19):

- «Formulation – Augmented Lagrange»;

- «Detection Method – On Gauss Point»;

- «Interface Treatment – Adjust To Touch».

Page 33: Diplom 2014

34

Рисунок 5.18 – Розділ «Connections»

Рисунок 5.19 – Налаштування панелі «Подробиці» для контакту типу

«Frictionless»

Візуально контактну пару зображено на рисунку 5.20.

Рисунок 5.20 – Контактна пара

Page 34: Diplom 2014

35

5.3.5 Створення скінченно-елементної сітки

Наступним розділом в дереві є розділ «Mesh», тобто розділ розбиття моделі

на скінченно-елементну(СЕ) сітку (рис. 5.21). Тут потрібно підібрати найбільш

оптимальний метод, вид, розмір та параметри для СЕ-сітки. Найбільш

ефективним виявився «MultiZone»-метод, для якого були вказані відповідні до

вимог налаштування.

Рисунок 5.21 – Розділ «Mesh»

Після цього була побудована СЕ-сітка, її загальній вигляд можна

розглянути на рисунку 5.22

Рисунок 5.22 – СЕ-сітка

Page 35: Diplom 2014

36

5.3.6 Перевірка параметрів в розділі «Named Selection»

Далі по порядку знаходиться розділ «Named Selection» (рис. 5.23), в якому

додатково позначені області симетрії . Їх відповідне відображення є на моделі, а

саме: «YZ Plane» та додаткова площина симетрії, знаходяться на рисунку 5.24

Рисунок 5.23 – Розділ «Named Selection»

Рисунок 5.24 – Позначення «Named Selection» на моделі

5.3.7 Завдання граничних умов моделі в розділі «Static Structural»

Після цього необхідно задати граничні умови для розрахунку. Переходимо в

розділ «Static Structural» (рис. 5.25). В цьому розділі задаємо навантаження

переміщенням «Displacement» для опору, що буде діяти на ущільнювальне кільце

та вказуємо переміщення в визначеному напрямку = 10мм (рис. 5.26). А також

задаємо закріплення тим самим методом «Displacement», заблокувавши

переміщення в необхідній площині симетричної частини кільця та опору, як

зображено на рисунку 5.27.

Також важливою умовою є налаштування підрозділу «Analysis Settings»

(налаштування аналізу), в якому вказуємо необхідну кількість підкроків збіжності

та обов’язково включаємо врахування великих деформацій – «Large

Deflection=ON».

Page 36: Diplom 2014

37

Рисунок 5.25 – Розділ «Static Structural»

Рисунок 5.26 – Переміщення 10мм

Рисунок 5.27 – Закріплення

5.3.8 Перевірка та налаштування розділу для виводу результатів –

«Solution»

Останнім етапом в підготовці до розрахунку є налаштування розділу

«Solution» (розрахунок), який показано на рисунку 5.28. До цього розділу

Page 37: Diplom 2014

38

додаються необхідні підрозділи з потрібними для виводу результатами після

розрахунку, такими як повні деформації, напруження та інші. Найбільш

важливими є результати «Directional Deformation» лише для геометрії кільця, для

відображення за допомогою циліндричної системи координат радіального

перерізу. Додатково можна відобразити «Equivalent Stress (von-Mises)»

(Еквіваленті напруження по Мізесу).

5.3.9 Запуск розрахунків та останні приготування

Далі йде запуск програми ANSYS Workbench на розрахунок, за допомогою

команди «Solve». Потім потрібно лише відобразити і оформити отримані

результати.

Після цього, для цієї моделі потрібно провести ще 8 розрахунків,

повторивши вище розглянуті маніпуляції з налаштуванням вирішувача,

враховуючи збільшення на кожному послідуючому розрахунку кількості упорів в

конструкції.

Потім обираються дві інші моделі УК і розрахунки повторюються, як

зазначалось раніше – по 9 розрахунків на кожну модель. Особливістю третього

розрахунку з кільцем У-типу перерізу, є те, що буде відрізнятися геометрія

площин симетрії та площин закріплення.

Page 38: Diplom 2014

39

6 АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ

Після того як всі розрахунки завершено, необхідно вивести результати та

проаналізувати їх.

В якості результатів будуть використовуватись дані з ANSYS Workbench

«Solution», а саме «Directional Deformation» та «Equivalent Stress (von-Mises)»

(Еквіваленті напруження по Мізесу) для кожного виду розрахунків:

1) кільце з діаметром перерізу d=2мм;

2) кільце з діаметром перерізу d=4мм;

3) кільце з У-подібним типом перерізу.

Кількість упорів у розрахунках позначимо як «N».

Результати «Directional Deformation» для розрахунків 1 розміщені на

рисунках 6.1 – 6.9.

Рисунок 6.1 – «Directional Deformation» з N=2

Page 39: Diplom 2014

40

Рисунок 6.2 – «Directional Deformation» з N=3

Рисунок 6.3 – «Directional Deformation» з N=4

Page 40: Diplom 2014

41

Рисунок 6.4 – «Directional Deformation» з N=5

Рисунок 6.5 – «Directional Deformation» з N=6

Page 41: Diplom 2014

42

Рисунок 6.6 – «Directional Deformation» з N=7

Рисунок 6.7 – «Directional Deformation» з N=8

Page 42: Diplom 2014

43

Рисунок 6.8 – «Directional Deformation» з N=9

Рисунок 6.9 – Рисунок 6.8 – «Directional Deformation» з N=10

Page 43: Diplom 2014

44

Результати «Directional Deformation» для розрахунків 2 розміщені на

рисунках 6.10 – 6.19.

Рисунок 6.10 – «Directional Deformation» з N=2

Рисунок 6.11 – «Directional Deformation» з N=3

Page 44: Diplom 2014

45

Рисунок 6.12 – «Directional Deformation» з N=4

Рисунок 6.13 – «Directional Deformation» з N=5

Page 45: Diplom 2014

46

Рисунок 6.14 – «Directional Deformation» з N=6

Рисунок 6.15 – «Directional Deformation» з N=7

Page 46: Diplom 2014

47

Рисунок 6.16 – «Directional Deformation» з N=8

Рисунок 6.18 – «Directional Deformation» з N=9

Page 47: Diplom 2014

48

Рисунок 6.19 – «Directional Deformation» з N=10

Результати «Directional Deformation» для розрахунків 3 розміщені на

рисунках 6.19 – 6.21.

Рисунок 6.20 – «Directional Deformation» з N=2

Page 48: Diplom 2014

49

Рисунок 6.21 – «Directional Deformation» з N=3

Результати «Equivalent Stress (von-Mises)» для розрахунків 1 розміщені на

рисунках 6.22 – 6.30.

Рисунок 6.22 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=2

Page 49: Diplom 2014

50

Рисунок 6.23 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=3

Рисунок 6.24 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=4

Рисунок 6.25 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=5

Page 50: Diplom 2014

51

Рисунок 6.26 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=6

Рисунок 6.27 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=7

Page 51: Diplom 2014

52

Рисунок 6.28 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=8

Рисунок 6.29 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=9

Page 52: Diplom 2014

53

Рисунок 6.30 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=10

Результати «Equivalent Stress (von-Mises)» для розрахунків 2 розміщені на

рисунках 6.31 – 6.39.

Рисунок 6.31 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=2

Page 53: Diplom 2014

54

Рисунок 6.32 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=3

Рисунок 6.33 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=4

Page 54: Diplom 2014

55

Рисунок 6.34 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=5

Рисунок 6.35 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=6

Page 55: Diplom 2014

56

Рисунок 6.36 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=7

Рисунок 6.37 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=8

Page 56: Diplom 2014

57

Рисунок 6.38 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=9

Рисунок 6.39 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=10

Page 57: Diplom 2014

58

Результати «Equivalent Stress (von-Mises)» для розрахунків 3 розміщені на

рисунках 6.40 – 6.41.

Рисунок 6.40 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=2

Рисунок 6.41 – «Equivalent Stress (von-Mises)» з N=3

Page 58: Diplom 2014

59

На основі отриманих результатів, можна зробити висновок, що окрім

останнього розрахунку перші дві моделі добре справляються з навантаженням.

Переміщення та напруження знаходяться в допустимих межах.

Проте третя серія розрахунків показала, що кільце з У-подібним перерізом,

під дією навантаження не лише деформується, але й відбувається кручення

конструкції, а отже і в реальному житті можливі проблеми зі встановленням

такого кільця в механізм без спеціально підібраного інструменту або приладдя,

яке не дозволяло б йому зазнавати явища кручення, в інакшому випадку це

матиме негативні наслідки.

Page 59: Diplom 2014

60

7 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

7.1 Загальні питання охорони праці

Техніка безпеки являє собою систему організаційних та технічних заходів і

засобів, що запобігають впливу небезпечних виробничих факторів на труд

працівників.

Головною метою охорони праці є поліпшення умов праці та підвищення її

продуктивності, запобігання професійним захворюванням, виробничому

травматизму тощо.

Закон України «Про охорону праці» [8] визначає основні положення щодо

реалізації конституційного права працівників на охорону їх життя і здоров’я у

процесі трудової діяльності, на належні, безпечні і здорові умови праці, регулює

за участю відповідних органів державної влади відносини між роботодавцем і

працівником з питань безпеки, гігієни праці та виробничого середовища і

встановлює єдиний порядок організації охорони праці в Україні.

У процес праці на людину впливають шкідливі й небезпечні виробничі

фактори.

До небезпечних виробничих факторів належать такі, дія яких на

працюючого призводить до травми; до шкідливих виробничих факторів-такі, дія

яких на працюючого викликає хворобу.

Згідно з ГОСТ 12.0.003-74* [9] небезпечні й шкідливі фактори по природі

дії поділяються на такі групи: фізичні, хімічні, біологічні та психофізіологічні.

При роботі у обчислювальному центрі на нас діють такі групи шкідливих

факторів: електромагнітне випромінювання, небезпечне значення напруги в

електричному колі, недостатньо або відсутність природнього світла, недостатня

освітленість робочого місця, нервово психічні перевантаження, розумова

перенапруга, перенапруга органів почуттів, монотонність праці, емоційні

перевантаження. При роботі за ЕОМ виникають наступні небезпечні й шкідливі

фактори, які зведенні в таблицю 7.1 відповідно до ГОСТ 12.0.003-74* [9]:

Page 60: Diplom 2014

61

7.2 Промислова санітарія

7.2.1 Мікроклімат

В даній дипломні роботі об’єктом дослідження є «Підбір раціональних

технологічних параметрів при литті пластикових виробів».

Параметри мікроклімату можуть мінятися в широких межах, тоді як

необхідною умовою життєдіяльності людини є підтримка постійності

температури тіла завдяки терморегуляції, тобто здібності організму регулювати

віддачу тепла в оточуюче середовище.

Таблиця 7.1 – Таблиця небезпечних і шкідливих виробничих факторів

Найменування фактора Джерела виникнення

Мікроклімат у приміщенні

Незадовільна система природної й штучної

вентиляції і опалення, підвищена або

знижена температура повітря робочої зони,

підвищена вологість, рухомість повітря

Підвищена яскравість Екран монітора комп’ютера

Знижена контрастність Екран монітора комп’ютера

Пульсація світлового потоку Лампи денного світла й екран монітора

Висока електрична напруга Мережа живлення ЕОМ

Підвищений рівень шуму Пристрій охолодження комп’ютера,

допоміжне устаткування

Психофізіологічні фактори Перенапруга зору, монотонність праці

Обчислювальна техніка є джерелом істотних тепловиділень, що може

привести до підвищення температури і зниження відносної вогкості в приміщенні.

Page 61: Diplom 2014

62

В приміщеннях, де встановлені комп’ютери, повинні дотримуватися певні

параметри мікроклімату згідно ГОСТ 12.1.005-88 [10]. В санітарних нормах

встановлені величини параметрів мікроклімату, що створюють комфортні умови.

Ці норми встановлюються залежно від пори року, характеру трудового процесу і

характеру виробничого приміщення. Категорія тяжкості

праці «Легка Іа» (див. табл. 7.2).

Таблиця 7.2 – Параметри мікроклімату

Період року Параметри мікроклімату Величина

Холодний

Температура повітря в приміщенні 22–24 °С

Відносна вологість 40–60%

Швидкість руху повітря До 0.1 м/с

Теплий

Температура повітря в приміщенні 23–25°С

Відносна вологість 40–60%

Швидкість руху повітря 0.1–0.2 м/с

Відповідно до 12.1.005-88 [10] вміст озону в повітрі робочої зони не

повинно перевищувати 0,1 мг/м3; вміст оксидів азоту 5 мг/м

3; вміст пилу 4 мг/м

3.

Рівні позитивних і негативних іонів у повітрі приміщень з ВДТ мають відповідати

санітарно-гігієнічним нормам №2152-80 (табл. 7.3) [11].

Page 62: Diplom 2014

63

Таблиця 7.3. Рівні іонізації повітря приміщень при роботі на ВДТ

Рівні

Кількість іонів в 1 см3 повітря

n+ n-

Мінімально необхідні 400 600

Оптимальні 1500-3000 3000-5000

Максимально допустимі 50000 50000

Об’єм приміщень, в яких розміщені працівники обчислювальних центрів, не

повинен бути меншим 19,5 м3/людину з урахуванням максимального числа

одночасно працюючих в зміну [12]. Норми постачання свіжого повітря в

приміщення, де розташовані комп’ютери, приведені в таблиці 7.4.

Для забезпечення комфортних умов використовуються як організаційні

методи (раціональна організація проведення робіт залежно від пори року і доби,

чергування праці і відпочинку), так і технічні засоби (вентиляція, кондиціювання

повітря, опалювальна система).

Таблиця 7.4 – Норми подачі свіжого повітря в приміщення, де розташовані

комп’ютери

Характеристики

приміщення

Об’ємна витрата свіжого повітря, що подається

в приміщення на людину в годину, м3

До 20 м3 на людину Не менше 30

20-40 м3 на людину Не менше 20

Більше 20 м3 на людину Природна вентиляція

Page 63: Diplom 2014

64

7.2.2 Промислове освітлення

Залежно від джерел світла освітлення може бути природним, що

створюється прямими сонячними променями та розсіяним світлом небосхилу;

штучним, що створюється електричними джерелами світла, та суміщеним, при

якому недостатнє за нормами природне освітлення доповнюється штучним.

Суміщене освітлення, це освітлення, при якому до загального додається

місцеве освітлення. Згідно ДБН В.2.5-28-2006 [13] в приміщень обчислювальних

центрів необхідно застосувати систему комбінованого освітлення. При виконанні

робіт категорії високої зорової точності (найменший розмір об’єкту розрізнення

0,3-0,5 мм) величина коефіцієнта природного освітлення (КПО) повинна бути не

нижчою 1,5 %. У якості джерела штучного освітлення звичайно

використовуються люмінесцентні лампи типа ЛБ, або ДРЛ, які попарно

об’єднуються в світильники, які повинні розташовуватися рівномірно над

робочими поверхнями. Нормовані значення КПО (еN %) для будівель

розташованих в різних районах визначаються по формулі:

еN= еH ∙ mN (7.1)

де еN – значення КПО за таблицею 1 ДБН В.2.5-28-2006, дорівнює 1,5%;

mN – коефіцієнт світлового клімату, дорівнює 0.9 (вікна на північ) за

таблицею 4 ДБН В.2.5-28-2006 [14];

N – номер групи забезпеченості природним світлом за

таблицею 4 ДБН В.2.5-28-2006 [14].

еH =1,5∙0,85=1,3% (7.2)

Рівень освітленості на робочому місці в зоні розміщення документа повинен

бути в межах 300-500 лк [14].

Page 64: Diplom 2014

65

7.2.3 Шум і вібрація

Творча діяльність, керівна робота з підвищеними вимогами, наукова

діяльність, конструювання та проектування, програмування, викладання та

навчання, лікарська діяльність: робочі місця в приміщеннях-дирекції, проектно-

конструкторських бюро; розраховувачів, програмістів обчислювальних машин, в

лабораторіях для теоретичних робіт та обробки даних, прийому хворих у

медпунктах передбачає рівень звуку 50 ДбА [15].

Звукові хвилі виникають при порушенні стаціонарного стану середовища в

наслідок впливу на них сили збудження и поширюючись у ньому утворюють

звукове поле.

За частотою звукові коливання поділяються на три діапазони: інфразвукові

з частотою коливань менше 20 Гц, звукові від 20 Гц до 20 кГц та ультразвукові

більше 20 кГц. Швидкість поширення звукової хвилі C (м/с) залежить від

властивостей середовища і насамперед від його щільності. Так, в повітрі при

нормальних атмосферних умовах C~344 м/с; швидкість звукової хвилі в

воді ~1500 м/с, у металах ~ 3000-6000 м/с.

Людина сприймає звуки в широкому діапазоні інтенсивності (від нижнього

порога чутності до верхнього-больового порога). Але звуки різних частот

сприймаються неоднаково. Найбільша чутність звуку людиною відбувається у

діапазоні 800-4000 Гц. Найменша-в діапазоні 20-100 Гц [15].

Рівні вібрації під час виконання робіт з ЕВМ у виробничих приміщеннях не

повинно перевищувати допустимих значень, встановлених

у ГОСТ 12.1.012-2008 [16] (табл. 7.5)

Page 65: Diplom 2014

66

Таблиця 7.5 – Санітарні норми спектральних показників вібраційної

навантаження на оператора.

Нормативні значення віброприскорення, дБ, в напрямку Xo, Yo для середньо

геометричних частот поліс, Гц

2 4 8 16 31,5 63

86 83 83 89 95 101

7.2.4 Електромагнітне і іонізуюче випромінювання

Джерелом електростатичного поля й електромагнітних випромінювань у

широкому діапазоні частот є комп’ютери і відеодисплейні термінали на

електронно-променевих трубках, які використовуються як у промисловості та

наукових дослідженнях, так і в побуті. Небезпеку для користувачів являє

електромагнітне випромінювання монітора в діапазоні частот 20-300 МГц і

статичний електричний заряд на екрані.

Максимальний рівень рентгенівського випромінювання па робочому місці

оператора комп’ютера звичайно не перевищує 10 мкбер/год, а інтенсивність

ультрафіолетового і інфрачервоного випромінювань від екрану монітора лежить в

межах 10..100 мВт/м2 [17].

Вимоги допустимих значень неіонізуючого електромагнітного

випромінювання:

1) напруженість електромагнітного поля на відстані 50 см навколо ВДТ по

електричній складовій, яка не повинна перевищувати:

- в діапазоні частот 5 кГц – 2 кГц – 25В/м,

- в діапазоні частот 2 кГц – 400 Гц – 2,5В/м,

2) щільність магнітного потоку не повинна перевищувати:

- в діапазоні частот 5 кГц – 2 кГц – 250 нТл,

- в діапазоні частот 3 кГц – 400 Гц – 25 нТЛ,

Page 66: Diplom 2014

67

3) поверхневий електростатичний потенціал не повинен

перевищувати 500В [17].

Для зниження дії цих видів випромінювання рекомендується застосовувати

монітори із зниженим рівнем випромінювання, а також дотримувати

регламентовані режими праці і відпочинку.

7.3 Забезпечення безпечних умов праці на робочому місці

7.3.1 Електробезпека

Електричний струм розділяється на постійний і змінний. Постійний струм

приблизно в 4-5 разів менш небезпечний, чим змінний струм частотою 50 Гц. В

електричній мережі обчислювального центра на виробниче устаткування й на

освітлення подається змінний струм величиною 220 В і частотою 50 Гц.

Наше приміщення по ступеню небезпеки ураження електричним током в

виробничих приміщеннях відноситься до класу без перевищення небезпеки.

Приміщення без перевищення небезпеки характеризуються відсутністю вимог,

утворюючих повишену або особливу небезпеку [18].

Залежно від характеру середовища розрізняють кілька видів приміщень по

ступені поразки. У нашому випадку приміщення обчислювального центра

відноситься до нормальних, сухі приміщення, у яких відсутні ознаки жарких і

запилених місць.

Захист від статичної електрики повинен проводитись згідно з санітарно-

гігієнічними нормами напруженості електричного поля, які є допустимими. Ці

рівні не повинні перевищувати 20 кВ протягом години (ГОСТ 12.1.019-79*) [19].

7.3.2 Ергономічні вимоги до робочого місця

Робоче місце і взаємне розташовує всіх його елементів повинне відповідати

антропометричним, фізичним і психологічним вимогам. Зокрема, при організації

робочого місця оператора ПК повинні бути дотримані наступні основні умови:

оптимальне розміщення устаткування, що входить до складу робочого місця і

достатній робочий простір, що дозволяє здійснювати всі необхідні рухи і

переміщення.

Page 67: Diplom 2014

68

Ергономічними аспектами проектування термінальних робочих місць є:

висота робочої поверхні, розміри простору для ніг, характеристики робочого

крісла, вимоги до поверхні робочого столу, можливість регулювання елементів

робочого місця.

Робочі місця мають бути розташовані на відстані не менше 1,5 м від стіни з

вікнами, від інших стін на відстані 1м, між собою на відстані не менше 1,5 м.

Відносно вікон робоче місце доцільно розташовувати таким чином, щоб природне

світло падало на нього збоку, переважно зліва.

Робочі місця слід розташовувати так, щоб уникнути попадання в очі

прямого світла. Джерела освітлення рекомендується розташовувати з обох боків

екрану паралельно напрямку погляду.

Монітор повинен бути розташований на робочому місці так, щоб поверхня

екрана знаходилася в центрі поля зору на відстані 400-700 мм від очей

користувача.

Зручна робоча поза при роботі з комп’ютером забезпечується регулюванням

висоти робочого столу, крісла та підставки для ніг. Раціональною робочою позою

може вважатися таке положення, при якому ступні працівника розташовані

горизонтально на підлозі або підставці для ніг, стегна зорієнтовані у

горизонтальній площині, верхні частини рук-вертикальні.

Створення сприятливих умов праці і правильне естетичне оформлення

робочих місць на виробництві має велике значення як для полегшення праці, так і

для підвищення його привабливості, позитивно впливає на продуктивність праці.

7.4 Пожежна безпека

Категорія приміщення по вибухо-, пожежонебезпечним – В [20],

вогнестійкість, що вимагається, будівлі-ІІ [30]. Зона класу приміщення II-ІІа.

Ступінь захисту оболонки для вказаної пожежонебезпечної – ІР44.

Залежно від розмірів матеріальних збитків пожежі поділяються на особливо

великі (коли збитки становлять від 10000 і більше розмірів мінімальної заробітної

Page 68: Diplom 2014

69

плати) і великі (збитки сягають від 1000 до 10000 розмірів мінімальної заробітної

плати) та інші.

Відповідно до ГОСТ 12.1.004-91* [21] приміщення з ЕОМ повинні бути

оснащені системою автоматичної пожежної сигналізації з димовими пожежними

повідомлювачами і переносними вуглекислотними вогнегасниками з розрахунку

два штуки на кожні 20 кв. м.

7.5 Охорона навколишнього середовища

Під охороною навколишнього середовища розуміється система мір,

спрямована на підтримку раціонального взаємозв’язку між діяльністю людини й

навколишнім середовищем, що забезпечує збереження й відновлення природних

ресурсів і визначає шкідливий вплив на навколишнє середовище.

При проектуванні в конструкторських бюро з’являються відходи у вигляді

паперу, картриджів принтерів, дисків. Для захисту оточуючого середовища

необхідно утилізувати ці види відходів: папір і диски здати на переробку,

картриджі заправити фарбою для повторного використання.

Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища»

встановлює, що завданням законодавства про охорону навколишнього

природного середовища є регулювання відносин у галузі охорони, використання і

відтворення природних ресурсів, забезпечення екологічної безпеки, запобігання і

ліквідації негативного впливу господарської та іншої діяльності на навколишнє

природне середовище, збереження природних ресурсів, генетичного фонду живої

природи, ландшафтів та інших природних комплексів, унікальних територій та

природних об’єктів, пов’язаних з історико-культурною спадщиною [22].

Page 69: Diplom 2014

70

8 ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ НДР

8.1 Розрахунок витрат на проведення НДР

Собівартість НДР являє собою виражені в грошовій формі поточні витрати

підприємства, науково-дослідних інститутів та інших наукових установ на

використання дослідження у відповідності з технічним завданням. Використання

показників собівартості на практиці вимагає забезпечення класифікації витрат,

обліку та калькулювання їх у відповідності з типовим положенням з планування,

обліку та калькулюванню собівартості продукції (робіт, послуг) у промисловості

(постанова КМ від 26.07.07р. № 475).

Розрахунок витрат на науково-дослідницьку роботу виконуємо укрупнено.

Витрати, що включаються в собівартість продукції (робіт, послуг) групують

за наступними елементами:

- матеріальні витрати;

- витрати на оплату праці;

- відрахування на соціальні заходи;

- непряму (накладні) витрати.

8.1.1 Визначення потреби в матеріальних ресурсах

До матеріальних витрат відносять витрати на сировину і матеріали у

виробничій діяльності підприємства, установи, організації. Розрахунок ведеться

по формулі:

1

m

мат і іЗ Нр Ц (8.1)

де Нрі – норма витрат і-го матеріалу на одиницю продукції;

Ці – ціна одиниці і-го виду матеріалу;

Page 70: Diplom 2014

71

m – кількість видів матеріалу;

Розрахунки вартості сировини та матеріалів представлені в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 – Розрахунок вартості сировини та матеріалів

Матеріали Кількість, шт. Вартість, грн Загальна

вартість, грн Призначення

DVD диски 6 3 18,00

Збереження та

тиражування

результатів

НДР

Папір А4 300 0,1 30,00

Роздрукування

вихідних

текстів

Фарба для

принтера 1 30,00 30,00

Роздруківка

документації

Сумарна

вартість, грн. 78,00

8.1.2 Транспортно-заготівельні витрати

Транспортно-заготівельні витрати (ТЗВ) включають витрати на заготівлю

матеріалів, оплату за вантажні роботи, транспортування матеріальних цінностей, а

також враховуються витрати, по страхуванню ризиків транспортування.

В даній роботі ТЗВ приймаємо 15 % вартості матеріалів.

ТЗВ = 0,15·Змат = 0,15·78 = 11,7 грн (8.2)

Page 71: Diplom 2014

72

8.1.3 Витрати на оплату праці

У складі витрат включаються: заробітна плата за окладами та тарифами;

надбавки та доплати до тарифних ставок та посадових окладів у розмірах,

передбачених діючих законодавством; матеріальна допомога, премії та

заохочення, компенсаційні виплати; оплата відпусток та іншого

невідпрацьованого часу; інші витрати на оплату праці персоналу, зайнятого

безпосередньо на виконанні конкретної теми .

Розрахуємо витрати на роботу, проведену при розробці проекту за темою

«Підбір раціональних технологічних параметрів при литті пластикових виробів».

Зупинимось на основній і додатковій заробітній платі персоналу, Зайнятого

безпосередньо на виконанні конкретної теми: керівник проекту та інженер.

Розрахунок витрат на основну заробітну плату показаний у таблиці 8.2.

Таблиця 8.2 – Розрахунок заробітної платні

Посада Оклад, грн. Кількість,

людей

Час

зайнятості,

місяців

Участь, %

Основна

заробітна

плата, грн.

Керівник

проекту 2500,00 1 3 20 1500,00

Інженер 1700,00 1 3 90 4590,00

Разом 6090,00

8.1.3 Розрахунок додаткової заробітної плати

Додаткова заробітна плата (Здод) включає доплати, надбавки, гарантійні і

компенсаційні виплати, передбачені законодавством.

Додаткову заробітну плату приймаємо 15 % от Зосн.

Page 72: Diplom 2014

73

Здод=6090,00∙0,15=913,5 грн (8.3)

8.1.4 Відрахування на соціальні заходи

На обов’язкове державне пенсійне страхування відводиться 32% від

суми Зосн та Здод:

Зпенс=(6090,00+913,5)∙0,32=2241,12 грн (8.4)

На загальнообов’язкове державне соціальне страхування на фонд зайнятості

відводиться 2,5 % від суми Зосн та Здод:

Зфзп=(6090,00+913,5)∙0,025=175,08 грн (8.5)

На індивідуальне страхування персоналу підприємства відводиться 1% від

суми Зосн та Здод:

Зінд.стр=(6090,00+913,5)∙0,001=7 грн (8.6)

На обов’язкове медичне страхування відводиться 2,9 % від суми Зосн та Здод:

Змед.стр=(6090,00+913,5)∙0,029=203,1 грн (8.7)

8.1.5 Розрахунок амортизації

Вартість обладнання наведено в таблиці 8.3, а розрахунок амортизації

виконано за формулою (8.8).

Page 73: Diplom 2014

74

Таблиця 8.3 – Розрахунок вартості обладнання

Пристрій Кількість,

шт.

Первісна

вартість,

грн

Залишкова

вартість,

грн

Призначення

Ноутбук

ASUS k52de 1 4200,00 2400,00

Для написання

програми, оформлення

документації

Принтер HP

Canon D300 1 400,00 250,00 Друк документації

Office Word

Professional 1 800,00 480,00

Моделювання

розробленого

алгоритму

Разом 5400,00 3130,00

При розрахунку даних таблиці 10.3 приймаємо до уваги:

- обладнання вже відпрацювало 2 роки;

- повний термін експлуатації (до заміни) обладнання – 5 років;

- метод нарахування амортизації обладнання лінійний.

Амортизаційні відрахування:

10805

00,5400

Т

ФФА лn грн/рік (8.8)

де Фn, Фл – початкова та ліквідаційна вартість комп’ютерного

обладнання.

Т – прийнятий термін експлуатації (Т=5), років.

Page 74: Diplom 2014

75

Приймаємо Фл =0.

8.1.6 Розрахунок накладних витрат

До статті «накладні витрати» відносять загальновиробничі витрати та

витрати на утримання апарату управління організації та, які неможливо віднести

до конкретної НДР. Ці витрати розраховують пропорційно витратам на оплату

праці в розмірі 50 % від суми основної та додаткової заробітної плати (20 % –

адміністративні та 30 % – загальновиробничі витрати).

Загально виробничі витрати:

Ззаг.вир=0,3∙Зосн=0,3∙6090,00=1827 грн (8.9)

Адміністративні витрати:

Задм=0,2∙Зосн=0,2∙6090=1218 грн (8.10)

8.1.7 Калькуляція собівартості НДР

На підставі проведених розрахунків складаємо калькуляцію собівартості

НДР. Результати наведені в таблиці 8.4.

Page 75: Diplom 2014

76

Таблиця 8.4 – Калькуляція собівартості НДР «Моделювання процесу лиття

пластикових виробів»

№ п/п Найменування статті витрат Сума, грн

1 Вартість матеріалів та напівфабрикатів 78,00

2 Транспортно-заготівельні витрати 11,70

3 Основна заробітна плата 6090,00

4 Додаткова заробітна плата 913,5

5 Відрахування на соціальні заходи 2626,3

6 Амортизація 1080,00

7 Загальновиробничі витрати 1827

8 Виробнича собівартість 12626,5

9 Адміністративні витрати 1218

10 Прибуток (10 % від суми пунктів 8,9) 1384,45

11 Повна собівартість 15228,95

8.2 Розрахунок економічної ефективності НДР

Економічний ефект від НДР визначаємо як частку ефекту від річної економії

при застосуванні комп’ютерного моделювання лиття, оскільки виконана нами

НДР є складовою частиною комплексу робіт по фізичному моделюванню лиття.

За попередніми розрахунками ця частка становить 15% від всього обсягу робіт. У

цьому випадку:

n =15%

ЕГ.ПОТР = 170000 грн

Page 76: Diplom 2014

77

ЕГ.НИР = n %∙ ЕГ.ПОТР = 0,15∙170000 = 25500 грн (8.11)

Ефективність НДР:

,.

НИР

НИРГ

НИРЗ

ЕЕ (8.12)

де ЕГ.НИР, ЗНИР – економічний ефект та собівартість НДР, відповідно.

67,195,15228

25500НИРЕ (8.13)

Термін окупності витрат на НДР:

59,067,1

11

НИР

ОКЕ

Т (215 днів) (8.14)

Висновки:

1 Проведена класифікація витрат і складена калькуляції собівартості

виконання НДР.

2 Оцінено економічний ефект, ефективність і термін окупності НДР,

виконаної по темі «Дослідження поведінки гумових кілець ущільнювачів з

урахуванням гіперпружної поведінки».

3 Ефективність НДР ЕНИР складає 0,59, а термін окупності – 215 днів.

Page 77: Diplom 2014

78

9 ЦИВІЛЬНИЙ ЗАХИСТ

Цивільний захист – це функція держави, спрямована на захист населення,

територій, навколишнього природного середовища та майна від надзвичайних

ситуацій шляхом запобігання таким ситуаціям, ліквідації їх наслідків і надання

допомоги постраждалим у мирний час та в особливий період [23].

У даному розділі дипломного проекту розглядається питання:

«Надзвичайні ситуації техногенного характеру на пожежо- та

вибухонебезпечних об’єктах»

Актуальність теми полягає у запобіганні та недопущенні пожеж або вибухів

при роботі з термопластавтоматами на робочому місці. Також знання основних

засобів попередження і гасіння пожеж на підприємстві і робочому місці.

Надзвичайна ситуація – це порушення нормальних умов життя і діяльності

людей на об’єкті або території, спричинене аварією, катастрофою, стихійним

лихом чи іншою небезпечною подією, яка призвела (може призвести) до загибелі

людей та/або значних матеріальних втрат.

На ряді виробництв у силу різних обставин виникають виробничі аварії та

катастрофи, інколи доволі значні. Причини виникнення аварій і катастроф

різноманітні, але основними з них є помилки проектувальників й

експлуатаційників, порушення вимог техніки безпеки, недбале ставлення

керівників підприємств та працівників до таких вимог; частину з цих причин

становлять стихійні лиха. Інколи виробничі аварії та катастрофи виникають через

недостатнє знання законів дії та природи процесів, які протікають при

експлуатації обладнання та механізмів, їх збереження й використання.

Але характер виробничих аварій та катастроф неоднаковий, різними є й

способи ведення рятівних та відновлювальних робіт. Але при всій різниці

способів, які використовуються, можна дати й загальні рекомендації відносно

проведення робіт. Їх треба розпочинати без затримки, вести безперервно,

зосереджуючи основні зусилля на врятуванні людей і локалізації аварій. При

веденні рятівних робіт слід ретельно додержуватися техніки безпеки з

Page 78: Diplom 2014

79

урахуванням характеру аварій. Крім того, велику увагу керівники робіт повинні

приділяти чіткій взаємодії формувань різних спеціальностей та інших сил, які

притягуються для ведення робіт

Аварія – це небезпечна подія техногенного характеру, що створює на

об’єкті, території або акваторії загрозу для життя і здоров’я людей і призводить до

руйнувань будівель, споруд, обладнання і транспортних засобів, порушення

виробничого або транспортного процесу чи завдає шкоди довкіллю.

Катастрофа – це великомасштабна аварія чи подія, що призводить до

тяжких, трагічних наслідків [24].

На основі аналізу цілої низки виробничих аварій та катастроф установлено

найбільш поширені причини їх виникнення. Основними з них є:

- порушення технології виробництва, правил експлуатації обладнання й

техніки безпеки;

- дефекти й похибки, які були припущені при проектуванні, будівництві й

монтуванні систем та обладнання;

- аварії як наслідок стихійних лих;

- аварії, які виникли внаслідок аварій на газових, енергетичних та

- комунальних мережах і сусідніх підприємствах.

- Залежно від характеру виробничої діяльності найбільш типовими

аваріями є:

- аварії та катастрофи, які пов’язані з виникненням вибухів, пожеж та їх

- наслідками;

- аварії на хімічно небезпечних об’єктах з викидами в навколишнє

середовище

- сильнодіючих отруйних речовин;

- аварії та катастрофи на радіаційно небезпечних об’єктах;

- аварії на транспорті.

За останні роки щороку в Україні виникає до 500 надзвичайних ситуацій

техногенного походження. Найбільше таких надзвичайних ситуацій виникає в

Page 79: Diplom 2014

80

Запорізькій, Донецькій, Дніпропетровській, Луганській, Львівській і Одеській

областях.

В Україні аварії, катастрофи щорічно забирають життя близько 50 тис. осіб.

Характер наслідків виробничих аварій і катастроф залежить від виду аварії

(катастрофи), її масштабів і особливостей виробництва. Виробничі аварії можуть

виникнути на промислових підприємствах, на птахофабриках, тваринницьких

комплексах, у майстернях; на підприємствах з переробки сільсько-і

лісогосподарської продукції (вибух котлів високого тиску, коротке замикання на

лініях електромережі та ін.).

Україні є понад 1500 великих вибухо-та пожежонебезпечних об’єкті в, на

яких знаходиться понад 13,6 млн. т. твердих і рідких вибухо- та

пожежонебезпечних речовин. Ці об’єкти розташовані в центральних, східних і

південних областях країни, де сконцентровані хімічні, нафто-і газопереробні,

коксохімічні, металургійні та машинобудівні підприємства, розгалужена мережа

нафто-, газо-, аміакопроводів, експлуатуються нафтогазопромисли і вугільні

шахти. Вибухи і пожежі трапляються на об’єктах, які виробляють або зберігають

вибухонебезпечні та хімічні речовини в системах і агрегатах під великим тиском

(до 100 атм), а також на газо-і нафтопроводах [25].

Найбільше HC пов’язаних з пожежами (вибухами) було на підприємствах

вугледобувної 42, хімічної, нафтохімічної і нафтопереробної галузей

промисловості 12, транспорті 16.

Причиною загоряння, вибухів, руйнувань і пожеж може бути наявність у

виробничих приміщеннях парів легкозаймистих рідин або газів і джерела

запалення. Імовірність вибуху і його небезпечність визначаються такими

характеристиками парів, рідин і газів, які бувають у виробничих приміщеннях

агропромислового комплексу: межами вибухової концентрації в повітрі парів (у

відсотках до об’єму); щільністю парів і газів відносно щільності повітря, яка

приймається за одиницю; температурою само спалахування парів і газів;

температурою само загоряння парів і газів; точкою загоряння парів рідин , нижня

межа температури, при якій можливе спалахування від стороннього джерела

Page 80: Diplom 2014

81

запалювання. При складанні планів цивільного захисту і прогнозуванні можливої

обстановки необхідно звернути увагу на проведення заходів, які зменшують

імовірність виникнення спалахування і вибухів легкозаймистих рідин і газів, що є

на конкретному виробництві.

Імовірність спалахування і вибуху зменшують: ефективна вентиляція

обладнання приладів, які попереджують виділення парів і газів і збирання

вибухових концентрацій, вилучення потенційних джерел запалювання

(електроприлади та ін.), ізоляція або відокремлення вибухонебезпечних

приміщень, встановлення пристроїв для придушення вибуху, встановлення

полум’ягасних металевих сіток, перфорованих листів металу, сотових структур із

гофрованих металевих стрічок і коробів, заповнених галькою або керамічними

кільцями, винесення вибухонебезпечних робіт на відкрите повітря, обладнання

вихідних отворів кришками і перегородками, які легко відкидаються або

руйнуються, іскроутворююче обладнання (вимикачі, рубильники та ін.) слід

встановлювати з пристроями, які гасять іскри (занурювання у мастило).

Температура зовнішніх поверхонь електроустаткування має бути нижчою

температури спалахування вибухонебезпечних парів і газів, апаратура має бути

герметичною, щоб не допускати атмосфери, що спалахнула до нагрітих деталей, а

також викидання полум’я та іскор у навколишнє середовище.

Дуже часто великі жертви, руйнування і пожежі спричиняються вибухами

промислового пилу. Швидкому спалахуванню і великій швидкості горіння сприяє

те, що пил, завислий у повітрі, має велику площу поверхні на одиницю маси.

Полум’я швидко поширюється, утворюючи попереду себе хвилю тиску гарячих

газів, яка руйнує на своєму шляху перепони, піднімає в повітря шари пилу, що

лежить, це призводить до більш сильних, ніж перші, повторних вибухів.

Спалахування і вибух пилу залежать від розміру і форми частинок. Зі

зменшенням розміру частинок плоскої форми підвищується можливість

спалахування. Пил вибухає при концентрації в повітрі не нижче певної межі. Для

більшості матеріалів межею вибуху є 20-40 г / м3, з максимальним тиском вибуху

Page 81: Diplom 2014

82

від 7,3 до 450 кПа і температурою спалахування 400-600°С, за винятком

цирконію, який спалахує при 20 °С, та сірки при 190 °С.

Пил, що знаходиться в шарах, спалахує при нижчій температурі, ніж хмара

пилу. Чим товщий шар пилу, тим нижча температура його спалахування (різниця

досягає 200 °С). Спочатку тліюче горіння виникає в шарі пилу, а потім, якщо пил

піднімається в повітря, відбувається вибух.

Виробничі аварії небезпечні раптовістю. Проте їхніх руйнівних наслідків

можна уникнути або значно зменшити їх, якщо завчасно провести відповідні

запобіжні заходи. Це комплекс організаційних та інженерно-технічних заходів,

спрямованих на усунення причин аварій та катастроф, максимальне зменшення

можливих руйнувань і втрат на випадок, якщо ці причини повністю неможливо

усунути, а також на створення сприятливих умов для проведення рятувальних

робіт.

Таким чином дуже важливо дотримуватися правил безпеки на робочому

місці щоб уникнути небажаних виробничих аварій при роботі с пожежо-або

вибухонебезпечними об’єктами. Завдяки знанням про надзвичайні ситуації можна

швидко усунути причину або місце аварії на підприємстві.

Page 82: Diplom 2014

83

ВИСНОВКИ

У дипломній роботі було досліджено можливі способи деформування

гумових ущільнювальних кілець при їх встановленні у внутрішню канавку

циліндричної поверхні. Дослідження надали необхідну інформацію для

ознайомлення та розуміння процесу моделювання не лише гумових

ущільнювачів, але й пристосувань-механізмів для їх встановлення.

Зважаючи на те, що є значні проблеми з самими процесами встановлення

УК, на цьому дослідження не закінчуються, а навпаки потребують більш

детального і поглибленого вивчення природи їх деформування, не лише через

різноманіття геометричної форми кілець, але й пристосувань, які

використовуються для їх монтажу в механізми.

Аналіз проведених розрахунків показав, що потрібно враховувати дуже

багато негативних аспектів в деформації ущільнювачів, таких як матеріал, з яких

вони виготовлені. А також, важливе створення та підбір правильних пристосувань

для встановлення. Адже, при цьому процесі часто-густо виникають деформації з

крученням, які є критичними для ущільнювачів зі специфічною геометрією.

Проте програмні розрахункові комплекси можуть в цьому допомогти і

вирішать ряд серйозних проблем сьогодення.

Page 83: Diplom 2014

84

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

1 Голубев А. И., Кондаков Л. А., Овандер В. Б./Уплотнения и

уплотнительная техника: Справочник У66 ник. – М.:

Машиностроение, 1986. – 464с., ил.

2 Стаття із збірника(однотомника) Шерешевського А. Н. та Тараховського

О. Ю. «Способы деформации уплотнительных колец круглого сечения при

установке их во внутренние канавки цилиндрических поверхностей», Вісник

СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 129/2012. Серія: Машиноприладобудування та

транспорт. — Севастополь, 2012.

3 Стаття зі збірника(однотомника) Шерешевського А. Н та Тараховського

О. Ю. «Разработка инструмента для монтажа эластичной кольцевой детали во

внутреннюю канавку отвертия», Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 129/2012.

Серія: Машиноприладобудування та транспорт. — Севастополь, 2012.

4 Алямовский А.А. «SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в

инженерной практике», А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов, А.И.

Харитонович, Н.Б. Пономарев. – СПб.:БХВ-Петербург, 2008. – 1040 с.: ил.

5 Бруяка В. А. «Инженерный анализ в Ansys Workbench. Учебное пособие.

Часть 1» / Самар. гос. техн. ун-т, 2010. – 271 с.: ил.

6 Галлагер Р. «Метод конечных элементов. Основы» Пер. С англ. – М Мир,

1984. – 428 с.;

7 Vbelts.com.uа – сайт продажу гумових ущільнювачів

8 Закон України «Про охорону праці». – від 21.11.2002.

9 ГОСТ 12.0.003-74*. ССБТ. Опасные и вредные производные факторы.

Классификация. – Введ. 01.01.76. Изменен 1978.

10 ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к

воздуху раб очей зоны.-Введ. 01.01.89.

11 СН 2152-80 «Санітарно-гігієнічні норми допустимих рівнів іонізації

повітря виробничих та громадських приміщень».

Page 84: Diplom 2014

85

12 СНиП 2.04.05-91. Строительные нормы и правила. Отопление,

вентиляция и кондиционирование воздуха. – М.: Стройиздат. 1992 – 110с.

13 ДБН В.2.5-28-2006. Державні будівельні норми. Інженерне обладнання

будинків і споруд. Природнє і штучне освітлення. – К.: Мінбуд

України, 2006. – 80с.

14 ГОСТ 12.1.003-83*. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. –

Введ. 01.07.84.

15 ДСТУ ГОСТ 12.1.012-2008. Вібраційна безпека. Загальні вимоги. –

Введ. 01.02.2008.

16 ДСанПін 3.3.2 – 007 – 98. «Державні санітарні правила і норми роботи з

візуальними дисплейними терміналами електроно-обчислювальних машин».

Затверж. МОЗ України 10.12.98.

17 ДСТУ ГОСТ 12.1.006:2008. Електромагнітні поля радіочастот. Допустимі

рівні на робочих місцях і вимоги до проведення контролю. – Введ. 01.02.2008.

18 ПУЭ – 87. Правила электроустановок. – М.: Энергоатом

издат. 1988 – 648с.

19 ГОСТ 12.1.019-79*. ССБТ. Электробезопасность. Общее требование и

номенклатура видов защиты. – Введ.01.07.80. Измен.1986.

20 НАПБ Б.03.002-2007. Нормативний акт пожежної безпеки. Норми

визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за

вибухопожною та пожежною небезпекою. – Затвердж. Наказом МНС

від 03.12.2007, №833.

21 ДБН В.1.1-7-2002. Державні будівельні норми. Захист від пожежі.

Пожежна безпека об’єктів будівництва. – К.: 2003. – 41с.

22 ГОСТ 12.1.004-91*. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования. –

Введ. 01.07.92.

23 Закон України «Про охорону навколишнього природного

середовища» – 25.06.1991 року

24 Кодекс цивільного захисту України ВРУ №5403-VI, від 02.10.2012 р.

Page 85: Diplom 2014

86

25 Кулаков М.А., Ляпун В.О., Мягкий В.О., та ін.. Цивільна оборона. Навч.

Посібник для студентів вищих навчальних закладів/за ред. Березуцького В.В.

Харків: Факт, 2008 – 312 с.

26 Стеблюк М.І. Цивільна оборона. Підручник.-3-тє вид., перероб. І доп., –

К.: Знання, 2004 – 490 с.