Исследование утилизации стружки в механообрабатывающих производствах

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшегопрофессионального образования

«СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Машиностроительно-технологический институт Кафедра технологии машиностроения ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ Тема: Исследование утилизации стружки в механообрабатывающих производствах

В современной России процесс утилизации металлов и их последующая переработка, являются одним из самых полезных для экономики страны процессом. Этот вид отходов успешно переплавляется и используется в дальнейшем для изготовления различных материалов. Металлы, вообще, как вид полезных ископаемых играют огромную роль для любой страны. Именно поэтому так много внимания уделяется как утилизации металлов, так и их дальнейшей переработке. Наша организация осуществляет утилизацию металлов, делая свой вклад и в развитие экономики России, и в очищение просторов нашей огромной родины от неиспользуемого металлического мусора В последние годы в мире сохраняется устойчивая тенденция к росту потребления металлов, причем темпы добычи и производства явно не успевают за ростом потребностей. Данная ситуация, конечно, находит свое отражение в росте цен на сырье. Поэтому инвестирование в переработку металлов становится все актуальней. Однако существуют и проблемы. Главная из которых состоит в том, что на сегодняшний день запасы дешевого металлического лома практически израсходованы, и источники его пополнения ограничены и не блещут разнообразием — в первую очередь, это отслужившие свой срок металлоемкие изделия и конструкции. В связи с этим более пристального внимания в качестве объектов пополнения сырьевой базы заслуживают отходы обработки металлов, в первую очередь, — металлическая стружка.

Строго говоря, вопрос переработки металлической стружки стоял всегда. Но до недавнего времени он был актуален почти исключительно в аспекте экологичной утилизации этого вида отходов. Использование стружки в качестве сырья для промышленного получения металлов долгие годы оставалось экономически нецелесообразным. Причин несколько. Во-первых, потребности в металле, а следовательно, и цены на сырье были гораздо ниже. Во-вторых, металлическая стружка характеризуется высокой степенью засоренности. Как следствие, издержки переработки не окупались реализацией полученного в результате переплавки металла.

Однако сегодня ситуация кардинально изменилась. Главным образом, потому что были разработаны технологии оптимальной с точки зрения вложений и отдачи первичной переработки (очистки) металлической стружки. Не вдаваясь в подробности описания этой технологии, отметим, что процесс переработки состоит из нескольких этапов, число которых находится в прямой зависимости от чистоты сырья и предъявляемых требований к качеству полученного металла. На современном рынке оборудования для переработки металлической стружки представлены изделия для решения самых разных производственных задач — от первичной утилизации до комплексной переработки. С экономической точки зрения наиболее привлекательным выглядит, конечно, создание комплексных систем.

Целью конструкторско-технологической практики является закрепление и углубление полученных знаний, пополнение их новыми сведениями по прогрессивной технологии, применению современного обрабатывающего оборудования, изучению систем автоматизированного проектирования, автоматизации и механизации технологических процессов; накопление практического опыта самостоятельной инженерной деятельности по технологии механической обработки деталей, конструированию технологической оснастки, измерительных и контрольных средств; сборке изделий машиностроения.

Охрана труда — это система законодательных актов, социально — экономических, организационных, технических, лечебно — профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность труда, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда — свести к минимуму возможности поражения или заболевания работающего при максимальной производительности труда.

Реальные производственные условия характеризуются наличием опасных и вредных производственных факторов. Опасные производственные факторы — такие, которые при определённых условиях приводят или внезапному резкому ухудшению здоровья.

Вредный производственный фактор — при определённых условиях приводящий к профессиональному заболеванию.

Несчастные случаи различают на: бытовые; связанные с работой; связанные не только с работой, но и производством.

Выбросы постоянно растущего промышленного производства вызывают загрязнения окружающей среды — воздуха, воды, почвы. Перед человечеством возникают глобальные проблемы охраны окружающей среды. Решение их позволит эффективно регулировать взаимоотношения м/у производственной технической деятельностью человека и окружающей его природной средой.

Разнообразное вмешательство человека в естественные процессы в понимая подними любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения:

— ингредиентное (ингредиент — составная часть сложного соединения или смеси) загрязнение как совокупность веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам;

— параметрическое загрязнение (параметр окружающей среды — одно из ее свойств, например уровень шума, освещенности, радиации и т. д.), связанное с изменением качественных параметров окружающей среды;

— биоценотическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяции живых организмов;

— стациально-деструкционное загрязнение (стация — место обитания популяции, деструкция — разрушение), представляющее собой изменение ландшафтов и экологических систем в процессе природопользования.

До 60-х годов нашего века под охраной природы понималась в основном защита ее животного и растительного мира от истребления. Соответственно и формами этой защиты было главным образом создание особо охраняемых территорий, принятие юридических актов, ограничивающих промысел отдельных животных, и т. п. Ученых и общественность волновали прежде всего биоценотическое и частично стациально-деструкционные воздействия на биосферу. Ингредиентное и параметрическое загрязнение, конечно, существовало тоже, тем более что об установке очистных сооружений на предприятиях и речи не шло. Но оно не было столь многообразным и массированным, как теперь, практически не содержало искусственно созданных соединений, не поддающихся естественному разложению, и природа с ним справлялась самостоятельно. Так, в реках с ненарушенным биоценозом и нормальной скоростью течения, не замедляемой гидротехническими сооружениями, под влиянием процессов перемешивания, окисления, осаждения, поглощения и разложения редуцентами, дезинфекции солнечным излучением и др. загрязненная вода полностью восстанавливала свои свойства на протяжении 30 км от источников загрязнения.

Конечно же, и раньше наблюдались отдельные очаги деградации природы в окрестностях наиболее загрязняющих производств. Однако к середине XX в. темпы ингредиентного и параметрического загрязнений возросли и качественный их состав изменился столь резко, что на значительных территориях способность природы к самоочищению, т. е. естественному разрушению загрязнителя в результате природных физических, химических и биологических процессов, была утрачена.

Способность почвы к самоочищению подрывается резким уменьшением в ней количества редуцентов, происходящим под влиянием неумеренного применения пестицидов и минеральных удобрений, выращивания монокультур, полной уборки с полей всех частей выращенных растений и т. д.

Объекты и принципы охраны окружающей природной среды Под охраной окружающей среды понимают совокупность международных, государственных и региональных правовых актов, инструкций и стандартов, доводящих общие юридические требования до каждого конкретного загрязнителя и обеспечивающих его заинтересованность в выполнении этих требований, конкретных природоохранных мероприятий по претворению в жизнь этих требований. Только если все эти составные части соответствуют друг другу по содержанию и темпам развития, т. е. складываются в единую систему охраны окружающей природной среды, можно рассчитывать на успех.

Поскольку не была решена вовремя задача охраны природы от отрицательного воздействия человека, теперь все чаще встает задача защиты человека от влияния изменившейся природной среды. Оба эти понятия интегрируются в термине «охрана окружающей (человека) природной среды».

Охрана окружающей природной среды складывается из:

— правовой охраны, формулирующей научные экологические принципы в виде юридических законов, обязательных для исполнения;

— материального стимулирования природоохранной деятельности, стремящегося сделать ее экономически выгодной для предприятий;

— инженерной охраны, разрабатывающей природоохранную и ресурсосберегающую технологию и технику.

В соответствии с законом «Об охране окружающей природной среды» охране подлежат следующие объекты:

— естественные экологические системы, озоновый слой атмосферы;

— земля, ее недра, поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, леса и иная растительность, животный мир, микроорганизмы, генетический фонд, природные ландшафты.

Особо охраняются государственные природные заповедники, природные заказники, национальные природные парки, памятники природы, редкие или находящиеся под угрозой исчезновения виды растений и животных и места их обитания.

Основными принципами охраны окружающей природной среды должны являться:

— приоритет обеспечения благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха населения;

— научно обоснованное сочетание экологических и экономических интересов общества;

— учет законов природы и возможностей самовосстановления и самоочищения ее ресурсов;

— недопущение необратимых последствий для охраны природной среды и здоровья человека;

— право населения и общественных организаций на своевременную и достоверную информацию о состоянии окружающей среды и отрицательном воздействии на нее и на здоровье людей различных производственных объектов;

— неотвратимость ответственности за нарушение требований природоохранительного законодательства.

Природоохранная деятельность предприятий Природоохранной является любая деятельность, направленная на сохранение качества окружающей среды на уровне, обеспечивающем устойчивость биосферы. К ней относится как крупномасштабная, осуществляемая на общегосударственном уровне деятельность по сохранению эталонных образцов нетронутой природы и сохранению разнообразия видов на Земле, организации научных исследований, подготовке специалистов-экологов и воспитанию населения, так и деятельность отдельных предприятий по очистке от вредных веществ сточных вод и отходящих газов, снижению норм использования природных ресурсов и т. д. Такая деятельность осуществляется в основном инженерными методами.

Существуют два основных направления природоохранной деятельности предприятий. Первое — очистка вредных выбросов. Этот путь «в чистом виде» малоэффективен, так как с его помощью далеко не всегда удается полностью прекратить поступление вредных веществ в биосферу. К тому же сокращение уровня загрязнения одного компонента окружающей среды ведет к усилению загрязнения другого.

Например, установка влажных фильтров при газоочистке позволяет сократить загрязнение воздуха, но ведет к еще большему загрязнению воды.

Уловленные из отходящих газов и сливных вод вещества часто отравляют значительные земельные площади.

Использование очистных сооружений, даже самых эффективных, резко сокращает уровень загрязнения окружающей среды, однако не решает этой проблемы полностью, поскольку в процессе функционирования этих установок тоже вырабатываются отходы, хотя и в меньшем объеме, но, как правило, с повышенной концентрацией вредных веществ. Наконец, работа большей части очистных сооружений требует значительных энергетических затрат, что, в свою очередь, тоже небезопасно для окружающей среды.

Кроме того, загрязнители, на обезвреживание которых идут огромные средства, представляют собой вещества, на которые уже затрачен труд и которые за редким исключением можно было бы использовать в народном хозяйстве.

Для достижения высоких эколого-экономических результатов необходимо процесс очистки вредных выбросов совместить с процессом утилизации уловленных веществ, что сделает возможным объединение первого направления со вторым.

Второе направление — устранение самих причин загрязнения, что требует разработки малоотходных, а в перспективе и безотходных технологий производства, которые позволяли бы комплексно использовать исходное сырье и утилизировать максимум вредных для биосферы веществ.

Однако далеко не для всех производств найдены приемлемые техникоэкономические решения по резкому сокращению количества образующихся отходов и их утилизации, поэтому в настоящее время приходится работать по обоим указанным направлениям.

Заботясь о совершенствовании инженерной охраны окружающей природной среды, надо помнить, что никакие очистные сооружения и безотходные технологии не смогут восстановить устойчивость биосферы, если будут превышены допустимые (пороговые) значения сокращения естественных, не преобразованных человеком природных систем, в чем проявляется действие закона незаменимости биосферы.

Таким порогом может оказаться использование более 1% энергетики биосферы и глубокое преобразование более 10% природных территорий (правила одного и десяти процентов). Поэтому технические достижения не снимают необходимости решения проблем изменения приоритетов общественного развития, стабилизации народонаселения, создания достаточного числа заповедных территорий и других, рассмотренных ранее.

Виды и принципы работы очистного оборудования и сооружений Многие современные технологические процессы связаны с дроблением и измельчением веществ, транспортированием сыпучих материалов. При этом часть материала переходит в пыль, которая вредна для здоровья и наносит значительный материальный ущерб народному хозяйству вследствие потери ценных продуктов.

Для очистки применяют различные конструкции аппаратов. По способу улавливания пыли их подразделяют на аппараты механической (сухой и мокрой) и электрической очистки газов. В сухих аппаратах (циклонах, фильтрах) используют гравитационное осаждение под действием силы тяжести, осаждение под действием центробежной силы, инерционное осаждение, фильтрование. В мокрых аппаратах (скрубберах) это достигается промывкой запыленного газа жидкостью. В электрофильтрах осаждение на электроды происходит в результате сообщения частицам пыли электрического заряда. Выбор аппаратов зависит от размеров пылевых частиц, влажности, скорости и объема поступающего на очистку газа, необходимой степени очистки.

Для очистки газов от вредных газообразных примесей используют две группы методов — некаталитические и каталитические. Методы первой группы основаны на выведении примесей из газообразной смеси с помощью жидких (абсорберов) и твердых (адсорберов) поглотителей. Методы второй группы заключаются в том, что вредные примеси вступают в химическую реакцию и превращаются в безвредные вещества на поверхности катализаторов. Еще более сложный и многоступенчатый процесс представляет собой очистка сточных вод .

Сточными водами называются воды, использованные промышленными и коммунальными предприятиями и населением и подлежащие очистке от различных примесей. В зависимости от условий образования сточные воды делят на бытовые, атмосферные (ливневые, стекающие после дождей с территорий предприятий) и промышленные. Все они содержат в той или иной пропорции минеральные и органические вещества.

Сточные воды от примеси очищают механическими, химическими, физико-химическими, биологическими и термическими методами, которые, в свою очередь, подразделяются на рекуперационные и деструктивные.

Рекуперационные методы предусматривают извлечение из сточных вод и дальнейшую переработку ценных веществ. При деструктивных методах вещества, загрязняющие воду, подвергают разрушению путем окисления или восстановления. Продукты разрушения удаляют из воды в виде газов или осадков.

Механическую очистку применяют при удалении твердых нерастворимых примесей, используя методы отстаивания и фильтрования с помощью решеток, песколовок, отстойников. Химические методы очистки применяют для удаления растворимых примесей с помощью различных реагентов, вступающих в химические реакции с вредными примесями, в результате чего образуются малотоксичные вещества. К физико-химическим методам относят флотацию, ионный обмен, адсорбцию, кристаллизацию, дезодорацию и т. д. Биологические методысчитаются основными для обезвреживания сточных вод от органических примесей, которые окисляются микроорганизмами, что предполагает достаточное количество кислорода в воде. Эти аэробные процессы могут протекать как в естественных условиях — на полях орошения при фильтрации, так и в искусственных сооружениях — аэротенках и биофильтрах.

Производственные сточные воды, не поддающиеся очистке перечисленными методами, подвергают термическому обезвреживанию, т. е. сжиганию, или закачке в глубинные скважины (в результате чего возникает опасность загрязнения подземных вод). Указанные методы осуществляются в локальных (цеховых), общезаводских, районных или городских системах очистки.

После того как решетки и прочие приспособления освободили воду от минеральных примесей, микроорганизмы, содержащиеся в так называемом активном иле, «съедают» органические загрязнения, т. е. процесс очистки обычно проходит несколько ступеней. Однако и после этого степень очистки не превышает 95%, т. е. полностью устранить загрязнение водных бассейнов не удается. Если к тому же какой-либо завод спустит в городскую канализацию свои сточные воды, не прошедшие предварительной физической или химической очистки от каких-либо ядовитых веществ на цеховых или заводских сооружениях, то микроорганизмы в активном иле вообще погибнут и для возрождения активного ила может понадобиться несколько месяцев.

Следовательно, стоки данного населенного пункта в течение этого времени будут загрязнять водоем органическими соединениями, что может привести к его эвтрофикации.

Одной из важнейших проблем охраны окружающей среды является проблема сбора, удаления и ликвидации или утилизации твердых производственных отходов и бытового мусора, которого приходится от 300 до 500 кг в год надушу населения. Она решается путем организации свалок, переработки мусора на компосты с последующим использованием в качестве органических удобрений или в биологическое топливо (биогаз), а также сжигания на специальных заводах. Специально оборудованные свалки, общее число которых в мире достигает нескольких миллионов, называются полигонами и представляют собой довольно сложные инженерные сооружения, особенно если речь идет о хранениитоксичных или радиоактивных отходов.

1. Утилизация стружки в механообрабатывающих производствах

Отходы стружки металлической получаются при резке металлов. Существует три вида металлической стружки, образующейся в зависимости от металла. Стружки: сливная, надлома, скалывания. Как вы могли заметить, это просто разновидность отхода и на утилизацию металла ее вид не влияет.

Эффективная утилизация металлической стружки, образующейся при механической обработке до настоящего времени представляет для машиностроительных предприятий серьезную проблему. Как правило, проектировщики механообрабатывающих производств не прорабатывали подробно схему ее использования и ориентировались, в основном, на централизованную систему бывших Вторметов, где имелись соответствующие технологии и мощности.

Кроме этого, данная стружка загрязнена всевозможными примесями: СОЖ, масло, влага, песок, шламы, древесина, цеховой мусор, в т. ч. ветошь после уборки, чистки и ремонта оборудования, выброшенная спецодежда т. е. целый «букет» засоренности, что усложняет проблему ее переработки на месте образования. ОТ заготовок, полученных литьем, получается чугунная стружка, образующаяся при механической обработке заготовок, получаемых литьем в кокиль на плакированный песок. Особенностью стружки является

содержание в ней кварцевого песка (внедренного при литье во внешнюю поверхность гильзы и частично остающегося на стружке при обточке), а также наличие агрессивной СОЖ, масла, влаги. Даже при непродолжительном хранении стружка интенсивно ржавеет и слеживается.

Общая загрязненность неосушенной стружки СОЖ, влагой, маслом и песком составляет 10−15%, что снижает металлургическую ценность стружки. Однако другой особенностью стружки является содержание в ней Si, Cr, Ni, Cu, V, Ti, Mo, B, которыми легируется гильзовый чугун, и что делает ее весьма привлекательной для переплава непосредственно на заводе.

К этому следует добавить, что количество образующейся стружки на средней величины заводе достаточно велико и составляет по году порядка 18−20 тыс. тонн.

Главным образом, в механообрабатывающем производстве предусмотрено частичное использование образующейся стружки в индукционных печах (ИП) литейного цеха россыпью после ее сушки на выходе из механического корпуса. Прямое использование неосушенной стружки в ИП промышленной частоты является невозможным по причине ее ошлакования и сильного дымления. Это резко ухудшает условия работы в литейном цехе, т.к. ИП не оборудованы системой удаления печных газов, поскольку проектом предусматривается использование при выплавке гильзового чугуна только чистых материалов. Поэтому с самого начала работы завода вся чугунная стружка отгружалась металлургическим предприятиям на переработку в доменном производстве.

В середине 80-х годов в СССР была предпринята попытка создать комплекс по очистке, сушке и горячему брикетированию чугунной стружки для ее вовлечения в плавку взамен чушкового доменного чугуна по методу ГАЗа.

Был разработан проект и смонтировано оборудование комплекса, включающего очистку от СОЖ, масла и влаги в центрифуге; холодное брикетирование стружки; подогрев брикетов в газовой печи до температуры 700 0С; уплотнение горячих брикетов на прессе и подача их в таре на плавильный участок.

Однако и данная технология оказалась неприемлемой. Полученные брикеты при загрузке их в крупную ИП промышленной частоты (ИЧТ-31) плавали на поверхности металла, ошлаковывались и не плавились. Проблема осталась, и сложилось мнение, что в условиях завода переработать стружку не представляется возможным и прямой ее путь — в доменный цех.

Из-за низкой продажной стоимости стружки возникают значительные убытки и поиски методов ее переработки продолжался.

В конце 90-х годов специалисты обратили внимание на возможность переплава стружки в дуговых печах. К этому времени был накоплен определенный опыт переплава стружки в дуговых печах переменного тока (ДСП) [1], в которых процесс плавки был осуществлен, но сопровождался значительным угаром металла.

Было решено для переплава стружки использовать дуговые печи постоянного тока нового поколения, для плавки черных и цветных металлов (ДППТНП) имеющие серьезные технико-экономические экологические преимущества перед (ДСП) [2], в частности низкий угар шихты.

По первоначальному замыслу предусматривалась подавать на переплавку неосушенную стружку непосредственно с участков механической обработки.

Содержание пыли в отходящих газах незначительно, поэтому создание системы пылеочистки печных газов не является актуальной.

По своим основным характеристикам стружка является идеальной шихтой для ДППТНП.

Блочный подход к решению задачи комплектации производств оборудованием для переработки и утилизации стружки дает уникальную возможность для пользователей получить оптимальную стружечную систему.

Основными блоками системы являются: дробилка, служащая для измельчения длинной витой стружки, центрифуга, для отделения остатков смазочно-охлаждающей жидкости, и брикетировочный пресс, предназначенный для получения стружечных брикетов.

Существует несколько способов сбора и транспортировки стружки на переработку. Это может быть стружечный конвейер, встроенный в пол цеха, который собирает стружку непосредственно от металлорежущих станков и передает в накопитель системы. В случае, если стружка от станков собирается в тележки или цеховую тару, то для перегрузки стружки из тары в систему удобно использовать скиповый подъемник. Также, и любые из агрегатов системы могут быть связаны транспортерами. При необходимости переработки мокрой стружки, транспортеры оснащаются баками сбора СОЖ, которая перекачивается обратно в станок. Если стружка загрязнена концевыми отходами и крупными кусками, предлагается установить вибросито — сепаратор концевых отходов.

В зависимости от задач пользователя комбинация оборудования оборудования подбирается индивидуально исходя из требуемой производительности, марки материала, вида и формы стружки, а также требуемой степени механизации. Система управления линией может быть, как выведена на единый пост управления, так и каждый агрегат может управляться индивидуально.

2. Методы стружкодробления в механообрабатывающих производствах Стружку можно классифицировать по методам ее дробления, по форме и степени. По форме стружка различается на ленточную и спиральную. Ленточная стружка сходит в форме Проблема надежного дробления и удаления стружки из зоны резания имеет наиболее острое значение при использовании твердосплавных резцов и особенно при обработке пластичных материалов, когда из-за резко возросших скоростей резания значительно увеличивается объем образующейся стружки и изменяется ее форма. Нагретая до высоких температур стружка в виде непрерывной ленты наматывается на заготовку и резец, портит обрабатываемую поверхность и представляет собой серьезную опасность для рабочих, поэтому станочнику приходится часто останавливать станок для ее удаления.

Для получения транспортабельной формы стружки в виде отдельных кусочков, сегментов, колец, коротких завитков или сплошной пружины применяют специальные способы стружкозавивания и стружколомания. Обычно для этого на передней поверхности резца на пути сходящей стружки создают специальные препятствия в виде лунок, канавок, сферических выступов или углублений вдоль режущей кромки, а также накладных нерегулируемых уступов и регулируемых стружколомов. Примеры таких устройств приведены на рис. 1.

Лунки (рис. 1, а, б) и уступы (рис. 1, в), применяемые на черновых и получистовых операциях, получают путем вышлифовывания алмазными кругами у проходных резцов с напайными твердосплавными пластинами. К сожалению, они не универсальны, так как для каждого обрабатываемого материала и определенного режима резания требуется определять опытным путем их параметры f, r, a, b и др., обеспечивающие нужную форму стружки.

Хорошо показала себя заточка фасок переменной ширины вдоль главной и вспомогательной режущих кромок с отрицательным передним углом (рис. 1, г). Ребро, образующееся при их пересечении, обеспечивает надежное дробление стружки при точении высоколегированных сталей, но несколько снижает стойкость резца.

Накладные стружколомающие элементы используются двух типов: нерегулируемые (рис. 1, д) и регулируемые (рис. 1, е). Первые выполняются в виде пластины, напаиваемой сверху режущей пластины. В отличие от лунок и уступов, такой стружколом не снижает прочности режущей пластины, но требует предварительного экспериментального определения положения относительно главной режущей кромки. При переточке резцов необходима перепайка накладной пластины, что неудобно, поэтому такие стружколомы применяются крайне редко.

Накладные регулируемые стружколомы представляют собой самостоятельные устройства, закрепляемые на суппорте станка. Их рабочая часть выполняется в виде напайной твердосплавной пластины-уступа, устанавливаемой в определенном положении относительно режущей кромки, которое обеспечивает надежное дробление или завивание стружки. Устройство позволяет регулировать положение такого уступа относительно режущей кромки при смене режимов резания. Недостатком уступа является сложность и громоздкость конструкции, ухудшающие условия отвода стружки У резцов, оснащенных СМП, стружколомающие канавки и уступы получают методом прессования. При этом форма передней поверхности принимает порой экзотический вид с использованием лунок, канавок и уступов переменных глубины, высоты и ширины. Некоторые примеры оформления таких пластин приведены на рис. 2.

Здесь эффект стружкодробления достигается как за счет изменения ширины площади контакта стружки с передней поверхностью резца, так и за счет силового воздействия на сходящую стружку. Кроме того, эффект усиливается за счет изменения по длине режущей кромки условий контакта стружки с передней поверхностью резца и улучшения условий подвода СОЖ в область контакта.

Рис. 1 Способы стружкодробления Рис. 2 Виды твердосплавных СМП.

В автоматизированном производстве применяют также кинематический способ дробления стружки, заключающийся в использовании принудительных колебаний резца в направлении подачи. При этом толщина стружки меняется и стружка распадается на отдельные кусочки. Следует отметить, что этот метод несколько снижает стойкость инструмента и требует применения специальных устройств, встраиваемых в механизм подачи станка, что усложняет конструкцию последнего.

1. Управление процессом стружкодробления

В настоящее время в машиностроении можно выделить широкий класс изделий, автоматизация и управление механической обработкой которых требует особого подхода при решении задач по повышению эффективности процесса резания. К данному классу относятся, прежде всего, изделия из коррозийно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов с аустенитной структурой, обрабатываемые на высокопроизводительном автоматизированном оборудовании. С технологической точки зрения желательно в процессе резания иметь сливную стружку, поскольку она является показателем устойчивости технологической системы, обеспечивает высокое качество обработанной поверхности и гарантированную стойкость инструмента, что особенно важно при автоматизации этого процесса. В реальных условиях обработки заготовок образование сливной стружки соответствует очень узкому диапазону состояния технологической системы в процессе резания, который не всегда совпадает с рекомендуемыми режимами резания и стойкостью инструмента для обеспечения необходимой производительности [1, 2]. Следует также отметить, что сливная стружка существенно затрудняет эксплуатацию технологического оборудования, работающего в автоматизированном цикле, является причиной преждевременного износа и аварий станков и приспособлений, может вызывать травмы обслуживающего персонала, затрудняет процесс комплексной механизации и автоматизации уборки стружки и ее последующей переработки. Таким образом, формирование отрезков стружки заданной длины является одной из важнейших задач в области лезвийной обработки. Особую актуальность задача управления процессом стружкодробления приобретает при обработке изделий на автоматических станках, станках типа CNC и при использовании роботов-манипуляторов.

2. Предпосылки и средства для решения проблемы

Одним из наиболее эффективных методов, позволяющих надежно управлять процессом дробления сливной стружки при чистовой и получистовой обработке, является создание предварительного локального криогенного воздействия (ЛКВ) на внешней поверхности срезаемого слоя, производимое по определенным законам. Особенность процесса точения заготовок, подвергнутых такому воздействию, заключается в периодическом изменении условий резания по сравнению с исходным материалом. Данный метод дает возможность обеспечить автоматизацию и управление процессом стружкодробления, совершенствуя технологию механической лезвийной обработки в широком диапазоне материалов и режимов резания. Преимуществом данного метода является повышение эффективности лезвийной обработки на станках-автоматах и станках с ЧПУ за счет автоматизации и управления процессом стружкодробления на основе предварительного ЛКВ на обрабатываемый материал. Для достижения этой цели требовалось решить следующие задачи: — исследовать кинематические характеристики процесса точения при ЛКВ на обрабатываемы материал; - разработать способ и устройство для осуществления процесса точения при ЛКВ на обрабатываемый материал; - разработать динамическую модель технологической системы с учетом реологических особенностей стружкообразования и с использованием явления фазового перехода в металлах при ЛКВ для оценки стабильности и надежности сегментирования и дробления стружки в области неустойчивого процесса резания; - создать программный комплекс для управления процессом стружкодробления на основе метода ЛКВ на обрабатываемый материал и алгоритмы для автоматизации выбора способа и параметров этого воздействия.

Теоретические и экспериментальные исследования в области механической обработки металлов резанием позволили глубже понять многие явления в их взаимосвязи и тем самым способствовали совершенствованию технологии обработки металлов.

При выполнении анализа работ, посвященных изучению процессов стружкообразования и сегментированию стружки в технологической системе механической обработки резанием, было установлено влияние методов и способов дробления стружки в процессе токарной обработки на основные физические закономерности процесса резания.

Анализируя особенности механизма сегментации стружки, можно утверждать, что универсального метода, позволяющего надежно дробить стружку, в настоящее время не существует. Однако на основе предложенной классификации методов и способов стружкодробления выявлены наиболее перспективные из них. К этим методам относится метод предварительного локального криогенного воздействия на обрабатываемую поверхность срезаемого слоя заготовки. Данный метод позволяет без существенного изменения в технологической системе и дополнительных источников энергии осуществить на этапе обработки металлов резанием управление процессом стружкообразования. В последующем при лезвийной механической обработке режущая кромка инструмента в плоскости резания пересекается с зоной локального криогенного воздействия. Зона локального криогенного воздействия, находясь в метастабильном состоянии по сравнению с основным металлом, создает мгновенное изменение напряженно-деформированного состояния с последующим отделением отрезков стружки от обрабатываемого материала. При этом необходимо совместить обеспечение устойчивости процесса резания и одновременно получение отрезков стружки рациональной длины. Длина отрезков стружки, которая образуется при пересечении зоны локального физического воздействия плоскостью резания, регламентируется длиной витков в диапазоне 100…200 мм и определяется плоскостью резания зон локального криогенного воздействия.

Расчетные виброперемещения для подсистемы инструмента при обработке заготовки с локальным криогенным воздействием, проводившиеся в области автоколебательного процесса, показали стабильность стружкодробления. Проводившиеся в этой области экспериментальные исследования виброперемещений при обработке заготовок из стали показали, что автоколебания не оказывают влияния на устойчивость процесса стружкодробления

Автоматизация выбора параметров локального воздействия в зависимости от режимов обработки осуществляется программно-методическим комплексом в два этапа: на первом этапе определяется целесообразность криогенного воздействия; на втором производится расчет параметров криогенного воздействия и затем процесс точения заготовки. При этом обеспечивается устойчивое отделение отрезков стружки в 37 коррозионных и жаростойких сталях с аустенитной структурой в условиях автоматизированной механической лезвийной обработки.

Разработан метод стружкодробления, основанный на использовании явления изменения упруго-диссипативных свойств в жаростойких и корозионностойких сталях аустенитного класса при локальном криогенном воздействии на обрабатываемую поверхность заготовки, позволяющий обеспечить при последующей обработке периодическое изменение условий резания по сравнению с исходным материалом. На основании полученных кинематических характеристик созданы устройства для предварительного нанесения линии локального криогенного воздействия.

С технологической точки зрения желательно в процессе резания иметь сливную стружку, поскольку она является показателем устойчивости технологической системы, обеспечивает высокое качество обработанной поверхности и гарантированную стойкость инструмента, что особенно важно при автоматизации этого процесса. В реальных условиях обработки заготовок образование сливной стружки соответствует очень узкому диапазону состояния технологической системы в процессе резания, который не всегда совпадает с рекомендуемыми режимами резания и стойкостью инструмента для обеспечения необходимой производительности.

Развитие автоматизированных производств и роботизированных технологических комплексов в машиностроении требует решения задачи автоматизации отвода и уборки стружки, образующейся при обработке на металлорежущих станках. Особое значение отвод стружки из зоны резания имеет при малолюдной технологии.

Известные способы транспортирования стружки с помощью ленточных, винтовых, скребковых конвейеров и других транспортных средств широко применяют в промышленности. Однако они имеют два существенных недостатка — это невозможность отвода стружки из зоны резания и малая эффективность при транспортировке сливной стружки.

Таким образом, формирование отрезков стружки заданной длины, является одной из важнейших в области лезвийной обработки.

Одним из наиболее эффективных методов, позволяющих надежно управлять процессом дробления сливной стружки, является создание предварительного локального термического воздействия (ЛТВ) на внешней поверхности срезаемого слоя, производимое по определенным законам. Особенность процесса точения заготовок, подвергнутых такому воздействию, заключается в периодическом изменении условий резания по сравнению с исходным материалом. Данный метод дает возможность обеспечить автоматизацию и управление процесса стружкодробления, совершенствуя технологию механической лезвийной обработки в широком диапазоне материалов и режимов резания.

Предприятием КЕМЕТ разработано много видов аппаратов для дробления металлической стружки. Приведено описание одной из них.

При проектировании и эксплуатации твердосплавных резцов важно получить форму стружки, удобную для удаления и безопасную для рабочего. Такая стружка может быть в виде отдельных кусочков, коротких завитков спиральной или плоской пружины, сплошной спиральной пружины.

Табл. 1 Дробилка металлической стружки серии S

Для получения такой стружки применяют различные способы завивания и дробления стружки, а именно: определенную геометрию режущей части резца; уступы и лунки на передней поверхности резца; накладные стружколомы нерегулируемые и регулируемые; экранные стружколомы; вибрационное резание с использованием вынужденных колебаний или автоколебаний. Стружколомаиие при помощи специально подобранной геометрии не требует дополнительных приспособлений и легко осуществляется. Подбор геометрических параметров у таких резцов производится так, чтобы обеспечить при резании завивание стружки и ее направление на деталь, в результате чего она ломается.

Компанией АТМ (Австрия) разработан измельчитель металлической стружки.

Измельчение длинной металлической стружки необходимо для автоматической обработки стружки и экономической транспортировки.

Рис. 3 Измельчитель металлической стружки

7 преимуществ:

· Высокая производительность при минимальных расходах энергии

· Низкий уровень звукового давления

· Хороший доступ к измельчительной камере

· Может встраиваться в любую систему обработки металлической стружки

· Длительный срок службы, низкий износ приемника дробилки

· Низкие расходы на техническое обслуживание и легкая замена изнашиваемых деталей

· Не требуется специальных фундаментов.

Работа Длинная металлическая стружка подается в бункер измельчителя посредством системы конвейерной транспортировки стружки или другими способами.

При помощи системы контроля уровня в бункере измельчителя измельчитель автоматически включается.

Густая металлическая стружка в бункере измельчителя извлекается при помощи разрывающего крюка.

Поддерживаемая бункером и разрывающими крюками, она попадает в зону измельчающего инструмента, где и измельчается.

Короткая поломанная стружка затем выгружается из лотка при помощи двух объединенных чистящих лопаток.

Маленькие твердые части пройдут через измельчитель без проблем.

Большие по размеру части и концы брусков и т. д. контролируются посредством автоматического реверсивного цикла.

Привод выключается, и автоматически запускается реверсивный цикл, с тем, чтобы освободить заблокированный материал.

Если это оказывается невозможным после выполнения нескольких вращений зева дробилки по часовой и против часовой стрелки, измельчитель останавливается.

Заблокированный материал можно затем извлечь через дверцу люка.

Здесь характерное исполнение STEIMEL с наклонной осью сводит к минимуму любые просыпания металлической стружки или утечки хладагента.

Автоматическая разблокировка твердого металла (опция «E»)

Все модели измельчителей могут оснащаться опциональной системой освобождения объемного металла.

В этих машинах сечение передней части камеры окончательного измельчения открывается гидравлически таким образом, что заблокированный материал освобождается от дробленой стружки.

После освобождения неровной детали камера тонкого измельчения снова возвращается в рабочий режим при помощи гидравлического цилиндра.

Опциональный гидравлический сепаратор может направлять объемный материал в контейнер (дополнительное оборудование).

Конструкция Камера измельчения

· Корпус измельчителя представляет собой прочную сварную стальную конструкцию.

· Вся камера измельчения имеет облицовку из марганцевой стали.

· Измельчающие части изготовлены из специального закаленного сплава. Все дробящие части могут быть быстро заменены.

Загрузочная воронка

· Нижняя часть подающего бункера, а также бункер и разрывающие крюки изготовлены из марганцевой стали.

· Геометрия загрузочной воронки предотвращает образование пробок и служит для оптимальной подачи металлической стружки в камеру измельчения Дробление стружки обеспечивают резцы со стружкозавивающими элементами [1−5]. В существующих методах расчета геометрических параметров стружкозавивающих элементов используют различные критерии способности стружки к дроблению.

Например, в качестве критерия способности стружки к дроблению предложена величина относительной деформации стружки

(2)

где R — радиус завивания стружки, мм; a' - толщина стружки, мм.

Предельное относительное удлинение стружки, которое достигается к моменту ее разрушения при дроблении, также может быть применено в качестве критерия способности стружки к дроблению [2]

(3)

где e_j — обобщенная характеристика прочности материала стружки при изгибе; R_max — максимальный радиус завивания стружки, мм;

c — коэффициент расположения нейтральной линии стружки при изгибе.

Эксперименты в данном случае проводились с готовой стружкой на специальной установке без учета параметров режима обработки и геометрических параметров инструмента, с помощью которого была получена эта стружка. Конструкция установки позволяла разогреть стружку до требуемой температуры.

В качестве критерия способности стружки к дроблению также предложена комплексная величина [3]

(4)

где

r₀ — радиус первоначального завивания стружки, мм;

a — толщина среза, мм.

Индексы 1 и 2 при переменных r₀ и a соответствуют двум опытам в эксперименте по дроблению стружки. С помощью данного критерия можно без экспериментов с готовой стружкой на специальной установке оценить способность стружки к дроблению.

Изучив сущность известных критериев способности стружки к дроблению, можно сделать выводы о том, что первый и второй критерии отражают только связь относительной деформации стружки с радиусом завивающего компонента резца и толщиной стружки. Эти критерии не учитывают технологические параметры обработки заготовки реальным инструментом. Третий критерий учитывает величину продольной подачи и главный угол в плане инструмента. Однако не известна область его применения. Не ясно, справедлив ли этот критерий только для одного вида стружки или для всех возможных видов стружки в пределах допустимых параметров режима обработки.

Поэтому целью проводимых исследований являлся выбор эффективного критерия способности стружки к дроблению и определение закономерностей его изменения.

Предполагалось экспериментально оценить эффективность известных критериев способности стружки к дроблению, считая коэффициент расположения нейтральной линии стружки постоянным. Принимаем в критериях (1), (2) и (3) в качестве радиуса завивания стружки радиус витка стружки, который в различных опытах при изменении продольной подачи имеет различную величину. Таким образом, оцениваемые критерии примут вид

Значения коэффициентов

(4)

(5)

(6)

где

r₁, r₂ — радиусы витка стружки из разных опытов, мм.

Выдвигается гипотеза, заключающаяся в том, что величина критерия способности стружки к дроблению должна быть постоянной для одного вида (класса) стружки и в пределах родственных видов. При определении зависимости критерия способности стружки к дроблению от величины продольной подачи коэффициент расположения нейтральной линии стружки можно считать постоянным.

Экспериментальная часть исследования выполнена на токарно-винторезном станке. Заготовка диаметром 63 мм из нержавеющей стали Х18Н10Т продольным точением обрабатывалась резцом. В качестве режущего и стружкозавивающего элементов использованы пластины из твердого сплава ВК8.

Все параметры при проведении экспериментов оставались постоянными. Эксперименты проводились без смазочно-охлаждающей жидкости и состояли из восьми опытов, в каждом из которых изменялась только величина продольной подачи.

В каждом опыте измерялись толщина стружки a', ширина стружки b', радиус витка стружки r и определялся вид (класс) стружки [4, 6, 7] (табл. 1).

Для расчета величины критериев (5) и (6) необходимо определить коэффициент расположения нейтральной линии стружки с, который рекомендуется выбирать, исходя из отношения толщины стружки a' к ее ширине b'. При значениях a'/b' от 0,2 до 0,5 рекомендуемая величина с = 0,38, при a'/b' < 0,2 — с = 0,44, а при a'/b' > 0,5 — с = 0,33. Во всех экспериментах только крайние значения отношения a'/b' выходили из диапазона от 0,2 до 0,5.

Таблица 2 — Результаты экспериментов

Величины критериев способности стружки к дроблению для этих крайних значений отношения толщины стружки к ее ширине, рассчитанные при значениях коэффициента расположения нейтральной линии стружки 0,44 и 0,33, а не 0,38, отличались от значений критерия из полученной общей закономерности в 3—5 раз. Это подтвердило предположение о постоянстве коэффициента расположения нейтральной линии стружки. Ведь даже незначительное изменение коэффициента расположения нейтральной линии стружки в пределах сотых долей для начальных и конечных опытов делает невозможным применение критериев (5) и (6). Таким образом, для определения закономерности изменения критерия способности стружки к дроблению в зависимости от величины продольной подачи коэффициент расположения нейтральной линии стружки следует считать постоянным.

Критерии (4) и (5) можно рассчитать для каждого опыта. Критерий (6) рассчитывается по данным двух опытов.

Для расчета величины критерия (6) необходимо знать толщину среза материала в каждом опыте. Величина толщины среза материала рассчитывалась по формуле [5]

a = s ^. sinj, (7)

где a — толщина среза, мм; s — продольная подача, мм/об; j — главный угол резца в плане, градус.

Результаты расчетов величины критерия способности стружки к дроблению представлены в табл. 2.

Таблица 3

Графики изменения критериев (4), (5), (6) способности стружки к дроблению в зависимости от величины продольной подачи для скорости резания v = 39,6 м/мин показаны на рис. 1.

На графиках изменения критериев (4) и (5) можно выделить три участка: — участок возрастания (e=0,013−0,049, s=0,07−0,21 мм/об); — участок стабилизации (e=0,062−0,074, s=0,21−0,39 мм/об); — участок возрастания (e=0,074−0,143, s=0,39−0,47 мм/об).

Рис. 4 Графики изменения критериев

Абсолютная величина разности между максимальным и минимальным значениями критерия (5) равна только 0,12, а критерия (4) — 0,09 (см. таблицу 2). Следовательно, критерии (4) и (5) обладают минимальной информативностью о способности стружки к дроблению в данном эксперименте (v = 39,6 м/мин).

На графике изменения критерия (6) можно выделить три характерных участка: — участок убывания (e=0,95−0,43, s= 0,07−0,15 мм/об); — участок возрастания (e=0,43−1,00, s= 0,15−0,25 мм/об); — участок стабилизации (e=1,00−1,01, s=0,25−0,47 мм/об).

Характер изменения значения критерия (6) соответствует изменению способности стружки к дроблению и ее полученным видам. На участке убывания значения критерия (6) последовательно получены следующие виды стружки: лента в виде случайной спирали (класс 4), лента путанная (класс 3), спираль цилиндрическая (класс 7). Способность стружки к дроблению уменьшалась. На участке возрастания значения критерия (6) последовательно получены одновитковая косая спираль (класс 19), полувитковые элементы косой спирали (класс 22). Способность стружки к дроблению возрастала. На участке стабилизации значения критерия (6) получены полувитковые элементы прямой спирали (класс 23). Способность стружки к дроблению была стабильно высокой. Абсолютная величина разности между максимальным и минимальным значениями критерия (6) равна 0,6.

Следовательно, критерий (6) для скорости резания v = 39,6 м/мин обладает в 6 раз большей информативностью, чем критерии (4) и (5). Так как изменения значения критерия (6) соответствуют изменению способности стружки к дроблению по ее полученным видам, то критерий (6) адекватно отражает физическую сущность процесса стружкодробления.

Рис. 5 Графики изменения критериев.

Рис. 6 Графики изменения критерия (6) В зависимости от величины продольной подачи для различных скоростей резания показаны на рис. 2.

Анализ графиков изменения критерия (6) способности стружки к дроблению для различных скоростей резания показал, что процесс стабилизации значения критерия имеет колебательный характер, причем эти колебания имеют меньшую амплитуду и затухают быстрее при увеличении скорости резания; стабилизация критерия для скорости резания v=39,6 м/мин наступает при продольной подаче s=0,5 мм/об, для скорости резания v=79 м/мин — при продольной подаче s=0,35 мм/об, для скорости резания v=158 м/мин — при продольной подаче s=0,13 мм/об. При 1 для критерия (6) способность стружки к дроблению наилучшая: получена стружка в виде одновитковых и, в основном, полувитковых элементов спирали (классы 19−23). Два фактора характеризуют способность стружки к дроблению: абсолютная величина критерия и стабилизация процесса изменения значения критерия.

Для определения наибольшей степени соответствия критериев (4), (5), (6) способности стружки к дроблению построены графики их изменения для скорости резания v=158 м/мин (рис. 3).

Анализ этих графиков показал, что значения критериев (4), (5) возрастают несмотря на то, что в процессе обработки стабильно получается хорошо дробленная стружка, уже при продольной подаче s=0,11 мм/об стружка имела вид полувитковых элементов спирали. Значение критерия (6) постоянно равно единице, начиная с продольной подачи s=0,13 мм/об, что соответствует полученному стабильно высокому качеству дробления стружки.

Действительно, критерий (4) отражает относительную деформацию стружки. С увеличением подачи деформация стружки возрастает. Радиус витка стружки уменьшается (см. таблицу 1). Однако увеличение деформации стружки соответствует только переходу одного вида стружки в другой родственный вид стружки высокого качества дробления.

В эксперименте при увеличении продольной подачи последовательно были получены (v = 158 м/мин): полувитковые элементы прямой спирали (класс 23), полувитковые элементы косой спирали (класс 22), полувитковые элементы цилиндрической спирали (класс 21). Аналогичные рассуждения и факты относятся и к критерию (5). Этот критерий является обобщенной характеристикой прочности материала стружки при изгибе. Таким образом, критерии (4) и (5) не отражают с достаточной степенью соответствия именно способность стружки к дроблению. Они только отражают физические свойства самой стружки.

Критерий (6) постоянно равен единице даже при смене одного вида дробленной стружки другим родственным видом. Следовательно, критерий (6) c высокой степенью соответствует способности стружки к дроблению. Поэтому можно сделать вывод, что адекватность критерия (6) достигается за счет учета физических свойств стружки, технологических параметров обработки заготовки и геометрических параметров инструмента.

Таким образом, гипотеза о постоянстве величины критерия способности стружки к дроблению в пределах родственных видов дробленной стружки была подтверждена. Выполненное исследование позволило определить: критерий, адекватно отражающий способность стружки к дроблению; закономерности изменения данного критерия при увеличении продольной подачи и скорости резания; численные значения критерия для обработки нержавеющей стали Х18Н10Т. Данные результаты позволяют конструировать инструмент, обеспечивающий стабильное дробление стружки и исключающий повреждение детали стружкой. В конечном счете, полученные результаты снижают затраты на производство изделий.

3. Брикетирование стружки в механообрабатывающих производствах В настоящее время на российском рынке создалась благоприятная ситуация для очень выгодного инвестирования в производство переработки металлической стружки .

Механообрабатывающие производства, вырабатывающие 25−30% металлической стружки от общей массы металла при изготовлении деталей, выбрасывают эту стружку в поле или продают по очень низкой цене. В стружке как правило находится до 30% станочной охлаждающей жидкости (СОЖ), которая при испарении загрязняет окружающую среду.

Эффективность переплавки стружки в плавильной печи очень низкая — она просто сгорает в плавильной печи. Для эффективной переплавки металлической стружки в собственном производстве её необходимо спрессовать в плотные сухие брикеты. Брикеты плавятся в плавильной печи как обычный лом. Таким образом, создается безотходное экологически чистое перерабатывающее производство. Цена брикетов в 2,5 раза дешевле исходно сырья для плавки. Экономия для механообрабатывающего предприятия получается существенной.

В связи с этим экономически целесообразно устанавливать линии по брикетированию стружки или отправлять стружку на предприятие, где такая линия имеется.

Ниже представлена автоматическая линия горячего брикетирования, установленная на одном из городских производств.

Создание и эксплуатация автономного производства горячего брикетирования стружки при крупном механообрабатывающем предприятии. Брикетируется стружка из отходов предприятия и готовые брикеты реализуются тому же предприятию по рыночной цене или с преференциями. Предприятие получает дешевое сырьё и экологически чистое производство без дополнительных затрат. В перспективе предполагается продажа производства горячего брикетирования стружки механообрабатывающему предприятию на котором производится переработка отходов.

Рис. 7 Автоматическая линия горячего брикетирования

Перечень основного оборудования для линии горячего брикетирования

1.Измельчитель

2.Центрифуга (сепаратор)

3.Брикетировочный пресс

4.Печь для обжига проходная Инвестиции: строительство модульного здания цеха, оборудование автоматической линии горячего брикетирования металлической стружки производительностью 1 тонна/ч — капиталовложения 35 млн руб.

Рыночная цена 1 тонны брикетов стальной стружки — 6 000 руб.

Производительность в сутки (при трехсменной работе) — 20 тонн брикетов;

Валовой доход с одной тонны брикетов — 6 000 руб.

Производительность в год (250 суток)—5 000 тонн.

Годовой валовой доход—30 млн руб.

Срок окупаемости — 14 месяцев.

Производится комплексная поставка автоматических линий горячего брикетирования металлической стружки.

Создается производство брикетировочных прессов различной производительности: 0,5 тонн/ч, 1 тонна/ч, 5 тонн/ч.

Проект на брикетировочный пресс производительность 0,5 тонн/ч разработан на 90%. Ориентировочная себестоимость изготовления одного пресса производительностью 0,5 тонны/ч стальной стружки составит 1 млн руб.,

Цена пресса производительностью 0,5 тонны/ч зарубежного производства составляет 3 млн руб.

Российская промышленность не производит современных брикетировочных прессов. Срок реализации проекта по разработке и изготовлению двух действующих образцов брикетировочного пресса составит 6 месяцев.

Ориентировочная потребность российского рынка в брикетировочных прессах различной производительности составляет — 200 ед. в год.

Инвестиции: 10 млн руб.

При внедрении автоматической линии брикетирования стружки производительностью 5 тонн/ч стальной стружки срок окупаемости сокращается до 6 месяцев с момента запуска производства Брикетировочные прессы имеют надежную и компактную конструкцию. Нет необходимости в дорогом монтаже, так как брикетировочные прессы поставляются готовыми для присоединения и могут быть установлены без какого-нибудь специального фундамента. Мощный гидравлический привод создает усилие прессования достаточное для получения качественных брикетов. Благодаря установке брикетировочного оборудования непосредственно у металлорежущих станков и уменьшению объёмов стружки значительно снижаются расходы на обработку и транспортировку. Брикетирование уменьшает объём, занимаемый стружкой до 10−15 раз. Если для транспортировки и хранения непрессованной и намоченной смазочно-охлаждающей жидкостью стружки требуется большое количество контейнеров, то для сухих брикетов нужен только один. Важнейшей причиной высокой эффективности применения брикетирования является пониженный угар при переработке стружки. При брикетировании снижается контактная поверхность стружки, что уменьшает её угар во время плавления в несколько раз.

Преимущества брикетирования стружки:

· Повышение стоимости брикетированной стружки

· Снижение объема стружки, и как следствие уменьшение затрат на обработку и транспортировку

· Снижение остаточной влажности брикетированной стружки

· Извлечение смазочно-охлаждающей жидкости из стружки

· Пониженный угар брикетов при переплавке В зависимости от потребности брикетировочные прессы могут поставляться как индивидуальным блоком, так в составе комплексной линии переработки и брикетирования металлической стружки. В линию могут входить: стружкодробилка, центрифуга, брикетировщик и транспортеры.

4. Разработка предложений по технологии утилизации стружки в механообрабатывающих производствах Устройства для удаления стружки При обработке материалов резанием часть материала заготовки превращается в стружку; эта часть составляет в среднем 15−25% общего веса металла.

Стружку, которая скапливается у станков, в обычных условиях убирают вручную при помощи лопаты и тачки. Такой метод уборки стружки недопустим в автоматических линиях, где должны быть предусмотрены устройства как для стружкозавивания или дробления стружки, так и автоматически действующие конвейеры для ее уборки.

Оставаясь в отверстиях после сверления, при нарезании резьбы стружка вызывает поломку метчиков и т. п. Для предотвращения поломки инструментов стружку выдувают из отверстий сжатым воздухом или высыпают с помощью специальных встряхивающих устройств. Для облегчения отвода стружки из рабочей зоны суппортам придают вертикальное или наклонное положение, а в станинах делают окна и каналы для удобного отвода ее.

Для удаления стружки от станков применяют конвейеры с непрерывным замкнутым движением несущих рабочих органов, транспортеры с возвратно-поступательным движением несущего органа и транспортеры с винтовой рабочей поверхностью.

К конвейерам с непрерывным замкнутым движением несущих рабочих органов, состоящих из рабочей и холостой ветвей,. относятся ленточные конвейеры со стальной и прорезиненной. лентой, пластинчатые, коробчатые, скребковые и др. Они широко применяются, особенно в линиях из агрегатных станков В этом случае ленточный транспортер проходит сквозь станины станков. Для прохода его в станинах предусмотрены соответствующие окна (рис.246).

Недостатком таких конвейеров являются большие габаритные размеры, конвейеры часто забиваются стружкой и выходят из строя.

К транспортерам с возвратно-поступательным движением несущего органа относятся ершовые, скребковые, вибрационные и др. Они менее громоздки, но их нельзя изготовлять большой длины. Недостатком их является наличие инерционных нагрузок, вызывающих повышенный износ механизмов. Лучшим из этих конструкций является вибрационный транспортер, получивший в последнее время значительное распространение.

Рис. 8. Ленточный транспортер для уборки стружки.

Транспортеры с винтовой рабочей поверхностью (шнековые) имеют большое распространение; они просты и надежны в работе. Основным узлом их (рис.8) является винт (шнек) изготовленный из стальной трубы с наваренными витками из прочной стали. Винты укладываются без зазора в чугунное корыто.

Тип транспортера выбирается в зависимости от вида линии, материала обрабатываемой детали, величины припуска на обработку и других условий.

5. Охрана труда и требования безопасности на участке утилизации стружки в механообрабатывающих производствах

5.1 Требования техники безопасности при эксплуатации станков с устройством для дробления стружки

На производстве безопасность труда персонала обеспечивается соблюдением трех факторов: безопасности производственного процесса, безопасности оборудования и безопасности трудового процесса.

Безопасность производственного оборудования определяется соблюдением инструкций по эксплуатации и обслуживанию машин.

Предложена конструкция ленточного конвейера для удаления стружки. Других изменений в конструкции оборудования не предполагается. Конструкция облегчает процесс подачи стружки, прошедшей очистку и, как правило, отвечающей стандартам многих стран мира, на склад, откуда идет бестарная загрузка в транспорт. Необходимо отметить, что предложенная реконструкция ленточного конвейера позволяет исключить ручной труд, и тем самым позволить работнику меньший промежуток времени находиться непосредственно в рабочем помещении, осуществлять дистанционное управление техническим процессом и вследствие этого повысить безопасность трудового процесса.

Безопасность производственного процесса достигается строгим соблюдением правил технологического режима, нарушение которого может привести к аварийной ситуации.

Конструктивная доработка ленточного конвейера к существенному изменению технологического процесса не приведет. Устойчивое выполнение технологического процесса на участке перегрузки обуславливается надежным монтажом и исправностью всех комплектующих конвейера.

Кроме этого безопасность трудового процесса определяется безусловным выполнением специальных требований, норм, инструкций по обеспечению нормальных условий труда и предотвращения несчастных случаев. В процессе работы основной персонал сталкивается с агрессивными средами, такими как аммиак, слабая азотная кислота и др. Эти вещества оказывают вредное воздействие на организм человека. Для того, чтобы обеспечивалась безопасность труда должны быть предусмотрены средства защиты и разработан ряд защитных мероприятий по предотвращению воздействия опасных и вредных производственных факторов. Важное значение имеет выполнение правил по производственной санитарии.

Правила безопасности при подготовке лома и отходов черных и цветных металлов для переплава" распространяются на производства и объекты организаций (независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности), связанных с подготовкой и переработкой лома и отходов черных и цветных металлов. Проектирование, строительство, реконструкция и эксплуатация производств и объектов, связанных с подготовкой и переработкой лома и отходов черных и цветных металлов, должны осуществляться в соответствии с требованиями настоящих Правил, «Общих правил промышленной безопасности для организаций, осуществляющих деятельность в области промышленной безопасности опасных производственных объектов», утвержденных Постановлением Госгортехнадзора России от 18.10.2002 N 61-А, зарегистрированным Минюстом России 28.11.2002, рег. N 3968 (Российская газета, N 231, 05.12.2002), «Общих правил безопасности для металлургических и коксохимических предприятий и производств. ПБ 11−493−02» (ОПБМ), утвержденных Постановлением Госгортехнадзора России от 21.06.2002 N 35, зарегистрированных Минюстом России 11.09.2002, рег. N 3786 (Российская газета, N 186, 02.10.2002), «Правил обращения с ломом и отходами черных металлов и их отчуждения», утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 11.05.2001 N 369 (Собрание законодательства РФ, 21.05.2001, N 21, ст. 2083), «Правил обращения с ломом и отходами цветных металлов и их отчуждения», утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 11.05.2001 N 370 (Собрание законодательства РФ, 21.05.2001, N 21, ст. 2084), в части порядка обращения (организация приема, учета, хранения и транспортировки) и отчуждения лома и отходов черных и цветных металлов на территории Российской Федерации, других нормативно-технических документов (НТД) по промышленной безопасности, а также действующих строительных норм и правил, норм технологического проектирования, утвержденных в установленном порядке.

Порядок и условия безопасной эксплуатации технических устройств, ведения технологических процессов и работ определяются соответствующими инструкциями, разработанными и утвержденными в установленном порядке.

Общие требования безопасности технических устройств по переработке металлического лома и отходов

Технические устройства (технологическое оборудование, агрегаты, машины и механизмы, технические системы и комплексы, приборы и аппараты и др.) для переработки металлического лома и отходов должны соответствовать требованиям ОПБМ и настоящих Правил.

Эксплуатация плавильных технических устройств (печи-вагранки, электродуговые, индукционные печи и др.) должна осуществляться в соответствии с технологической инструкцией, разработанной и утвержденной в установленном порядке, и учитывающей требования промышленной безопасности в сталеплавильном и литейном производствах.

Сортировка, упаковка и складирование

Заготавливаемый вторичный металл (лом и отходы черных и цветных металлов) должен складироваться на специально отведенных площадках.

Разборку металлолома из складов, штабелей необходимо начинать сверху. Не допускается извлечение отдельных кусков лома из-под завалов.

Складирование подлежащих разделке изложниц в штабель должно проводиться в перевязку. Укладка изложниц более чем в три ряда по высоте не допускается.

Максимальная высота складируемого металлолома должна быть на 2,0 м ниже верхнего положения грузозахватного органа грузоподъемного крана.

Места постоянной погрузки и выгрузки металлолома должны быть оборудованы специальными эстакадами (разгрузочные рампы, площадки), расположенными на одном уровне с рабочей площадкой вагона или автомашины.

Каждая партия металлолома должна сопровождаться документами, удостоверяющими соответствие требованиям общих технических условий на лом черного и цветного металла.

При изготовлении пакетов (брикетов) металлолома не допускается запрессовка в них неметаллических предметов, а также полых предметов (сосуды, трубы и т. п.), содержащих масло, воду или лед.

Пакетирование

Пакетирование разделанного лома должно производиться на пакетировочных прессах.

Стены помещения прессов со стороны подхода грузоподъемных кранов должны быть защищены стальными листами.

Рабочая площадка пресса и настил вокруг загрузочного короба и пресс-камеры должны быть покрыты стальными рифлеными листами.

Брикетирование стружки

Брикетирование стружки металла должно производиться на брикетировочных прессах.

Брикетировочные прессы должны быть оборудованы механизированными приспособлениями для извлечения застрявших брикетов и очистки стружки от посторонних предметов.

Конструкция брикетировочных прессов должна исключать самопроизвольное включение пресс-штемпеля при холостой работе пресса.

Копровое дробление

Копровое дробление металла должно производиться в соответствии с технологической инструкцией, разработанной и утвержденной в установленном порядке.

Проемы в ограждении копра должны закрываться воротами или опускными (раздвижными) шторами с блокировочными устройствами, исключающими возможность подъема копровой бабы при открытых воротах и шторах. На копрах башенного типа допускается устройство ограждений лабиринтного типа.

Шабот эстакадного копра должен иметь ограждение высотой не менее 2,0 м с устройством проемов шириной не менее 0,6 м для прохода копровщиков на шабот.

Копры, размещенные в бойном зале, и передвижные копры должны быть оборудованы звуковой и световой сигнализацией. Сигналы должны подаваться о начале подъема и сбрасывания копровых баб, а также о начале движения и при движении передвижного копра.

Время движения (подъем и сбрасывание) копровой бабы обслуживающий персонал должен находиться в укрытии.

Вход обслуживающего персонала в бойный зал из укрытия допускается только через 10 — 15 секунд после сбрасывания копровой бабы.

Пост управления копровой бабы должен находиться в кабине управления мостового крана или в специально оборудованном месте, защищенном от разлетающихся осколков металлолома.

Механические или электромагнитные захватно-сбрасывающие устройства копровой бабы должны иметь надежное крепление, исключающее возможность самопроизвольного сбрасывания.

Подача транспортных средств в бойный зал допускается после окончания работы копра с разрешения лица, ответственного за безопасное производство работ.

Копры башенного типа, обслуживаемые мостовыми кранами, должны оснащаться устройством центрирования и перемещения копровой бабы.

Запрещается использование опор копра для растяжек и закрепления грузоподъемных механизмов, электрических кабелей и других устройств, не связанных с работой копра.

Проверка технического состояния копровых устройств должна проводиться не реже двух раз в году. Результаты проверки должны заноситься в паспорт или формуляр устройства.

Дробление чугуна

Дробление чугунного лома должно производиться на специальных технических устройствах.

Подача чугунных массивов и изложниц к манипулятору или поворотному столу устройства должна быть механизирована.

Сортировка, дробление и обезжиривание стружки

Сортировка, дробление и обезжиривание стружки должны производиться на специальных технических устройствах.

Перед загрузочными бункерами этих устройств должна быть предусмотрена площадка для осмотра стружки перед ее загрузкой в бункер.

Подача стружки в загрузочные бункера дробильных агрегатов и сортировочных барабанов, удаление дробленой стружки и другие операции должны быть механизированы.

В конструкции молотковых стружкодробильных агрегатов должны быть предусмотрены устройства для улавливания кусков металлолома и недробимых предметов.

Запрещается во время работы сортировочных барабанов, конвейеров и стружкодробильных агрегатов производить выборку из них вручную кусков металлолома и других предметов, а также проталкивать застрявшую стружку в окна загрузочного бункера.

Подача стружки к обезжиривающим установкам, ее загрузка и уборка после обезжиривания должны быть механизированы.

Центрифуги независимо от типа и габаритов должны быть заключены в кожух и оснащены блокировочными устройствами, исключающими их работу при открытой крышке и кожухе.

Центрифуги должны быть оборудованы сигнальным устройством для подачи световых сигналов после подготовки к загрузке — «Загрузка разрешена» и во время работы в автоматическом режиме — «Автомат» .

Моечно-сушильные установки должны быть герметизированы и оборудованы вытяжной вентиляцией.

Перекачка водных моющих (щелочных) растворов должна производиться по закрытым трубопроводным коммуникациям, обеспечивающим безопасность обслуживающего персонала и исключающим возможность попадания растворов в канализацию.

Отработанные моющие растворы подлежат нейтрализации на специальных установках.

5.2 Расчет заземляющего устройства металлорежущего станка

Электрический ток, в отличие от многих других опасных факторов, не имеет характерных внешних признаков, по которым его заранее можно обнаружить, и поэтому особенно опасен для человека. Применяемые способы и средства защиты предназначены для обеспечения недоступности токопроводящих частей электроустановок, устранения опасности поражения при замыкании сети на корпус электрооборудования или землю, предотвращения ошибочных действий персонала во время работы. Выбор способов и средств электрозащиты регламентирован ГОСТ 12.1.019−79 «ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление и зануление. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. А также государственными стандартами, разработанными на основе комплекса стандартов Международной электротехнической комиссии МЭК 364 Электрически установки зданий. ГОСт Р 50 571.1−93. Электроустановки зданий. Основные положения.

При работе на ПЭВМ, которые применяются в помещениях без повышенной опасности, следует применять защитное заземление. Защитное заземление уменьшает опасность поражения электротоком в случае прикосновения к корпусу.

Защитное заземление — преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

В соответствии с требованиями защитное заземление электроустановки следует выполнять:

при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока во всех случаях;

при номинальных напряжениях от 42 В до 380 В переменного и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью, особо опасных и наружных установках.

Характеристики этих условий приведены в обязательном приложении к.

Заземление осуществляется с помощью специальных устройств — заземлителей. Заземлители бывают одиночные и групповые. Групповой заземлитель состоит из вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы. Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом зданий на определенном расстоянии друг от друга. С целью экономии средств ПУЭ рекомендует использовать естественные заземлители.

РАСЧЕТ В нашем случае заземляющее устройство используется для электроустановки напряжением 350=380 В, поэтому расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено по следующей полуэмпирической формуле:

(8)

где U_л — линейное напряжение сети, кВ;

l_к, l_в — длина электрически связанных соответственно кабельных и воздушных линий, км.

Таким образом,

(9)

Соответствующее полученному расчетному значению тока замыкания на землю нормативное значение сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) R_з находим по формуле:

R_з = 125 / I_з, (10)

R_з = 125 / 1,71 = 88.6 Ом.

При использовании естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя R_и определяется по формуле:

(11)

где R_е — сопротивление растеканию тока естественных заземлителей, Ом;

R_и — требуемое сопротивление искусственного заземлителя, Ом;

R_з — расчетное нормированное сопротивление ЗУ, Ом;

Определяем расчетное удельное сопротивление земли по формуле:

с = с_{изм ·} ш, (12)

где с — расчетное удельное сопротивление земли, Ом· м;

с_изм — удельное сопротивление земли, полученное в результате измерений, Ом· м (по (7));

ш — коэффициент сезонности, учитывающий промерзание или высыхание грунта.

Для климатического пояса III для земли с малой влажностью Ш = 1,5, следовательно, с = 130 · 1,5 = 195 Омм.

Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя R_в. В случае стержневого круглого сечения (трубчатого) заземлителя, заглубленного в землю, расчетная формула имеет вид:

(13)

где с_в — расчетное удельное сопротивление грунта, вычисленное по формуле (5),

Ом· м,;

l — длина вертикального стержня, м;

d — диаметр сечения, мм;

t — расстояние от поверхности грунта до середины длины вертикального стержня, м;

Рис. 9 Заземление станка Рассчитаем приближенное количество вертикальных стержней:

(14)

где R_в — сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя, вычисленное по формуле (13), Ом;

R_и — требуемое сопротивление искусственного заземлителя, вычисленное по формуле (11), Ом;

Полученное число стержней округляем до ближайшего большего справочного значения. Следовательно, n = 40.

Определяем конфигурацию группового заземлителя (контур) с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:

l_г = 1,05· а·п, (15)

где, а — расстояние между вертикальными стержнями, м;

п — количество вертикальных стержней;

а = k · l_в, (16)

где k — коэффициент кратности, равный 1, 2, 3;

l_в — длина вертикального стержня, м.

Коэффициент кратности примем равным 2.

а = 2 · 3 = 6 м, (17)

l_г = 1,05· 6·40 = 252 м. (18)

Периметр здания = 2 · (18 + 6) = 48 м.

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального стержня R_г. В случае горизонтального полосового заземлителя расчет выполняется по формуле:

(19)

где с — расчетное удельное сопротивление грунта, Ом· м;

l — длина горизонтальной полосы, м;

b — ширина полосы, м;

t — расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной полосы, м;

Выбираем коэффициенты использования вертикальных стержней (з_в) и горизонтальной полосы (з_г) с учетом числа вертикальных стержней (п) и отношения расстояния между стержнями (а) к их длине (l_в).

Рис. 10 Схема заземления

; з_г = 0,29; з_в = 0,58.

Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:

(20)

где R_в, R_г — соответственно сопротивления вертикального стержня и горизонтальной полосы, вычисленные по формулам (13) и (19) соответственно, Ом;

з_в, з_г — соответственно коэффициенты использования вертикальных стержней и горизонтальной полосы, Ом;

n — количество вертикальных стержней.

(21)

Полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя не должно превышать требуемое сопротивление

R_гр? R_и (22)

1,95 < 2,04.

Т.е. полученное сопротивление удовлетворяет необходимому условию (14).

Рис. 11 Эскиз расположения заземлителей: 1 — заземляемое оборудование; 2 — заземлительный контур; 3 — стены здания; 4 — горизонтальный заземлитель; 5 — вертикальный заземлитель Таким образом, мы определили основные конструктивные параметры заземлителя, при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (R_гр) не превышает требуемое сопротивление (R_и).

5.3 Противопожарная безопасность Пожарная безопасность — система организационных и технических средств, направленных на профилактику и ликвидацию пожаров, ограничение их последствий. Пожар — неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб (ГОСТ 12.1.004−85).

Пожарная профилактика основывается на исключении условий, необходимых для горения, и использовании принципов обеспечения безопасности. Предотвращение пожаров достигается исключением образования горючей среды и источников зажигания, а также поддержанием параметров среды в пределах, исключающих горение. Предотвращение образования источников зажигания достигается следующими мероприятиями: соответствующим исполнением, применением и режимом эксплуатации машин и механизмов; устройством молниезащиты зданий и сооружений; ликвидацией условий для самовозгорания: регламентацией допустимой температуры и энергии искрового разряда и др.

К средствам пожаротушения относятся огнетушители: химические, пенные, углекислотные, порошковые; гидропомпы (небольшие поршневые насосы), ведра, бочки с водой, лопаты, ящики с песком, асбестовые полотна, войлочные маты и др. стационарные пожаротушительные установки и передвижные пожарные машины.

Класс помещения по взрывоопасности (пожароопасности) — помещение не является пожароопасным или взрывоопасным.

Категория производства по пожароопасности — принимаем — Д, так как в производстве обращаются несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии. Стены и перекрытия изготовлены из несгораемых материалов: сталь, бетон. Степень огнестойкости стен здания — I, их огнестойкость 2,5 часа. Средства пожаротушения — огнетушители. Категория молниезащиты — III.

Тип молниеприемника — стержневой. Сопротивление заземляющего устройства при молниезащите не должно превышать 20 Ом.

Таблица 4 Характеристика мероприятий по пожарной безопасности

Метод расчета требуемых пределов огнестойкости железобетонных и огнезащищенных металлических конструкций промышленных зданий (сооружений) учитывает характеристики технологических процессов и устанавливает соответствующие требования к огнестойкости конструкций, исходя из нормируемого риска достижения предельного состояния конструкций по признаку потери несущей и теплоизолирующей способностей в условиях реальных пожаров.

Требуемые пределы огнестойкости устанавливаются на основе определения эквивалентной продолжительности пожаров и коэффициента огнестойкости. Коэффициент огнестойкости рассчитывают в зависимости от заданной предельной вероятности отказов конструкций в условиях реальных пожаров.

Рис. 12

Таблица 5

Расчет требуемых пределов огнестойкости в помещении проводят для случаев локального или объемного пожаров. Для определения вида пожара сначала по рисункам 23 и 24 находят минимальную продолжительность начальной стадии пожара (НСП) t_НСП. При распространении огня по пожарной нагрузке, отличающейся по свойствам от древесины, продолжительность НСП вычисляется по формуле

(23)

где n_др, n_i — средние скорости выгорания древесины и i-го компонента твердого горючего или трудногорючего материала, кг/(м²· мин);

= 13,8 МДж/кг, — низшие теплоты сгорания древесины и i-го компонента соответственно, МДж/кг;

— средние линейные скорости распространения по древесине и i-му компоненту соответственно, м/мин.

После определения продолжительности НСП проверяют неравенство:

(24)

где S_Т — площадь под пожарной нагрузкой, м².

Если условие (24) выполняется, то пожарная нагрузка расположена сосредоточенно, в помещении будет локальный пожар.

В противном случае пожарная нагрузка расположена рассредоточенно, в помещении будет объемный пожар.

На основе данных проектной документации, пожарно-технических обследований, а также справочных материалов определяется эквивалентная продолжительность пожара t_э для выбранной конструкции в рассматриваемом помещении. Эквивалентную продолжительность пожара определяют по известным значениям проемности помещения П, м^0,5 и характерной длительности пожара t_п, ч.

Фактор проемности помещения при объемном пожаре П рассчитывают по формуле

(25)

где S — площадь пола, м²;

Vобъем помещения, м³;

А_i — площадь, м²;

h_i — высота i-го проема в помещении, м;

N — количество проемов.

В случае локального пожара фактор проемности рассчитывают по формуле

(26)

где Н — расстояние от зеркала горения до конструкции (высота помещения), м;

F — площадь пожарной нагрузки (разлива), м².

Характерную длительность объемного пожара t_п, ч, для твердых горючих и трудногорючих материалов рассчитывают по формуле

(27)

где G_j — общее количество пожарной нагрузки j-го материала в кг (j = 1,…, М);

М — число различных видов нагрузки;

n_др — средняя скорость выгорания древесины, кг/(м²· мин);

п_j — средняя скорость выгорания j-го материала, кг/(м²· мин);

— весовая доля j-й пожарной нагрузки.

n_др, п_j определяют экспериментально или по справочным данным.

При горении ЛВЖ и ГЖ продолжительность локального пожара t_л, мин, рассчитывают по формуле

(28)

где G — количество ЛВЖ и ГЖ, которое может разлиться при аварийной ситуации, кг;

М_ср — средняя скорость выгорания ЛВЖ и ГЖ, кг/(м²· мин);

F — площадь разлива, м².

Для рассматриваемого типа конструкций по номограммам (рисунки 25 — 28) определяют эквивалентную продолжительность пожара t_э(t_п, П) [t_п — определено по формулам (27) или (28) в зависимости от вида пожара, а П вычислено по формулам (25) или (26)].

Коэффициент огнестойкости выбранной конструкции К_о определяют по значению предельной вероятности отказов с учетом допустимой вероятности отказов конструкций. Значения в зависимости от того, какой группе конструкций i принадлежит выбранная конструкция, приведены в таблице 6.

Таблица 6. Допустимые вероятности отказов конструкций от пожаров .

Предельные вероятности отказов конструкций в условиях пожаров рассчитывают по формуле

(29)

где Р_о — вероятность возникновения пожара, отнесенная к 1 м² площади помещения;

Р_А — вероятность выполнения задачи (тушения пожара) автоматической установкой пожаротушения;

Р_п.о — вероятность предотвращения развитого пожара силами пожарной охраны.

Р_о рассчитывают по методу, приведенному в ГОСТ 12.1.004, или берут из таблицы 7.

Таблица 7 Вероятности возникновения пожара Р_о для промышленных помещений.

Рис.13

6. Управление качеством процесса утилизации

В современных условиях рыночной экономики в России большое внимание уделяется проблемам качества. Серьезная конкурентная борьба обусловила разработку программ повышения качества. В научных исследованиях и в практике возникла необходимость выработки объективных показателей для оценки способностей фирм производить продукцию с необходимыми качественными характеристиками. Эти характеристики подтверждаются сертификатом соответствия на продукцию. Многие фирмы-производители имеют системы качества, соответствующие международным стандартам. Успешная реализация качественного продукта потребителю является главным источником существования любого предприятия.

Актуальность изучения управления качеством диктуется потребностями рыночной экономики, когда успешная деятельность предприятия основывается на конкурентоспособности выпускаемой продукции, основой которой является качество. И хотя кроме качества в конкурентоспособность входят цена, сроки поставки, сервисное обслуживание, гарантии, имидж завода — изготовителя, учет местных условий и ряд других слагаемых, по результатам опросов качество составляет от 50 до 70% весомости всех слагаемых конкурентоспособности.

Поэтому в рыночных условиях никакие инвестиции не спасут предприятие, если оно не сможет обеспечить требуемое качество своей продукции или услуг. Сейчас, глядя на уровень качества и постоянное его улучшение предприятиями — лидерами мирового рынка, можно с уверенностью сказать: будущее, в котором нечего делать без качества, уже наступило. Опытным практикам, работающим в сфере производства, известно, что именно требуется для достижения высокого качества своих изделий. Если всё это систематизировать и обобщить, можно в итоге утверждать, что для обеспечения высокого качества продукции нужна соответствующая материальная база, передовая технология и заинтересованный, квалифицированный персонал, а также — хорошо отлаженное управление предприятием, в том числе — четкое управление качеством. Отсюда такой повышенный интерес к управлению качеством со стороны руководителей предприятий, осознавших истину: даже имея добротную материально-техническую базу и квалифицированных, заинтересованных работников, нельзя рассчитывать на стабильное обеспечение качества продукции без внедрения системы в работе по качеству (системы качества), отвечающей современному уровню.

Под качеством условимся понимать совокупность свойств и характеристик продукции, обеспечение качества будем понимать как формирование требуемых характеристик продукции при ее создании, а управление качеством будем понимать как воздействие на процесс создания продукции с целью обеспечения качества.

Сейчас мы являемся свидетелями того, как управление качеством все настойчивее пробивает себе дорогу, становится одним из важнейших аспектов в управлении предприятием, наряду с управлением разработкой, снабжением, финансами, производством. Но это только начало пути. Проблема в том, чтобы вывести управление качеством на первый план, внедрить «тотальное» (всеобщее) управление качеством, как это сделано на лучших зарубежных предприятиях, успешно завоёвывающих мировые рынки.

Дело в том, что каждому предприятию для успешной и устойчивой работы необходимо обеспечить выпуск запланированного объема продукции, соблюсти установленные сроки, добиться низкой себестоимости изделий и при этом обеспечить требуемый уровень качества. Трудность одновременного достижения всех этих целей заключается в том, что в обыденной практике они, как правило, противоречат друг другу. Увеличение объёмов и сокращение сроков выпуска продукции зачастую приводит к снижению качества, а повышение качества обычно требует дополнительных затрат и снижения темпов производства. При этом каждый раз приходится решать, какие из этих целей важнее других, или, иначе говоря, выстраивать систему приоритетов в деятельности предприятия. При внедрении тотального управления качеством главным приоритетом в работе предприятия является качество. А как справедливо отметил американский ученый Деминг, улучшение качества вызывает положительную «цепную реакцию»: уменьшаются потери на брак и рекламации, снижаются затраты и увеличивается объём выпускаемой годной продукции, а, значит, — растёт производительность труда. В результате увеличивается доля продукции и упрочивается позиция предприятия на рынках сбыта, быстрее возвращаются инвестированные средства.

Тотальное управление качеством означает, что требования заказчиков к качеству продукции должны быть выполнены в обязательном порядке. Ибо, как уже было сказано, основой обеспечения устойчивой и эффективной работы предприятия в условиях рынка служит конкурентоспособность, а, значит, — стабильность требуемого качества продукции. Конкурентоспособная продукция обеспечивает конкурентоспособность предприятий, а это оказывает положительное влияние на развитие экономики в целом. Так что качество продукции — не просто частная проблема для отдельных производителей. Она неизбежно вырастает в общенациональную проблему качества жизни населения.

Но быть конкурентоспособным вовсе не означает выпускать продукцию только самого высокого качества. Уровень качества может быть разным, рассчитанным на определенные слои населения.

В настоящее время в мировой практике широко распространилась такая норма взаимоотношений между поставщиками и заказчиками, когда заказчик, прежде чем заказывать продукцию, проверяет, как у поставщика организована работа по качеству, и в зависимости от результатов такой проверки решает вопрос о возможности заключения контракта. Многие российские предприятия уже столкнулись с такой практикой «вмешательства во внутренние дела» и не только во взаимоотношениях с инозаказчиками, но и с отечественными предприятиями. Такое «вмешательство» позволяет заказчикам убедиться в наличии или отсутствии у поставщика системы в работе по качеству — системы качества. Это важно потому, что только планомерная и систематическая работа по качеству может стабильно обеспечивать нужное качество всех заказываемых изделий, а не только отдельных образцов, создаваемых путём авралов, или специально для выставок и презентаций. Нет сомнения, что подобная практика проверки систем качества заказчиками у поставщиков будет распространяться и далее.

Кроме обеспечения конкурентоспособности, выпуск добротной продукции диктуется необходимостью обеспечения ее безопасности и экологической чистоты, что контролируется государственными органами. И если на предприятии не хотят заботиться о безопасности и экологичности своей продукции, таким предприятием займется государство в лице Госнадзора. Государство обязано и вправе заставить предприятие обеспечить требуемое качество продукции, чтобы исключить такие катастрофы, как Чернобыль, максимально снизить вероятность аварий на шахтах, морском, трубопроводном, железнодорожном и авиационном транспорте, предотвратить возможность отравления людей пищевыми продуктами. Продукция и технология должны быть безопасны для населения и не наносить ущерба окружающей среде по вине тех, кто не хочет или не может обеспечить требуемое качество.

Так что если предприятие не хочет платить штрафные санкции за вред, наносимый здоровью людей и окружающей среде, если оно хочет получать заказы и успешно работать в условиях рынка, — оно, кроме соответствующей материальной базы и активного квалифицированного персонала, должно иметь современную систему управления качеством, организованную на высоком профессиональном уровне. А для этого нужны специалисты, которые должны разбираться в теоретических основах управления качеством и знать, как практически его организовать на предприятии.

При изучении и практической организации управления качеством необходимо иметь в виду, что оно тесно соприкасается со множеством других научных областей и направлений практической деятельности предприятия. Основными из них являются менеджмент, технология производства, стандартизация, метрология, информатика, маркетинг, статистика, управление персоналом, а также — правовые основы деятельности предприятий.

Управление качеством, как один из аспектов общего управления предприятием относится к науке об управлении, оперирует понятиями и терминами этой науки и потому требует основательного изучения менеджмента. Не менее важное значение имеет знание технологии работ и организации производства, поскольку качество формируется в процессе создания продукции и важно охватить весь производственный процесс, не оставив без контроля и воздействия ни одного этапа работ. Кроме того, управление качеством, как всякое управление, не может осуществляться без соответствующего информационного обеспечения. Поэтому оно соприкасается с теорией информации, предполагает знакомство с маркетингом и патентно-лицензионной деятельностью. Управление качеством связано также со стандартизацией, т.к. его основной нормативной базой являются, как правило, государственные и фирменные стандарты, а в недалеком будущем — и технические регламенты, в которых изложены требования по обеспечению безопасности продукции для людей и окружающей среды.

Одной из основных функций управления качеством является контроль качества, который осуществляется средствами измерений. Отсюда — необходимость метрологических знаний, в том числе — знание организации метрологического обеспечения производства на предприятиях. Применение конкретных методов контроля требует знаний в соответствующих областях техники, умения пользоваться статистическими методами и вычислительными средствами.

Ключевой функцией в достижении необходимого качества продукции является мотивация персонала. Практика многолетней и пока, в основном, — безуспешной «борьбы за качество» в нашей стране убедительно показала, что незаинтересованные работники не будут хорошо работать даже при всех других благоприятных условиях. Поэтому знание и применение методов управления персоналом и, в особенности, — современных теорий мотивации имеет важнейшее значение в управлении качеством.

При переходе от централизованной плановой экономики к работе в условиях рынка, качество из второстепенного фактора становится важнейшим условием успешной деятельности предприятий и оздоровления экономики страны в целом. Никакие инвестиции не спасут предприятия, если они не смогут обеспечить конкурентоспособность своей продукции, основой которой является качество. Поэтому, как бы не было трудно, но для выживания в рыночных условиях российским предприятиям придется решать проблемы, связанные с необходимостью постоянного повышения качества продукции. Образно говоря, качество — это камень на шее предприятия, но если оно сможет удержаться с ним на плаву, этот камень превратится в спасательный круг, который придаст предприятию дополнительную плавучесть.

В связи с этим, развитие и широкое внедрение управления качеством как научной дисциплины и направления практической деятельности приобретает особое значение для достижения требуемого качества продукции. Ясно, что решить эту задачу невозможно без подготовки соответствующих специалистов.

Качество является первоочередной задачей один в условиях рыночной экономики, где произошли подлинные революции в этой области. Именно с помощью современных методов менеджмента качества передовые зарубежные фирмы добились лидирующих позиций на различных рынках.

Российские предприятия пока еще имеют отставания в области применения современных методов менеджмента качества. Между тем повышение качества несет поистине колоссальные возможности. Однако повышение качества невозможно без изменения отношения к качеству на всех уровнях. Призывы к повышению качества не могут быть реализованы, если руководители различных уровней не станут относиться к качеству как образу жизни.

Между качеством и эффективностью производства существует прямая связь. Повышение качества способствует повышению эффективности производства, приводя к снижению затрат и повышению доли рынка.

Вопросам управления качеством посвящено много исследований ученых различных стран, накоплен значительный опыт в области менеджмента качества. Научный интерес к проблеме качества заставляет обратиться к анализу накопленного теоретического материала.

Качество продукции и ее конкурентоспособность, безусловно, связанные, но все-таки существенно различные понятия. Качество продукции — основной фактор обеспечения ее конкурентоспособности на рынке.

Конкурентоспособность — это характеристика продукции, отражающая степень удовлетворения конкретной потребности по сравнению с лучшей аналогичной продукцией, представленной на данном рынке. Конкурентоспособность любой продукции может быть определена только в результате ее сравнения с продукцией конкурента как по степени соответствия конкретной потребности, так и по затратам на ее удовлетворение. При этом следует иметь ввиду, что в последние годы наиболее приоритетным фактором при выборе продукции стало качество продукции, и потребитель стал отдавать предпочтение продукции высшего качества, отказываясь от более дешевой, но имеющей худшие качества.

В конечном итоге, об уровне конкурентоспособности продукции можно судить только по реакции рынка, выражающейся в объемах продаж продукции. Оценки конкурентоспособности дают лишь ожидаемую, а не реальную конкурентоспособность продукции. Для успешной продажи продукции необходимо, чтобы она соответствовала запросам потребителей данного рынка, появилась на рынке в нужном количестве и в нужный момент времени и чтобы потребитель был подготовлен к появлению на рынке данной продукции. Фактор времени весьма важен, ибо то, что нужно потребителю сегодня, может оказаться ненужным завтра из-за изменения вкусов потребителя, моды или появления нового технического решения. Поэтому рыночная судьба продукции во многом зависит от эффективности деятельности маркетинговой службы изготовителя продукции.

Необходимость комплексного подхода к качеству на предприятии, составления долгосрочных программ, участия всех подразделений в деятельности по повышению качества свидетельствует о том, что качеством и продукции, и работы нужно управлять.

Современное управление качеством исходит из положения, что деятельность по управлению качеством не может быть эффективной после того, как продукция произведена; эта деятельность должна осуществляться в ходе производства продукции. Важна также деятельность по обеспечению качества, которая предшествует процессу производства.

Качество определяется действием многих случайных, местных и субъективных факторов. Для предупреждения влияния этих факторов на уровень качества необходима система управления качеством. При этом нужны не отдельные разрозненные и эпизодические усилия, а совокупность мер постоянного воздействия на процесс создания продукта с целью поддержания соответствующего уровня качества.

6.1 Внедрение международных стандартов ИСО 9000

На начало 2003 г. в России сертификат ИСО серии 9000 получили 1710 компаний. Если задаться вопросом, сколько из них действительно используют стандарты ИСО для построения системы менеджмента, ответ вряд ли будет утешительным. Для руководителей многих российских предприятий при внедрении стандартов ИСО серии 9000 главным является не эффективное функционирование, развитие и совершенствование систем менеджмента качества, а их сертификация. Однако эта же проблема характерна и для Запада. Версия ИСО 9000:2000 года призвана пропитать стандарты духом совершенствования, однако, реализация такого подхода в России возвращает нас к первой поставленной проблеме.

Эффективной стратегией внедрения TQM в организации стало применение моделей премий качества. В Европе это модель совершенствования EFQM. Критерии модели EFQM определяют и описывают принципы TQM в форме наиболее понятной руководителям. Модель EFQM легла в основу Российской премии качества, которая вручается с 1997 года. За семь лет проведения конкурса было получено более 800 заявок на участие в конкурсе из 67 субъектов Российской Федерации. По итогам конкурсов 1997;2003 годов премии присуждены 65 организациям. Внешне показатели, приведенные выше, выглядят более чем достойно на фоне конкурсов качества других стран. Однако российская премия качества является для организаций-участников лишь конкурсом среди ряда других, со всеми плюсами и минусами, присущими подобным мероприятиям в России. Модель и критерии премии стали инструментом совершенствования лишь для небольшого числа российских компаний, не получает широкого распространения практика эталонного сопоставления с лучшими в своей области компаниями, компаниями-лауреатами премии, конкурентами, потенциал самооценки на базе критериев модели практически не реализуется.

Самооценка организации — это эффективный инструмент, прочно занимающий свое место среди современных подходов к управлению. Однако в России самооценка не реализовала и малой части своего потенциала. Кроме финансовых показателей, российские руководители мало, что оценивают в организации. Причин тому несколько. Во-первых, отсутствие критериев для оценки или незнание методик самооценки. Во-вторых, происходит серьезное искажение данных при вовлечении в процесс самооценки менеджеров среднего звена и работников. — Желание приукрасить существующее положение дел, чтобы угодить руководителю, боязнь указать на ошибки и просчеты, а также русская народная мудрость «инициатива наказуема» — все это мешает объективной оценке организации. В-третьих, руководители компаний крупного бизнеса перекладывают всю деятельность по оценке качества на соответствующие подразделения компании, в малом же бизнесе руководители знают области для первоочередных улучшений и не видят смысла в «бесполезной, на их взгляд, трате времени и сил» .

Бенчмаркинг или эталонное сопоставление за последние десять лет стало одним из эффективных и признанных инструментов совершенствования организации в современном бизнесе и на протяжении последних лет входит в тройку самых популярных среди топ-менеджеров крупных компаний инструментов управления (по данным BAIN & Co). В России появляются фирмы, использующие бенчмаркинг, но пока таких компаний единицы, и в основном это представители крупного бизнеса, имеющие деловые контакты с зарубежными партнерами. Для большинства руководителей малых и средних предприятий России «бенчмаркинг» — это незнакомое слово, а эталонное сопоставление воспринимается не как метод управления, а как обычный анализ конкурентов или маркетинговое исследования. Кроме того, развитию бенчмаркинга в России мешает «комплекс засекреченности» отечественного бизнеса.

Анализируя любой из инструментов совершенствования, мы приходим к одному выводу, что отсутствие базовой культуры TQM мешает эффективному внедрению и применению этих инструментов в российском бизнесе. Ожидать вовлечения компании в процесс совершенствования, когда культура и философия качества на этом предприятии отсутствует или создана только на бумаге — это означает «ставить телегу впереди лошади». Нельзя совершенствовать то, чего еще нет. Сначала формирование культуры качества — и только затем ее совершенствование. Первый шаг здесь — повернуться лицом к потребителю, не декларативно, а реально. И это следующий подводный камень.

6.2 Система менеджмента качества

Настоящий международный стандарт описывает основные положения систем менеджмента качества, являющихся предметом семейства ИСО 9000, и определяет соответствующие термины.

Настоящий международный стандарт применим:

для организаций, стремящихся добиться преимущества посредством внедрения системы менеджмента качества;

для организаций, стремящихся приобрести уверенность в своих поставщиках в отношении того, что этими поставщиками будут удовлетворены требования организации к продукции;

для пользователей продукции;

для тех, кто заинтересован в едином понимании терминологии, применяемой в менеджменте качества (например, поставщики, потребители, регулирующие органы);

для тех сторон, внутренних или внешних по отношению к организации, которые оценивают систему менеджмента качества или проводят ее аудит на соответствие требованиям ИСО 9001 (например, аудиторы, регулирующие органы, органы по сертификации/регистрации);

для тех сторон, внутренних или внешних по отношению к организации, которые консультируют или проводят обучение по вопросам системы менеджмента качества, подходящей для этой организации;

для разработчиков соответствующих стандартов.

Основные положения систем менеджмента качества

Системы менеджмента качества могут помогать организациям в повышении удовлетворенности потребителей.

Потребители требуют продукцию с характеристиками, которые удовлетворяют их потребности и ожидания. Эти потребности и ожидания выражаются в спецификациях на продукцию, и на них обычно ссылаются как на требования потребителя. Требования потребителя могут быть установлены им в контракте или определены самой организацией. В любом случае приемлемость продукции, в конечном счете, устанавливает потребитель. Меняющиеся потребности и ожидания потребителей, а также давление со стороны конкурентов и технический прогресс заставляют организации постоянно улучшать свою продукцию и процессы.

Подход, основанный на системе менеджмента качества, побуждает организации анализировать требования потребителей, определять процессы, которые вносят вклад в создание продукции, приемлемой для потребителей, и держать эти процессы под управлением. Система менеджмента качества может создать основу для постоянного улучшения, чтобы повысить вероятность повышения удовлетворенности потребителей и других заинтересованных сторон. Она дает уверенность организации и ее потребителям в том, что организация способна предоставлять продукцию, полностью соответствующую требованиям.

Требования к системам менеджмента качества и требования к продукции

Семейство стандартов ИСО серии 9000 проводит различие между требованиями к системам менеджмента качества и требованиями к продукции.

Требования к системам менеджмента качества установлены в ИСО 9001. Требования к системам менеджмента качества являются общими и применимыми к организациям в любом секторе промышленности или экономики независимо от категории предлагаемой продукции. ИСО 9001 не устанавливает требований к продукции.

Требования к продукции могут быть установлены потребителями, самой организацией на основе ее предположений о требованиях потребителей или регулирующими органами. Требования к продукции и в некоторых случаях к связанным с ней процессам могут содержаться, например, в технических спецификациях, стандартах на продукцию, стандартах на процессы, контрактных соглашениях и нормативных требованиях.

Подход к системам менеджмента качества

Подход к разработке и внедрению системы менеджмента качества состоит из нескольких шагов, включающих следующее:

определение потребностей и ожиданий потребителей и других заинтересованных сторон;

установление политики и целей организации в области качества;

определение процессов и ответственности, необходимых для достижения целей в области качества;

определение и предоставление ресурсов, необходимых для достижения целей в области качества;

создание методов для измерения результативности и эффективности каждого процесса;

применение этих измерений для определения результативности и эффективности каждого процесса;

определение способов предупреждения несоответствий и устранения их причин;

создание и применение процесса для постоянного улучшения системы менеджмента качества.

Такой подход также применим для поддержания в рабочем состоянии и улучшения имеющейся системы менеджмента качества.

Организация, принимающая указанный выше подход, создает уверенность в возможностях своих процессов и качестве своей продукции и предоставляет основу для постоянного улучшения. Это может привести к повышению удовлетворенности потребителей и других заинтересованных сторон и к успеху организации.

Процессный подход

Любая деятельность или совокупность видов деятельности, которая использует ресурсы для преобразования «входов» в «выходы», может рассматриваться как процесс.

Чтобы функционировать результативно, организации должны идентифицировать и осуществлять менеджмент многочисленных взаимосвязанных и взаимодействующих процессов. Часто «выход» одного процесса будет непосредственно образовывать «вход» в следующий процесс. Систематическая идентификация и менеджмент процессов, применяемых внутри организации, и, в особенности, взаимодействия между такими процессами называется «процессным подходом».

Предназначение настоящего международного стандарта — побуждать принятие процессного подхода для осуществления менеджмента организации.

На рис. 13 представлена основанная на процессах система менеджмента качества, описанная в семействе стандартов ИСО серии 9000. Этот рисунок показывает, что заинтересованные стороны играют значительную роль в предоставлении «входов» в организацию. Мониторинг удовлетворенности заинтересованных сторон требует оценивания информации, относящейся к восприятию заинтересованными сторонами того, в какой степени были удовлетворены их потребности и ожидания. Модель, показанная на рис. 14, не показывает процессы на детальном уровне.

Политика и цели в области качества

Политика и цели в области качества устанавливаются, чтобы служить ориентиром для организации. Они определяют желаемые результаты и способствуют применению организацией своих ресурсов для достижения этих результатов. Политика в области качества создает основу для установления и анализа целей в области качества. Цели в области качества должны быть согласованы с политикой в области качества и обязательствами в отношении постоянного улучшения, а их достижение должно быть измеряемым.

Рис. 14 Модель системы менеджмента качества

Достижение целей в области качества может положительно влиять на качество продукции, результативность работы и финансовые показатели и, тем самым, на удовлетворенность заинтересованных сторон и доверие с их стороны.

Роль высшего руководства в системе менеджмента качества

Через лидерство и личные действия высшее руководство может создать среду, в которой работники будут полностью вовлечены в соответствующую деятельность и в которой система менеджмента качества может функционировать результативно. Принципы менеджмента качества (см. 0.2) могут использоваться высшим руководством в качестве основы для исполнения своей роли, которая заключается в следующем:

установление и поддержание действенности политики и целей организации в области качества;

распространение политики и целей в области качества по всей организации для повышения осведомленности, мотивации и вовлеченности работников;

обеспечение ориентации на требования потребителей по всей организации;

обеспечение внедрения соответствующих процессов, позволяющих выполнить требования потребителей и других заинтересованных сторон и достичь целей в области качества;

обеспечение создания, внедрения и поддержания в рабочем состоянии результативной и эффективной системы менеджмента качества для достижения этих целей в области качества;

обеспечение наличия необходимых ресурсов;

периодическое проведение анализа системы менеджмента качества;

принятие решений по действиям, касающимся политики и целей в области качества;

принятие решений по действиям, направленным на улучшение системы менеджмента качества.

Документация дает возможность передавать намерение и последовательность действий. Ее использование способствует:

достижению соответствия требованиям потребителя и улучшению качества;

проведению соответствующей подготовки персонала;

повторяемости и прослеживаемости;

предоставлению объективных свидетельств; и

оцениванию результативности и продолжающейся пригодности системы менеджмента качества.

Создание документации следует быть не самоцелью, а деятельностью, добавляющей ценность.

Типы документов, используемых в системах менеджмента качества

В системах менеджмента качества используются следующие типы документов:

документы, предоставляющие последовательно построенную информацию о системе менеджмента качества организации, предназначенную как для внутреннего, так и внешнего пользования; такие документы называют руководствами по качеству;

документы, описывающие, как система менеджмента качества применяется к конкретной продукции, проекту или контракту; такие документы называют планами качества;

документы, содержащие требования; такие документы называют спецификациями;

документы, содержащие рекомендации или предложения; такие документы называют руководящими указаниями (руководствами);

документы, предоставляющие информацию о том, как последовательно выполнять виды деятельности и процессы; такие документы могут включать документированные процедуры, рабочие инструкции и чертежи;

документы, предоставляющие объективные свидетельства выполненных действий или достигнутых результатов; такие документы называют записями.

Каждая организация определяет объем требуемой документации и ее носителей. Это зависит от таких факторов, как тип и размер организации, сложность и взаимодействие процессов, сложность продукции, требования потребителей, применимые нормативные требования, продемонстрированная способность персонала, а также от степени, в которой необходимо демонстрировать выполнение требований к системе менеджмента качества.

Оценивание процессов внутри системы менеджмента качества.

При оценивании систем менеджмента качества в отношении каждого оцениваемого процесса следует задавать четыре основных вопроса:

Идентифицирован ли и соответствующим ли образом определен процесс?

Назначена ли ответственность?

Внедрены ли и поддерживаются ли в рабочем состоянии процедуры?

Результативен ли процесс в достижении требуемых результатов?

Совокупность ответов на приведенные выше вопросы может определить результаты оценивания. Оценивание системы менеджмента качества может различаться по области применения и включать такие виды деятельности, как аудит и анализ системы менеджмента качества, а также самооценку.

Аудиты используются для определения степени, в какой выполнены требования к системе менеджмента качества. Результаты аудита используются для оценки результативности системы менеджмента качества и идентификации возможностей для улучшения.

«Аудиты, проводимые первой стороной», проводятся самой организацией или от ее имени для внутренних целей и могут служить основой для декларации организации о соответствии.

«Аудиты, проводимые второй стороной», проводятся потребителями организации или другими лицами от имени потребителей.

«Аудиты, проводимые третьей стороной», проводятся внешними независимыми организациями. Такие организации, обычно имеющие аккредитацию, осуществляют сертификацию или регистрацию на соответствие требованиям, таким, например, как требования ИСО 9001.

ИСО 19 011 содержит руководящие указания по проведению аудитов.

Анализ системы менеджмента качества

Одной из задач высшего руководства является проведение регулярной систематической оценки пригодности, адекватности, результативности и эффективности системы менеджмента качества по отношению к политике и целям в области качества. Этот анализ может включать рассмотрение необходимости адаптации политики и целей в области качества в ответ на меняющиеся потребности и ожидания заинтересованных сторон. Анализ включает определение потребности в действиях.

Наряду с другими источниками информации при анализе системы менеджмента качества используются отчеты об аудитах.

Самооценка организации является всесторонним и систематическим анализом деятельности организации и соответствующих результатов по отношению к системе менеджмента качества или модели превосходства.

Самооценка может дать общее представление о деятельности организации и степени зрелости системы менеджмента качества. Она может также помочь в идентификации областей, нуждающихся в улучшении, и в установлении приоритетов.

Целью постоянного улучшения системы менеджмента качества является увеличение возможностей повышения удовлетворенности потребителей и других заинтересованных сторон. Действия по улучшению включают:

анализ и оценку существующего положения для идентификации областей для улучшения;

установление целей улучшения;

поиск возможных решений для достижения целей;

оценивание этих решений и выбор лучшего из них;

реализацию выбранного решения;

измерение, верификацию, анализ и оценивание результатов реализации для установления того, достигнуты ли цели;

документирование изменений.

Результаты соответствующим образом анализируются в целях установления дальнейших возможностей для улучшения. Таким образом, улучшение является постоянной деятельностью. Обратная связь от потребителей и других заинтересованных сторон, аудиты и анализ системы менеджмента качества могут также использоваться для идентификации возможностей для улучшения.

Роль статистических методов

Использование статистических методов может помочь в понимании изменчивости и тем самым помочь организациям в решении проблем и повышении результативности и эффективности. Эти методы также способствуют лучшему использованию имеющихся данных для поддержки принятия решений.

Изменчивость можно наблюдать в ходе и результатах многих видов деятельности, даже в условиях кажущейся стабильности. Такую изменчивость можно наблюдать в измеряемых характеристиках продукции и процессов, и можно видеть, что она существует на различных стадиях жизненного цикла продукции от исследования рынка до обслуживания потребителей и окончательной утилизации.

Статистические методы могут помочь при измерении, описании, анализе, интерпретации и моделировании такой изменчивости, даже при относительно ограниченном количестве данных. Статистический анализ таких данных может помочь лучше понять природу, масштаб и причины изменчивости, помогая таким образом решать и даже предупреждать проблемы, которые могут быть результатом такой изменчивости, а также способствовать постоянному улучшению.

Руководящие указания по статистическим методам в системе менеджмента качества содержатся в ИСО/ТО 10 017.

Направленность систем менеджмента качества и других систем менеджмента. Система менеджмента качества является той частью системы менеджмента организации, которая направлена на достижение результатов относительно целей в области качества, чтобы удовлетворять соответствующим образом потребности, ожидания и требования заинтересованных сторон. Цели в области качества дополняют другие цели организации, связанные с ростом, финансированием, рентабельностью, окружающей средой, охраной здоровья и безопасностью труда. Различные части системы менеджмента организации могут быть интегрированы вместе с системой менеджмента качества в единую систему менеджмента, использующую общие элементы. Это может облегчить планирование, распределение ресурсов, определение дополнительных целей и оценивание общей результативности организации. Система менеджмента организации может быть оценена на соответствие требованиям к системе менеджмента организации, установленным самой организацией. Она может быть также подвергнута аудиту на соответствие требованиям международных стандартов, таких как ИСО 9001. Эти аудиты систем менеджмента могут проводиться отдельно или совместно.

Взаимосвязь между системами менеджмента качества и моделями превосходства

Подходы к системам менеджмента качества, содержащиеся в семействе стандартов ИСО серии 9000, и подходы, содержащиеся в моделях превосходства, основаны на общих принципах. Оба подхода:

дают возможность организации идентифицировать свои сильные и слабые стороны;

содержат положения для оценивания в сопоставлении с общепризнанными моделями;

создают основу для постоянного улучшения; и

содержат положения для внешнего признания.

Различие между подходами к системам менеджмента качества, содержащимися в семействе стандартов ИСО серии 9000, и моделями превосходства заключается в областях их применения. Стандарты семейства ИСО серии 9000 содержат требования к системам менеджмента качества и руководящие указания по улучшению деятельности; оценивание систем менеджмента качества определяет выполнение этих требований. Модели превосходства содержат критерии, позволяющие проводить сравнительное оценивание деятельности организации, и это применимо ко всем видам деятельности и ко всем заинтересованным сторонам организации. Критерии оценки в моделях превосходства предоставляют организации основу для сравнения ее деятельности с деятельностью других организаций.

6.3 Управление качество утилизации стружки на механообрабатывающем производстве

Современная рыночная экономика предъявляет принципиально иные требования к качеству выпускаемой продукции. В современном мире выживаемость любой фирмы, ее устойчивое положение на рынке товаров и услуг определяются уровнем конкурентоспособности. В свою очередь конкурентоспособность связана с двумя показателями — уровнем цены и уровнем качества продукции. Причем второй фактор постепенно выходит на первое место. Производительность труда, экономия всех видов ресурсов уступают место качеству продукции.

Качество — это авторитет фирмы, увеличение прибыли, рост процветания, и работа по управлению качеством на фирме — альфа и омега для всего персонала, от руководителя до конкретного исполнителя.

Качество продукции — важнейший показатель деятельности предприятия. Повышение качества продукции в значительной мере определяет выживаемость предприятия в условиях рынка, темпы научно-технического прогресса, рост эффективности производства, экономию всех видов ресурсов, используемых на предприятии. Рост качества продукции — характерная тенденция работы всех ведущих фирм мира. Она охватила европейские, американские и азиатские предприятия. И качество выпускаемой продукции — основной фактор конкуренции между фирмами.

Что же такое качество продукции? Данное понятие регламентировано ГОСТ 15 467—79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения. Качество — это совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Качество как фактор конкурентоспособности распространяется на всю национальную экономику. Оно способствует рациональному использованию ресурсов.

Последствия недостаточного уровня качества продукции таковы:

1.Экономические

1.1Потеря материальных и трудовых ресурсов, израсходованных на изготовление, транспортировку и хранение продукции, вышедшей из строя раньше плановых сроков физического износа.

1.2.Потери в производственной инфраструктуре (плохой битум — плохие дороги, плохой цемент — плохие средства хранения (элеваторы), плохие коммуникации, плохая связь и т. д.).

1.3.Дополнительные затраты на ремонт техники.

1.4.Дополнительные затраты времени у населения на ремонт бытовой техники.

1.5.Потери природных ресурсов в результате использования низкокачественных машин, используемых для добычи этих ресурсов.

1.6.Недополученная валютная выручка из-за низкой доли экспорта готовой продукции.

1.7.Дополнительная потеря валютных средств для импорта техники и товаров народного потребления.

1.8.Дополнительные затраты материальных и трудовых ресурсов на осуществление многозвенной и многоступенчатой системы органов технического контроля качества.

2.Социальные

2.1.Дефицитность отечественной продукции.

2.2.Падение престижа продукции, изготовляемой на национальных предприятиях.

2.3.Недостаточное удовлетворение потребностей производственно-технического и личного плана.

2.4.Снижение темпов роста благосостояния населения.

2.5.Нерациональная трата свободного времени населения на устранение дефектов изготовления товаров народного потребления.

2.6.Ухудшение морального климата в коллективе.

2.7.Уменьшение прибыли предприятия. 3. Экологические

3.1.Дополнительные затраты на очистку: воздушного бассейна, водного бассейна, земельных ресурсов.

3.2.Дополнительные затраты на меры по оздоровлению населения.

3.3.Потеря продуктивности продукции сельского хозяйства из-за недостаточного качества воздуха, воды и почвы.

3.4.Ускоренная амортизация и дополнительные затраты на ремонт гражданских зданий и транспорта из-за плохого качества воздушной среды.

С понятием качества тесно связано и понятие технического уровня продукции — относительной характеристики качества продукции, основанной на сопоставлении значений показателей, определяющих техническое совершенство оцениваемой продукции, с соответствующими базовыми показателями, их значениями.

Качество продукции не ограничивается только одним свойством, это совокупность свойств. Свойства продукции количественно выражаются в показателях качества. Общепризнанна классификация на десять групп свойств и соответственно показателей.

Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования продукции по назначению и обусловливают область применения продукции. Для продукции производственно-технического назначения основным показателем может служить производительность, показывающая, какой объем продукции может быть выпущен с помощью оцениваемой продукции или какой объем производственных услуг может быть оказан за определенный промежуток времени.

Показатели надежности — безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, а также долговечность изделия. В зависимости от особенностей оцениваемой продукции для характеристики надежности могут использоваться как все четыре, так и часть из указанных показателей. Для некоторых изделий, связанных с безопасностью людей, безотказность может быть основным, а иногда и единственным показателем надежности. Чрезвычайно важна безотказность бытовых электра приборов, некоторых механизмов автомобилей (тормозная система, рулевое управление). Для воздушных судов безотказность — единственный и основной показатель качества. Для характеристики сохраняемости — свойств изделия сохранять свои показатели в течение хранения и транспортирования — применяются такие показатели, как средний срок сохраняемости, гамма-процентный срок сохраняемости. Сохраняемость играет важную роль для пищевой продукции. Ремонтопригодность определяют такие показатели, как средняя стоимость технического обслуживания, вероятность выполнения ремонта в заданное время. Долговечность определяется величиной затрат на поддержание изделия в работоспособном состоянии.

Показатели технологичности характеризуют эффективность конструкторско-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте продукции. Именно с помощью технологичности достигаются массовость выпуска продукции, рациональное распределение затрат материалов, средств, труда и времени при технологической подготовке производства, изготовлении и эксплуатации продукции.

Показатели стандартизации и унификации — это насыщенность продукции стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, а также уровень унификации по сравнению с другими изделиями. Все детали изделия делятся на стандартные, унифицированные и оригинальные. Чем меньше оригинальных изделий, тем лучше как для изготовителя продукции, так и для потребителя.

Эргономические показатели отражают взаимодействие человека с изделием и комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств человека, проявляющихся при пользовании изделием. Это могут быть усилия, необходимые для управления трактором, расположение ручки у холодильника, кондиционер в кабине башенного крана или расположение руля у велосипеда, освещенность, температура, влажность, запыленность, шум, вибрация, излучение, концентрация угарного газа и водяных паров в продуктах сгорания и т. д.

Эстетические показатели характеризуют информационную выразительность, рациональность формы, целостность композиции, совершенство исполнения и стабильность товарного вида изделия. Показатели транспортабельности выражают приспособленность продукции для транспортирования.

Патентно-правовые показатели характеризуют патентную защиту и патентную чистоту продукции и являются существенным фактором при определении конкурентоспособности. При определении патентно-правовых показателей следует учитывать наличие в изделии новых технических решений, а также решений, защищенных патентами в стране, наличие регистрации промышленного образца и товарного знака как в стране-производителе, так и в странах предполагаемого экспорта.

Экологические показатели — это уровень вредных воздействий на окружающую среду, которые возникают при эксплуатации или потреблении продукции, например, содержание вредных примесей, вероятность выбросов вредных частиц, газов, излучений при хранении, транспортировании и эксплуатации продукции.

Показатели безопасности характеризуют особенности продукции для безопасности покупателя и обслуживающего персонала, т. е. обеспечивают безопасность при монтаже, обслуживании, ремонте, хранении, транспортировании, потреблении продукции.

Совокупность перечисленных показателей формирует качество продукции. Изделие должно быть надежным, эстетически радующим глаз, хорошо выполнять свои функции, т. е. удовлетворять те потребности, для которых оно предназначено. Но помимо всех этих показателей важна и цена изделия. Именно с ценой связан вопрос экономически оптимального качества, или экономически рационального качества. Покупатель, приобретая изделие, всегда сопоставляет, компенсирует ли цена изделия набор свойств, которыми оно обладает. Помимо цены важны и эксплуатационные характеристики изделия, поскольку они влекут за собой затраты по эксплуатации и ремонту, а если изделие характеризуется длительным сроком службы, эти затраты вполне сопоставимы с ценой изделия, а по некоторым изделиям и существенно превосходят продажную цену изделия.

Под экономически оптимальным качеством понимается соотношение качества и затрат, или цена единицы качества, что можно выразить формулой:

(30)

где К_опт — экономически оптимальное качество;

Q — качество изделия;

C_? — затраты на приобретение и эксплуатацию изделия, руб.

Определить знаменатель формулы несложно, поскольку он включает продажную цену изделия, затраты по эксплуатации, ремонту и утилизации изделия. Сложнее определить числитель, т. е. качество, включающее самые разнообразные показатели. Этим занимается целая наука квалиметрия, которая разработала достаточно приемлемые методы по количественной оценке качества продукции.

Итак, качество продукции в условиях современного производства — важнейшая составляющая эффективности, рентабельности предприятия и поэтому ему необходимо уделять постоянное внимание. Заниматься качеством должны все — от директора предприятия до конкретного исполнителя любой операции. Все процессы по обеспечению, проектированию, сохранению качества объединены в систему управления качеством.

стружка металлический утилизация

1. Лавров Н. К. Завивание и дробление стружки в процессе резания. — М.: Машиностроение, 1971.-88 с.

2. Технологические возможности и перспективы вибрационного точения / Сатель Э. А., Подураев В. Н., Камалов В. С., Безбородов В. Н. Вестник машиностроения № 9, 1961.-с.51−57.

3. Подураев В. Н. Обработка резанием жаропрочных и нержавеющих материалов. — М.: Высшая школа, 1975.-520 с.

4. Вейц В. Л., Максаров В. В., Лонцих П. А. Динамика и моделирование процессов резания при механической обработке. — Иркутск: РИО ИГИУВа, 2000. — 189 с.

5. Вейц В. Л., Максаров В. В. Динамика и управление процессом стружкообразования при лезвийной механической обработке. — СПб.: СЗПИ, 2000. — 160 с.

6. Горбунов О. И., Максаров В. В., Ольт Ю. Автоматизация и управление процессом стружкодробления обрабатываемого материала аустенитного класса при предварительном криогенном воздействии // Металлообработка. — 2009. № 3 (51). — С. 48−54.

7. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учебное пособие для вузов / П. П. Кукин, В. Л. Лапин, Е. А. Подгорных и др. — М.: Высш. шк., 1999. — 318 с.: ил.

8. Калыгин В. Г. и др. Безопасность жизнедеятельности. Промышленная и экологическая безопасность в техногенных чрезвычайных ситуациях. Курс лекций / В. Г. Калыгин, В. А. Бондарь, Р. Я. Дедеян; Под ред. В. Г. Калыгина. — М.: Химия, КолосС, 2006. — 512 с.: ил.

9. Гринин А. С., Новиков В. Н. Экологическая безопасность. Защита территорий и населения при ЧС. Учеб. пособие. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000. — 348 с.

10. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для студентов средних проф. заведений / С. В. Белов, В. А. Девисилов, А. Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С. В. Белова. — М.: Высш. шк., НМЦ СПО, 2000. — 343 с.: ил.

11.Роздин И. А., Хабарова Е. И., Вареник О. Н. Безопасность производства и труда на химических предприятия. М.: Химия, КолосС, 2005. — 254 с.

12.Олеусова К. С. Формирование комфортных условий труда на промышленных предприятиях // Охрана труда — 2006 — № 4 — с. 12−14.

13. Горняк С. С. Микроклимат производственной среды // Охрана труда — 2004 — № 2 — с. 24−25.

14. Аристов О. В. Управление качеством: Учеб. для студентов вузов. 2004 г.

15. Минько З. В. Качество и конкурентоспособность: СПб. 2004 г.

16. Новищкий Н. И., Олексюк В. Н. Управление качеством продукции: Учеб. пособие для студентов вузов. Минск. 2003 г.