Особливості виготовлення колектора на пластмасі

Застосування пластмаси внесло радикальні зміни в технологію виготовлення колекторів для двигунів малої і середньої потужностей. Зокрема, такий колектор на пластмасі широко застосовується у однофазних колек­торних двигунах. Пластмаса впресовується у внутрішній отвір колектор­а, тому відпадають вимоги до точності і чистоти поверхонь виточок в пластинах і обробка на верстаті може бути замінена штампуванням пластин. Отже, значно зменшується трудоємність і, відповідно, собівартість цих робіт по відношенню до колекторів зі стальними корпусами. Колектори на пластмасі більш стійкі в експлуатації, у відношенні зберігання правильної циліндричної форми.

Длязбільшення надійності посадки колектора на вал машини, його комплектують стальною втулкою, а для підвищення механічної міцності в пластмасі розміщують стальні кільця. Використовуються пластмаси марок К-6 або АГ-4. Пластмаса К-6 виготовляється на основі фенол-формальдегідних смол резольного типу з мінеральним волокнистим наповнювачем – азбестом і має достатню механічну міцність і нагрівостійкість до 200⁰С. До недоліків мо­жна віднести невисоку електричну міцність, оскільки, в ній є залізні домішки.

Кращі властивості має пресовочна пластмаса АГ-4 марок В і С, на основі фенол-формальдегідної смоли з скловолокнистим наповнювачем.

Колектор на пластмасі виготовляють так: пакет пластин збирають, як при виготовленні збірного колектора, а після збирання пресується в холод­ному стані на гідравлічному пресі. Зусилля пресу вибирається таким, щоб за­без­пе­чити необхідний тиск між пластинами. Процес усадки і запікання ізоля­ційних прокладок відбувається при пресуванні пластмасового корпуса, коли внаслідок арочного розпору і температурного розширення міді між пласти­нами колек­тора утворюється тиск біля 60 Мпа, при температурі 140-180⁰С.

Пресують колектор у прес-формі наступним чином. Прес-форма нагрівається до температури 130-140⁰С (для АГ-4) або 170-180⁰С (для К-6). До цієї ж температури повинні бути нагріті пакет колектора і армуючі

пластмаси кільцевої форми, попередньо нагріту високочастотним нагрівом до температури 70⁰С для надання їй пластичності і видалення з пластмаси летких речовин. Потім у виїмку комплекту пластин, запресованого у кільце, встановлюють армуюче кільце та ставлять комплект у прес-форму і стискають. У завантажувальний простір верхньої частини прес-форми закладають другу підігріту таблетку. Опускають повзун вниз і відбувається пресування колектора. Тиск при пресуванні 35-45 Мпа. Витримка під тиском на протязі 1-2 хв на 1 мм товщини пластмасового корпуса колектора. Наступними операціями виготовлення колектора є: термообробка, зняття опресувального кільця і розвертання отвору у втулці, обточування робочої поверхні, розгін і контроль.

Об’єктом проектування є колекторний двигун постійного струму потужністю 1000 Вт, частотою обертання 3200 об/хв. , що працює від джерела змінного струму напругою 220 В.

7.1 Техніка безпеки на штампувальному пресі

При виготовленні листа статора і ротора використовується штампування послідовної дії, яке за один хід преса дає готову виштамповку. Операція пробивання поділяється на декілька переходів, які виконуються один за одним у міру пересування стрічки на величину кроку штампування. Штампування ведеться із стрічки електротехнічної сталі, яка скручена у рулон. Деталь з меншим діаметром (лист ротора) пробиває пуансон і проходить крізь матрицю «на провал». Деталь більших розмірів (лист статора), отримується за допомогою матриці, яка орієнтується по пазах. Готова деталь та залишки залишаються на матриці і їх необхідно видаляти до підведення нової заготовки.

Перед роботою, на холостому ході переконатися в справності преса, штампа й блокування. Особливу увагу звертати на справність муфти включення й гальмового обладнання. При їхній несправності відбудеться мимовільне опускання повзуна або повторний, здвоєний, хід без включення преса. Здвоєний хід повзуна є небезпечним, тому що робітник не очікує його й у цей момент може видаляти відходи з робочої зони штампа або встановлювати заготовку. Тому при роботі на штампах без огороджень користуються пінцетами, гачками; знімати готову деталь і класти заготовку можна тільки після того, як повзун підніметься у верхнє положення й зупиниться.

У процесі роботи робоче місце повинне утримуватися в чистоті й порядку. Перед початком кожної нової роботи майстер зобов'язаний дати пресувальникові інструктаж про безпечні способи її виконання.

Фоторелейний захист не дозволяє включити прес у момент, коли руки

Найбільш ефективними засобами, що забезпечують безпеку роботи й високу продуктивність праці, є механізація й автоматизація процесу штампування. Найнебезпечнішим при штампуванні на звичайних пресах є вирубка аркушів ротора. При організації штампування аркушів ротора на похилому пресі робота стає безпечною й значно підвищується продуктивність праці. При даному технологічному процесі заготовка ротора у вигляді кола з технологічним отвором опускається робітником на похилий лоток-сковзало поза небезпечною зоною. По сковзалу заготовка попадає в робочу зону штампа. Після штампування по другому сковзалу аркуш ротора зсковзує.

Видалення вирубаних легких деталей здійснюється стисненим повітрям, яке включається автоматично й періодично після вирубки деталі при підйомі повзуна у верхнє положення. Але найбільш досконалим процесом штампування, що відповідає усім сучасним вимогам, є штампування деталей на прес-автоматах і автоматичних лініях.

7.2 Техніка безпеки на обмотувальному верстаті

Намотування та формування обмоток статора, ведеться суміщеним способом на станка Selektastat-730. Принцип намотування суміщеним способом полягає в тому, що проводоводій здійснює зворотно поступальні та коливні рухи, а закріплений на ньому кінець голки всередині осердя статора описує замкнену траєкторію, яка наближено повторяє форму витка. Через проводоводій та голку пропущений обмотувальний провід, один кінець якого закріплюється. Голка при поздовжньому ході рухається всередині шліців пазів, ширина яких вибиратися з електромагнітного розрахунку, і з технічних вимог машинної обмотки.

Робота на верстатах:

- до самостійної роботи на верстатах допускаються тільки навчені робітники, що одержали відповідну кваліфікацію;

- обертові частини верстатів ( зубчасті передачі, муфти, шківи) обгороджують спеціальними щитами, кожухами або ґратами;

- остерігатися потрапляння одягу, волосся, пальців до обертових частин приладів;

- при роботі на швидкохідних намотувальних верстатах користуються захисним склом або запобіжними окулярами, тому що при обриві дроту, кінець його може вибити очі;

- при бандажуванні треба міцно встановити ротор у центрах і надійно замкнути задню бабку верстата, тому що сильний натяг бандажного дроту може вирвати ротор із центрів;

- проточку колекторів необхідно виконувати в захисних окулярах, щоб захистити очі від потрапляння в них стружок.

Механічна обробка включає в себе усунення задирок на пластинах після їх штампування.

Слюсарна ділянка:

- верстатні лещата встановлені так, щоб робітник міг займати правильне положення під час роботи;

- використовують лише справні інструменти;

- при заточенні інструментів на точильному камені використовують скло або окуляри, щоб захистити очі від іскор;

- при роботі на важільних ножицях використовують притискну планку, а не підтримують матеріал, що розрізається, рукою;

- при роботі на ексцентрикових пресах не підносять руки близько до деталей, що рухаються, штампа; для вкладання під штамп заготовки або деталей використовують відповідні інструменти;

- приміщення, у якому проводиться паяння, має витяжну вентиляцію (загальну або місцеву) для видалення газів, що виділяються;

- при використанні електродугових паяльників надягають окуляри з кольоровим склом для захисту очей від засліплюючої дії електричної дуги;

- при використанні механізмів із пневматичним приводом остерігаються влучення пальців у зону дії затискних обладнань.

Обмотку виконується на автоматичному обмотувальному верстаті неперервним і витим способом.

Обмотувальні ділянки:

- підйом осердь, що обмотуються, проводитися робітниками, що мають відповідну кваліфікацію;

- при підйомі вантажів не допускається швидкий відрив їх від підлоги й волочіння по підлозі;

- при укладанні обмоток у пази правильно тримають робочі інструменти;

- роликові опори, на які встановлюють ротори при обмотці, легко обертаються, їх осі змащують;

- при паянні остерігаються опіку рук;

7.3 Нормативні акти і положення техніки безпеки

Загальні вимоги безпеки до виробничих процесів встановлені ГОСТ 12.3.002-75. Вони включають: усунення безпосереднього контакту робітників з вихідними матеріалами, заготовками, напівфабрикатами, відходами; заміну тех. процесів на безпечні; впровадження комплексної механізації та автоматизації; застосування дистанційного управління; застосування засобів комплексної та індивідуального захисту; раціональну організацію праці та відпочинку; впровадження систем контролю; забезпечення пожежо-і

вибухобезпеки.

Відповідно до ГОСТ 12.2.003-74 Безпека обладнання повинна забезпечуватися: а) вибором конструктивних схем, принципів дії, безпечних елементів конструкції; б) застосуванням засобів автоматизації, механізації та засобів дистанційного керування; в) застосування засобів індивідуального захисту; г) виконання ергономічних вимог; д) включення вимог безпеки в технічну документацію (монтаж, експлуатацію, ремонт, транспортування, зберігання); е) застосування відповідних матеріалів.

7.4 Пожежна профілактика

Пожежна профілактика у виробничих приміщеннях і на робочих місцях передбачається згідно ГОСТ 12.1.004-88.

У відповідності з вимогами загальних норм технологічного проектування ОНТП 24-86 даний електромеханічний цех відноситься до категорії “Г”.

Ділянки цеху, де проводиться лакування (просочування) відносяться до вибухонебезпечних категорії “А”.

Згідно з вимог ДБН.В.1.1.-7-2002 приміщення вибираються по ІІ ступені вогнестійкості.

На пожежо- і вибухонебезпечних дільницях цеху куріння заборонено. На цих ділянках передбачено встановлення попереджувальних написів "Курити заборонено".

7.5 Опалення і вентиляція

У виробничих та допоміжних приміщеннях електромеханічного цеху передбачена вентиляція та опалення для забезпечення рівномірної температури та стану повітряного середовища згідно з вимогами ГОСТ 12.1.005-88.

При центральному опаленні забезпечується особливість регулювання

Брама, вхідні двері та інші прийоми в капітальних стінках утеплюються.

Приміщення для зберігання та видачі шкідливих, вогненебезпечних речовин, та речовин, що легко займаються, обладнуємо ефективною вентиляцією для відводу парів та газів. Для захисту від пиловиділень у приміщенні цеху встановлюємо місцеву витяжну вентиляцію для відсмоктування шкідливих пиловиділень. До заходів по зменшенню викидів шкідливих парів та газів в електромеханічному цеху відносимо: автоматизацію технологічних процесів, які супроводжуються виділенням шкідливих речовин; вдосконаленням конструкції обладнання, при якому зменшується або взагалі припиняється викид шкідливих речовин в середовище, наприклад, герметизація; застосування газовловлюючого обладнання; використання місцевої вентиляції.

Повітря, що виноситься місцевими вентиляційними установками, запилене, забруднене отруйними газами і парами, а також технологічні викиди перед тим, як виходити в атмосферу, проходять ефективне очищення.

Вентиляційне обладнання, регулююча та запорна апаратура систем опалення встановлюються в місцях легко доступних для обслуговування згідно з вимог СНиП2.04.05-91.

Проведемо розрахунок повітрообміну загальнообмінної вентиляції.

Розрахунок повітрообміну за вологовиділень.

Для зменшення надлишку води в повітрі приміщень повітрообмін визначаємо за формулою :

L = åW*1000 / ( dвн – dзовн )*r,

де åW - кількість вологи, яка виділяється всіма джерелами, г/год;

ρ - густина повітря, яка виводиться, кг/м3;

d вн і d зовн - вміст вологи в повітрі, відповідно, що виводиться і надходить, г/кг.

Wв = Fn ×( a + 0,0174 V ) ×(P2 - P1) ,

де a - фактор гравітаційного руху навколишнього середовища, при температурі води 60°С і повітря в цеху 20°С, дорівнює 0,037 ;

P2 - парціальний тиск водяних парів, що насичують повітря при температурі рідини в ванні в паскалях, приймають при температурі 20°С пружність водяних парів складає 17,39 мм рт.ст.;

Підставивши в формулу цифрові значення, отримаємо :

Wв = 3 *4 *( 0,037 - 0,0174 *0,2 ) *(146,79 - 17,39) = 54,06 кг/год .

Кількість вологи, яку виділяє організм людини в процесі роботи, г/год

Wр = n1 *W,

де n - кількість працюючих ;

W - кількість вологи, яка виділяється організмом однієї людини протягом години ; для даного випадку при температурі в цеху 20°С і важкій роботі вона складає 200 г/год.

Таким чином,

Wр = 20 *200 = 4000 г/год = 4 кг/год.

Загальне вологовиділення в цеху :

Wщ = Wв + Wр = 52,854 + 4 = 56,854 кг/год.

Вміст вологи у повітрі, що виводиться і надходить, береться з табл.Д5[9]. Для приведених умов вологовмісту в вивідному повітрі d вн = 14,4 г/кг, в припливному d зовн = 10,5 г/кг. Таким чином, кількість повітря, яке необхідне для виведення лишків вологи в цеху :

L = 58060 / 1,205*( 0,8*14,4 – 0,4*10,5 ) = 6,583 м3 / год.

Розрахунок повітрообміну за газовиділеннями.

Кількість повітря, яке виводиться місцевою вентиляцією :

L вив = 3600 *F * V = 3600 × 6 × 0,5 = 10800 м3/год.

K д = 300 мг/м3 ,

Lприт = Q / Kд = 6000 / 0,3 = 20000 м3/с.

Отже, для організації повітрообміну необхідно або збільшити кількість повітря, що виводиться з укриття, до 20000 м3/год, або організувати додаткову витяжку з приміщення в розмірі :

L заг = L прит - L вив = 20 000 - 10 800 = 9 200 м3/год .

Згідно з завданням, розраховано декілька варіантів двигуна постійного струму для газонокосарки. Для розрахунків використано математичний пакет MathCad 15.

Наведемо електромагнітний та тепловий розрахунок оптимального варіанту з погляду техніко – економічних показників (вищі коефіцієнт корисної дії та потужності за майже однакових затрат).