МАКСИМОВ С П БАЛАКИНА Т Б БEЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНEДEЯТEЛЬНОСТИ ЧEЛЯБИНСК 2006 55 С 2

5. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ПО РАЗДЕЛУ БЖД

5.1. Расчет освещения производственных помещений

Основной задачей светотехнических расчетов является:
- для естественного освещения - определение необходимой площади световых проемов;
- для искусственного освещения - определение требуемой мощности электрической осветительной установки для создания заданной освещенности.

5.1.1. Расчет естественного освещения

Расчет площади световых проемов, при боковом освещении помещений, производится по формуле
(1)
где eN - нормированное значение КЕО, %, определяемое по формуле
(2)
eН - нормированное значение КЕО (прил. 1, 3); N - номер группы административного района по обеспеченности естественным светом (прил. 2); mN - коэффициент, учитывающий особенности светового климата района (прил. 4); Sn - площадь пола помещения, м2; Kз - коэффициент запаса, определяемый с учетом запыленности помещения, расположения стекол (наклонно, горизонтально, вертикально) и периодичности очистки (прил. 5); ?0 - световая характеристика окон (прил. 6); Kзд - коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями (прил. 7); ?0 - общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле
(3)
?1 - коэффициент светопропускания материала (прил. 8); ?2 - коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема (прил. 9); ?3 - коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях, при боковом освещении ?3 = 1; ?4 - коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (прил. 10); r1 - коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении за счет света, отраженного от поверхности помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию (прил. 11), зависит от средневзвешенного коэффициента отражения поверхностей помещения Рср, %, который при боковом и верхнем освещении определяется по формуле
(4)
где Рпт, Рст, Рпп - коэффициенты отражения потолка, стен, пола, %; Sпт, Sст, Sпп - площади потолка, стен, пола, м2:

(5)

где L - длина помещения - расстояние между стенами, перпендикулярными к наружной стене, м; В - ширина помещения, м; Н - высота помещения, м.

5.1.2. Расчет искусственного освещения

Расчет электрического освещения выполняют при проектировании осветительных установок для определения общей установленной мощности и мощности каждой лампы.
При проектировании искусственного освещения необходимо учитывать условия зрительной работы:
- систему освещения (общая или комбинированная);
- наименьший объект различения, мм;
- разряд зрительной работы;
- подразряд зрительной работы;
- контраст объекта с фоном;
- характеристику фона.
Расчет общего равномерного искусственного освещения горизонтальной рабочей поверхности выполняется методом коэффициента использования светового потока по формуле
(6)
где Ф - световой поток лампы, лм; Ен - нормированная освещенность, лк (прил. 1, 3); S - площадь помещения, м2; Кз - коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации (прил. 5); Z - поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность освещения, Z=1,1; N - количество светильников; n - количество ламп в светильнике; ? - коэффициент затенения рабочего места работающим, ? = 0,9; ?н - коэффициент использования светового потока (прил. 12).
Коэффициент использования светового потока определяется в зависимости от типа светильника, коэффициентов отражения стен и потолка помещения и индекса помещения, определяемого по формуле
(7)
где А и В - длина и ширина помещения, м; h0 - высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.
При выборе светильников необходимо руководствоваться следующей общей схемой. Название светильника имеет вид: ABCD - ExF - GHF.
Буквы имеют следующий смысл и могут принимать значения:
A - буква, обозначающая источник света: Н - накаливания общего назначения; Л - прямая трубчатая люминесцентная; Р - ртутная типа ДРЛ; Г - ртутная типа ДРИ; Ж - натриевая;
B - буква, обозначающая способ установки светильника: С - подвесной; П - потолочный; В - встраиваемый; Д - пристраиваемый; Б - настенный; Н - настольный, опорный; Т - напольный, венчающий; К - консольный, торцевой; Р - ручной; Г - головной;
C - буква, обозначающая основное назначение светильника: П - для промышленных и производственных зданий; О - для общественных зданий; Б - для жилых (бытовых) помещений; У - для наружного освещения; Р - для рудников и шахт; Т - для телевизионных студий;
D - двузначное число, обозначающее номер серии;
E - количество ламп в светильнике;
F - мощность ламп в светильнике;
G - трехзначная цифра, обозначающая номер модификации;
H - буквы, обозначающие климатическое исполнение светильников: У - для макроклиматических районов с умеренным климатом; ХЛ - для макроклиматических районов с холодным климатом, использование их за пределами этого района экономически невыгодно; УХЛ - для макроклиматических районов с умеренным климатом и холодным климатом; Т - для макроклиматических районов с сухим и влажным тропическим климатом; О - для всех макроклиматических районов суши, кроме района с очень холодным климатом;
F - цифра, обозначающая категорию размещения светильников: 1 - для эксплуатации на открытом воздухе (влияние совокупности климатических факторов, характерных для данного макроклиматического района); 2 - для эксплуатации под навесом или в помещениях (объемах), где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе и имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха, например в палатках, кузовах, прицепах, металлических помещениях без теплоизоляции, а также в оболочке комплектного изделия категории 1 (отсутствие прямого воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков); 3 - для эксплуатации в закрытых помещениях с природной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры, влажности воздуха, а также влияние песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе (в металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных помещениях); 4 - для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями (в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых подземных помещениях); 5 - для эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью (в не отапливаемых и не вентилируемых подземных помещениях, в том числе в шахтах, а также в таких судовых, корабельных и других помещениях, в которых возможна длительная влажность на стенах и потолке).
Следует заранее задаться числом светильников и числом ламп в светильнике. Рассчитав расчетный световой поток Ф одной лампы, по прил. 13, 14 выбирают лампу соответствующей мощности, обладающую необходимым световым потоком и обеспечивающую нормативную освещенность. Однако люминесцентные лампы имеют довольно узкий диапазон мощностей и световых потоков. Поэтому, рассчитывая освещение таким образом, приходится делать несколько вариантов расчета, пока не будет выполнено условие Фл ? Ф - 10...20%. Поэтому при расчете освещения легче заранее задаться типом, мощностью и световым потоком лампы и рассчитать необходимое число ламп. Такой прием расчета целесообразнее. Формула примет вид
(8)
При нахождении количества светильников по типу источника света, определяется световой поток лампы.

5.2. Проектирование и расчет систем удаления пыли и стружки
от режущих инструментов

Изучение статистических материалов о травматизме показывает, что одной из причин несчастных случаев, связанных с воздействием стружки и пыли на организм станочника, является незнание последствий этого воздействия, а в некоторых случаях пренебрежение опасностью, неоправданный риск работы без средств защиты. Это относится и к проектировщикам и создателям станков, которые иногда игнорируют установленные предельно допустимые нормы запыленности и требования безопасности, предусмотренные ГОСТ.
Одной из самых распространенных систем удаления пыли и стружки от режущих инструментов является пневматическая система. Основными элементами пневматической системы удаления пыли и стружки от режущих инструментов являются: специальные пылестружкоприемники, транспортная сеть, стружкоотделитель, пылеотделитель (фильтр) и побудитель тяги воздуха (рис. 4).

Рис. 4. Схема пневматической системы удаления пыли
и стружки от режущих инструментов:
1 - пылестружкоприемник; 2 - транспортная сеть;
3 - стружкоотделитель; 4 - пылеотделитель;
5 - побудитель тяги воздуха (вентилятор)

Пылестружкоприемники - начальный элемент пневматической системы. Они должны обеспечивать наиболее полное улавливание пыли и стружки непосредственно в зоне резания. Это достигается конструкцией приемника, расположенного вблизи режущего инструмента, и рациональным взаимодействием воздушных потоков и потока стружки и пыли (рис. 5).
При проектировании пылестружкоприемников необходимо учитывать форму, направление и кинетическую энергию потока стружки и пыли, форму, размер и массу элементной стружки.

Рис. 5. Пылестружкоприемник
для шлифования

Входное отверстие пылестружкоприемника следует располагать встречно к направлению потока стружки и пыли. Геометрическая форма входного отверстия предпочтительна прямоугольная, ближе к квадрату. В отдельных случаях (для сверления) возможно применение щелевых приемников с входным отверстием в виде окружности. Расстояние от рабочей части режущего инструмента до входного отверстия пылестружкоприемника должно быть минимальным. Форма, размер и способ крепления пылестружкоприемников на станке не должны затруднять наблюдение за зоной резания и обеспечивать быстрый съем режущего инструмента для заточки и переналадки.
Пылестружкоприемники для токарных станков целесообразно встраивать в державки режущего инструмента, для многошпиндельных сверлильных станков - в кондукторные плиты. Пылестружкоприемники для фрезерных станков должны обеспечивать защиту от случайного прикосновения к вращающейся фрезе. Для станков с программным управлением пылестружкоприемники целесообразно выполнять органически связанными с режущим инструментом или предусматривать устройства, обеспечивающие автоматический ввод пылестружкоприемника в зону резания при вводе режущего инструмента.
Типовые решения наиболее эффективных пневматических приемников для токарных операций приведены на рис. 6, 7.
Транспортная сеть (трубопроводы) служат для перемещения стружки и пыли из пылестружкоприемников в стружкоотделитель.

Рис. 6. Схема устройства резца-
пылестружкоприемника

а)

б)

Рис. 7. Схема пылестружкоприемника:
а - при наружном точении; б - при растачивании

Стружкоотделитель предназначен для отделения стружки и крупных частиц пыли от воздуха и выдачи их в стружкосборник или на транспортер для перемещения к месту сбора. В качестве стружкоотделителей обычно применяются циклоны.
Пылеотделители (фильтры) применяют для задержания мелких пылевых частиц. Тип пылеотделителя выбирается в зависимости от дисперсного состава и предельно допустимого содержания пыли в воздухе рабочей зоны после очистки фильтром, а также физико-химического состава пыли (влажности, липкости, волокнистости, температуры, взрываемости, воспламеняемости и т.д.). В качестве пылеотделителей могут использоваться сухие фильтры (рукавные) и мокрые (водяные или масляные), а также электрофильтры.
Побудитель тяги используют для создания в сети соответствующих скоростей воздуха при заданной производительности. В пневматической системе в качестве побудителя тяги воздуха применяют центробежные вентиляторы среднего и высокого давления и вакуум-насосы.
Закономерности направления потоков стружки и пылевых частиц. При точении, фрезеровании и сверлении хрупких материалов от обрабатываемого изделия отделяется поток стружек и пылевых частиц, имеющих сложную геометрическую форму, меняющуюся с изменением условий резания. При точении на малых подачах (S?0,15 мм/об.) и больших скоростях резания (V>80 м/мин) форма потока близка к форме конуса с вершиной у режущей кромки инструмента. При увеличении подачи (S=0,4...0,5 мм/об.) поток "ложится" на переднюю грань резца и становится плоским. При фрезеровании основной поток стружки и пыли имеет в зоне резания форму, приближающуюся к форме клина. При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами направление потока стружки и пыли определяется направлением вращения фрезы; при фрезеровании торцовыми фрезами - характером фрезерования (встречное или попутное) и режимами резания. При сверлении поток элементной стружки имеет воронкообразную, колоколообразную или более сложную форму в зависимости от направления подачи сверла (сверху вниз, снизу вверх и т.д.).
Количество воздуха, необходимое для непрерывного удаления стружки и пыли из пылестружкоприемников и перемещения по трубопроводам, зависит от количества стружки и пыли, отделяемой от обрабатываемой детали в единицу машинного времени. Эта зависимость выражается формулой
(9)
где GВ - необходимое количество воздуха, кг/ч; Gc - количество стружки, отделяющейся от обрабатываемой детали, кг/ч (машинного времени); ? - концентрация смеси, кг/кг (отношение массы перемещаемого материала к массе воздуха, транспортирующего этот материал), для различных обрабатываемых материалов и различных форм стружки ? различно.
Экспериментальные исследования показали, что для элементной стружки, образующейся при точении хрупких материалов, целесообразна концентрация смеси ? ? 1, т.е. на 1 кг стружки следует предусматривать не менее 1 кг воздуха. Для элементной стружки неметаллических материалов, имеющих меньший удельный вес (графит, текстолит и др.), дающих стружку в виде хлопьев, следует принимать концентрацию смеси ? ? 0,5, т.е. на 1 кг стружки следует принимать не менее 2 кг воздуха.
Минимальный объем воздуха, необходимый для транспортирования стружки, обычно определяется по формуле
(10)
где ?В - плотность воздуха при температуре перемещаемой смеси, кг/м3; при нормальной температуре, т.е. температуре перемещаемой смеси +20 ?С, ? = 1,2 кг/м3.
При перемещении горячей стружки, например, металлической, образующейся при высоких режимах резания, в расчет следует вводить поправку на температуру транспортируемой смеси.
Масса элементной стружки и пыли, отделяющихся от обрабатываемой детали в единицу машинного времени, определяется принятыми режимами резания и удельным весом обрабатываемого материала. Например, при точении различных материалов объем снимаемого слоя
см3/мин, (11)
а масса снимаемой стружки и пыли

или (12)
где F - кольцевая площадь снимаемого слоя, см3; s - подача, см/об.; n - частота вращения обрабатываемого изделия, об./мин; ? - удельная масса обрабатываемого материала, г/см3.
При фрезеровании различных материалов цилиндрическими и дисковыми фрезами объем снимаемого слоя
мм3/мин,
(13)
а масса снимаемой стружки

, кг/ч, (14)
где sM - минутная подача, мм/мин; t - глубина фрезерования, мм; В - ширина фрезерования, мм; ? - удельная масса обрабатываемого материала, г/см3.
Скорость воздушного потока и объем воздуха, необходимые для удаления (транспортировки) по трубопроводам элементной стружки и пыли, являются исходными параметрами для расчета пневмотранспортной системы.
По объему воздуха LВ и транспортной скорости vТ определяется сечение трубопроводов
, м2. (15)
При этом следует иметь в виду конструктивные соображения, размер транспортируемой элементной стружки, стандарты на трубы и т.д. Для станков среднего размера и более крупных не следует принимать трубопроводы, с внутренним диаметром менее 50 мм.

5.3. Определение необходимого количества
первичных средств пожаротушения

При определении видов и количества первичных средств пожаротушения следует учитывать физико-химические и пожароопасные свойства горючих веществ, их отношение к огнетушащим веществам, а также площадь производственных помещений, открытых площадок и установок.
Комплектование технологического оборудования огнетушителями осуществляется согласно требованиям технических условий (паспортов) на это оборудование или соответствующим правилам пожарной безопасности. Комплектование импортного оборудования огнетушителями производится согласно условиям договора на его поставку. Выбор типа и расчет необходимого количества огнетушителей в защищаемом помещении или на объекте следует производить в зависимости от их огнетушащей способности, предельной площади, а также класса пожара горючих веществ и материалов:
класс А - пожары твердых веществ, в основном органического происхождения, горение которых сопровождается тлением (древесина, текстиль, бумага);
класс В - пожары горючих жидкостей или плавящихся твердых веществ;
класс С - пожары газов;
класс D - пожары металлов и их сплавов;
класс (Е) - пожары, связанные с горением электроустановок.
Выбор типа огнетушителя (передвижной или ручной) обусловлен размерами возможных очагов пожара. При их значительных размерах необходимо использовать передвижные огнетушители. Если возможны комбинированные очаги пожара, то предпочтение при выборе огнетушителя отдается более универсальному по области применения.
Для предельной площади помещений разных категорий (максимальной площади, защищаемой одним или группой огнетушителей) необходимо предусматривать число огнетушителей одного из типов, указанное в табл. 1 и 2 перед знаком "++" или "+". В общественных зданиях и сооружениях на каждом этаже должны размещаться не менее двух ручных огнетушителей.

Таблица 1
Нормы оснащения помещений ручными огнетушителями

Кате-
гория
поме-
щения Предель-
ная
защища-
емая
площадь,
м2 Класс
пожара Пенные и
водные
огнетуши-
тели
вмести-
мостью Порошковые
огнетушители
вместимостью,
л/ массой
огнетушащего
вещества, кг Хладо-
новые
огнету-
шители