Разработка конструкции и технологии изготовления монтажного провода с уплотненной жилой

Разработка конструкции и технологии изготовления монтажного провода с уплотненной жилой

Содержание

Введение

. Литературный обзор монтажных проводов

.1     Общие сведения

1.2     Материалы для токопроводящих жил

.3       Защитные покровы

.4       Конструкция токопроводящих жил

.5       Изоляция монтажных проводов

1.5.1  Резиновые смеси

1.5.2  Поливинилхлоридные пластикаты

.5.3    Полиэтилен

.5.4    Фторопласты

1.6   Конструкция изоляции

.       Требования, предъявляемые ЗАО "Атлант" к проводу

.1     Общие сведения

2.2     Свойства и характеристики провода

.3       Требования, предъявляемые к монтажному проводу

.4       Требования, предъявляемые ЗАО "Атлант" к проводу

3.     Уплотнение токопроводящей жилы, достоинства, недостатки

.1     Общие сведения

3.2     Уплотнение токопроводящей жилы на провода МПФХ сечением 0,60

4.     Расчет конструктивного расхода материала

.1     Расчет

.       Выбор технологического оборудования, технологической цепочки изготовления

.1     Волочение медной проволоки на волочильной машине ВСК-13

.1.1  Технические характеристики машины

5.1.2  Технологический режим волочения медной проволоки на волочильной машине ВСК-13

5.2   Волочение медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22

.2.1  Технические характеристики машины

5.2.2  Технологический режим волочения медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22

5.3   Скрутка токопроводящей жилы на крутильной машине D-401

5.4     Изолирование токопроводящей жилы на экструзионной линии HTR фирмы Cerrini

6.     Расчет норм выработки и трудоемкости изготовления

.1     Норма выработки

6.2     Трудоемкость изготовления

7.     Разработка проекта технических условий

.1     Технические требования

.1.1  Основные параметры и размеры

.2     Требования к конструкции

7.3     Требования к электрическим параметрам

.4       Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

.5       Требования по надежности

.6       Правила приемки

.7       Методы контроля

.8       Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

.9       Указания по эксплуатации

.10     Гарантия изготовителя

8.     Экономическая часть

.1     Расчет необходимой массы исходного сырья и стоимости материалов

8.2     Расчет скорости технологической операции

.3       Расчет номинального фонда времени рабочего оборудования

.4       Расчет стоимости материалов и возвратных отходов

.5       Калькуляция

.6       Заключение

9.     Безопасность и экологичность производства

.1     Анализ опасных и вредных производственных факторов

9.2     Выбор средств защиты и разработка мероприятий при эксплуатации

9.2.1  Опасный производственный фактор - электрический ток

9.2.1.1   Организационные мероприятия

9.2.1.2         Технические мероприятия

9.2.2  Вредные производственные факторы - шум и вибрации

9.2.3  Вредные вещества в воздухе рабочей зоны

9.2.3.1   Технические мероприятия. Вентиляция

9.3   Производственное освещение

9.4     Противопожарная безопасность

.5       Экологичность производства

.6       Заключение

Заключение дипломной работы

Список используемой литературы

Введение

Монтажные провода предназначены для передачи электроэнергии. Специальным же назначением этой группы проводов можно назвать монтаж внутриприборного и межприборного соединения, а также соединения электронной и электрической аппаратуры.

На ОАО "Завод "Чувашкабель" изготавливают монтажный провод с уплотненной токопроводящей жилой и изоляцией из фторопласта - МПФХ сечением 0,60 .

Производство этого изделия на заводе обусловлено имеющимися заказами со стороны потребителя - ЗАО "Атлант" БСЗ (Барановичский Станкостроительный Завод) - производителя качественных и надежных холодильников и морозильников, стиральных автоматических машин, встраиваемых конфорочных панелей, электрочайников и газовых, газоэлектрических и электрических плит АТЛАНТ.

ЗАО "Атлант" предъявляет к проводу требования. Такие как:

токопроводящая жила должна быть уплотненной, чтобы при запрессовке провода в контакты не происходило подрезания медных жил;

должна обеспечиваться требуемая гибкость;

провод должен выдерживать предельные температуры при эксплуатации от минус 80 до плюс 180 ;

провод должен быть химически стойким к хладонам R134a, R600a и к синтетическим и минеральным холодильным маслам.

Особенностью конструкции этого провода является уплотненная токопроводящая жила. Уплотненная жила исключает ряд дефектов, присущих обычной конструкции жилы: жила становиться более гладкой и при запрессовке данного провода в контакты не происходит подрезания медных жил. Кроме того, при применении уплотненных жил достигается уменьшение расхода изоляционного материала на 5 - 9 %.

Целью данной работы является организация производства провода, требующая решения следующих задач - разработка конструкции провода, технологии его изготовления, выбор технологического оборудования, разработка проекта технических условий.

В первом разделе данной дипломной работы проведен литературный обзор монтажных проводов.

Во втором разделе представлены требования, предъявляемые ЗАО "Атлант" к проводу.

В третьем разделе произведен анализ достоинств и недостатков уплотненной токопроводящей жилы.

В четвертом разделе представлен расчет конструктивного расхода материала.

В пятом разделе описывается выбранное технологическое оборудование, а также технологическая цепочка изготовления провода.

В шестом разделе представлен расчет норм выработки и трудоемкости изготовления.

В седьмом разделе представлен черновой вариант проекта технических условий.

В работе также рассмотрены вопросы экономического характера (раздел 8) и вопросы безопасности и экологичности производства (раздел 9).

1.  Литературный обзор монтажных проводов

.1      Общие сведения

Кабели и провода низкого напряжения являются одной из наиболее массовых групп кабельных изделий. Распределение электрической энергии во вторичных цепях, силовое питание электрических машин, аппаратов и приборов, электрическое освещение, обмотки электрических двигателей, генераторов и трансформаторов - таков не полный перечень применения кабелей и проводов этой группы.

К настоящему времени по количеству марок и маркоразмеров, а также по разнообразию применяемых материалов и конструкций кабели и провода этой группы опередили все остальные виды кабельной продукции.

Кабели и провода низкого напряжения можно разделить на два вида - кабели и провода питания и монтажные провода и кабели.

В отличие от кабелей и проводов питания монтажные провода и кабели характеризуются весьма малым значением пропускаемого тока. Это отличие определяет их разницу в их назначении.

Монтажные провода, как и другие виды проводов, предназначены для передачи электроэнергии. Специальным же назначением этой группы проводов можно назвать монтаж внутриприборного и межприборного соединения, а также соединение электронной и электрической аппаратуры. Потребность в этих проводах различных конструкций особенно резко возросла в связи с бурным развитием радиоэлектроники, вычислительной техники, автоматики, телемеханики и других отраслей техники. Во всех указанных устройствах монтажные провода применяются в весьма значительных количествах: от них зависит надежная работа многих ответственных агрегатов, и поэтому монтажные провода являются существенной частью этих устройств.

В результате огромного роста ассортимента и объема производства монтажные провода представляют собой самостоятельную группу кабельных изделий.

Для лучшего распознавания монтажных проводов их внешние изоляционные оболочки обычно окрашивают в различные цвета.

Номенклатура марок проводов и кабелей, выпускаемых отечественной промышленностью для внутриприборного и межприборного монтажа, превышает 110 наименований и различается, прежде всего, видом изоляции. Кроме того, внутри каждого вида имеется несколько типоразмеров по количеству токоведущих жил и их общей площади поперечного сечения.

К определяющим характеристикам монтажного провода относятся: число токопроводящих жил, материал и форма сечения жил, количество проволок в жиле, тип изоляции, рабочее напряжение, теплостойкость. Выбирается монтажный провод исходя из назначения и условий эксплуатации.

Материалы, используемые для токопроводящих жил, имеют большое значение, так как от свойств материала зависят дальнейшие свойства провода. Рассмотрим материалы в пункте 1.2.

1.2    Материалы для токопроводящих жил

Основными требованиями к материалам для токопроводящих жил являются: высокая электропроводность, высокие механические характеристики и коррозионная стойкость, технологичность, экономичность и недефицитность. Кроме того, при монтаже эти провода часто подвергаются многократным перегибам, а в эксплуатации возможны и вибрационные нагрузки, это также вызывает необходимость применения медной проволоки.

Величина электропроводности металлов играет определяющую роль при выборе сечений токопроводящих жил кабельных изделий сильного и слабого токов. Высокие механические характеристики проводниковых материалов обеспечивают работоспособность кабельных изделий при изгибах, кручениях, вибрациях и растягивающих нагрузках, а коррозионная стойкость - их сохранность при воздействии климатических и химических факторов. Под технологичностью проводниковых материалов надо понимать возможность получения больших строительных длин проволок, а также их надежного соединения (пайка или сварка). И, наконец, экономичность и недефицитность проводниковых материалов имеет важное значение, так как кабельная промышленность является одним из основных потребителей цветных металлов. В качестве базового материала для токопроводящих жил монтажных проводов применяется только медь. Это объясняется тем, что при конструировании монтажных проводов важно получение минимальных наружных размеров, что достигается применением медной проволоки, обладающей большей, чем у алюминия, проводимостью.

Для придания нужных свойств токопроводящей жиле, в ряде случаев применяют следующие методы:

для предохранения от коррозии медную проволоку покрывают защитными покрытиями (лужение оловом или свинцово-оловянистыми сплавами);

при высокой температуре используется медная посеребренная и никелированная проволока.

Широкое применение меди в кабельной технике вызвано способностью ее к прокатке и волочению, что обеспечивает получение больших длин проволоки, практически любых размеров.

Медная проволока для кабельной промышленности выпускается из меди марок М0 или М1, содержащих наименьшее количество примесей. Медная круглая проволока выпускается марок: МТ - медная твердая (неотожженная), ММ - медная мягкая (отожженная). Медная твердая проволока обладает большей разрывной прочностью, но меньшей пластичностью, чем мягкая, поэтому в большинстве кабельных изделий применяется медная мягкая проволока. Но иногда, когда разрывная прочность токопроводящих жил имеет решающее значение (например, провода для воздушных линий электропередачи), применяется МТ. На воздухе в присутствии влаги медная проволока темнеет, покрываясь пленкой основной соли зеленого цвета. С чистым кислородом медь соединяется при комнатной температуре, с кислородом воздуха - при нагреве выше 220 . Медь также реагирует с некоторыми компонентами изоляционных или защитных материалов (например, с серой).

1.3    Защитные покровы

Токопроводящие жилы монтажных проводов выполняются из медных проволок с защитными покрытиями. Конструктивно защитные покровы монтажных проводов могут быть в виде лакированной оплетки из нитей и в идее монолитного слоя. В качестве волокнистых материалов для защитных оплеток применяется хлопчатобумажная пряжа, полиамидные, полиэфирные и другие синтетические нити и стекловолокно. Монолитные защитные оболочки выполняются из резин, поливинилхлорида, капрона и фторопласта.

Защитные покрытия делаются для того, чтобы исключить следующее:

а) при монтаже аппаратуры количество паек, приходящееся на каждый метр провода, очень велико. Поэтому с точки зрения надежности паек, являющихся наиболее уязвимым местом всякого монтажа, и облегчения их технологии, всю проволоку в жиле надо покрывать металлом или сплавом, обеспечивающим легкую и надежную припайку жилы к различным элементам схем.

б) в процессе хранения и эксплуатации происходит окисление медной проволоки, которое особенно усиливается при высокой температуре.

Для токопроводящих жил монтажных проводов, имеющих нагревостойкость до плюс 200 , в качестве защитного покрытия применяют олово или свинцово-оловянистые сплавы, выше плюс 200  - серебро и никель.

1.4 Конструкция токопроводящих жил

Провода монтажные изготавливаются в широком диапазоне сечений. Сечение монтажных проводов выбирают для длительного режима работы в зависимости от значения проходящего тока и допустимого нагрева.

В пределах выбранного сечения конструкция жилы должна обеспечивать минимальные габариты провода, а также оптимальные значения таких важных монтажных и эксплуатационных характеристик, как гибкость, стойкость к перегибам и вибропрочность. Разумеется, наиболее экономичной, с точки зрения стоимости и обеспечения минимальных габаритов провода, является однопроволочная конструкция жилы. Однако она может быть рекомендована только для проводов сравнительно малых сечений, где по условиям монтажа и эксплуатации отсутствуют жесткие требования по стойкости и перегибам и вибропрочности. Что касается проводов больших сечений, то их токопроводящие жилы имеют многопроволочную конструкцию.

Основным критерием для выбора конструкций токопроводящих жил является величина гибкости и стойкости к перегибам. Гибкость характеризуется усилием, необходимым для изгиба ее на определенный радиус. Для однопроволочной жилы гибкость F может быть определена по формуле 1.1

, (1.1)

где В - жесткость проволоки, Н/м;

Е - модуль упругости при изгибе, Па;

I - момент инерции сечения, кг/.

Для круглой проволоки гибкость вычисляется по формуле 1.2

, (1.2)

где d - диаметр проволоки, м.

Определение гибкости многопроволочных жил сложнее, так как эта величина, кроме количества проволок, входящих в жилу, зависит также от коэффициента скрутки, плотности калибров и других факторов.

Зависимость величины гибкости от количества проволок, входящих в жилу, приведена на рисунке 1.1, аналогичная зависимость величины стойкости к перегибам (количества двойных перегибов до полного разрушения жилы) - на рисунке 1.2.

Рисунок 1.1 - Типичная зависимость гибкости от числа проволок, входящих в жилу

Рисунок 1.2 - Зависимость стойкости к перегибам от диаметра и числа проволок в жиле

Однако следует отметить, что гибкость и стойкость к перегибам проводов зависят не только от конструкции жилы, но и от материала изоляции. Зависимость величин гибкости проводов с разными видами изоляции от числа проволок, входящих в жилу, приведены на рисунке 1.3.

а - неизолированная жила;

б - изоляция из резин и поливинилхлорида;

в - изоляция из полиэтилена низкой плотности;

г - изоляция из фторопласта и полиэтилена высокой плотности

Рисунок 1.3 - Зависимость гибкости проводов разных типов от конструкции токопроводящей жилы

Анализ данных, приведенных на этом рисунке, позволяет сделать некоторые выводы:

суммарная гибкость провода с однопроволочной токопроводящей жилой в основном определяется величиной гибкости жилы, независимо о материала и толщины изоляции;

с многопроволочной жилой и изоляцией из резины и поливинилхлоридного пластиката суммарная гибкость провода в основном зависит от гибкости токопроводящих жил;

с изоляцией из полиэтилена и фторопласта суммарная гибкость провода в основном определяется гибкостью изоляционного слоя (т.е. увеличение количества проволок, входящих в жилу, не приводит к существенному увеличению гибкости провода).

1.5 Изоляция монтажных проводов

Изоляция проводов низкого напряжения может выполняться из резиновых смесей нормальной нагревостойкости, поливинилхлоридных пластикатов, полиэтиленов, кремнийорганической резины и фторопластов.

Все эти материалы (а, следовательно, и провода) можно условно разбить на две группы: провода нормальной и повышенной нагревостойкости. К первой группе относятся провода с изоляцией из резиновых смесей нормальной нагревостойкости, поливинилхлоридных пластикатов и полиэтиленов, ко второй - с изоляцией из кремнийорганической резины и фторопластов. Наиболее широко используются провода первой группы. Это объясняется сравнительной дешевизной и недефицитностью указанных материалов. Провода второй группы выпускаются в ограниченных количествах и применяются только там, глее по условиям эксплуатации требуется высокая нагревостойкость электрооборудования.

1.5.1  Резиновые смеси

Резиновые смеси применялись в кабельной промышленности еще в прошлом веке. Основное достоинство этих материалов - их исключительная гибкость, технологичность и сравнительно небольшая стоимость, хотя резиновая изоляция и требует конструирования специальных защитных покровов из-за недостаточной механической прочности и влагостойкости изоляционных резин.

Резиновые смеси представляют собой композиции, состоящие из каучука (или смеси каучуков) и различных ингредиентов. Наложенные на кабельные изделия резиновые смеси вулканизуются, т.е. переходят из пластического в эластическое состояние, приобретая при этом механическую прочность, упругость и т. д.

1.5.2 Поливинилхлоридные пластикаты

Поливинилхлоридные пластикаты представляют собой смеси поливинилхлорида с пластификаторами, стабилизаторами и другими добавками.

Поливинилхлорид, являющийся продуктом полимеризации хлористого винила, в чистом виде представляет собой жесткий, не эластичный материал. Чтобы придать материалу технологические свойства, в него вводят пластификаторы - совол, диоктилфталат или полимерные материалы на основе себациновой, адипиновой и фталевой кислот. С целью повышения долговечности изоляции пластификаторы вводят в сочетании с антиоксидантом - дефинилпропаном.

При температуре выше 140  поливинилхлорид разлагается с выделением хлористого водорода, который каталитически ускоряет процесс разложения полимера. Повышение температуры разложения поливинилхлорида достигается путем введения в пластикат стабилизаторов, способных связывать выделяющийся хлористый водород. Кроме того, стабилизаторы поглощают кислород, проникающий внутрь изоляции. Наиболее распространенными стабилизаторами для поливинилхлоридных пластикатов являются углекислый свинец, соли стеариновой кислоты, а также стеараты металлов, главным образом свинца, в композиции с эпоксидными смолами. С целью удешевления поливинилхлоридных пластикатов и придания им ряда специфических свойств в них вводят наполнители (некоторые сорта каолина, карбонат кальция, тальк, шиферная и кварцевая мука, двуокись кремния, основной карбонат свинца и т.д.) в количестве не более 20 % от веса поливинилхлорида. Для получения цветных композиций в поливинилхлоридные пластикаты добавляются красители.

Основные достоинства пластикатов - высокая технологичность, гибкость, негорючесть и химическая стойкость. Так как их электрические характеристики существенно уступают электрическим свойствам многих других пластмасс, то это и определяет область применения изоляционных поливинилхлоридных пластикатов - изоляция низкочастотных кабелей и проводов низкого напряжения. Надо отметить и сравнительно низкую морозостойкость большинства этих пластикатов, что ограничивает возможность применения кабелей с такой изоляцией в районах Крайнего Севера.

1.5.3 Полиэтилен

Полиэтилен - продукт полимеризации этилена - является одним из самых распространенных изоляционных материалов в кабельной технике. Для изолирования кабелей и проводов в настоящее время используют следующие виды полиэтиленов.

Полиэтилен низкой плотности, получаемый путем полимеризации при высоком давлении, обладает хорошими электроизоляционными свойствами, что и определяет его использование в качестве изоляции высоковольтных, радиочастотных кабелей и кабелей связи. Этот полиэтилен весьма технологичен, влагостоек, механически прочен и инертен по отношению к большинству агрессивных сред. Однако нестабилизированный полиэтилен быстро теряет эти характеристики под воздействием тепла и атмосферных условий. Для повышения стойкости полиэтилена к тепловому старению в него вводят стабилизаторы.

К числу существенных недостатков полиэтилена низкой плотности относятся резкое размягчение при кратковременных перегревах (возникающих, например, в силовых кабелях при токах короткого замыкания), склонность к растрескиванию при соприкосновении с поверхностно-активными средами (толуол, бензол, растительные и минеральные масла, металлические мыла, кремнийорганические жидкости и т.д.) и горючесть.

Более высокой длительной нагревостойкостью обладает полиэтилен высокой плотности, получаемый полимеризацией при низком давлении. Он также более прочен механически (особенно по твердости и стойкости к продавливанию). Однако по технологичности этот материал существенно уступает полиэтилену низкой плотности и практически может использоваться только для проводов и кабелей с тонкостенной изоляцией (монтажные и обмоточные провода, кабели управления и т.д.).

В последние годы в кабельной промышленности широко применяется вулканизующийся (или сшитый) полиэтилен, представляющий собой композицию из полиэтилена низкой плотности, стабилизаторов, наполнителей и вулканизующих агентов. В процессе переработки на кабельном оборудовании эта композиция вулканизуется, т. е. производится поперечная сшивка молекул полиэтилена (химическая вулканизация). Наполнители (органические или неорганические сажи) придают свулканизованной смеси большую стойкость к продавливанию при высоких температурах. Сшивку молекулярных цепей полиэтилена можно производить и радиационным способом пропуская изолированные полиэтиленом жилы через облучатель (например, ускоритель электронов). Сшитая изоляция при сохранении уровня основных электрических характеристик полиэтилена приобретает принципиально новые свойства, важнейшим из которых является стойкость к кратковременным перегревам (до 150 - 200 ), что позволяет использовать кабели с такой изоляцией в сильноточных цепях в режимах коротких замыканий.

Для получения пористой изоляции при изолировании кабелей связи применяется композиция, состоящая из полиэтилена и порообразователя (порофора). Поры в изоляции образуются превращением порофора в газообразное вещество в процессе изолирования (температура в головке шприц-пресса при переработке полиэтилена составляет 180 - 225 ).

Для изолирования некоторых кабелей и проводов специального применения (шахтные кабели, авиационные провода и т. д.) используется негорючий полиэтилен, который может быть получен прививкой в молекулы полиэтилена атомов хлора или фтора, или созданием композиций с различными добавками (трехокись сурьмы и хлорированные углеводороды, выделяющие хлор при повышенных температурах). По электрическим и механическим характеристикам негорючий полиэтилен уступает чистому полиэтилену.

И, наконец, для экранирования высоковольтных и антивибрационных кабелей используют полупроводящий полиэтилен, представляющий собой композицию полиэтилена, полиизобутилена и ацетиленовой сажи (в пропорции 1: 1: 1,3). В качестве пластификатора добавляют стеариновую кислоту.

1.5.4 Фторопласты

Фторопластами называют пластмассы на основе производных этилена, в которых атомы водорода замещены фтором, а также сополимеры тетрафторэтилена с другими мономерами.

В настоящее время в кабельной технике применяются следующие фторопласты.

Политетрафторэтилен (фторопласт-4Д) - продукт полимеризации тетрафторэтилена - обладает хорошими электрическими и механическими характеристиками и исключительной нагревостойкостью. Этот материал стоек к различным агрессивным средам, влагонепроницаем и морозостоек.

Фторопласт-4 применяют для изготовления конденсаторных и электроизоляционных пленок, антифрикционных материалов, самосмазывающихся вкладышей подшипников, уплотнительных деталей - прокладок, набивок, работающих в агрессивных средах; труб, гибких шлангов, кранов, тары пищевых продуктов; его используют в восстановительной хирургии. Фторопласты также нашли применение для зашиты металла от воздействия агрессивных сред. Покрытие производится из суспензий или эмульсий с последующим спеканием.

Фторопласт-4 не перерабатывается в изделие обычными для термопластов методами, так как не переходит в вязкотекучее состояние. Изделия из фторопласта-4 получают спеканием при температуре 350 - 370  порошка, спрессованного по форме детали.

Физиологическая и биологическая безвредность фторопласта обуславливает его широкое применение в медицинской и фармакологической промышленности. Из него изготавливают протезы кровеносных сосудов, сердечных сосудов, сердечных клапанов, ёмкости для хранения крови и сыворотки, упаковку для лекарств и многое другое.

В пищевой промышленности и бытовой технике фторопласт используется для изготовления облицовки валов для раскатки текста, антиадгезионных и антипригарных покрытий, для изготовления уплотнений молочных насосов и насосов для пищевых жидкостей и т. д.

Фторопласт-4 хорошо обрабатывается точением, сверлением, фрезерованием и шлифованием.

Фторопласт-4 - уникальный материал, полученный химическим путём. Он отличается высокой химической стойкостью, не изменяется даже при кипячении в "царской водке". Вместе с феноменальной инертностью фторопласт-4 характеризуется малой пористостью, отличными электрическими и механическими свойствами. Хорошая механическая прочность сохраняется в области температур от минус 190  до плюс 250 .

Он обладает низким, почти не зависящим от температуры коэффициентом трения, совершенно гидрофобен, физиологически инертен. Диэлектрические свойства его не изменяются до 200 , а химические - до 300 . Эти свойства материала делают изделия из него незаменимыми в химической, электротехнической промышленности, приборостроении, машиностроении, атомно-энергетической, пищевой, лёгкой и медицинской промышленности.

Для повышения твёрдости, теплопроводности, стойкости и истиранию, снижения деформации под нагрузкой и коэффициента термического расширения к фторопласту-4 добавляют различные наполнители.

Разработаны различные его модификации - фторопласт-4Д, фторопласт-4М (-4МБ, -4МБ-2, -4МД), фторопласт-4НА и другие. Они более технологичны в переработке, допускают возможности изготовления изделий литьем под давлением.

Фторопласт-4Д (фторплан-4Д) - модификация фторопласта-4, отличающаяся повышенной пластичностью, позволяющей производить его переработку прессованием и экструзией. Из его порошков изготавливают водные суспензии для получения защитных покрытий, специальных лаков, пропиточных составов и свободных плёнок.

Фторопласты 4, -4Д стойки ко всем минеральным и органическим кислотам, щелочам, органическим растворителям, окислителям и другим агрессивным средам. Не стойки к расплавленным щелочным металлам или растворам их в аммиаке, элементарному фтору и трёхфтористому хлору при повышенных температурах.

К недостаткам политетрафторэтилена относятся повышенная жесткость, малая короностойкость и, главное, низкая технологичность (изоляция кабелей и проводов из этого материала выпрессовывается в основном на малопроизводительных прессах плунжерного типа и требует дополнительной термообработки).

Перспективным является применение в качестве изоляции теплостойких кабелей и проводов фторопласта-4М - продукта сополимеризации тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Фторопласт-4М и его разновидности 4МБ, 4МБ-2, 4МД и 4МП являются модификацией фторопласта-4. По свойствам фторопласт-4М и его разновидности мало отличаются от фторопласта-4. При этом они обладают важным преимуществом-способностью к переработке и изделия всеми обычными методами, и в первую очередь экструзией и литьем под давлением. Этот материал может перерабатываться на червячных прессах и мало уступает политетрафторэтилену по основным, электрическим характеристикам и нагревостойкости.

Способность перерабатываться обычными методами обусловлена тем, что вязкость расплава фторопласта-4М в миллион раз меньше вязкости расплава фторопласта-4.

Фторопласт-4М имеет кристаллическую структуру, его степень кристалличности 40-55%. В отличие от фторопласта-4 кристаллическая структура фторопласта-4М относительно нечувствительна к условиям формования, главным образом к скорости охлаждения. При температуре переработки из него получается истинно-текучий расплав, при охлаждении которого не образуется пустот, вследствие чего изделия из него практически непористы.

Фторопласт-4М можно сваривать без применения повышенного давления, он более радиационно-стоек, чем фторопласт-4, под действием радиации и ультрафиолетовых лучей при повышенной температуре происходит его сшивание.

Фторопласт-4М более прозрачен и менее хладотекуч, чем фторопласт-4, но имеет более низкую температуру эксплуатации (на 50 °С) вследствие более низкой температуры плавления (265 - 285 °С) и разложения (выше 380 °С), а также несколько большие тангенс угла диэлектрических потерь в области высоких частот ( Гц) и удельное объемное электрическое сопротивление в области высоких температур (200 °С).

Фторопласт-4М выпускают в виде тонкого некомкующегося порошки, гранул и концентрированной водной суспензии. Порошкообразный фторопласт-4М выпускают для получения пленок методом экструзии. Порошок фторопласта-4МП выпускают для получения покрытий методами порошкового напыления.

Фторопласт-4МБ выпускают в виде гранул или порошка для получения свободных пленок повышенной прочности (марка А), для изоляции проводов (марка Б) и для литья под давлением. Фторопласт-4МБ отличается от фторопласта-4М более высокой термостабильностью, лучшими и более стабильными диэлектрическими характеристиками, большей прозрачностью, бесцветностью, более высокой механической прочностью.

Фторопласт-4МБ-2 выпускают в виде порошка и гранул для тонкой конденсаторной пленки, для изоляции проводов и кабеля и для получения порообразующего полимера.

Фторопласт-4МБ-2 отличается от фторопласта-4МБ лучшими электроизоляционными характеристиками в области высоких температур (200 °С) и частот.

Фторопласт-4МД выпускают в виде 50 - 60 %-ной водной суспензии, применяющейся для покрытия металлических поверхностей и полимерных пленок, для пропитки стеклоткани с целью придания ей антиадгезионных свойств, для получения свободных пленок, стеклотекстолитов.

1.6    Конструкция изоляции

По конструкции изоляция проводов низкого напряжения может быть однородной и комбинированной. Однородная выполняется в виде монолитного слоя из резины или пластмассы. Такую изоляцию имеют провода питания и большинство монтажных проводов. К преимуществам монолитных оболочек относятся высокая производительность технологического процесса их наложения, а также герметичность и повышенная механическая прочность. В отдельных случаях, когда по условиям эксплуатации к монтажным проводам предъявляются требования, которые не могут быть удовлетворены одним слоем изоляции (например, сочетание повышенной нагревостойкости и стойкости к придавливающим нагрузкам и т. д.) применяется комбинированная изоляция, сочетающая обмотку из нагревостойких и механических прочных нитей с наружным слоем из пластмассы (например, натуральный или синтетический шелк и поливинилхлоридный пластикат, стекловолокно и фторопласт и т. д.). Это сочетание, хотя и несколько увеличивает габариты проводов, обеспечивает повышенную стойкость к продавливанию и разовым перегревам.

В отличие от высоковольтных проводов, где толщина изоляции выбирается по допустимой напряженности электрического поля, для проводов низкого напряжения выбор толщины изоляции производится из условий достаточной механической прочности и из технологических соображений. Для современных пластмасс, обладающих высокой механической прочностью, последнее обстоятельство имеет решающее значение. Под технологичностью понимается достижение максимальной однородности изоляции. Исследование этого вопроса показало, что для каждого изоляционного материала, независимо от способа его переработки, существует оптимальная с точки зрения однородности толщина изоляции, величина которой зависит от однородности исходного сырья, и степени освоения технологического процесса изолирования.

При этом наиболее действенным критерием технологической стабильности (однородности) изоляции проводов низкого напряжения являются значения статистических параметров распределений пробивных напряжений образцов проводов разных конструкций. Указанные распределения в большинстве случаев весьма близки к нормальному распределению и полностью определяются двумя статистическими параметрами:

средним значением пробивного напряжения , вычисляемым по формуле 1.3

 (1.3)

стандартным отклонением , которое вычисляется по формуле 1.4

 (1.4)

где  - пробивное напряжение i-го образца;

n - общее количество испытанных образцов.

Для серийных изоляционных материалов при одной и той же толщине изоляции величина среднего значения пробивного напряжения обычно весьма стабильна. Поэтому однородность изоляции можно оценивать величиной стандартного отклонения, характеризующей разброс значений пробивного напряжения. Более удобно для этой цели пользоваться безразмерной величиной, которая в математической статистике называется коэффициентом вариации С, которую определяют по формуле 1.5

. (1.5)

На рисунке 1.4 показана зависимость величины коэффициента вариаций от толщины изоляции для проводов разных типов.

- провода с изоляцией из полиэтилена;

- фторопласта-4;

- поливинилхлорида;

- кремнийорганической резины

Рисунок 1.4 - Зависимость коэффициента вариации значений пробивных напряжений проводов разных типов от толщины изоляции

Провода для монтажа радиоэлектронной аппаратуры и приборов изготовляют с полиэтиленовой, поливинилхлоридной, стекловолокнистой, резиновой и фторопластовой изоляцией (рисунок 1.5).

а - гибкий многопроволочный с резиновой изоляцией;

б - гибкий многопроволочный с двойной обмоткой из полиамидного шелка, лакированный;

в - с резиновой изоляцией в оплетке, покрытой лаком, одножильный;

г - монтажный провод с поливинилхлоридной изоляцией;

д - гибкий многопроволочный в обмотке и оплетке из стекловолокна лакированный

Рисунок 1.5 - Монтажные провода

2. Требования, предъявляемые ЗАО "Атлант" к проводу

.1 Общие сведения

Провод МПФХ 0,60 изготавливают на ОАО "Завод "Чувашкабель" по заказу ЗАО "Атлант" БСЗ, г. Барановичи, Республики Беларусь.

В 2009 году начата работа по отработке технологии изготовления провода с изоляцией из фторопласта. Также в 2009 году была отправлена первая опытная партия провода. Результаты технологических испытаний данной партии провода оказались отрицательными. Причина заключается в том, что в процессе запрессовки данного провода в контакты обнаружились подрезания медных жил, из-за недостаточной плотности скручиваемых медных жил. Устранить причину сразу не получилось, так как на имеющемся, на тот момент парке крутильного оборудования изготовить провод с более уплотненной жилой не могли. И работы были прекращены.

В связи с заинтересованностью ЗАО "Атлант" БСЗ и поступлением нового крутильного оборудования, ОАО "Завод "Чувашкабель" возобновили работы по отработке технологии изготовления провода с изоляцией из фторопласта.

В настоящее время ОАО "Завод "Чувашкабель" изготовили и отправили пробную партию провода с уплотненной жилой, изготовленную на новом оборудовании, для проведения технологических испытаний на ЗАО "Атлант" БСЗ. Результаты испытаний положительны.

Дополнительные исследования срезов провода показали, что устранение указанного дефекта, можно обеспечить:

снижением эксцентриситета изоляции относительно токопроводящей жилы;

компактированием жилы;

применением твердой (неотожженой) проволоки.

2.2 Свойства и характеристики провода

Качество провода - гарантированное сохранение проводом своих свойств в предназначенной для этого области эксплуатации при условии правильного (с учетом указаний и рекомендацией производителя) монтажа-прокладки. Все свойства и характеристики провода по своему происхождению можно разделить на три группы: свойства провода, связанные с природой диэлектрика; свойства провода, приобретаемые на стадии технологической обработки и изготовления; поведение провода, связанное с условиями монтажа. Рассмотрим каждую из групп:

а) свойства провода, связанные с природой диэлектрика.

Существует множество диэлектрических материалов, применяемых в кабельной промышленности. Все они различаются по своему физико-молекулярному строению (полярность - неполярность молекул, тип кристаллической решетки, прочность связи противоположно заряженных частиц и т. д.). В зависимости от условий, в которых приходится эксплуатировать провод, становится экономически целесообразным использовать тот или иной конкретный тип диэлектрика.

Пример 1. Неполярные диэлектрики типа полистирол, полиэтилен чрезвычайно выгодны для использования в области высокочастотных проводов. Но ввиду их жесткости эти провода ограниченны в применении в тех областях, где требуются монтажные изгибы, криволинейные участки прокладки.

Пример 2. Поливинилхлорид, обладая высоким удельным электрическим сопротивлением, выгоден в применении в проводах низкого напряжения и в проводах постоянного напряжения.

Пример 3. Лучший диэлектрик для высоких и сверхвысоких частот, высокой температуры (до 300 °C) - фторопласт-4. Чрезвычайно сложен в изготовлении и соответственно дорог. Применяется в атомной энергетике и других ответственных областях.

Пример 4. Кремнийорганическая резина, обладая свойством высокой короностойкостью (способность сопротивляться разрушающим ионизационным процессам) сохраняет это свойство в диапазоне от минус 60 до плюс 250 °C, является по существу единственным нагревостойким изоляционным материалом, пригодным для изготовления монтажных высоковольтных проводов. Также обладает присущей всем резинам эластичностью.

б) свойства провода, приобретаемые на стадии технологической обработки и изготовления.

Производитель провода может влиять на первоначальные свойства диэлектрического материала, ухудшая или улучшая их, следующими мерами:

) подбор рецептуры смеси предпринимается для придания диэлектрику недостающих свойств, введением различных добавок. Однако зачастую улучшая одни свойства, ухудшаются другие.

Например, в поливинилхлорид для увеличения морозостойкости и эластичности вводятся сильно полярные пластификаторы, ухудшающие диэлектрические свойства провода и делающие невозможным их применение для напряжения высокой частоты.

) конструкционные изменения, предполагающие многослойность провода. Это может быть повышающая механическую прочность броня из твердого диэлектрика или металла, снижающий радиопомехи экранирующий слой и т. д.

) обеспечение однородности изоляции - избежание попадания случайных примесей, смешение разнотипных смесей.

) обеспечение технологической точности оборудования, гарантирующей постоянно требуемых режимов изготовления.

в) поведение провода, связанное с условиями монтажа.

Каждый провод изготавливается для определенной области эксплуатации, в пределах которой он надежно работает в течение гарантированного срока эксплуатации. К выходу провода могут привести такие действия монтажника, как:

) Превышение предельных для данного провода параметров сети (напряжение, частота тока), несоблюдение минимальных расстояний между проводами, между проводом и заземленной поверхностью, подвержение ударам острыми или тяжелыми предметами механически незащищенных проводов.

) Несоблюдение условий прокладки таких, как - вентилируемость зоны прокладки для нагреваемых в процессе эксплуатации проводов, - исключение попадания влаги, солнечных лучей, агрессивных жидкостей (кислота, щелочь, масло, бензин). Например, попадание влаги на провода с ПВХ изоляцией приводит к потере пластификаторов, а солнечная радиация способствует повышению температуры, хрупкости, что приводит к образованию трещин в зимних условиях.

2.3 Требования, предъявляемые к монтажному проводу

Можно назвать следующие требования к изоляции:

электрическая прочность;

механическая прочность;

огнестойкость;

морозостойкость;

теплостойкость;

стойкость к озоновому разрушению;

стойкость к солнечной радиации;

влагостойкость;

долговечность.

Требования к токопроводящей жиле включают в себя:

допустимый нагрев;

допустимые потери напряжения.

2.4 Требования, предъявляемые ЗАО "Атлант" к проводу

. Провод должен состоять из 19 проводников диаметром 0,20 мм, общей площадью поперечного сечения проводников 0,60 .

. Материал проводников - медь.

. Шаг скрутки - 8 мм.

. Наружный диаметр провода с изоляцией - диаметр .

. Температурный индекс провода - 180.

) Предельные температуры при эксплуатации от - 80 до + 180 .

) При подвижном соединении от минус 55 до плюс 180 .

. Электрическое сопротивление изоляции при 20  1 км провода не менее 500 МОм.

. Изоляция провода должна выдерживать испытание электрическим напряжением переменного тока 2500 В в течение 1 мин.

. Минимальный предел прочности на разрыв 450 Н/.

. Удлинение пучка - не более 3 %.

. Эксплуатационные предельные нагрузки, выдерживаемые проводом:

при монтаже 80 Н/;

в рабочем режиме 25 Н/.

. Минимальный радиус искривления провода:

при подвижном соединении - не менее 6d;

при неподвижном соединении - не менее 3d (d - наружный диаметр провода с изоляцией - 1,48 мм).

. Провод должен быть химически стойким к хладонам R134a, R600a и к синтетическим и минеральным холодильным маслам. Величина экстрагируемости изоляции в хладономасляной среде в течение 6 часов не более 1 %.

3. Уплотнение токопроводящей жилы, достоинства, недостатки

.1 Общие сведения

Коэффициент заполнения круглых неуплотненных жил колеблется в пределах 74 - 76 %. Повышение этого коэффициента достигается уплотнением жил. Уплотнение производится путем обжатия жилы во вращающихся вальцах, размещающихся непосредственно в крутильных машинах. Если обжатие жилы производить по каждому повиву, то можно получить коэффициент заполнения, близкий к 0,9.

Уплотненные жилы позволяют уменьшить наружные размеры проводов, при этом экономия на материалах достигает 5 - 10 %. Кроме того, поверхность уплотненных жил становится более гладкой, за счет чего уменьшается эффект проволочности и достигается более плотное прилегание электропроводящего экрана к жиле, что особенно важно для проводов и кабелей с пластмассовой изоляцией. На рисунке 3.1 показана схема неуплотненной и уплотненной круглой токопроводящей жилы.

а - неуплотненная; б - уплотненная

Рисунок 3.1 - Схема круглой токопроводящей жилы

Однако уплотнение жил приводит к явлению нагартовки проволок, при этом несколько увеличивается их электрическое сопротивление. Кроме того, в процессе уплотнения происходит значительная вытяжка проволок. В жилах больших сечений вытяжка проволоки может достигать 10 % и более. Это приводит к уменьшению сечения жилы после обжатия, что нужно учитывать при конструировании уплотненных жил.

Уплотнение круглых медных жил производится по повивам с помощью трех пар последовательно установленных уплотняющих вальцов (рисунке 3.2).

Рисунок 3.2 - Вальцы для уплотнения круглых жил.

Первая пара вальцов производит предварительное обжатие, придавая жиле форму эллипса, вторая пара вальцов доводит жилу до нужного размера и третья предназначена для чистовой обработки поверхности жилы. Такая система уплотнения позволяет получить коэффициент заполнения 0,9 - 0,91.

.2 Уплотнение токопроводящей жилы для провода МПФХ сечением 0,60

Уплотнение токопроводящей жилы провода МПФХ сечением 0,60  производится для того, чтобы жила стала более гладкой и при запрессовке данного провода в контакты не происходило подрезание медных жил.

На ОАО "Завод "Чувашкабель" проведен подбор технологических режимов скрутки уплотненной токопроводящей жилы на крутильной машине D-401. В качестве уплотняющего калибра использовались различные калибры. Оптимальным для уплотнения жилы принят следующий маршрут:

на входе калибр диаметром 0,98 мм;

перед дугой калибр диаметром 1,50 мм (выполняет функцию только как направляющий калибр);

после дуги калибр не устанавливался.

Схема заправки - все 19 проволок после направляющей розетки заправлены сразу в калибр диаметром 0,98 мм без использования промежуточного калибра для семи проволок. Розетка установлена на расстоянии 5 - 10 см от калибра. Натяжение семи центральных проволок выставлено примерно в 1,5 раза больше, чем у остальных 12 проволок.

4. Расчет конструктивного расхода материала

Конструкция провода и используемые материалы для изготовления провода указаны в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Конструктивный расход материала

4.1 Расчет

Расчет производился следующим образом:

а) вычислим сечение одной проволоки S,  по формуле 4.1

, (4.1)

где d - диаметр одной проволоки, мм.

б) рассчитаем массу одной проволоки m, кг по формуле 4.2

, (4.2)

где V - объем одной проволоки, ;

 - плотность меди, кг/ ( = 8890 кг/).

Чтобы рассчитать объем одной проволоки V, воспользуемся формулой 4.3

, (4.3)

l - длина проволоки (l = 1000 м).

;

.

 (4.4)

 - диаметр одной проволоки, мм;

К - коэффициент, учитывающий количество проволок в жиле (К = 5).

За счет уплотнения  мм.

г) для определения коэффициента укрутки отобразим развернутый вид проволоки (рисунок 4.1) и по нему определим величину а.

Рисунок 4.1 - Сечение скрученной проволоки

По теореме Пифагора найдем величину а, мм:

;

;

a = 8,594 мм.

д) теперь найдем коэффициент укрутки  по формуле 4.5

, (4.5)

где h - шаг скрутки, мм (h = 8 мм).

е) по формуле 4.6 вычислим массу 1 км жилы М, кг/км

 (4.6)

где  - количество проволок в жиле.

ж) рассчитаем сечение провода  по формуле 4.7

 (4.7)

где  - диаметр по изоляции, мм

и) вычислим массу изоляции , кг по формуле 4.8

, (4.8)

где V - объем изоляции, ;

 - плотность фторопласта, кг/ ( = 2200 кг/).

Объем рассчитываем по формуле 4.3:

Тогда получим

5. Выбор технологического оборудования, технологической цепочки изготовления

Чтобы изготовить провод МПФХ сечением 0,60  я выбрала следующее оборудование: волочильную машину ВСК-13, волочильную машину UDZWG 40/22, крутильную машину D-401, экструзионную линию HTR 45+30 фирмы Cerrini, переточный станок ПКС-3. Выбор производился исходя из технических данных машин.

Тогда, цепочка изготовления провода будет следующая:

волочение медной проволоки на волочильной машине ВСК-13;

волочение медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22;

скрутка токопроводящей жилы на крутильной машине D-401;

изолирование токопроводящей жилы на экструзионной линии HTR 45+30 фирмы Cerrini;

перемотка готового провода на перемоточном станке ПКС-3;

приемо-сдаточные испытания.

5.1 Волочение медной проволоки на волочильной машине ВСК-13

5.1.1 Технические характеристики машины

1. Максимальный диаметр медной катанки, мм - 8,00.

. Диаметр готовой медной проволоки, мм - 1,80.

. Количество волок - 13.

. Скорость волочения, м/с - 5-30.

. Количество тяговых роликов - 7.

. Количество ступеней на ролике - 3.

. Объем потребляемой эмульсии, /ч - 16,2-33,0.

. Расход воды, л/мин - 50-80.

5.1.2 Технологический режим волочения медной проволоки на волочильной машине ВСК-13

Технологический режим волочения медной проволоки на волочильной машине ВСК-13 представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Технологический режим волочения на волочильной машине ВСК-13

5.2 Волочение медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22

5.2.1 Технические характеристики машины

1. Максимальный диаметр медной катанки, мм - 2,50.

. Диаметр готовой медной проволоки, мм - 0,20.

. Количество волок - 22.

. Скорость волочения, м/с - 8,0 - 40,0.

. Количество тяговых роликов - 6.

. Количество ступеней на ролике - 4.

. Объем эмульсионного бака, л - 800.

5.2.2 Технологический режим волочения медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22

Технологический режим волочения медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22 представлен в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Технологический режим волочения на волочильной машине UDZWG 40/22

5.3 Скрутка токопроводящей жилы на крутильной машине D-401

Технические характеристики крутильной машины D-401 представлены в таблице 5.3.

Таблица 5.3-Технические характеристики крутильной машины D-401

Процесс скрутки представлен на рисунке 5.2

Рис. 5.2 - Процесс скрутки

Расправленные веером проволоки идут с одного или нескольких выпусков и поодиночке пропускаются через отверстия на плетельной плитке 1. Оттуда они вместе в виде пучка проволок пропускаются через ниппель свивки 2 и через вал ротора 3 заходят внутрь машины. Здесь происходит первое отведение литцы ротором. По роторному бугелю 4 литца заводится внутрь через направляющий ролик 5. В этом месте литца отводится второй раз. Направление скрутки можно выбирать: "налево" (S-плетение) и "направо" (Z-плетение).

Конструкция крутильной машины представлена на рисунке 5.1

Рисунок 5.1 - Конструкция крутильной машины

5.4 Изолирование токопроводящей жилы на экструзионной линии HTR 45+30 фирмы Cerrini

Технические характеристики экструзионной линии HTR 45+30 фирмы Cerrini представлены в таблице 5.4.

Таблица 5.4 - Технические характеристики машины

6. Расчет норм выработки и трудоемкости изготовления

.1 Норма выработки

Норма выработки - количество единиц продукции или работы, которое должно быть изготовлено в единицу времени (час, рабочую смену, месяц) в определённых организационно-технических условиях одним или группой рабочих соответствующей квалификации.

Норма выработки в зависимости от вида работы может быть выражена в штуках, единицах меры длины, площади, объёма или веса. Определяется по формуле 6.1:

, (6.1)

где  - норма выработки, км;

 - количество минут за смену при 8-часовом рабочем дне, минутах (=480 минут);  - скорость;

 - отношение машинного времени к времени за смену (=0,75).

Рассчитаем норму выработки по каждой операции:

а) Операция волочения медной проволоки на волочильной машине ВСК-13. Линейная скорость волочения медной проволоки =12 м/с, либо =720 м/мин. Норма выработки будет равна:

Так как при операциях волочения норма выработки рассчитывается в килограммах, произведем пересчет, используя формулы 6.2 и 6.3.

, (6.2)

где М - масса 1 м медной проволоки, кг/м;

 - плотность меди, кг/ (кг/);

d - диаметр проволоки, м (d=0,0018 м).

 (6.3)

Используя эти данные, получим =0,0226 кг/м,  5860,7 кг.

б) Операция волочения медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22. Линейная скорость волочения медной проволоки =28 м/с, либо =1680 м/мин. Норма выработки будет равна:

Дальнейший расчет выполняем таким же образом, как и в пункте а:

d=

=0,00028 кг/м,  168,8 кг.

в) Операция скрутки токопроводящей жилы на крутильной машине D-401. Чтобы рассчитать норму выработки при скрутке, введем формулу 6.4.

, (6.4)

где  - скорость вращения крутильной рамы, об/мин;

=2250 об/мин (50% от максимального значения = 4500 об/мин; 1оборот - 2 скрутки, то есть 4500/2, получаем 2250 об/мин);

h - шаг скрутки, м (h=8 м).

Получим:  м/мин, тогда  м. Норма выработки по скрутке вычисляется в км.

г) Операция изолирования токопроводящей жилы на экструзионной линии HTR 45+30 фирмы Cerrini. Линейная скорость изолирования составляет =80 м/мин. Норма выработки вычисляется в км.

.2 Трудоемкость изготовления

Трудоемкость - это показатель, характеризующий затраты рабочего времени на производство определённой потребительной стоимости или на выполнение конкретной технологической операции.

Трудоемкость изготовления определяется по формуле 6.5.

, (6.5)

где  - трудоемкость изготовления;

 - рабочее время;

 - количество произведенной продукции.

Произведем расчет трудоемкости по каждой операции:

а) при волочении медной проволоки на волочильной машине ВСК-13:  мин/кг.

б) при волочении медной проволоки на волочильной машине UDZWG 40/22:  мин/кг.

в) при скрутке токопроводящей жилы на крутильной машине D-401:  мин/км.

г) при изолировании токопроводящей жилы на экструзионной линии HTR 45+30 фирмы Cerrini:  мин/км.

7. Разработка проекта технических условий

Настоящие технические условия распространяются на провод монтажный марки МПФХ сечением 0,60  с 19 медными жилами, с изоляцией из фторопласта 4МБ, в дальнейшем именуемый "провод".

Провод предназначен для электромонтажа компрессоров холодильного оборудования, рассчитывается на эксплуатацию при температуре от минус 80 до плюс 180  при напряжении 250 В. Вид климатического исполнения провода - В по ГОСТ 15150-69. Провод должен удовлетворять требованиям ОСТ 16 0.800.365-76 и дополнений к нему, утвержденным в установленном порядке, именуемых в дальнейшем "ОТУ", и требованиям настоящих технических условий. Пример записи условного обозначения провода при их заказе и в документации: марка МПФХ сечением 0,60  и изоляцией зеленого цвета: "Провод МПФХ 0,60 З"

7.1    Технические требования

7.1.1 Основные параметры и размеры

1. Число и номинальное сечение токопроводящих жил, наружный максимальный и минимальный диаметр провода должны соответствовать указанным в таблице 7.1.

. Строительная длина провода должна быть не менее 20 м. Допускаются длины от 5 до 20 м в количестве не более 30 % от общей длины сдаваемой партии.

Таблица 7.1

7.2    Требования к конструкции

1.   Токопроводящая жила должна изготавливаться из медной твердой проволоки. Конструкция токопроводящей жилы должна соответствовать указанной в таблице 7.2.

Таблица 7.2

.     Токопроводящая жила должна быть изолирована фторопластом-4МБ в виде сплошного слоя.

Номинальная толщина изоляции должна быть равна 0,24 мм, минимальная - 0,19 мм.

.     Цвет изоляции должен быть зеленый.

7.3    Требования к электрическим параметрам

.        Электрические параметры проводов при приемке и поставке должны соответствовать нормам, указанным в пунктах 1. - 2.

.        Электрическое сопротивление токопроводящих жил постоянному току, пересчитанное на 1 км длины провода и температуру 20 , должно соответствовать указанному в таблице 7.3.

Таблица 7.3

. Провод должен выдержать в течение 1 минуты испытание переменным напряжением частоты 50 Гц, В:

без внешних воздействующих факторов - 2500.

. Электрическое сопротивление изоляции, пересчитанное на 1 км длины провода и температуру 20 , должно быть не менее 500 МОм.

. Значения электрических параметров на период эксплуатации и хранения должны соответствовать нормам, указанным в пунктах 7.3.2.1, 7.3.2.2.

. Электрическое сопротивление токопроводящей жилы постоянному току, пересчитанное на 1 км длины и температуру 20 , должно быть не более 120 % от значения при приемке и поставке.

. Электрическое сопротивление изоляции проводов, пересчитанное на 1 км длины, должно быть не менее 500 МОм.

7.4    Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

1.       Кабели должны быть стойкими к воздействию механических, климатических и биологических факторов, приведенных в пунктах 1. - 2.

.        Синусоидальная вибрация, механический удар одиночного действия, механический удар многократного действия, линейное ускорение, акустический шум - по ОТУ.

.        Максимальная рабочая температура при эксплуатации 180 .

.        Пониженная температура среды до минус 80 .

.        Изменение температуры среды от плюс 180  до минус 80 .

.        Атмосферное пониженное рабочее давление до 666 Па.

При указанном давлении и температуре 180  ресурс провода должен быть не менее 500 ч.

Допускается использование провода при пониженном давлении до 0,133 Па в течение 100 ч.

Атмосферное повышенное давление до 297,2 кПа.

Повышенная относительная влажность воздуха до 98 % при температуре 35  (степень жесткости X).

Атмосферные конденсируемые осадки (роса, иней).

Статическая пыль.

Динамическая пыль.

Плесневые грибы.

Солнечное излучение.

Провода должны быть устойчивы к воздействию бензина, минерального масла, спирта и ацетона.

Провода не должны распространять горение.

Провода должны быть устойчивы к воздействию гелия и водорода.

7.5    Требования по надежности

1.   Минимальная наработка провода в режимах и условиях, установленных в технических условиях, должна соответствовать указанной в таблице 7.4.

2.       Минимальный срок сохраняемости провода при хранении в условиях отапливаемого хранилища, а также вмонтированных в защищенную аппаратуру или находящихся в защищенном комплекте ЗИП, должен быть 20 лет.

При хранении провода в указанных ниже условиях срок сохраняемости сокращается в полтора раза:

в упаковке предприятия-изготовителя в неотапливаемом хранилище;

в незащищенных аппаратуре и ЗИП в неотапливаемом хранилище под навесом.

Таблица 7.4

3.   Минимальный срок службы провода, в пределах которого обеспечивается минимальная наработка и минимальный срок сохраняемости, при соблюдении требований к условиям эксплуатации, должен быть 20 лет.

7.6    Правила приемки

1.       Контроль качества проводов в процессе производства и правила приемки - по ОТУ с уточнениями и дополнениями, приведенными в настоящем разделе. Система качества должна соответствовать ГОСТ РВ 20.57.412-97, а для изделий единичного и мелкосерийного производства - дополнительным требованиям ГОСТ РВ 20.57.418-98 и сертифицирована в соответствии с ГОСТ РВ 20.57.411-97. Для изделий единичного и мелкосерийного производства правила приемки должны соответствовать требованиям ГОСТ РВ 20.57.418-98.

.        Состав квалификационных испытаний - по ОТУ.

.        Состав приемно-сдаточных испытаний - по ОТУ.

. Состав периодических испытаний - по ОТУ. Периодичность испытаний - 6 месяцев.

. Оценку долговечности (подтверждение минимальной выработки в процессе производства) производят косвенным способом.

. Соответствие проводов требованиям, указанным в пунктах 10 и 2 гарантируется.

7.6   
Методы контроля

.        Методы испытаний - по ОТУ с дополнениями и уточнениями, приведенными в настоящем разделе.

.        Проверка на соответствие требованиям к электрическим параметрам.

)        Определение электрического сопротивления токопроводящей жилы (пункт 7.3.1.1) должно производиться по ГОСТ 7229-76. Допускается измерение электрического сопротивления жил на образцах провода не менее чем 1 м в измеряемой части.

.        Контроль проводов на соответствие требованиям по стойкости к внешним воздействующим факторам.

)        Испытание на воздействие максимальной рабочей температуры (пункт 2). На концах образцов, подготовленных к испытанию, не должно быть участков оголенной жилы.

Образцы помещают в камеру тепла таким образом, чтобы исключить касание между ними и выдерживают 96 ч при температуре (23010) . Усадка изоляции должна быть не более 4 мм.

)        Испытание на воздействие пониженной рабочей температуры среды (пункт 3). Образцы навивают на металлические цилиндры диаметром, равным 5 наружным диаметрам провода.

)        Испытание на воздействие изменения температуры среды (пункт 7.4.1.4). Образцы навивают на металлические цилиндры диаметром, равным 5 наружным диаметрам провода.

)        Испытание на воздействие атмосферного пониженного давления (пункт 5).

Образцы, свернутые в бухты с внутренним диаметром не менее 5 наружных диаметров провода, выдерживают 500 ч при температуре (1805)  и давлении (666133,3) Па при приложении напряжения.

После извлечения из камеры и выдержки в нормальных климатических условиях в течение 1 ч образцы испытывают напряжением.

)        Испытание на воздействие атмосферного повышенного давления (пункт 6).

Время выдержки в барокамере 3 ч.

Давление в барокамере (297,220,0) кПа.

)        Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха (пункт 7). Стержни должны иметь антикоррозийное покрытие.

)        Испытание на воздействие инея и росы (пункт 8) совмещается с испытанием на устойчивость к воздействию изменения температуры среды (пункт 3) и повышенной влажности воздуха (пункт 6).

)        Испытания на воздействие динамической пыли (пункт 10) должно проводиться по ГОСТ 20.57.406-81 (метод 212-1) на образцах длиной не менее 1,5 м.

До начала испытаний производят внешний осмотр невооруженным глазом и проводят испытание образцов на соответствие требованию пункта 2. Образцы свертывают в бухты. Внутренний диаметр бухт должен быть не менее 10 наружных диаметров провода.

Бухты размещают в камере пыли вертикально на вращающемся с постоянной скоростью столе.

После воздействия пыли производят внешний осмотр образцов невооруженным глазом. Затем испытывают напряжением на соответствие требованию пункта .

Провода считают выдержавшими испытание, если на поверхности образцов не обнаружены трещины и образцы выдержали испытание напряжением.

)        Испытание на воздействие солнечного излучения (пункт 12) должно проводиться по ГОСТ 20.57.406-81 (метод 211-1) на образцах диной не менее 0,60 м.

)        Испытание на воздействие бензина, минерального масла, спирта и ацетона (пункт 2) проводят на 5 образцах. Испытание в спирте и ацетоне проводят при температуре (205) . Образцы свертывают в спирали радиусом не менее 5 наружным диаметров провода.

Ацетон по ГОСТ 2768-69, спирт по 17299-71.

После выдержки в среде образцы испытывают переменным напряжением в течение 1 мин.

)        Испытание на воздействие гелия и водорода (пункт 4) должно проводиться на образцах длиной не менее 1,5 м.

Испытание в каждой из газовых сред проводят на отдельных образцах.

До начала испытаний производят внешний осмотр невооруженным глазом и проводят испытание образцов на соответствие требований пункта 2.

Образцы свертывают в бухты. Внутренний диаметр бухт должен быть не менее 10 наружных диаметров провода.

Бухты помещают в газобарокамеру, объем которой заполняется гелием или водородом до давления 83979-106640 Па и выдерживают в этих условиях в течение 3 ч.

После воздействия газа в нормальных климатических условиях не менее 1 ч производят внешний осмотр образцов невооруженным глазом. Затем образцы испытывают переменным напряжением в течение 1 мин.

Провода считают выдержавшими испытание, если на поверхности образцов не обнаружены трещины и образцы выдерживают испытание напряжением.

.        Проверка на соответствие требованиям к надежности.

)        Испытание на долговечность (пункт 7.5.1) прямым способом проводят в эксплуатационных режимах.

Максимальная температура в составе испытательного цикла - (18010) ; минимальная - минус (803)  в фиксированном состоянии.

Количество испытательных циклов - четыре.

Продолжительность испытательных циклов:

цикл - 1000 ч;

цикл - 2000 ч;

цикл - 2000 ч;

цикл - 5000 ч.

Значения электрических параметров после каждого цикла и в конце испытания должны быть:

электрическое сопротивление токопроводящих жил постоянному току в соответствии с пунктом 1;

электрическое сопротивление изоляции - не менее 500 МОм, пересчитанное на 1 км длины.

Испытание на безотказность проводят прямым способом по сокращенной программе для подтверждения минимальной наработки 500 ч в соответствии с ОСТ 16 0.800.305-84 на 10 образцах длиной 1,5 м.

Испытание проводят в эксплуатационных режимах.

Отобранные образцы подготавливают в соответствии с пунктом 3. До начала испытаний проводят проверку на соответствие требованию пункта 2 и внешний осмотр невооруженным глазом.

Испытание состоит из воздействия:

повышенной температуры (18010)  в течение 500 ч, нормальных климатических условий не менее 3 ч;

пониженной температуры минус (803)  в фиксированном состоянии в течение 2 ч, нормальных климатических условий не менее 3 ч.

После окончания испытания проводят проверку на соответствие требованию пункта 7.3.2.2 и внешний осмотр невооруженным глазом.

Оценка долговечности косвенным способом должна производиться по результатам испытания напряжением (пункт 7.3.1.2) в составе приемо-сдаточных испытаний.

Значения электрических параметров при периодических испытаниях и в конце испытаний на сохраняемость должны соответствовать требованиям на период эксплуатации и хранения.

7.8   
Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение

Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение - по ОТУ.

7.9    Указания по эксплуатации

1.       При нагреве проводов выше 200 , а также при сжигании концов провода и фторопласта выделяются токсичные газы. Должны быть приняты меры, исключающие их воздействие.

.        При эксплуатации провода в условиях соляного тумана концы провода должны быть герметично заделаны.

.        При эксплуатации проводов в условиях воздействия инея и последующим оттаиванием необходимо обеспечить соответствующую заделку концов от поверхностного перекрытия.

.        Величина наработки проводов при облегченных эксплуатационных режимах может быть увеличена путем согласования применения по ГОСТ 1.117-71.

7.10  Гарантия изготовителя

Гарантия изготовителя - по ОТУ.

8. Экономическая часть

.1 Расчет необходимой массы исходного сырья и стоимости материалов

Масса исходного сырья М, кг, рассчитывается по формуле 8.1:

, (8.1)

где K - конструктивный расход материала, кг/км;

Q_M - процент отходов по материалу, %.

Конструктивное содержание материалов и проценты отходов приведены в таблице 8.1:

Таблица 8.1 - Конструктивное содержание материалов

Используя данные таблицы 8.1 можно рассчитать необходимую массу сырья. Для примера вычислим необходимую массу медной проволоки для токопроводящей жилы.

Аналогично рассчитывается необходимые массы других материалов. Результаты приведены в таблице 8.2.

Таблица 8.2 - Масса исходного сырья материалов

Стоимость исходного сырья С_М, руб., рассчитывается по формуле 8.2:

 (8.2)

где М - масса исходного сырья, кг/км; Ц - цена материала, руб/кг.

Стоимость медной проволоки равна: С_М=6,58234,00=1539,72 руб.

Рассчитанные стоимости материалов приведены в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Стоимость материалов

8.2 Расчет скорости технологической операции

Скорость технологических операций представлено в таблице 8.4.

Таблица 8.4 - Скорость технологических операций

8.3 Расчет номинального фонда времени рабочего оборудования

Номинальный фонд времени определяется по формуле 8.3:

,

где N_к - количество календарных дней в году(N_к =366 дней);

N_в - выходные дни (N_в=105 дней);

N_пр - праздничные дни (N_пр=12 дней);

N - количество смен в сутки;

t - продолжительность смены, ч (t=8 ч);

ПВ - предвыходные дни;

ПП - предпраздничные дни (ПП=6 дней);

Q - сокращение рабочей смены в предпраздничные и предвыходные дни, ч.

При односменном режиме работы оборудования номинальный фонд времени, ч:

Ф_ном1=(366 - (105+12))Ч1Ч8 - 61=1986 ч.

При двухсменном режиме работы оборудования номинальный фонд времени, ч: Ф_ном2= 3978 ч.

При трехсменном режиме работы оборудования номинальный фонд времени, ч: Ф_ном3=5970 ч.

.4 Расчет стоимости материалов и возвратных отходов

Расчет стоимости материалов и возвратных отходов на 1 км провода МПФХ сечением 0,60  сведем в таблицу 8.5.

Таблица 8.5 - Расчет стоимости материалов и возвратных отходов

.5 Калькуляция

Калькуляция - определение затрат в стоимостной (денежной) форме на производство единицы или группы единиц изделий, или на отдельные виды производств.

Калькуляция, рассчитанная на 1 км изделия, представлена в таблице 8.6.

Таблица 8.6 - Калькуляция на 1 км изделия

Расчет производился по следующему принципу:

а) транспортно-заготовительные расходы - 5,3 % от статьи 1;

б) топливо и энергия на технологические нужды - 42,3 % от статьи 6;

в) дополнительная зарплата производственных рабочих - 10,8 % от статьи 6;

г) отчисления на социальные нужды - 31,1 % от статей 6+7;

д) всего переменных затрат - статья 1- статьи 2+4+…+8;

е) расходы на содержание и эксплуатацию оборудования - 270 % от статьи 6;

ж) цеховые расходы - 85,7 % от статьи 6;

и) итого цеховая себестоимость - статьи 9+10+11;

к) общехозяйственные расходы - 384,2 % от статьи 6;

л) производственная себестоимость - статьи 12+13;

м) коммерческие расходы - 0,6 % от статьи 14;

н) полная себестоимость - статьи 14+15;

п) прибыль - статья 16  0,2;

р) оптовая цена предприятия - статьи 16+17;

с) налог на добавленную стоимость (НДС) - статья 180,18.

Чтобы подсчитать основную зарплату производственных рабочих, подсчитаем по формуле 8.4 норму времени на изготовление 1 км провода:

, (8.4)

где НВ - норма времени, ч/км;

t - продолжительность смены, ч (t=8 ч);

 - норма выработки в смену, км.

Норма выработки в смену  рассчитана в разделе 6.

Представим расчетные данные нормы времени в таблице 8.7.

Таблица 8.7 - Норма времени

Теперь рассчитаем заработную плату производственных рабочих на 1 км провода, представим все в таблице 8.8.

Таблица 8.8 - Заработная плата

8.6 Заключение

В данном разделе дипломной работы рассчитана себестоимость 1 км провода МПФХ сечением 0,60 , она составляет 5635,7562 рубля. Также подсчитаны прибыль - 1127,1512 рубля, оптовая цена 1 км провода с НДС - 7980,2307 рубля, затраты на изготовление изделия. Заработная плата рабочих на изготовление 1 км провода составила 55,0707 рубля.

9. Безопасность и экологичность производства

Проблема загрязнения окружающей среды в 21 веке становится одной из важнейших в деятельности человечества. Уже сегодня, приступая к решению любой проблемы науки, техники, производства, необходимо сразу же рассматривать эту проблему и с точки зрения экологии. При этом в современном понятии оценка взаимодействия с окружающей средой должна осуществляться для всего жизненного цикла продукта: используемые материалы, конструкция, производство, эксплуатация, утилизация после эксплуатации.

Кабельная промышленность в целом, как отрасль, где используются и перерабатываются значительные количества продуктов химии, металлургии, других сырьевых материалов, безусловно, должна рассматриваться с точки зрения оценки её влияния на окружающую среду.

Объем потребления материалов кабельной промышленностью мира составляет около 15 миллионов тонн в год. Объём отходов с учетом извлекаемых после эксплуатации кабелей оценивается в 5 миллионов тонн. Эти отходы необходимо перерабатывать и вовлекать во вторичное производство либо утилизировать без нанесения ущерба окружающей среде.

Материалы кабельного производства можно разделить на 3 категории по их воздействию на окружающую среду: материалы с низким уровнем воздействия, средним и высоким уровнем воздействия. В таблице 1 представлена классификация некоторых материалов по этим категориям.

Таблица 9.1 - Классификация материалов по категориям их воздействия на окружающую среду

Рассмотрим проблему экологии с точки зрения суммарного мирового потребления материалов и их влияния на окружающую среду. Провод МПФХ сечением 0,60  - это провод, состоящий из 19 медных проводников, с изоляцией из фторопласта. То есть используемыми материалами являются медь и фторопласт.

Хотя, как отмечалось выше, медь и ее сплавы относятся к материалам со средним уровнем воздействия на окружающую среду, но объемы ее использования в кабельной промышленности мира превышают 5 миллионов тонн, что соответствует 40 - 45 % общемирового потребления меди. Такие объемы потребления оказывают воздействие на окружающую среду на всех стадиях жизненного цикла (изготовление меди, переработка в кабельное изделие, эксплуатация, переработка отходов и утилизация кабелей), хотя и в разной степени. Решая экологические задачи, специалисты, организаторы промышленности должны стремиться к снижению удельного потребления меди. Самым ярким, революционным решением как в области науки, техники, экономики, так и в экологии было создание и применение оптического волокна вместо меди в кабелях связи. Учёные предполагают возможным в будущем создание полимерных проводящих материалов, которые будут способны заменить медь. Тогда можно будет говорить о так называемом "зеленом", то есть экологически чистом кабеле.

Фторопласт применяют в химической, электротехнической и пищевой промышленности, в медицине, в транспортных средствах, в военных целях, в основном в качестве покрытий.

Сам по себе полимер очень устойчив и инертен в обычных условиях. Однако при нагревании свыше 200 °C, политетрафторэтилен начинает разлагаться с образованием токсичных продуктов.

Недавно фторопласт стали связывать с повышением уровня холестерина у людей, у животных заметны изменения объёмов мозга, печени и селезенки, одновременно рушится эндокринная система, повышается риск рака, бездетности и отставания в развитии. Научные исследования доказали, что выделяемые из фторопласта вещества могут увеличить риск ожирения, инсулиновые проблемы, рак щитовидной железы. Кроме того, фторопласт угрожает, по крайней мере, девяти видам клеток, которые влияют на работу иммунной системы.

9.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Рассмотрим вредные опасные производственные факторы при производстве проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией. Вредным называют производственный фактор, воздействие которого на работающего может привести к снижению работоспособности или заболеванию. При высоком уровне или большой продолжительности воздействия вредный фактор может стать опасным и привести к травме или другому резкому ухудшению здоровья. Опасные и вредные производственные факторы при производстве проводов и кабелей с пластмассовой и резиновой изоляцией можно классифицировать следующим образом.

Физические факторы создаются наличием подвижных частей оборудования (приемно-отдающие и тяговые устройства) и перемещающимся кабелем или заготовкой, повышенной запыленностью (резиноделательные отделения) и загазованностью воздуха (выделение вредных веществ из перерабатываемого материала), повышенной температуры поверхностей оборудования и материала (головки экструдера, трубы вулканизации, печи термообработки), повышенного электрического напряжения (аппараты сухого испытания), повышенного уровня ионизирующих излучений (при радиационном модифицировании). В ряде случаев может возникать повышенный уровень шума и вибраций, повышенная температура и влажность воздуха, и уровень его ионизации, а также недостаточная освещенность рабочей зоны.

Химически вредные и опасные производственные факторы обусловлены наличием и выделением различных химически вредных веществ, которые могут оказывать токсическое, раздражающее и прочее воздействие на организм человека.

9.2 Выбор средств защиты и разработка мероприятий при эксплуатации

.2.1 Опасный производственный фактор - электрический ток

В цехах кабельных заводов применяется большое количество различного электрооборудование - электродвигатели и генераторы, трансформаторы, пускорегулирующая аппаратура, испытательные аппараты высокого напряжения и другие. Работа с электрическими установками требует соблюдения целого ряда правил, при нарушении которых могут иметь место поражения людей электрическим током - электрические удары или электрические травмы.

Под электрическим ударом понимается такое действие тока на организм, при котором мышцы человека начинают судорожно сокращаться, а сердце продолжает работать. При тяжелых электрических ударах человек может терять сознание, нарушается работа сердечно-сосудистой системы, возможен паралич важнейших органов (сердца, мозга и т. д.) и даже смертельный исход.

Электрической травмой называют такое действие тока на организм, при котором повреждаются ткани тела (кожа, мышцы и другие). Особую опасность представляют электрические травмы в виде ожогов, появляющихся в местах контакта тела человека с токопроводящей частью электроустановки или электрической дугой.

Как электрический удар, так и электрическая травма связаны с прохождением через тело человека недопустимого электрического тока. Кроме того, вредное воздействие на организм человека может оказывать и его пребывание в электромагнитных полях недопустимой мощности или в зоне повышенных радиоактивных излучений. Вследствие повышенной опасности поражения обслуживающего персонала электрическим током, на промышленных предприятиях действуют правила техники безопасности и специальные правила устройства электроустановок (ПУЭ), регламентирующие электробезопасность.

Исход воздействия тока на человека зависит от совокупности условий, важнейшими из которых являются:

сила тока, время и путь его прохождения через человека (наиболее опасные пути - "рука-рука", "рука-нога", "левая рука-ноги"). Пороговые значения силы тока представляют собой величины тока, при которых на человека оказывается определенное воздействие. Для переменного тока частотой 50 Гц установлены пороги: ощутимый ток (от 1 до 3 мА); неотпускающий ток (от 10 до 15 мА); ток, вызывающий паралич дыхательных мышц (от 60 до 80 мА); фибрилляционный (смертельный) ток (100 мА при τ > 0,5 с). Безопасная для человека сила переменного тока составляет 0,3 мА. Предельная сила тока при времени воздействия 1 с составляет 50 мА, а при времени 3 с - 6 мА. Постоянный ток менее опасен, поэтому пороговые значения для него несколько выше: от 6 до 7 мА - ощутимый ток; от 50 до 60 мА - неотпускающий ток; 300 мА - фибрилляционный при длительности воздействия более 0,5 с;

род и частота тока (переменный ток считается более опасным, чем постоянный, причем с повышением частоты опасность тока снижается;

вид электрической сети;

условия внешней среды: сырость, высокая температура окружающего воздуха, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающе действующие на изоляцию электроустановок, понижают электрическое сопротивление тела человека. Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электроборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей. Наличие этих факторов служит основой для классификации помещений по опасности поражения людей электрическим током.

9.2.1.1 Организационные мероприятия

Персонал, обслуживающий электротехнические установки, должен проходить специальное обучение, сдавать квалификационный экзамен и иметь соответствующие удостоверения. Кроме того, на работы по ремонту действующих электротехнических установок, должны оформляться специальные наряды или распоряжения, предусматривающие проведение необходимых мер безопасности до начала этих работ, надзор и персональную ответственность за выполнение правил безопасности со стороны руководящих инженерно-технических работников цеха или предприятия (отсутствие напряжения, наличие заземления, ограждений к предупредительных сигналов).

В то же время рабочие-операторы, обслуживающие кабельные машины, как правило, специального инструктажа и квалификационного экзамена по безопасной работе на электроустановках не проходят, так как им не приходится заниматься ремонтом и наладкой электроустановок. Основные правила работы с исправным электрооборудованием предусматриваются в технологических инструкциях и инструкциях по технике безопасности для работающих на соответствующих машинах кабельного производства.

Правила безопасной работы на каждом производственном участке регламентируются специальными инструкциями.

9.2.1.2 Технические мероприятия

Технические средства электробезопасности подразумевают:

- выбор электрооборудования соответствующего исполнения в зависимости от условий эксплуатации (защищенное, брызгозащищенное, взрывозащищенное и др.);

изоляцию токоведущих частей, которая является первой и основной ступенью защиты. Допустимое сопротивление изоляции для отдельных участков сети составляет от 0,3 до 1 МОм. Изоляцию делят на рабочую, двойную и усиленную. Сопротивление изоляции проверяют при сдаче электроустановок, после их ремонта, при эксплуатации - один раз в год в помещениях без повышенной опасности и два раза в год в помещениях с повышенной опасностью и в особо опасных помещениях;

защиту от случайного прикосновения к токоведущим частям: ограждения, блокировки; расположение токоведущих частей на недоступной высоте; защитное отключение, реагирующее на прикосновение человека к токоведущим частям;

применение малых напряжений (от 12 до 42 В) в особо опасных помещениях;

средства уменьшения емкостного тока: включение индуктивной катушки между нейтральной точкой и землей, разделение протяженных сетей на отдельные участки с меньшей емкостью;

средства защиты от пробоя фазы на корпус оборудования: защитное заземление, зануление, защитное отключение.

Защитное заземление - это электрическое соединение с землей через малое по величине сопротивление (до 10 Ом) металлических нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за пробоя изоляции.

9.2.2 Вредные производственные факторы - шум и вибрации

На организм человека вредное влияние оказывает шум, представляющий собой беспорядочное сочетание звуков различной силы и частоты. В кабельных цехах работа различных машин (изолировочных, волочильных, крутильных, оплеточных) вызывает колебания воздуха, воспринимаемые организмом человека как шумы. Вредное физиологическое действие шума на организм человека проявляется в возможном развитии глухоты, нарушениях работы нервной и сердечно-сосудистой систем, ухудшении работы органов дыхания. Чрезмерный шум ослабляет внимание работающего, понижает производительность труда и повышает возможность производственного травматизма.

Вибрация - колебательное движение материальной точки или механической системы.

Причины возникновения вибрации: неуравновешенные массы при возвратно-поступательном движении (штамповка), неуравновешенные массы при вращательном движении (электрический двигатель), электромагнитные колебания.

Одной из основных мер борьбы с шумами и вибрациями является конструктивное усовершенствование оборудования. Для этого необходимо улучшать балансировку вращающихся частей оборудования, строго соблюдать срок смазки, регулировки и устранения биений в соединительных муфтах.

Для индивидуальной защиты работающих от шумов и вибраций применяются вкладыши из пропитанной ваты, закладываемые в наружное отверстие уха, и специальная обувь на войлочной или толстой резиновой подошве, защищающая от вибраций и сотрясений, передаваемых телу через ноги.

9.2.3 Вредные вещества в воздухе рабочей зоны

Химически вредные и опасные производственные факторы обусловлены наличием и выделением различных химически вредных веществ, которые могут оказывать токсическое, раздражающее и прочее воздействие на организм человека. Эти вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, кожные и слизистые оболочки, а также через желудочно-кишечный тракт.

Токсичные газообразные продукты могут выделяться из полимеров и при нормальных температурах хранения и эксплуатации, например из-за десорбции легколетучих компонентов, остатков мономеров и т. д. Для выбора эффективной системы защиты необходимо иметь данные как о качественном, так и о количественном составе выделяющихся при переработке газообразных продуктов. Важно также учитывать кинетику их выделения в зависимости от интенсивности и длительности термических воздействий.

9.2.3.1 Технические мероприятия. Вентиляция

Основным способом защиты людей от вредного воздействия газов и паров, находящихся в воздухе, является создание приточно-вытяжной принудительной вентиляции, с помощью которой из всего помещения или его части, наиболее загрязненной вредными парами, газами и пылью, удаляется загрязненный воздух и подается очищенный. Наиболее эффективным оказывается местный отсос пылевыделений. Большое значение имеет герметизация производственных процессов, сопровождающихся пылевыделением. На особо опасных участках может практиковаться работа в респираторах.

Механическая приточно-вытяжная вентиляция обеспечивает поддержание постоянного воздухообмена, не зависящего от внешних метеорологических условий. В зимнее время поступающий в помещение воздух подогревается, в летнее время он охлаждается. Наилучшее состояние воздуха в производственных помещениях обеспечивается при его кондиционировании - автоматическом поддержании температуры, влажности и количества подаваемого воздуха.

При работе вытяжной вентиляции загрязненный воздух удаляется из производственных помещений. Для того чтобы удаляемый воздух не загрязнял воздушную среду, окружающую промышленные предприятия, он подвергается очистке в пылеотделителях, фильтрах и других аналогичных устройствах.

Местная вентиляция предназначена для удаления выделяемых вредностей непосредственно в месте их образования для предотвращения распространения их в воздухе всего производственного помещения, а также для уменьшения вредных выделений в воздушную среду на отдельных участках производственных помещении. Преимуществом местной вытяжной вентиляции является то, что отсос минимальных объемов воздуха с большим содержанием вредных примесей в нем предупреждает загрязнение воздуха всего помещения. Местная вентиляция может выполняться вытяжной - в виде местных отсосов, а также приточной - в виде воздушных завес, душей и оазисов.

Местные отсосы применяют для удаления всех видов вредностей: тепла, влаги, газов, паров, пыли. В зависимости от назначения и конструктивного выполнения они могут быть подразделены на закрытые приемники, бортовые отсосы, защитно-обеспыливающие кожухи и вытяжные зонты. Они представлены на рисунке 9.1.

а - вытяжной зонт; б - вытяжной шкаф; в - бортовой отсос

Рисунок 9.1 - Воздухоприемные устройства местных вытяжных систем

.3 Производственное освещение

Безопасный и высокопроизводительный труд может быть обеспечен только при условии хорошего освещения рабочих мест. Освещение может быть естественным (через окна или фонари), искусственным (электрическим) и комбинированным. Освещенность рабочих поверхностей должна соответствовать установленным санитарным нормам.

В кабельном производстве наибольшая освещенность рабочих мест должна быть в отделениях тончайшего волочения, обмотки и эмалирования. По мере увеличения диаметра или сечения обрабатываемой проволоки освещенность рабочих мест может уменьшаться в 2 - 3 раза.

Электрическое освещение производственных участков чаще всего обеспечивается применением экономически эффективных люминесцентных светильников. Оно выполняется либо по системе общего освещения, при котором равномерно освещается все помещение, либо по системе местного или комбинированного освещения, при которых на рабочих местах устанавливаются источники, создающие повышенную освещенность рабочих мест.

.4      Противопожарная безопасность

В кабельном производстве используется много горючих веществ: масла и битумы, бумага, каучук, различные пластмассы и растворители, кабельная пряжа и много других легко воспламеняющихся и горючих материалов. Поэтому при проектировании и работе на кабельных заводах должны строго соблюдаться правила противопожарной безопасности.

Пожарную опасность на кабельном заводе представляют как хранение и транспортировка, так и обработка различных горючих материалов. Поэтому все здания и сооружения, расположенные на территории завода, строятся с учетом степени пожарной опасности производства. Нельзя, например, хранить горюче-смазочные материалы в складах, построенных из сгораемых материалов, или размещать пожароопасные бронировочное и эмалировочное производства в здании, выполненном из сгораемых материалов и конструкций. С другой стороны, экономически неоправданно применение несгораемых материалов и конструкций при строительстве цеха, в котором будет располагаться волочильное оборудование.

Причины загораний на кабельных заводах могут быть электрического и неэлектрического характера. Основными причинами электрического характера являются искрение в электрических аппаратах и машинах или электростатические разряды и удары молний. Плохие контакты в местах соединений проводов или перегрузка и неисправность электрических сетей и обмоток электрических машин и трансформаторов при отсутствии надлежащей защиты могут приводить к местному перегреву частей электрооборудования и воспламенению изоляции.

Причинами загораний неэлектрического характера могут быть неосторожное обращение с огнем при проведении сварочных работ, неправильное обращение с паяльными лампами, неисправности вентиляционных нагревательных и отопительных приборов, неисправности производственного оборудования, нарушения технологического процесса, в результате которых возможно выделение горючих газов, паров и пыли, курение в пожароопасных и взрывоопасных помещениях, самовоспламенение и самовозгорание некоторых материалов.

Снижению количества возникающих загораний и пожаров способствует установление и поддержание режимов, ограничивающих или запрещающих применение пожароопасных материалов и технологических процессов, открытого огня в пожароопасных местах, жестко регламентирующих допустимые условия производства электро- и газосварочных работ, допускающих курение только в специально отведенных местах.

Так как эти мероприятия должны выполняться производственным персоналом, исключительно важное значение в деле снижения количества загораний и пожаров играет обучение персонала противопожарным правилам и контроль за их выполнением, издание необходимых инструкций и плакатов, оснащение рабочих мест средствами пожаротушения и другое.

При нарушении установленных противопожарных мер и в аварийных условиях не исключена возможность возникновения очагов загорания, которые могут перейти в пожар. Поэтому противопожарные инструкции, действующие на кабельных заводах, не только регламентируют правила пожаробезопасной работы, но и предписывают меры борьбы с распространением пожаров и ликвидацией возникающих очагов загорания.

В этом отношении большая роль отводится первичным средствам огнетушения - огнетушителям, ящикам с сухим песком, пожарным гидрантам, которые обслуживающий персонал обязан применять до прибытия вызванной пожарной части.

Для тушения пожаров можно использовать воду, водяной пар или специальные химические вещества. Вода - это самое дешевое и распространенное средство огнетушения, однако ее нельзя применять для тушения легковоспламеняющихся жидкостей (бензин, керосин, минеральное масло). Нельзя применять воду и для тушения электроустановок, находящихся под напряжением (без применения специальных мер защиты от поражения электрическим током через струю воды).

Для тушения пожара в закрытых помещениях часто применяют водяной пар. Хорошие результаты при тушении пожара дает применение химической или механической пены, источником которой служат пенные огнетушители. Из химических средств огнетушения широкое распространение получила углекислота, получаемая из углекислотных огнетушителей. К первичным средствам огнетушения относятся также сухой песок и асбестовая или грубошерстная ткань, которые позволяют ограничить доступ воздуха (кислорода) к очагу пламени.

К техническим мероприятиям, позволяющим быстро обнаружить и ликвидировать очаг пожара, относится пожарная сигнализация, с помощью которой к месту пожара может быть вызвана пожарная команда. Для осуществления пожарной сигнализации может использоваться местная и городская телефонная связь. Кроме телефонной связи может применяться специальная противопожарная сигнализация, которая обычно снабжается автоматическими приборами (термоизвещателями), подающими сигнал тревоги в случаях превышения установленной температуры. Эти же сигналы могут подаваться обслуживающим персоналом вручную. В особо пожароопасных участках кабельных цехов часто устанавливаются автоматически включающиеся средства пожаротушения (спринклеры). Они начинают автоматически действовать, если температура в помещении превысила установленную норму.

9.5    Экологичность производства

Во избежание острых отравлений организма или систематических, приводящих к возникновению хронических профессиональных заболеваний, содержание паров, газов и пыли в воздухе производственных помещений не должно превышать предельно допустимых норм концентрации (ПДК).

При наличии в воздухе одновременно нескольких вредных веществ однонаправленного действия с концентрацией  должно соблюдаться соотношение 9.1

 (9.1)

Рассмотрим, какое вредное воздействие оказывают фторорганические полимеры. Большинство фторполимеров при нормальной температуре химически устойчивы и физиологически инертны, благодаря чему они находят широкое применение, как в пищевой промышленности, так и в медицине, в том числе для изготовления органов, трансплантируемых в организм.

Исследования показали, что в водных вытяжках после многомесячного контакта с фторполимерами содержание ионов фтора не превышает 0,03 мг/л, что в 500 раз ниже значения ПДК. Однако известны случаи выделения вредных газообразных продуктов даже при хранении их в нормальных складских условиях, что может привести к их накоплению при длительном хранении некоторых фторполимеров в герметичной таре.

Нагревание фторполимеров до температур переработки приводит к увеличению количества выделяющихся вредных газообразных продуктов, часть из которых являются весьма токсичными. К наиболее опасным продуктам относится перфторизобутилен (ПДК равна 0,1 мг/м³, класс опасности 1), количество которого быстро возрастает с увеличением температуры. Выделяется также гексафторпропилен (ПДК = 5) и мономеры, которые, окисляясь на воздухе, образуют фторфосген. Гидролиз последнего приводит к образованию фтористого водорода (ПДК = 0,5).

Количество образующихся продуктов возрастает с повышением температуры и длительности работы. Газовыделение фторполимеров при различных температурах указано в таблице 9.2.

Таблица 9.2 - Газовыделение фторполимеров

Указанные выше токсичные продукты могут вызвать как острые, так и хронические отравления. Первые симптомы легкого отравления проявляются через несколько часов после поражения в виде так называемой фторопластовой лихорадки: сухость в горле, недомогание, слабость, высокая температура, одышка, повышенное потоотделение, у особо чувствительных лиц наблюдается покраснение кожи. Эти симптомы обычно исчезают через 1-2 дня.

Повторные отравления приводят к развитию утомляемости, снижению уровня глобулинов и повышению лейкоцитов в крови, длительное воздействие высоких концентраций может вызвать отек легких. Систематические отравления, а также тяжелое отравление приводят к изменениям печени, почек, органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы. Следует отметить, что отравления в подавляющем большинстве случаев наблюдаются только при грубых нарушениях техники безопасности: неисправной или неработающей местной или общей вентиляции, чрезмерных перегревах оборудования, курении в местах переработки, пожарах.

9.6    Заключение

Анализ ситуации, выполненный международными экспертами, показывает, что собственно кабельное производство (промышленные выбросы от производственных процессов) из всего жизненного цикла продукции представляет менее значительную проблему для окружающей среды, чем, например, проблема переработки отходов, и не требует широкого привлечения внимания промышленной общественности. Это связано с тем, что во многих странах все более жесткие законы заставляют изготовителей кабелей сокращать промышленные выбросы и разрабатывать экологически безопасные процессы. Передовые фирмы сегодня практически на всех технологических переделах кабельного производства обеспечивают требования нормативов по промышленным выбросам и стокам.

Однако следует отметить, что не везде ситуация благополучная, и в настоящее время имеются существенные различия в законах, касающихся выбросов, в различных странах: есть страны, где вообще нет таких законов и есть страны с очень жесткими законами.

К сожалению, на сегодня не имеется обобщенных данных об объемах использования новейших технологий по переработке отходов кабельного производства и повторному использованию материалов, хотя бы в развитых странах мира. Однако экспертно можно сказать, что пока в целом в мире и в том числе в России и странах СНГ большая часть полимерных отходов кабелей и проводов подвергается захоронению или сжиганию, что, безусловно, наносит вред окружающей среде.

Заключение дипломной работы

Целью данной дипломной работы являлась организация производства провода МПФХ сечением 0,60 , требующая решения следующих задач - разработка конструкции провода, технологии его изготовления, выбор технологического оборудования, разработка проекта технических условий.

Особенностью конструкции этого провода является уплотненная токопроводящая жила. Провод такой конструкции пользуется спросом на рынке потребителей. Кроме того, при применении уплотненных жил достигается уменьшение расхода изоляционного материала на 5 - 9 %. Это очень большой плюс, так как на ОАО "Завод "Чувашкабель" собираются продолжить внедрение конструкции с уплотненной токопроводящей жилой.

Уплотненная жила была одним из требований заказчика - ЗАО "Атлант" БСЗ (Барановичский Станкостроительный Завод) - производителя качественных и надежных холодильников и морозильников, стиральных автоматических машин, встраиваемых конфорочных панелей, электрочайников и газовых, газоэлектрических и электрических плит АТЛАНТ. Все требования заказчика были выполнены в полном объеме. Каждый месяц ОАО "Завод "Чувашкабель" отправляет 35 км провода.

При выполнении дипломной работы был проведен анализ литературы, выполнены необходимый расчеты, проведена оценка экономической эффективности производства, а также рассмотрены вопросы безопасности и экологичности производства, охраны труда. Итогом разработка чернового варианта проекта технических условий, который послужит основой для технических условий, используемых на ОАО "Завод "Чувашкабель". Для внедрения технических условий, требуется небольшая их доработка: провести испытания, чтобы понять, каких улучшений требует провод.

Также хотелось бы, чтобы на ОАО "Завод "Чувашкабель" был улучшен парк волочильных машин, для повышения производительности.

Список используемой литературы

токопроводящий жила провод монтажный

1. Л.И. Кранихфельд, И.Б. Рязанов "Теория, расчет и конструирование кабелей и проводов", М.: Высш. школа, 1972;

2.       В.А. Привезенцев "Основы кабельной техники", изд. 2-е, М., "Энергия", 1975;

.        Н.И. Белоруссов, И.Б. Пешков " Производство кабелей и проводов", М.: Энергоиздат, 1981;

.        Н.И. Белоруссов "Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник", 4-е изд., М.: Энергия, 1979;

.        Г.А. Иванов "Основы кабельного производства", Чебоксары, изд. ЧГУ, 1993;

.        С.В. Белов "Безопасность жизнедеятельности", М.: Высш. школа, 2008;

.        С.В. Белов "Охрана окружающей среды", изд. 2-е, М.: Высш. школа, 1991;

.        Смирнов В.В. "Экономика, организация и управление предприятием", Чебоксары, изд. ЧГУ, 2009;

.        Нормативный документ ОСТ 16 0.800.365-76 "Провода монтажные. Общие технические условия";

10. Нормативный документ ГОСТ 15150-69 "Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды";

11.     Нормативный документ ГОСТ РВ 20.57.412-97 "КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Требования к системе качества";

.        Нормативный документ ГОСТ РВ 20.57.418-98 "КСКК. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Обеспечение, контроль качества и правила приемки изделий единичного и мелкосерийного производства";

.        Нормативный документ ГОСТ РВ 20.57.411-97 "Комплексная система общих технических требований. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические военного назначения. Требования к построению и содержанию технических условий";

.        Нормативный документ ГОСТ 20.57.406-81 "Комплексная система контроля качества. Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний";

.        Нормативный документ ОСТ 16 0.800.305-84 "Кабели, провода и шнуры. Общие требования по надежности. Методы оценки соответствия. Требования по надежности".