Geum.ru
Темы диссертаций по экономике » Экономика стандартизации и управление качеством продукции

Разработка метода повышения стабильности показателей качества изделий в условиях массового производства тема диссертации по экономике, полный текст автореферата



Автореферат



Ученая степень кандидат технических наук
Автор Шелохнев, Александр Ростиславович
Место защиты Москва
Год 1990
Шифр ВАК РФ 08.00.20

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода повышения стабильности показателей качества изделий в условиях массового производства"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО НОРМАЛИЗАЦИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ ( ВНИИНМАШ )

На правах рукописи

Шепохнев Александр Ростиславович ^--

УДК 658. 662:621.438. 519. 24

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

КАЧЕСТВА-ИЗДЕЛИЙ

В УСЛОВИЯХ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

(на примере топливной аппаратуры дизелей

с насосом рядной конструкции)

Специальность: 08.00.20 - стандартизация и управление

качеством продукции

Специальность: 05.04.02 - тепловые двигатели

АВТОРЕФЕРАТ

нссертпинн на соискание ученой степени кандидата технических ir-ч vk

Москва 1990

Работа ышонина л научно-производственном обьединешш хю тошшьноИ ашаратуро двигателей (ШО"ЦШТА").

Наушшй руководитель - доктор технических щук,

старший научный сотрудник Багиров Д. Д.

Официальные ошоненти - доктор технических наук,

старший наушшй сотрудник Ческис. .С.

кшщидат технических наук, старший научный сотрудш1К Френкель А.И.

Ведущий оргашзация - НО "Дизельмшаратура" г.Ярославль

Защита состоится " /> " феврали 1091 г. в час. на заседании Специализировши.ого Сойота К. 041.05.01 во Всесоюзной научно-исследовательском институте по нормализации в машиностроении ( ЫОДШАШ ) но адресу: 123007, г.Москва, ул.Шоногина, д.4 Телефон; 259-30-41

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ЫШШАШ.

Автореферат разослал " У " января 1991г.

Учений секретарь Специализированного Совета К.041.05.01,

к.т.н., с.н.с. Букатин О.В.

''.''' 3

. ОБЩ КАРЛ1СТЕРИСТШСЛ РАБОТЫ

, Настоящая работа посвящена разработке метода повышения стабильности показателей качества изделий в условиях массового производства, а именно, повышения равномерности подачи топлива дизельной топливной аппаратурой о целью улучшения основных показателей дизеля. Экспериментальная часть работа выпонена автором на Ярославском заводе топливной аппаратуры.

Актуальность ггообламы.Стабильность. однородность изделий массового производства является одним из критериев качества продукции, Вопроси обеспечения качества потребовали развития новпх форм их решения которые позволяют перойги от контроля качества к управлению качеством. Довшониэ качества дизелей, в частности, улучшение к топпвпой экономичности, являэтея весьма актуальной проблемой в народном хозяйстве.

Улучшение топливной экономичности дизелей тесно связано с топливной аппаратурой. Основным направлением совершенствования которой являотся повышенно интенсивности впрыскивания топлива путем увеличения сбъешой скорости нагнетания. Последнее, как известно, повышает чувствительность секций высокого давления п форсункам и топливопроводам, комплектуемое! на двигателе методом поной взаимозаменяемости, увеличивал том самим неравномерность подачи топлива по цилиндрам дизект, что отрицательпо влияот на всо показатели. Поэтому повышение равномерности подачи топлива секциями пасоса рядной конструкции и, соответственно, стабильности расхода топлива .дизелей приведет к существенно!! экономии топливных ресурсов.

Цель работц состояла в разработке метода управления стабильностью показателей качесиа изделий в процоссо массового производства на примере топливной аппаратура автотракторных дизолой с насосом рядной конструкции, закпчавкегооя в :1) рашигрогагаш источников нправнопорности подачи топлива - комплоктупгх з.те-

ментов системы.топливоподачи,а такке технологических допусков на выделенных элементах по степени их влияния на величину отклонения цикловой подачи топлива на контрольных точках скоростной характеристики; 2) оптимизации выявленных допусков , обеспечивающей минимальную неравномерность подачи топлива в условиях исследуемого производства; 3) разработке рекомендаций по корректировке допусков и, соответственно, повышению равномерности подачи, т.е. повышению стабильности расхода топлива - исследуемого показателя качества.

Методы исследования источников неравномерности подачи топлива в условиях массового производства, примененные в работе, основывались на системном подходе, теории вероятностей, многомерной мате-, матической статистике и теории планирования эксперимента. Количественная оценка источников неравномерности подачи топлива проводилась методом дисперсионного анализа. Зависимость иоследуемого показателя системы от линейно-угловых размеров, изменяющихся в пределах технологических допусков, определялась о помощью регрессионного анализа. На всех этапах исследования проводися планируемый многофакторный эксперимент. Результаты обрабатывались на ЭШ по оригинальным программам.

Научная новизна. Дано новое решение научно-технической аадачи повышения стабильности показателей качества изделий в машиностроении, Разработан метод поэтапного, последовательного ранжирования источников неравномерности подачи топлива секциями насоса высокого давления рядной конструкции. Нетод позволяет прогнозировать степень

нестабильности (размах значений) исследуемого показателя, ранжировать петочшш неравномерности дискретного и непрерывного типов н на основании этого управлять качеством в процвссо производства. Данный метод отличает решенио олодующих задач: I) ранжирование технологических допусков прецизионных узлов; 2) ранжирование допусков на взаимосвязаннее, процизпошшэ размори; 3) оптимизация выявлен-

пых допусков, обеспечивающая минимальную неравномерность подачи топлива в условиях исследуемого производства. Разработан агоритм системного многофакторного поэтапного анализа источников неравномерности подачи топлива, позволяющий оптимизировать технологические допуски и, таким образом, управлять качеством в условиях массового производства.

Практическая ценность заключается в следующем:

1) Разработанный мотод управления качеством и агоритм системного много.ракторного анализа источников нестабильности показателей качества были использовали при доводка топливной агшарату-ры дизеля ЯМЗ. В системе топливоподачи выделен диаметр расгаштап-щего отверстия в корпусе распылителя форсунки, определяющий неравномерность подачи топлива па 45 % от общей дисперсии.

2) С учетом предъявляемых требований к величине неравномерности топливоподачи, получено обоснование технологического допуска на диаметр распиливавшего отверстия - основного источника нестабильности.

3) Разработана конструкция уникального прибора для контроля диаметра распиливающего отверстия (0,3 мм) в корпусе распылителя форсунки, его углового расположения.

4) Разработанный на основе системного подхода метод дает рациональные пути анализа влияния пэрвмошшх взаимосвязанных величин (элементов) о целью повышения стабильности показателей качества изделий массового производства. Применение этого метода целесообразно не только на стадии производства, но и при опитно-кон-структорсгх и исследовательских работах для обоснования допусков па линейные размеры деталей изделий как дизолостроонип; так

и других отраслей маншнострошшя.

Роанзашм работы. Результаты работы были использовали па Ярославском заводо топливной аппаратуры для повысим равномерности топчыш цяклооо.1 пода-го топлива оорпПпкт гюцолоЛ тсосгв

высокого давления рядной конструкции.

Апробация работы. Работа обсуждалась на техническом совещании на Ярославском заводе топливной аппаратуры, на заседаниях НГС НП0"ЦШТА" и ВНШНМАШ.

Публикации. По результатам проведенной работы и применения системного подхода в исследованиях показателей качества опубликовано: пять отчетов (рукописных), четыре печатные работы, одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырем глав, общих выводов, содержит 125 страниц текста, 33 таблицы, 17 рисунков, список литературы, включающий в себя 159 источников, 5 приложений на 70 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы работы, формулируется цель и наыечаатся пути ее достижения.

В гладе I проведен анализ состояния вопроса и краткий обзор работ, посвященных исследованию стабильности показателей качества изделий массового производства, в частности, топливоподашцей системы дизеля. Отмечено, что особенностью повышения качества изделий массового производства является путь технологических изменений и, в частности, корректировки технологических допусков.

На основе проведенного обзора научно-технической литературы установлено, что вопросами анализа показателей качества изделий, в частности вопросу повышения равномерности подачи топливоподаю-щей системой дизеля, посвящено большое количество работ, которые можно разделить по методу рёиения на' три группы. К первой - отнс сятся работы, посвященные совершенствованию технологии комплектования топливоподаицей системы на двигателе. Так в работе

II.II.Блинова, Б.АЛетвергова, А.И.Володина и др., предлагается комплектовать ласосц высокого давления, форсунки, л топливопровода по группам, дяя чого приводится уравнение регрессия. Ко второЛ группе относятся работы по ранжировании технологических допусков по отепапи их влипши па исследуемое показатели с помощью статистических методов. Б работах Л.Н.Голубкова, Ь.Н.Мальчука , Н.Ф.Ли-марова и др. исследования проводились на математической модели процесса подачи топлива. В работах В.Н.Смирнова , С.С.Кукобы предлагается расчатно-эксперименталышЗ последовательны!) метод, базирующийся на системном подхбцо в сочетании о планируо!,шм экспери- Х мантом в условиях массового производства. Третий путь ПОВИШвНИЧ радпомерпоста подачи исследовали Б.В.Машн, В.Г.Обрядин, Ю.М.Гар-шавсглй, предложившие расчотно-эксперимонталышИ метод, позволяющий одновременно о увеличением интенсивности впрнсгатвапия добиться снижения чувствительности показателей за счет оптимизации кон-структивнпх параметров. Задача поиска оптимальпнх значения решалась путем онрэдолэпил минимума фупшцюнала от уровня интэнсивноо-ти впрнсютвания и величпнп иеравно(.гарпости подачи по уравнениям регрессяи.

На основании анализа рассмотренных работ сделал внвод о целесообразности решения задачи повшепил равномерности подачи топлива топливоподапщей системой дизеля па основе системного по.охо-да с использованием элементов многомерной математической статистики и планируемого эксперимента в условиях массового производства.

На основании изложенного сформулировали слидутаре задачи исследования:

- определенно количественных оценок влияния каядого из исслоцу-ягшх элементов опстомн на шравтюмерность подачи путем разложения т5яЧ дпснорсшт на составляемого, обусловленные влиянием злег.-пн-ТП1 (Х гксгпров) по основе репрезентативной пнборяи;

- виявлешш математических зависимостей показателя системы или выходного параметра ее узла, в частности, прецизионной пары, от линейных размеров линии нагнетания, изменяющихся в пределах фактических технологических допусков;

- оптимизация технологических допусков, формулирование практических рекомендаций, обеспечивающих минимальную неравномерность подачи по цилиндрам в условиях исследуемого производства;

-разработка агоритма исследования источников неравномерности подачи^в результате применения которого дожны быть выделены допуски, оказывающие наибольшее влияние на исследуемый показатель качества;

-разработка метода исследования источников неравномерности на основе системного подхода с использованием элементов математической статистики и планирования эксперимента, учитывающего особенности конкретного массового проивводства топливоподающих систем с насосами рядной конструкции.

Глава 2 посвящена разработке метода управления стабильностью показателе!) качества изделий массового производства.

Проведено теоретическое обоснование метода исследования, анализа и оценки нестабильности основных показателей изделий массового производства в машиностроении, в частности, производства дизельной топливной аппаратуры, который базируется на системном подходе .

Наложены основы системного подхода и принципы моделирования изделия как системы, состоящей.из комплектующих элементов.

Разработана структура поэтапного исследования нестабильности показателей качества изделия, которая включала в себя:

- 'ормулировшшо доли и задачи этана, выдвижение гипотезы}

- вндолание элементов системы, влияние которых требуется оценить, согласно нроворломой гипотезо}

- выбор плана эксперимента и объема выборки;

- отбор случайных выборок исследуемых элементов ('{акторов) и проверку их на репрезентативность;

- проведение ююгофакторного эксперимента, обработку, анализ и интерпретацию результатов).

- решение задачи оптимизации выделения технологических допусков, обеспечивающее минимальную неравномерность подачи в условиях исследуемого производства, Х

Выделен показатель топливной аппаратуры - цикловая подача секциями высокого давления насоса рядной конструкции, нестабильность которого исследовалась в работе. Выбрала также контрольные Х скоростные реяшмы, на которых проведены исследования: номинальный . или максимальной мощности ( я* = 1000 мин-1), максимального крутящего момента 770 мин и холостого хода ( = 50Q мин-''-).

Походя из конструктивных особенностей топливоподающей системы о насосом рядной конструкции и технологии оборки ее на двигателе, была исследована система, состоящая из трех элементов: форсунки, топливопровода высокого давления и секции насоса высокого давления. Предложенная в работе математическая модель имела вид, согласно таблице .I, позиция I,

где - значение цикловой подачи, полученное эксперименталь-

' .но

i -м уровнем фактора А (форсунка), у -м уровнем фактора В (секция насоса), к -м уровнем фактора С (топливопровод), ( -м уровнем фактора Л (условия проведения опытов), ^ - оценка генерального среднего, характеризующая скоростной режим испытаний, - эффект -го уровня {актора А, j' - пЭДокт J -го уровня фактора И, ук ~ О'Мокт /( -го уровня йюкторл С, ' Vf ~ о::т ^ ~го yj'onim актора Д,

Таблица 2.1.

Л Вид модели ПЯиции . Показатели модели Параметры модали

диспевсионного анализа г* л

89,0 86,9 '80,7 0,725 0,731 0,838 (1050 мин-1) (770 ") (500 ' г давние эбоекты уровней параметров

0,725 (1050 шн-1) главные эффекты уровней параметров

тзегоессионного анализа вг /О см3/20 с С е, . С

ш. с* ел:*1 94,7 4,1 5,08 Л)2 -1,44 2,79 10 ~3

и. И - К-к < ^Х - р'' 66,7 5,6 -1,71 та5 2,44 ГО4 2,29 10 -2,87 10

У. 63,2 6,0 2,58 10 2,85 ГОБ

гц-j - остаток, мэра неадекватности модели,

С,, г - случайная ошибка эксперимента,

m - количество повторных опытов на точке плана.

Ранжирование элементов системы по степэпи их влияния на величину топливоподачи в массовом производстве проводилось с помощью статистической оценки - дисперсии. Метод ортогональных квадратов, влямцейся планом дисшрсиошюго анализа, позволил сократить затраты времени и средств на экспериментально часть исследования, т.к. план-матрица эксперимента обеспечивала однократные сочетания исследуемых элементов. Случайте выборки ограниченного объема, соответствующего порядку ортогонального квадрата, проверялись на репрезентативность с помогши F -статистики. Х

Анализ результатов эксперимента включал в себя:

- выбраковку оиибочпых замеров (промахов), считая, что допущение дисперсионного анализа, касающегося нормального закона распределения случаЧных ошибок п их независимости, выпоняется;

- обработку результатов много!>актораого эксперимента методом дисперсионного анализа;

- оценку адекватности модели по значимости величины остатка на фоне воспроизводимости опытов с помоцью ^-статистики;

- оцэнку стоиени влияния иссле,дуемых элементов системы на величину отклонения топливоподачи (дисиерс1ш фактора).

Процедура вычисления была оформлена в виде прогрпшЫ"Дного-факторныЯ дисперсионный анализ", что позволило сократить затраты вромонп на обработку результатов эксперимента.

При исследовании неравномерности топливоподачи^ вызванной вапяниен кошлогстуташ элементов форсунки, математическая модель со.цор'чпла три иоолодуочвх -ктора: росгаштоль ^орсугога в сборе, псрнус ороуяка в сборе с ...ильтроп и пруотну со итангой.

Гг"зуг,та?':м этого этана ипездов.'шл явилось рнт.ировпшю

штор /)),с!;-н>- ' ni- cmnoin кх влияния на юяпчину отклочожтя

тонливоподачи в массовом производстве.

Предложенная в работе математическая модель имела вид согласно таблице 2.1, позиция 2,

где значение тепяивоподачи, полученное эксперименталь-

" -м уровнем фактора А (распылитель),' -м уровнем фактора В (корпус форсунки), Х -м уровнем фактора С (пружина со штангой), > -м уровнем фактора Д (контрольная секция), У1 -м уровнем фактора Е (условия проведения опытов), ^ - оценка генерального среднего, характеризующая око-ростной режим испытаний, оС* - эффект ' -го уровня фактора А ^ - эффект ^ -го уровня фактора В

- эффект >( -го уровня фактора С

- эффект Х & -го уровня фактора Д

- эффект п -го уровня фактора Е

цщ - остаток ,мера неадекватности модели С,/. > \ - случайная ошибка эксперимента

^ - количество повторных опытов в ячейка плана. Анализ результатов эксперимента, аналогичный описанному выше, завершася оценкой адекватности модели и ранжированием элементов исследуемой системы.

При исследовании неравномерности топливоподачи, обусловленной влиянием технологических допусков распылителя, была наследована система, учитывающая конструктивные особенности и технологию.селективной сборки прецизионной пары игла-корпус растлителя.

Предложенная в работо математическая модель имела вид согласно таблице 1.1, позиция 3,

где @' - зависимая переменная .равная экспериментальной про-

пускной способности распылителя в данной комплектации,

- свободный член множественной регрессии, рассматриваемый в общем случае как начало отсчета, - коэффициент множественной регрессии, показывающий на сколько в среднем изменится О. , если У^ изменится па единицу при исключении вариаций, вызванных остальными факторами,

геометрические параметры распылителя, их взаимодействия, далее называемые регреосорамл, ' - ошибка на *-ой точке плана.

При составлении плана эксперимента, позволивщего сократить количество исследуемых пар, использовалось то обстоятельство, что по действующей технологии изготовления игла-корпус комплектуются методом групповой взаимозаменяемости. Таким образом, после завершения испытаний, каждый корпус распылителя был испытан о каждой иглой соответствующей группы. Общее количество исоледуемых комбинаций равнялось двумстам.

Анализ результатов экспериментов вквчал в себя:

- выбраковку ошибочных замеров (промахов), считая, что допущение, касающееся нормального закона распределения случайных оши-,бок и их независимости, выпоняется;

- обработку результатов многофакторного эксперимента методом регрессионного анализа, согласно исследуемой модели;

- оценку адекватности модели с помощью коэффициента множественной детерминации, носкольку его максимизация равносильна минимизации остаточной суммы квадратоп; '

- погрешность предсказания по модели оценивалась с помощью стандартной оценки ошибки зависимой переменной;

- выбор оптимал!,цоЯ регрессии, отвечающей Ъробовапим: 1)точ-ность предсказания но модели дс.тша с1ить ода ого порядка о точное-

тью воспроизводошм зависимой шроыеняоЗ экспериментальным путем, 2) модель дожна содержать минимальное число факторов, доступных измерению с необходимой точностью в массовом производстве.

Виичисление несмещенной оцешси роэ'Дящиента множественной детерминации проводилось-по формула:

/. с,.. ).(-1Ч;

где с11( - элешт вспомогательной матрицы моментов выборки по методу Фридмэна-2ута, р - количество включенных в модель регрессоров, а/ - количество точек плана. Вичислошш несмещенной оценки стандартной ошибки зависимой шроыешшй проводилось по формуле: ~,г /

Процедура вычислений была оформлена в виде программы" Много-(факторный регрессионный анализ", что позволило сократить затраты времени на обработку.

Решение задачи оптишзация техпо логических допусков замыкая-щего звена в построенной ценя исследования рассматривалось совместно с технологическими рекомендациями но снижению неравномерности подачи топлива в условиях исслодуемого производства. Исов-дуеше распиливающие отверстия отличались: диаметром, угловым расположенном в шине и по вертикали, остротой кромок в зоне выхода сверла на о!_еру диамотром I,;; мм. На сворле контролировались: диа^ метр, во личина биешш рабочей части сверла относительно хвостовика, угол заточки,

Поставленная задача решалась методом регрессионного ашлиза, аналогичным описанному выше.

Предлоксшюл в работе математическая модель имела вид согласно таблица .1-, позиция 4,

где ?' - пропускная способность распняиваюцяго отверстия, э кс па рима ыта яьная, ^ - коо)дгодаент рогроссии,

X; - иссладуемпэ фактори и их взаимодействия, (у - - ошибка на < -ой точка плана. План получения распиливающих отверстия в заготовка с нэвоет-ншли размерами, известным инструментом предоставлен в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Диаметр Группа Угол по Расстояние Количество распиии-

свор да, сверл вертикали, до с!.ри вавдих отверстий

мм ГрЭ 0 1,2 мм с 0X0 баз УХО

75 мако. 10 10

I мин. 10 10

00 мако. 10 10

0,32 мин. 10 10

73 мако. 10 10

2 мин. 10 10

80 мако. го 10

мин. 10 10

75 Маек. 10 10

I мин. 10 10

СО мако. 10 10

0,34 мин. 10 10

(серийное) 75 10 10

макс.

мин. 10 10

80 мао к. 10 10

мин. 10 10

ЭХО - распиливающие отверстия, прошедшие электро-хишгчскую обработку в зоне выхода сверла на сферу 0 1,2 мм.

Вычисление оценок коэффициентов регресоии, коэффициента множественной детерминации, стандартной ошибки модели, а также агоритм выбора оптимальной модели аналогичны описанному выше.

Полученная модель позволила провести исследование влияния кавдого из факторов, наглядно показать выявление зависимости и оде-дать выводы о необходимых корректировках технологических допусков о целью повышения равномерности подачи топлива по цилиндрам.

В результате расчетно-аналитического исследования был выявлен допуск на диаметр распиливающего отверстия .определяющий общую дисперсию неоднородности подачи на 45$,

В главе 3 изложены условия проведения экспериментального исследования и обработки результатов. Даны характеристики объектов исследования - секции топливного насоса высокого давления модели 60.1111005 (ЯШ-238), производства Ярославского з-да топливной аппаратуры, форсунки модели 26.1112010 производства ЯЗТА, топливопроводов высокого давления, а также стендов, контрольно-из? мерительных приспособлений^ применяемых для контроля показателей исследуемых изделий и точности размеров при изготовлении деталей топливной аппаратуры. Было использовано следующее испытательное оборудование:

- моторный стенд;

- безмоторный -"Ыоторпал-НЦ-108" для испытания и регулирования топливных насосов;

- соответствующие контрольно-измерительные приборы;

- приспособления для контроля точности размеров деталей и сборочных элементов топливных насосов высокого давления, которыми обеспечены заводы отрасли согласно применяемому технологическому процессу.

Перед проведением оштов били отобраны методом случайной выборки из партии готовой продукции и маркированы секции высокого давления, форсунки, топливопровода высокого давления в количестве по 5 штук.

Опыты проводились согласно план-матрицы разработанного плана эксперимента путем варьирования уровней факторов в различных запланированных комплектациях о троекратным повторением каждого для оценки воспроизводимости результатов.

Обработка результатов безмоторных испытаний топливш'г насосов проводилась по ГОСТ 10578-86.

Погрешности результатов измерений, как прямых, гак и косвенных, определялись точностью измерительных приборов и не превышали 0,5 %.

Необходимая доотовернооть результатов I- =0,95 била обе-опечена путем троекратного повторения опытов и замеров иоследуе-мых показателей.

Проведенные экспериментальные поолодования и обработка полученных данных обеспечили необходимую .точнооть и доотовернооть результатов по всем показателям иооледуешх изделий масоового производства.

В главе 4 предоставлены результаты исследований и их анализа по разработанному агоритму.

Анализировались результаты исследования следующих показателей топливоподающей системы дизеля:

подача топлива секцией насоса высокого давления ^ мм3/ц;

неравномерность подачи топлива секциями наооса <Г % .

Перечисленные показатели относятся в основным характеристикам исследуе^х изделий.

Агоритм исследования включал в себя:

- построение гипотетической модели;

- вибор плана эксперипента, объома выборки;

- отбор репрезеитатпвноЯ выборки;

- обраЗотцг результатов эксперимента методом регроссионпого или диоиоронопиого анализа",

-выбор оптимальной модели для случая регрессионной модели. Задача ранжирования серийных форсунок, топливопроводов и сок-ИИ*'! насоса высокого давлония по степени их влияния на величину отклонения .цикловой подача, решалась методом дисперсионного анализа о использованием элементов планирования эксперимента. Выборки ис-олодупмых элементов опстемн являлись репрезентативными. Промахов среди экспериментальных дашшх на всех точках плана но обнаружено. Анализ результатов расчетов по програ,.шо"Дис)1эрсиошшЛ анализ" по трем контрольны*) рожкам позволил сделать выводы о тон, что погро-ипость эксперимента на реквдях максимальной мощности, максш,ильного крутящего момента и холостого хода составила 1,45, 1,46 и 1,73 ш3/ц соответственно. Доля остатка, но учтенного моделью,на превышала 0,5 % в общей дисперсии на каздоы режима.

Результаты ранжирования фороупок, топливопроводов и секций высокого давления по сгепога их влияния на исследуемый показатель (в %-тах) по трон контрольным скороотнш реяимач приведены в таблице V./ ,

Таблица V./.

Исследуемый Контрольный рекам

элемент системы МаС1{. МОЩНОСТИ Мако.крут.момента Холостого з:ода

Форсунка 90,4 77,2 14,3

'Ое1;ция насоса 9,0 22,3 70,1

Топливопровод 0,6 0,5 15,С

100,0 % 100,0 % ГШ,и %

113К вп,дно , основным источником по о инородности погчи топлива

па ро:и'1ах максимально!1, мощное г I И МПОИМПЛЫЮГО К.рз Хттлегч ''пч'гп

является форсунка, на долю которой приходится 90 и 77 % соответственно. Отмеченное влияние форсунок объясняется тем, что согласно действующей технологии, регулировка секций высокого давления производится на стендовых форсунках, а работа на двигателе на других, изготовленных в пределах технологических допусков. Наибольшее влияние форсунки на номинальном режиме объясняется максимальной интенсивностью впрыскивания топлива относительно ооталышх исследованных режимов работы.

Доля влияния секций ТШЩ (дисперсия) на номинальном резше составиАЭ %. Она увеличивается о уменьшенном частоты вращения вала насоса до 70 $-тов на ренине холостого хода, что объясняется удаленном рабочей зоны отсечной крошш плуг и ера от номинального положения, где производится регулировка величины подача топлива.

Таким образом, предметом дальноивдго анализа являлась форсунка.

Ранжирование комплектующих' элементов серийно!) форсунки по степени их влияния на величину отклонения подачи топнЬа, проводилось о помощью многофакторного диспероиошюго анализа о использованием элементов планирования вксперимента. Случайная выборка'форсунок была проверена на репрезентативность путем сравнения параметров выборки с параметрами закона распределения отклонений подачи топлива, полученными в результате статистической обработки результатов испытаний 400 шт. форсунок . Анализ показал отсутствие промахов среди экспериментальных данных на всех точках плана. Анализ результатов расчетов по программе "Дисперсионный анализ" позволил сделать следующие выводы. Погрешность эксперимента на режиме максимальной мощности составила 1,45 ш3/ц. Адекватность модели, представленной в таблица позиция , проверялась с помощью критерии Фишера но значимости величины остатка, доля которого в общо!) дисперсии не превышала 0,1 {-та.

Результаты ранжирования комплектующих элементов форсунки но степени их влияния на величину отклонения цпкловой подачи топлива (в ,1-тах) приведены в таблица </. ,

Табпда ЧЛ.

Источник № эксперимента с 3-х кратным 9-ти крат-

дисперсии дублированием нов дубли-

I 2 3 рование

Фактор, контролирую-

щий условия проведе-

ния опытов - 0,12 - 0,04

Секция ТИВД 6,76 6,96 ' 6,33 6,68

Корпус форсунки - . 0,10 - 0,07

Распылитель 92,01 . 91,92 92,69 92,27

Пружина со штангой - - - 0,04

Остаток - 0,10 0,11 0,09

Ошибка 1,23 0,80 0,87 0,89

100,0 % 100,0 Ч, 100,0 % 100,0 %

Как видно, ооновным источником неоднородности топливоподачя на номинальном режиме является распылитель, на долю которого приходится 92/5 общей дисперсии. Влияние остальных исследуемых элементов не превышает погрешности эксперимента. Таким образом,предметом дальнейшего анализа является распылитель форсунки.

Рантрование геометрических параметров проточной части зоны запирающего конуса распылителя, изменяющихся в пределах своих технологических допусков, провопелось методом регрессионного анализа о использованием элементов планирования эксперимента. Исследование нроведию на репрезентативной выборке распылителей объемом гп ит. Г.'ютсд г]>гшс.поЛ пяяк'.,оза,юнпмоотп лоэпопл иослодовать .-.о;.,,.,-, г?;,-1ус ^-пплго.'п о гтотогтв*! чгл. Т&тк обрчзом били

исследованы 200 комплектаций. Выборки по всем иооледуешм факторам являлись репрезентативными. Вариации, полученные в результате ота-тистической обработки, соизмеримы о допусками, заданными в конструкторской документации, или превышают их.

Анализ' результатов расчетов по программе "Регрессионный анализ" позволил сделать олэдующие выводи. Оптимальная модель, содержащая минимальное число йакторов при минимально!) погрешности расчетов, включала два фактора: ход иглы и его взаимодействие'о пропускной способностью корпуса распылителя. Согласно модели, пропускная способность определяется двумя факторами на 94,7 %. Погрешность предсказания по модели не хуже 8 сма/20 о для 95 % расчетов. Общий вид модели и числовые значения коэффициентов уравнения приведены в таблице 2.1 , позиция 3

Анализ неоднородности пропускной способности распылителей сводится , таким образом, к анализу двух отатиотически значимых факторов по найденной модоли явления. Дроссзлировалие по запирающему конусу при ходе игли 0,35 мм составляет около 10 см3/20 о независимо от величины пропускной споообности корпуоа. Ход иглы 0,28 ш уменьшает пропуокную споообнооть корпуса еще па 10 см3/20с для больших значений пролива и незначительно увеличивает пропускную способность для малых значений пролива корпуоа. Ход иглы практически нэ влияет на изменение пропускной способности распылителя, укомплектованного корпусом со значеюшо порядка 530 см3/20с. Еоли пропускная способность корпуса составляет 570 см3/20 о ,то увеличение хода иглы о 0,28 до 0,35 мм увеличивает пропускную способность распылителя на 10 см3/20 о.;еоли пропускная способность корпуса близка к 490 сма/20 с, то увеличение хода иглы практически не изменяет пропускную способность распылителя.

Анализ параметров модели явления неоднородности позволил сделать вывод: неоднородность распылителей серийно! форсунки определяется на 88 5-тов геометрией соплового аппарата и на 7 %-юв

кодом иглы. Таим образом, предметом дальнейшего анализа являлась зона распиливающих отверстий в корпусе раопылител форсунки.

Ранжирование геометрических п технологических параметров,влияющих на воличипу отклонения пропускной способности распиливающего отверсти, проводилось методом регрессионного анализа с использованием элементов плапированая эксперимента. План эксперимента включал в себя оладующие факторы: диаметр сверла,

биение рабочей части оверла относительно хвоотовика,

угол ваточки сверла,

диаметр полученного отверстия, Х

углы ого расположения "в плане" и "в шатре",

расстояние до дна сферы 0 1,2 мм,

ооотояние внутренней кромки отверстия (обработанной электрохимическим способом или нет).

Исследование проводилооь на репрезентативной выборке объемом 200 шт. распиливающих отверстий.

Анализ результатов раочетов по программе "Регрессионный анализ" позволил сделать следующие выводы: модель, содержащая один фактор - диамотр отверстия описывает явление неоднородности про-пуокной способности распиливанию го отверстия на 58 Точность предсказания по подели не туже 13 см8/40о для 68 %-юв расчетов.

Оптимальная модель, содеркящая два фактора - диаметр и угол расположения отверстия " в шатре", их взаимодействие, опиоываот явление на 67-'#-тов.

Точность предсказания по модели не хуже II см3/40с для 68 % расчетов. Сопоставление расчетпнх и эксперименталышх еначоняЯ пропускной способности, вычисленных для экстремальных значений факторов приведена в таблице V. 3

Таблица 9.3

Исходные Результат - расход.топлива чорез отверстие см /40с Номер почки

Диаметр., мм Угол, град. расчет эксперимент плана

0,316 73,4 237,3 230 53

0,337 74,2 271,2 266 20

0,348 . 76,0 231,7 299 140

0,317 81,1 241,3 244 36

0,335 80,3 253,6 247 46

0,352 80,5 265,1 266 126

Расчетная величина пропускной способности распиливающего отверстия в зависимости от ого диаметра и угяа "в шатре" приведена в таблице V. V ,

Из табпвд видно, что отверстие диаметром 0,315 на фактически

на изменяет пропускной способности с увеличением угла, в то время, как отверстие диаметром 0,355 мм значительно (на 40 см3/40о) уменьшает свою пропуокную способность о увеличением утла.

Таблица VV

Угол "в шатре" Диаметр , мм

град. 0,315 0,335 0,355 '

73 235,0 270,6 300,1

77 237,8 261,3 286,3

81 240,2 252,0 . 264,6

Таким образом, статистически анализ результатов испытаний 200 распиливающих отверстий, изготовленных инструментом о известными параметрами, позволил определить оледующее:

I, Основным иотрчником неоднородности пропускной способности распиливающих отверотий и распылителя в излом, является диаметр,

определяющий разброс величины пропускной способности на 58 -тов. Два фактора - диаметр и угол "в шатре" - определят' исследуемую величину на 67 %-тов.

2. Действующая технология изготовления распиливающего отвер-отия обеспечивает технологический допуск на диаметр около 0,040 мм, что превышает величину .заданную в конструкторской документации.

На основании полученных зависимостей были сформулированы рекомендации и изготовлена опытная партия распылителей, отличающихся диаметром распиливавшего отверстия, равным 0,33 мм, но имеющих одинаковую с серийными величину эффективного проходного сечения за счет электрохимической обработки входных кромок отверстий.

Сравнительные моторные испытания распылителей в состоянии поставки показали, что введение допонительного сглаживания выходных кромок распиливающих отверстий при неизменной пропускной способности, приводит к улучшению экономичности двигателя по всей скоростной характеристике в среднем на 2 %. На поминальных оборотах отмечено улучшение экономичности до 5 г/э.л.с.ч. При этом мощнос-тные показатели дизеля остаются практически неизменными.

Сравнительный анализ зависимостей изменения величины эффективного проходного сечения серийных и опытных распылителей, прошедших обкатку яа безмоторном стенде, показал, что опытные распылители отличает существенный запас по стабильности. Из анализа данных видно, что результаты, полученные на серийных распылителях, хорошо согласуются о результатами эксплуатационных 1000 часовых испытаний. За тоже время прирост величины эффективного проходного сечения яа опытных распылителях составил всего 2 %.

В главе 4 приведены разработанные рекомендации для промышленного производства, направленные на повышение стабышности цикловой подачи топливных насосов.

В зтоЯ жо главе сделан расчет экономического эффекта, ожидаемого от внедрения мероприятия по повышению стабильности ряда

размеров растлителя фороунки. Эффект получен от сокращения внутризаводских потерь, идущих на устранение дефектов по несоответствию величины цикловой подачи топлива требованиям технических условия, а также от.экономии топлива в уоловияз эксплуатации за счет повышения стабильности часового расхода топлива и его уыеныае*ая и составит 70 тыс.руб.в год

Общие выводы:

1. Разработан метод управления стабильностью показатг -гей качества изделий в уоловиях массового производства (на примере топливной аппаратуры автотракторного дизеля о насооом выоокого давления рядной конструкции), основанный на поэтапном ранжировании источников неравномерности подачи топлива.

Предложенный метод характеризуется системным подходом на каждом этапе исследования о использованием элементов многомерной математической статистики и планирования эксперимента. Данный метод отличается от ранее применявшихся решением ряда аадач по ранжированию технологических допусков, их оптимизации в уоловиях данного производства, в частности, ранжированию технологичооких допусков прецизионных пар, углов; ранжированию допусков на взаимосвязанные размеры:

Разработанный метод позволил прогнозировать отепонь нестабильности исследуемого показателя, ранжировать иоточники неравномерности дискретного и непрерывного типов и на основе этого управлять качеством в процессе изготовления.

2. На основе разработанного метода решена актуальная задача ранкирования источников неравномерности цикловой подачи топлива путем построения статистических мода та Я, учитываицих особошюсти исследуемого производства, в частности, технологичосхшх допусков на размеры линии нагнетания.

3. Б результате проведенной работы были получены:

- статистические характеристики распределений исследуемых показателей и парат,етров в исследуемом производство;

- статистические модеп нестабилыюсти показателей качества топливной аппаратуры, в частности, связывающие воличину топливопо-дачи с линейно-угловыми размерами линии нагнетания, измопяющишея в предолах технологических допусков. -

IIa основании полученных зависимостей ротоны задачи обоснования тохнологичоских допусков на размеры линии нагнетания, в частнооти, на диаметр распиливающего отверстия.

4. Выявлено, что на режимах машинального крутящего момента и максимальной мощности доля влияния форсунок составляет 70-90 % соответственно. Осповным источником неравномерности подачи исследованных форсунок является диаметр распиливающего отверстия, опрело ляюпеий неравномерность подачи топлива на 45 % от общей дисперсии.

Ь. В результате проведенной работы были сформулированы рекомендации по корректировке диаметра распиливающего отворотил па 0,33 мм вместо 0,34 мм, па основании которых на заводе-изготовителе разрабатываются органпзацяоняо-техпичоские мероприятия, в частности, получение отверстий сверлом 0,32 им с последующей электрохимической обработкой колодца диаметром 1,2 мм при неизменной величию эффективного проходного сечения, направленные на повышение стабильности и точности изготовления деталей насоса.

6. Сравнительные моторные испытания серийных и опытных распылителей показали, что корректировка диаметра распиливающего отверстия приводит к улучшению топливной экономичности двигателя с опытными распылителями в среднем па1 2 % по внешпай окоростной характеристика при практически неизменных мощностных показателях.

7. Ожидаемый экономический эффект от внедропия разработанных ' мероприятий на заводо-иаготовитоло топливной аппаратуры и экономии топлива в эксплуатации составит около 70 тыс.руб.в год.

. IIpUUOllUIUUJ D ПайТШШЮЛ WKQT4J ПОДХОД 11 I.IO0 4 UCOilU/lOUilW.!

могут Оить псподьзопаии d других od/acTH.: шшашиоцюаши цл iu;.i~ июния стабцдыюотй показателей качества нидо/шЗ иссогюю нртгш.ч-ства.

Осношшэ погодошм диссертации оцшшш а олодущах nyJ;ur.ui-

1. Шолохиов А.P., Lampos Д.Д. Пути сшпшшш ио 1>;ишиич',пооти подачи топлива по цишццкш диво пл. Дшюиировашио нпучнии aOnvu. -U.: Гбдиогра'миоскиЗ указатель I'Jhiil, I'JU'J, ]>Ш,о.13У.

2. Шолохнов А.Р. .Гагнров Д.Д. Иссщдоьоахю цшшил ао.иыли-гичосках допусков на показатели тонлиионодав^оН и.стсии да jo;., и и условиях цасоопого производства. Сешрлинствоьашю пиритшшо-гч'Х-

1ШЧОСКОГО 000СПОЧОШ1Л ЗОДОЧ ПОШИйИИЛ ШЩСШЮЦГИ И.МиЛ11иСТроИТиЛ1,-

noil продушрш-и. : Cd.аиучи.трудов lJUJlilMAU, ши.ьи, l'jiiV, u.llt.j -Iii/.

.']. Ыолохшв A.l'. Исслодошишо гототрчосках цгцшнп'рои r-wi..-шкиишх отворстиЯ диэолыюЛ Форсунки. раит шодршшл притихли -1ШХ погодой II СрОДСТВ раЗМОрИОГО Г.онтрол.-О!. iljlilil, l'JbV, C..1--64.

4. Сошдосич Jl.li., luioxuii АЛ'. , Иш/ышши Г..ti. Щ.Оир л/.л контроля ашюЗнх рааморип раашлш'Ил-их ovi>[kjvhа диэч.илю.к Форсуши. Диигатолострооши, ГЛ10, й 2,

5. Ийлохиоь А.Р. .Согалоьич Л.II. и др, Aijtoiku.m

с'г do Й 14) J 3'JI Устройство дл иэгкцишид лио.'нс ртамроп.

Pbi принт' LfiHUAi Москпа ул. Ш.-нпгиня 4. 3л л л > ^ ; : v - '.х; - . т и i. л 11 я и .t. л г. оо г.

Похожие диссертации