Geum.ru

Основы технологии производства электротранспорта

Вид материалаЛекции
Технико-экономические характеристики качества конструкции и их отклонения в производстве и эксплуатации
Основные принципы конструирования
Подобный материал:
1   2   3   4   5

1.3. Государственная система стандартизации как база конструирования

При разработке нового подвижного состава или других любых изделий конструктор должен пользоваться стандартами.

Стандартом называют нормативно-технический документ узаконивающий требование к объекту стандартизации.

Различают:

Государственный стандарт (ГОСТ) - обязательные к применению

всеми предприятиями, организациями и учреждениями РФ.

Отраслевые стандарты (ОСТ) - обязательные для всех предприятий и организаций отрасли.

Республиканские стандарты (РСТ) - учитывают требования ГОСТ и ОСТ и действуют в пределах республики.

Стандарты предприятия (СТП) - учитывают выше стоящие стандарты и действуют на данном предприятии.

Технические условия (ТУ) - нормативно-технические документы, устанавливающие комплекс требований к продукции конкретных типов и марок разрабатываемые на основе и в дополнение существующих стандартов.

Руководящие документы (РД) - нормативно-техническая документация, устанавливающая требования организационного и (или) методического характера, разрабатываемая на основе и в дополнение существующих стандартов.

Проектируемые узлы и детали при конструкторской проработке делят на 4 группы: стандартизированные (Нст), заимствованные (Нз), покупные (Нп) и оригинальные (Но). Рассмотрим их влияние на достигнутый уровень выпуска новой продукции.

Естественно общее количество деталей будет равно

,

где - количество деталей в изделии, изготовленных согласно ГОСТ, ОСТ, РСТ, СТП. Применение стандартов характеризуют коэффициентом стандартизации, который может быть определен по формуле

,

где - действующее количество стандартов, - полное количество всех стандартов.

- количество заимствованных деталей, которые делятся на внешние и внутренние.

Внешне заимствованные - детали применяемые ранее как оригинальные для одного изделия, а затем используемые в другом изделии.

Внутри заимствованные - детали используемые в разных сборочных единицах одного изделия.

- количество покупных деталей и сборочных единиц, изготавливаемых другими предприятиями по их документации и получаемые выпускающим предприятием в готовом виде.

- количество оригинальных деталей, которые используются только в рассматриваемом изделии ( созданные при разработке данной продукции).

Группа деталей характеризует унификацию нового изделия, которая оценивается уровнем унификации - коэффициентом применяемости, который определяют как



К примеру электровозы ВЛ60 и ВЛ80К имеют следующее количество деталей.

Таблица 1

Группа деталей
ВЛ60
ВЛ80Т

Стандартизованные
450
644

Заимствованные
1875
2545

Покупные
225
745

Оригинальные
4800
4200

Итого 7350 8134

Для электровоза ВЛ60

ВЛ80Т

Уровень унификации совокупной продукции предприятия определяется отношением количества взаимно заимствованных деталей к общему:

К примеру при выпуске электровозов ВЛ60, ВЛ80К и ВЛ80Т была осуществлена комплектация в виде рис.



 

Тогда

 

Экономическую эффективность стандартизации можно оценить по коэффициенту экономической эффективности стандартизации как



где - приведенные затраты до и после приведения стандартизации или по вариантам стандартизации;

- капитальные затраты в производстве до и после проведения стандартизации;

- нормативный коэффициент эффективности;

- себестоимость изготовления изделия до и после стандартизации.

Существующие методы оценки уровня стандартизации и унификации основаны, как правило, на учете количественных соотношений и поэтому недостаточно результативны. Имеются исследования, направленные на решение этой задачи методами качественного анализа. Рассмотрим основные положения такого подхода к анализу качества продукции.

1.4. Технико-экономические характеристики качества конструкции и их отклонения в производстве и эксплуатации

Совокупность свойств, определяющих способность той или другой конструкции удовлетворять своему назначению, называют качеством продукции, а количественные характеристики тех или других свойств - показатели качества. Это вновь таки стандартизированные понятия и подчиняются ГОСТ 15467-70 " Качество продукции'. Термины".

Существуют и другие нормативные акты в этой области, к примеру "Методика оценки качества промышленной продукции", "Методика технико-экономической оценки эффективности новой техники" и др. материалы.

Качество ЭТ можно определить следующими группами показателей.

Технико-экономических, характеризующих технические параметры и показатели его использования в эксплуатации:

    - показатель назначения ( локомотив грузовой, пассажирский, маневровый, промышленный и пр.);

    - осевая формула, масса, сцепной вес, нагрузка на ось;

    - энергетические мощность, сила тяги, скорость, напряжение на токоприемнике;

    - удельные расход материала на кВт мощности, удельная сила тяги на кВт мощности, удельный расход электрической энергии на ткм перевозочной работы пр.

Надежности - способность ЭТ выполнять заданную функцию, сохраняя эксплуатационные свойства в установленных пределах в течение требуемой наработки в заданных условиях эксплуатации. Здесь основной показатель это безотказность и долговечность ( срок службы) ЭТ. Применительно к подвижному составу это количество отказов на км пробега ( качественный показатель надежности). Второй отчетный показатель в системе МПС РФ- количество отказов первого и второго рода. Первого - обнаружил в пути следования отказ и устранил. Второго - потребность вспомогательного локомотива или непланового ремонта. Отказ второго рода учитывается в системе МПС по дорогам, видам подвижного состава, оборудованию и пр.

Технологичности, характеризующих конструкторско-технологические решения в отношении обеспечения высокой производительности труда при производстве локомотива и удобства его эксплуатации. Сюда относят - трудоемкость изготовления в нормо-часах, процент внедрения прогрессивных технологических процессов, коэффициент оснащенности и др.

Уровня стандартизации и унификации конструкции, отражающих степень использования стандартизованных изделий, возможность использования типового оборудования, унифицированных конструктивных элементов и типовых технологических процессов. Критерии оценки назывались выше - это коэффициент применяемости, унификации и пр.

Эргономических, характеризующих систему человек – изделие – среда по комплексу свойств, обеспечивающих безопасность, удобство работы и оптимальные условия труда обслуживающего персонала. Здесь оценки - в баллах удобство управления и обслуживания, уровень шума и вибрации, температура в кабине и др.

 

Художественно-конструкторских, характеризующих целесообразность и эстетичность художественно-конструкторского решения: выразительность, гармоничность, цельность, соответствие среде и стилю. Основными здесь являются показатели архитектоники (в баллах), товарного вида и отделки (в баллах).

Пример. Окраски электровоза поставляемой в Финляндию и ее качества.

Патентно-правовой защиты, оценивающих степень патентной защиты изделия в РФ и за рубежом и его так называемую патентную чистоту. Здесь количество и доля в общей стоимости реализуемых в изделии новых отечественных изобретений и показатель патентной чистоты - возможность беспрепятственной реализации изделия за рубежом.

Примеры: 1. Строительство Суданской плотины.

2. Уплотнение гробов США при войне во Вьетнаме.

Существуют следующие методы определения показателей качества промышленной продукции - экспериментальный - основан на прямом или косвенном измерении показателя качества с использованием технических средств или подсчете событий или объектов;

    - расчетный, здесь нужно иметь теоретические или экспериментальные зависимости показателей качества от определяющих их параметров;

    - органолептический, основанный на анализе зрительных, слуховых или других ощущений.

Пример: Езда на Моквиче-408 и Суббару.

    - социологический - использование анкет опроса (эксплуатационников, пассажиров) и пр.

    - экспертный - основанный на обработке мнений группы специально подобранных специалистов-экспертов.

Уровень качества продукции определяют относительно базового изделия отечественного или зарубежного.

Существует единичный показатель уровня качества , который определяют в относительных единицах дифференциальным методом,

сопоставляя для заданных условий эксплуатации соответствующие показатели качества оцениваемого изделия и базового образца по формуле



Комплексный показатель уровня качества изделия качества группой единичных показателей уровня качества методики средневзвешенного

,

где - весовой коэффициент единичного показателя качества, определяемый методом экспертной оценки; - количество единичных показателей.

Сумма весовых коэффициентов при этом всегда должна быть равна 1.

Пример.

При оценке качества продукции локомотивов за базовый принимают локомотив размерного ряда и типажа перспективных магистральных локомотивов по руководящему документу (РТМ) электровозостроения

Порядок расчетов:

1. Определяют отношение ;

2. Множат отношение показателей на весовой коэффициент.

Для всех выше приведенных показателей качества продукции, а затем вновь с учетом весовых коэффициентов определяют уже комплексный показатель всего изделия.

Согласно РТМ электровозостроения существует три категории качества:

- высшая, при ,

- первая, при ,

- вторая, при .

 

1.5. Принципы анализа характеристик качества

Математическая зависимость характеристик качества элементов конструкции от условий производства и эксплуатации в общем виде выражается уравнением

,

где - некоторая i -тая характеристика качества элемента конструкции; - физические параметры производственной среды, а также условий и режима работы элемента конструкции в эксплуатации, влияющие на величину , - оператор,

определяющий закон связи между , физическим параметром и временем t эксплуатационной работы конструкции.

Вся трудность анализа качества продукции по выше приведенной зависимости не в расчетах, а в определении функциональной связи между условиями производства и эксплуатации характеристиками качества, т.е. .

Практически о качестве продукции судят по отклонениям параметров изделия от номинальных ( расчетных ) величин.

Так, при составлении дефектных ведомостей состояние деталей и узлов оценивают величиной и отклонениями их количественных и качественных характеристик от установленных технической документацией ( ПТЭ, Правила ремонта ТУ, паспорт локомотива и т.д.)

Под состоянием детали понимают группу определенных его рабочих параметров (размеры, определяющие напряжения в деталях, диэлектрические прочности, действующие нагрузки, уровень изоляции,

уставки по току, напряжению, зазоры и натяги в сопряжениях, шероховатость поверхности). Иными словами, рассматривают:

- физико-механические характеристики;

- параметры рабочих режимов;

- регулировочные характеристики;

- характеристики размеров и формы.

Номинальной называют величину рабочего параметра в результате расчетов. Затем устанавливаются допуски на размер ,

- допуск (отклонение), их пять: конструктивные; производственные; эксплуатационные; ремонтные; предельные.

Конструктивным значением называют называют номинальную величину рабочего параметра, а конструктивным допуском

- величину допуска, установленного конструктором для изготовления детали в производстве с учетом функциональной точности, необходимой для выполнения конструкцией ее функции, условий производства и записи на расширение поля допуска в эксплуатации, связанного с износом конструкции.

Уменьшение допуска приводит к росту стабильности характеристик, точности и надежности конструкции, но возрастает стоимость производства. Поэтому необходимы технико-экономические расчеты.

Производственным (заводским) значением параметра называют его фактическую величину при выпуске детали или узла с завода-изготовителя (), а производственным допуском - пределы, в которых фактически находится отклонение рабочих параметров.

Это точность и надежность завода-изготовителя отклонение, оно может быть +, -, 0.

Эксплуатационным допуском - называют фактическую величину характеристики качества, измеренную в эксплуатации, а величиной эксплуатационного допуска - называют пределы, в которых должны находиться рабочие параметры оборудования в эксплуатации. Они больше производственных и определяют допустимые пределы изменения качества работы оборудования вследствие износа.

Эксплуатационное значение фактическая величина в эксплуатации и находится в пределах

,

Ремонтные размеры и допуски устанавливают правилами ремонта для соответствующих видов ТО и ТР. Чем больше объем ремонтных работ, тем меньше разброс допусков.

Предельной - называют минимальной или максимальной величиной рабочего параметра, при которой дальнейшая работа детали или узла становится опасной или недопустимой из-за опасности излома, пробоя изоляции и др. Предельный допуск

Заметим, что выход характеристик качества за пределы эксплуатационного допуска может быть по причине износа и нарушения регулировки, а также совместного действия нескольких причин.

Так, дисбаланс ротора электрической машины приводит к ускоренному износу подшипников, а они в свою очередь увеличивают вибрации ротора и в конечном случае разрушение подшипников.

Величину предельных износов деталей и сопряжения устанавливает конструктор в зависимости от назначения деталей и ответственности работы в механизмах, размеров, формы, материала и других факторов, а затем их уточняют в эксплуатации. Для особо ответственных деталей ЭТ предельные износы и дефекты, с которыми нельзя его выпускать на линию оговариваются правилами технической эксплуатации и нормами допусков на ремонт.

В практике отклонения характеристик качества от расчетных величин имеют значительный разброс, что получило название "рассеивание характеристик качества изделий".

Иными словами характеристика качества изделия случайная величина, а значит для нее необходимо определение математического ожидания М(А) и среднеквадратичное отклонение - меры ее рассеивания.

В хорошо отлаженных производственных процессах математическое ожидание М(А) совпадает с . Если это условие не выполняется, то разность представляется собой систематическое отклонение характеристик качества от номинального значения.

Разность х=А-М(А) является случайным отклонением.

Исчерпывающей характеристикой случайной величины является ее закон распределения. Чаще это нормальный закон распределения с плотностью вероятности

,

где А - независимая переменная; M = M(А) - ее математическое ожидание; - cреднее квадратичное отклонение.

Из анализа эмпирических распределений можно сделать ряд важнейших количественных и качественных оценок технологического процесса изготовления изделия.

Так, определение поля рассеивания дает представление о выполнении конструктивных допусков.

Чем меньше , тем больше кучность и меньше поле разброса характеристик качества, т.е. современнее технологический процесс.

При изготовлении любого изделия существуют определенные погрешности в размерах и формах деталей. Все погрешности изготовление изделий можно свести к следующим:

1. погрешность размеров,

2. погрешность геометрической формы,

3. погрешность взаимного расположения поверхностей,

4. погрешность, связанная с чистотой обработки (шероховатостью).

 

Все названные 4 вида погрешностей возникают под действием ряда причин; причин, которых следует отметить:

    - неточность изготовления оборудования (станок, пресс и т.д.) - С;

    - неточность изготовления приспособления для обработки, их износ - П;

    - упругие деформации режущих инструментов, их износ, неточность изготовления инструмента, температурные влияния - И;

    - неоднородность материала, упругие деформации, температурные влияния и другие погрешности детали - Д.

Это система технологических погрешностей СПИД.

5. Погрешность измерения, включающая погрешность измерительных средств.

6. Погрешность, зависящая от выбранной технологической системы и режимов обработки.

7. Колебания припуска на механическую обработку и т.д.

Конструктор при разработке рабочих чертежей предусматривает предельные размеры, о чем мы уже говорили и отклонения от них, а также принимает поле допусков.

Обычно на чертежах конструктор указывает на один, и два предельно допустимых размера, больший из которых называется наибольшим предельным размером и обозначается , , а меньший - наименьшим предельным размером и обозначается , . При этом D - обозначается диаметр отверстия, а d - вала.

Разность и обозначают TD и Td и называют допуском.

Допуск на обработку на чертежах показывают в виде двух отклонений от номинального размера. Одно отклонение - верхнее, а другое - нижнее.

Верхнее обозначают ES (es), а нижнее EI (ei).

,



где D- номинальный размер отверстия; d - номинальный размер вала.

Величина допуска в этом случае определяется как разность между верхним и нижним отклонением TD=ES-EI и Td=es-ei.

Пример.

Необходимо изготовить вал d=30 мм. Конструктор указал , . Токарь при точности измерений 0,010 мм изготовил:

30,030 - брак

30,020

30,010 годные        

30,000 детали        

29,990                        Td = 0,030

29,980 - брак

Иными словами, при изготовлении необходимо выдерживать условие



.

На чертежах допуски могут иметь шесть обозначений





Знание допусков и реальных размеров деталей важно для сборочных процессов при изготовлении любых изделий. Это необходимо для выбора того или другого метода сборки.

Величина допуска не совсем полно характеризует точность обработки. Например, у вала .

Величина допуска одинакова 0,030 мм , но обработать вал диаметром 80 мм значительно труднее, чем вал, диаметром 6 мм с тем же допуском.

В качестве единицы точности, с помощью которой можно установить зависимость изменения допуска при изменении диаметра, принимается единица допуска. Практикой установлено, что трудность обработки в основном возрастает с увеличением размеров деталей по закону кубической параболы в виде



Единицу допуска определяют по формуле

.

Здесь i- единица допуска для номинальных размеров до 500 мм.

Например, для размера 3 мм i=0,55, а для размера 500 мм i=3,89.

Точность изготовления деталей характеризуют квалитетом (степень точности).

Квалитет - это совокупность допусков рассматриваемых как соответствующие одному уровню точности для всех номинальных размеров. Квалитет обозначается порядковым номером, возрастающим с увеличением допуска. Всего предусмотрено 20 квалитетов: 0,1; 0; 1; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 17; 18. Cокращенно допуск обозначается латинскими буквами IT - "стандартный допуск".

Например IT7 обозначает допуск по 7-му квалитету.

Допуски для каждого квалитета рассчитываются по формулам в зависимости от диаметра, хотя их можно определить и по таблицам ГОСТ 25346-89 для деталей до 500 мм (см. таблицу).

Знание допусков для различных соединений деталей крайне необходимо, ибо по ним определяются зазоры или натяги между последними.

В этом плане к примеру известны для вида посадок в системе вал - отверстие, а именно "посадка в системе отверстия" и " посадка в системе вал".

Посадка в системе отверстия - это посадки, в которых различные зазоры или натяги получают соединением различных валов (например, q, m, p и др.) с основным отверстием Н.

Посадка в системе вала - это посадки, в которых различные зазоры или натяги получают соединением различных отверстий ( например, F, R, N и др.) с основным валом h.

Предпочтение при выборе вида посадки отдается системе "посадка в системе отверстия" так как это сокращает количество режущего инструмента ( сверл, зенкеров, протяжек), калибров - пробок и оправок для приспособлений.

Действительно, обработка валов с различными размерами проще: например, на одном токарном или шлифовальном станке можно получить разные значения размеров вала.

 

Таблица 2

Значения допусков для размеров до 500 мм (по ГОСТ 25346-89)

 

Интервал
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ква
лит
еты
 
 
 
 
 
 
 
 

размеров,
01

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

мм
 
 
 
 
 
 
 
 
до
пуск

IT,
мкм
 
 
 
 
 
 
 
 

До 3
0,3
0,5
0,8
1,2
2
3
4
6
10
14
25
40
60
100
140
250
400
600
1000
1400

Св. 3 до 6
0,4
0,6
1
1,5
2,5
4
5
8
12
18
30
48
75
120
180
300
480
750
1200
1800

св. 6 до 10
0,4
0,6
1
1,5
2,5
4
6
9
15
22
36
58
90
150
220
360
580
900
1500
2200

св. 10 до 18
0,5
0,8
1,2
2
3
5
8
11
18
27
43
70
110
180
270
430
700
1100
1800
2700

св. 10 до 30
0,6
1
1,5
2,5
4
6
9
13
21
33
52
84
130
210
330
520
840
1300
2100
3300

св. 30 до 50
0,6
1
1,5
2,5
4
7
11
16
25
39
62
100
160
250
390
620
1000
1600
2500
3900

св. 50 до 80
0,8
1,2
2
3
5
8
13
19
30
46
74
120
190
300
460
740
1200
1900
3000
4600

св. 80 до 120
1
1,5
2,5
4
6
10
15
22
35
54
87
140
220
350
540
870
1400
2200
3500
5400

св.120 до 180
1,2
2
3,5
5
8
12
18
25
40
63
100
160
250
400
630
1000
1600
2500
4000
6300

св.180 до 250
2
3
4,5
7
10
14
20
29
46
72
115
185
290
460
720
1150
1850
2900
4600
7200

св.250 до 315
2,5
4
6
8
12
16
23
32
52
81
130
210
320
520
810
1300
2100
3200
5200
8100

св.315 до 400
3
5
7
9
13
18
25
36
57
89
140
230
360
570
890
1400
2300
3600
5700
8900

св.400 до 500
4
6
8
10
15
20
27
40
63
97
155
250
400
630
970
1550
2500
4000
6300
9700

Примечание. Для размеров до 1 мм квалитеты от 14 до 18 не применяются.

Хотя, если вал изготовляют без обточки, к примеру, из цельнотянутого прута или проволоки, то экономически выгоднее принимать различные допуски по отверстию сборочной конструкции.

Напомню, что поле допусков в системе ОСТ и классы точности имеют следующие обозначения в технической документации.

Поле допусков обозначают прописными (заглавными) русскими буквами: основное отверстие - А, а основной вал - В. Подвижные посадки обозначают буквами С - скольжение; Д - движение; Х - ходовая; Л - легкоходовая; Ш - широховатая; ТХ - теплоходовая. Пореходные посадки: Г - глухая; Т - тугая; Н - напряженная; П - плотная. Посадки с натягом: Гр - горячепрессовая; Пр - прессовая; Пл - легкопрессовая; - прессовая первая; - прессовая вторая.

Обозначение на чертежах:



при этом цифры обозначают класс точности по ОСТ , которые соответствуют классам точности ( квалитетам) в Международной системе допусков и посадок - ИСО ( по названию международной организации по стандартизации) согласно таблицы

Таблица 3

Соответствие классам точности ОСТ и квалитетам ИСО

Классы

точности

ОСТ
1
 
2
 
2
а
3
3а
4
5
7
8
9
10

Квалитеты
вал
отв
вал
отв
вал
отв
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСО
5
6
6
7
7
8
8-9
10
11
12-13
14
15
16
17

Кстати в первом приближении точность обработки согласно классификации ИСО можно получить из таблицы 4.

Cледует оговориться, что данные таблицы 4 примерные, и вообще при обработке на одном и том же оборудовании диапазоны применения рядов точности гораздо шире и результаты точности обработки могут зависеть как от состояния оборудования, так и от исполнителя.

Таблица 4

Точность различных методов обработки

Метод обработки
Квалитет
Метод обработки
Квалитет

1
2
3
4

Точение:

черновое

чистовое

тонкое

Фрезерование:

черновое

чистовое

Строгание:

черновое

чистовое

тонкое

Сверление

Зенкерование

 

11

10

8-9

 

11

8

 

12-11

10

8

11-12

10

Развертывание:

предварительное

окончательное

Протягивание:

чистовое

отделочное

Шлифование:

грубое

чистовое

тонкое

Притирка и доводка:

предварительная

окончательная

 

9

8

 

8

7

 

10-9

6-7

5-6

 

6

5

Пример. Притирка и доводка детали исполнителями различной квалификации и стажа работы.

В заключении отмечу, что в системе ОСТ 2-й класс точности наиболее распространен в машиностроении, он считается основным, и в обозначениях на чертежах цифра 2 опускается, всего же классов точности по ОСТ 11, что отражено в табл.3.

И еще одно замечание – квалитеты класса точности по ИСО 01; 1; 2; 3 и 4 применяются при особо точных работах.

В заключении отметим, что при выборе сочетания полей допусков валов и отверстий для номинальных размеров 1-500 мм рекомендуется использовать предпочтительные посадки согласно табл. 5.

Как видим для предпочтительного применения выделены 17 посадок в системе отверстия и 10 посадок в системе вала.

Напомню основные виды посадок:

- В скользящих посадках наименьший зазор равен нулю - соединение находится на грани между неподвижными и переходными посадками. При хорошей смазке детали перемещаются свободно друг относительно друга ( поршневые штоки насосов и поршневых машин, пиноли в станках, центрирующие поверхности фланцев и крышек).

- Посадки типа имеют малый гарантированный зазор. Такое соединение хорошо воспринимает нагрузки при хорошей смазке применяют в соединении коленчатый вал - шатун, валы ротора турбин и шпинделей станков, толкатели клапанов.

- Посадка ; применяют , если соединяемые детали работают при умеренных и постоянных скоростях и при безударной нагрузке (валы в подшипниках и шпиндели).

- Посадка имеет относительно большие зазоры, применяется для подвижных соединений при большой длине и частоте вращения 1000 об/мин (свободно вращающиеся колеса, валы холостых шкивов, центробежные насосы).

- Посадка , большие зазоры, не требуется точное центрирование при больших скоростях (сельскохозяйственные, дорожные и другие машины)

- Посадка применяется для деталей , работающих при высокой температуре (тепловые двигатели).

- Посадки дают хорошую точность центрирования и обеспечивают быструю сборку ( быстроходные шкивы, колеса редукторов, маховички, муфты).

 

1.6. Взаимозаменяемость и методы обеспечения взаимозаменяемости в производстве и эксплуатации ЭТ.

Знание допусков на обработку отдельных деталей ЭТ позволяет решить задачи сборки узлов и агрегатов. При этом большое значение при создании нового ЭТ и организации его технического обслуживания и ремонта имеет взаимозаменяемость конструкций и их отдельных элементов.

Под взаимозаменяемость в широком смысле понимают идентичность характеристик качества однотипных конструкций или их элементов, обеспечивающую возможность замены одних из них другими без дополнительных операций обработки (пригонки) так, что эта замена не отражается ( в пределах предусмотренных допусков) на работе изделия или системы, в которую они входят.

Пример.

1. Замена локомотива под поездом в пределах серии.

2. Замена токоприемника.

3. Замена компрессора и др.

Если замена возможна без дополнительного подбора говорят о полной взаимозаменяемости, если же при замене необходимо выдержать определенный допуск к примеру отклонение характеристики колесно-моторного блока к примеру 3%, то говорят о неполной взаимозаменяемости.

Тоже можно сказать о взаимозаменяемости отдельных деталей в агрегатах, если деталь при сборке требует пригонки - говорят о неполной взаимозаменяемости.

Для получения той или другой ( полной или неполной)взаимозаменяемости должна быть обеспечена соответствующая точность обработки.

В конечном счете выбор полноты взаимозаменяемости решается экономической целесообразностью, ибо как уже говорилось раньше, точность обработки с одной стороны повышает стоимость изготовления, а с другой - сокращает затраты при сборке и эксплуатации ЭТ.

Иными словами необходимо отыскание минимума затрат ,

где - нормативный коэффициент экономической эффективности на руб. затрат (возврат за год к примеру в электротехнической промышленности 0,15 руб., что дает нормативный срок окупаемости 6,7 года); П - производственные затраты при изготовлении; Э - эксплуатационные расходы.

Для получения полной взаимозаменяемости необходимо, чтобы заводской допуск не выходил за пределы конструктивного допуска . Однако выдержать это достаточно сложно, поэтому идут на расширение поля заводского допуска заведомо зная, что потребуется дополнительная индивидуальная доводка ( исправление брака). С ростом производственного допуска возрастает и процент брака Б.

Если принять, что повторяемость производственных допусков подчиняется закону нормального распределения, о чем говорили раньше, можно задаваясь определить процент брака (Б) и построить соответствующие зависимости стоимости изготовления

С ростом допуска и процента брака Б стоимость обработки уменьшается ( кривая 1), а стоимость исправления брака растет (кривая 2). Кривая 3 общих затрат имеет минимум, соответствующий оптимальному варианту организации технологического процесса с

. 

 

 

 

Рис 1.6. Зависимость стоимости обработки и стоимости исправления

брака от допускаемого процента брака

Естественно эти оптимумы будут завесить ль количества выпускаемой продукции. При поточной форме производства (значительная партия) идут на сжатие поля заводского допуска, так как начинают преобладать затраты на сборочных процессах и наоборот.

С целью сокращения затрат на сборке идут на подбор деталей для чего в ремонте к примеру устанавливают градационные ряды.

Сборка по методу подбора является вариантом селективной сборки (штучный метод подбора) - на месте сборки измеряют одну деталь, а к ней подбирают вторую деталь с допуском.

Пример.

Сборка колесной пары, когда непосредственно в цехе подбирают по натягам бандажи к колесным центрам, а колесные центры - к оси колесной пары.

Есть еще один метод сборки при неполной взаимозаменяемости. Сборка методом регулировки, когда в конструкцию вводится специальная деталь - компенсатор (регулировочная шайба и др.).

Такой способ сборки получил название компенсаторов: самоуправляющиеся, регулируемые и нерегулируемые.

Самоустанавливающийся компенсатор обеспечивает автоматическую компенсацию погрешностей размерной цепи без регулирования и подбора.

Пример.

1. Карданы - компенсируют угловые отклонения.

2. Зубчатые, шлицевые и шарнирно-рычажные муфты - компенсация угловых и линейных смещений.

3. Пружинные компенсаторы и др.

Регулируемые компенсаторы обеспечивают поглощение погрешностей размерных цепей регулирования.

Пример.

1. Резьбовые муфты, набор прокладок и др.

2. Много дырочные головки и резьбовые муфты в тормозных тягах.

Эти компенсаторы значительно облегчают ремонт устройств при износе.

Нерегулируемые компенсаторы предусматривают применение одной или нескольких ( небольшого количества) деталей многозвенной размерной цепи. Такие компенсаторы требуют дополнительной обработки (пригонки) с целью получения заданной точности сборки.

Пример.

Сборка групповых переключателей с проверкой развертки кулачковых шайб.

Существует метод плазово-шаблонной (кондукторной) сборки в производстве плоских и объемных конструкций кузовов и рам тележек методом сварки. В кондукторе или стапеле без промеров и разметки из заготовок собирают конструкции.

При этом важно обеспечить точность сборки тех размеров узла, которые определяют точность его сопряжения с другими узлами конструкции , для этого на кондукторе имеются соответствующие упоры, направляющие и т.д.

Этот же метод используют для сборки проводов силовых цепей и цепей управления ЭТ в пучки (кондуиты).

И наконец существует метод сборки по принципу пригонки. В этом случае одна или обе детали, входящие в сопряжение, изготовляют с небольшой точность.

Производят предварительную сборку или по результатам обмера определяют величину припуска на пригонку, который затем вынимают вручную (опиловкой, шабрением, шкуркой и т.д.) или дополнительной механической обработкой сопряженных поверхностей ( хонингованием, шевингованием, шлифованием и др.). Затем вновь собирают и производят проверку. Часто припуск снимают в несколько приемов. Такой способ сборки обусловлен недостатками конструкции или недостаточной точностью изготовления.

Пример.

1. Сборка колесно-моторного блока, когда точность сборки зубчатой

передачи обеспечивается подбором толщины вкладышей моторно-осевых подшипников. Применение опорно-рамной подвески исключит необходимость такой сборки КМБ.

2. Притирка клапанов электропневматических вентилей.


2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

2.1. Научные основы конструирования

Сущствует два принципа конструирования:

- функциональный;

- норсмализованный.