Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

Отсюда определяем среднее число агрегатов, после которого устанавливается емкость. После проведенных преобразований и пренебрегая членами, имеющими относительно малую величину и не влияющими на результат, получим

Сл?

Анализ формулы показывает, что с увеличением годовой стои­ мости эксплуатации линии Сл протяженность непрерывных уча­ стков уменьшается, так как каждая минута простоя приносит большие потери. Уменьшается протяженность участка и при рос­ те потерь времени t на каждом агрегате, что приводит к росту потерь на всем участке в целом. Наоборот, чем дороже стоимость емкости Се, тем реже стремятся такие емкости устанавливать и тем больше длина непрерывных участков. Протяженность непре­ рывных участков увеличивается также и при возрастании числа К агрегатов на всей линии, так как меньшими оказываются за­ траты на каждый агрегат.

Формула (36) показывает, что количество позиций (агрега­ тов, станков, машин) в непрерывном участке не зависит от ритма линии и числа рабочих смен в году, так как ритм линии и число смен в году совершенно не влияют на требования, предъявляе­ мые к надежности линии. Сменность работы линии оказывает косвенное влияние: чем больше смен за год работает линия, тем выше расходы по ее эксплуатации.

При помощи формулы (36) можно найти ту степень надеж­ ности, при которой линия будет наиболее эффективной. Из фор­ мулы определяется число единиц т оборудования на непрерыв-' ном участке линии. При умножении его на средние потери вре­ мени t одного агрегата получаются суммарные потери линии за смену mt. Отношение времени работы смены Тс за вычетом этих потерь ко всему времени смены дает коэффициент надежности линии Яд, отвечающий условиям оптимальной эффективности:

Связь экономики производства с экономикой эксплуатации машин

Затраты машиностроительного завода на повышение надеж­ ности изделий, как правило, окупаются вследствие экономии при эксплуатации машин повышенной надежности. Соотношения, связывающие экономику производства с экономикой эксплуата­ ции машин, можно определить из выражения

где Сэкс — сумма эксплуатационных расходов за весь срок служ­

<7У— степень увеличения цены машины вследствие допол­ нительных затрат на повышение долговечности и на­ дежности;

qa — степень повышения производительности машин вследствие повышения долговечности и надежности; qc — степень использования машин повышенной долговеч­

ности и надежности.

С помощью приведенных зависимостей устанавливают целе­ сообразность проведения затрат на повышение долговечности на заводе-изготовителе. Предположим, что необходимо определить

На основании такого анализа можно сформулировать общую зависимость: при неизменной себестоимости единицы выполняе­ мой машиной продукции или работы предельно возможное уве­ личение затрат на изготовление этой машины, обусловленное повышением производственных издержек на ее изготовление, равно отношению роста ее производительности qn к коэффици­ енту а.

ГЛАВА III

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН

Основы отработки конструкций машин на технологичность

Технологичность конструкций — это совокупность конструк­ тивных и технологических решений, обеспечивающих примене­ ние прогрессивной технологии и организации производства с наи­ меньшими затратами времени, труда и материалов, которые при заданных масштабах производства обеспечивают наименьшую себестоимость и высокое качество изделий при условии выполне­ ния машиной всех ее функций.

Технологичность предусматривает: взаимозаменяемость дета­ лей и сборочных единиц; широкое использование стандартных деталей при минимальном количестве их наименований и типо­ размеров; преемственность и повторяемость деталей, сборочных единиц и приборов; рациональное расчленение изделий на ряд самостоятельных конструктивно-технологических сборочных еди­ ниц, приборов и агрегатов; применение ограниченного количест­ ва марок и типоразмеров материалов, диаметров, посадок, резьб, модулей, крепежа, электрорадиоэлементов и деталей и т. п.; конструктивное исполнение деталей и сборочных единиц, рациональное для всех видов обработки; доведение конструкций изделий, входящих в них сборочных единиц и деталей до соот­ ветствия требованиям служебных и эксплуатационных условий. Как объект эксплуатации изделие должно обладать служебными характеристиками, заданными в технических условиях на изго­ товление и приемку, и обеспечивать возможность его использо­ вания с наименьшим числом обслуживающего персонала при гарантии безопасности его работы, удобстве обслуживания и ре­ монта, надежности, долговечности и экономичности в эксплуата­ ции. Как объект производства изделие должно быть простым и дешевым, требовать минимальных затрат труда и времени на подготовку производства и освоение, отличаться возможно мень­ шей материалоемкостью и допускать экономически целесообраз­ ное применение при его производстве передовых методов техно­ логии.

Конструкция изделия предопределяет структуру производства

прежде всего зависит от конструкции. Вот почему конструктор

совместно с технологом в первую очередь должен установить прогрессивный тип изделия, в связи с этим важно правильное определение его целевого назначения. Изделия одинакового наз­ начения могут иметь отличные друг от друга конструкции.

Принятию окончательного решения о конструкции изделия должен предшествовать всесторонний анализ лучших образцов отечественных и зарубежных изделий аналогичного назначения.' Необходимо стремиться к компактности и наименьшему весу конструкции. При компоновке изделия следует учитывать также удобство его сборки и разборки, смены деталей при ремонте.

Следует, по возможности, сокращать промежуточные звенья, максимально упрощать изделие, его сборочные единицы и агре­ гаты, детали и их элементы. Простота конструкции сокращает объем проектировочных работ, большей частью ведет к сниже­ нию веса конструкции, сокращает расход крепежных деталей, уменьшает потребность в производственной площади и в коли­ честве оборудования.

Для повышения технологичности конструкций большое значе­ ние имеет устранение лишних запасов прочности, неоправданно жестких требований к основным параметрам изделий, не снижа­ ющих надежности изделия при эксплуатации. Современный уро­ вень развития техники позволяет конструкторам получать точные данные для расчетов и экспериментальной проверки действитель­ ных напряжений и нагрузок, действующих на элементы конструк­ ции. С целью экономии материалов и снижения трудоемкости изделия необходимо выбирать наиболее совершенные рациональ­ ные методы получения заготовок деталей с минимальными при­ пусками на обработку.

Трудоемкость изделия во многом зависит и от того, насколь­ ко полно и эффективно удастся конструктору реализовать прин­ ципы стандартизации и унификации сборочных единиц и дета­ лей в конструкции. Унификация предусматривает широкое ис­ пользование в создаваемой конструкции уже освоенных деталей сборочных единиц и приборов, что позволяет не только повысить серийность и организовать работу крупными партиями, но и уве­ личить масштабы выпуска таких деталей, сборочных единиц и приборов, применив уже накопленный опыт и более совершенные методы технологии и организации производства. Унификация связана не только с использованием в новых изделиях ранее ос­ военных сборочных единиц и деталей, а также покупных изделий, но и со стандартизацией деталей, сборочных единиц и приборов, ограничением числа типоразмеров отдельных конструктивных элементов деталей (фасок, радиусов, диаметров отверстий и ва­ лов, посадок, шпоночных пазов, резьб, модулей, уклонов и т. д.). Практика работы некоторых предприятий свидетельствует о том, что унифицированная деталь, вводимая в конструкцию взамен оригинальной, сокращает срок проектирования в 1,5 раза, а стандартная — более чем в 5 раз.

При проектировании нужно стремиться максимально упро­ щать форму и уменьшать размеры деталей и обрабатываемых поверхностей, расширять допуски на изготовление деталей, вы­ бирать оптимальную шероховатость и сокращать общее число деталей в конструкции. Разработчик изделий должен максималь­ но отработать принципиальную и функциональную схемы изде­ лия с целью упрощения его сборки, монтажа, регулировки, настройки и испытаний. Предусматривая рациональную компо­ новку отдельных сборочных единиц и изделия в целом, устанавливая соответствующие допуски и посадки, опреде­ ляя рациональные классы точности и чистоты обработки, кон­ структор должен экономически целесообразно решить вопрос: требовать высокой или повышенной точности механической об­ работки путем введения дополнительных отделочных операций пли путем применения трудоемких пригоночных или доводочных работ при сборке.

Очень важным фактором технологичности конструкции яв­ ляется разделение изделия на отдельные части или сборочные единицы, что позволяет расширить работы на сборке, сократить производственный цикл сборки, облегчает организацию поточ­ ного производства, что обеспечивает резкое сокращение трудо­ вых затрат при сборке. Технологичность конструкции следует рассматривать как комплексное решение задачи прежде всего в результате совершенства и простоты самой конструкций, а так­ же требований ко всем составным частям производственного процесса изготовления, начиная от образования заготовок дета­ лей и кончая сборкой и испытанием готового изделия.

Работа конструкторов и технологов по обеспечению техноло­ гичности конструкции проводится на стадии эскизного или тех­ нического проекта и уточняется на стадии рабочего проектиро­ вания и при подготовке серийного производства.

На стадии эскизного проектирования решаются следующие вопросы: выбор оптимального варианта принципиальной схемы и рациональной компоновки изделия, его агрегатов и сборочных единиц; выбор оптимальной конструкции разъемов агрегатов, обеспечивающих взаимозаменяемость в эксплуатации при наи­ меньшей трудоемкости; обеспечение преемственности в разраба­ тываемой конструкции наиболее совершенных агрегатов и сбо­ рочных единиц, используемых в изделиях, находящихся в про­ изводстве и эксплуатации; максимальная унификация и высокая степень применения стандартных агрегатов, сборочных единиц и приборов.

На стадии эскизного проектирования и в процессе отработки эскизного проекта на технологичность выявляются все новые оригинальные конструктивные решения, требующие применения новых технологических методов и процессов. Одновременно вы­ являются проблемные вопросы, необходимость проведения экс­ периментальных и научно-исследовательских работ. Все эти ре­

шения передаются для проведения экспериментальных работ. На этой стадии определяется также завод-изготовитель серийно­ го производства проектируемого изделия.

На стадии технического проектирования кроме уточнения и конкретизации конструкции решаются вопросы обеспечения простоты конструктивных решений сборочных единиц; выбора сборочных баз, установления точности изготовления сборных конструкций и способов компенсации для получения заданных точностей и выходных параметров при минимальных доводочных и пригоночных работах. Одновременно проводится обоснованное назначение сборочных размеров, обеспечивающих функциональ­ ную точность изделия и высокую взаимозаменяемость узлов, и отражаются в чертежах все допуски и технические условия, обес­ печивающие выполнение требований полной взаимозаменяе­ мости.

Большое внимание на стадии технического проектирования уделяется упрощению конструкции стыковых соединений, обес­ печивающих легкосъемность агрегатов и сборочных единиц, под­ лежащих частому снятию или замене в процессе технического обслуживания и ремонта, а также обеспечению удобства и прос­ тоты выполнения операций по герметизации, монтажным, сбо­ рочным и контрольно-испытательным работам при производстве, эксплуатации и ремонте изделия с определением перечня легкозаменяемых в производстве, эксплуатации и ремонте сборочных единиц и агрегатов.

На стадии утверждения технического проекта необходимо уточнять установленные в техническом задании показатели на­ дежности в соответствии с представленными расчетами, теоре­ тическими или экспериментальными данными; устанавливать необходимость разработки чертежей и изготовления стендов для проверки заданных показателей надежности отдельных ориги­ нальных сборочных единиц и деталей или изделия в целом (в том числе стендов для ускоренных испытаний); определять потребную для ускоренных испытаний аппаратуру, желательно саморегистрирующую для контроля машинного времени, сред­ ней и максимальной рабочей нагрузки и других показателей; устанавливать методику заводских и промышленных типовых и ускоренных испытаний, в том числе испытаний на заданные по­ казатели надежности.

На стадии рабочего проектирования отработка новой конст­ рукции на технологичность должна, в основном, закончиться в соответствии с требованиями производства и намечаемого мас­ штаба выпуска. На этой стадии в процессе отработки техноло­ гичности конструкции нового изделия конструкторы и технологи проектирующей организации с привлечением технологов заводаизготовителя обычно решают вопросы обеспечения простоты конструктивных решений деталей и технически рациональной преемственности деталей изделий, находящихся в производстве