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

предъявляемых к работе детали, сборочной единицы и машины в целом. Рассчитанный допуск функционального размера несопрягаемых поверхностей (например, жиклеров карбюраторов, сопл пневмогидросистем и т. и.) и допуск посадки для сопряга­ емых поверхностей должны делиться на две части: первая часть служит в качестве запаса точности (запас на износ) или запаса прочности, необходимого для сохранения требуемых парамет­ ров в процессе длительной эксплуатации машины. Вторая часть должна компенсировать погрешности изготовления, сборки сбо­ рочной единицы и машины в целом и ее регулировку, а также компенсировать силовые и температурные деформации, погреш­ ности измерения и другие погрешности.

Первая часть допуска в подвижных сопряжениях или кине­ матических парах является эксплуатационным допуском зазора

идолжна определяться исходя из допустимого изменения выход­ ных эксплуатационных показателей машины. Для неподвижных сопряжений эксплуатационный допуск натяга должен опреде­ ляться исходя из возможного увеличения рабочих нагрузок, ско­ рости, ускорений, повышения рабочей температуры, пластиче­ ских деформаций и из возможного количества повторных разбо­ рок и сборок сопряжений, уменьшающих сопрягаемые размеры

инесущую способность сопряжения.

Для того чтобы машины, приборы и другие изделия сохра­ няли эксплуатационные показатели в заданных пределах к кон­ цу срока их службы, необходимо устанавливать гарантирован­ ный запас точности машин, приборов и их сборочных единиц и сопряжений.

Запас точности целесообразно характеризовать коэффици­ ентом запаса точности /Сзт, определяемым отношением допускае­ мой точности сопряжений, сборочных единиц, машин и прибо­ ров в конце срока их эксплуатации к точности новых машин, приборов, сборочных единиц и сопряжений. Например, если ра­ диальное биение шпинделя нового токарного станка равно 0,005 мм, а допускаемое биение в конце срока эксплуатации

(до ремонта) станка составляет 0,01 мм, то Кп = 0,01 ■= 2. Для

подвижных соединений Кзт равен отношению максимального до­ пуска посадки к той части допуска посадки, которая использу­ ется для компенсации погрешностей изготовления. Для деталей, имеющих функциональные несопрягаемые поверхности, К3топре­ деляется отношением наибольшего допустимого отклонения размера этой поверхности к той части этого отклонения, кото­ рая реализуется при изготовлении.

Величина коэффициента запаса точности зависит от эксплу­ атационного назначения машины, от намечаемого срока служ­ бы, экономической точности изготовления и сборки и других факторов. Запас точности должен устанавливаться для всех машин, приборов и других изделий длительного действия. Это

требование в равной степени относится и к нормам точности, по которым производится окончательная приемка изделий.

При определении запаса точности машины, оборудования и приборов надо знать первоначальную точность и точность после установленного оптимального срока эксплуатации. Для этого надо знать характер потерь точности в эксплуатации [117].

Кривые, характеризующие потери точности в эксплуатации зубообрабатывающих полуавтоматов Саратовского завода, по-

Рис. 35. Интенсивность потерь точности зубообрабатывающих полуавтоматов (по данным Н. Ф. Кабатова)

казаны на рис. 35. Коэффициент потери точности Кт в зависи­ мости от времени эксплуатации t определяется выражением

КПТ= Ф((); Кпт= ~ ~ >

Он

где ôt — точность станка после t лет эксплуатации; бн— первоначальная фактическая точность станка.

Кривая 1 на рис. 35 определена по предварительным стати­ стическим данным и приближенно выражает общий характер по­

Отсюда коэффициент повышения, компенсирующий потерю точности за период t эксплуатации, определится из выражения

казатель потерь точности, что и ранее, то повышение ее первона­ чального фактического значения в 1,5 раза обеспечивает увели­ чение периода сохранения гарантированной точности с 3 до 10,5 лет, т. е. срок службы станка при сохранении гарантированной точности возрастает в 3,5 раза. С учетом рассеяния (см. заштри­ хованную область рис. 35) долговечность станков увеличивается в 2,8 раза.

Так как большинство машин выходит из строя вследствие износа, то для повышения долговечности трущихся деталей (на­ пример, подшипников скольжения, направляющих станков и др.1 надо шире применять компенсаторы износа, особенно авто­

других погрешностей.

Повышение качества изделий в большинстве случаев связа­ но с повышением точности обработки и сборки. Изготовление деталей по более точному классу требует большего труда рабо­ чих и больших затрат на оборудование, приспособления, инст­ румент и контроль, что увеличивает себестоимость машин. Но при этом обеспечиваются высокая точность сопряжений, по­ стоянство характера этих сопряжений в большой партии и, как правило, более высокие эксплуатационные показатели машины в целом. Изготовление деталей по расширенным допускам про­ ще, но снижает гарантированный запас точности, и следователь­ но, долговечность машин. Это противоречие должно разрешать­ ся на основе технико-экономических расчетов. При этом следует иметь в виду, что изготовление деталей по 2 -му классу точности на современных отечественных станках не представляет большой трудности. Величины зазоров и натягов (т. е. характер посадки) при выбранных по таблице предельных отклонениях отверстия и вала должны определяться теоретико-вероятностным методом, так как получение наибольших и наименьших зазоров и натягов маловероятно.

Точностные требования определяют не только качество изде­ лий, но и требуемый уровень технологии производства и техни­ ческого контроля, так как с повышением точности трудоемкость их изготовления и сложность контроля возрастают [46].

Для повышения надежности машин в ряде случаев появля­ ется необходимость максимального приближения размеров де­ талей к их расчетным величинам. Такие конструктивные требо­

вания ограничиваются технологическими возможностями, а за­ частую и возможностями технических измерений, так как эти требования связаны в большинстве случаев с увеличением тру­ доемкости и стоимости изготовления и контроля деталей. Таким образом, перед конструктором, а также перед технологами и мет­ рологами всегда стоит задача — рационально на основе техни­ ко-экономических расчетов разрешить противоречия между эксплуатационными требованиями и технологическими возмож­ ностями исходя в первую очередь нз выполнения эксплуата­ ционных требований. Вместе с тем такие предельные отклоне­ ния и допуски, проверка соблюдения которых не обеспечена достаточно точными и надежными методами измерения и изме­ рительными средствами, назначаться не должны.

Принцип инверсии. Для обеспечения взаимозаменяемости большое значение имеет преемственность, существующая меж­ ду тремя процессами: изготовлением, контролем и эксплуатаци­ ей детали. Возможный переход погрешностей обработки и изме­ рения на погрешность в работе детали в механизме происходит по принципу инверсии.

Согласно принципу инверсии должны учитываться как по­ грешности изготовления, так и погрешности измерения. Для уменьшения последних и выявления погрешностей, которые бу­ дут проявляться в работающем механизме, детали необходимо проверять в условиях, близких к эксплуатационным. Для этого измерительные базы должны совпадать с эксплуатационными (принцип единства баз); схема измерения должна соответство­ вать схеме рабочих движений деталей, что соблюдается, напри­ мер, при однопрофильном контроле зубчатых колес. При конт­ роле точности обработки процесс измерения должен соответство­ вать той операции, точность которой проверяется. Активный конт­ роль в процессе обработки полностью отвечает инверсии, так как измеряемая деталь координируется от тех же технологических баз, и контроль производится при том же движении детали.

Погрешность измерения не должна выходить за поле допуска детали и должна быть небольшой по сравнению с погрешностью изготовления (не более 2 0 % для деталей 3-го и более низкого классов точности и не более 35% для деталей 1—2а классов точ­ ности). Чрезмерные погрешности измерения приводят к наруше­ нию взаимозаменяемости и браку, особенно при производстве сложных изделий.

Функциональная взаимозаменяемость машин по геометриче­ ским параметрам. Детали машин характеризуются следующими геометрическими параметрами: формой, размерами, расположе­ нием и неровностями их поверхностей. Необходимо разли­ чать номинальные поверхности, т. е. поверхности, не имеющие не­ ровностей и отклонений размера и формы, и действительные по­ верхности, т. е. поверхности конкретных деталей, полученные в результате их обработки и определенные путем измерения сдопу-