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

[где (Д н)нб — величина наибольшего натяга], или методом ох­ лаждения или нагрева пластмассовой детали с последующей запрессовкой; требуемая температура подсчитывается обычны­ ми методами. В сопряжениях с натягом деталей из пластмасс допускаются дополнительные крепления (посадка на клей, шпоночные и шлицевые соединения). В шпоночных и шлицевых конструкциях пластмассовых деталей должны предусматри­ ваться большие галтели для уменьшения концентрации напря­ жений; по этой причине недопустимы резкие переходы сечений и т. д.

Для посадки с зазором рекомендуется выбирать значения

— = 0,5 -T- 1,0. При этом небольшие значения отношения сле- dc

дует выбирать при небольших нагрузках и больших скоростях скольжения, а большие — при больших нагрузках и малых скоростях скольжения. Величина некруглости не должна выхо­ дить за пределы величины допуска, в противном случае приве­ денные выше расчеты дают значительную погрешность; при на­ грузках 25—35 кгс/см2 и скоростях 0,5—1 м/с следует исполь­ зовать консистентные масла. При больших скоростях и средних нагрузках рекомендуется протачивать смазочные канавки в зоне трения. Для улучшения теплового режима работы сопря­ жения и снижения рабочей температуры рекомендуется обли­ цовывать или напрессовывать на металлический вал пласт­ массовую втулку вместо пластмассовых вкладышей.

Обеспечение точности при изготовлении деталей и сборке ма­ шин. Для обеспечения оптимальной надежности машин не сле­

и зарубежного машиностроения для обеспечения запаса точности наиболее часто при изготовлении используется не более 50% допуска на размер. Так, например, если по нормали биение шпинделя металлорежущего станка допускается 5 мкм, то фак­ тически оно не должно превышать 1,2 мкм; при норме прямоли­ нейности стола 10 мкм не допускается отклонение более 2 — 3 мкм. Такая практика позволяет сохранить точность работы станка на более длительный, как правило, оптимальный срок его службы. В связи с этим под точностью мы будем понимать степень соответствия изготовляемых деталей, механизмов и машин предусмотренным техническими условиями и чертежа­ ми допустимым отклонениям от поля допуска геометрических и физико-механических свойств.

На всех этапах технологического процесса изготовления ма­ шин неизбежны те или иные погрешности, в результате чего достижение абсолютной точности практически невозможно.

При изготовлении заготовок в последующих процессах механи­ ческой обработки вследствие влияния ряда технологических факторов возникают погрешности размеров, искажения формы поверхностей и ошибки взаимного расположения поверхностей как заготовок, так и готовых деталей. При последующей узло­ вой и общей сборке машин возникают погрешности взаимного расположения их элементов.

Эти погрешности являются следствием неточного изготовле­

ния технологического процесса их изготовления. Известно, что

ность работы делительного механизма целиком зависит от точ­ ности изготовления деталей делительной цепи (делительных дисков, зубчатых колес и пр.).

Повышение точности изготовления заготовок снижает тру­ доемкость последующей механической обработки и сокращает расход материала в результате уменьшения припусков на ее выполнение. Повышение точности механической обработки де­ талей сокращает трудоемкость сборки машин вследствие час­ тичного или полного устранения пригоночных работ, обеспечи­ вает взаимозаменяемость деталей и сборочных единиц машин. Взаимозаменяемость, в свою очередь, обеспечивает возмож­ ность поточной сборки и быстроты ремонта машин, находящих­ ся в эксплуатации.

Особое значение имеют вопросы точности при автоматиза­ ции производства, когда необходимое качество продукции по­ лучается в результате устойчивой и надежной работы оборудо­ вания.

У каждой детали сложной формы обработке подвергают ком­ плекс взаимосвязанных поверхностей. При анализе обработки данной детали различают точность выполнения размеров, формы поверхностей и взаимного их расположения. Общая (суммарная) погрешность обработки является следствием влияния ряда тех­

СПИД; вызываемые размерным износом режущего инструмента, настройкой станка; обусловливаемые геометрическими неточнос­ тями станка или приспособления; вызываемые неточностью изго­ товления инструмента; возникающие в результате темпера­ турных деформаций отдельных звеньев технологической си­ стемы. Возникают также погрешности в результате действия

остаточных напряжений в материале заготовок и готовых де­ талей.

Заданная точность детали может быть обеспечена различны­ ми технологическими методами. В условиях единичного произ­ водства эта точность может быть обеспечена индивидуальной выверкой устанавливаемых на станок заготовок и последова­ тельным снятием стружки пробными проходами, сопровождае­ мыми изменениями. Заданный размер получается методом после­ довательного приближения, а точность обработки зависит от квалификации рабочего. В условиях серийного и массового про­ изводства точность обеспечивается методом автоматического по­ лучения размеров на предварительно настроенном станке. Уста­ новку заготовок осуществляют без выверки в специальные при­ способления на заранее выбранные базовые поверхности. При достаточно большой партии заготовок этот метод более произво­ дителен, так как обработка ведется за один проход, а затраты времени на предварительную настройку станка раскладываются на большое количество заготовок.

На точность изготовления деталей влияет субъективный фак­ тор. В первом случае это влияние сказывается индивидуально в процессе обработки каждой детали, во втором—на партию дета­ лей, снимаемых со станка между его настройками или поднаст­

вданном случае не зависит от квалификации станочника или наладчика.

Вусловиях серийного производства применяется несколько отличный метод получения заданных размеров. Он заключается

втом, что при обработке каждой детали режущий инструмент устанавливают в исходное положение по лимбу, а обрабатыва­ ют деталь за один проход. В данном случае на точность обра­ ботки влияют субъективные факторы двух видов: один из них связан с погрешностью установки необходимого деления лимба

найденному делению лимба.

В автоматизированном производстве (при обработке деталей на автоматических станках и автоматических линиях) в послед­ нее время начинает применяться другой более прогрессивный метод обеспечения заданной точности. Этот метод заключается в том, что в станок встраивается измерительное и регулирующее устройство (подналадчик), которое в случае выхода обрабаты­ ваемой детали из поля допуска автоматически подналаживает (корректирует) систему на заданный размер. Такие устройства часто называются устройствами с обратной связью, так как из­

мерительное устройство, проверяющее обрабатываемую деталь, дает команду на рабочий орган станка в случае выхода выпол­ няемого размера за установленные пределы. Устройства данно­ го типа характерны для станков, выполняющих обработку за один проход (возможно бесцентровое шлифование, тонкое и чистовое растачивание и т. п.).

Для станков, выполняющих обработку за несколько прохо­ дов, (наружное круглое и внутреннее шлифование), используют устройства, производящие измерение в процессе обработки. При достижении заданного размера эти устройства автоматически включают подачу станка В настоящее время имеется большое количество подобных систем, известных под названием средств активного контроля. Их внедрение в производство дает возмож­ ность повысить точность и производительность обработки.

При сборке машин могут возникнуть погрешности взаимного положения их элементов, некачественные сопряжения, а также деформации деталей и сборочных единиц местного и общего ха­ рактера. Неправильное взаимное положение сопрягаемых дета­ лей и сборочных единиц металлорежущих станков снижает их геометрическую и кинематическую точность. Неправильная сборка узлов вращения (например, роторов лопаточных машин) вызывает их неуравновешенность. Некачественные сопряжения стыков уменьшают их контактную жесткость и герметичность. Неправильная сборка гидравлических машин может, например, вызвать снижение к. п. д., производительности и развиваемого напора.

Погрешности сборки вызываются отклонениями размеров, формы и взаимного расположения поверхностей сопрягаемых деталей (эти отклонения влияют на зазоры и натяги, ухудшая заданные посадки, что приводит к радиальным и торцовым бие­ ниям узлов вращения и несооскости), некачественной обработкой сопрягаемых поверхностей, в результате чего возникает их не­ плотное прилегание, снижение контактной жесткости стыков и герметичности соединений, неточной установкой и фиксацией элементов машины в процессе ее сборки, нарушениями условий и режимов выполнения сборочных операций, геометрическими неточностями сборочного оборудования, приспособлений и инст­ рументов, а также их недостаточной жесткостью, погрешностями настройки сборочного оборудования, температурными деформа­ циями элементов технологической системы.

Погрешности сборки могут возникать также в результате действия остаточных напряжений в материале деталей (особен­ но при малой жесткости собираемых сборочных единиц). С по­ вышением точности выпускаемых изделий обычно увеличивает­ ся трудоемкость сборочных работ: если соотношение трудоемко­ сти слесарно-сборочных и механических операций для станков нормальной точности составляет примерно 0,5 и для станков по­ вышенной точности 0,7, то для станков высокой и особо высокой

точности это соотношение близко к единице. Объясняется это тем, что при переходе на более высокую степень точности преци­ зионных станков значительно повышаются требования к точно­ сти изготовления отечественных деталей и к слесарно-пригоноч­ ным работам.

Так, точность направляющих задается в зависимости от того, в какой степени допускаемое отклонение окажет влияние на точ­ ность обрабатываемых на станке изделий. В настоящее время для станков среднего размера повышенной точности допускае­

0,003—0,005 мм, станков высокой и особо высокой точности

0,0002—0,001 мм.

Повышение требований к точности обработки вызывает резкое увеличение трудоемкости, так как между точностью обработки и затратами существует гиперболическая зависи­ мость.

Развитие прецизионного станкостроения требует решения сложных технических проблем в области конструирования и тех­ нологии их производства. При конструировании прецизионных станков должны не только ужесточаться допуски на их детали, но также создаваться такие механизмы, которые, обеспечивая высокую точность, были бы несложны в изготовлении и не­ дорогие. Точность прецизионного станка зависит от высокой точности изготовления ограниченного числа деталей и сбороч­ ных единиц и от правильно выбранной технологии сборочных работ.

Точность и долговечность прецизионных станков и других из­ делий определяются точностными характеристиками важнейших деталей. К их числу можно отнести шпиндели и их опоры, пиноли, гильзы, винты, цилиндрические зубчатые колеса, корпусные детали, станины, столы, каретки, направляющие делительные пары, штриховые меры.

При производстве машин используются различные методы контроля и исследования точности технологических процессов изготовления заготовок и готовых изделий. Наиболее часто в со­ временных условиях крупносерийного и массового производства используются статистические методы контроля точности и дру­ гих показателей, характеризующих качество выпускаемых изде­ лий. В этом случае удается установить влияние случайных по­ грешностей, а систематические постоянные или закономерно из­ меняющиеся погрешности должны быть определены аналитически и исключены путем настройки технологического процесса на за­ данную точность.