Файл: Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении.pdf

допусков и выбором способа получения заготовок. Все эти факторы оказывают большое влияние на трудоем­ кость и металлоемкость изделий.

Технический прогресс в области литья и обработки металла давлением в современном машиностроении обеспечил возможность получения заготовок при мини­ мальных затратах труда, времени и материалов. В раз­ витии технологии литейного производства наблюдается значительное повышение точности, прочности, надежно­ сти литья с возможностью уменьшения за счет этих мер веса отливок и доли их последующей механической обра­ ботки. Происходит заметное повышение тонкостенное™ литья за счет образования ребер жесткости.

Ведущее направление развития технологических про­ цессов в кузнечно-прессовом производстве — повышение точности заготовок, улучшение качества поверхностного слоя и снижение трудоемкости их изготовления. Это позволит добиться высокой механизации и автоматиза­ ции и значительного уменьшения расхода материала не только в кузнечно-прессовых цехах, но и при последу­ ющей обработке заготовок в механических цехах.

Большое влияние на качество деталей оказывает спо­ соб их производства. При изготовлении деталей из заго­ товки волокна не должны перерезаться, они должны быть направлены в соответствии с контуром детали. Совпаде­ ние направления волокон с направлением наибольших нормальных напряжений, имеющих место при эксплуата­ ции машин, значительно повышает прочность и износо­ устойчивость деталей. Например, болт, полученный из прутка резанием, имеет неудовлетворительную структу­ ру: нормальные напряжения направлены поперек воло­ кон. Стержень болта, образующийся из сердцевины исходного катаного прутка, обладает пониженным каче­ ством. Болт, сделанный путем вытяжки стержня и осад­ ки головки в кузнечно-прессовом цехе, имеет благоприят­ ное расположение волокон. Надежность и долговечность его в эксплуатации значительно увеличивается. Шестер­ ни. выточенные резанием из прутка, имеют направления нормальных напряжений в зубьях тоже поперек волокон. При штамповке таких же шестерен из полосы волокна в

23

тации. Если же шестерни делать способом осадки, то получим наиболее благоприятное расположение волокон. В этих случаях деталь будет долговечнее в эксплуатации.

Развитие машиностроительного материаловедения характеризуется улучшением свойств применяемых в машиностроении материалов, а также качества загото­ вок. Это обеспечивается в первую очередь ростом проч­ ности и точности в заготовительных процессах.

Несмотря на то что эта задача конструкторского характера, но при ее решении могут быть использованы все благоприятные воздействующие технологические при­ емы: значительное увеличение усталостной прочности за счет поверхностного упрочнения деталей механическим путем или термохимической обработки, возможность зна­ чительного повышения кинематических скоростей за счет уменьшения износа и трения, применение пористого хро­ мирования поверхности цилиндров мотора и др. При определении прочностных свойств материалов в деталях должны быть учтены все положения теории конструктив­ ной прочности и роли в ней технологических факторов.

При изготовлении точных заготовок стоимость их воз­ растает с увеличением степени приближения к требова­ ниям готовой детали. Заготовки, отличающиеся меньшей степенью приближения к требованиям готовой детали, стоят дешевле, но требуют значительных последующих расходов по их превращению в готовую деталь. Следо­ вательно, из нескольких возможных вариантов превра­ щения полуфабриката в готовую деталь необходимо использовать наиболее экономичный.

3.Показатели измерения металлоемкости машин

ивозможности их планирования

Одним из важнейших показателей, характеризующих материальные затраты в сфере производства, является материалоемкость продукции. Она может измеряться удельным весом стоимости материалов в общих затратах на производство либо весовым расходом материалов на изделие.

Материалоемкость наряду с другими параметрами — важный технико-экономический показатель любой ма­ шины. Исследования показывают, что доля затрат на

29

материалы, полуфабрикаты и комплектующие изделия в общей себестоимости продукции машиностроения состав­ ляет от 40 до 75%. Например, в крупносерийном и мас­ совом производстве тракторов и сельхозмашин она равна 55—60%, в автомобилестроении — 50—55, станкостро­ ении — 45—50, электротехнической промышленности —

60—65%.

Значительный удельный вес стоимости материала в общей структуре себестоимости машин свидетельствует о том, что экономия металла при проектировании машин — один из главных факторов снижения их себестоимости.

чем от экономии 1 % заработной платы.

В связи с возрастающей ролью технического прогрес­ са, широким развитием специализации и кооперирования трудоемкость выпуска машин будет снижаться, а удель­ ный вес стоимости материалов — возрастать. Широкое внедрение в машиностроение наиболее прочных материа­ лов и точных заготовок для деталей, безусловно, увели­ чит стоимость. Однако эти затраты оправдаются в эксплуатации за счет повышения надежности и долго­ вечности машин.

Уменьшение веса машин оказывает большое влияние на рост эксплуатационных показателей. Так, снижение веса движущихся частей машин и механизмов дает воз­ можность уменьшить динамические нагрузки и повысить производительность машин. Уменьшение веса отдельных деталей, имеющих высокие скорости движения, приводит к повышению прочности и долговечности машин.

Весовой расход металла на изделие в машиностро­ ении регламентируется нормой расхода, а показателем эффективности является коэффициент использования. Он выражает отношение веса готовых деталей к сумме веса готовых деталей, отходов и безвозвратных потерь в процессе производства изделия.

При экономическом исследовании путей совершенство­ вания конструкции и снижения металлоемкости машин и оборудования следует учитывать, что коэффициент использования металла позволяет определить лишь его отходы и потери в процессе выпуска изделия. Он не отра­ жает изменения удельного расхода материала при проис­ шедших в конструкции изделия изменениях и, следова­

30

тельно, не может объективно отразить работу по созда­ нию более современных конструкций.

Иногда создание более совершенной конструкции ма­ шин требует больше материальных и трудовых затрат, чем существующие машины. Однако удельная металло­ емкость новой машины ниже, а эксплуатационные пара­ метры выше, чем старой. Например, конструктивный вес нового трактора «Беларусь МТЗ-80» на 7% выше, чем трактора «МТЗ-50», мощность его больше на 35, а ско­ рость — на 30%. Экономические расчеты показывают, что за счет снижения удельного веса трактора «МТЗ-80» по сравнению с «МТЗ-50» экономится материалов более чем на 2 млн. руб. -в год.

Конструктивный ве.с автомобиля «ГАЗ-51А» составля­ ет 2157, а «ГАЗ-53А» — 2972 кг, или на 38% больше. Однако при одинаковых эксплуатационных условиях транспортная работа по «ГАЗ-51А» составляет 43,6 тыс. т/км, а по «ГАЗ-53А» — 79,7 тыс. т/км, или на 83% выше. Следовательно, удельная металлоемкость на единицу транспортной работы по «ГАЗ-51А» равна 49,4, а «ГАЗ-53А» — 37,3 кг/тыс. т/км, или на 32% меньше.

Аналогичные показатели в совокупности с другими оценочными критериями могут объективно отражать со­ вершенство конструкций и экономию металла и по другим отраслям промышленности.

Взаимосвязь между ценой и весом металлических изделий используется довольно широко — с давних времен и до наших дней. Например, в «Основах машино­ строения» И. А. Тиме приводит цены на токарно-винто­ резные станки в зависимости от их веса в пудах. Далее он указывает, что «попудная оценка токарно-механиче­ ских работ может быть допущена только гуртовая, т. е. для целых машин, для большой массы изделий различ­ ной величины»2. В прейскурантах цен, введенных в дейст­ вие в 1966 г., отпускные цены на станочное и некоторое другое оборудование также установлены в зависимости от их веса и трудоемкости изготовления. В связи с этим вес изделий был и пока остается основным мерилом за­ трат на металл и трудоемкость его обработки.

Сравнительный анализ удельной металлоемкости машин и их параметров — важный фактор оценки кон-

2 И. А. Т и м е. Основы машиностроения, т. I, вып. 2. С.-Петер­ бург, 1883.

31

структивного уровня машин аналогичного назначения, выпускаемых как в СССР, так и за границей (см. табл. 7 - 8 ) .

Следовательно, удельный вес — основной показатель уровня конструктивного совершенства агрегата или машины. Нормирование веса проектируемых машин, основанное на строгом учете их прочностных характери­ стик, габаритов, мощности и других показателей, даст большое практическое значение. Однако рекомендации по выбору весовых норм при конструировании машин, изло­ женные в специальных справочниках и учебной литера­ туре, составлены на недостаточно высоком научном уров­ не. Они весьма противоречивы и не отражают новейших достижений технического прогресса в области конструи­ рования и расчета машин. Аналогичные недостатки при­ сущи и ведомственным техническим условиям и нормам проектирования некоторых типов машин. Хотя при выда­ че задания на разработку новых машин в отдельных случаях и устанавливается весовая норма, но она не обязательна для исполнителей. В этом случае конструк­ тор по своему желанию стремится к снижению веса машин без снижения ее эксплуатационных качеств.

Для оценки рациональности конструкции машины необходима целесообразная система весовых показате­ лей. К сожалению, общегосударственных технических условий и норм проектирования машин пока нет, хотя давно назрела необходимость создать такой норматив­ ный показатель, который мог бы объективно оценить технический прогресс в данной отрасли при создании новых машин. Конечно, при многообразии выпускаемых машин, оборудования и разнохарактерности их работы единого весового показателя быть не может. Однако для однотипных машин или оборудования, эксплуатируемых в сравнительно одинаковых условиях, единая система весовых показателей, характеризующая рациональность конструкций, может быть разработана.

При конструировании машины эффективность исполь­ зования материалов должна определяться отношением общего ее веса к какому-либо из основных параметров. Наиболее характерным эксплуатационным показателем для измерения эффективной работы машин являет­ ся их производительность. Например, у почвообрабаты­ вающих и посевных машин их производительность будет

32

Т а б л и ц а 7

Технические и эксплуатационные параметры тракторов советского и зарубежного производства