Файл: Силаев, И. С. Система КАНАРСПИ в действии (основные направления повышения качества и надежности изделий).pdf

Конструкция изделия является технологичной в том слу­ чае, если она обеспечивает получение наибольшего числа взаимозаменяемых узлов и деталей, дает возможность приме­ нять при изготовлении изделия прогрессивные высокопроиз­

водительные технологические процессы, механизированные и

автоматизированные средства производства и контроля, ве­ сти работы широким фронтом, использовать типовые техно­

логические процессы и оснастку, требует для своего изготов­

ления наименьшей трудоемкости.

Признаками высокой технологичности конструкции явля­

ние конструкции на агрегаты, панели и узлы, рациональное

использование в конструкции монолитных элементов, изго­ товляемых методами точного литья, объемной штамповки, химическим травлением.

Повышению технологичности изделий способствует реали­ зация принципа агрегатирования— метода создания новых изделий из унифицированных узлов и агрегатов, максималь­ ное использование в конструкции стандартных узлов и эле­

годность изделий обеспечивается повышением взаимозаменяе­ мости основных агрегатов, узлов и элементов, свободным подходом к основным агрегатам и к местам возможных по­ вреждений, возможностью контроля, блочностью конструк­ ций, наличием базовых деталей и узлов, которые дают воз­

можность производить замену вышедших из строя деталей и элементов оборудования, нивелированием сроков службы де­ талей.

Повышению эксплуатационной и ремонтной технологич­ ности способствует применение конструкций, у которых

быстроизнашивающиеся детали являются регулируемыми или легкосъемными. Технологичным конструктивным решени­

ем будет такое размещение агрегатов и узлов систем, при котором съем одного из них для осмотра или замены не тре­ бует демонтажа расположенных рядом агрегатов.

Большое значение имеет упорядочение срока службы де­ талей, что позволяет при очередном ремонте определенные группы деталей машины, имеющие одинаковый срок службы, заменять все одновременно. Большое разнообразие сроков службы деталей одной и той же машины приводит к затруд­

шенных деталей часто влечет за собой замену большого ко­

личества других сопрягаемых с ними деталей, хотя последние к тому времени и не требуют замены.

Конструкция изделия должна позволять быстро обнару­

живать неисправности, а еще лучше — сигнализировать об их приближении.

Эксплуатация предъявляет свои требования к изделиям.

Кроме основных эксплуатационных качеств изделие должно обладать рядом свойств, облегчающих его эксплуатацию. Эти свойства — простота обслуживания, минимальные затраты труда на подготовку к эксплуатации, автоматизации контро­

ля готовности к эксплуатации, механизация и автоматизация

того, изделие должно быть хорошо приспособлено к длитель­

ному хранению и транспортированию.

Созданию конструкций, технологичных в производствен­

ном и эксплуатационном отношении, способствует реализа­ ция в проекте принципов функциональной взаимозаменяемо­

сти. Функциональная взаимозаменяемость обеспечивает

зависимости от изменений геометрических и других парамет­ ров агрегатов и узлов изделия.

Часто причиной отказа являются ошибки операторов при эксплуатации машины. Очень часто эти отказы обусловлива­ ются тем, что система управления машиной, особенно рабочее место оператора, спроектирована без учета физиологических и психологических особенностей оператора. Пульт управле­ ния сложной машиной, как правило, бывает насыщен различ­

ными приборами, сигнализаторами, рычагами, кнопками,

52

переключателями и т. д. Управление машиной с точки зре­

ния оператора представляет собой органическое единство

приборами, принятия решения и осуществления движений по управлению машиной, обратно пропорционально скорости

процесса. И если условия работы требуют частого обращения к различным приборам на пульте, у оператора быстро насту­

пает утомляемость.

Весьма большое значение для надежной работы машин

технологическими элементами; пульт и отдельные приборы окрашены в цвет, повышающий утомляемость оператора; имеются дублированные надписи; шкалы на приборах распо­

психологии. Вот почему вопросы технической эстетики долж­ ны найти обязательное применение при проектировании но­ вых сложных машин.

Очень важно установить оптимальные показатели надеж­ ности машины, ее отдельных узлов и агрегатов. Установле­ ние норм надежности для агрегатов, систем и машины в це­ лом является сложной задачей. При решении этой задачи учитывается назначение машины, функции ее отдельных эле­ ментов и систем, разнообразное влияние внешних условий, а также взаимное влияние агрегатов и систем машины друг на

друга.

При разработке схемы любой системы необходимо произ­

вести анализ надежности всех ее вариантов и выбрать опти­

обязательно необходимо производить их испытания.

Чтобы назначить те или иные показатели надежности для агрегатов и систем изделия и особенно для обоснования их, необходимо провести глубокий анализ отказов агрегатов и систе-м по частоте, степени влияния их на работоспособность

изделия в целом, на безопасность экипажа и пассажиров, а также экономические последствия отказа. Для предваритель­ ного расчета надежности системы необходимо знать нагрузки

и условия, при которых она будет работать. C этой целью

используются материалы по эксплуатации предшествующих

53

машин, эксплуатации аналогичных машин, а также расчет­ ные методы. Однако эти материалы могут дать лишь прибли­

зительное представление об условиях работы новой машины

и ее оборудования. Поэтому при испытании первого образца машины должны быть поставлены задачи по более точному определению внешних нагрузок и условий работы, внесены

коррективы в расчеты надежности систем и в технические условия на узлы, агрегаты и системы машины.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИК НАДЕЖНОСТИ

Одним из основных средств повышения надежности ма­

шин на стадии проектирования, как и на последующих эта­ пах, является проведение испытаний и исследований. Цель испытаний — быстрое получение наиболее полной информа­ ции о проектируемом изделии и его элементах.

Необходимость проведения широкой программы испыта­ ний и исследований при создании новой машины обусловли­

вается сложностью механических, физических и химических процессов, протекающих в соединениях нагруженных деталей, сложностью действия внешних нагрузок и внешних условий эксплуатации, влиянием одних систем машины на другие. В этих случаях для проектирования надежных машин и систем одних теоретических положений недостаточно. Испытания де­ талей и агрегатов машин, элементов систем и изделий в це­ лом должны быть всесторонними и максимально приближен­

ными к эксплуатационным условиям.

Результаты испытаний должны выявить:

характер внешних нагрузок, действующих на агрегаты ма­ шины, и вызываемые ими усталостные повреждения;

способность противодействия і этим нагрузкам конструк­ ции машины и отдельных ее элементов;

характер нагружения агрегатов и систем машины от дви­ гателя и других силовых установок;

действие температурных напряжений от внешнего нагрева и внутренних источников тепла;

функционирование сложных систем машины; влияние одних систем на другие;

приспособленность к работе в различных климатических

условиях и в трудных условиях эксплуатации; показатели долговечности, ресурса и надежности агрега­

тов и систем машины;

наиболее характерные дефекты и отказы;

параметры, подлежащие контролю в эксплуатации;

54

оптимальные сроки регламентных работ и необходимость уточнения инструкций по эксплуатации.

Испытаниям могут подвергаться отдельные элементы

конструкции машины и систем в лабораторных условиях на

стенде, в качестве которого может служить технологический или макетный экземпляр машины. И, наконец, машину под­

вергают всесторонним эксплуатационным испытаниям в ре­ альных условиях эксплуатации.

Особо важным является проведение ускоренных испыта­ ний, так как во многих случаях проводить натурные испыта­ ния при эксплуатационных нагрузках не представляется воз­

можным из-за их длительности.

Проведение ускоренных испытаний вызывает необходи­ мость замены длительных испытаний на различных режимах испытаниями на одном или нескольких наиболее напряжен­ ных режимах, встречающихся в эксплуатации или искусст­ венно создаваемых. При испытаниях создаются механические, тепловые, электрические и другие нагрузки, приводящие к

ускоренному разрушению, износу, старению образцов и воз­ никновению отказов. В этом случае вводятся так называемые эквивалентные режимы. Так, в случае действия механических нагрузок, вызывающих усталостные разрушения, эти режимы устанавливаются исходя из теории накопления повреждении

и математически-выражаются следующей формулой:

V,

Σ — — а,

N1

где ni — число действующих циклов напряжений определенной амплитуды;

Ni— число циклов напряжений той же амплитуды, необ­ ходимое для разрушения;

а — величина, зависящая от материала, формы и разме­

ров детали.

C ростом нагрузки увеличивается интенсивность отказов.

щей нагрузки.

55

Для средних наработок до отказа формула имеет вид

ских осветительных ламп (если под нагрузкой иметь в виду

ния времени ускоренных испытаний и времени фактической

эксплуатации еще не найдены.

На стадии проектирования очень часто приходится прибе­ гать к различным методам моделирования, поскольку прове­ дение испытаний натурных образцов (особенно для сложных машин), крайне затруднено.

При этом необходимо помнить, что при ускоренных испы­ таниях натурных образцов или моделей время является важ­ нейшим фактором. При всех испытаниях вопросы старения от времени или «отдыха» элементов конструкции между оче­ редными нагружениями в реальной эксплуатации остаются неучтенными. Опыт многих заводов и конструкторских орга­ низаций в нашей стране и за рубежом показывает, что объем

экспериментальных и испытательных работ на стадии проек­ тирования все увеличивается. Если до недавнего времени

конструкторы для отработки функционирования систем и машин в комплексе пользовались в основном методами фи­

зического моделирования, то в настоящее время все больше

В процессе конструктивной разработки и доводки машин проводятся следующие группы испытаний: изолированные

испытания в лабораторных условиях; комплексные испыта­

ния систем на натурных стендах; эксплуатационные испыта­ ния.

При проведении испытаний сложных систем приходится сталкиваться с рядом проблем.

Если в области испытаний на повторные нагрузки корпу­ сов и кинематических цепей машин уже накоплен определен­ ный опыт, то положение с испытаниями систем и элементов агрегатов, связанных с системами, обстоит гораздо хуже.

Речь идет о комплексных испытаниях гидросистем совместно с подвижными частями агрегатов, с механизмами шасси, с рулевыми устройствами и т. д.

56