Фирменный Автосервис

 

 

Качество машин и их элементов. Общие сведения

Под качеством промышленной продукции понимают совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии со своим назначением.

В нашем случае речь пойдет о технологическом обеспечении показателей качества изделий машиностроения: станка, трактора, редуктора и др. Показатели качества изделий, характеризующие одно их свойство, называют частными, два свойства или более - комплексными. Они могут быть абсолютными и относительными, или удельными. Уровнем качества называют относительную характеристику качества машины, основанную на сравнении ее показателей качества с базовыми значениями соответствующих показателей.

Показатели качества изделия, установленные ГОСТ 15467-79, обычно разделяют на три группы: определяющие технический уровень, эксплуатационные и производственно-технологические.

К показателям, определяющим технический уровень, относят мощность, точность работы и производительность (например станка), КПД, удельный расход горюче-смазочных материалов (например двигателя), степень механизации и автоматизации, экономичность, экологичность и т.д.

Эти показатели, используемые при сравнении изделия с лучшими отечественными и зарубежными образцами-аналогами, часто называют коммерческими, характеризующими потребительские свойства изделий машиностроения. Технический уровень машин закладывается на начальной стадии их создания, и так же, как технические возможности промышленности, в значительной степени зависит от компетентности и способностей разработчиков. Технический уровень создаваемых машин непосредственно влияет на их моральную долговечность: свойство изделия считаться «совершенным», быть конкурентоспособным и успешно эксплуатироваться в течение максимально длительного срока. Примером поразительной моральной долговечности служит разработанный в 1947 г. Конструкторским бюро О.Антонова и до сих пор успешно эксплуатируемый в России и многих странах мира универсальный транспортно-пассажирский самолет АН-2.

Однако в машиностроении известно множество случаев, когда изделие стареет морально прежде, чем промышленность освоит его выпуск. Это значит, что показатели качества такого изделия уступают аналогичным показателям изделий-аналогов, производимых другими предприятиями и фирмами.

Относительными показателями качества изделий, характеризующими их технический уровень, считают количество энергии, расходуемой на выпуск единицы продукции, отношение массы транспортного средства к его грузоподъемности, удельный расход горючего (отношение объема истраченного топлива к пройденному пути) и др.

Показатели качества изделия с течением времени изменяются. В длительно работающем двигателе, например, возрастает расход топлива, а мощность его при этом падает; снижается точность металлорежущих станков, появляются утечки в гидроагрегатах и т. п.

Важнейшим эксплуатационным показателем качества изделия является надежность. Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных пределах в течение требуемого промежутка времени или наработки. Например, отечественные заводы гарантируют бесперебойную работу холодильников в течение трех лет; автомобилей - в течение одного года эксплуатации или 20 тыс. км пробега и т.д. Это значит, что в процессе наработки или в указанные периоды эксплуатации все показатели качества изделия должны находиться в пределах, указанных в гарантийных обязательствах.

Надежность машин во многом определяется прочностью и жесткостью их конструкций: правильным выбором схемы нагружения, рациональной расстановкой опор, приданием конструкциям жестких форм и т.п.

Надежность - это комплексный показатель, который в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать в себя безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность и долговечность изделия и его частей.

Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуатации в течение некоторого времени или при выполнении определенного объема работы без вынужденных перерывов. В технологии машиностроения под работоспособностью понимают состояние изделия, при котором в данный момент времени его основные (рабочие) параметры находятся в пределах, установленных требованиями технической документации.

Сохраняемость - свойство изделия сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, отысканию и устранению в нем отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность характеризуется затратами труда, времени и средств на поддержание и восстановление работоспособности машин и оборудования. Например: нормальная работа современных ЭВМ быстро восстанавливается, путем замены отказавших блоков; колесо автомобиля с проколотой шиной тут же заменяют другим. Для поддержания оборудования в работоспособном состоянии на машиностроительных предприятиях составляют, а затем строго выполняют график планово-предупредительных ремонтов и т.д.

Эти и другие примеры свидетельствуют о том, что конструкторы, как правило, достаточно заботятся о ремонтопригодности своих изделий.

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Понятию долговечности тождественно понятие ресурса машины (изделия), т. е. общее время работы в часах до первого капитального ремонта.

К основным факторам, снижающим долговечность и надежность изделий, относятся: износ трущихся поверхностей; повреждение поверхностей в результате действия контактных напряжений; наклеп, коррозия и старение; пластическое деформирование деталей, вызываемое местным и общим переходом напряжения за предел текучести или ползучести (при повышенных температурах).

Качество и надежность изделий непосредственно зависят от точности их изготовления. Под точностью в технологии машиностроения понимают степень соответствия производимых изделий их заранее установленным эталонам или образцам. Точность - понятие комплексное, которое характеризует не только геометрические параметры изделий и их элементов, но и единообразие различных свойств: упругих, динамических, электрических и т.д. Одним из основных показателей, определяющих точность машины, является точность относительных движений рабочих органов, т.е. максимальное приближение действительного характера движения исполнительных поверхностей к теоретическому закону движения, выбранному исходя из служебного назначения изделия.

Точность характеризует единообразие и многих других качественных показателей машин, например, развиваемой мощности, давления, производительности, КПД, и чем уже разброс этих показателей, тем точнее они выдерживаются.

За меру точности принимают величину отклонений отдельных показателей (параметров) от их заранее установленных значений.

Разность между действительными (фактическими) и теоретическими (расчетными) значениями каких-либо показателей называют погрешностью.

Сокращение погрешностей или повышение точности изготовления часто способствует повышению надежности и долговечности изделий. Например, установлено, что повышение точности изготовления деталей подшипника и сокращение зазора между телами качения и беговыми дорожками с 20 до 10 мкм способствует увеличению срока службы подшипника почти вдвое (с 740 до 1 210 ч). Одновременно всякое повышение точности влечет за собой рост производственных затрат. Поэтому подход «чем точнее, тем лучше» в общем случае считается ошибочным, свидетельствующим об отсутствии знаний действительных условий эксплуатации изделия.

Задача установления показателей точности решается конструктором на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований с учетом опыта эксплуатации прототипов и экономически обосновывается. Обширный материал с необходимыми требованиями к точности изделий, соединений и отдельных деталей машин приводится в справочниках для конструкторов и в другой технической литературе. Технологи на всех этапах изготовления изделий должны стремиться к последовательному достижению точности и выполнению всех других технических требований, определенных технической документацией.

К прочим эксплуатационным показателям качества изделия относят эргономические показатели, характеризующие степень учета антропометрических, биохимических, физиологических и других свойств человека в системе человек - машина - среда (удобство, простота и безопасность обслуживания, уровень шума, вибраций и др.), и эстетические показатели (композиция, внешнее оформление и пр.).

Производственно-технические показатели, или показатели технологичности конструкции, устанавливают эффективность конструктивных решений с точки зрения обеспечения оптимальных затрат труда и средств на изготовление изделия, его эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт. Более подробно эти показатели рассмотрены в подразд. 5.3.

Качество изделия, заложенное в конструкцию на стадии проектно-конструкторских разработок, обеспечивается на заданном уровне при производстве и поддерживается в течение определенного времени при эксплуатации. Каждый показатель качества должен тщательно прорабатываться методически. Всякое ужесточение допусков показателей качества вызывает увеличение затрат на изготовление и эксплуатацию изделий. Рациональное значение допуска устанавливают на основе технико-экономических расчетов.

Например, исследование работы компрессора ГАВ-8 показало, что зазор между поршнем и цилиндром должен быть 0,093... 0,7 мм. Меньший зазор не позволяет компенсировать тепловые деформации поршня и цилиндра, имеющих различную температуру, их силовые деформации, порождаемые нагрузками и др. При зазоре более 0,7 мм компрессор теряет производительность. Была установлена посадка поршня в цилиндр диаметром 80H8/d8 с наименьшим зазором 100 мкм, что близко к расчетной величине. При этих условиях на увеличение зазора, связанного с износом деталей, остается около 0,5 мм. Если за год эксплуатации компрессора зазор возрастает на 0,08...0,12 мм, то это значит, что до максимально допустимого зазора компрессор должен проработать 5 - 6 лет вместо 3 - 4 лет при существовавшей практике назначения допусков. Экономичность такого решения не вызывает сомнений. Заметим, что часть допуска может идти на изготовление, сборку и регулирование, а другая - на компенсацию износа.

Следует отметить, что требования к точности в последние годы резко возросли. Ужесточение параметров точности деталей машиностроения постепенно становится нормой. При конструировании прецизионных деталей допуски на различные геометрические параметры изделий назначают в микрометрах и долях микрометра. В работе [15] приводятся примеры, когда для таких деталей, как золотники, роторы, подпятники и прочие, допуски формы (круглость, прямолинейность, плоскостность и др.) и расположения поверхностей (параллельность, перпендикулярность, соосность и т.д.) назначают в пределах 1 ...5 мкм. Еще меньшие допуски устанавливают на размеры и показатели шероховатости поверхностей (Ra, Rz) прецизионных деталей.

Указанную точность все труднее обеспечивать резанием. Дело в том, что режущий клин инструмента (лезвийного и абразивного) имеет скругления режущей кромки с радиусами в единицы и десятки микрометров, и не может обеспечить требуемой точности. При изготовлении прецизионных деталей все чаще отказываются от резания, связанного с удалением материала, и все чаще для достижения точности размеров, форм и расположения прибегают к наращиванию поверхностей.

Наращивание выполняют разными методами. В одном случае на подложку наносят тонкий слой жидкого материала, который затем затвердевает, в другом - слой порошка, который преобразуется в монолит под действием лазерного излучения. Входит в обиход термин «выращивание». Проблему размерной точности решают с помощью ионной обработки: напыление на деталь тончайших слоев изменяет размер, исчисляемый с точностью до тысячных долей микрометра. Такие процессы составляют суть нанотехнологии.

Производство прецизионных деталей требует особой организации производства и больших материальных затрат. Окончательную доводку таких деталей производят в термоконстантных помещениях (цехах) со среднегодовой температурой (20 ± 0,5) °С, как правило, при отсутствии дневного света, и при повышенных требованиях к содержанию пыли в воздухе и т. п.

Основные показатели качества изделия вместе с техническими условиями и нормами точности на приемку изделий могут утверждаться в виде государственных стандартов, например государственные стандарты на подшипники, электродвигатели, металлорежущие станки и др. Качество изделий во многом определяется качеством деталей и сборочных единиц, а также качеством сборки.


Производственный и технологический процессы. Общие понятия. Характеристики технологического процесса Типы производства Методы технического нормирования Структура штучного времени Качество деталей машин Технологичность конструкций изделий Классификация технологических процессов Определение типа производства Выбор экономичного варианта технологического процесса 

 

Образовательный сайт Бармашовой Л.В.

Рассылки Subscribe.Ru
Современное образование
Подписаться письмом