Иванов В.П._Фруцкий В.А. Технолог процессы в машиностр. Оборудование и технология высокоэффективных процессов обработки материалов Новополоцк пгу 2009
 Скачать 3.56 Mb.
|
|
4.5.4. Резьбо- и прессосборочное оборудование В качестве резьбозавертывающих средств применяют электромеха- нические гайковерты собственного изготовления или промышленные од- ношпиндельные гайковерты с электро- или пневмоприводом. Электрогай- коверты питаются переменным током частотой 200 Гц. Для затяжки резьб с помощью ударно-вращательных импульсов применяют механизмы, ко- торые делятся на частоударные (16...40 ударов в секунду) и редкоударные (до 3 ударов в секунду). Редкоударные гайковерты производят затяжку за 4...15 ударов. При затяжке частоударными гайковертами энергия меняется от удара к удару в течение 100...200 периодов. У редкоударных инструмен- тов энергия отдельного удара не изменяется во времени. Около 20 % резьбовых соединений агрегатов требуют затяжки нор- мированным моментом, значение которого установлено руководством по капитальному ремонту. Это относится, например, к сборке головок шату- нов, блока цилиндров с крышками коренных подшипников и с головкой цилиндров, маховика с коленчатым валом и др. При ручной сборке ограничение момента затяжки обеспечивают применением специальных ключей, которые бывают двух видов: предель- ные и динамометрические. В предельном ключе связь между рукояткой и шпинделем разрывается при достижении необходимого момента затяжки. Динамометрический ключ имеет упругий элемент и шкалу со стрелкой, значения момента затяжки вычитывают на шкале. В механизированных устройствах применяют следующие способы ограничения момента затяжки: установку проскальзывающих муфт на валу шпинделя, измерение силы тока в цепи электродвигателя или моментов на 214 валах привода и отключение питания электродвигателя при достижении расчетных силы тока или момента. Чем с большей частотой вращается шпиндель с ключом, тем труднее обеспечить необходимый момент затяж- ки. Это противоречие разрешают применением двухскоростных приводов. Низкомоментный привод с высокой частотой вращения (200…300 мин –1 ) обеспечивает свободное навинчивание резьбовой детали, а высокомомент- ный – затяжку соединения с малой частотой (до 20 мин –1 ) до нормирован- ного момента. Схема электромеханического гайковерта для сборки ответственных резьбовых соединений приведена на рис. 4.11. Гайковерт содержит элек- тродвигатель 1 с упругой муфтой 2, планетарный двухступенчатый редук- тор со шпинделем 10. Корончатые колеса 4 и 5 обеих ступеней редуктора подвижные. Для измерения крутящего момента на шпинделе используется колесо 5, имеющее на периферии коническое отверстие, в которое нако- нечником входит стержень 7. Усилие предварительного сжатия пружины 8 регулируется. Угол поворота колеса 5 и перемещение стержня 7 пропор- циональны крутящему моменту на шпинделе. При заданном значении это- го момента стержень воздействует на конечный выключатель 9, включен- ный в цепь управления гайковертом. Колесо 4 в неподвижном положении фиксируется колодочным тормозом 6 с электромагнитным приводом. Рис. 4.11. Схема электромеханического гайковерта: 1 – электродвигатель; 2 – муфта; 3 – корпус; 4 и 5 – колеса корончатые; 6 – тормоз колодочный; 7 – кониче- ский стержень; 8 – пружина; 9 – конечный выключатель; 10 – шпиндель 215 При работе гайковерта его шпиндель соединяют с гайкой или голов- кой болта и при заторможенном колесе 4 включают электродвигатель. Планетарный редуктор при этом имеет одну степень свободы и передает момент от двигателя на заворачиваемую деталь. Во время затягивания резьбы колесо 5 под действием передаваемого момента, проворачиваясь, выдвигает стержень 7 и воздействует на конечный выключатель 9, от ко- торого преобразованный сигнал поступает на колодочный тормоз. Послед- ний освобождает колесо 4, а редуктор приобретает две степени свободы. В этом режиме поток мощности между двигателем и шпинделем разрывает- ся, колесо 4 вращается вхолостую, а шпиндель останавливается. Резкий разрыв потока мощности между двигателем и шпинделем по- сле достижения требуемого момента затяжки в сочетании с малой инерци- онностью гайковерта обеспечивает нормированный момент затяжки соби- раемых деталей. В качестве прессосборочных агрегатов при усилиях сборки до 2,5 кН целесообразно применять пневмоприводы с диаметрами цилиндров до 250 мм, а при больших сборочных усилиях – гидроприводы с диаметром цилинд- ров 63...125 мм. Повышение прочности соединений с натягом обеспечивает тепло- прессовая сборка. Прочность посадок, полученных нагревом перед сбор- кой охватывающей детали или охлаждением охватываемой, в 2,0...2,5 раза выше прочности соединений, полученных без теплового воздействия. Объ- ясняется это тем, что в первом случае микронеровности при формировании соединений не разрушаются, а выступы поверхностей упруго взаимодей- ствуют друг с другом. Сборка с нагревом рекомендуется для соединений, у которых преду- смотрены значительные натяги, а также в случае, когда охватывающая де- таль выполнена из материала с высоким коэффициентом линейного рас- ширения, а узел в агрегате нагревается. Если такие соединения собрать без нагрева, то в процессе эксплуатации прочность их значительно снижается. В процессе сборки нагревают, например, венец маховика при установке его на маховик и поршень – перед установкой поршневого пальца, а седло клапана охлаждают в жидком азоте перед установкой его в блок или го- ловку цилиндра. Стенд для теплопрессовой сборки шатунно-поршневых групп (рис. 4.12) предназначен для нагрева поршней и сборки их с шатунами и порш- невыми пальцами. Механизированы технологические переходы: нагрева- 216 ние поршней до 90 о С, перемещение их на сборочную позицию, взаимное ориентирование деталей, сборочное перемещение поршневого пальца. Пе- реходы, выполняемые вручную: загрузка поршней в лоток, предваритель- ное базирование деталей при сборке, снятие собранного узла, установка стопорных колец поршневого пальца. Рис. 4.12. Стенд для сборки шатунно-поршневой группы: 1 – педальный привод; 2 – корпус; 3 – нагреватель; 4 – лоток; 5 – стеллаж; 6 – прессосборочный механизм; 7 – питатель; 8 и 9 – пневмоцилиндры; 10 – отсекатель Механизмы стенда – питатель 7, отсекатель 10, лоток 4, нагреватель 3, прессосборочный механизм 6 – установлены на корпусе 2, а электро- и пневмоаппаратура – внутри него. Запас деталей хранится на стеллаже. Пи- татель выполнен в виде гравитационного лотка. Отсекатель подает при помощи пневмоцилиндра 9 поршни в зону нагрева и сборки. Поверхность лотка нагревается ТЭНами, а температура контролируется датчиком. Прессосборочный механизм состоит из пневмоцилиндра 8 и корпуса с опорно-базирующими элементами. Пневмоцилиндры отсекателя и прессос- борочного механизма включаются пневмокранами с педальным приводом. Перед началом работы включают ТЭНы и подают сжатый воздух. На лоток питателя устанавливают комплект поршней (8 ед.). Поршни пооче- редно досылаются в нагретый лоток с помощью пневмоцилиндра. На лот- ках помещается 24 поршня. В отверстие прессосборочного механизма (в 217 котором движется шток пневмоцилиндра) после выдержки 10 мин через окно укладывают поршневой палец. В соответствующую ячейку днищем вниз устанавливают нагретый поршень. В него вкладывают шатун. Сквозь отверстия в деталях вставляют центрирующую оправку до касания в торец поршневого пальца. Нажатием на педаль включают пневмоцилиндр сбо- рочного механизма, шток которого перемещает поршневой палец в бо- бышки поршня. Центрирующая оправка выходит из поршня, но остается в левой части корпуса. Собранную шатунно-поршневую группу извлекают из сборочного механизма вручную. Производительность стенда – 400 сбо- рок в смену. 4.5.5. Оборудование для перемещения собираемых объектов Для перемещения собираемых объектов при поточной сборке при- меняют эстакады и конвейеры, гравитационные и вибрационные лотки. По эстакаде изделия перемещают вручную. Эстакаду ОПР-996 применяют, например, для сборки двигателей. Конвейеры обеспечивают механическое перемещение. Наибольшие удобства и наилучшее использование произ- водственной площади обеспечивает вертикально-замкнутый тележечный конвейер (рис. 4.13). На каждой тележке конвейера установлен сборочный стенд с возможностью технологического вращения собираемого изделия вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Сборщики находятся на пластинах, которые движутся вместе со стендами. Холостая ветвь цепи с пластинами и тележками проходит под полом. Рис. 4.13. Тележечный конвейер для разборки агрегатов: 1 – направляющие; 2 – грузонесущая тележка; 3 – тяговая цепь; 4 – останов Вопросы для самоконтроля 1. По каким классификационным признакам делят сборочное оборудование на группы? 2. За счет чего обеспечивается экономический эффект от применения обору- дования для подачи, ориентирования и отсекания деталей при сборке? 3. Какими спо- собами ограничивают момент затяжки резьбовых соединений? 4. Каковы преимущест- ва теплопрессовой сборки? 218 Лабораторная работа № 5 СБОРКА РЕДУКТОРА Цель работы: изучить процесс сборки-разборки технологического уз- ла, составить технологическую схему сборки. Последовательность сборки изделия в основном определяется его конструкцией: компоновкой деталей и методами достижения требуемой точности. Простые сборочные единицы или изделия, как правило, имеют одновариантную последовательность ввода деталей в технологический процесс сборки, сложные – многовариантную. Общие указания по разработке последовательности сборки следующие: – сборку следует начинать с установки на сборочном стенде или конвейере базовой детали, к которой последовательно присоединяются ос- тальные детали; – при прочих равных условиях сборку следует начинать с деталей, имеющих размеры, входящие в качестве составляющих звеньев в ту размер- ную цепь, при помощи которой решается наиболее ответственная задача; – последовательность сборки определяется возможностью и удобст- вом присоединения деталей; – каждая ранее установленная деталь или сборочная единица не должна мешать последующей сборке; – детали или сборочные единицы, выполняющие наиболее ответствен- ные функции, желательно устанавливать в первую очередь. То же самое от- носится к деталям и сборочным единицам, размеры которых являются общи- ми звеньями нескольких параллельно связанных размерных цепей; – необходимо по возможности исключить промежуточные разборки; – необходимо обеспечивать минимальное количество переустановок в процессе сборки. Материалы и оборудование: слесарный верстак, редуктор, комплект слесарного инструмента, комплект мерительного инструмента. Ход работы: – установить редуктор на слесарный верстак; – провести полную разборку редуктора и его узлов; – составить спецификацию сборочных единиц и деталей, входящих в узел; – провести измерения присоединительных элементов деталей и рас- считать замыкающие размеры; – занести результаты в протокол измерений; – составить размерные цепи из деталей; – собрать узел с обеспечением всех замыкающих размеров; 219 – составить технологическую схему сборки с простановкой зазоров и натягов в соединениях. Содержание отчета: цель работы, краткие теоретические сведения, оборудование и материалы, протокол измерений присоединительных час- тей, технологическую схему сборки, выводы по работе. 4.6. Организация поточной сборки 4.6.1. Общие сведения о поточной сборке Поточное производство впервые внедрено на автомобильном заводе Г. Форда (США) в 1913 г. Поточное производство представляет собой высшую форму органи- зации, к которой стремится любое предприятие. Это производство многие годы развивалось за счет глубокой дифференциации технологических опе- раций. Элементы его имеются на каждом предприятии. Наибольшее разви- тие поточное производство получило в сборочном производстве. Поточная линия – это система технологического и транспортного оборудования, обеспечивающая выполнение операций технологического процесса в заданной последовательности с перемещение предмета труда между позициями. Изделия передают с позиции на позицию конвейером, транспорте- ром или вручную с остановками или без них. Например, на окрасочных участках это перемещение, как правило, непрерывное, а в остальных слу- чаях – прерывное. При организации поточной линии определяют трудоемкость работ на рабочих местах и распределяют по ним рабочих. Отрезок времени, спустя который продукция выходит с поточного производства, называют тактом. Такт поточного производства τ, исходя из необходимой производительности предприятия, равен 60 до Ф N , мин, (4.11) где Ф до – действительный годовой фонд времени поточной линии, ч/год. 4.6.2. Технологические расчеты поточной сборки Число позиций (рабочих мест) n п поточного производства равно 60 ( ) и п р ср п T n k n t , (4.12) где k р – коэффициент, учитывающий количество резервных позиций (k р = 1,05…1,15); Т и – штучное время, отнесенное к одному изделию, чел-ч; n ср – 220 средняя численность рабочих на позиции; t п – время транспортного пере- мещения изделия между позициями, мин. Время t п определяют по формуле М п тр l a t v , мин, (4.13) где l М – длина изделия в направлении транспортного перемещения, м; a – расстояние между изделиями на конвейере, м; v тр – скорость транс- портного перемещения конвейера, м/мин. Скорость транспортного перемещения агрегатов принимают 15…20 м/мин, а машин – 7…10 м/мин. Скорость технологического перемещения конвейера v тх в производ- стве с непрерывным перемещением объектов равна М тх l а v , м/мин. (4.14) При расчете числа позиций в поточном производстве с непрерывным перемещением изделий из формулы (4.12) исключают время t п Длина поточной линии l п равна (рис. 4.14) L п = n п (l М +a) + l 1 + l 2 , (4.15) где l 1 и l 2 – расстояния от границ крайних рабочих мест до начала и конца конвейера. а) б) Рис. 4.14. Схема определения общей длины поточной линии: а – расположение позиций в линии; б – участки линии, определяющие ее длину 221 4.6.3. Эффективность поточной сборки Область эффективного применения разборочных и сборочных по- точных линий в производстве с прерывным перемещением объектов обу- словлена тактом производства менее 10 мин. Эффективность поточной линии обусловлена следующими фактора- ми. Рабочие специализируются на выполнении отдельных операций, при этом лучше используется их квалификация, уменьшается время выполне- ния каждой операции, процесс при этом становится дешевле, а качество продукции повышается. Оснащение участка увеличивает его производи- тельность и качество изделий, а выпуск продукции становится более рит- мичным. На участках крупносерийного и массового производства с поточ- ной организацией труда отпадает необходимость в промежуточных скла- дах, сокращается длительность производственного цикла, исключаются за- траты на перегрузочные работы. Следует отметить, что задержка выполне- ния работ даже на одной технологической позиции из-за плохого обеспе- чения производственными ресурсами, неисправности оборудования или недостаточной сноровки исполнителя приводит к остановке всей поточной линии. Однако для исключения влияния неудовлетворительной организа- ции производства на само производство между некоторыми позициями создают промежуточные накопители изделий. Работы закрепляют за технологическими позициями и определяют их такты τ п шк п рп t n , мин, (4.16) где n рп – численность рабочих на технологической позиции. Поточная линия идеально организована в том случае, если фактиче- ский такт каждой позиции τ п равен такту линии τ л . Допускается отклонение их друг от друга не более чем на 5 %. Равенства тактов или приближение к нему при синхронизации поточной линии достигают перераспределением работ между смежными позициями, изменением числа позиций или чис- ленности рабочих на позициях. Эффективность синхронизации оценивается коэффициентом исполь- зования рабочего времени на поточной линии 60 и сб Т n , (4.17) где n сб – численность сборщиков. Чем ближе значение η к единице, тем лучше организован процесс. 222 Выше приведены однономенклатурные поточные линии для обра- ботки одной детали или сборки изделий одного типоразмера. Стремление к использованию преимущества поточной организации труда в серийном производстве привело к созданию переналаживаемых многономенклатур- ных поточных линий. В основе создания их лежит конструктивная унифи- кация и технологическая общность деталей, допускающая разработку для них типовых технологических процессов механической обработки. Различают две формы организации многономенклатурных линий – переналаживаемые переменно-поточные линии и непереналаживаемые групповые поточные линии. Поточная организация производства обеспечивает наивысшую про- изводительность труда, не требует высококвалифицированных рабочих и, следовательно, снижает себестоимость изготовления машин. Вопросы для самоконтроля 1. С какой целью внедряют поточную организацию труда? 2. С чего начинают технологический расчет поточного производства? 3. В чем заключается синхронизация поточного производства? 4. Сопоставьте достоинства и недостатки поточного произ- водства. 4.7. Диагностирование агрегатов 4.7.1. Виды состояния агрегата и задачи диагностирования Диагностирование – это определение и оценка технического состоя- ния агрегата. Техническое состояние агрегата – совокупность его изменяющихся свойств в определенный момент времени. Агрегат может пребывать в исправном, неисправном, работоспособ- ном, неработоспособном и предельном состояниях. В исправном состоянии агрегат соответствует всем требованиям конструкторской документации, а если агрегат не соответствует хотя бы одному из этих требований, то он признается неисправным. Работоспособное состояние агрегата такое, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выпол- нять заданную функцию, соответствуют требованиям конструкторской до- кументации. Если значение хотя бы одного из этих параметров не соответ- ствует требованиям конструкторских документов, то аграгат признают не- работоспособным. Состояние агрегата называют предельным в том случае, когда он или не способен выполнять предназначенную функцию, или вы- полнение ее сопряжено с затратами, превышающими пользу от примене- ния агрегата. 223 Задачи диагностирования агрегатов следующие: – определение вида технического состояния агрегата; – нахождение места и вида неисправности и ее причин; – выявление необходимости регулировок и ремонтных работ; – прогнозирование остаточного ресурса агрегата или его соединений. 4.7.2. Диагностические параметры Параметры технического состояния – это физические величины, значения которых характеризуют вид состояния изделия. Различают струк- турные (прямые) и диагностические (косвенные), ресурсные и функцио- нальные параметры. Структурные параметры непосредственно обусловливают техниче- ское состояние изделия. Это те параметры, которые обеспечивают при из- готовлении агрегата (например, размеры элементов деталей, параметры формы и расположения). Без разборки агрегата структурные параметры, как правило, измерить невозможно. Диагностические параметры косвенно характеризуют структурные параметры. Так, например, вибрация стенок двигателя увеличивается, а давление масла в системе смазки уменьшается по мере изнашивания под- шипников и шеек коленчатого вала и увеличения зазора в соединении. Ди- агностические параметры выбирают с учетом их информативности и точ- ности, а также трудоемкости измерения. Эти параметры не требуют раз- борки агрегатов и могут измеряться при работе агрегата. Ресурсные параметры – это параметры, выход за предельное значе- ние которых приводит к исчерпанию ресурса. Изделие в этом случае тре- бует ремонта. Примеры – зазоры в соединениях подшипник – шейка ко- ленчатого вала двигателя, цилиндр – поршень. Функциональные параметры – это параметры, выход за предельное значение которых приводит к потере работоспособности. Изделие в этом случае требует технического обслуживания. Примеры – зазор между кла- паном и толкателем, цикловая подача топлива. В зависимости от физической природы диагностические параметры могут быть сведены в группы: – геометрические (длина, площадь, угол, телесный угол, объем, мо- мент сопротивления, осевой и полярный моменты инерции и др.); – кинематические (перемещение, скорость, ускорение и др.); – физические (плотность, удельный объем, модуль Юнга, твер- дость и др.); – гидравлические (вязкость, расход, давление и др.); 224 – тепловые (температура, тепловой поток, коэффициент теплопро- водности и др.); – электрические (электрический заряд, напряженность электрического поля, емкость, сила тока, напряжение, электрическое сопротивление и др.); – магнитные (магнитная индукция, магнитный поток, напряженность магнитного поля, магнитное сопротивление и др.); – акустические (звуковое давление, акустическое сопротивление, вы- сота звука и др.); – излучения (поток излучения, мощность излучения, спектральная плотность, коэффициенты преломления, отражения и пропускания и др.). 4.7.3. Процессы и средства диагностирования Агрегат при диагностировании приводят в движение. Измеряемые ве- личины определяют виды соответствующих способов и средств. Основные способы диагностирования следующие: кинематические и динамические, виброакустические и пневматические, энергетические, измеряющие парамет- ры рабочих процессов и работавшего масла, тепловые и оптические. Кинематический способ диагностирования основан на измерении относительного перемещения деталей в пределах зазоров соединений. Из- менение зазоров в трущихся парах работающего агрегата согласуется с классической кривой изнашивания, включающей участки приработки, экс- плуатационного и аварийного изнашивания. Устройство КИ-13933 служит для определения зазоров в кривошип- но-шатунном механизме двигателя внутреннего сгорания. Предел и по- грешность измерения 8 и 0,02 мм соответственно. Динамический способ применяют при диагностировании двигателей внутреннего сгорания. Он основан на использовании функциональной за- висимости ускорения коленчатого вала двигателя вблизи его номинальной частоты вращения при полном открытии дросселя или полной подаче топ- лива. Диагностическим параметром является угловое ускорение, которое косвенно характеризует мощность двигателя. Виброакустический способ диагностирования основан на измерении параметров упругих колебаний стенок корпусной детали, возникающих при соударении с ней вращающихся деталей. Способ применяют для оцен- ки подшипников качения и скольжения, зубчатых передач, шлицевых со- единений, кривошипно-шатунных и газораспределительных механизмов, форсунок двигателей и др. Энергия удара и, соответственно, амплитуда колебаний стенок зави- сят от зазоров в соединениях. Эти колебания фиксируют пьезоэлектриче- 225 скими датчиками, которые преобразуют механические колебания в элек- трические. Значение зазора косвенно определяется по амплитуде сигнала, моменту (фазе) его появления и частоте. Датчик воспринимает колебания, поступающие одновременно от всех соединений одновременно. Сигналы разделяют частотным, временным и амплитудным способами. Работающий агрегат диагностируют на испытательном стенде, кото- рый имеет упругую подвеску этого агрегата. Скоростной и нагрузочный режимы работы агрегата выбирают таким образом, чтобы в спектрах виб- рации проявлялись все ее источники. Обычно это средние частоты враще- ния и нагрузки. Датчик крепится на двигателе жестко, его масса для уменьшения погрешности измерений должна быть минимальной. Частоты и уровни вибрации, характеризующие неисправности, например, двигате- лей ЗИЛ-130 определены экспериментально и приведены в табл. 4.6. Таблица 4.6 Параметры виброакустического контроля двигателя ЗИЛ-130 Среднегеометриче- ская частота фильтра, Гц Предельный уро- вень вибрации, дБ Причины, вызывающие повышенные вибрации 31,5 87 Повышенный дисбаланс двигателя в сборе 50 87 Неодинаковое протекание рабочих процес- сов в отдельных цилиндрах 63 86 Разные массы поршней и шатунов 125 77 Стук цилиндро-поршневой группы 250 70 То же 315 70 Стук шатунных подшипников 800 73 Дефекты распределительных шестерен 1250 70 Стук цилиндро-поршневой группы 1600 70 Дефекты распределительных шестерен 2000 71 Неисправности клапанного механизма 4000 70 То же 6300 64 То же Пневматический способ диагностирования применяют при оценке герметичности замкнутых полостей (топливных баков, радиаторов, камер сгорания, уплотнительных устройств агрегатов трансмиссий). В качестве диагностических параметров используют время снижения давления воздуха при заданных пределах его изменения или расход среды через течь. Точную оценку герметичности, особенно при малых утечках, обеспечивают пневмокалибратором, схема которого приведена на рис. 4.15. Воздух под установленным давлением, которое поддерживается ре- гулятором давления, поступает в магистраль 3. Давление подаваемого воз- 226 духа контролируется манометром 1. В пневматическую сеть установлен жиклер 4. Трубопровод 5 соединяет пневмокалибратор с проверяемым объектом (например, с цилиндром двигателя). Давление в трубопроводе 5 измеряется манометром 2. Это давление зависит от величины утечек из проверяемого объекта. Рис. 4.15. Схема пневмокалибратора: 1 и 2 – манометры; 3 – воздушная магист- раль; 4 – жиклер; 5 – измерительная магистраль; 6 – диагностируемый объект Для определения площади течи снимают тарировочную кривую ка- либратора. Она характеризует зависимость между давлением Р изм , изме- ряемом манометром 2, и площадью F о тарировочного отверстия на выходе из трубопровода 5 (рис. 4.16). Тангенс угла наклона касательной графика к оси F о определяет передаточное отношение измерительного устройства. В процессе диагностирования по полученному значению Р изм , пользуясь пневматической характеристикой, определяют площадь течи, которая яв- ляется диагностическим параметром. Рис. 4.16. Характеристика пневмокалибратора манометрического типа Энергетический способ диагностирования основан на оценке со- стояния агрегатов путем измерения вырабатываемой, передаваемой или потребляемой ими энергии. Способ применяют при диагностировании двигателей внутреннего сгорания во время тормозных или бестормозных 227 испытаний. В первом случае используют обкаточно-тормозные стенды. Во втором случае нагрузку создают выключением части цилиндров с дроссе- лированием отработавших газов или масла в гидросистеме агрегата. Уста- новившаяся частота вращения коленчатого вала является оценкой мощно- сти двигателя. При отключении каждого цилиндра определяют среднюю частоту вращения коленчатого вала, которая является диагностическим параметром. Способы диагностирования по параметрам рабочих процессов осно- ваны на информации об изменении во времени параметров топливоподачи, газообмена, сгорания, смазки, охлаждения и других в зависимости от регу- лировок и износа составных частей агрегата. Например, по индикаторной диаграмме зависимости давления газов в цилиндре двигателя определяют момент воспламенения рабочей смеси, герметичность надпоршневого пространства и др. Способы диагностирования по параметрам работавшего масла ос- нованы на анализе его физико-химических свойств, изменившихся под действием рабочих процессов. При нарушении правильности функциони- рования соединений деталей увеличивается содержание и размер частиц в масле и изменяется их морфология. Подвижные соединения диагностируют по концентрации продуктов изнашивания в масле (калориметрическим, спектральным и магнитным способами), размеру частиц изнашивания (методами аналитической фер- рографии и седиментометрическим), их массовой доле, размеру и морфо- логии (микроскопическим способом). Тепловой способ диагностирования основан на регистрации теплово- го излучения с длиной волны от 0,76 мкм до 1 мм с участков поверхности термометрическими чувствительными элементами и преобразовании па- раметров поля в электрические или другие величины. Необходимым условием применения теплового способа является от- личие локальной температуры объекта от температуры окружающей сре- ды, которое создается с помощью внешнего источника (активный тепловой контроль) или за счет функционирования агрегата (пассивный тепловой контроль). Активный тепловой контроль применяют для агрегатов, температура поверхности которых во всех точках одинакова. Такими объектами могут быть материалы и детали. При их нагреве внешним источником (лампой накаливания, лазером, плазмотроном) тепловой поток распространяется вглубь объекта и испытывает дополнительное тепловое сопротивление в месте дефекта. В результате в этом месте наблюдается локальное повыше- ние температуры. При механическом цикловом нагружении в области 228 внутреннего дефекта выделяется тепловая энергия вследствие трения и пластического деформирования, что повышает температуру объекта в об- ласти дефекта. Таким образом, способ тепловой дефектометрии обнаружи- вают трещины, поры, раковины и примеси. Пассивный тепловой контроль применяют для агрегатов, у которых возможно аномальное выделение теплоты в месте потенциального дефекта. Работающие агрегаты являются объектами теплового диагностирования. При тепловом диагностировании используют контактные и бескон- тактные методы измерения температуры. Оптические способы диагностирования основаны на анализе взаимо- действия оптического излучения с длиной волны 0,40…0,76 мкм и объекта. При обнаружении поверхностных дефектов в труднодоступных мес- тах, в том числе внутри механизмов, используют эндоскопы. Эндоскопы бывают жесткой и гибкой конструкции. Эндоскоп ЭЖО 16.1600 (эндоскоп жесткий охлаждаемый) имеет диаметр ци- линдрической части 22 мм, длину 1505 мм, обеспечивает угол зрения 40 о в направлении бокового осмотра под углом 90 о к оси эндоскопа. Цистоскопы диаметром 8 мм используют для осмотра полостей с глубиной по- гружения 200 мм при увеличении изображения до 2 раз. Бронхоскопы позволяют осматривать глубокие полости с углом обзора 162…180 о , обеспечивая при этом изменение направления осмотра с 45 до 115 о Мини-эндоскопы имеют диаметр рабочей части менее 2 мм и передают изобра- жение по волоконному световоду, который заканчивается линзовым окуляром. С помощью оптических способов выявляют задиры, трещины, сколы, изломы, прогары, эрозию, обрывы и другие повреждения. Например, с по- мощью устройства с гибким волоконным световодом можно оценить состоя- ние днищ поршней, тарелок клапанов, зубчатых передач и подшипников че- рез отверстия, соответственно, под свечи, форсунки или для залива масла. Средства диагностирования – аппаратура и программы, с помощью которых осуществляют диагностирование. Диагностические средства мо- гут быть в виде стационарных и передвижных стендов и комплектов пере- носных приборов. С помощью стендов измеряют, например, тягово-экономические по- казатели транспортных средств, определяют техническое состояние ци- линдропоршневых групп, кривошипно-шатунного и газораспределитель- ного механизмов, топливной аппаратуры, трансмиссии, колесных и стоя- ночных тормозов, рулевого управления, гидравлических систем, передней подвески автомобиля и др. Применяют следующие приборы: осцилографы с датчиками для сня- тия индикаторных диаграмм; анализаторы вибраций для определения час- тот, виброскоростей и виброускорений; расходомеры жидкостей и газов; 229 спектрометры для определения металла в масле; инфракрасные бескон- тактные датчики для измерения температуры деталей; торсиометры для определения мощности на выходных валах механизмов и др. Мотор-тестор КИ-5524 предназначен для комплексного диагностирования кар- бюраторных двигателей. С помощью его измеряют параметры (в скобках приведены их значения): частоту вращения коленчатого вала (0…1000 и 0…5000 мин –1 ), напряжение (0…20 В), сопротивление (0…100 Ом и 0…1000 кОм) и силу тока в сети электрообору- дования (0…100 и 0…1000 А), угол замкнутого состояния контактов (0…90 о ), давле- ние (0…0,005 МПа) и расход топлива (100…1000 см 3 /мин). Переносное устройство КИ-13671 служит для измерения расхода газов, прорывающихся в картер, при диагностировании цилиндропоршневой груп- пы двигателей внутреннего сгорания. Пределы измерения 0…500 л/мин, цена деления шкалы 3,3 л/мин. Масса устройства 0,38 кг. Расход топлива измеряют с помощью устройства КИ-12371 в ком- плекте с электронными средствами при диагностировании двигателей внутреннего сгорания. Пределы измерений 5…25 и 12…63 л/ч. Основная приведенная погрешность 2,5 %. Расходомер топлива КИ-8955 содержит имитатор нагрузки КИ-5653. С помощью устройства КИ-13943 проверяют топливные фильтры. Работы выполняют на участке диагностирования, регулирования и уст- ранения дефектов. Если в результате диагностирования обнаруживают де- фекты, то их учитывают в журнале, а соответствующий агрегат разбирают с заменой деталей. После устранения дефектов агрегат снова отправляют на участок обкатки, где он проходит повторные обкатку и испытания, при этом объем обкатки может быть сокращен по сравнению с первоначальным. Вопросы для самоконтроля 1. С какой целью диагностируют агрегаты? 2. Чем отличаются структурные па- раметры агрегатов от диагностических? 3. Какую информацию о состоянии агрегата получают при использовании кинематического способа диагностирования? 4. Какие способы диагностирования применяют при определении технического состояния зуб- чатых редукторов? 4.8. Технический прогресс в обрабатывающем и сборочном производствах 4.8.1. Показатели технического прогресса О техническом уровне предприятия судят по его производительно- сти, качеству и себестоимости выпускаемой продукции. Производительность труда отечественных предприятий несколько уступает соответствующему показателю зарубежных предприятий по при- чине более низкого уровня механизации и автоматизации труда. Фактиче- 230 ская долговечность отечественной техники уступает зарубежной в 2…3 раза, при этом она примерно настолько и дешевле. Основное внимание при подготовке производства к выпуску новой продукции должно быть обра- щено на повышение ее качества. Качество промышленной продукции характеризуется совокупно- стью показателей, обусловливающих ее пригодность удовлетворять опре- деленные потребности в соответствии с назначением. Качество продукции оценивают десятью группами показателей: назначения, надежности, безо- пасности, технологичности, эргономическими, эстетическими, экологиче- скими, стандартизации и унификации, патентно-правовыми, экономиче- скими. Наиболее критичными являются показатели назначения, надежно- сти и экономические. Показатели назначения характеризуют способность машины выпол- нять функции, ради которых она создавалась (переработки энергии или материалов, обработки заготовок или почвы, перевозки грузов или пасса- жиров и др.). В качестве показателей назначения принимают самые важ- ные и необходимые свойства продукции. Оценка показателей назначения машины входит в программу ее функциональных испытаний. Значения по- казателей назначения измеряют и оценивают при приемо-сдаточных и пе- риодических испытаниях. Показатели надежности определяют свойство машины сохранять и восстанавливать работоспособность в эксплуатации. Они дополняют пока- затели назначения в части обеспечения их стабильности в течение норма- тивной наработки. Оценка показателей надежности машины входит в про- грамму ее испытаний на надежность. Технический уровень продукции – это относительная характеристика ее качества, основанная на сопоставлении, с одной стороны, значений по- казателей продукции, характеризующих ее техническое совершенство, и с другой стороны, значений соответствующих показателей лучших аналогов. Технический уровень продукции является частным показателем уровня качества продукции, потому что свойства, составляющие техниче- ский уровень продукции, входят в общую совокупность ее свойств. К со- вокупности показателей технического совершенства относятся показатели, оценивающие существенное повышение полезного эффекта продукции от применения научно-технических достижений. Техническое совершенство выражается показателями материалоемкости и энергоемкости, эргономи- ческими и безопасности. Машина становится более совершенной в резуль- 231 тате использования новых материалов, прогрессивных технологических процессов, методов контроля, испытаний и др. 4.8.2. Причины, обусловливающие необходимость повышения обработки и сборки изделий Качество изготовления машин определяют количеством параметров, значения которых находятся в нормативных пределах. Однако при ремонте двигателей, например, в нормативных пределах выдерживается меньше половины значения параметров. Наиболее полно значения параметров выдерживаются при изготов- лении валов, поршней и шатунов. В корпусных деталях выдерживается примерно 75 % параметров, у гильз цилиндров 80 %, маховиков 70 %. Наиболее полно выполняются требования к размерам, форме и шерохова- тости при обработке шеек валов, но с нормативной точностью обрабаты- ваются только 80 % отверстий. Часть геометрических параметров изготовления деталей, влияющих на наработку агрегата, вообще осталась вне поля зрения разработчиков нормативной документации (например, отклонение от перпендикулярно- сти и пересечения осей отверстий под гильзы). Не выдерживаются нормативные зазоры в большинстве подвижных соединений. Сборочные моменты при затяжке резьбовых соединений на- ходятся в нормативных пределах только у 50...70 % соединений. Сбороч- ные усилия, как правило, не контролируются. Динамическая и смешанная неуравновешенность движущихся частей до 1,5 раз превосходит нормативную. Функциональные выходные параметры (показатели назначения) от- ремонтированных агрегатов (давление и расход сред, мощность, скорость и др.) соответствуют нормативам, однако эксплуатационный темп их из- менения в худшую сторону превышает соответствующий темп изменения в машинах, введенных в эксплуатацию после их первичного изготовления. Наблюдается много случаев усталостного разрушения деталей, испыты- вающих знакопеременные нагрузки. 4.8.3. Обработка и сборка за рубежом За рубежом большое внимание уделяют организации производства деталей, постоянно увеличивая ассигнования на разработку новых спосо- бов и оборудования. Многие крупнейшие производители техники (фирмы John-Dir, Сaterpillar, Kaise, Massey Fergusson, Klaas, Fiat, Volvo BM, Misu- bisy, Kamatsu и др.) первоочередное внимание уделяют проблеме упрочне- ния деталей на стадии изготовления машин, что проявляется в показателях 232 их надежности, на порядок превышающих (особенно по наработке на от- каз) значения этих показателей у отечественных машин. Из новых материалов широко применяют полимеры. Например, в США внедрена технология упрочнения поверхностей поршней и гильз на- пылением полимерного покрытия – тефлона. Соединения 35 дизельных двигателей тепловозов эксплуатировались более 26 месяцев. Отмечено сни- жение расхода топлива. Проверка после этого срока показала, что двигатели находились в работоспособном состоянии. Новая технология на 30 % де- шевле хромирования. Для закрепления зубчатых венцов используют электронно-лучевую сварку, глубина сварочного шва при этом достигает 10 мм. С помощью электронного луча упрочняют беговые дорожки подшипников и рабочие поверхности клиноременных шкивов. Широко применяют пластическое деформирование материала, на- пример, для изготовления фасок клапанов, звездочек сельскохозяйствен- ных машин и верхних канавок поршней под поршневое кольцо. Для повы- шения усталостной прочности восстанавливаемых деталей служит дробе- струйная обработка. Применяют как традиционную поперечную, так и ро- тационную правку. Дробеструйная обработка галтелей валов как повышает их усталостную прочность, так и уменьшает разброс ее значений. Термопластическое деформирование заготовок создает остаточную деформацию материала и позволяет уменьшать размеры деталей. При этом в ряде случаев исключается термическая или химико-термическая обра- ботка заготовок. Расширяется область применения плазменной наплавки, которая развивается за счет увеличения производительности и номенклатуры ис- пользуемых порошков. Одно из направлений совершенствования процесса заключается в подогреве наплавочных проволок. Проволоки подаются в плазменную дугу подогретыми до температуры, близкой к температуре плавления, независимым источником питания переменного тока. Исполь- зование такого источника уменьшает влияние магнитного поля на свароч- ную дугу, генерируемую током, протекающим по проволокам. Такая схема позволяет гибко управлять наплавкой. С помощью основного источника постоянного тока регулируют мощность дуги, а посредством ее – провар основы и форму наплавленного металла. Вспомогательный источник пе- ременного тока позволяет изменять интенсивность плавления проволок. Производительность плазменной наплавки с подогревом материала дости- гает 40…50 кг/ч, уступая наплавке под слоем флюса широкой лентой или несколькими проволоками. 233 В использовании материалов для плазменной наплавки прослежива- ется следующая тенденция: кобальтовые сплавы заменяют никелевыми, а последние, в свою очередь, – сплавами на железной основе для снижения стоимости материала. Иногда приводят доводы экологического характера, считая, что кобальт и никель относятся к канцерогенным веществам. При обработке заготовок резанием широко используют резцы из ре- жущей керамики и искусственных алмазов. Детали динамически балансируют на трехопорных стендах, которые позволяют уравновешивать валы, состоящие их двух частей. В сборочном производстве внедрена поточная организация со сво- бодным ритмом. 4.8.4. Направления совершенствования производства Повышению прибыльности предприятия способствуют маркетинго- вые исследования, направленные на изучение спроса на изготавливаемые изделия и влияния на объемы реализации продукции ее качества. Один из видных идеологов маркетинга – профессор Ф. Котлер – определил марке- тинг как вид деятельности, направленной на удовлетворение нужд и по- требностей общества путем обмена. Задачи маркетинга – комплектование портфеля заказов, налаживание товародвижения и сбыта продукции, ори- ентированной на запросы потребителей, непрерывная коррекция своей деятельности на основе перемен в рынке. Выбор стратегии охвата рынка зависит от производственной мощно- сти предприятия, однородности продукции и рынка, стадии жизненного цикла товара и маркетинговой стратегии конкурентов. С учетом всех этих данных определяют, какие рыночные сегменты наиболее привлекательны для предприятия, и решают, которые из них больше других соответствуют его сильным сторонам и опыту. Маркетинговые исследования служат также основой для назначения цены товара. Эта цена может устанавливаться на основании одного из пяти методов ценообразования: средних издержек плюс прибыль; анализа и обеспечения целевой прибыли; ощутимой ценности товара; уровня теку- щих цен; на основе закрытых торгов. Предприятие рекламирует свою продукцию путем рассылки реклам- ных проспектов потенциальным покупателям и участия в тематических выставках. Совершенствованию производства способствует улучшение его ор- ганизации. Организация производства – это система мероприятий, обеспе- 234 чивающих ритмичный выпуск продукции нормативного качества с необ- ходимой производительностью, надлежащими условиями труда, без за- грязнения окружающей среды и с минимальным расходом производствен- ных ресурсов. Ритмичность – это свойство производства выпускать про- дукцию через одинаковые отрезки времени. К нарушению ритмичности приводят недостатки планирования, внеплановые простои оборудования, несвоевременное обеспечение ресурсами и недостаточная исполнительская дисциплина. Производство вначале организуют в пространстве, а затем – во вре- мени. Организация производства в пространстве основана на решении о месте его размещения на территории экономического района и структуре предприятия. Повышению объемов производства способствуют его кон- центрация, специализация и кооперация с другими предприятиями. Организация производства во времени выполняется непрерывно в течение всего времени существования производства. Она включает опре- деление количества ресурсов на ремонт единицы продукции, распределе- ние и своевременное обеспечение ими рабочих мест, содержание СТО в исправном состоянии, управление перемещением объектов, обеспечение условий труда, взаимодействие работников, действие системы качества. Основные принципы организации производства во времени: диффе- ренциация или концентрация операций, непрерывность, гибкость, поточ- ность и равенство производственных мощностей предприятия и его частей. В течение жизни предприятия непрерывно совершенствуются обо- рудование и инструменты, организуется поточное производство и внедря- ются поточно-механизированные линии. Поточно-механизированная (автоматизированная) линия – это сис- тема основного и вспомогательного ремонтно-технологического и подъем- но-транспортного оборудования, специализированного по выполнению операций технологического процесса и расположенного в порядке их сле- дования. Поточная форма организации производства обеспечивает наи- высшую производительность труда, не требует использования высококва- лифицированных рабочих и, следовательно, снижает себестоимость изго- товления машин. Технические возможности производства определяются разнообра- зием технологического оборудования и, соответственно, технологических процессов. Более широко должны применяться новые способы преобразо- вания энергии и материи на более глубинных ее уровнях. 235 Вопросы для самоконтроля 1. Какими показателями можно оценить технический прогресс предприятия? 2. В чем заключается необходимость повышения технического уровня машинострои- тельных предприятий? 3. В чем заключается отличие отечественных технологических процессов от зарубежных? 4. Сформулируйте направления повышения технического уровня предприятий. |