книги из ГПНТБ / Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении

Т а б л и ц а 10

Экономическая эффективность применения гнутых профилей проката в различных отраслях народного хозяйства СССР

Внедрение гнутых профилей проката в различных от­ раслях машиностроения республики экономит от 10 до 40% металла и ускоряет сборку узлов и монтаж машин. В конструкциях автомобилей МАЗ гнутые профили типа швеллеров, угольников и корытообразные с успехом ста­ вятся на борта переднего, заднего и бокового основания платформы. Замена швеллера № 16а холодногнутыми профилями проката размером 160x80x6 мм в конструк­ циях рам автоприцепов и полуприцепов МАЗ экономит 254 т металла в год, а замена швеллера № 14а гнутым профилем размером 140X70X6 мм для полуприцепа сбе­ регает 46 т металла в год. Применение гнутых профилей для изготовления лонжеронов и боковин рам некоторых автомобилей МАЗ экономит более 30 кг металла на каж­ дую автомашину. На Минском мотовелосипедном заводе из рулонной стали изготовляются щитки и ободья колес мотоциклов и велосипедов. При этом станы для профи­ лирования ободьев оснащены стыковарочными машина­ ми, что позволяет повысить производительность труда и улучшить качество изделий.

Анализ конструкций и характер работы сельскохо­ зяйственных машин дают основание полагать, что сель-

50

хозмашипостроение должно стать основным потребите­ лем гнутых профилей проката.

На роликогибочных станках освоено около 700 про- филе-размеров гнутых профилей из углеродистых и низ­ колегированных сталей. Многие из них уже исполь­ зуются в конструкциях доильной установки, картофеле­ копателя, машины для измельчения кормов, прицепа сельскохозяйственного назначения и др. В результате внедрения гнутых профилей для изготовления лонжеро­ нов, траверзов и других деталей прицепа на заводе «Бобруйсксельхозмаш» экономится более 30 кг металла на каждый прицеп. На «Гомсельмаше» спроектирован и установлен профилировочный станок, на котором делают стойку борта тракторного прицепа «2ПТС-4». Произво­ дительность этого станка в 3 раза выше по сравнению со штамповкой.

Гнутые профили проката в машиностроении Бело­ руссии могут найти более широкое применение, если использовать опыт их внедрения в аналогичных отрас­ лях машиностроения других республик. Так, замена сварных швеллеров № 20 и 25С в конструкции лонжеро­ нов передней рамы колесного трактора «К-700» на замк­ нутые прямоугольные профили размером 200X120X8 мм

и160X130X8 мм на Ленинградском заводе им. Кирова дает возможность снизить вес детали на 15—20% и сэко­ номить более 1300 т металла в год.

По данным Челябинского ЦКТБ, использование спе­ циального профиля для ободьев колес 7,0—20 в кон­ струкции автомобиля «Урал-375» позволяет снизить вес детали на 20% и сэкономить 4 тыс. т металла в год. Гнутые профили с большой эффективностью можно ре­ комендовать для окантовки бортов платформ, раскосов

идержателей запасного колеса, бокового усилителя, основания платформ грузовых автомобилей.

Большой сортамент гнутых профилей весьма эффек­ тивен при изготовлении электротехнического оборудова­ ния: трансформаторов, автоматических выключателей, комплектных трансформаторных подстанций (КТП), си­ ловых шкафов, станций управления и др. На Ленинград­ ском электротехническом заводе, например, при замене штампованного профиля специальным гнутым типа гоф­

650 руб. По данным ленинградского завода «Электро­ сила», использование гнутых швеллеров размером 32X32X2 и 32X 16X2 мм на станциях управления эконо­ мит около 7672 руб. в год в пересчете на станцию. На серпуховском заводе «Конденсатор» замена штампо­ ванных профилей в деталях электромагнитных выклю­ чателей на гнутые прямоугольные замкнутые позволяет сэкономить до 25% металла.

В машиностроении Белоруссии гнутые профили впер­ вые стали внедрять в 1963 г. К настоящему времени по­ требность в них увеличилась более чем в 20 раз. Одна­ ко удельный вес их в общем расходе проката черных металлов остается на низком уровне. Например, в авто­ мобильной промышленности доля их потребления составляет немногим более 14% общего расхода горяче­ катаного проката, а в производстве сельхозмашин — еще меньше. Это объясняется тем, что черная металлур­ гия медленно осваивает производство экономичных профилей проката, а технические службы машинострои­ тельных заводов и отраслевые научно-исследовательские институты мало уделяют внимания их внедрению в кон­ струкции машин, оборудования и приборов.

В плане развития народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. указывается, что одной из важнейших задач в области развития черной металлургии является создание в ближайшее время массового производства гнутых профилей проката. За счет ввода новых и расши­ рения действующих мощностей к концу 1975 г. намеча­ ется увеличить их выпуск в 3,8 раза и за счет этого сэко­ номить проката черных металлов: по предприятиям Минавтопром— 178,0, Минтяжмаш— 474,4 и Минсельхозмаш — 160,0 тыс. т.

Несмотря на то что производство гнутых профилей проката в текущем пятилетии увеличится, потребность народного хозяйства в них, по предварительным данным Украинского научно-исследовательского института ме­ таллов, будет удовлетворена только на 53%.

К весьма эффективным видам заготовок относятся специальные фасонные профили проката, применяемые непосредственно в узлах машин почти без обработки. К фасонным профилям высокой точности относится сор­ товая фасонная сталь, подвергнутая волочению или хо­ лодной прокатке. По данным Украинского нау,чно-ис-

52

следовательского института металлов (УкрНИИМет), использование в машиностроении фасонных профилей проката экономит в среднем 18% металла за счет сокра­ щения отходов и применения более рациональных сече­ ний, значительно повышает производительность труда и снижает себестоимость изделий. Еще в 1964 г. ученые научно-исследовательских институтов машиностроения совместно с технологическими службами машинострои­ тельных заводов страны выявили возможность внедрения в машиностроение 475 наименований стальных фасонных профилей высокой точности с общей годовой потребно­ стью 11 тыс. т. В эту номенклатуру включены П-образные, 3-образные, Т-образные, фасонно-трубчатые, типа шли­ цевых валиков и звездочек, граненые и другие профили сложной конфигурации.

Из общего количества профилей, по заключению это­ го института, 40% их не требует дальнейшей механиче­ ской обработки, а для 30% профилей нужна лишь фи­ нишная шлифовка или полировка.

Фасонные профили высокой точности используются в машиностроении, как правило, без дополнительной по­ верхностной обработки, что резко уменьшает трудоем­ кость и сокращает расход металла. Если делать из них, например, ободья колес автомобиля «БелАЗ-527», мож­ но сэкономить более 14% металла и значительно снизить трудовые затраты.

О высокой экономической эффективности облегчен­ ных фасонных профилей проката свидетельствуют та­ кие факты: при выпуске тракторных прицепов «2-ПТС-4» на заводе «Ташавтомаш» внедрение 9 их типов позволило снизить вес прицепа на 70 кг, повысить грузоподъем­ ность на 1 т. Это дало возможность за год сэкономить 6.8 тыс. т стального проката и 180 тыс. руб.

Несмотря на большую эффективность высокоточных профилей, их производство возрастает очень медленно. Между тем, по предварительным подсчетам УкрНИИМет, потребность в периодическом прокате в 1975 г. составит: по предприятиям Минавтопром — 256 тыс. т, Минсельхозмаш — 1073, Минэлектропром — 170 и Минтяжмаш — 261 тыс. т. Экономические расчеты показывают, что при­ менение 1 т облегченных профилей проката экономит у потребителей до 200 кг металла и на 30 руб. снижает стоимость изделий.

53

Важное условие экономии металла — приближение формы профиля к форме деталей, которая достигается путем пластического деформирования металла прессо­ ванием. Этот процесс не требует сложного инструмен­ та, а детали можно получать самых различных конфи­ гураций. Он более эффективен по сравнению с прокат­ кой. Так, если при штамповке или ковке заготовок из обычной профильной стали от 15 до 20% металла на­ правляется в облой, высечку и стружку при последую­ щей механической обработке, то с внедрением прессова­ ния эти потери можно намного сократить.

Сортамент фасонных сортовых профилей, выпускае­ мый в СССР, намного уже, чем в наиболее развитых за­ рубежных странах. Французская фирма «Шверторпрофил», например, освоила около 15 тыс. типоразмеров горячекатаных, прессованных и холоднотянутых фасон­ ных профилей из различны* марок сталей. Фирма по­ ставляет их предприятиям 10 отраслей промышленности как в виде готовой продукции, так и в виде заготовок под последующее волочение или механическую обработ­ ку. По данным этой фирмы, изготовление деталей из прессованных или холоднотянутых фасонных профилей позволяет экономить от 15 до 22,5% металла.

Другая французская фирма («Сефилас») фасонные профили обычной и высокой прочности делает из прессо­ ванных заготовок методом холодного волочения либо хо­ лодной прокатки. Бельгийская фирма поставляет на ры­ нок 5,3 тыс. типоразмеров стальных фасонных профилей обычной и высокой точности. Из них Т-образных— 189

филей металлопроката в повой пятилетке . позволит повысить планируемую эффективность использования ме­ талла в машиностроении. Например, внедрение Т-образ- ного профиля для рессор снизит их вес на 8—12%„ увели­ чит долговечность при эксплуатации. Только за счет этого будет сэкономлено 100 тыс. т проката в машиностроении.

Недавно фирма «Форд» (Англия) разработала но­ вую технологию получения рессорной стали повышенно­ го качества. Это позволяет снизить вес рессоры на 24 и уменьшить число листов в ней на 40%. Расширяется

54

Т а б л и ц а 11

Сравнительная прочностная характеристика профилей проката различных по форме сечений при одинаковом весе

объем применения более прогрессивных рессор: с листа­ ми переменного сечения, многолистовых с постоянной частотой собственных колебаний и однолистовых. Вы­ носливость таких рессор в отдельных случаях возросла до 60%.

Многообразие профилей проката открывает большие возможности для наиболее рационального их использо­ вания в конструкциях машин. Если применять их диф­ ференцированно, в соответствии с характером переда­ ваемых усилий, это обеспечит значительное снижение конструктивной металлоемкости машин.

От выбора формы поперечного сечения профиля в значительной мере зависят прочностная характеристика и расход металла (табл. 11). При одинаковых площадях поперечного сечения и весе наиболее высокой несущей способностью обладают коробчатые формы поперечного сечения. Поэтому они и положены в основу конструкции станин металлорежущих станков, используются и для усиления рамы грузовых автомобилей.

Большой экономической эффективностью отличаются полые профили проката по сравнению со сплошными та­ кой же формы (табл. 12), так как при одинаковой проч-х ности у них меньшие площади поперечного сечения и вес погонного метра.

55

Т а б л и ц а 12

Экономическая эффективность применения полых профилей проката в машиностроении

Оо=20 а=17 &=12

Полые профили проката в машиностроении обеспечи­ вают снижение веса деталей по сравнению со сплошны­ ми в среднем на 50%. Например, если для изготовления деталей машин применить сплошные круглые или квад­ ратные профили, то вес погонного метра заготовок со­ ставит 15,3 и 13,7 кг. При использовании для этих целей равнопрочных полых заготовок такой же формы их вес уменьшится соответственно до 6,8 и 7 кг.

56

Уменьшение веса металла на единицу прочности мо­ жет быть достигнуто путем рационального сочетания размеров между отдельными элементами конфигурации профилей массового потребления. Наибольшую эффек тивность в этом отношении может дать применение в ма­ шиностроении сортамента облегченных балок и швелле­ ров, а также улучшенной уголковой стали. При том же моменте сопротивления вес профилей нового сортамента меньше. В результате уменьшения толщины стенки и полки двутавровых балок за счет увеличения ширины полки жесткость их по сравнению с обычными возросла, а вес снизился от 15 до 27%. Весьма перспективно использовать тонкостенные балки и швеллера, широко­ полочные двутавры (ГОСТ 6184—52, 6185—52 и 6183 — 52). Как показывают ориентировочные подсчеты, эконо­ мия металла в данном случае составляет 13—30% веса заменяемых профилей. Так, в результате частичной за­ мены обычных балок и швеллеров в дорожных машинах на заводе «Ударник» экономится 70 т проката в год.

ВИСХОМ разработаны рациональные профили швел­ леров с укороченными и удлиненными полками. При за­ мене обычных швеллеров, двутавра или полосовой ста­

потребления их в общем расходе проката такого сорта­ мента не превышает 3%. Между тем при сохранении требуемой жесткости и прочности трубы облегченного профиля значительно снижают вес конструкции. На их изготовление идет мало материала, отходы металла не­ значительны. На Минском автомобильном заводе, к при­ меру, в результате изготовления трех деталей для авто­ прицепов из легких труб сэкономлено в течение года

92т проката.

Ксожалению, борьба за экономию металла на мно­ гих предприятиях находится еще не на должном уровне. Еще довольно много металла используется нерацио­ нально. Например, замена валов механизма трансмис­ сии мостовых кранов и валов растворомешалок на по­ лые профили или толстостенные трубы дала бы возмож­ ность сэкономить на этих предприятиях не менее 40% металла.

57