книги из ГПНТБ / Барташев Л.В. Технико-экономические расчеты при проектировании и производстве машин

Аналогичного рода заключения сделаны н по стальным дета­ лям других геометрических форм г .

При конструировании класс шероховатости поверхности обычно назначают с учетом точности обработки, пользуясь для этого экспериментально установленными средними значениями суще­ ствующих соотношений. Часто пользуются при этом графиками, один из которых в качестве примера [3] приведен на рис. 19.

от деления общей трудоемкости на какой-либо параметр, харак­ терный для машин данного типа: мощность, грузоподъемность, вес, размеры обрабатываемой поверхности основной детали и т. п. Отличаясь большей стабильностью, этот показатель позволяет эффективно сравнивать однотипные объекты, выпускаемые различ­ ными заводами, сопоставлять машины разных модификаций и видеть, какие изменения внесли в показатели трудоемкости те или иные конструктивные дополнения пли переделки. Показатель удельной трудоемкости значительно расширяет диапазон

1 Сделанные выводы касаются только стальных деталей н не могут быть ме­ ханически перенесены на другие машиностроительные материалы.

130

сравнительной оценки конструкций; важно лишь правильно выбрать параметр, к которому следует относить величину общей трудоемкости.

Для всех машин, основной деталью которых является цилиндр (насосов, компрессоров, паровых и бумагоделательных машин и пр.), рекомендуется в качестве параметра брать размеры обра­ батываемой поверхности цилиндра и расчет удельной трудоем­ кости вести по формуле

линдра в дм; S — ход поршня в дм; п — число цилиндров.

Как показывает практика дизелестроения, трудоемкость отне­ сенная к единице рабочей поверхности цилиндра, оказалась более устойчивым показателем, чем применявшийся ранее пара­

Поскольку величина обрабатываемой поверхности и вес Ь детали или машины связаны между собой соотношением

3

Я0бщ = У &2 , то написанную ранее формулу можно записать в следующем виде:

Т.Т^общ

Определять по ней удельную трудоемкость любых машинных деталей и даже самих машин не представляет труда, но достовер­ ность получаемых при этом результатов все же нуждается в про­ верке.

В заключение следует отметить, что показатели трудоемкости, взятые в их динамике за ряд лет, очень ярко п правдиво отражают те качественные изменения, которые произошли с'машиной и усло­

Эта машина — семитонная, с двигателем 205 л. с. и общим весом 11 т, как известно, в момент своего запуска в производ­ ство из общего количества 5681 деталей имела 5178 (т. е. 91%), требующих освоения. В связи с этим представляет большой инте­ рес проследить по годам, как с ростом производственных мощно­ стей завода систематически падал удельный вес ручных работ в общей сумме трудовых затрат на производство машины, а также трудоемкость механической обработки и общая трудоемкость. За прошедшие 8 лет освоения машины (при почти не изменившемся удельном весе затрат на покупные изделия в общей стоимости машины) удельный вес ручных работ сократился почти в 3 раза, трудовые затраты на механическую обработку снизились больше чем на 10%, а общая трудоемкость уменьшилась на 40%. -

Материалоемкость и вес. Подобно трудоемкости принято раз­ личать материалоемкость общую, структурную и удельную.

О б щ а я м а т е р и а л о е м к о с т ь представляет собой сумму требующихся для изготовления машины весовых единиц (т, кг) различных материалов. Величина ее для одних и тех же машин колеблется в довольно широких пределах и полностью зависит от применяемых методов производства, технической и организа­ ционной культуры завода, а также от использованных конструк-

132

тором методов расчета, выбранных материалов и пр. Все это сви­

на заводе технологии (размеры припусков, отходы) и уровень

проектируемой машины, позволяет анализировать и оценивать результаты работы конструкторов и технологов в направлении сокращения ассортимента применяемых материалов, замены дефи­ цитных, использование пластмасс, древесных пластиков и других заменителей.

чугунных и стальных отливок, сортового и листового проката, требующихся для изготовления машины.

В этом отношении очень характерна структурная материало­ емкость типовых судовых двигателей (табл. 23), составленная А. Г. Рохлиным для показа того, как изменяется с совершенство­ ванием конструкции поршневых двигателей, уменьшением их относительного веса и габаритов и одновременным повышением надежности и экономичности весовое распределение различных материальных составляющих.

В то время как в паровых машинах и двигателях тяжелого типа чугунные отливки составляют примерно 70% общего веса двигателя, в облегченных конструкциях, изготовляемых преиму­ щественно из алюминиевых сплавов, чугунные отливки использу­ ются только для изготовления поршневых колец. В результате удельный вес таких отливок снижается в двигателях до 2%.

Основным материалом для двигателей облегченных конструк­ ций являются легкие сплавы и стальные штамповки. Показатель структурной материалоемкости позволяет проследить динамику изменения ее отдельных составляющих и связать ее с изменениями качественных характеристик машин.

У д е л ь н а я м а т е р н а л о е м к е с т ь (металлоемкость)

133

134

Голубева) и новой конструкции ЗМС-1-4, выпускаемой Горьковским машиностроительным заводом им. Воробьева, в сопоставле­ нии с одной из наиболее прогрессивных зарубежных конструкций фирмы Миаг.

Модернизация ситовейки системы Голубева на основе много­ летнего опыта ее эксплуатации и устранения выявленных кон­ структивных недостатков привела к значительному улучшению технологичности машины, снижению ее веса и габаритов (ширины сит) и значительному снижению ее удельной металлоемкости. Новая отечественная конструкция ситовейки во многом превос­ ходит по своим технико-экономическим показателям ситовейку фирмы Миаг.

Для сопоставления весовых характеристик однотипных машин, изготовляемых различными заводами или на одном и том же заводе, но в разное время, широко используется и такой показа­ тель, как о т н о с и т е л ь н ы й в е с машин. Он определяется отношением общего веса машины к характерному для нее пара-' метру — грузоподъемности, мощности, емкости ковша, тяговому усилию и т. п.

Показатель относительного веса станков очень часто опреде­ ляется в кг на 1 кВт мощности электродвигателя. Однако прак­ тика показывает, что такой измеритель требует к себе очень осто­ рожного подхода, поскольку (особенно в связи с автоматизацией станков) он нередко вступает в противоречие с прогрессивностью конструкции. Введение автоматики увеличивает вес станка, относительно мало повышая его энерговооруженность. Относи­ тельный вес станка при этом увеличивается, тогда как конструк­

«проектного» или «расчетного» веса станков при возможно мень­ шем количестве параметров, оказывающих закономерное влияние на изменение веса станков. Эта задача решается методом многофак­ торной корреляции. В частности, для вертикально- и радиально-

135

в течение ряда лет; практика показывает, что действительный вес станков при этом отличается от проектного только на 5—10%.

В последние годы во многих отраслях машиностроения (про­ изводство сельскохозяйственных машин, мостовых кранов, метал­ лорежущих станков и др.) отчетливо видна тенденция добиться значительного снижения веса машин за счет отказа от многих традиционных конструктивных решений, применения новых ори­ гинальных компоновочных схем и т. п.

Особенно разительных успехов в этом отношении добились турбостроители. Так, при постройке поворотно-лопастных гидро­ турбин для наших многих крупных ГЭС (Камской, Куйбышевской и др.) за счет переноса упорного подшипника со специальной крестовины на крышку турбины удалось не только сэкономить 50 т металла, но и на 3—5 м снизить высоту турбин, что, конечно, самым положительным образом сказалось на размере потребных капиталовложений.

Переход с двухцилиндрового исполнения турбин высокого давления {N = 100 ООО кВт, п = 3000 об/мии) на одноцилиндро­ вое обеспечил снижение их веса на 15% (т. е. на 35 т), а замена тихоходной турбины в 50 000 кВт, на турбину такой же мощности, но работающую при повышенных параметрах пара и 3000 об/мин позволила уменьшить-вес турбины на 60 т.

Таких примеров можно привести немало.

О возможностях, которыми располагает современное машино­ строение в отношении снижения веса машин путем применения прогрессивных методов получения заготовок, облегченных кон­ струкционных материалов, и пр., писалось достаточно. Однако до настоящего времени они используются еще неполностью. Даже на передовых заводах сделано в этом направлении пока мало.

На многих предприятиях успешно трудятся комплексные бри­ гады по экономии металла, в составе которых работают конструк­ торы, технологи, рабочие и мастера. Так, на Горьковском авто­ заводе создано более 100 таких бригад. Их работа дала возмож­ ность пересмотреть расходные нормы и только по прессовому корпусу получить 1000 т экономии проката.

В результате такой работы отечественные машины в ряде слу­ чаев стали легче иностранных. Так, например, двигатели завода «Русский дизель» в 1,5 раза легче дизелей фирмы Фербенкс Морзе, а газотурбинная установка Невского машиностроительного за­ вода им. Ленина вдвое легче аналогичных швейцарских установок.

Заслуживают особого внимания вопросы, поставленные М. Г. Штанко. Сущность их сводится к тому, что из-за неточностей в расчетах веса и различия способов формообразования деталей одни и те же изделия, выпущенные разными заводами по одним и тем же чертежам, бывают разко отличны друг от друга по весу.

В связи с этим приобретает особое значение соблюдение уста­ новленных в ГОСТах допусков на весовую точность литых дета­ лей. Это позволит не только обоснованно нормировать расход

136

металла, не только уменьшить объем и трудоемкость механиче­ ской обработки, но и обеспечит снижение веса деталей и машины в целом. Кроме того, это даст возможность правильно решить задачу о выборе наиболее экономичного. (в отношении расхода металла) способа получения заготовок.

Фактические отклонения от расчетного веса в силу различных погрешностей (из-за размеров, формы, взаимного расположения поверхностей, удельного веса и пр.) иногда достигают значитель­ ных величин. Так, для отливок весом до 80 кг они были зафикси­ рованы в пределах от —7,7 до +14,2%.

Для разработки системы весовых допусков и обоснования требований, предъявляемых к деталям при весовом контроле, необходимо систематически накапливать и анализировать соответ­ ствующие материалы.

Снижение веса машин находит отражение не только в сокра­ щении производственных затрат, но и капиталовложений на строительные и монтажные работы, поскольку уменьшаются фундаменты, площади, потребная высота зданий, проще и дешевле становится монтаж. Например, снижение на 38,5% веса специаль­ ного устройства, предназначенного для уборки обрезков от гильо­ тинных ножниц толстолистового стана, дало возможность на 60% уменьшить объем земляных it на 42,7% бетонных работ, снизив затраты на строительство почти на 1400 р.

Сопоставление чистого веса машины с общей величиной израс­ ходованных на ее изготовление материалов (ее общей материало­ емкостью) дает возможность получить очень важный качественный показатель — к о э ф ф и ц и е н т и с п о л ь з о в а н и я м е ­ т а л л а .

Этот показатель настолько отчетливо отражает степень совер­ шенства (пли несовершенства) применяемой технологии, эффек­

нием чистого веса деталей, изготовленных из данного вида мате­ риала, на общий расход этого материала; они характеризуют

Данные о коэффициентах использования различных видов металла в тракторостроении [47], собранные за последние годы, говорят о том, что за это время никаких улучшений в отношении использования металла в производстве тракторов по существу не произошло, а по рядовому прокату этот показатель стал даже хуже. Его величина в значительной степени отражает уровень технологии производства и не удивительно, что на Харьковском моторостроительном'заводе «Серп и молот», где заготовки деталей производятся главным образом методом горячей штамповки на молотах, коэффициент использования металла по горячекатаному

137

прокату и холоднотянутой стали составляет всего 0,53. Здесь иногда вес заготовки более чем вдвое превышает чистый вес дета­ лей, причем в норму включены 10% потерь на отходы при резке заготовок [62].

Наряду с этим можно привести немало примеров другого рода. Благодаря систематической и целенаправленной работе над улуч­ шением коэффициента использования металла в турбо- и энерго­ машиностроении его величину удалось поднять до 0,85—0,92.

Поскольку коэффициент использования металла непосред­ ственно зависит от совершенства применяемой технологии и его величина может колебаться в больших пределах, полезно для сравнения учитывать, при каких условиях и для каких методов производства определена степень использования металла. В связи

сэтим возник обратный показатель — т е х н о л о г и ч е с к а я

ме т а л л о е м к о с т ь , который говорит о том, какое коли­ чество металла должно быть нормально (или фактически) израсхо­ довано на одну весовую единицу при данном технологическом процессе.

Втабл. 25 приведены полученные на основе изучения практики уральских заводов данные о технологической металлоемкости деталей общего назначения.

литье

138

Продолжение табл. 25

П р и м е ч а н и е. Термином «сплошное литье» названо литье в виде прутков, из которых механической обработкой изготовляются детали.

139