книги из ГПНТБ / Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин

концентрацию тринатрийфосфата понижают до 1—2 г/л, а тем­ пературу раствора — до 45—50° С, чтобы не ухудшать внешний вид деталей.

Ванны серий УЗВ универсальные. Однако наибольший эф­ фект они дают при очистке деталей и сборочных единиц точных приборов и механизмов, часов и оптических деталей.

Испытания, проведенные Ф. И. Катушевым и Д. Б. Ратнером, показали, что предохранить детали от коррозии можно при помощи остающихся на поверхности металла кристаллов нитри­ та натрия, поглощающих из окружающей среды воду и образу­ ющих нечто вроде пленки раствора, непрерывно создающей окисную пленку на поверхности металла. Качество консервации раствором нитрита натрия зависит от тщательности обезжири­ вания и промывки поверхности деталей.

На основании лабораторных и производственных опытов для поточно-массового производства разработан технологический процесс последовательной мойки в водных растворах: 1,5% кальцинированной соды и 1% жидкого стекла; 1—2% кальцини­ рованной соды; 1—2% тринатрийфосфата. Промывка в каждом растворе ведется в течение 1,5 мин при температуре 80—90° С в трехкамерной моечной машине на полуавтоматической конвей­ ерной линии консервации.

Консервацию деталей следует проводить в ванне, содержа­ щей 30%-ный раствор нитрита натрия, при температуре 40— 60° С. Детали нужно погружать в ванну постепенно, без толчков, и держать там не менее 2—3 мин. Тогда на них образуется рав­ номерная пленка, позволяющая хранить детали в складском по­ мещении свыше 2 лет.

Было исследовано также влияние упаковки деталей в крафтоберточную бумагу, пропитанную 10%-ным раствором нитрита натрия, на коррозионную стойкость деталей. Испытания пока­ зали, что если детали после консервации в растворе нитрита натрия не завернуть в крафт-оберточную бумагу, пропитанную раствором нитрита натрия, и не упаковать в соответствующую тару, то их нельзя защитить от коррозии в течение длительного времени. Так, на коленчатых валах, которые не были соответст­ вующим образом упакованы, коррозия начала проявляться че­ рез 25—30 дней, а валы, упакованные в крафт-оберточную бу­ магу или уложенные в ящики, выложенные ею изнутри, храни­ лись 2—3 года и более.

Имеются данные, что кальцинированная сода или тринатрий-

автомобильном заводе были проведены испытания по установле­ нию влияния тринатрийфосфата или кальцинированной соды на качество консервации деталей. В раствор нитрита натрия вво­ дились различные количества (до 1,72%) тринатрийфосфата

«ЭЧ

О)

•*н

»аCJшез

Чл О»а.

или кальцинированной соды. Испытания, проведенные в склад­ ских условиях и над водой в эксикаторе, показали, что различ­ ное содержание тринатрийфосфата или кальцинированной соды в растворе нитрита натрия влияет на качество консервации де­ талей.

Для консервации деталей можно использовать полуавтомат (рис. 135). Детали автоматически передаются на разгрузочный конвейер, упаковываются в бумагу, пропитанную 10%-ным рас­ твором нитрита натрия, а затем в ящики или картонную тару. Этот способ консервации имеет и недостатки. Пленка нитрита натрия непрочна и при сильном встряхивании или соприкосно­ вении деталей разрушается. Кроме того, она непригодна для деталей из цветных металлов, а также для оцинкованных и кадмированных деталей, так как под действием нитрита натрия на них появляется коррозия. Для закрепления пленки нитрита нат­ рия применяется дополнительный прогрев деталей в течение 3 мин в техническом вазелине при температуре ПО—120° С. Под слоем вазелина нитритная пленка хорошо сохраняется.

Эксперименты показали, что нитрит натрия как антикорро­ зионное средство значительно надежнее смазки и сохраняет де­ тали от коррозии более длительное время (3—5 лет).

Совершенствование технологических процессов сборки машин

В процессе разработки и проектирования новой машины обычно вводится ряд технологических улучшений, заключаю­ щихся в обеспечении более рационального расчленения изделия на сборочные единицы с тем, чтобы каждую из них можно было полностью собирать и проводить требуемый контроль качества независимо от других сборочных единиц; в упрощении выполне­ ния различных сборочных операций; уменьшении объема приго­ ночных работ; повышении точности; снижении трудоемкости про­ цесса, в частности, путем устранения необходимости частичной разборки сборочных единиц при общей сборке изделия.

Очень важно, чтобы в конструкции изделия были учтены та­ кие технологические факторы, как агрегатирование, надежное базирование, применены прогрессивные соединения (например, склеивание, современные способы сварки и др.), предусмотрен свободный доступ к соединениям механизированных средств. Особо следует отметить целесообразность осуществления ряда соединений в обрабатывающих цехах в процессе изготовления деталей.

Все это в конечном счете позволяет сократить трудоемкость и цикл сборки, повысить производительность труда, с большей эффективностью использовать производственные площади сбо­ рочных цехов.

Проектирование технологических процессов сборки базирует­ ся на основе размерного анализа и выявления методов достиже­ ния необходимой точности по каждой размерной цепи всех сбо­ рочных единиц изделия. При использовании размерных цепей можно установить правильную последовательность сборки исхо­ дя из решения пространственной задачи достижения точности совпадения осей и относительных поворотов соединяемых дета­ лей [5, 31, 71].

Принцип точности должен явиться основной формой органи­ зации сборочных работ с учетом особенностей того или иного производства: непрерывно-поточная сборка в регламентирован­ ном ритме в массовом производстве; переменно-поточная и по­ точная многопредметная сборка в серийном производстве; по­ точная узловая сборка для мелкосерийного и единичного произ­ водств. В мелкосерийном производстве должны получить рас­ пространение групповые технологические процессы. Большое значение имеет широкое использование в производстве типовых технологических процессов, разработанных на базе обобщения передового опыта в масштабе целой отрасли машинострое­ ния [109].

В процессе сборки и регулировки машины между ее испол­ нительными поверхностями и механизмами вводятся, как изве­ стно, два вида связей: кинематический, обеспечивающий отно­ сительное перемещение исполнительных поверхностей по обу­ словленному закону движения, и размерный, определяющий расстояния и повороты поверхностей.

Выполнение машиной определенных функций, обусловленных ее назначением, в значительной мере зависит от достигнутой при сборке конструктивно-сборочных единиц точности относи­ тельного движения исполнительных поверхностей. Последние при этом могут принадлежать одновременно нескольким дета­ лям, и это усложняет достижение полного соответствия факти­ ческого и теоретического движения исполнительных поверхно­ стей. Степень их приближения друг к другу характеризует точ­ ность собранных сборочных единиц машины.

Повышение точности сборки сборочной единицы (изделия), имеющей многозвенную размерную цепь, может быть достигну­ то, как известно, путем увеличения точности составляющих звеньев, сокращения их количества или уменьшения величины передаточных отношений каждого из составляющих звеньев.

Имея в виду, что использование всех трех путей в совокуп­ ности позволяет достичь максимальной эффективности, следует одновременно отметить большое значение метода наикратчай­ шего пути —• уменьшения числа звеньев цепи.

Те или иные методы достижения точности сборки в конкрет­ ных условиях должны быть экономически обоснованы. В част­ ности, для сборки в автоматизированном производстве большие преимущества имеет метод полной взаимозаменяемости, однако

сфера применения этого метода ограничивается, так как он эко­ номичен, когда высокая точность достигается с помощью раз­ мерных цепей с небольшим числом звеньев, а также при значи­ тельной программе производства. В ряде случаев удобно при­ менение метода групповой взаимозаменяемости; при известных условиях, когда можно ограничиться минимальным числом групп, экономический эффект использования этого метода будет повышаться.

В практике построения технологических процессов сборки для достижения требуемой точности сравнительно редко приме­ няется метод неполной взаимозаменяемости, однако экономич­ ность этого метода во многих случаях дает основание для его более широкого использования.

Обеспечение при сборке технологическими методами более высокой точности изделий машиностроения является очень важ­ ной проблемой, требующей дальнейших исследований. Перво­ очередными вопросами в этом случае являются: какими наибо­ лее рациональными методами может быть достигнута точность относительного движения и относительных поворотов исполни­ тельных поверхностей, влияние форм этих поверхностей, чистоты их обработки и жесткости на точность сборки, а также экономи­ ческое обоснование рациональных допусков на точность различ­ ных сборочных единиц, механизмов и машин.

Одним из важных вопросов обеспечения точности сборки яв­ ляется вопрос базирования. Когда речь идет, например, о зазо­ рах, то для большинства сопряжений в машинах численное зна­ чение этих зазоров является теоретической величиной. Это же можно сказать и об относительном положении многих деталей, сборочных единиц и других элементов, ибо зафиксированное их положение на чертеже с помощью двусторонних координатных связей фактически при сборке теряет строгую определенность, так как эти связи становятся односторонними. Поэтому для со­ хранения точности взаимного расположения элементов машин требуется достигнуть неизменности базирования или постоянст­ ва контакта сопрягаемых поверхностей. Последнее должно обес­ печиваться соответствующей конструкцией сборочных единиц, позволяющей создать силы или моменты, вызывающие силовое замыкание сопрягаемых деталей.

Большое число конструктивных решений основано преиму­ щественно на использовании сил упругости, трения и гидравли­ ческого давления. Но на конечную точность сопряжения суще­ ственное влияние оказывает величина этих сил, так как под их действием возникают контактные деформации, а также дефор­ мации сопрягаемых при сборке деталей.

В связи с тем, что величина контактных деформаций зависит от шероховатости поверхности, чистота обработки деталей ока­ зывает весьма заметное влияние на точность сопряжений при сборке. Кроме того, силы и моменты, вызывающие при сборке

изделий силовое замыкание деталей, одновременно могут, как уже отмечалось, быть причиной деформации этих же деталей и, следовательно, снижать точность сборки. Еще большее наруше­ ние точности сборки возможно в сопряжениях, где относитель­ ное положение деталей в процессе работы сборочной единицы или машины постепенно меняется.

Для изыскания экономичных путей повышения точности сбор­ ки необходима научная разработка методов: рационального ба­ зирования и силового замыкания, выбора оптимальной чистоты обработки поверхностей деталей и допустимых контактных де­ формаций деталей в процессе сборки.

Параметры, характеризующие требуемую точность при сбор­ ке сборочных единиц механизмов и машины в целом, устанав­ ливаются обычно исходя из предположения, что сборочные еди­ ницы не обладают упругостью. Между тем, как известно, детали машин в процессе сборки и последующей работы в машине пре­ терпевают различные деформации. Основными причинами их мо­ гут быть собственный вес, силы, создаваемые при сборке для обеспечения требуемых конструкций силовых замыканий, а так­ же разнообразные нагрузки, действующие на детали и сбороч­ ные единицы в процессе работы машины в условиях эксплуа­ тации.

При конструировании машины и ее элементов эти возможные деформации доводятся до определенных величин, не влияющих на выполнение машиной ее служебного назначения. Однако мно­ гие сопряжения деталей и другие параметры сборочных единиц вследствие этих деформаций меняют свое численное зачение и, очевидно, в большей или меньшей степени отличаются от зна­ чений, определяемых при сборке машины. Одним из видов таких изменений параметров являются остаточные деформации.

Таким образом, параметры, характеризующие точность ма­ шины, измеренные в процессе сборки, будут иными, чем при работе машины. В ряде случаев эти особенности учитываются в конструкции. Например, зазоры в сопряжении деталей порш­ невой группы и цилиндра двигателя, выдерживаемые при сбор­ ке, устанавливаются с учетом температурных деформаций этих деталей в процессе работы двигателя. Однако влиянием на эти зазоры деформации шатуна и поршня под действием давления газов и инерционных сил обычно пренебрегают. Что же касается большинства других сопряжений, то считается, что их характер при сборке и при работе машины остается неизменным.

Следовательно, точность, которая предусматривается техни­ ческими условиями и достигается при сборке машины, является в значительной мере условной. Поэтому определение действи­ тельной точности машины, т. е. именно той точности, от кото­ рой зависит надежность, является очень важной задачей.

Любое состояние сборочной единицы, механизма, машины характеризуется соответствующими внешними признаками. За-

дача заключается в том, чтобы установить взаимосвязь опреде­ ленного количества состояний и внешних сигналов, вызванных этими состояниями, а также разработать методы опознавания и

в общем случае устанавливается на одну из измерительных баз собираемого изделия. Отклонение формы, а также состояние по­ верхности базы изделия (равно, как и базы инструмента, при­ бора) вызывают погрешности установки измерительного сред­ ства. Погрешности могут возникать также при настройке изме­ рительного прибора или инструмента на контролируемый размер, при этом численная величина погрешности зависит от состояния прибора и метода отсчета. Кроме того, погрешности настройки возможны также в процессе самого измерения в свя­ зи с изменением прикладываемых сил, а также из-за недостаточ­ ной жесткости измерительного прибора, различия температуры контролируемого изделия и прибора, технического состояния последнего.

Все эти виды погрешностей, складываясь в алгебраическую сумму, образуют суммарную погрешность изделия. Эта погреш­ ность может увеличивать контролируемую величину или умень­ шать ее, искажая всякий раз действительное ее значение.

Применительно к сборочным процессам классификация воз­ можных погрешностей и научно обоснованная методика устра­ нения их влияния пока еще не разработаны. Между тем кон­ троль многих параметров сопряжений деталей имеет свои осо­ бенности, которые по мере повышения требований к точности сопряжений будут все более проявляться. В связи с этим перед метрологией стоит серьезная задача — разработать теорию, ме­ тоды контроля и типовые конструкции мерительной оснастки для определения различных параметров сборочных единиц при­ менительно к условиям поточной и автоматической сборки изде­ лий машиностроения.

1.Авчинников Б. Е. Усталостная прочность и долговечность деталей, упрочненных химико-термической обработкой.— «Металловедение и термиче­ ская обработка металлов», 1965, № 11, с. 17—20.

2.Азаревич Г. М. Нормирование режимов обработки ППД многороли­

ковыми устройствами.— «Вестник машиностроения», 1972, № 1, 46—47 с.

3.Астафьев А. В. Окружающая среда и надежность радиотехнической аппаратуры. Л., «Энергия», 1965, 360 с.

4.Ананьев С. Л., Елизаветин М. А. Эксплуатационная технологичность машин. Технологичность конструкции. Под ред. С. Л. Ананьева и В. Г. Купровича. М., «Машиностроение», 1969, с. 388—417.

5.Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. М., «Машино­ строение», 1965, 560 с.

6.Балтер М. А. Упрочнение деталей машин. М., «Машиностроение», 1968, 196 с.

7.Баранова Л. Д., Бутовский Н. Ф., Егоров М. Ф. и др. Повышение качества цементованных цилиндрических колес со шлифованными зубьями.— «Вестник машиностроения», 1970, № 1, с. 64—68.

8. 'Берникер Е. И. Рациональная смазка при упрочняющей обкатке ва­ лов.— «Вестник машиностроения», 1970, № 1, с. 46—47.

9. Беккер, Джерард. Механизм разрушения составных материалов, ар­ мированных волокнами.— «Ракетная техника и космонавтика», 1966, № 12.

10.Бетехтин В. И. Температурно-временная зависимость прочности ме­ таллов. В книге «Прочность и надежность металлов и сплавов» (материалы краткосрочного семинара), ч. 2, ЛДНТП, 1965, с. 74—79.

11.Боголюбов Б. Н. Долговечность землеройных и дорожных машин. М., «Машиностроение», 1964, 224 с.

12.Боков Е. М. и Маркус Л. И. Алмазное выглаживание желобов под­ шипников.— «Вестник машиностроения», 1972, № 1, 65 с.

13.Браславский В. М. и Агеева H. М. Станки для деформационного уп­

рочнения крупномодульных зубчатых колес.— «Вестник машиностроения»,

1972, № 1, с. 38—41.

14.Браславский В. М., Муйземнек Ю. А., Оленева В. А. и др. Упрочне­ ние крупных шлицевых валов поверхностным наклепом.— «Вестник машино­ строения», 1970, № 1, с. 17—19.

15.'Браславский В. М. Технология обкатки крупных деталей роликами. М., «Машиностроение», 1966, 160 с.

16.Брауде В. И. Надежность портальных и плавучих кранов. М., «Ма­ шиностроение», 1967, 156 с.

17.Бусленко Н. П. Математическое моделирование производственных процессов. М., «Наука», 1964, 362 с.

18.Взаимозаменяемость и технические измерения в машиностроении. М., «Машиностроение», 1972, 616 с.

19.Волков Ю. В., Волкова 3. А., Кайгородцев Л. М. Долговечность ма­ шин, работающих в абразивной среде. М., «Машиностроение», 1964, 116 с.

20.Воробьев В. Г. и Локшин И. X. Термическая стабилизация размеров точных металлических деталей. ГОСИНТИ «Передовой научно-технический и производственный опыт. Термическая и химико-термическая обработка метал­ лов», вып. 10, т. 7. М., 1962, с. 67—74.

21.Гетьман А. А. Нормаль на технологические коэффициенты запаса прочности литых деталей из чугуна и алюминиевых сплавов. Киев. «Наукова думка», 1969, 6 с.

22.Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические мето­ ды в теории надежности. М., «Наука», 1965, 452 с.

23.Голубов H. Н. Степень наклепа, глубина наклепа и чистота обрабо­

танной поверхности,— «Вестник машиностроения», 1964, № 2, 61 с.

24.Гринченко И. Г. Упрочнение деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М., «Машиностроение», 1971, 120 с.

25.Гринченко И. Г. и Рыковский Б. П. Повышение выносливости бол­ тов из титанового сплава ВТ-16 обкаткой галтели роликом.— «Вестник маши­

ностроения», 1972, № 1, 43 с.

нения ППД слойных металлических материалов. — «Вестник машиностроения», 1972, № 1, с. 60—62.

28. Динамика гидропривода. Колл, авторов под редакцией Прокофье­ ва В. H. М., «Машиностроение», 1972, 288 с.

29.Длин А. М. Математическая статистика в технике. М., «Советская наука», 1958, 466 с.

30.Дрозд М. С., Федоров А. В. и Сидякин Ю. И. Расчет глубины рас­ пространения пластической деформации в зоне контакта тел произвольной кри­

визны.— «Вестник машиностроения», 1972, № 1, с. 54—57.

31.Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин. М., «Выс­ шая школа», 1971, 368 с.

32.Елизаветин М. А. Упрочнение поверхности деталей машин. М., Трудрезервиздат, 1956, 82 с.

33.Елизаветин М. А. Повышение срока службы деталей при ремонте машин. М., Трудрезервиздат, 1959, 147 с.

34.Елизаветин М. А. Упрочнение поверхности деталей машин. Справоч­ ник машиностроителя. Т. 5, М., Машгиз, 1964, с. 140—151.

35.Елизаветин М. А. Повышение износостойкости и прочности деталей машин. Под редакцией Э. А. Сатель. Проблемы развития технологии маши­ ностроения. М., «Машиностроение», 1968, с. 277—304.

36.Елизаветин М. А. Повышение надежности машин. М., «Машинострое­ ние», 1968, 268 с.

37.Елизаветин М. А. Влияние методов формообразования деталей машин на их эксплуатационные свойства. Под ред. Э. А. Сатель. Проблемы развития технологии машиностроения. М., «Машиностроение», 1968, с. 382—413.

38.Елизаветин М. А., Сатель Э. А. Технологические способы повышения долговечности машин. Изд. 2-е переработ. и доп. М., «Машиностроение», 1969, 400 с.

39.Жук Е. И. Повышение долговечности крупногабаритных коленчатых

валов из высокопрочного чугуна.— «Вестник машиностроения», 1970, JY» 1,

с.25—28.

40.Журков С. Н., Бетехтин В. И., Петров А. И. Температурно-временная зависимость прочности металлов и сплавов в неравновесном состоянии.— «Физика металлов и металловедение», вып. 1, 2, 1967, с. 115—123.