Лекция № 16-2ч. Перспективы развития гпм.

План лекции.

1. Образование производных ГПМ на базе унификации.

2. Упрочнение конструкций ГПМ. Упругое и пластическое

упрочнение.

3. Способы упрочнения материала деталей и узлов ГПМ.

4. Применение новых материалов при проектировании ГПМ.

Унификация представляет собой эффектив­ный и экономичный способ создания на базе исходной модели ряда производных машин одинакового назначения, но с различными показателями мощности, производительности и т. д. или машин различного назначения, выполняющих качественно другие операции, а также рассчитанных на выпуск другой про­дукции.

В настоящее время существует несколько направлений решения этой задачи. Не все они являются универсальными. В большинстве случаев каждый метод применим только к определенным категориям машин, причем их экономический эффект различен.

Приведенная ниже классификация методов создания производственных унифицированных машин является условной. Некоторые из этих методов тесно взаимосвязаны; провести стро­гую границу между ними затруднительно. Возможно сочетание и параллельное примене­ние двух или нескольких методов.

Секционирование.

Метод секционирования заключается в раз­делении машины на одинаковые секции и образовании производных машин набором унифицированных секций.

Секционированию хорошо поддаются мно­гие виды подъемно-транспортных устройств (ленточные, скребковые, цепные конвейеры). Секционирование в данном случае сводится к построению каркаса машин из секций и со­ставлению машин различной длины с новым несущим полотном. Особенно просто секцио­нируются машины со звеньевым несущим по­лотном (ковшовые элеваторы, пластинчатые конвейеры с полотном на основе втулочных роликовых цепей), у которых длину полотна можно изменять изъятием или добавлением звеньев.

Экономичность образования машин этим способом мало страдает от введения от­дельных нестандартных секций, которые могут понадобиться для приспособления длины ма­шины к местным условиям.

Секционированию поддаются также диско­вые фильтры, пластинчатые теплообменники, центробежные, вихревые и аксиальные гид­равлические насосы. В последнем случае набо­ром секций можно получить ряд многоступен­чатых насосов различного напора, унифициро­ванных по основным рабочим органам.

Метод изменения линейных размеров.

При этом методе с целью получения различ­ной производительности машин и агрегатов изменяют их длину, сохраняя форму попе­речного сечения. Метод применим к ограни­ченному классу машин (главным образом роторных), производительность которых про­порциональна длине ротора (шестеренные и центробежные насосы, компрессоры, мешалки, вальцовочные машины и т. д.).

Степень унификации при этом методе не­велика. Унифицируются только торцовые крышки корпусов и вспомогательные детали. Главный экономический выигрыш дает сохра­нение основного технологического оборудо­вания для обработки роторов и внутренних полостей корпусов. Частным случаем приме­нения данного метода является повышение на­грузочной способности зубчатых передач за счет увеличения длины зубьев колес с сохране­нием их модуля.

Метод базового агрегата

В основе этого метода лежит применение базового агрегата, превращаемого в машины различного назначения присоединением к нему специального оборудования. Наибольшее при­менение метод имеет при создании дорож­ных машин, самоходных кранов, погрузчиков, укладчиков, а также сельскохозяйственных машин.

Базовым агрегатом в данном случае обычно является тракторное или автомобильное шас­си, выпускаемое серийно. Монтируя на шасси дополнительное оборудование, получают се­рию машин различного назначения.

Присоединение специального оборудования требует разработки дополнительных механиз­мов и агрегатов — коробок отбора мощности, подъемных и поворотных механизмов, лебе­док, реверсов, тормозов, механизмов управле­ния, кабин, которые, в свою очередь, можно в значительной мере унифицировать.

Конвертирование

При методе конвертирования базовую ма­шину или основные ее элементы используют для создания агрегатов различного назначе­ния, иногда близких, а иногда различных по рабочему процессу. Примером конвертирова­ния может служить перевод поршневых дви­гателей внутреннего сгорания с одного вида топлива на другой, с одного вида теплового процесса на другой (с цикла искрового зажига­ния на цикл с воспламенением от сжатия).

Бензиновые карбюраторные двигатели легко конвертируются в газовые. Для этого доста­точна замена карбюратора смесителем и изме­нение степени сжатия (достигаемое проще все­го изменением высоты поршней) и некоторые второстепенные конструктивные переделки. В целом двигатель остается таким же.

Конвертирование бензинового или газового двигателя в дизель представляет более труд­ную задачу, главным образом ввиду присущих дизелю повышенных рабочих нагрузок, обус­ловленных высокой степенью сжатия и боль­шим давлением вспышки. Следовательно, кон­вертируемый двигатель должен обладать зна­чительными запасами прочности. Конвертиро­вание в данном случае заключается в замене карбюратора топливным насосом и форсунка­ми (или насос-форсунками), изменении степени сжатия (смена головок цилиндров, увеличение высоты поршней или изменение конфигурации их днищ).

Другим примером конвертирования явля­ется перевод работы поршневых воздушных компрессоров на другой газ (аммиак, фреон). В этом случае при переделке необходимо учитывать различие физических и химических свойств рабочих реагентов и соответственно выбирать материалы рабочих деталей.

Примером конвертирования агрегатов, силь­но различающихся по рабочему процессу, мо­жет служить преобразование двигателя вну­треннего сгорания в поршневой компрессор. Конвертирование в данном случае включает замену головок двигателя клапанными короб­ками с соответствующим изменением меха­низма распределения и требует значительных переделок.

Компаундирование

Метод компаундирования (параллельного соединения машин или агрегатов) применяют с целью увеличения общей мощности или про­изводительности установки. Спариваемые ма­шины могут быть или установлены рядом как независимые агрегаты, или связаны друг с другом синхронизирующими, транспортны­ми и другими подобными устройствами, или, наконец, конструктивно объединены в один агрегат.

Примером совмещения первого типа являет­ся парная установка судовых двигателей, работающих каждый на свой винт, а также уста­новка двух или большего числа двигателей в крыльях самолета. Помимо повышения об­щей мощности (при затруднительности созда­ния двигателя большой мощности) этот спо­соб иногда позволяет удачно решать другие задачи. Так, параллельная установка судовых двигателей увеличивает маневренность судна, особенно на малом ходу. Установка несколь­ких двигателей на самолете облегчает виражирование и выруливание на земле. Применение нескольких двигателей до известной степени увеличивает также надежность: при выходе из строя одного из двигателей можно продол­жать рейс, хотя и с пониженной скоростью.

Примером совмещения второго типа явля­ется параллельная установка машин-орудий группами (по две-три). Ее применяют в авто­матических линиях, когда производительность отдельной машины, входящей в поток, значи­тельно уступает производительности всей ли­нии. Такая установка требует разделения потока на два или больше потоков (соответственно числу параллельно устанавливаемых машин) с последующим соединением их в один.

Примером совмещения третьего типа явля­ется сдваивание или страивание линейных ма­шин-орудий, т. е. объединение нескольких ра­бочих трактов на общей станине. В результате получается многолинейная параллельно-по­точная машина с производительностью, повы­шенной соответственно числу трактов.

Модифицирование

Модифицированием называют переделку машины с целью приспособить ее к иным ус­ловиям работы, операциям и видам продукции без изменения основной конструкции ¹.

Модифицирование машины для работы в различных климатических условиях сводится преимущественно к замене материалов. В ма­шинах, работающих в условиях жаркого и влажного климата (машины тропического ис­полнения), применяют коррозионно-стойкие сплавы; в машинах, эксплуатируемых в обла­стях с суровым климатом (машины арктиче­ского исполнения), — хладостойкие материалы; системы смазки приспосабливают к работе при низких температурах.

Модифицирование стационарных машин для работы на морском транспорте (машины морского исполнения) заключается во всемер­ном облегчении машины путем замены тя­желых сплавов (чугуна) легкими (алюминие­выми) и введением материалов, устойчивых против коррозии во влажном морском воздухе и при соприкосновении с морской водой.

Сложнее модифицирование машин с целью их приспособления к различным операциям или изделиям. В этом случае метод модифици­рования тесно связан с методом агрегатирования.

¹Иногда в понятие модифицирования вклады­вают смысл модернизации машин и улучшения их показателей

Агрегатирование.

Агрегатирование заключается в создании машин путем сочетания унифицированных агрегатов, представляющих собой автономные узлы, устанавливаемые в различном числе и комбинациях на общей станине.

Наиболее полное отражение этот принцип полу­чил в конструкции агрегатных металлообрабаты­вающих станков. Такие станки создают на основе унифицированных блоков (основные блоки, меха­низмы синхронизации, поворотные столы, корпуса общего назначения, станины, тумбы, вспомогатель­ные узлы, системы подачи смазочно-охлаждающих жидкостей).

Большая часть изделия в процессе обработки остается неподвижной К нему с разных сторон под­водят соответствующим образом настроенные бло­ки, операции обработки происходят одновременно, что ускоряет технологический процесс.

Основные преимущества агрегатирования:

сокращение сроков и стоимости проектирова­ния и изготовления машин, упрощение обслу­живания и ремонта, возможность переналадки для обработки разнообразных деталей. Метод агрегатирования весьма перспективен. Поми­мо металлорежущих станков он применим для других машин-орудий.

Частичным агрегатированием является ис­пользование стандартизованных узлов и агре­гатов из числа серийно выпускаемых промыш­ленностью (редукторы, насосы, компрессоры), а также заимствование с серийно изгото­вляемых изделий узлов и агрегатов (коробок скоростей, механизмов переключения муфт, фрикционов и т. д.).