ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 137
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
17 машине техническим принципом и требуемыми функциональными свойствами машины. Разре- шение этого противоречия означает смену технического принципа.
1 2 3 4 5 6 7
Классификационная система машин
Классификационная система основана на общности функционально- конструктивных призна- ков каждой группы машин и включает следующие уровни классификации: класс, род, вид, раз- новидность, тип, типоразмер, модель. Первые четыре подразделения характеризуют функцио- нальные особенности техники, три последних – её конструктивные особенности.
Класс объединяет всю совокупность техники, предназначенной преимущественно для данной сферы общественного производства (например, машиностроительная, транспортная, строитель- ная техника, химическое и нефтяное оборудование).
Род объединяет совокупность машин данного класса, предназначенных для выполнения дан- ного вида работ (система средств механизации работ данного вида, например, металлообраба- тывающие машины, машины наземного транспорта, бумагоделательное оборудование и т.п.).
Вид объединяет совокупность машин данного рода, предназначенных для выполнения соответ- ствующего технологического процесса (система средств механизации технологического про- цесса при выполнении работ данного вида, например, металлорежущие станки, автомобили и т.п.).
Разновидность объединяет совокупность машин данного вида, предназначенных для выполне- ния одной или нескольких связанных операций технологического процесса (например, станки для обработки точением, грузовые автомобили, экскаваторы, рубительные машины и т.п.).
Тип объединяет совокупность конструктивно подобных машин. Типоразмер – это конструкция в составе данного типа, характеризующегося определёнными значениями классификационных параметров (например, автомобиль – самосвал соответствующего конструктивного типа грузо- подъёмностью 8 тонн, экскаватор соответствующего типа 4-й размерной группы с основным ковшом вместимостью 0,65 м3).
Модель – конкретное конструктивное исполнение машины данного типоразмера, характеризу- ющееся конкретным конструктивным и параметрическим её описанием. Номер модели (марка) фиксирует отличие данной модели от других моделей того же типоразмера (например, экскава- тор ЭО-4121А, рубительные машины МРН-300).
2.3. Основные принципы и тенденции при конструировании машин
Последовательность разработки конструкторской документации. Функциональная целесооб- разность и конструктивная преемственность Последовательность – очерёдность выполнения этапов и стадий. Последовательность стадий создания – корректировка решений предыдущих этапов.
Функция – основа задачи конструирования. Цель конструирования – наиболее полное решение поставленной функциональной задачи.
Воспроизведение функций машины представляется в виде трёх равноценных составляющих:
1) механическая система, воспроизводящая заданные движения или обеспечивающая заданное состояние;
2) система измерения или восприятия характеристик процесса;
3) система управления процессом.
Функциональная целесообразность – принцип соответствия выбран- ного решения целесообразности поставленной задачи.
Принцип функциональной целесообразности выражается в показателях функционирования
(назначения): производительности, материалоёмкости, энергоёмкости и др. Под
Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
18 производительностью понимается количество производимой продукции в единицу времени, под материалоёмкостью – отношение массы машины к единице вырабатываемой продукции, под энергоёмкостью – количество энергии, затрачиваемой на выпуск единицы продукции.
Заметим, что все, что производится, называется продукцией. Понятие «продукция» охватывает изделия и продукты. Изделие в процессе использования заметно не теряет своей массы. К изде- лиям относятся машины и оборудование. Продукты (пищевые продукты, горюче-смазочные ма- териалы и др.) при использовании теряют свою массу.
Конструктивная преемственность – использование в конструкции технических решений, приме- няемых в прототипах и в других машинах, использование банков конструкций и технических решений, материалов и технологий (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Схема конструктивной преемственности
Автоматизация конструкторских работ
Автоматизация конструкторских работ заключается в применении САПР и других программ- ных средств. Оптимизационное проектирование предусматривает выбор наилучших из всех возможных решений. Ресурсное проектирование заключается в определении ресурса всех со- ставных частей машины в соответствии с принятым нормативным ресурсом проектируемой ма- шины. Ресурсное проектирование по трудоёмкости соизмеримо с разработкой конструкторской документации и в настоящее время находится в стадии зарождения. При оптимизационном и ресурсном проектировании используется математическое моделирование.
Типизация, комплексность
Типизация заключается в том, что для машин массового и серийного производства, а в отдель- ных случаях и индивидуального производства, разрабатываются типажи машин с конкретными параметрами и размерами, например грузоподъёмностью автомобилей, обрезной шириной бу- маги на бумагоделательных машинах.
Под типажом машин понимается технически и экономически обоснованная совокупность типов и типоразмеров машин, обладающих общностью назначения. В основу типажных машин закла- дывается базовая модель, под которой понимается конструктивное исполнение машины, являю- щейся основой для ряда машин подобного типа или его модификаций.
Комплексность заключается в разработке комплекса машин для выполнения всех технологиче- ских операций, согласованных по производительности и другим признакам. Комплексность есть основа образования поточных линий, в том числе автоматизированных.
Принципы иерархичности и декомпозиции конструкций
Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
19
Принцип иерархичности конструкции заключается в разбивке конструкции машины на сбороч- ные единицы (узлы), состоящие из сборочных единиц первого уровня и деталей, на сборочные единицы второго уровня и последующих уровней на детали, на системы контроля и управления и на системы, поддерживающие работу технической системы.
Принцип декомпозиции (блочности, модульный принцип) позволяет осуществлять независи- мую параллельную сборку отдельных сборочных единиц, их обкатку и проверку, подачу на об- щую сборку в законченном виде. При эксплуатации машин этот принцип позволяет реализовать блочный метод ремонта машин
Принцип унификации и стандартизации
Унификация и стандартизация заключаются в применении в машине унифицированных или (и) стандартных составных частей.
К стандартным относятся изделия, основные параметры которых установлены государствен- ными, отраслевыми стандартами, а также нормалями машиностроения. К унифицированным относятся изделия, изготовленные по стандартам предприятия, или оригинальные изделия, ис- пользуемые не менее чем в двух типоразмерах или видах изделия, а также серийно изготовляе- мые покупные изделия.
Унификация и стандартизация устраняют излишнее многообразие изделий, удешевляют изго- товление машины. Изготовление оригинальной детали обходится в несколько раз дороже стан- дартной или унифицированной. Поэтому, где возможно, нужно применять стандартные или унифицированные составные части машины.
Унификация обеспечивается следующим методами:
1) секционирование – разделение машины на одинаковые секции и образование производных машин набором унифицированных секций (например, транспортеры, насосы, фильтры и т.п.);
2) изменение линейных размеров – изменение длины, сохранение формы поперечного сечения.
Например, сушильные цилиндры бумагоделательных машин с обрезной шириной бумаги 4200 и 6720 мм;
3) метод базового агрегата – на базовый агрегат навешивается разное оборудование и получают машины различного назначения;
4) конвертирование – переоборудование машины для работы по противоположному назначе- нию, например, двигателя постоянного тока – в генератор электрического тока, турбокомпрес- сора – в вакуумный турбоагрегат;
5) компаундирование – параллельное соединение одинаковых агрегатов (например, сдвоенный дефибрер, горизонтальный поршневой насос);
6) модифицирование – переделка машины с целью приспособления ее к иным условиям работы, например машины для работы в обычных климатических условиях – в машину для работы в тропическом или арктическом исполнениях, или бумагоделательной машины для выработки газетной бумаги – в машину для производства санитарно-гигиенических бумаг;
7) агрегатирование – сочетание унифицированных сборочных единиц в машине (двигателей, редукторов, валов и т.п.);
8) комплексная нормализация, т.е. когда машины целиком собираются из нормализированных конструкций;
9) универсализация машин;
10) увеличение рабочих параметров машин с одновременным снижением удельной материало- емкости, повышение мощности единичных агрегатов. Под удельной материалоемкостью пони- мается отношение массы машины к единице выпускаемой продукции. Удельная материалоем- кость характеризует рациональность конструкции, отсутствие «лишнего» металла, завышенных запасов прочности.
Системный анализ и принятие решений Макаров Л.М.
20 2.4. Качественные показатели машин
Качеством продукции называется совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность удо- влетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Количественными харак- теристиками качества машин являются следующие показатели: технологичность, безопасность, надежность, эргономические, эстетические, санитарно-гигиенические, патентно-правовые.
Показатели технологичности машин
Технологичность конструкции машины – это возможность изготовления ее деталей, сборки сборочных единиц с наименьшими трудовыми затратами при рациональном расходовании ма- териала. Технологичность оценивается удельной трудоемкостью производства, характеризуе- мой отношением затрат времени в нормо-часах на изготовление машины к основному пара- метру, определяющему производительность машины.
Технологичность характеризуется следующими показателями.
1. Соответствие конструктивных форм детали условиям технологии их изготовления.
Например, при изготовлении литых деталей необходимо предусмотреть литейные уклоны, для сварных деталей – удобство и даже возможность выполнения сварных работ, при механической обработке создание удобных баз для установки и мест крепления изделия на станке, обеспече- ние доступа к обрабатываемым поверхностям режущего и измерительного инструментов, уменьшение размеров обрабатываемой поверх- ности, создание форм, удобных для обработки поверхностей, минимизация количества устано- вок при обработке детали.
2. Экономичность расходования материалов, особенно легированных сталей, цветных металлов, достигаемая выбором сечений, применением тонкостенных конструкций, окон и вы- емок в ненагруженных частях детали, введением ребер жесткости. Иначе рациональность кон- струкции обеспечивается равной прочностью всех конструктивных элементов детали.
Каждая часть детали должна работать. Следует, где возможно, применять пластмассу и компо- зитные материалы, вместо стали – более дешевый чугун, составные сборные конструкции дета- лей, например, трубчатые и сплошные конструкции валов, венец червячного колеса бронзовый, а ступица – чугунная.
Степень насыщенности (Kр) конструкции машины рациональными в техническом отношении материалами (современными тонкостенными конструкциями, гнутыми элементами, деталями, полученными прокаткой, и т. п.)
3. Обоснованность применения каждого механизма, сложного устройства, сложных деталей, деталей, без которых, на первый взгляд, можно обойтись. Должна быть обоснована необходи- мость каждой выточки, уступа на детали и т. п. Этот показатель для опытного конструктора очевиден и приводится лишь как напоминание студентам.
4. Назначение обоснованных допусков и отклонений, зазоров и посадок в соединениях деталей исходя из технических и экономических соображений; увеличение точности изготовления дета- лей и повышение чистоты обработки поверхностей повышает стоимость их изготовления.
5. Технологичность сборочно-разборочных операций. Удобство сборки и регулирования обес- печивается доступностью ко всем собираемым деталям, доступностью инструмента к крепеж- ным деталям, возможностью необходимых измерений. Для установки и выверки деталей преду- сматриваются окна, люки, специальные приспособления. Для удобства разборки предусматри- вается возможность съема деталей с учетом возможно- сти их «прикипания» в процессе эксплуатации (подшипников, шкивов, зубчатых колес и т. п.).
Для этого предусматриваются технологические отверстия, в том числе резьбовые для съема де- тали. Предусматриваются рациональные соединения, например посадка тяжелых деталей на ко- нус и т. п.