Производственная технологичность конструкций подъемно-транспортных машин

Под технологичностью конструкций машин при производстве, или под производственной технологичностью машин понимается степень приспособленности конструкций этих машин к работам, выполняемым в процессе производства, при минимальных затра­тах времени, труда и средств.

Технологичность деталей —это степень соответствия конструк­тивных форм этих деталей технологическим процессам их изготовле­ния при минимальной вероятности технологического брака. Детали могут быть нетехнологичные (рис. 4, а, б) и технологичные (рис. 4, а', б').

Нетехнологичность отливок определяется соединением стенок разной толщины и малыми радиусами в местах соединения по­верхностей, что приводит к образованию газовых раковин, трещин.

Нормами ЕСТПП определены основные конструктивные и тех­нологические свойства изделий, характеризуемые показателями

технологичности конструкций машин (табл. 2).

Рис. 4. Нетехнологичные (а, б) и технологичные (а', б') конструкции элементов литых деталей

Преемственность конструкций

Преемственность конструкции ма­шины характеризуется показателями унификации машины и ее элементов, блочностью конструкции и др.

Как правило, при разработке кон­струкции новой машины с улучшенны­ми показателями учитываются опыт разработки, конструкция ранее вы­пускавшейся однотипной машины. Так, например, конструкция разли­вочного (литейного) крана грузо­подъемностью 550 тс разрабатыва­лась на Новокраматорском машиностроительном заводе на базе разливочного крана грузоподъемностью 500 тс. Естествен­но, чем больше число деталей, сборочных единиц и комп­лексов базовой машины будет использовано в конструкции новой машины (без снижения показателей ее качества), тем в большей степени упрощается ее проектирование и производство, поскольку при этом представляется возможным использовать часть имеющихся чертежей, технологических карт, технологической оснастки.

Преемственность конструкции машины улучшится, если при ее разработке будут использованы детали, сборочные единицы и ком­плексы не только базовой машины, но и машин, близких по кон­струкции к создаваемой. Так, например, в конструкции разливоч­ных кранов используются балансиры, ходовые колеса, тормоза и другие элементы, применяемые в конструкциях козловых кра­нов для ГЭС, монтажных мостовых кранов той же или близкой грузоподъемности.

Главными путями повышения преемственности конструкций машин являются унификация изделий и элементов, расширение области применения унифицированных узлов и деталей в кон­струкциях машин одного типа или близких по назначению.

Унифицированными называются такие детали и узлы, которые можно применять в различных механизмах машин или в конструк­циях различных машин. К унифицированным узлам

Рис. 5. Блочная и унифицированная конструкция механизма передвижения козлового крана

А — большого балансира; Б — малого приводного балансира; В —- ходовых колес в сборе с муфтами; Г — малого неприводного балансира; Д — редуктора; Е — муфты; И — электро­двигателя; К — тормоза; Ж — буфера

транспортных машин относятся: тормоза, редукторы, ходовые балансиры, лебедки. На рис. 5 в качестве примера приведен глав­ный балансир и механизм передвижения опоры козлового крана для ГЭС, в котором широко применены унифицированные и блоч­ные узлы. Унифицированные блоки ходовых колес В входят в блоки Б приводных и в блоки Г неприводных балансиров. Блоки Б иГ входят в унифицированные блоки А главных балансиров. В свою очередь, унифицированные блоки Б дополнительно состоят из уни­фицированных подузлов Д (редуктор), Е (муфта), И (двигатель) К (тормоз) и Ж (буферы).

Унификация деталей, сборочных единиц и комплексов позво­ляет ускорить проектирование и подготовку производства маши­ны, повысить качество и снизить себестоимость изготовления унифи­цированных узлов за счет перевода их на крупносерийное или массо­вое производство и сократить общее число запасных деталей и узлов, необходимых при эксплуатации машины.

Как видно из табл. 2, преемственность конструкций машин характеризуется следующими коэффициентами: унификации из­делия, унификации элементов, преемственности и повторяемости.

Коэффициент унификации изделия — это отношение числа наименований унифицированных сборочных единиц и комплексов к их общему числу в машине:

где Ку.и — коэффициент унификации изделия;

Ну.к — число наименований унифицированных сборочных еди­ниц и комплексов без учета стандартных деталей;

Н_о._к — общее число наименований сборочных единиц и ком­плексов в машине.

Значения коэффициента унификации конструкций ПТМ находятся в пределах 0,2—0,6.

Коэффициент унификации элементовв конструкции — отно­шение числа наименований унифицированных элементов к их об­щему числу в машине:

где Ку.э — коэффициент унификации элементов;

Ну.э — число наименований унифицированных элементов;

Н₀. э — общее число наименований элементов в машине.

Коэффициент преемственности — отношение числа заимство­ванных деталей, сборочных единиц и комплексов, входивших в кон­струкцию ранее выпускавшейся машины, к их общему числу в про­ектируемой машине:

где Кпр — коэффициент преемственности;

N₃ — число заимствованных деталей, сборочных единиц и ком­плексов;

N₀ — общее число деталей, сборочных единиц и комплексов, в машине.

Коэффициент повторяемости характеризует повторяемость в конструкции машины однотипных деталей и сборочных единиц

/Сповт = ^°, (4)

^ио

где /Споит — коэффициент повторяемости;

No — общее число деталей и сборочных единиц в машине;

Н₀ — общее число наименований деталей и сборочных единиц в машине.

Рациональность и простота конструкций

Увеличение единичной мощности подъемно-транспортных ма­шин, введение систем автоматики и телемеханики, как правило, усложняют конструкции машин — возникает необходимость в при­менении двухбарабанного подъема, сложных систем балансиров и других устройств. В то же время всякое усложнение конструкции машины, кроме дополнительных затрат в сфере производства и экс­плуатации, неизбежно снижает ее надежность, если одновременно не применяются специальные методы повышения надежности созда­ваемой машины.

Рис. 6. Конструкции корпуса балансира:

а — усложненная и нетехнологичная; б — простая и технологичная

Однако применение этих методов также требует дополнительных затрат. Поэтому основной путь сокращения затрат на производство машины и повышение ее надежности — максималь­но возможное упрощение конструкции машины при заданных пока­зателях качества. Таким образом, не та машина является совер­шенной, к которой нечего добавить, а та, от конструкции которой .нечего отнять. В машине все должно быть рационально при макси­мальной простоте. Это требование относится и к деталям.

Примером рациональности, простоты и технологичности кон­струкции деталей может служить конструкция корпуса балансира (рис. 6, б). Здесь плоскость е—е (рис. 6, б) соединения корпуса с крыш­кой буксы обрабатывается в один переход, в то время как у корпуса балансира плоскость г—г (рис. 6, а) можно обработать только в два перехода. Конструкция балансира (рис. 6, б) характеризуется также простотой формы и лучшей эксплуатационной технологичностью, поскольку обеспечивает более свободное разъединение узла ходо­вых колес в сборе с подшипниками качения с корпусом балансира.

Рациональность и простота конструкций машин характеризу­ется комплексом количественных показателей, главные из которых приведены в табл. 2.

Наиболее важным показателем рациональности конструкции, реализуемым при производстве, монтаже, эксплуатации и ремонте машины, является ее блочность. Сборка, монтаж, демонтаж и ре­монт блочных конструкций значительно проще, кроме того, сокращаются объемы разборочно-сборочных работ, создаются усло­вия для применения прогрессивного агрегатного метода ремонта.

Коэффициент блочности представляет собой отношение числа деталей, входящих в блоки, к общему числу деталей машины:

где Кбл — коэффициент блочности;

Nбл — число деталей, входящих в блоки;

Nо.д — общее число деталей машины.

Значение коэффициента блочности подъемно-транспортных ма­шин находится в пределах 0,25—0,45.

Удельная материалоемкость (металлоемкость) машины харак­теризует отношение затрат материалов на разрабатываемую конст­рукцию машины к мощности или к производительности машины. Для кранов таким показателем является отношение массы крана к его грузоподъемности, для конвейеров — отношение массы конвейера к его часовой производительности:

где G_y. _{м. кр} — удельная металлоемкость крана;

G_y.м.кв — удельная металлоемкость конвейера;

G_Kp — масса крана;

G_KB — масса конвейера;

G_KP — грузоподъемность крана;

Gkb — часовая производительность конвейера.

Иногда удельную материалоемкость конструкций машин опре­деляют по уточненным формулам. Так, например, для кранов учи­тывают не только их грузоподъемность, но и величину пролета. Удельная металлоемкость с учетом грузоподъемности и величины

пролета козловых кранов для ГЭС находится в пределах от 0,71 до 0,245 т/т • м [20].

Коэффициент применяемости материала характеризует приме­няемость определенного вида материала (легированных сталей, проката, отливок и др.) и определяется по формуле

где К_П. м — коэффициент применяемости материала;

Ge — суммарная масса данного материала;

G_M— масса машины.

Коэффициент использования материала — отношение массы готовой детали к массе заготовки:

где К _И.М — коэффициент использования материала;

G_Г— масса готовой детали;

G₃ — масса заготовки.

Чем выше значения коэффициента К _И.М, тем совершеннее за­готовка детали,тем меньше материала идет в отходы при ее обра­ботке. Наиболее высокие значения К_И.М имеют детали, заготовки которых получены методами объемной штамповки и чеканки.

Коэффициент применяемости типовых технологических про­цессов — отношение числа типовых технологических процессов, используемых при изготовлении машины, к общему числу техно­логических процессов, разрабатываемых для ее производства.

Удельная себестоимость изготовления машины определяется как отношение абсолютных суммарных затрат на изготовление машины к конструктивным или эксплуатационным характеристи­кам машины (массе, производительности, грузоподъемности), то есть

где С _М. у и С ^I м. у — удельная себестоимость изготовления машины;

С_м — полная себестоимость изготовления машины;

G_M — масса машины;

Q— производительность или грузоподъемность ма­шины.

Пригодность узлов механизмов к использованию в составе других изделий

При разработке конструкций отдельных узлов, механизмов и изделий (тормозов, редукторов, лебедок и др.) весьма важно, чтобы эти узлы или механизмы можно было бы без изменений применять в конструкциях максимально большого числа машин (кранов,

конвейеров, экскаваторов). Это дает возможность не только упростить проектирование машин, но и организовать поточное производство узлов, механизмов и изделий, что, в свою очередь, способствует снижению себестоимости и повышению качества этих изделий. Такая широкая унификация узлов весьма выгодна и при эксплуатации машин, так как позволяет сократить коли­чество запасных деталей и узлов.