Тема: Оценка технического уровня создаваемых машин Основные принципы и методика конструирования машин. Задачи конструирования. Экономические основы конструирования

Технический уровень характеризует техническую полезность и ценность машины, ее соответствие своему назначению. Он представляет собой количественную характеристику степени совершенства машины и позволяет сравнивать создаваемую машину с эталонной, оценивать ее достоинства и недостатки. Для сравнения выбирается, как правило, машина, имеющая высший мировой технический уровень.

Показатели назначения, характеризующие основные функции для выполнения которых предназначены изделия и обуславливающие область его применения. Например, в соответствии с ГОСТ 4.121-87 для скреперов это будут: вместимость ковша, грузоподъемность, тяговый класс базового тягача, мощность двигателя, скорость передвижения транспортная и рабочая, и т.д.

Показатели надежности включают в себя показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и т.д. В соответствии с приведенным стандартом для скреперов установлены такие показатели надежности: наработка на отказ (время работы между двумя неисправностями, установленный ресурс до первого капитального ремонта, удельная суммарная оперативная трудоемкость технических обслуживаний и т.д.).

Показатели экономного использования сырья, материалов, топлива и энергии. Такими показателями для скреперов являются: удельная масса, часовой расход топлива и удельный расход рабочей жидкости.

Показатели технологичности характеризуют изделие с точки зрения его производства и эксплуатации. Например, количество расходуемых на одну машину материалов (материалоемкость). Энергии - энергоемкость. Труда - трудоемкость. Денег (себестоимость) и т.п. Для скреперов – удельная трудоемкость изготовления, коэффициент использования металла и энергоемкость изделия.

Эстетические показатели позволяют оценить изделие с точки зрения его соответствия требованиям технической эстетики: красоты, гармоничности, рациональности форм, оригинальности, совершенства исполнения и др. Для скреперов установлен обобщенный эстетический показатель (в баллах).

Эргономические показатели характеризуют соответствие изделия, гигиеническим, антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям человека. Например, расположение органов, управление станком в удобной, менее удобной и неудобной зонах обслуживания оценивается различными величинами эргономических показателей. Для скреперов – это уровень звука и температура на рабочем месте машиниста, уровень вибрации сиденья машиниста, усилие на органах управления и др.

Экономические показатели: цена изделия, себестоимость изготовления, эксплутационные расходы и т.д.

Показатели стандартизации и унификации определяют степень использования в изделии стандартных, унифицированных и заимствованных от других изделий элементов.

Патентно–правовые показатели, характеризующие степень новизны изделия (патентная чистота) и соответствующее оформление этой новизны авторскими свидетельствами, патентами, лицензиями (патентная защита).

Экологические показатели определяют содержание вредных выбросов в среду (атмосферу, воду, на земную поверхность) при изготовлении, обращении и эксплуатации машины.

Показатели безопасности, характеризующие защищенность обслуживающего персонала от поражения движущимися частями машин, излучениями и т. п. К ним относятся также быстродействие защитных устройств, сопротивление изоляции токонесущих элементов, уровень радиационной защиты и т д.

Показатели траспортабельности, характеризующие возможность перевозки изделия автомобильным, железнодорожным, водным и воздушным транспортом, полноту использования стандартных контейнеров, кузовов, вагонов, удобство погрузки – выгрузки и т.п.

Поскольку у любого изделия бесконечное множество характеристик, для оценки качества выбирается минимальное, но достаточное количество показателей, характеризующих наиболее существенные свойства в соответствии с его назначением.

Совокупность показателей качества характеризует категорию качества машины, которая, в свою очередь, определяет технически уровень машины. Все аттестуемые изделия могут быть отнесены к одной из двух категорий качества – высшей или первой.

К высшей категории качества относят изделия, которые по показателям технического уровня, экономической эффективности и качества соответствуют лучшим отечественным и мировым аналогам или превосходят их, являются конкурентоспособными на внешнем рынке и определяют технический прогресс в народном хозяйстве. Такая продукция должна характеризоваться также стабильностью качества, основанной на высоком техническом уровне производства, строгом соблюдении технологической дисциплины и высокой культуре производства.

К первой категории качества относятся изделия, которые по показателям технического уровня, экономической эффективности и качества соответствуют современным требованиям стандартов и удовлетворяют потребности народного хозяйства.

Изделия, не аттестованные по этим категориям, подлежат снятию с производства.

Борьба за высокое качество изделия должна вестись на всех стадиях его жизненного цикла. Известный уровень качества изделий закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и поддерживается при эксплуатации. самой ответственной стадией является стадия проектирования, на которой в конструкторскую документацию на самом раннем этапе – при разработке технического задания – закладывается не только принцип работы и конструктивные особенности изделия, но и его основные показатели качества.

Основные принципы и методика конструирования машин.

Задачи конструирования.

Конструирование машин и механизмов длительное время носило характер индивидуального мастерства, основанного на интуиции и сообразительности отдельных умельцев, конструкторов и изобретателей. Процесс конструирования при этом осуществлялся в ходе изготовления машин с уточнением кинематики, формы и размеров деталей «по месту» на основе многократного экспериментального опробования.

В дальнейшем возникла необходимость выработать основные принципы, положения и правила, которыми необходимо руководствоваться при конструировании машин.

Конструирование – это процесс инженерной разработки конструкции, процесс ее создания. Деятельность конструктора вполне справедливо относят к разряду творческого труда, требующего умения найти оптимальное решение задачи в условиях возникновения противоречии между желаемым результатом и видимыми возможностями его достижений. Но наряду с этим в труде конструктора гораздо чаще творческий поиск переплетается с упорной, длительной, часто однообразной работой, требующей использования стандартных конструкторских приемов и решений, большой тщательности и скрупулезности. Это обусловлено тем, что современный технический проект, воплотивший новейшие научные и конструкторские идеи, это не только комплект документации, насчитывающий тысячи чертежей, расчетов и технологических регламентов. В нем овеществлены крупные финансовые и материальные ресурсы. И в случае даже небольшой ошибки ил просчета конструктора неизбежны значительные экономические потери.

Сегодня в труде конструктора и проектировщика еще много рутинных процессов. Причина этого кроется в несоответствии между постоянно возрастающей сложностью новой техники и устаревшими методами ее конструирования. Серьезным подспорьем при повышении экономичности разработок должны стать системы автоматизированного проектирования (САПР). Эти системы не просто берут на себя часть конструкторского труда, но и дают возможность на основе перебора многих вариантов конструкции находить оптимальные характеристики, обеспечивать эффективную технологическую подготовку производства. Появляется возможность с телевизионного экрана, на котором ведется проектирование деталей и узлов быстро передавать программу их изготовления без чертежа непосредственно на станок.

Таким образом, задача конструирования состоит в создании машин, в полной мере отвечающих потребностям народного хозяйства, дающих наибольший экономический эффект и обладающих высокими технико-экономическими и эксплуатационными показателями.

Экономические основы конструирования

Проектируя машину, конструктор должен добиваться всемерного увеличения ее рентабельности и повышения экономического эффекта от использования машины, величина которого зависит от обширного комплекса технологических, организационно-производственных и эксплуатационных факторов.

Экономический фактор играет первостепенную роль в конструировании. Многие конструкторы ошибочно считают, что экономически конструировать – значит уменьшать стоимость изготовления машины, избегать сложных дорогих решений, применять наиболее дешевые материалы и наиболее простые способы обработки. Это только небольшая часть задачи. Экономически направленное конструирование должно учитывать весь комплекс факторов, определяющих экономичность машины и правильно оценивать относительное значение этих факторов, главными из которых, определяющими экономичность машины, являются величина полезной отдачи машины, долговечность, надежность, стоимость изготовления и ремонтов

Полезная отдача машины определяется стоимостью продукции или полезной работы, выполняемой машиной за определенный период времени.

Задачу увеличения полезной отдачи необходимо решать в основном на этапе проектирования машины путем повышения ее производительности.

Долговечность машины в немалой степени зависит от условий и технического уровня эксплуатации. Однако решающее значение для долговечности имеет конструкция машины.

Долговечность есть общее время, которое машина может отработать на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации без существенного снижения основных расчетных параметров при экономически приемлемой суммарной стоимости ремонтов. Иногда применяют понятие «ресурс машины» (время работы машины в часах до первого капитального ремонта).

Под надежностью машин понимается их свойство выполнять свои функции в течение заданного периода, сохраняя при этом в установленных пределах технико-экономические и эксплуатационные параметры.

Надежность характеризуется определенной совокупностью свойств: безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости.

Безотказность – это свойство машины непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Экономически целесообразна длительная работа машины с промежуточными техническими обслуживаниями и ремонтами.

Ремонтопригодность – свойство машины, характеризующее ее приспособленность к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и способность восстановления работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность строительных машин характеризуется, как правило, длительностью ремонта, иногда – трудоемкостью восстановительных работ. Существенное влияние на нее оказывают такие конструктивные факторы, как степень взаимозаменяемости, унификации деталей и узлов, их доступность, удобство диагностики, приспособленность к техническим обслуживаниям и ремонтам.

Долговечность – свойство машины сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе обслуживания и ремонтов. Подробнее долговечность была рассмотрена выше.

Сохраняемость – свойство машины сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения или транспортирования. Календарная продолжительность хранения или транспортирования машины, в течение и после которой сохраняются значения этих показателей в установленных пределах, определяет срок сохраняемости.

Основная литература: [1] (стр.6-31).

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные показатели качества, характеризующие технический уровень машины.

2. Назовите основные задачи конструирования.