При конструировании ТС, то есть при разработке рабочих чертежей деталей и узлов ТС, вопросы его надёжности, как основного показателя качества, стоят на первом месте. Надёжность детали как ТС включает в себя такие показатели, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Обеспечение надёжности радиоэлектронных систем в основном происходит за счёт резервирования отдельных элементов, то есть установки дополнительных элементов в схеме, которые должны работать в случае отказа основного элемента. Рис. 9.3. Комплектность карданного привода ТЭД типа НБ-501:1,10,22 - корпусы подшипников (8 шт.); 2 - игла (408 шт.); 3,15, 29 - шайбы (19 шт.); 4, 6, 7, 8, 24, 25, 27, 29,32,33 - кольца (19 шт.); 5,26 - манжеты (5 шт.); 9, 30 - крестовины (2 шт.); 11- карданный вал; 12,18 - штифты (33 шт.); 13, 14 — полукольца (2 шт.); 16, 17 - болты (16 шт.); 19 - поршень; 20 - магнитная пробка (2 шт.); 21 - ниппель (4 шт.); 23 - поводок; 28 - торцевая гайка; 31 - втулка; 34 - волокно; 35 - пружина; 36 - пальцы крестовины; 37 - пальцы поводка шестерни; 38 - кулачковая муфта соединения карданного вала с шестернёй
|
|
Для машиностроительных конструкций идти путём резервирования трудно или даже невозможно. Поэтому надёжность их определяется следующими факторами [76, 84]:
- качеством конструкции, то есть главной основной идеей конструкции;
- технологией изготовления и технологичностью конструкции;
- качеством отладки опытного образца, при котором проверяется конструкторский замысел и пригодность выбранной технологии;
- контролем качества изготовления.
-
Значительное влияние на повышение надёжности конструкции оказывают:
-выбор принципиально простых конструктивных решений, явления в которых могут быть предварительно учтены и рассчитаны. Например, в ЭМ целесообразно применение простых симметричных обмоток с двумя стержнями на паз; в механических объектах целесообразно применение статически определимых систем;
- применение материалов (конструктивных, изоляционных смазок и т.п.) с проверенными, в аналогичных с разрабатываемой ТС условиях работы, свойствами;
- низкий уровень расчётных механических напряжений в конструктивных элементах ТС;
- низкий уровень нагрева элементов при работе ТС (подшипников, электрических обмоток, трущихся деталей и т.п.);
- обоснованность выбранной конструктивной схемы (например, схема, обеспечивающая соосность подшипников);
-надёжность работы вспомогательных систем ТС (охлаждения, смазки, защиты от перегрузок и т.п.);
- независимость от теплового состояния ТС деталей, фиксирующих вращающиеся элементы;
- доступность элементов ТС для периодического обслуживания или смены их при износе и старении.
|
|
Некоторые из рассмотренных условий противоречат друг другу. Так, например, для снижения габаритов и массы ТС требуется повышение её быстроходности, но это приводит к повышению нагрева и повышению механических напряжений в элементах ТС, то есть к снижению надёжности. Иногда, особенно для транспортных машин, увеличение габаритов ТС для снижения напряжённости работы его элементов невозможно, поэтому необходимо гармонично сочетать высокие удельные нагрузки с выбором рациональных конструктивных решений, обеспечивающих достаточно высокую эксплуатационную надёжность. Необходимо идти по пути более глубокого изучения процессов в ТС, таких, как износ и усталость металлов, коррозия, эрозия, старение, длительное воздействие вибрации, повторяющихся перегрузок и т.п.
Надёжность машины в значительной степени зависит от технологических процессов, применяемых при её изготовлении. В свою очередь, конструкция машины и конструкция её деталей в значительной мере определяют технологию их изготовления.
Многие технологические вопросы нашли своё решение, отражённое в государственных и отраслевых стандартах, в стандартах предприятий на ТС. Повышению технологичности и надёжности ТС способствует применение в них стандартных и нормализованных деталей: крепежа, подшипников, уплотнений, электрических соединений и т.п., производство которых автоматизировано на большинстве процессов изготовления, контроля, сборки и испытаний. Автоматизация и механизация производства приводят к повышению качества и надёжности. Контроль качества на таком производстве выполняется автоматически точнейшими приборами, снижая намного порядков вероятность ошибки по сравнению с контролем, выполняемым не автоматически человеком. Производительность труда возрастает, а стоимость ТС падает.
Большой эффект повышения надёжности даёт унификация деталей ТС. Унификация - многократное применение в конструкции одних и тех же элементов, способствующих уменьшению стоимости изготовления, уменьшению номенклатуры деталей, упрощению эксплуатации и ремонта машин.
Унификации подвергаются конструктивные элементы: посадочные сопряжения, резьбовые соединения, шпоночные и шлицевые соединения, зубчатые зацепления, фаски и галтели. Это снижает номенклатуру обрабатывающего, мерительного и монтажного инструмента.
Унификация оригинальных деталей и узлов, особенно применение в ТС находящихся в производстве и прошедших длительную эксплуатационную проверку деталей и узлов, позволяет поднять её надёжность.
На рис. 9.4 приведён пример унификации конструктивных элементов и деталей зубчатого перебора [83]. В его конструкции (рис. 9.4, а) было принято большое разнообразие посадочных диаметров, резьб, шпонок и модулей зубчатых передач. В изменённой, более рациональной конструкции этого узла (рис. 9.4, б), за счёт унификации удалось сократить количество шпонок, сопряжений и модулей зубьев.
Применение принципа агрегатирования ТС также способствует повышению её надёжности. В соответствии с этим принципом узлы ТС конструируют в виде автономных агрегатов, отдельно собираемых, отлаживаемых и испытуемых и уже в законченном виде устанавливаемых на ТС. Таким образом, на ТС попадают уже проверенные в эксплуатации конструкции. Упрощается ремонт агрегатированных ТС, так как меняются готовые узлы. Примеры выполнения агрегатированных станков приведены на рис. 8.3.
Технология изготовления ТС рассматривается на всех этапах её разработки [55, 87, 88]. Окончательно технологический процесс определяется при разработке рабочего проекта и уточняется при выпуске рабочих чертежей. Разработка технологии должна производиться при активном участии конструктора. Автоматизация производства некоторых узлов и деталей зачастую возможна только после значительного упрощения конструкции, допустимость которой может определить только конструктор.
|
|
Рис. 9.4. Унификация элементов конструкции: а - до унификации; б - после унификации
Отметим некоторые рекомендации, которые целесообразно выполнять для обеспечения технологичности ТС [76, 84]:
1. Конструктивная форма детали должна выбираться такой, чтобы обеспечивалась возможность изготовления этой детали с заданной точностью.
2. Должны быть учтены следующие элементарные технологические требования («азбука конструирования»): -расположение обрабатываемых поверхностей и элементов детали должно быть удобным для обработки (например, обеспечен выход режущего инструмента);
- площади обрабатываемых поверхностей должны быть минимальными;
— механическая обработка в труднодоступных местах должна быть исключена;
-конструкция растачиваемых деталей должна обеспечивать обработку на проход; желательно исключить разного рода выточки на растачиваемых поверхностях;
- отверстия рекомендуется выполнять сквозными, с обеспечением нормального врезания и выхода свёрл, для исключения их увода и поломки.
- избегать сверления очень глубоких отверстий (желательно, чтобы глубина отверстия не превышала десяти его диаметров) и т.п.
3. Должна быть обеспечена возможность изготовления детали на оборудовании данного предприятия или с учётом, если это предполагается, пополнения его парка оборудования.
4. Должна быть предусмотрена возможность замены отдельных деталей или целых узлов при наладке и доработке опытного образца ТС. Для этого при разработке ТС необходимо предусмотреть несколько конструктивных вариантов выполнения детали или узла с одинаковыми присоединительными размерами.
Большое значение имеет при конструировании учёт требований обеспечения ремонтопригодности ТС, для этого необходимо предусмотреть возможность замены в определённые сроки изнашиваемых деталей и узлов (смазка, электрощётки, вкладыши подшипников), так и замены деталей вышедших аварийно из строя.