Анализ накопленного опыта и выбор оптимального решения при конструировании

На выбор конструкции деталей существенное влияние оказывают характер и масштаб производства машин. Технологические и конструктивные решения, которые могут быть приняты при мелко- серийном производстве, часто оказываются нерациональными в условиях крупносерийного и массового производства.

Одним из важнейших технико-экономических факторов в государственном общесоюзном масштабе является стандартизация, которая для типовых деталей, их элементов и материалов регламентирует конструктивные формы, параметры (размеры) и нормы качества. Это дает возможность ограничить общее многообразие деталей путем сокращения количества применяемых типоразмеров.

При конструировании машин особое внимание необходимо обращать на возможность максимальной стандартизации и унификации элементов проектируемого объекта.

Отрасли промышленности, объединяющие ряд однородных предприятий, и отдельные предприятия обычно составляют сокращенные ряды стандартизованных объектов, допускаемые и рекомендуемые к применению в данной отрасли промышленности или на данном предприятии. Это в еще большей степени сокращает многообразие применяемых деталей. Сокращение номенклатуры деталей, их материалов, допусков, а также отдельных узлов и агрегатов, входящих в состав однотипных изделий, выпускаемых одним или несколькими однородными предприятиями одной отрасли промышленности, называется унификацией. Унификация является важным средством улучшения технологичности и снижения стоимости изделия. Серийному производству любого изделия предшествует разработка технологических процессов, приобретение необходимого оборудования, конструирование и изготовление оснастки и инструментов. Поэтому чем меньшее количество типоразмеров деталей, конструктивных элементов и узлов входит в состав изготовляемого изделия, тем ниже затраты на изготовление изделия.

Многолетняя практика свидетельствует о том, что применение унифицированных деталей и узлов способствует также повышению долговечности машин. Это объясняется тем, что при унификации отбираются лучшие конструктивные решения на основании обобщения опыта эксплуатации деталей и узлов, имеющих различную конструкцию, но выполняющих аналогичные функции. Помимо этого на долговечность детали оказывает влияние массовый характер производства унифицированных деталей, при котором становится доступным и дешевым применение эффективных методов упрочнения материала.

Действующие машины часто имеют детали, долговечность которых по сравнению со сроком службы других деталей и объекта в целом очень мала. Это особенно относится к элементам, подверженным во время работы интенсивному изнашиванию. При разработке конструкции быстроизнашивающихся деталей наряду с расчетом (имеющим, как правило, сугубо приближенный характер) рекомендуется также использовать результаты экспериментальных исследований, проведенных различными организациями с целью изучения возможностей повышения долговечности аналогичных объектов. Прежде чем окончательно определить конструкцию быстроизнашивающейся детали, желательно провести экспериментальную проверку соответствующего узла на стенде, имитирующем условия работы, близкие к эксплуатационным.

Если, например, в процессе проектирования подшипника сколь жения после анализа работы аналогичного узла машины-прототипа окажется, что данная деталь имеет недостаточный срок службы в эксплуатации, то после проведения необходимых расчетов для режимов полужидкостного и жидкостного трения и тщательного изучения дополнительных возможностей повышения работоспособности намечается предварительный вариант конструкции детали. Затем работоспособность проектируемого узла проверяется на специальном стенде, воспроизводящем характер работы его на проектируемом объекте. После этого окончательно оформляются конструктивно рассматриваемая деталь и узел. Таким образом, в процессе проектирования нередко устанавливается необходимость экспериментальной отработки новой конструкции узла, проведения испытаний на долговечность. Но кажущееся усложнение хода проектирования обычно окупается при эксплуатации машины увеличением срока службы узла трения.

При конструировании необходимо подвергать экспериментальной проверке наиболее ответственные узлы создаваемой машины. Нередко путем одних аналитических расчетов не удается учесть влияние на долговечность узла факторов, проявляющихся в эксплуатации. На основании же данных проверочных испытаний в создаваемую конструкцию вносятся необходимые коррективы.

Оптимальным вариантом конструкции детали, узла или машины назовем такой вариант, который в максимальной степени отвечает основным требованиям, предъявляемым к данной конструкции в сфере производства и эксплуатации. При этом деталь, узел или машина в целом должны обладать: функциональной работоспособностью, технологичностью, долговечностью, ремонтопригодностью, равнопрочностью основных деталей и легкой сменяемостью деталей, обладающих пониженной долговечностью, а также экономичностью при изготовлении и в эксплуатации.

Процесс конструирования представляет собой творческое решение сложной задачи. В конструкциях имеются разные детали, одни из них работают практически неограниченное время (срок их службы значительно превышает амортизационный срок службы объекта), другие в процессе эксплуатации периодически подвергаются восстановительному ремонту или замене. В нашу задачу входит рассмотрение общих вопросов конструирования деталей машин, имеющих ограниченную долговечность.