Методы уменьшения металлоемкости изделий

Снижение металлоемкости машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов наряду с уменьшением себестоимости изготовления дает эффект при транспортных, монтажно-демонтажных работах, что особо важно в условиях морского шельфа, тундры, болотистой и гористой местности. Применяются методы:

1) изменения принципиальных и конструктивных схем;

2) рациональных сечений деталей;

3) рационального выбора материалов.

Метод изменения принципиальных и конструктивных схем;

Данный метод распространен во многих отраслях машиностроения и заключается в применении рациональной компоновки и упрощении трансмиссий. В крупногабаритных машинах эффективны: переход от группового привода к индивидуальному приводу, от многоступенчатых редукторов и коробок перемены передач к регулируемому приводу с бесступенчатыми регулируемыми передачами, использование планетарных редукторов. Кроме снижения массы улучшаются рабочие характеристики, повышается долговечность. Эти тенденции характерны для буровых установок.

Метод рациональных сечений

При условии сохранения равнопрочности детали можно облегчить следующими способами: удалением металла из явно малонагруженных участков; у деталей типа шестерен и других вращающихся изделий, имеющих форму дисков, – выборками (выемками) или снятием металла больше к периферии и меньше к центру; у деталей типа фланцев – изменением круглых форм на многоугольные или фигурные с выкружками. у всех деталей, имеющих прямоугольные выступы, галтели, скосы, конусы и острые углы, – округлением углов, плавными переходами; в стержневых и ферменных системах – заменой деформации изгиба растяжением-сжатием; уменьшением пролетов между опорами, что снижает изгибающий момент; обеспечением компактности конструкций, при этом уменьшать диаметры колес и компенсировать повышение окружных усилий удлинением зуба, переходом на косой или шевронный зуб, выбором более твердых и прочных материалов.

Облегчение деталей должно сопровождаться правильным выбором схем силового воздействия, то есть избегать асимметричного приложения нагрузок, стремиться к уменьшению напряжений растяжения и исключению изгиба; уменьшению равнодействующих сил в зацеплениях зубчатых передач с промежуточными шестернями и т. д.

Рациональный выбор материалов

Показатель удельной металлоемкости изделия в общем виде выражается формулой

где ∑mi – суммарные массы металлов, примененных в изделии; Р – главный

параметр (мощность, глубина бурения, грузоподъемность и т. д.).

Надежным способом облегчения деталей является повышение прочности материалов.