книги / Стандартизация
..pdfявляется величиной постоянной. С учетом этого формулу (3.28) можно записать в виде
К, = Ь^Г 3.30 Из формулы (3.30) следует, что комплексный показатель качества
машины прямо пропорционально зависит от величины конечного результата ее функционирования в заданных условиях эксплуатации.
При решении практических задач важно знать, за счет какого показателя наиболее эффективно можно повысить уровень качества изделия по комплексному показателю. Если оценка качества производится по формуле (3.27), то эту задачу можно решить аналитически. Для этого необходимо установить закономерность изменения уровня качества по комплексному показателю от уровня качества по отдельному единичному показателю (K = f(k v)) при фиксированных значениях всех остальных (/ = 1,/и; j * v) уровней качества по единичным показателям.
Зафиксируем в формуле (3.27) на постоянном уровне значения всех уровней качества по единичным показателям, кроме одного, v- о. После выполнения необходимых преобразований получим аналитическую зависимость уровня качества по комплексному показателю от уровня
качества по у -у |
показателю в виде |
|
|
|
к _ Jm(avkv2 +bvkv+ cj |
|
|
|
|
(m -l)(a v+ k j |
|
где a v= 2 > y-* v, Pv= j> V ,-* 2v, уv= j> V ,-* Jv, 8v= j [ > V * \, |
|||
j= i |
м |
J =I |
м |
av = a2v+p, bv = 2avPv - 2yv, cv = aJpv - 2avyv +5V |
|
||
На рис. 3.2 показан общий вид этой функции. Исследование функции К = f(k v) в условной области изменения у- о показателя (от 0 до + оо) показывает, что функция имеет горизонтальную асимптоту, уравнение которой имеет вид
К = |
л[та 3.32 |
|
т -1 ’ |
что свидетельствует о невозможности бесконечного увеличения качества машины за счет одного показателя.
При изменении v -о показателя в пределах от 0 до 3 с достаточной для практики точностью зависимость (3.31) может быть аппроксимирована линейной функцией
К = ао+axkv. 3.33
Для определения параметров, которые могут обеспечить требуемое значение уровня качества по комплексному показателю для конкретной машины, необходимо установить обратную зависимость, т.е. зависимость
между уровнем качества по единичному показателю и уровнем качества по комплексному показателю к = ф(К). Эта зависимость имеет вид
,p.+s.K’ +^VJC’ +h.
где pv = -mbv; sv = 2av(m - 1)2; Vv = 4m(m - 1)2(ava2bva v +cv; hv=m2(b2 -4avcv)\ zv=2(m- J)2; uv2mav.
В таком виде зависимость можно использовать для установления предельных значений показателей качества конкретной машины, обеспечивающих заданное (прогнозное) значение уровня качества по комплексному показателю.
3.4 Оценка качества изготовления деталей2
Качество изготовления машин зависит от качества изготовления отдельных деталей, входящих в нее, качества монтажа сборочных единиц и т.п.
Любая машина состоит из множества деталей, для изготовления которых можно спроектировать большое количество самых разнообразных технологических процессов. Однако как бы ни проектировались технологические процессы, их конечный результат готовые детали, удовлетворяющие заданным техническим требованиям на изготовление. В фактических размерах и геометрии готовых деталей содержится вся существенная информация о состоянии производственного оборудования, инструментов, приспособлений.
Качество изготовления детали формируется в течение всего технологического процесса. Поэтому, о качестве изготовления детали, с одной стороны, можно судить по конечному результату, т.е. по полученной геометрии готовой детали, а с другой стороны, качество детали является функцией уровней качества, достигнутых на отдельных операциях при обработке конкретного размера.
Анализ чертежей деталей показывает, что существуют всего три способа задания требований к отдельным свойствам детали:
показатель должен находиться в заданных пределах ^тт-^пих» Т*е* действительное значение некоторого параметра (значение параметра, измеренное с допустимой погрешностью), должно находиться в этих пределах (группа 1). Это требование может быть задано также в виде номинального значения свойства Ри его предельных отклонений - esyei. В этом случае Рт = Р+е/, Pnax = P+ es\
показатель должен быть равен или меньше некоторого максимального значения Р^РПих. Нижний предел для таких параметров не устанавливается. Он обусловливается выбранным технологическим процессом достижения требуемого значения параметра. Такие параметры
2 В написании параграф ов 3.4-3.6 принимал участие Радкевич Д.Я.
будем относить к параметрам, заданным в виде "не более...". Примером таких показателей являются показатели отклонений формы, взаимного расположения поверхностей и осей и т.п. (группа 2);
показатель должен |
быть равен или больше некоторого минимального |
|
значения |
р £ Pmin. |
Верхний предел для таких параметров не |
устанавливается, а обусловливается выбранным технологическим процессом достижения требуемого значения параметра. Такого рода параметры будем относить к параметрам, заданным в виде "не менее...". Примером такого задания параметра может быть, например, "твердость не менее ЯД230" и т.п. (группа 3).
Уровень качества изготовления детали по i-y регламентированному свойству (для показателей группы 1, рис.3.4) можно определить следующим образом. Наивысший, равный единице уровень качества будет иметь место тогда, когда действительный размер Р{ равен
|
р es + ei_=X 3.35 |
|
|
' |
2 |
где ei |
нижнее отклонение |
регламентированного параметра; es- |
верхнее отклонение регламентированного параметра. В этом случае, за базовое значение параметра принимается среднее значение / - о параметра, установленного конструктором. Если значение /- о регламентированного параметра выше верхнего и (или) ниже нижнего отклонения, уровень качества по данному параметру детали равен нулю, поскольку данный параметр не отвечает требованиям чертежа. Учитывая тот факт, что при определении действительного значения параметра имеет место ошибка, обусловленная как точностью метода измерения, так и другими причинами, уровень качества равным нулю следует принимать тогда, когда действительное значение параметра будет ниже (е/-д) и выше (es +д). Численное значение величины д можно принять в соответствии с рекомендациями ISO.
Так, в соответствии с этими требованиями, предельная абсолютная погрешность измерения Д = (0.2...0.25)(/л, а приведенная погрешность
* |
100Д 0 |
- предельное отклонение значения регламентируемого |
|
8 |
= — —. Здесь ип |
||
параметра; Пп - предельное значение измеряемого параметра. |
|||
|
Таким образом, для определения уровня качества по i-y параметру, |
||
можно составить следующую систему: |
|||
|
/>=J, |
*,. = 1; |
|
|
=(е/-Д), |
к,= 0; |
3.36 |
|
Pi; =(es +Д), |
к, =0 |
|
Полагая, что изменение i-o параметра от его среднего значения на одну и ту же величину (в пределах допуска) приводит к одинаковому изменению
уровня качества, искомая зависимость между значением параметра и величиной уровня качества может быть представлена в виде параболы, как наиболее простой из возможных функций, удовлетворяющих такому требованию.
Зависимость к = <р(Р( ) определялась в виде:
ki = а0 + |
+ а2Р2 |
3.37 |
Для определения коэффициентов |
а0,ах |
и а2 с учетом ограничений |
(3.37) составим следующую систему |
|
|
1 = а0 + я,Р, + а 2Р{2 |
|
|
- О= aQ+ ax( e i - A ) + a2(ei - Д)2 3.38
О= а0 + д,(е5 + А) + a2(es + Д):
Решив эту систему относительно неизвестных коэффициентов aoiax и 2, после соответствующих упрощений получим
к,=1- |
(P j-P )2 3.39 |
|
|
(0.5ITP + A)2 |
|
где ITP - допуск на i-u параметр |
(iTP = esPeiP)\ Р - среднее значение |
|
i-o параметра Р =0.5(esP + eiP); |
Р. |
действительное значение параметра, |
полученное в данном технологическом процессе; esP- верхнее предельное значения параметра Р ; eiP - нижнее предельное значение параметра Р .
Для показателей второй группы, формула для определения уровня качества по i-му регламентированному параметру будет иметь вид
a) |
ki |
Ь) |
к, |
|
Рф / |
Ртя |
/ |
Bnm-A |
РпэМ\ |
^Tv |
__ л __ _ |
■дЦ----- lip,----- Аа4- р, |
|
с) |
к( |
Рта
ВтГА
/IV У1М ■ДГ-1ТР,—•— ITP.-Ы - р,
Р™м\
-J-JHTP,—J^ГГР.-Ы- Р, *"
Рис. Расчетные схемы дляопределения
уровня качества изготовления для размеров заданных в виде :
a)номинального размера и допуска; B) "не менее..."
c)"не более..."
Рис. 3.4
*.=1 W - P mi, ) 2 3.40
(/7Р + Д)2
где ITP - допуск на -м параметр (ITP = Рт2>-Рш ); Pf - действительное значение параметра, полученное в данном технологическом процессе; Pmin минимально достижимое значение i-го параметра в данном технологическом процессе при полном соблюдении технологического регламента; Р ^- максимально-допустимое по техническим требованиям
значение параметра.
Для показателей третьей группы, формула для определения уровня качества по i-y регламентированному параметру будет иметь вид
к, =/ --(Ртси-Р{)2 3.41 (ITP + A)2
где ITP - допуск на i-м параметр ( ITP =Раах- Р^п); Р( -действительное значение параметра, полученное в данном технологическом процессе; Р^
- максимально достижимое значение i-o параметра в данном технологическом процессе при полном соблюдении технологического регламента; Pmin- максимально-допустимое по техническим требованиям значение параметра.
Для оценки уровня качества изготовления детали по комплексному показателю на данной операции необходимо найти зависимость К = <р(к{).
В качестве такой зависимости предлагается следующая формула
где к, определяется по формулам (3.39)-(3.41); т количество
параметров детали, по которым производится оценка качества изготовления j -й детали.
Формула (3.42) обладает свойством "вето", т.е. при выходе действительного значения хотя бы одного параметра за пределы (ei- Л) или (es +A), уровень качества по комплексному показателю равен нулю ( деталь бракуется, так как она не удовлетворяет техническим требованиям по / -у параметру).
Недостатком формулы (3.42) является то, что при достаточно большом количестве регламентируемых параметров, даже при достаточно высоком уровне качества по отдельным параметрам, величина К может достигать малой величины. В связи с этим представляется предпочтительней использовать следующую формулу
которая удовлетворяет требованиям (3.36) и лишена указанного недостатка. Значения к{ вычисляются по соответствующим формулам с учетом характера задания регламентированного параметра. Уровень качества готовой детали, полученный в результате выполнения всех операций технологического процесса, естественно, зависит от уровня качества детали, достигнутого на отдельных операциях. Установление таких связей может быть выполнено с помощью размерного анализа. Для этого необходимо проследить систему формирования конечного значения i-o параметра, составить и решить систему взаимосвязанных размерных цепей по каждому из вариантов технологического процесса. Исходным звеном в отдельных размерных цепях этой системы выступает величина /- о звена, достигаемая на данной технологической операции. В такой постановке задача может быть решена для относительно простых деталей с незначительным количеством регламентированных требований. Для оценки уровня качества изготовления машины в целом необходимо переходить к поиску комплексных показателей, которые в совокупности учитывают качество изготовления отдельных деталей.
3.5 Оценка качества соединений.
Оценка качества отдельных групп показателей (3.39-3.41) Для оценки качества соединений можно непосредственно использовать и для оценки качества соединений. Однако, к какой группе должно быть отнесено рассматриваемое свойство определяется исходя из функционального назначения соединения. Например, имеется соединение вал-отверстие. Исходя из условий функционирования данного соединения, необходимо
чтобы в нем величина зазора была бы по возможности минимальной. Как известно, минимальное значение зазора будет иметь место тогда, когда размер вала будет максимальным, а размер отверстия - минимальным. Если задание требований к валу и отверстию на чертеже относится к первой группе, тем не менее, для оценки качества вала должна быть использована формула 3.41, а для отверстия - 3.40.
В общем случае, соединения, по характеру, получаемых в них зазоров (натягов) делятся на три вида: соединения, при сборке которых всегда получаются зазоры (посадки с зазором); соединения, при сборке которых всегда получаются натяги (посадки с натягом) и, соединения при сборке которых могут иметь место либо зазоры, либо натяги (переходные посадки). В зависимости от требований, предъявляемых к соединению, осуществляется выбор соответствующей формулы.
При оценке качества соединений с зазором уровень качества определяется по формуле
к _ 1 № ~ ^ tn in )~ |
3.44 |
'(ITS + A)2
где ITS - допуск зазора (ITS = - Sайп); S{ - действительное значение зазора в i-м соединении; - минимальное (по чертежу) значение зазора;
" максимальное (по чертежу) значение зазора.
При оценке качества соединений с натягом уровень качества определяется по формуле
k ■ (Hnas-Hi)2 3.45
'(ITN + A)2
где |
ITN - допуск натяга (ITN = |
- N^n); N( - действительное значение |
натяга |
в /-м соединении; Л^п |
минимальное (по чертежу) значение |
натяга; N^ - максимальное (по чертежу) значение натяга.
В переходных посадках могут иметь место, как натяги, так и зазоры. При высоких требованиях к точности центрирования, а также при
больших, особенно ударных, нагрузках и вибрациях назначают посадки с большим средним натягом. В этом случае уровень качества изготовления соединения определяется по формуле
к , _ ( J L ^ L L 3.46
'(ITNS + b ) 2
где ITNS - допуск |
посадки (iTNS = |
); N{ |
действительное |
|
значение натяга в |
i-м |
соединении; Snax |
максимальное (по чертежу) |
|
значение зазора; |
- максимальное (по чертежу) значение натяга. |
|||
Чем чаще требуется разборка (сборка) узла, чем больше опасность повреждения других деталей соединения (особенно подшипники), тем с меньшим средним натягом следует выбирать переходную посадку. В этом
случае уровень качества Изготовления соединения определяется по формуле
~ j — ^ mat ' ■S,)1 |
3.47 |
(ITNSi- ь / |
|
где 5,. действительное значение зазора |
в i -м соединении; |
максимальное (по чертежу) значение зазора. |
|
При оценке качества изготовления мащИн, которые состоят из множества различных деталей, оценка по приведенным зависимостям вызывает определенные затруднения. * этой связи необходимо найти комплексный
показатель, который наиболее полно характеризует качество изготоаления машины.
3.6 Оценка качества изготовления редуктора
Методику оценки качества редуктора рассмотрим на примере очистных комбайнов. В качестве комплексного показателя примем величину мертвого хода трансмиссии. Величина мертвого хода определятся разностью Положений ведомого звена относительно
фиксированного положения ведущего звена при прямом и обратном ходах передач кинематической цепи.
Методы определения величины мертвого хода приведены в ГОСТ 21098 «Цепи кинематические. Методы расчета точности».
Установлено, что изменение величины мертвого хода силовой кинематической цепи комбайна зависит от функциональной работы, выполненной очистным комбайном в конкретных условиях эксплуатации в течение определенного периода времени. Так как качество комбайна зависит от величины конечного результата функционирования, то для определения уровня качества изготовления комбайна можно воспользоваться формулой (3.40), т.е. уровень качества изготовления комбайна определять по формуле
|
- - С-' |
3.48 |
|
(1ТСг + А)3 |
|
где CD |
фактическое значение мертвого хода в силовой |
|
кинематической цепи; C£min - минимально достижимое значение мертвого
хода передач в |
данных условиях производства; 1TCZ |
поле допуска |
мертвого хода |
в силовой кинематической цепи; д |
погрешность |
измерения мертвого хода в силовой кинематической цепи очистного комбайна.
Поле допуска мертвого хода в соответствии с ГОСТ 21098 определяется:
при расчете по методу предельного суммирования по формуле
3.49
/-1
при расчете по вероятностному методу суммирования по формуле
где t - коэффициент, зависящий от принимаемого процента риска; £ передаточный коэффициент погрешности i-u передачи. При задании погрешностей звеньев в угловых единицах £ определяется по формуле
Eh
4, = ~ — . |
3.51 |
|
Eh |
|
|
j |
|
|
где z. - число зубьев ведущих зубчатых колес; |
число зубьев |
|
ведомых зубчатых колес. |
|
|
Максимальное значение величины |
мертвого |
хода в силовой |
кинематической цепи определяется по формуле 0.5/га, 3.52
а минимальное значение по формуле Qmin = A.Q - 0.5/ГСг, 3.53
где Д0С£ - координата середины поля допуска мертвого хода,
=3.54
/-1
Поле допуска мертвого хода в i-u паре (1ТС{) определяется по формуле
ITCi =5Cnax-SC mn, 3.55
где SCш - соответственно максимальное и минимальное значение мертвого хода в / -и паре.
5Стп- принимается равным величине гарантированного бокового
зазора.
Максимальное значение мертвого хода в i-й паре зависит от типа
передачи: |
|
для цилиндрической |
|
ест =0.7(/f,fcl + A„J+ |
+ 7’,;,)+ 2f t +д;, +Д2,г 3.56 |
для конической |
|
|
(д,ПК, sin%,): + (д„Ж : Sin^ , ) 3 + |
<5С„„=0.94(Д,А +Д.5,)+ |
0.46 + (Д„ sin sin ,)' +(До2 sinsin^ , ) 3 + |
|
+ (д.»’л): + h . cos<рд,У +(д„, cos<р02У + |
|
+ 0.9(SS; +<»;) |
где Аш ,АШ2 |
наименьшее смещение исходного контура ведущего и |
|||
ведомого колес; |
Т„ |
допуск на |
смещение исходного |
контура; /„ |
предельное отклонение межосевого расстояния; Afl,Ap |
осевой и |
|||
радиальный зазор |
в опорах; AeS |
наименьшее утонение |
зуба; Дв ,ДИ |
|
предельные (верхнее и нижнее) смещения вершины делительного конуса;
SS- допуск на толщину зуба; <рв - угол делительного конуса.
Для определения значения ITCZ по ГОСТ 21098 разработана программа
KINEM RC.BAS.