125237 (598616), страница 6

Параметри виробів

Впровадження досягнень науково-технічного прогресу супроводжується створенням нових виробів: машин, механізмів, технологічного устаткування, приладів, матеріалів і так далі. Нові вироби відрізняються кількістю виконуваних функцій, що збільшується, зростаючою складністю конструктивного пристрою.

Зараз номенклатура виробів машинобудування включає понад 200 тис. найменувань. Виникає завдання - упорядкувати номенклатуру виробів, що виготовляються. Необхідність рішення такої задачі робить стандартизацію найважливішим важелем прискорення темпів науково-технічного прогресу. Ця провідна роль полягає не тільки в тому, що виключається можливість виробництва невиправдано великої номенклатури виробів, створюючи тим самим сприятливі умови для організації високоефективних велико серійних спеціалізованих виробництв, але і в тому, що вона забезпечує впровадження у виробництво виробів на рівні передових досягнень науки і техніки.

З цією метою розробляють параметричні ряди виробів, чим досягається істотне поліпшення техніко-економічних показників виробів однакового функціонального призначення. Під параметричним рядом розуміється сукупність величин (параметрів), побудована за певною ознакою. Частіше за вcе виріб виконує свої функції не ізольовано, а в комплексі взаємодоповнюючих один одного виробів. В зв'язку з цим виникає найважливіша проблема - раціонального формування системи виробів.

У такій системі виробів повинні бути взаємно узгоджені, наприклад вантажопідйомність кранів, потужність електроагрегатів, тиск насосів і ін. Для забезпечення якнайкращого використання транспортних засобів в народному господарстві повинні бути узгоджені вантажопідйомність цих засобів і маса вантажів.

Якщо вантажопідйомність залізничних вагонів складатиме 25; 40; 63; 100 т, то вантажопідйомність вантажних автівок повинна бути 2,5; 4,0; 6,3 і 10 т, маса контейнерів - 250; 400; 630 і 1 000 кг, а маса ящиків - 25; 40; 63 і 100 кг

Встановлення типорозмірних рядів виробів (тобто параметричних рядів, в основу яких покладені які-небудь розміри або типи виробів) і формування систем виробів для комплексного озброєння окремих виробництв ще не забезпечують повної техніко-економічної ефективності виробництва і експлуатації виробів. Функціонально однорідні вироби, так само як і вироби, що входять в комплексну систему, складаються з достатньо великого числа спеціальних складових частин, що неминуче приводить до значного збільшення номенклатури виробів, що виготовляються, а це, у свою чергу, обмежує спеціалізацію виробництва і знижує темпи науково-технічного прогресу. Вирішення цих протиріч полягає в переході до принципово нового підходу по створенню виробів на основі широкої уніфікації складових частин, що комплектують виріб. Цю задачу вирішують шляхом створення стандартизованих параметричних і розмірних рядів для різних машин, складальних одиниць, деталей і навіть розмірів.

Об'єктами параметричної стандартизації є параметри. У загальному випадку параметрами виробів називають ознаки виробів, що кількісно характеризують будь-які їх властивості або стани.

Велике число властивостей, якими володіють сучасні вироби, вимагають для їх характеристики великого числа параметрів виробів.

Зазвичай властивості виробів машинобудування виражають через показники якості, що об'єднуються в групи. Основними групами показників якості виробів є: призначення, надійності, технологічності, стандартизації і уніфікації і ін. Названі групи об'єднують декілька показників, кожен з яких характеризує відповідний параметр або сукупність параметрів виробу. Наприклад, показник довговічності будь-якої механічної пари, що зношується в процесі експлуатації, представлений ресурсом цієї пари, залежатиме від геометричних параметрів зв'язаних деталей (розміри, допуски розмірів, відхилення форми і взаємного розташування поверхонь), параметрів шорсткості і хвилястості поверхонь, фізико-механічних параметрів матеріалу деталей і стану поверхневих шарів (хімічний склад, структура, твердість і ін.), параметрів, що характеризують режим роботи і умови експлуатації і так далі

Показники функціонального призначення, наприклад, для автомобілів - вантажопідйомність, потужність двигуна, габаритні розміри, вага і ін., одночасно є і параметрами автомобілів.

Таким чином, кожен виріб характеризується безліччю взаємозв'язаних параметрів.

Зазвичай для цілей стандартизації параметри ділять на головних, основних і допоміжних.

Розрізняють одновимірну і багатовимірну параметричну стандартизацію.

Одновимірна стандартизація припускає стандартизацію одного, як правило, головного параметра виробу.

При багатовимірній стандартизації об'єктами стандартизації є декілька параметрів виробу.

Головним параметром виробу називають такий, який найповніше визначає найважливіший показник функціонального призначення виробу. Особливістю головних параметрів виробів є їх стабільність при конструктивних модифікаціях, технічних і технологічних удосконаленнях виробу, а також незалежність від організаційних типів виробництва, характеру устаткування, методів технології і ін.

Стандарти на головні параметри тривалий час не змінюються, а їх перегляд викликається в більшості випадків переходом на нові, досконаліші вироби однакового функціонального призначення.

Як головні параметри для метало ріжучих верстатів приймають, як правило, габаритні розміри встановлюваних на них заготовок. Так, для токарних верстатів - це висота лінії центрів, для фрезерних і продольно-строгальних - розміри столу для установки оброблюваних деталей, для карусельних верстатів - діаметр планшайби верстата і так далі Для ковальсько-пресового устаткування головними параметрами служать зусилля, що розвивається робочими органами, або вага падаючих частин. Для колісних і гусеничних тракторів головними параметрами є потужність або тягове зусилля на крюку.

Основні параметри, яких для кожного виробу декілька, характеризують на додаток до головного параметра інші важливі експлуатаційні показники виробу. Наприклад, для металоріжучих верстатів як основні параметри приймають число ступенів оборотів шпинделя або подвійних ходів повзуна, граничні значення чисел оборотів шпинделя або подвійних ходів повзуна, граничні значення і число ступенів подач, потужність приводу верстатів і ін.

Для колісних і гусеничних тракторів основними параметрами служать ширина колії, швидкість руху, конструктивна вага трактора.

Як видно з прикладів, кожен виріб зазвичай характеризується декількома основними параметрами, причому бажано, щоб кожен з цих параметрів був оптимальним.

Оптимальні розміри повинні задовольняти обмеженням конструктивно-технологічного характеру. У числі встановлених головних і основних параметрів, використовуваних для параметричної стандартизації виробів, повинні бути параметри, що відображають розвиток науки і техніки, наприклад параметри, що характеризують продуктивність, матеріаломісткість, рівень механізації і автоматизації, динамічні і швидкісні показники процесів, питомі витрати енергії, палива і ін.

Допоміжні параметри складають найбільш широку групу. Стосовно автомобілів це: зусилля перемикання важелів, педалей, стопорів, фізико-хіміко-механічні параметри використовуваних в конструкції матеріалів і поверхневих шарів деталей, геометричні параметри розмірів, форми, шорсткості і хвилястості поверхонь деталей, параметри режимів роботи електро-, гідро- і пневмосистем, вимоги до зовнішнього вигляду і обробки і ін.

Допоміжні параметри виробів безпосередньо пов'язані з конструктивними і технологічними рішеннями і схильні до набагато частіших змін, ніж головні і основні параметри, у зв'язку з впровадженням у виробництво досягнень науки, техніки і передового досвіду, і тому вони не є об'єктом параметричної стандартизації.

Оптимізація параметричних рядів

Параметричний ряд виробів - це впорядкована сукупність числових значень параметрів виробів. Оскільки виріб складається з великої кількості складальних одиниць і деталей, значна частина яких може бути самостійною одиницею продукції для заводів - постачальників комплектуючих виробів (наприклад, електротехнічні і гідравлічні вироби, підшипники кочення і т. п.), то для них встановлюються свої ряди.

У параметричних рядах разом з головними параметрами деталей і складальних одиниць (електрична напруга, робочий тиск, навантаження, що несе, або ресурс) важливу роль грають і приєднувальні розміри, по яких вони стикуються у виробі. Ці розміри відносяться до основних параметрів таких складальних одиниць і деталей. У такому разі говорять про типорозмірний ряд, під яким розуміється сукупність наборів числових значень основних параметрів, що характеризують типорозміри деталей і складальних одиниць, числові значення головного параметра яких знаходяться в параметричному ряду.

При виборі параметрів для стандартизації їх параметричних рядів перш за все вирішується питання про вимірність рядів.

Якщо як об'єкт стандартизації вибраний тільки один головний параметр виробу, то побудований для такого параметра параметричний ряд буде одновимірним. Побудова параметричного ряду для одного головного параметра не дозволяє повною мірою створювати виріб з оптимальними іншими параметрами.

Перспективнішим шляхом є побудова багатовимірних параметричних рядів, що охоплюють широку номенклатуру не тільки основних, але і допоміжних параметрів виробу.

Обґрунтований вибір номенклатури параметрів для побудови оптимальних параметричних рядів має вельми важливе значення для створення оптимального набору виробів одного функціонального призначення по більшості їх компонентів, включаючи параметри виробів в цілому і їх комплектуючих складових частин.

Створення багатовимірних параметричних рядів є надзвичайно складним і, по суті, створення оптимальних багатовимірних параметричних рядів знаходиться на початковій стадії розвитку.

Оптимізація ряду повинна забезпечити отримання ефективних результатів у виготівника і споживача продукції.

Будь-який параметричний ряд несе в собі суперечність між споживачем і виробником виробів. Виробникові продукції вигідний якомога рідкісніший параметричний ряд, оскільки він сприяє збільшенню серійності продукції, а значить, і зниженню її собівартості. Споживачеві, навпаки вигідний найбільш частий параметричний ряд, оскільки замість необхідного за розрахунком виробу доводиться брати або два менших, або одне більше. У обох випадках рішення приводить до збільшення ваги і габаритів кінцевої продукції.

Наприклад, застосування підшипника ковзання, маса якого на 1 кг більше маси підшипника, необхідне, за розрахунком приводить до збільшення розмірів деталей, що сполучаються, і їх маси - на 5... 7 кг Означає загальна маса складальної одиниці виросте на 6...8 кг . При цьому необхідно мати на увазі, що в сучасних транспортних засобах, наприклад автомобілях, зменшення його маси на 1 % призводить до зниження витрати палива на 0,5... 1 %, а низька загальна маса автомобіля разом з витратою палива - найважливіші характеристики якості і конкурентоспроможності продукції.

Вирішення проблем оптимізації параметрів виробів і створення на їх основі параметричних рядів представляє складне техніко-економічне завдання.

Вживані для оптимізації рядів методи пропонується розділити на три класи [25]: елементарні методи, які використовують у випадках, коли вибір ряду достатньо обмежений рядами переважних чисел, зокрема метод послідовного перебору; класичні методи математичного програмування, засновані на визначенні екстремуму витрат прирівнюванням нулю приватних похідних. Умовою застосування даного методу є наявність і диференційність функцій попиту і витрат, а також єдність екстремуму загальних витрат; некласичні методи, не пов'язані з виконанням вищезгаданих умов, але обмежені застосуванням деяких інших умов.

З відомих методів оптимізації рядів машин, складальних одиниць і деталей найбільш розвинений і дає найбільший ефект у виробництві і експлуатації метод точок переходу, розроблений у ВНДІМАШі. Він дозволяє використовувати будь-які цільові функції без обмежень. Теоретичні обґрунтування методу точок переходу базуються на дослідженні структур параметричних рядів деталей і складальних одиниць машин.

Існуючі стандарти для параметричних рядів виробів в більшості одновимірні.