| ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ И РАЗМЕРНЫЕ РЯДЫ МАШИН И ПРИБОРОВ | |
| Автор: student | Категория: Технические науки | Просмотров: 3228 | Комментирии: 0 | 03-01-2014 15:17 |
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ И РАЗМЕРНЫЕ РЯДЫ МАШИН И ПРИБОРОВ
В мире, в том числе и в нашей стране выпускается большое количество машин, приборов и механизмов. Для рационального сокращения номенклатуры изготавливаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации их производства разрабатывают стандарты на параметрические ряды этих изделий.
Каждую машину характеризует несколько параметров. Номенклатура стандартизуемых параметров должна быть минимальной, но достаточной для оценки эксплуатационных характеристик данного типа машин и его модификаций. Из всех параметров выделяют главный и основные параметры машин.
Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель машины (или другого изделия) и не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления. Например, главным параметром мостового крана является грузоподъемность; токарного станка - габаритные размеры обрабатываемых заготовок (высота центров и расстояние между центрами в крайнем положении задней бабки и ее пиноли); протяжного станка - тяговая сила; штангенинструмента, микрометров, рычажных скоб - диапазон измерения и т. д. По главному параметру строят параметрический ряд Выбор главного параметра и определение диапазона значений этого параметра должны быть технически и экономически обоснованы. Крайние числовые значения ряда выбирают с учетом текущей и перспективной потребности в данных изделиях.
Параметрическим рядом называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машин (или других изделий) одного функционального назначения и аналогичных по кинематике или рабочему процессу. Главный параметр служит базой при определении числовых значений основных параметров.
Основными называют параметры, которые определяют качество машин. Например, для металлорежущего оборудования - это точность обработки, мощность, пределы скоростей резания, производительность; для измерительных приборов - погрешность измерения, цена деления шкалы, измерительная сила и др.
Основные параметры иногда выражают через главный параметр. Например, главным параметром поршневого компрессора является диаметр D цилиндра, а одним из основных - производительность Q. Они связаны с зависимостью
Q=0,25D2Hn=kD2; k=0,25nH,
где Н - ход поршня; n - частота вращения.
Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный (или просто размерный) ряд, его главный параметр - размеры изделий. На базе параметрических (типоразмерных) рядов создают конструктивные ряды конкретных типов (моделей) машин одинаковой конструкции и одного функционального назначения.
Параметрические, типоразмерные и конструктивные ряды машин иногда строят, исходя из пропорционального изменения их эксплуатационных показателей (мощности, производительности, тяговой силы и др.). В этом случае геометрические характеристики машин (рабочий объем, диаметр цилиндра, диаметр колеса у роторных машин и т. д.) являются производными от эксплуатационных показателей и в пределах ряда машин могут изменяться по закономерностям, отличным от закономерностей изменения эксплуатационных показателей. При построении параметрических, типоразмерных и конструктивных рядов машин желательно соблюдать подобие рабочего процесса, обеспечивающего равенство параметров тепловой и силовой напряженности машин в целом и их деталей. Такое подобие иногда называют механическим. Оно приводит к геометрическому подобию. Например, соблюдая некоторые критерии подобия рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания, появилась возможность создать ряд геометрически подобных двигателей с соотношением S/D (ход поршня/диаметр поршня) = const. При этом у всех геометрически подобных двигателей будут одинаковые термодинамический, механический и эффективный КПД (а следовательно, и расход топлива), тепловая и силовая напряженность и мощность. Градации толщины стенки цилиндра h будут такими же, как и градации D.
Стандарты на параметрические ряды должны предусматривать внедрение в промышленность технически более совершенных и производительных машин, приборов и других видов изделий, с тем чтобы они содействовали техническому прогрессу во всех областях народного хозяйства. Эти ряды должны допускать установление параметров для систем машин, внутритиповую и межтиповую унификацию и агрегатирование машин и приборов, а также возможность создания различных модификаций изделий на основе агрегатирования.
В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях. В машиностроении наиболее часто используют ряд предпочтительных чисел R10. Для продольно - шлифиовальных станков наибольшая ширина В обрабатываемых изделий также образует ряд R10: 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 200; 2500; 3200 мм. Ряд R10 установлен также для номинальных мощностей электрических машин. По этому ряду приняты диаметры дисковых трехсторонних фрез: 50; 63; 80; 100 мм. Иногда применяют ряды R20 и R40. Например, для поршневых компрессоров с диаметром цилиндра 67,5 мм номинальная производительность установлена по ряду R20/3.
Пример. Ряд номинальных тяговых усилий Р протяжных станков должен быть взаимоувязан с рядом значений диаметров гидроцилиндров D. Зависимость между этими параметрами
P= 0,25pD2,
где p - давление; D - диаметр гидравлического цилиндра.
Согласно ГОСТ 10648-82 для тяговых усилий протяжных станков установлен следующий ряд: 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 80; 160. Для этого ряда (производного от ряда R10/3) знаменатель прогрессии Р=2. Тогда для i-го и (i+1)-го членов этого ряда можно записать: Рi+1 = PiР = Pi 2; P= 0,25pDi2; Pi+1= 0,25p(DiD)2, где D - искомый знаменатель прогрессии для ряда диаметров. Разделив Рi+1 на Рi, получим Рi+1/Рi = Di+12/ Di2 = Р =D2. Отсюда D = . Следовательно, ряд значений D построен по производному ряду R20/3: 45; 65; 90; 125; 180; 250; 360; 500.
В последнее время проводятся работы по созданию единых конструктивно - унифицированных рядов агрегатов, пригодных для многих типов машин, используемых в разных отраслях народного хозяйства.
Конструктивно-унифицированный ряд - это закономерно построенная совокупность машин, приборов, агрегатов или других изделий, включая базовое изделие и его модификации одинакового или близкого функционального назначения и изделия с аналогичной или близкой кинематикой и схемой рабочих движений.
Оптимальный конструктивно-унифицированный (параметрический или типоразмерный) ряд - это ряд изделий, обеспечивающий выполнение запланированного объема работ требуемого качества с минимальными народнохозяйственными затратами.
Такие ряды используют при конструировании агрегатов для машин, имеющих аналогичные или близкие кинематические схемы. Например, такая межотраслевая унификация осуществляется для грузовых автомобилей, колесных и гусеничных машин-орудий.
При установлении рядов целесообразно учитывать плотность распределения применяемости различных значений параметра стандартизуемых изделий, увеличивая число членов ряда в диапазоне наибольшей частоты применения. В этом случае применяют смешанные ряды. Например, в общем машиностроении около 90% всех используемых модулей зубчатых колес находится в пределах 1 - 6 мм; максимум применяемости приходится на колеса с m = 2...4 мм, поэтому в стандарте на ряд модулей наибольшее число градаций предусмотрено для модулей 2 - 4 мм.
Наименьшее и наибольшее значения главного параметра, а также частоту ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учетом перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций развития машин, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.
Частота ряда должна быть технически и экономически обоснована, чтобы избежать излишне большой номенклатуры выпускаемых изделий. Следует иметь в виду, что с уменьшением числа типоразмеров увеличивается серийность и, следовательно, значительно снижается трудоемкость производства машин.
Метод экономического обоснования выбора типоразмеров ряда сводится к следующему. Эмпирическим путем выбирают исходный параметрический ряд, например R10. Для этого ряда определяют суммарные приведенные затраты
Пi = Ci + EнKi,
где Ci - суммарные текущие затраты на единицу продукции в сфере производства и эксплуатации при i-м варианте ряда; Ki - удельные капитальные затраты при том же варианте ряда; Eн - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
Далее определяют значение Пi для более или менее разреженных рядов и выбирают параметрический ряд, при котором потребности в стандартизуемых машинах и других изделиях удовлетворяются с наименьшими суммарными приведенными затратами.
В мире, в том числе и в нашей стране выпускается большое количество машин, приборов и механизмов. Для рационального сокращения номенклатуры изготавливаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации их производства разрабатывают стандарты на параметрические ряды этих изделий.
Каждую машину характеризует несколько параметров. Номенклатура стандартизуемых параметров должна быть минимальной, но достаточной для оценки эксплуатационных характеристик данного типа машин и его модификаций. Из всех параметров выделяют главный и основные параметры машин.
Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель машины (или другого изделия) и не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления. Например, главным параметром мостового крана является грузоподъемность; токарного станка - габаритные размеры обрабатываемых заготовок (высота центров и расстояние между центрами в крайнем положении задней бабки и ее пиноли); протяжного станка - тяговая сила; штангенинструмента, микрометров, рычажных скоб - диапазон измерения и т. д. По главному параметру строят параметрический ряд Выбор главного параметра и определение диапазона значений этого параметра должны быть технически и экономически обоснованы. Крайние числовые значения ряда выбирают с учетом текущей и перспективной потребности в данных изделиях.
Параметрическим рядом называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машин (или других изделий) одного функционального назначения и аналогичных по кинематике или рабочему процессу. Главный параметр служит базой при определении числовых значений основных параметров.
Основными называют параметры, которые определяют качество машин. Например, для металлорежущего оборудования - это точность обработки, мощность, пределы скоростей резания, производительность; для измерительных приборов - погрешность измерения, цена деления шкалы, измерительная сила и др.
Основные параметры иногда выражают через главный параметр. Например, главным параметром поршневого компрессора является диаметр D цилиндра, а одним из основных - производительность Q. Они связаны с зависимостью
Q=0,25D2Hn=kD2; k=0,25nH,
где Н - ход поршня; n - частота вращения.
Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный (или просто размерный) ряд, его главный параметр - размеры изделий. На базе параметрических (типоразмерных) рядов создают конструктивные ряды конкретных типов (моделей) машин одинаковой конструкции и одного функционального назначения.
Параметрические, типоразмерные и конструктивные ряды машин иногда строят, исходя из пропорционального изменения их эксплуатационных показателей (мощности, производительности, тяговой силы и др.). В этом случае геометрические характеристики машин (рабочий объем, диаметр цилиндра, диаметр колеса у роторных машин и т. д.) являются производными от эксплуатационных показателей и в пределах ряда машин могут изменяться по закономерностям, отличным от закономерностей изменения эксплуатационных показателей. При построении параметрических, типоразмерных и конструктивных рядов машин желательно соблюдать подобие рабочего процесса, обеспечивающего равенство параметров тепловой и силовой напряженности машин в целом и их деталей. Такое подобие иногда называют механическим. Оно приводит к геометрическому подобию. Например, соблюдая некоторые критерии подобия рабочего процесса двигателей внутреннего сгорания, появилась возможность создать ряд геометрически подобных двигателей с соотношением S/D (ход поршня/диаметр поршня) = const. При этом у всех геометрически подобных двигателей будут одинаковые термодинамический, механический и эффективный КПД (а следовательно, и расход топлива), тепловая и силовая напряженность и мощность. Градации толщины стенки цилиндра h будут такими же, как и градации D.
Стандарты на параметрические ряды должны предусматривать внедрение в промышленность технически более совершенных и производительных машин, приборов и других видов изделий, с тем чтобы они содействовали техническому прогрессу во всех областях народного хозяйства. Эти ряды должны допускать установление параметров для систем машин, внутритиповую и межтиповую унификацию и агрегатирование машин и приборов, а также возможность создания различных модификаций изделий на основе агрегатирования.
В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насыщенности ряда во всех его частях. В машиностроении наиболее часто используют ряд предпочтительных чисел R10. Для продольно - шлифиовальных станков наибольшая ширина В обрабатываемых изделий также образует ряд R10: 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 200; 2500; 3200 мм. Ряд R10 установлен также для номинальных мощностей электрических машин. По этому ряду приняты диаметры дисковых трехсторонних фрез: 50; 63; 80; 100 мм. Иногда применяют ряды R20 и R40. Например, для поршневых компрессоров с диаметром цилиндра 67,5 мм номинальная производительность установлена по ряду R20/3.
Пример. Ряд номинальных тяговых усилий Р протяжных станков должен быть взаимоувязан с рядом значений диаметров гидроцилиндров D. Зависимость между этими параметрами
P= 0,25pD2,
где p - давление; D - диаметр гидравлического цилиндра.
Согласно ГОСТ 10648-82 для тяговых усилий протяжных станков установлен следующий ряд: 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20; 40; 80; 160. Для этого ряда (производного от ряда R10/3) знаменатель прогрессии Р=2. Тогда для i-го и (i+1)-го членов этого ряда можно записать: Рi+1 = PiР = Pi 2; P= 0,25pDi2; Pi+1= 0,25p(DiD)2, где D - искомый знаменатель прогрессии для ряда диаметров. Разделив Рi+1 на Рi, получим Рi+1/Рi = Di+12/ Di2 = Р =D2. Отсюда D = . Следовательно, ряд значений D построен по производному ряду R20/3: 45; 65; 90; 125; 180; 250; 360; 500.
В последнее время проводятся работы по созданию единых конструктивно - унифицированных рядов агрегатов, пригодных для многих типов машин, используемых в разных отраслях народного хозяйства.
Конструктивно-унифицированный ряд - это закономерно построенная совокупность машин, приборов, агрегатов или других изделий, включая базовое изделие и его модификации одинакового или близкого функционального назначения и изделия с аналогичной или близкой кинематикой и схемой рабочих движений.
Оптимальный конструктивно-унифицированный (параметрический или типоразмерный) ряд - это ряд изделий, обеспечивающий выполнение запланированного объема работ требуемого качества с минимальными народнохозяйственными затратами.
Такие ряды используют при конструировании агрегатов для машин, имеющих аналогичные или близкие кинематические схемы. Например, такая межотраслевая унификация осуществляется для грузовых автомобилей, колесных и гусеничных машин-орудий.
При установлении рядов целесообразно учитывать плотность распределения применяемости различных значений параметра стандартизуемых изделий, увеличивая число членов ряда в диапазоне наибольшей частоты применения. В этом случае применяют смешанные ряды. Например, в общем машиностроении около 90% всех используемых модулей зубчатых колес находится в пределах 1 - 6 мм; максимум применяемости приходится на колеса с m = 2...4 мм, поэтому в стандарте на ряд модулей наибольшее число градаций предусмотрено для модулей 2 - 4 мм.
Наименьшее и наибольшее значения главного параметра, а также частоту ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учетом перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций развития машин, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.
Частота ряда должна быть технически и экономически обоснована, чтобы избежать излишне большой номенклатуры выпускаемых изделий. Следует иметь в виду, что с уменьшением числа типоразмеров увеличивается серийность и, следовательно, значительно снижается трудоемкость производства машин.
Метод экономического обоснования выбора типоразмеров ряда сводится к следующему. Эмпирическим путем выбирают исходный параметрический ряд, например R10. Для этого ряда определяют суммарные приведенные затраты
Пi = Ci + EнKi,
где Ci - суммарные текущие затраты на единицу продукции в сфере производства и эксплуатации при i-м варианте ряда; Ki - удельные капитальные затраты при том же варианте ряда; Eн - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений.
Далее определяют значение Пi для более или менее разреженных рядов и выбирают параметрический ряд, при котором потребности в стандартизуемых машинах и других изделиях удовлетворяются с наименьшими суммарными приведенными затратами.