Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

КАЧЕСТВО ИЗДЕЛИЯ

Для успешного выполнения служебного назначения изделие должно обладать соответствующим качеством.

Качество как философская категория трактуется как объективная и всеобщая характеристика объектов, обнаруживающаяся в совокупности их свойств.

В свою очередь, свойство выражает такую сторону предмета, кото­рая обусловливает его различие или общность с другими предметами и обнаруживается в его отношении к ним.

Когда речь идет о качестве изделия, то следует понимать не потре­бительские свойства изделия, так как они входят в состав задачи (служебного назначения), решаемой конструктором при проектировании изделия, а те свойства, с помощью которых они достигаются конструкци­ей изделия.

В этом случае изделие рассматривается как некоторая техническая система, представляющая собой совокупность функциональных модулей, объединенных в определенную конструкцию, и обладающая необходи­мыми свойствами. Отсюда под качеством изделия будем понимать сово­купность свойств конструкции изделия, обусловливающих ее способ­ность выполнять служебное назначение.

К свойствам, характеризующим качество конструкции изделия как объекта эксплуатации, относятся ее геометрическая точность, прочность, жесткость, износостойкость, виброустойчивость, теплостойкость и др.

Каждое из перечисленных свойств описывается качественными и количественными показателями, объединенными в систему технических требований.

Следует различать показатели качества конструкции изделия и его элементов. К первым относятся те, которые непосредственно влияют на выполнение изделием служебного назначения; ко вторым - показатели, которые формируют выходные показатели изделия.

Влияние качества элементов конструкции изделия на выходные по­казатели его качества осуществляется через соответствующие связи (на­пример, на выходную точность конструкции изделия влияют размерные связи деталей, на прочность конструкции - прочность деталей, на жест­кость конструкции - жесткости деталей).

Прочность конструкции из трех деталей 1-3 (рис. 1.2.4) определя­ется минимальной прочностью одной из трех деталей: точность размера А определяется

Точностью размеров Аи А2, Аъ.

Если говорить о жесткости этой конст­рукции, где под жесткостью j понимается от­ношение силы Р к перемещению у, то величи­на жесткости j конструкции будет определять­ся из равенства

Сопоставление влияния прочности, точности и жесткости деталей конструкции на выходные показатели показывает их принципиальное различие. В первом случае прочность конструкции определяется мини­мальной прочностью одной из деталей, находящихся под воздействием силы Р, в то время как точность и жесткость конструкции изделия зави­сит от точности и жесткости всех деталей.

В результате изготовления изделия значения его качественных пока­зателей отличаются от заданных, вследствие чего на их отклонения уста­навливают допуски.

Установление оптимальных на данном уровне развития техники до­пусков на отклонение значений каждого из показателей качества пред­ставляет одну из наиболее ответственных и сложных задач машино­строения. С одной стороны, с уменьшением допусков на показатели ка­чества изделие будет работать лучше, однако это повлечет за собой уве­личение затрат на его изготовление и повысит расходы на эксплуатацию из-за необходимости более частых ремонтов для восстановления требуе­мого качества изделия.

Таким образом, допуски на все показатели качества изделия должны устанавливаться на основе технико-экономических расчетов, обеспечи­вающих достижение наименьших затрат общественно необходимого тру­да на решение задач, для выполнения которых создается данное изделие, а также с учетом конкуренции.

Допуски на все показатели качества изделия, установленные исходя из его служебного назначения, делятся обычно на две части: первая часть - для компенсации погрешностей изготовления изделия; вторая - для ком­пенсации погрешностей (например, вследствие износа), возникающих в процессе эксплуатации изделия.

Здесь в противоречие вступают интересы потребителей и произво­дителей изделий, заключающиеся в том, что изготовителю выгоднее иметь больше допуск на изготовление (легче и дешевле достичь заданно­го качества), а потребителю выгоднее иметь больший допуск на эксплуа­тацию (дешевле эксплуатация). Это противоречие должно разрешаться на основе интересов общества, т. е. достижения наименьших затрат общест­венного труда. Неправильное решение этой задачи может привести к то­му, что новое изделие через короткое время эксплуатации потеряет воз­можность выполнять свое служебное назначение, так как завод - изготовитель использовал большую долю допусков на изготовление из­делия и почти ничего не оставил на его износ.

111X2

Опыт машиностроения показывает, что вследствие недостаточности знаний для исчерпывающего объяснения явлений, происходящих при работе изделий, и недостатков инженерных методов расчета приходится ужесточать допуски. В то же время безграничное увеличение допуска на изготовление, как следует из рис. 1.2.5, нецелесообразно. Действительно, поскольку кривые асимптотически приближаются к осям, то при каком - то значении допуска на изготовление дальнейшее его увеличение не при­ведет практически к снижению себестоимости изготовления изделий и не снизит брак. Зависимости "себестоимость эксплуатации - допуск на экс­плуатацию" носят аналогичный характер. Задача конструктора состоит в делении допуска на две рациональные части таким образом, чтобы полу­чить наименьшие затраты общественно полезного труда.

Рассмотрим связи выходных показателей качества конструкции из­делия со служебным назначением на примере шестеренного насоса трак­тора (рис. 1.2.6).

Шестеренный насос предназначен для подачи смазочного материала к трущимся поверхностям деталей трактора под давлением 0,6 МПа. На­сос должен обеспечить подачу масла не менее 30 л/мин при частоте вра­щения зубчатых колес 39 с"1.

Как следует из служебного назначения шестеренного насоса, он должен обеспечивать заданную производительность, быть долговечным, без превышения уровня шума заданных границ и др.

Проанализируем достаточность и правильность заданных техниче­ских требований (являющихся выходными показателями качества) насо­са, обусловленных его служебным назначением. К таким выходным по-
кіічателям относятся значения радиально - к), бокового, торцового зазоров с указан­ными на них допусками. Фактическая подача масла насосом

Бф = бОб1л-бУ-бвс,

Где QT - теоретическая подача масла на­сосом за один оборот зубчатых колес, п/мин; п - частота вращения зубчатых колес, с-1; Qy - утечка масла, л/мин; У„с_ потери при всасывании, л/мин.

При нагнетании возможны утечки масла:

Qy=Qyp+Qy, +£Ут,

Где - утечка через радиальные зазо­ры между зубьями и корпусом; Qy^ -

Утечка, обусловленная неплотностью контакта зубьев; Qy- утечка через тор­цовые зазоры между корпусом и зубча - 11.1 ми колесами. Числовые значения от­ії ионсний и утечек приведены в шбл. 1.2.1.

Как следует из табл. 1.2.1, нормы допустимых утечек и потерь при всасы­вании позволяют определить величины допусков на параметры, от которых зави - I (и утечки и потери. В частности, исходя из установленной нормы утечки масла Qy, находят нормы утечек 2Ур > (2Уз> (2Ут> а

Исходя из них определяют наибольший допустимый радиальный зазор, боковой зазор между зубьями, торцовый зазор. Устанавливая наимень­шие допустимые зазоры, следует учитывать условия трения зубчатых мшес о корпус и возможность заклинивания их при нагреве во время ра­но гм.

К другим характеристикам служебного назначения насоса относятся долговечность зубчатой пары, бесшумность работы насоса.

Долговечность зубчатой передачи зависит не только от материала зубчатых колес, но и от величины и расположения пятна контакта зубь­ев колес, от которого зависят величины удельных нагрузок, восприни­маемых зубьями, а следовательно, и их долговечность. Таким образом, пятно контакта также входит в состав выходных показателей конструк­ции насоса.

В свою очередь, значения характеристик пятна контакта, его распо­ложение являются функцией относительного положения зубчатых колес, одним из параметров относительного положения которых является вели­чина бокового зазора (таким образом, боковой зазор тоже является вы­ходным показателем точности конструкции насоса, влияющим на его долговечность).

Другим требованием служебного назначения насоса является допус­тимый уровень шума: уровень звукового давления при работе насоса во время работы не должен превышать 85 дБ. Уровень шума работы насоса во многом зависит от легкости и плавности работы зубчатой пары, что во многом определяется величиной бокового зазора.

Итак, из изложенного видно, что радиальные зазоры, боковой зазор между зубьями зубчатых колес, торцовый зазор между зубчатыми ко­лесами и корпусом являются выходными показателями качества точно­сти конструкции насоса, определяющими его способность выполнять служебное назначение.

В общем случае каждый из перечисленных выходных показателей качества применительно к тому или иному типу изделия конкретизирует - і я и виде целой системы дополнительных качественных и количествен­ных показателей, характеризующих особенности, которыми должны об­падать конструкции изделий данного типа, предназначенные для выпол­нения заданного служебного назначения.

Одними из важнейших показателей качества, оказывающих большое влияние на трудоемкость изготовления изделия, являются геометриче­ская точность и качество поверхностного слоя детали.