Аналитический метод оценки качества изготовления деталей ленточных конвейеров Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

© Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев, М.С. Островский, 2001

УДК 518.6:621.867

Я.М. Радкевич, В.А. Тимирязев,

М.С. Островский

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ*

О

дним из важнейших технологических процессов открытого способа добычи полезных ископаемых является транспортирование, па которое приходится примерно половина всех трудовых и стоимостных затрат но добыче полезных ископаемых. Увеличение производственной мощности карьеров и производительности экскаваторного оборудования обусловливает увеличение потребной производительности и мощности конвейерного транспорта.

Из всех существующих видов транспорта, применяемого на карьерах, наиболее прогрессивным является конвейерный, который обеспечивает наибольший рост производительности труда и позволяет автоматизировать процесс транспортирования. Кроме того, конвейеры обладают очень важным преимуществом перед другими видами транспорта — возможностью транспортирования материалов под углом до 18°, а на специальных типах — до 40°, что значительно сокращает длину транспортных трасс и уменьшает объем горно-капитальных работ при строительстве карьеров.

Конвейеры на карьерах используются как самостоятельно, так и в сочетании с другими видами транспорта - автомобильным, железнодорожным или скиповым подъемом. Конвейерами оборудованы отвальные мосты, отвалообразователи, роторные и цепные экскаваторы.

Широкое применение средств автоматизации и различного рода вспомогательных устройств для механизации процессов обслуживания конвейеров значительно улучшает работу конвейерного транспорта на карьерах.

Поэтому одной из важнейших задач, от успешного решения которой во многом зависит эффективность работы горнодобывающих предприятий, является повышение качества функционирования и эксплуатационной надежности протяженных конвейерных комму-

никаций. Наиболее целесообразным путем решения этой задачи является совершенствование технологий изготовления, монтажа и ремонта конвейерных комплексов.

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. Следовательно, 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 три способа задания требований к отдельным свойствам детали на нем:

• показатель должен находиться в заданных пределах - Ртт---Ртах, т.е. действительное значение некоторого параметра (значение параметра, измеренное с допустимой погрешностью), должно находиться в этих пределах (группа 1);

• показатель должен быть равен или меньше некоторого максимального значения - Р < Ртах. Нижний предел для таких параметров не устанавливается. Он обусловливается выбранным технологическим процессом достижения требуемого значения параметра. Такие параметры относятся к параметрам, заданным в виде "не более...". К таким параметрам можно отнести показатели отклонения формы, взаимного расположения поверхностей и осей и т. п. (группа 2);

• показатель должен быть больше некоторого минимального значения - Р > Ртах. Верхний предел для таких параметров не устанавливается. Он обусловливается выбранным технологическим процессом достижения требуемого значения параметра. Такого рода параметры относятся к параметрам, заданным в виде "не

*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования Российской Федерации.

менее...". Примером такого задания параметра может быть, например, "твердость не менее НВ 230" и т.п. (группа 3).

Уровень качества изготовления детали по / -му регламентированному свойству (для показателей группы 1) можно определить следующим образом. Наивысший, равный единице уровень качества будет иметь место тогда, когда действительный размер Р равен

(1)

где в1 - нижнее отклонение регламентированного параметра; es - верхнее отклонение регламентированного параметра. В этом случае, за базовое значение параметра принимается среднее значение / -го параметра, установленного конструктором. Если значение / -го 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 (в/ - Д) и выше ^ + Д). Численная величина Д может быть принята в соответствии с рекомендациями ВО. Так, в соответствии с этими требованиями, предельная абсолютная погрешность измерения Д = (0.2...0.25)ип , а приведенная по-

грешность 5 =

100Д

2П„

Здесь ип - предельное откло-

нение значения регламентируемого параметра; Пп -предельное значение измеряемого параметра.

Таким образом, для определения уровня качества по І -му параметру, можно составить следующую систему:

ki = 1, если Рі = Xі ;

& = 0, если Р = еі - Д; ki = 0, если р = е&’ + Д.

(2)

Полагая, что изменение / -го 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 k = f (Р/) определялась в виде:

ki — + ар + ^2р

2

(3)

Для определения коэффициентов Яо,Я1 и а2 с учетом ограничений (2) составим следующую систему

1 — ап + аіХ і + а^Х,

г2л І

2.

0 — а0 + а1 (еі — Д)і + а2 (еі — Д)/ ;

2

0 = а0 + а1 (ез + Д)г- + а2 (ез + Д)г .

Решив эту систему относительно неизвестных коэффициентов а0,а! и а2, после соответствующих упроще-

нии получим

&г = 1 - -

(р - р )2 (0.5ІТР + Д)2

(5)

где 1ТР - допуск на / -й параметр (1ТР = esP - е/Р);

— . (— esP + е/Р

Р - среднее значение / -го параметра I Р =------------

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 / -му регламентированному параметру будет иметь вид

& = 1 -

(Р - Р ■ )2

У г______тт '

(ІТР + Д)2

(6)

где 1ТР - допуск на / -й параметр (1ТР = Ртах - Рт;п); Р - действительное значение параметра, полученное в данном технологическом процессе; Ртщ - минимально достижимое значение / -го параметра в данном технологическом процессе при полном соблюдении технологического регламента; Ртах - максимально-допустимое по техническим требованиям значение параметра.

Для показателей третьей группы, формула для определения уровня качества по 1-му регламентированному параметру будет иметь вид

& = 1 - (ртах - рг)

(ІТР + Д)2

(7)

где 1ТР - допуск на / -й параметр (1ТР = Ртах - Рт1п); Р - действительное значение параметра, полученное в данном технологическом процессе; Ртах - максимальнодостижимое значение 1-го параметра в данном технологическом процессе при полном соблюдении технологического регламента; Ртщ - максимально-допустимое по техническим требованиям значение параметра.

Для оценки уровня качества изготовления детали по комплексному показателю на данной операции необходимо найти зависимость К = ф(^ ) .

В качестве такой зависимости предлагается следующая формула

K = П ki i=l

(9)

ki = l -

(Si - Smin )

(ll)

где ki - определяется по формулам (.5)-(.7 ); т - количество параметров детали, по которым производится оценка качества изготовления j -й детали.

Формула (9) обладает свойством "вето", т.е. при выходе действительного значения хотя бы одного параметра за пределы (ei - Д) или ^ + Д), уровень качества по комплексному показателю равен нулю (деталь бракуется, так как она не удовлетворяет техническим требованиям по / -му параметру).

Недостатком формулы (9) 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

(l0)

которая удовлетворяет требованиям (2) и лишена указанного недостатка. Значения ki 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 / -го параметра, составить и решить систему взаимосвязанных размерных цепей по каждому из вариантов технологического процесса. Исходным звеном в отдельных размерных цепях этой системы выступает величина / -го 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.

Для определения качества соединений предлагается следующая методика.

В зависимости от требований, предъявляемых к соединению осуществляется выбор соответствующей формулы.

При оценке качества соединений с зазором уровень качества определяется по формуле

(ITS + Д)2

где ITS - допуск зазора (ITS = Smax - Sm;n) ; S. - действительное значение зазора в i -м соединении; Sm;n -минимальное (по чертежу) значение зазора; Smax - максимальное (по чертежу) значение зазора.

При оценке качества соединений с натягом уровень качества определяется по формуле

к, = 1 - (Nmax - Ni) (12)

(ITN + Д)2

где ITN - допуск натяга (ITN = Nmax - Nmin); N. -действительное значение натяга в i -м соединении; Nm;n

- минимальное (по чертежу) значение натяга; Nmax -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

(N - N.)2

к = 1 — x

(ITNS + Д)2

(l3)

где 1ТШ - допуск посадки (1ТШ = Nтах + Smax); -

действительное значение натяга в / -м соединении; Smax

- максимальное (по чертежу) значение зазора; Nmax -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

k = l - (Smax

- Si )2

(l4)

где Si - действительное значение зазора в / -м соединении; Smax - максимальное (по чертежу) значение зазора.

Контроль качества сборки и монтажа основных элементов магистральных конвейеров (редукторы привода, механизмы натяжения и др.), которые определяют в значительной мере эксплуатационную надежность конвейерной системы, предлагается осуществлять на основе анализа вибросигналов.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Радкевич Яков Михайлович — профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой «Технология машиностроения и ремонта горных машин», Московский государственный горный университет.

Тимирязев Владимир Анатольевич - профессор, доктор технических наук, Московский технологический государственный университет «Станкин».

Островский Михаил Сергеевич - профессор, доктор технических наук, кафедра «Технология машиностроения и ремонта горных машин», Московский государственный горный университет.