CC BY
46
УДК 621.9.08:621.753.1/14:621.753.4:531.7:621.431
Н. Н. ЧИГРИК
Омский авиационный колледж им. Н. Е. Жуковского
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ВЫСОТЫ ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССИОННЫХ КОЛЕЦ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ РАЗБРАКОВКИ. Часть 2
В статье обосновано, что отклонение формы торцовых поверхностей поршневых компрессионных колец необходимо оценивать суммарным отклонением от параллельности и плоскостности (ЕСАЕ) при совместном определении отклонений от номинального размера высоты кольца, присутствующей выпуклости и взаимного расположения его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз, что осуществимо с применением предложенного устройства для контроля взаимного расположения поверхностей. Выведено правило определения предельных размеров размерного элемента, по которым должен проводиться прием годных изделий с учетом влияния допускаемой погрешности измерений (^цзм) на результат разбраковки, учитывая, что отклонения формы отсчитываются от базовой поверхности формы и в зависимости от вида поверхности оцениваются комплексными и элементными параметрами геометрической точности формы.
Ключевые слова: поршневое компрессионное кольцо, двигатель внутреннего сгорания, одноступенчатый выборочный контроль, отклонение формы и расположение поверхностей, вероятностные ошибки I и II рода. Часть 1 опубликована в журнале Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии — 2015. — № 3 (143). — С. 104—110.
Введение. Все размеры с проставленными нормами точности подразделяются на элементные, или сопрягаемые, образующие посадку с сопрягаемой деталью, и координирующие, определяющие положение геометрических элементов детали и присоединяемых деталей относительно комплекта основных конструкторских баз. В зависимости от назначения соединений все конструктивные элементы деталей с сопрягаемыми поверхностями, имеющими одинаковый номинальный размер, сохраняют полную неподвижность или обеспечивают возможность движения друг относительно друга. Поскольку действительные размеры годных изделий в партии деталей, изготовленные по одним и тем же чертежам, могут колебаться между заданными предельными размерами, значения зазоров или натягов в сопряжении могут колебаться в зависимости от изменения значений действительных размеров сопрягаемых поверхностей деталей с учетом отклонений формы реального профиля или поверхности контролируемого изделия.
Реальная форма поверхностей геометрических элементов детали делает размерный элемент переменным, ограниченным двумя значениями — наибольшим и наименьшим. Допуск размерного элемента ограничивает отклонение формы его поверхностей, а допуск координирующего размера —
отклонения расположения образующих его размерных элементов. Неизбежность искажения формы наружных и внутренних цилиндрических поверхностей изделий в процессе их изготовления вызывает негативные последствия искажения формы плоских поверхностей, из чего следует, что реальное расположение размерных элементов деталей делает переменными координирующие размеры, которые также можно ограничить двумя значениями — наибольшим и наименьшим, измеренными как расстояния между прилегающими к реальным поверхностям или их осям в направлениях, определяемых конструкторскими базами по ГОСТ 21495-76. Отклонения расположения не включают расположение формы рассматриваемой поверхности за счет использования прилегающих поверхностей, при этом исключения составляют радиальное и торцовое биение.
Точность измерений геометрических величин деталей зависит от точности применяемых средств измерений. Наличие погрешности измерений влияет на достоверность результатов измерительного контроля и может привести к появлению областей вероятностных ошибок I и II рода в случае ошибочного принятия некоторых бракованных изделий годными (а1), а некоторых годных — бракованными (в2), искажению действительного поля
рассеивания кривои распределения совокупности средней р(р,ан, Н0), полученной посредством объединения композиций однородных выборочных совокупностей ,р>1(/и1,сгшах,5с1), ^,рп2(,«2,сгп]1п,р) резнль-татов измерительного контролянаибольшего и нои-меньшегоразмера размерного элемента при налн-жении на нее кривых распределениш погрешностей измерений р1(7Ш7"штх,(Т1, Н1), р2 (ПГ гшп,а"2, Н2 ) с мгновеннымицентрами рассеивания , ,
совпадающими с приемочными границами контролируемого размерного элемента изделия. Соответственно, необходимым условием выбора универсальных средств измерений и назначения допускаемой погрешности измерений (8изм ) является определение предельных размеров изделий, по которым производится приемочный контроль и прогнозирование вероятностного появления погрешностей разбраковки при определении процентного соотношения неправильно принятых (а1), неправильно забракованных (в2) деталей и вероятностного предельного значения (с) выхода размера за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей учитывая, что отклонения формы уменьшают интервал допуска действительных размеров на значение допуска формы, отсчитываются от базовой поверхности формы и в зависимости от вида поверхности оцениваются комплексными и элементными параметрами геометрической точности формы.
Определение расположения приемочных границ в случае смещения мгновенного центра рассеивания кривой распределения совокупности средней результатов измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых колец. По ГОСТ 25346-2013 за наибольший допустимый размер вала принимается диаметр описанного прилегающего цилиндра наименьшего возможного радиуса, который бы касался наиболее выступающих точек выявленной цилиндрической поверхности вращения, учитывая, что данный диаметр должен быть не больше предела максимума материала или верхнего предельного размера вала. Соответственно, за наименьший допустимый размер отверстия принимается диаметр вписанного цилиндра наибольшего возможного радиуса, который касался бы наиболее выступающих точек выявленной внутренней цилиндрической поверхности вращения при условии, что данный диаметр должен быть не меньше предела максимума материала или нижнего предельного размера отверстия.
Поскольку отклонение формы реальной поверхности относительно номинальной, заданной чертежом по ГОСТ 26642-81, оценивается наибольшим расстоянием от точек выявленного размерного элемента по нормали к номинальной прилегающей поверхности в пределах нормируемого участка, наибольший действительный размер отверстия определяется отклонениями формы, ограниченными допуском формы БДштх = БДШ1п + 2АфВ , учитывая, что за наибольший допустимый размер отверстия принимается размер, измеренный по двухконтактной схеме универсальным средством измерений, который должен бытьне больше предела минимума материала или верхнего предельного размера отверстия Л < В .
^ е штх _ штх
Наименьший действительный размер вала определяется отклонениями фор<ы, ограниченными допуском формы 0д ш1п = 0Дшж- ГАфй, при условии, что за наименьший допустимый размер вала принимаетсяразмер, измеренный по двух-
контактной схшме ушиверсальным средством измерений, который должен быть не меньше предела минимума материала или нижнего предельного размера вала е „ . > е [1].
е шт шт
Для исключения первичных погрешностей измерений в совокупности средней р(р,ан, н0), полученной посредством объединения композиций нднородных выборочных совокупностей
Р1(Р,°штх,Н), Ргр^шш,Не) результатов измерительного контроля наибольшего и наименьшего размеров размерного элемента изделия штс объемом выборок п. в партии изделий N необходимо при определении значений размеров, по которым производится прием годных изделий с учетом допускаемой погрешности измерений (^изм ) на результат разбраковки при вероятностном определении количества неправильно принятых (ао), неправильно забракованных деталей (Р2) и вероятностном предельном значении (с) выхода размера за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей учитывать, что отклонения формы отсчитываются от базовой поверхности формы и в зависимости от вида поверхности оцениваются комплексными и элементными параметрами геометрической точности формы, а также уменьшают интервал допупка де йствительных размеров на значение дошуска Щ:юрмы при рассмотрении определений прохо<ного и непроходного пределов изделия, применяемых п-и коттроле предельными калибрами, данных по ГОСТ 25346-2013 с позиции пределов максимума и минимума материала:
е 1:шеш,п < еш,п + 2Аие,
о„ ■ >о ., е„ < о ;
е ш1п шт > е штх штх >
в 1:шеш1п > Вштх - ИАфВ,
Веш1п > Уm1n, Вештх < Вштх'
Уменьшение интервала допуска действительных размеров изделия относительно непроходного предела на удвоенное значение вероятностного предельного выхода размера (с) за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей при известной точности технологического процесса либо на значение допускаемой погрешности измерений (8изм ) при неизвестной точности технологического процесса приведет к изменению значений зазоров и натягов в сопряжениях вследствие изменения допуска формы реальных поверхностей:
о _ уЕО-с _ еев-с _ уЕО-Тфу _ ее*
°ф~ УЕ1;р ее!+с~уЕ1 ее!;Тфе'
= е- - = е- - вЕТТф в,
Е,О -
3
3
— со----ео_Т В
о, = п ? — е з = в г т — е _ •,
ф Е1+3 ! " +ТФ°
2 2
ев----ЕО----г* о т т~|
Кф = е з - в з = е- - бе, _Тф у.
* е'+— Е1;— ф
22
Расширение интервала допуска размера возможно за счет уменьшения допуска формы, ограничивающего отклонения формы поверхностей, значение которого не должно превышать соотношений, установленных по ГОСТ 24643-81 между допусками формы и распооожения поверхностей и допуском размера изделия.
о
го
В генеральной совокупности средней р(р,ох, х0), полученной посредством объединения однородных выборочных совокупностей
РаРТш1,Н), Ра(Р,ссшнНа) реы00^0« игш^ител^ ного контроля наиНольшей и наименьшей выенты поршневых колец, вероятностной прьдеиьноесна-чение выхона размеиа! за кажную границе иноер-вала топуека у непранилннс пниняоых брекьванн ных деталей с = 0,Л01 мм, ис хоы и с уста новле н но ни точности технологического п]зоцесса нзиосовления поршеевыи комплоссионлын колец, сосеннеющой 4% брака относительно обет приемочных г]эаниц интервала допуска ртзмлре выоосы плншсьвыи компсессиошгыв колси (8° =4 % ), с техсологическим рассеиванием результатов измерений наи-большсй и насменьопей сысоты колец е = +1,0 %, допустимым выходе дейстаительного ррамнра
с
за каждую границу интервала дануска —— = 10%
по ГОСТ 8.0.51-81, относительной погрешности мето-
1Т
да измерении А^Ос) = ан % и зоне допуска -= 4 ,
Мтех
где Д^а — допуска%мая потрешность изготовления
контролируемых колец, мтех — среднее квадратиче-ское отклонение понрешности измерений, установленной наизго товление поршневых колец.
Вероятностное предельное значение с = 0,001 мм выхода размдра за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей не превышает половину допускаемой погрешности
измерений —— = мм, что не противоречит положениям ГОСТ 8.051-81.
В однородных выборочных совокупностях ра(р,а'шаь-X), Р0(.Р-Отт-Ха) результатов измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10, ЗМЗ-4062.10 с номинальным диаметром рабочей поверхности в рабочем состоянии 0 92 мм, с объемом выборок п = п2 = 51 в партии изделий N = 102 с учетом выходящих значений за пределы интервала допуска размера, принятых в число годных, действительные размеры находятся близко к установленным документацией по техническому обслуживанию и ремонту, предельным размерам их высоты Ь1 = Ь2 = (2_д012) мм. Детали, у которых размеры находятся близко к предельным отклонениям допуска размера, могут быть неправильно оценены, то есть забракованы, а бракованные — пропущены как годные. Такое сочетание погрешности измерений и истинного размера контролируемой детали является случайным событием, при котором погрешность измерений накладывается на погрешность изготовления детали и оказывает влияние на достоверность результатов измерительного контроля.
Для устранения влияния случайных погрешностей годность предельных размеров высоты поршневых компрессионных колец бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10 и ЗМЗ-4062.10 необходимо определять относительно нормированного по ГОСТ 25346-2013 значения производственного допуска Т = 1Т - 2 с = 0,012 - 20,001 = 0,010 мм при сме-
пр III 1
щении внутрь приемочной границы относительно непроходного предела, определяемого нижним предельным размером высоты поршневых компрессионных колец Ь, . = Ь_ . = 1,988 мм на удвоенное
1 1шт 2шт ' 1 ^
значение вероятностного предельного выхода размера 2с=0,002 мм за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных де-
Выявление по гипергеометрическому закону проведения вероятностной процедуры одноступенчатого выборочного контроля вероятностных ошибок !и II рода в контролируемой партии изделий.
По ГОСТ 8.051-81 среди принятых деталей, размеры которых установлены интервалами допусков со 2 по 7 квалитеты, допускается наличие от перепроверенной партии до 5 % изделий с размерами, а выходящими за приемочные границы на значение, не превышающееполовину допускаемой погрешности измерений.
При уровне дефектности приемочного контроля q0 = 0,05 в перепроверенной партии контролируемых поршневых компрессионных колец допустимое число дефектных изделий по ГОСТ Р ИСО 2859-12007 [2] составляет Нп = N ■ д0 = Ю0- 0,05 = 5 штук.
Поскольку точность технологического процесса изготовления поршневых компрессионных колец в контролируемой партии изделий составляет = 4 % брака относительно обеих приемочных границ, браковочный уровень дефектности Н = 0,04 с доау0тимым числом дефектных изделий Нх = N ■ 4п = Ю0- 0,04 = 4 штук не превышает установленного по ГОСТ 8.051-81 уровня дефектности приемочного контроля qn < q0, что свидетельствует
0 назначении на размер высоты поршневых компрессионных колец класса допуска, установленного со 2 по 7 квалитеты.
Полагая изотермическое течение газа по трех-кольцевому лабиринтному дифференциальному уплотнению, учитывая влияние раннего и позднего зажигания на компрессионные свойства поршневых колец, а также тот факт, что коэффициент линейного расширения алюминиевых поршней в два раза выше, чем у чугунных поршневых компрессионных колец, для уменьшения влияния погрешности измерений на достоверность результатов измерительного контроля на размер высоты поршневых компрессионных колец бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10, ЗМЗ-4062.10 необходимо назначение класса допуска 2И7 в системе вала относительно нормированного по ГОСТ 25346-2013 значения производственного допуска Т = 0,010 мм для обеспечения его постоянства
пр
в сопряжениях с торцами поршневых канавок, избежания появления областей вероятностных ошибок
1 и II рода в случае ошибочного принятия некоторых бракованных изделий годными (а), а некоторых годных — бракованными (в0).
Назначение посадок в системе вала на сопряжения верхнего и нижнего поршневых компрессионных колец с торцами поршневых канавок необходимо осуществлять путем подбора на размер высоты поршневых канавок классов допусков отверстий из числа рекомендуемых по ГОСТ 25347-2013 при соблюдении условий взаимозаменяемости сопрягаемых деталей. С такой же точностью требуется обеспечение постоянства размера высоты поршневых компрессионных колец с номинальным диаметром рабочей поверхности в рабочем состоянии 0 92 мм в сопряжениях с торцами поршневых канавок в конструкциях бензиновых двигателей ЗМЗ-511.10, ЗМЗ-513.10, ЗМЗ-5234.10, поскольку сопрягаемые размеры, установленные на высоту поршневых компрессионных колец и торцев поршневых канавок в этих моделях двигателей внутреннего сгорания входят по ГОСТ 25346-2013 в один и тот же основной интервал номинальных размеров и установлены с назначением тех же предельных отклонений, что в конструкциях бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10, ЗМЗ-4062.10.
Изнашивание поршневого компоеснионно-го кольца происходит по его рабочей и торцовым поверхностям в результате тр ения о наТретын от соприкосновения с горячими газамн птрерхность цилиндра и торцы поршневых канавок, а отклонения формы отсчитываются от базово й поверхности формы и в зависимости от еида поверхтжоеи зрени-ваются комплексными и элементными параметрами геометрической точности формы. Соответственно, отклонения формы и расположения торцовых поверхностей поршневых компрессионных колец необходимо оценивать суммарным отклонением от параллельности и плоскостности (ЕСАЕ) при совместным определении отклонений от номинального размера высоты контролируемых колец, присутствующей выпуклости кольца и взаимного расположения его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз.
Координата середины действительного поля рассеивания результатов измерительного контроля определялась с учетом влияния первичной погрешности смещения ее мгновенного центра рассеивания относительно координаты середины интервала допуска контролируемого размерного элемента
где
и
Ем(х, я) = Ес(1Т) Т а Н , 1Т
'(()Д) — смещение мгновенного центра
рассеивания кривои нормального закона распределения; И(х — коэффициент относительной асимметрии; Е (1Т) — ко ордината середины интервала допуска контроиируемого paсмeкносор^меноо.
Координата мepeдк=ьг ==з= рассеиоо-ния гтнopooнoй 6от очной совокужнос=и
p2(рз2, сзш1п, Н2) результатов измерительноди 2он-ТНосдя наименьгеИ высоты жоешиевых комн=о%
сионных колец ГН_(e2%нn) = н о,С)12 мм с кг_ф-
Яждшeнeoм 00И0 сительной асимметрии И c:гИ2шln) =
Ем( Р2иш 1п) н Ес(ТР) - оо,о 12 н (-о,оож)
= н1 . Смещение
0,51) о,оож _
мгновенного центра роожеивания aдpг =
= мм(НдДшг)-Ес(ТЬ) = Ирг>Ддр — = -0,00= мм одно-
родний выборочной совижепности р%Р,нш)п, н2)
ве зультатов измерительногоконтроля наименьшей высоты поршневых компрессионных колец отно-сительнш ^ординаты середины интервала допуска их высоЕеИТЬ) = — ТОО = л^ло 1лияет ота eновыше-ние в два разо присутствующей оо-пуклости колец в кошр олируемой выборке п2 относитель-нд элементшюго отклонения от плоскостности ЕFEP2^M2яг^ = Жо%-ТТр2{М2нш^ = жое2•ТТ = 12ОНо.ЗР , исходя из нормальной геометрической точности, установленной по ГОСТ 24643-81 на соотношения между допуском размера и элементным отклонением формы.
Координата середины поля рассеивания кривой распределения совокупности средней р(р,нН,Но), полученной посредством обърда неиНЯ однородных выборочных совокупностей Pl(р0,нmтx, Pг(PИ,Hmm, Н2) результатов измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец составляет еН(х0,нх) т—о,оо8 мм
с коэффициентом от8осительной асимметрии
_ ен(х0,<H;])—Eс(тт) _ — о,оо}8 —-(—о,—ож),
(хых) т 0,5•ТТ ~ 0,006 новленное смещение мгновенногоцентра рассеивания т Ен(х0,—-) —Ес(тЬ)тТид „._)•— т—0,002 мм совокупности средней р(р,тН, 0о) относительно
координаты середины инте( вала дошуска раз -мера высоты поршнтвых компрессионных колец Ее (ТЬ0= — 0,006 мм влияет на превышение в 1,33 раза присутствующей выпуклтети к-л)— в партти из, делий N относительно элементного отклонения от ^ос002™^™ Еидр(— Н0) т Ж0%■ТТр(рн-1 ,Н0) т
тжое•1,00зЗТ т80%ззт, исходя из н°рмальн°й
геометрической точности, установленной по ГОСТ 24643-81 на соотношения между допуском размера и элементным отклонением формы.
Смещения мгновенных центров рассеивания адр, а^ совокупности среднНй р(р, нН, Н0) и однородной выборочной COBOPyПШOCBИ ввг(ри,0Шin,НГ) результатов измерительного контроля наименьшей высоты поршневых компрессионных колец, у ко-, торых установленная выпуклость значительно превышает элементное отклонение от плоскостности по ГОСТ 24643-81, свидетельствуют о невозможности выявления микрометром рычажным МР 25 по ГОСТ 4381-81 присутствующей выпуклости кольца и взаимного расположения его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз при проведении измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец в 20 — 30 местах по периметру кольца в партии изделий.
Для исключения первичной погрешности смещения мгновенного центра рассеивания а^ . совокупности средней р(р, нН, Н0) годность предельных размеров высоты поршневых компрессионных колец бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10, ЗМЗ-4062.10 ори проведении приемочногоконтроля спрогнози-рованием вероятностного появления погрешностей разбраковки при определении процентного соот-нош ения неправильно принятых (а1), неправильно зтброиoватрых (в2) деталей и вероятностного предельного значения (с) выхода размера за каждую границу интерваладопускаунеправильно принятых бракованных деталей необходимо определять относительно нормированногопо ГОСТ 25346-2013 зна-ченияпроизводственногодопуска ТЬпр = 1ТЬ — 2 с = =0,012 — 2 0,001 = 0,010 мм при смещении внутрь приемочной границы относительно непроходного 2предела, соответствующего нижнему предельному размеру их высоты Ь1ш.п = Ь2тП = 1,988 мм, на удвоенное значение вероятностного предельного выхода размера 2с=0,002 мм за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей, учитывая, что 2 • с = ам .
Нахождение вероятностных ошибок I и II рода проведено по гипергеометрическому закону распределения с вероятностью, что в выборках п1 = п2 = 51 окажется в дефектных изделий по результатам проведения измерительного контроля предельных размеров высоты поршневых колец в партии изделий N = 102, из которых В, являются дефектными, с учетом в дкодящих дначений запределы интервала д2 пуска раз мер а, принятых в число годных
Р (л,п) =
сп Сл-пН
Сп
м
' = —0,0. Уст а-
где С/ — число сочетаний из I = В, N — В,, N элементов по у = в, п — >>, п элементов.
Вероятност) принятия при одноступенчатом контроле партии изрелпС N с приемочньш числом С0, приемочном и браковочном уровнях дефектности Ц0,ЦВ с оислом дефектных изделий ВН О С0
о
го
Р(я, Сп = Л)в
--Р\ ВсП^
а
= Z^l D, = I = Z
On
s=c0 Cs . rn~s
n
Я0
По результатам проведения измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых колец при общем числе произведенных измерений в партии изделий N=102 с учетом выходящих значений за пределы интервала допуска размера, принятых в число годных, с приемочным числом С0 = 5, приемочным и браковочным уровнями дефектности q0 = 0,05, qn = 0,04, вероятность появления ошибки I рода в сл^лгае ошибочного принятия некоторых бракованных издеиий I'Dдными
к и - д(о,Я1,л1)=и1-;^
я* aD
Г) м
Еи Я51 + Я1 Я50 4- Я 2 Я49 + Я3 Я48 я Я4 Я47-1-Я5 Г146*}
_ I_ \Я4 ' Я98 + Я4 ' Я98 + Я4 ' Я98 + Я4 ' Я98 + Я4 ' Я98 + Я4 ' Я98 / _
■+I02
к ЛЯ % .
при отсутствии появлени/ т яонтяоляоуемой ^кор-тии деталей веи07iE,H-CT:EJ0]fi оши6яя II ^<7I1zi1cl
ия0 я51 -1-я1 я50 4-я2 я49 яя3 я48 -1-я4 я47 -1-я5 я46*
I Л 5 * 97 _5 * 97 5 * 97 ° 5 * 97 5 * 97 5 * 97 /
я51 I02
= о %.
ней вероятности
отличиется от
2 2 Ж и ^
V V 11 J
своего
U
2 2 Ж „
V 2 JJ
метич2ского зна2ения Х„
ри [ПГ max, сти - хи) = -
1
р[ПГ
mm, г - *
(*0 ~ *1 ) " 2(Г1 )2
( *0 - *2Г
2(Г2 )2
где а — предельное распредндение средних ериф-метических значений Хд, еа совок^чтностей кривых распределения погрешностей измерений ра(ПГшaь-Х1-п1)- рДПТ шив ха,иа) 1шаибольшей
и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец с хоминальным диаметр ом ра4очей поверхности в рабочем состоянии 0 92 мм при числе измерений в партии изделий N = 102 л учетом вы-ходащих значений за пхе-илы интервала двеувеь размера, принятый в число годных.
Из аргумента функции Лапласа
ПГ min+ a ПГ max + a
"0-5-«'
Г
С
следует, чо
По с кольку случайная величина х е N ( х0-О", ) не лрхнимает знхчхний, которые бы по абсо-жнной величине отличались более чем й' л от хреднего аpифмотилeекоro значенлл х
в пределахр границ длверииельлого интлриа-
- нх _ П-
ла "-ta 'НН Н х + хо +0р ' 1*7 для двусторон-
о0 (( f н
к а
среднего 2 ариф-не более чем и
кри -
jnripax+E0Ori с; ^йЯтш+го-^ С
В силу частичного подтверждения гипорезы о чдеаспределении совокупности средней р(р,ои,и0) и ее точечных оценок по ГОСТ 8.207-76 по за-кони Гауана, цертрзьв грсуппироюеия предельных совокупноснеН погрешностей измерений p1(ПI-meь-х1-И1), pаД,ZГшие-Ха-Иа) наибольшей
и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец определены относительно приемочных границ, соответствующих предельным отклонениям интервала допурка размнра их высоты апгтаь к (0 р 0,0004) мм, Ддгтт = Ц1,988Р 0,0004) мс0.
Наложение кривых распределения погрешностей измерений р^ПГшаьх,и), ра(ПГшшх,Иа) наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец на кривую распределения совокупности средней р(р,оИ, и0), полученной посредством объединения композиций однородных выборочных совокупностей 31(рр■>СТщаь'"0!р е7а(Рое0сгш1-еиа) результатов измерител.ь-ного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец приводит к ее искажению вследствие влияния отклонения формы торцовых пoкeррнрo4oй колец с появлением области верояеностной ошибки I °ода
P V х- х0| Hs}e J р(/Х-е*х-Х0)рРН к 2'И ПП
н0 -s V П х
вые распределения плотностей вероятности пигрош-ностей изметеЕий р^ПЛ тр ПпР- Р2{ПГТпПеП2 } наибольшей и найменьшей высоты поршневых ком-преериенннт ^сел.е^иц со neAmnpn ертфметическими
Х2 и среднимиквадратическими отклонениям и сти к ^^
J = |
1
(х-ДТ' -ПГ max-ПГ min)
ст
(Ъг
Л
<г( + ст( + СТ сре^нее квадратическое от-
н .
Н е~ ,Р1П^ , мгновенные центра кото-
c V 2
ноппадают н npиемочными границами (ПГтах, ПГтin), уснанквле^ными на изготовление колец
приводя к появлени вероятностной ошибки I рода над интервнлэрн go, ПГ min], [ПГ max, со)
М| а -ПГрШ1 ] - F(-) = 0-5 - Мр ПГmin- a
М(-) _ м| ПГ mHx+a ] = 05-55 - Мi ПГmHx + a
где =ц
клоне^!^^ искаженной кривой распределения совокупности средней р{рш,х,Км) результатов измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец.
На рис. 1 приведено распределение совокупности средней р(р,0-,и0), полученной посредством объединениякомпо ^иц ий нормальных законов распределения p1(Р-CTшаX-Иl)- ра(Ра,СТш1п,иа) результатов измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец, предназначенных для установки с номинальным диаметром рабочей поверхности в рабочем состоянии 0 92 мм в конструкциях бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10, ЗМЗ-4062.10 с объемом выборок п1 = п2= = 51 в партии изделий N = 102 с учетом выходящих значений за пределы интервала допуска размера, принятых в число годных, а также однородные выборочные совокупности р= (р,СТцаь,ХХ Ра(Р-CTmin-иа) с распределением значений середин интервалов (х.о) от частоты попадания в каждый интервал(п.).
Область вероятностнойошибки I рода на рис. 1 определена площадью 5, ограниченной прямы-
s=Я
s=0
s=0
а 2 ■ "J2 ■ л*
Р1(ПГтт,а1,х])
. 391,942
а 2 -'12 я
р ¡(ПГ max,i3rxs)
= 1988
•л,-im
Рис. 1. Графическое распред^ ение кривыр ¡»спределения совокупности средней р(р, нН, Н0) и однородных выборочных совокупностей р1(р1,ош^,Н1), pг(рг, нш1п,Н2) и погрешностейизмерений р1(ПГmax,ст1,Н1), р2(ПГш1п,ст2,н) наибольшей и наименьшейвысоты поршневых компрессионных колец
ми ПГ max = 2, ПГ min = 1,988 и горизонтальной асимптотой у = 0, на интервалах (ПГ min —а, ПГ min]U[nr max, ПГ max+ а) ниже искаженней кривой действительного поля рассеивания совокупности нредней РС^тех'^шм) ПРи наложении кривых распределения погрешностей измерений р^ПГm£iX[Tr1,T1), р2{ПГтin,a-2[т2) наибольшей
и наименьшей высоты поышневых компрессионных колец с мгновенными центрами рассеивания ад [ , совпадающими с приемочными гра-
ницами размера высоты поршневых компрессионных колец на кривую распределения совокупности средней р(п <з, д), полученной посредством объединения композиций однородных выборочных совокупностей Р1(П[ Xmxx[TT)= Рр (ПП[ <Jmin[n^2) результатов изме(>ительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец
ПГтхх+a р(нт1х ,ншм) ПГыт р(нт1х ,низм)
О = И ОНОУ =| ОН | еу ОН | еу =
у ПГ штх 0 ПГшт-а 0
ПГштх+з ПГ ш1п
= | (у)|р(""е< Он + | (y)|p]>" Он =
ПГ штх ПГ шт-а
ПГ штх+а ПГ шт
= | р(°шех ,°изм)0н + I р^тх ^иш )Он =
ПГ штх ПГ шт-а
= (ф(ПГштх + а)-ф(пГшт - а))- (ф(пг штх )- Ф(ПГшт)) .
Устройство для контроля взаимного расположения поверхностей. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания семейства ЗМЗ-402, 4062, 511, 513, 5234, выпускаемых ОАО «Заволжский моторный завод» и предназначенных для установки на грузовые автомобили повышенной проходимости типа ГАЗ-3307, ГАЗ-3308 «Садко», легковые автомобили среднего класса типа «Волга», автобусы малого класса завода «Павловский автобус» ПАЗ-3205,
ПАЗ-3206 [10—13], верхнее и нижнее разрезные поршневые компрессионные кольца вместе с мас-лосъемным кольцом представляют собой трехколь-цевое лабиринтное дифференциальное уплотнение плавающего типа. В течение рабочего цикла давление газов в цилиндре и в пространстве за кольцом не постоянно, перемещение и вибрация колец в радиальном направлении приводит к существенному перераспределению давлений по периметру кольца, искажению действительной эпюры распределения радиальных давлений.
Установлено, что применение микрометра рычажного МР 25 по ГОСТ 4381-81 для проведения измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых колец в 20 — 30 местах по периметру кольца в партии изделий не позволяет дать полноценной оценки присутствующей выпуклости кольца, взаимному расположению его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз, в том числе из-за влияния температурной погрешности.
В связи с тем, что отклонения формы и расположения торцовых поверхностей поршневых компрессионных колец необходимо оценивать суммарным отклонением от параллельности и плоскостности (ЕСАЕ) при совместным определении отклонений от номинального размера высоты контролируемых колец, присутствующей выпуклости кольца и взаимного расположения его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз, для проведения измерительного контроля наибольшей и наименьшей высоты поршневых компрессионных колец, контроля плоскостности и параллельности их торцовых поверхностей предложено устройство для измерения взаимного расположения поверхностей [3], принципиальная схема которого предоставлена на рис. 2. Устройство содержит основание 1, на котором жестко зафиксирован с помощью болтовых соединений 2
о
го
Рис. 2. Принципиальная схема устройства для измерения взаимного расположения поверхностей
и дополнительных штифтов 3, корпус 4 с размещением контролируемой детали 5 на его верхней поверхности, являющейся элементом базирования контролируемой детали. На корпусе 4 жестко закреплен с помощью шпильки 6 упор 7 для ограничения положения контролируемой детали 5. В упоре 7 с помощью поворота на оси 8 установлена стойка 9, предназначенная для дополнительной фиксации контролируемой детали 5. На основании 1 жестко закреплен также кронштейн 10 с индикаторной головкой 11 и угловым рычагом 12, установленным с возможностью поворота вокруг оси 13, установленной в кронштейне. Угловой рычаг имеет три плеча, одно из которых контактирует с регулировочным винтом 14, индикаторной головкой 11 и торцовой поверхностью плунжера 15, расположенного в корпусе 4 соосно с индикаторной головкой 11 и подпружиненного с помощью регулировочного винта 16. Второе и третье плечи углового рычага 12 расположены параллельно оси плунжера 15. Второе плечо углового рычага расположено с возможностью контактирования с торцовой поверхностью контролируемой детали 5 и регулировочным винтом 17.
Для определения взаимного расположения торцовых поверхностей контролируемого поршневого кольца перед измерением необходимо произвести настройку измерительного устройства на размер номинальной высоты контролируемого поршневого кольца с помощью плоскопараллельных концевых мер длины (ГОСТ 9038-90).
Стрелки индикаторной головки 11 устанавливают на ноль регулированием положения углового рычага 12 с помощью винтов 14 и 17. Затем создают регулировочным винтом 16 необходимое измерительное усилие, приводя в соприкосновение торец плунжера 15 с плечом углового рычага 12. На верхнюю плоскую поверхность корпуса 4 после настройки измерительного устройства устанавливается контролируемое кольцо 5. После фиксирования положения кольца 5 упором 7 и стойкой 9 относительно установочной поверхности корпуса 4, приводят в соприкосновение измерительную торцевую поверхность контролируемого кольца 5 с плечом углового рычага 12. Отклонение измеряемой высоты поршневого кольца от номинального значения передаётся через угловой рычаг 12 на индикаторную головку 11. Затем поворачивают контролируемое поршневое кольцо на установочной поверхности корпуса 4 на 180 0С, приводят в соприкосновение
измерительную торцовую поверхность поршневого кольца с плечом углового рычага 12 и вновь фиксируют на индикаторной головке 11 отклонение от номинального значения высоты поршневого кольца во второй точке. По максимальному значению отклонения от номинальной высоты поршневого кольца (EFE = Ьшах) судят о присутствующей плоскостности его торцовых поверхностей. Отклонение от параллельности взаимного расположения торцовых поверхностей контролируемого поршневого кольца 5 определяется разностью между максимальным и минимальным действительными значениями высоты поршневого кольца 5 (ЕРА = b — b . ) с учётом установленных отклоне-
v шах mm' J J
ний от номинального размера его высоты.
Заключение. Доказано, что отклонение формы торцовых поверхностей поршневых компрессионных колец необходимо оценивать суммарным отклонением от параллельности и плоскостности (ЕСАЕ) при совместным определении отклонений от номинального размера высоты кольца, присутствующей выпуклости и взаимного расположения его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз, что осуществимо с применением предложенного устройства для контроля взаимного расположения поверхностей.
В контролируемой партии поршневых компрессионных колец по гипергеометрическому закону проведения вероятностной процедуры одноступенчатого выборочного контроля установлено присутствие вероятностной ошибки I рода at = 0,9 % по причине невозможности микрометром рычажным МР 25 по ГОСТ 4381-81 установить присутствующую выпуклость кольца и взаимное расположение его торцовых поверхностей относительно комплекта основных конструкторских баз, что влияет на ошибочное принятие некоторых годных изделий бракованными.
Для исключения первичных погрешностей измерений в совокупности средней р(ц, а0, 00), полученной посредством объединения компо-зрций однородных выборочных совокупностей Pi(M> ^max, 0) P2<X = ^min, 02) результатов измерительного контроля наибольшего и наименьшего размеров размерного элемента изделия с объемом выборок п в партии изделий N выведено правило определения предельных размеров, по которым должен проводиться приемочный контроль с учетом влияния допускаемой погрешности измерений (5изм ) на результат разбраковки при вероятностном
определении количества неправильно принятых (а), неправильно забракованных деталей (в2) и вероятностном предельном значении (с) выхода размера за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей, учитывая, что отклонения формы отсчитываются от базовой поверхности формы и в зависимости от вида поверхности оцениваются комплексными и элементными параметрами геометрической точности формы.
Полагая изотермическое течение газа по трех-кольцевому лабиринтному дифференциальному уплотнению, доказано, что для уменьшения влияния погрешности измерений на достоверность результатов измерительного контроля, избежания смещения мгновенного центра рассеивания а^ . и искажения кривой распределения совокупности средней , х0), годность предельных размеров
высоты поршневых компрессионных колец бензиновых двигателей ЗМЗ-402.10, ЗМЗ-4062.10 при выполнении приемочного контроля и прогнозирования вероятностного появления погрешностей разбраковки необходимо определять относительно нормированного по ГОСТ 25346-2013 значения производственного допуска ТЬпр = 0,010 мм, при смещении внутрь приемочной границы относительно непроходного предела, на удвоенное значение вероятностного предельного выхода размера 2 с=0,002 мм за каждую границу интервала допуска у неправильно принятых бракованных деталей с назначением
на размер высоты поршневых компрессионных колец класса допуска 2И7 в системе вала.
Библиографический список
1. Чигрик, Н. Н. Исследование влияния погрешности отклонения формы сопрягаемых поверхностей деталей цилин-дро-поршневой группы автомобильного двигателя ЗМЗ-511.10 при селективной сборке на точность элементных размеров / Н. Н. Чигрик // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. - 2013. - № 3 (123). - С. 124-135.
2. ГОСТ Р ИСО 2859-1-2007. Статистические методы. Процедуры выборочного контроля по альтернативному признаку. Часть 1. Планы выборочного контроля последовательных партий на основе приемлемого уровня качества. - Введ. 2007-0601. - М. : Стандартинформ, 2008. - 101 с.
3. Пат. 135407 Российская Федерация МПК С01Б5/24. Устройство для взаимного расположения поверхностей / Н. Н. Чигрик ; заявитель и патентообладатель Н. Н. Чигрик ; заявл. 16.07.13. ; опубл. 10.12.13 . - № 2013133086/28(049447), Бюл. № 34. - 3 с.
ЧИГРИК Надежда Николаевна, кандидат технических наук, доцент (Россия), заведующая лабораторией кабинета метрологии, преподаватель спецдисциплин.
Адрес для переписки: ChigrikNadya@yandex.ru
Статья поступила в редакцию 01.07.2015 г. © Н. Н. Чигрик
УДК 6219 И. А. БУГАЙ
Е. В. ВАСИЛЬЕВ М. В. ВАСИЛЬЕВА А. В. ЕЛИСЕЕВА М. А. ПЕСКОВ
Омский государственный технический университет
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРОТЯГИВАНИЯ ПАЗОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ
Проведен анализ состояния проблемы протягивания лопаток компрессоров в России и за рубежом. Рассмотрены нагрузки, которые испытывает режущая пластина при работе. Произведен подбор режущих пластин из каталога твердосплавных изделий Кировоградского завода твердых сплавов для обработки титана и жаропрочных сталей с учетом действующих сил. Ключевые слова: протягивание, нагрузка, лопатка, режущая пластина, титан, жаропрочный сплав.
В современных условиях острой конкурентной борьбы за рынки сбыта авиационной техники как внутри страны, так и за рубежом интенсификация производства газотурбинных двигателей (ГТД) означает внедрение мероприятий по значительному сокращению трудозатрат, снижению себестоимости обработки, сокращению сроков освоения новых изделий при одновременном повышении качества и
стабильности обработки, надежности и ресурса работы деталей в условиях эксплуатации. Повышенные эксплуатационные требования к деталям ГТД обусловлены особыми требованиями к безопасности воздушных перевозок людей и грузов.
Главной проблемой в современном протягивании является обеспечение качества и усталостной износостойкости при минимальных затратах
о
го
