Определение уровня качества гидростойки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© Ю.Ф. Набатников, Л.А. Зозулева 2004

УДК 539.413:622.284.54

Ю. Ф. Набатников, Л. А. Зозулева

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРОВНЯ КАЧЕСТВА ГИДРОСТОЙКИ

дним из основных показателей качества соединений деталей является зазор, который определяет особенности контакта деталей по сопрягаемым поверхностям [1]. В настоящее время качество соединений деталей оценивается полем допуска на изготовление. Если значение зазора (А) выходит за его пределы, то такое соединение бракуется, если не выходит - считается годным. Это решение принимается на стадии технического контроля фактических размеров деталей. Данным случаям можно сопоставить два значения уровня качества, которые, соответственно, будут равны нулю и единице.

В процессе эксплуатации детали соединений изнашиваются. Зазор в соединении увеличивается до предельной величины (А тах ), которая складывается из максимально допустимого зазора, полученного при изготовлении соединения (Д„„„ ), и величины максимально

' ^таХ.М^. ' '

допустимого износа (А эк). Очевидно, что соединения, изготовленные с меньшими зазорами, будут иметь по сравнению с соединениями, имеющими большие зазоры, больший эксплуатационный ресурс. Это соображение было положено в основу методических материалов по оценке качества соединений деталей с зазорами, разработанных на кафедре технологии машиностроения и ремонта горных машин МГГУ [1].

Необходимо отметить, что, основываясь на оценке уровня качества только отдельных соединений нельзя оценить уровень качества гидростойки в целом. Дело в том, что под действием нагрузок зазоры в соединениях выбираются, что приводит к смещению деталей относительно друг друга, а также к смещению деталей в смежных соединениях и узлах. Так, из-за наличия эксцентриситета приложения осевой нагрузки на гидростойку зазоры в смежных ступенях выбираются и возникают пере-

косы как между ступенями, так и перекосы плунжеров относительно гидроцилиндров. Таким образом, зазоры в соединениях оказывают существенное влияние на положение функциональных поверхностей в пространстве относительно друг друга, что может оказывать существенное влияние на величину действующих на детали соединений нагрузок. Поэтому задача оценки уровня качества гидростойки по показателю точности требует самостоятельного решения и в настоящее время не решена.

Зазоры в соединениях деталей, их линейные размеры, погрешности изготовления и сборки определяют положение функциональных поверхностей в пространстве относительно друг друга. Так как эти параметры являются случайными величинами, изменяющимися в пределах соответствующих полей допусков, то и взаимное расположение цилиндра и плунжера в гидростойке является случайным. Это значит, что существует вероятность того, что в определенных сборочных единицах при их силовом нагружении функциональные поверхности займут такое фактическое положение, которое не будет соответствовать расчетной схеме. Под соответствием фактической схемы нагружения расчетной схеме понимается такое соответствие, при котором координаты точек приложения нагрузок и величина этих нагрузок соответствуют диапазонам значений, заданным конструктором. Если при изготовлении деталей и их сборке реализуется схема нагружения, отличная от расчетной. Очевидно, что между положением цилиндра и плунжера гидростойки в пространстве и геометрическими параметрами соединений существует определенная взаимосвязь, которая может быть выражена аналитически. Используя данные зависимости, можно рассчитать диапазоны значений геометрических параметров соединений, включая точность изготовления деталей, при которых вероятность соответствия фактической схемы нагружения расчетной схеме будет равна еди-

ГГ.,*, - Ь

* л

ГГЫ]1 * *

IT А,

4 : !

* 1 .

нице. Конечными результатами такого расчета должны быть величины минимального (д ) и

максимального (д ) зазоров в соответствующих соединениях (/ ), а также величины других геометрических параметров соединений, например, линейные размеры деталей, при которых гарантируется, что расположение функциональных поверхностей в пространстве будет соответствовать расчетной схеме, а величины нагрузок, действующих на детали соединений, не будут превышать установленных значений.

Необходимо отметить, что для реализации определенного положения функциональных поверхностей гидростойки в пространстве относительно друг друга существенны не столько величины геометрических параметров соответствующих соединений, а определенные соотношения или пропорции между ними. Поэтому, если эти соотношения и пропорции соблюдаются, то теоретически существует множество значений Д min И

д , при которых обеспечивается положение

функциональных поверхностей в пространстве, соответствующее расчетной схеме. Однако на практике величина этих зазоров ограничивается, в частности, требованиями к герметизации и уплотнению узлов; предельными величинами зазоров в соединениях, при которых действующие на детали соединений нагрузки начинают превышать допустимые расчетные; технологическими возможностями изготовителя; экономической целесообразностью изготовления и эксплуатации высокоточных соединений и т. п.

Очевидно, что на положение функциональных поверхностей гидростойки в пространстве,

Рис. 2. Расчетная схема назначения точности изготовления деталей соединений

помимо геометрических параметров соединений могут оказывать влияние деформации соответствующих поверхностей, если их величина сопоставима с величи_______^ ной этих параметров. Поэтому

зазор расчеты величин упругих и (или)

пластических деформаций (А )

qi

должны быть включены в аналитические зависимости, по которым определяются положение функциональных поверхностей в пространстве и величина нагрузок, действующих на детали соединений.

Кроме того, в процессе эксплуатации поверхности сопрягаемых деталей изнашиваются, что приводит к увеличению зазоров в соединениях. Износ можно учесть, если задаться эксплуатационным ресурсом гидростойки, и по зависимостям, описывающим процессы износа в соответствующих соединениях, определить величину допускаемого износа (д .).

С учетом высказанных соображений, фактическая схема нагружения гидростойки либо соответствует расчетной схеме, либо нет. С этими состояниями можно сопоставить два значения уровня качества, равные, соответственно: 0< Кс <1 или Кс =0. Назначение

точности изготовления деталей соединений для первого случая можно провести в следующем порядке (рис. 2):

- определяются максимальный

( ^ max ■ ) И минимальный ( A mm. ) ЗаЗОрЫ В СОответствующих соединениях, при которых фактическая схема нагружения гидростойки соответствует расчетной схеме с вероятностью, равной единице. Рассчитывается общее поле допуска на зазор в соответствующем соединении: ITA. = А . — А ■ .;

i max i min i 5

- рассчитывается поле допуска зазора, учитывающее изготовление и износ деталей соединений. Для этого из общего поля допуска на зазор вычитается величина деформации под действием нагрузок: IT А изж1 = IT А. — А.;

- определяется поле допуска зазора при

изготовлении деталей соединений:

ITA = ITA -Д = ITA■ -А.-А .;

из изэк i эк i i qi экг

- по величине минимального зазора А т!п и полю допуска на зазор при изготовлении (/уд ) определяется квалитет точности, по

которому необходимо изготавливать деталь соединений, и виды посадок в соединениях.

Назначив точность в соединениях гидростойки, можно рассчитать уровни их качества (к ) по показателю точности. Соединение,

С[

уровень качества которого будет наименьшим (КС т;п), определяет уровень качества гидростойки в целом (К ), т. е. Кг.,, = КС . . По-

СЬ ' СЬ С тт

следнее утверждение справедливо, если интенсивность изнашивания во всех соединениях одинакова. В противном случае необходимо

рассчитать ресурс каждого соединения (Та ), и по соединению, имеющему минимальный ресурс (Ттт ), определить уровень качества гидростойки по показателю точности.

Отметим, что повысить уровень качества гидростойки за счет совершенствования процесса сборки соединений, выдерживая в них, например, определенные количественные соотношения между зазорами, практиче-

ски невозможно из-за большой информационной размерности этой задачи и накопления значительных объемов незавершенного производства.

Выводы:

1. Точность изготовления деталей соединений гидростойки должна обеспечивать соответствие фактической схемы ее нагружения расчетной схеме при всех сочетаниях размеров деталей в пределах их полей допусков с учетом деформаций поверхностей от действующих нагрузок и предельного износа в соединениях.

2. Уровень качества гидростойки в целом необходимо определять по соединению с наименьшим уровнем качества по показателю точности. Если точность изготовления деталей соединений с учетом деформаций поверхностей от действующих нагрузок и предельного износа в соединениях не обеспечивает соответствия фактической схемы нагружения расчетной схеме, то уровень качества гидростойки равен нулю. Изготовление и эксплуатация такой гидростойки недопустимы.

---------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СоподГ.И. Основы квалиметрии. - М.: МГИ, 1991.

Коротко об авторах

Набатников Юрий Федорович - доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.

Зозулева Лариса Александровна - доцент, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова.