CC BY
40Унификация узлов и агрегатов наземных комплексов транспортно-технологического оборудования
Капитонов Михаил Владимирович
ассистент кафедры «Инженерная графика», Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Km7571@yandex.ru
Под унификацией понимается приведение к единообразию, основанное на рациональном сокращении количества типов, видов и размеров изделий) одинакового функционального назначения.
В стандартах унификация находит отражение в типоразмерных рядах, на основе которых устанавливаются основные технические характеристики и рациональные параметры. В существующих литературных источниках имеются различные толкования понятия унификации машин, изделий, деталей; имеющиеся формулировки не противоречат друг другу, но и не являются исчерпывающими, т.к. не охватывают полного комплекса задач, решаемых унификацией. Обязательным условием, обеспечивающим унификацию, является разработка и утверждение перспективного типоразмерного ряда изделий аналогичного назначения. Перспективный типоразмерный ряд изделий аналогичного назначения следует считать утвержденным только лишь при условии, если он заложен в действующий стандарт.
Ключевые слова: унификация, стандартные детали, оригинальные детали, узлы, агрегаты
Основная часть
Основной единицей при характеристике унификации машин и оборудования принято считать деталь. Детали могут подразделяться на унифицированные, стандартизованные, заимствованные, покупные и оригинальные, сходя из того положения, что унификация воплощает в себе разработку и утверждение перспективного типо-размерного ряда изделий аналогичного назначения, под унифицированной деталью следует понимать деталь тождественную по своим основным и присоединительным параметрам действующему типоразмерному ряду и примененную в двух и более различных машинах или узлах.
Стандартизованные детали - детали, у которых основные и присоединительные параметры установлены государственными или отраслевыми стандартами.
Оригинальные детали - детали, спроектированные и примененные для одного конкретного изделия.
Заимствованные детали - детали, спроектированные и примененные первоначально как оригинальные для одного конкретного случая, а затем используемые в двух и более изделиях.
Покупные детали - детали, изготавливаемые сторонними организациями и закупаемые для установки на выпускаемых образцах продукции.
Узел считается унифицированным, если он находит применены в двух и более различных машинах. В зависимости от соотношения имеющихся в узле стандартизованных, заимствованных, покупных и оригинальных деталей он будет унифицирован полностью либо частично. Полностью унифицированный узел должен целиком состоять из стандартизованных деталей и по своим основным и присоединительным параметрам быть тождественным действующему типоразмерному ряду.
Машина считается унифицированной, если в ее конструкции использованы унифицированные узлы, причем унификация может быть полной и частичной.
Таким образом для воплощения в жизнь унификации необходимо строгое соблюдение принципов взаимозаменяемости.
Взаимозаменяемость есть свойство детали занимать свое место в узле без дополнительной механической или ручной обработки ее при сборке и выполнять свои функции, не нарушая установленных технических требований, предъявляемых к работе данного узла (машины, механизма или прибора).
Взаимозаменяемость может быть полной и неполной. Полная взаимозаменяемость достигается при выполнении геометрических, механических, физических и других параметров деталей с точностью, позволяющей сборку (или замену при ремонте) любых сопрягаемых деталей и узлов без дополнительной их обработки, подбора или регулирования при обеспечении требуемой точности сборки и эксплуатационных показателей машин в заданных пределах. Неполная взаимозаменяе-
X X
о
го А с.
X
го т
о
ю
2 О
м
см
0 см
со
01
о ш т
X
3
<
т О X X
мость характеризуется применением группового подбора, компенсаторов или регулировок.
Взаимозаменяемость деталей, узлов и механизмов позволяет организовать поставку запасных частей, облегчить ремонт, особенно в сложных условиях, сведя их к простой замене изношенных частей. Взаимозаменяемость лежит в основе всех важнейших принципов и форм организации современного производства и обеспечивается комплексом организационно-технических мероприятий, охватывающих проектирование, изготовление и контроль. Базой для осуществления взаимозаменяемости при современных масштабах и принципах организации промышленного производства является стандартизация. При проведении комплекса работ по унификации часто употребляется термины базовая модель и модификация.
Бод базовой моделью следует понимать узел (или машину), который принят за основной типовой представитель типоразмерного ряда изделий аналогичного назначения и на который базируются при разработке всего ряда[1].
Модификация - разновидность базовой модели, унифицированная с ней и отличающаяся от последней некоторыми не основными параметрами.
Конструктивно-унифицированный ряд - совокупность изделий одинакового или различного функционально-эксплуатационного назначения на основе конструктивной общности их узлов и деталей. Следует отметить, что в ряде случаев вместо термина конструктивно-унифицированный ряд применяют такие, как «гамма», «семейство» и др., однако термин «конструктивно-унифицированный ряд» является более обобщающим и всеобъемлющим.
Унификация, проводимая машиностроении, в зависимости от масштаба охвата подразделяется на следующие четыре основные категории: 1) межведомственная, 2) многоотраслевая, 3) отраслевая (ведомственная), 4)заводская.
Работы по унификации, проводимые совместно при участии нескольких ведомств, относятся к категории межведомственных.
Многоотраслевая унификация является одной из форм работ, проводимых по унификации, обеспечивая возможность применения изделия одного типоразмера в продукции, выпускаемой несколькими отраслями промышленности. Примером многоотраслевой унификации может служить использование дизельного двигателя ЯМЗ, выпускаемого Ярославским моторным заводом, в продукции различных отраслей промышленности.
Отраслевая унификация предусматривает комплекс работ по унификации, проводимых в масштабе одной отдельно взятой отрасли промышленности.
Заводская унификация предусматривает комплекс работ по унификации, проводимых в масштабе одного отдельно взятого предприятия.
Проведение работ по унификации может быть осуществлено двумя методами: частичным и полным (комплексным).
Метод частичной унификации целесообразно применять для изделий, стоящих на производстве. Однако разрешение вопроса унификации посредством использования метола частичной унификации является полумерой и ни в коем случае не может являться кардинальным решением вопроса.
Кардинальное решение вопроса унификации может быть осуществлено только лишь при условии проведения полной (комплексной) унификации, базирующейся
на основе создания специализированного производства унифицированных деталей, выпускаемых в необходимом объеме в соответствии с предварительно разработанными типоразмерными рядами унифицированных узлов и деталей аналогичного назначения.
Только полная унификация, основанная на использовании деталей и узлов, выпускаемых специализированным производством в соответствии с заранее разработанными и утвержденными типоразмерными рядами, может в полной мере решить насущные вопросы унификации деталей, узлов и машин. Метод полной (комплексной) унификации необходимо широко использовать для вновь создаваемых к инструкций изделий, готовящихся к постановке па произ- водство, т.к. этот метод основан на предварительной разработке типоразмерного ряда изделий аналогичного назначения.
Унификация независимо от методического подхода и масштабности проводимых работ подразделяется на следующие четыре направления: 1) размерная, 2) типовая, 3) типоразмерная, 4) модификационная.
Размерная унификация - унификация между однотипными изделиями, имеющими различные основные или присоединительные параметры,
Если, например, изделие типа «Х», выпускаемое промышленностью или готовящееся к постановке на производство, первоначально имело «п» разновидностей по основным или присоединительным размерам, а в результате унификации это количество уменьшилось до «п-к», то в данном случае была проведена работа в направлении размерной унификации.
Таким образом, размерная унификация предусматривает рациональное сокращение размерных параметров однотипных изделий аналогичного функционального назначения.
Типовая унификация - унификация изделий, имеющих сходные величины основных параметров, но отличающихся конструктивным исполнением.
Если, например, изделие <^», выпускаемое промышленностью или готовящееся к постановке на производство, первоначально имело «т» типовых конструктивных представителей с равнозначными величинами основных параметров, а в результате унификации количество типов уменьшилось до «т-р» то в данном случае была осуществлена работа в направлении типовой унификации.
Таким образом, типовая унификация предусматривает рациональное сокращение типов изделий аналогичного функционального назначения.
Типоразмерная унификация - унификация изделий аналогичного функционального назначения, не имеющих конструктивного подобия и отличающихся размерами основных параметров, т.е. типоразмерная унификация сочетает в себе одновременно работы как по размерной, так и по типовой унификации,
Если, например, <^>» имеющее «п» разновидностей основных параметров и «т» типовых конструктивных представителей, после проведения унификации сократилось по номенклатуре до «п-к» разновидностей основных параметров и «т-р» типовых конструктивных аналогов, то в данном случае имеет место направление ти-поразмерной унификации.
Модификационная унификация - унификация между базовой моделью и конструктивными модификациями, выполняемыми на основе этой базовой модели. Это направление является наиболее распространенным применительно к машиностроительным заводам,
В зависимости от характера исследуемых объектов работа, проводимая по унификации, может быть классифицирована по четырем разрядам: 1) деталей готовых; 2) узлов; 3) машин; 4) технологическая.
Таким образом, подетальная унификация неразрывно связана с работами, направленными на рациональное уменьшение номенклатуры находящихся в производстве и эксплуатации деталей изделий, а поузловая и машинная унификация соответственно узлов и мания.
Технологическая унификация связана с работами, направленными на рациональное сокращение действующих типовых технологических процессов, номенклатуры применяемых материалов, полуфабрикатов, оснастки и инструмента, находящихся в производстве и эксплуатации[2].
В связи с тем, что унифицируемые системы колесных машин в большинстве случаев включают в себя узлы и агрегаты, не имеющие конструктивного подобия и отличающиеся основными параметрами, целесообразно в первую очередь из всех направлений унификации более подробно рассмотреть типоразмерную унификацию.
Комплекс работ по проведению типоразмерной унификации узлов и агрегатов колесных машин, осуществляемых на любом уровне (местном, отраслевом или межотраслевом) независимо от метода (частичная или полная унификация), содержит следующие этапы:
1. Анализ применяемых деталей, узлов и агрегатов унифицированных систем. Настоящий анализ предусматривает:
а) Обзор и исследование структурных, конструктивных, кинематических схем узлов и агрегатов.
б) Классификация узлов деталей, узлов и агрегатов систем по функциональным, конструктивным и технологическим признакам.
в) Выявление признаков функционального, конструктивного и технологического подобия деталей, узлов и агрегатов систем.
г) Отбор наиболее совершенных с точки зрения технико-эксплуатационных показателей конструкций узлов и агрегатов.
д) Технико-экономические проработки целесообразности заимствования деталей, узлов и агрегатов.
В случае выявления в узлах и агрегатах сопоставляемых систем колесных машин подобия геометрии и взаимного расположения деталей, а также подобия их кинематических связей, вопрос о целесообразности заимствования деталей, узлов и агрегатов различных систем колесных машин окончательно решается после экономических проработок. [2].Унифицированные в соответствии с рассматриваемым направлением узлы и агрегаты могут найти свое применение на колесных машинах различного функционального назначения, включая рассматриваемые двухзвенные колесным поезда.
2. Установление оптимальных типоразмеров и разработка параметрических стандартов деталей, узлов и агрегатов.
Унификация узлов внутри системы двухзвенного колесного поезда должна прежде всего осуществляться в размерном направлении (размерная унификация). Это обеспечит возможность применения на тягаче и прицепном звене взаимозаменяемых узлов и агрегатов.
В различных отраслях промышленности для определения эффективности работ, проводимых по унификации, пользуется различными показателями, характери-
зующими степень унификации выпускаемых и готовящихся к производству изделий. К числу таких показателей относятся следующие[3,4,5]:
1) Коэффициент унификации по количеству деталей
( *уд)
^у2 (1)
где Худ- количество унифицированных деталей в изделии ; Хд- общее количество деталей в изделии.
2) Коэффициент унификации по весу ( Кув)
(2)
где Хув- вес унифицированных деталей; Хв- сухой, общий вес изделия.
3) Коэффициент унификации по весу ( #ут) [6].
(3)
¿.т
Хут - трудоемкость изготовления унифицированных деталей; Хт - общая трудоемкость изготовления изделия. Под термином унифицированные детали» в данном случае подразумеваются стандартизованные, заимствованные и покупные детали.
Худ — Хсд ~!~Хзд ~!~Хпд (4)
Хсд - количество стандартизованных деталей в изделии; Хзд- количество заимствованных деталей в изделии;
Хзд количество покупных деталей в изделии.
Вывод
Таким образом подставляя уравнение (4) в (1) получают
1Г _ Хсд+Хзд /с\
куд - _Х— (5)
д
Аналогично подставляя уравнение (4) в (2) и (3), получают окончательные формулы для определения коэффициента унификации соответственно весу и трудоемкости. Однако любая из приведённых формул дает одностороннюю характеристику степени унификации изделия, что является их существенным недостатком. Более полную характеристику степени унификации изделия может дать замена всех вышеуказанных показателей одним общим комплексным показателем, который бы отразил характерные стороны унификации данного изделия. Такой комплексный коэффициент степени унификации можно представить в следующем виде:
ЕвСв+Етй
где Сув - средняя стоимость единицы веса унифицированных деталей в изделии; Св средняя стоимость единицы общего веса изделия; h - средняя стоимость одного нормо-часа.
Таким образом К есть отношение части производственных затрат на изготовление унифицированных деталей к производственным тратам на изготовление всего изделия.
Литература
1. 1 Гадельшин Т.К. Параметрическая унификация конструктивных параметров автомобиля при его конструировании и производстве / Д.Т. Гадельшин / Известия МГТУ «МАМИ» - 2008. - № 1(5). - с 12.
2. 2 Никанорова Л.В. Унификация в автомобилестроении / М.В. Лосева, А.С. Сизенков / Вестник АнГТУ. - 2015. - №9. - с.197.
X X
о го А с.
X
го m
о
ю
2 О
м
3. 3 ГОСТ 1.1-2002 Межгосударственная система стандартизации. Термины и определения. введ. 200307-01- М.: Стандартинформ, 2003.
4. 4 ГОСТ 23945.0-80 Унификация изделия. Основные положения. введ. 1980-07-01. - М: Издательство стандартов, 81.
5. 5 ГОСТ Р 56470-2015 Документация конструкторская изделий ракетно-космической техники. Организация и порядок проведения экспертизы на соответствие требованиям стандартизации, унификации и каталогизации. введ. 2016-01-01 - М.: Стандартинформ, 2016.
6. Golikov, V. A., Vyacheslavovna, M. E., Amosov, A. G., & Rozdestvenskis, O. (2020). Unifying the exterior of complex technical systems in modern design. Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems, 12(7 Special Issue), 988-991. doi:10.5373/JARDCS/V12SP7/20202193
Unification of units and aggregates of ground-based complexes of
transport and technological equipment Kapitonov M.V.
Moscow Aviation Institute (national research university)
JEL classification: C10, C50, C60, C61, C80, C87, C90_
Unification is understood as bringing to uniformity, based on a rational reduction in the number of types, types and sizes of products) of the same functional purpose. In the standards, unification is reflected in the standard-size series, on the basis of which the main technical characteristics and rational parameters are established.
In the existing literature, there are different interpretations of the concept of unification of machines, products, and parts; the existing formulations do not contradict each other, but they are not exhaustive, since they do not cover the full range of tasks solved by unification. A prerequisite for ensuring unification is the development and approval of a promising standard-sized range of products for similar purposes. A promising standard-size range of products of a similar purpose should be considered approved only if it is included in the current standard. Keywords: Unification, standard parts, original parts, components, aggregates
References
1. Gadelshin because Parametric unification of the design parameters of the
vehicle in its design and manufacture / D. T. Gadelshin / Izvestiya MGTU "MAMI" - 2008. - № 1(5). - 12.
2. Nikanorova L. V. Unification in automotive engineering / M. V. Losev, A. S.
Lisenkov / Bulletin of Angta. - 2015. - No. 9. - p. 197.
3. GOST 1.1-2002 interstate standardization system. Terms and definitions.
introduction. 2003-07-01-Moscow: Standartinform, 2003.
4. GOST 23945.0-80 Product unification. Basic provisions. introduction.
1980-07-01. - M: Publishing House of Standards, 81.
5. GOST R 56470-2015 Design documentation of rocket and space
technology products. Organization and procedure of the expert examination for compliance with the requirements of standardization, unification and cataloging. introduction. 2016-01-01-Moscow: Standartinform, 2016.
6. Golikov, V. A., Vyacheslavovna, M. E., Amosov, A. G., & Rozdestvenskis,
O. (2020). Unifying the exterior of complex technical systems in modern design. Journal of
CS
0
CS
со
01
о ш m
X
3
<
m О X X
