Разработка комплексной методики выбора средств измерений линейных размеров при ремонте сельскохозяйственной техники

Шкаруба, Нина Жоровна

автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Разработка комплексной методики выбора средств измерений линейных размеров при ремонте сельскохозяйственной техники

кандидата технических наук: Шкаруба, Нина Жоровна
город: Москва
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.20.03
цена: 450 рублей

Диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем на тему «Разработка комплексной методики выбора средств измерений линейных размеров при ремонте сельскохозяйственной техники»

Автореферат диссертации по теме "Разработка комплексной методики выбора средств измерений линейных размеров при ремонте сельскохозяйственной техники"

На правах рукописи

ШК АРУБА НИНА ЖОРОВНА

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ ВЫБОРА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ПРИ РЕМОНТЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Леонов Олег Альбертович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пучин Евгений Александрович

кандидат технических наук, профессор Шнырев Анатолий Павлович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Российский государственный

аграрный заочный университет»

Защита состоится 13 марта 2006 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 при ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» по адресу: 127550, Москва, Тимирязевская ул., 58

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ

Автореферат разослан 10 февраля 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.т.н., профессор

А.Г. Левшин

¿О0<£А

1934 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрождение Российской экономики немыслимо без подъема сельскохозяйственного производства, которое зависит от качества применяемой техники.

Повышение качества ремонта сельскохозяйственных машин, их надежности и долговечности - одно из важных направлений технического прогресса.

Из отчетов ЦМИС Минсельхоза России за последние годы видно, что сельскохозяйственная техника в 90 % случаев изготавливается с нарушением технических условий. Ресурс отремонтированной сельскохозяйственной техники составляет 40...80 % от ресурса новой.

Качество ремонта во многом зависит от того, насколько ремонтные предприятия обеспечены необходимым контрольно-измерительным оборудованием и инструментом. Правильный выбор средств измерений позволяет, с одной стороны, повысить качество отремонтированной техники, а с другой - снизить себестоимость ремонта за счет уменьшения внутренних и внешних потерь.

Таким образом, исследования направленные на разработку методик выбора средств измерений для ремонтного производства являются актуальными и имеют ресурсосберегающее значение для агропромышленного комплекса.

Цель исследований. Разработка и апробация методики выбора средств измерений на основе минимизации функции изменения затрат и потерь в зависимости от погрешности и объема измерений.

Объект исследований. Новые и восстановленные под первый ремонтный размер коленчатые валы двигателей ЯМЗ-2Э8 и его модификаций.

Предмет исследований. Формирование брака первого и второго рода (количества неправильно принятых и неправильно забракованных изделий) и потерь на каждом этапе контроля в ремонтном производстве.

Общая методика исследований включает анализ существующих методов выбора средств измерений и методов расчета вероятностных характеристик разбраковки; методику микрометража и дефектации новых, изношенных и восстановленных элементов деталей; методику определения количества годных, дефектных, неправильно принятых и неправильно забракованных изделий.

Научная новизна. Разработана комплексная методика выбора средств измерений линейных размеров, которая основана на определении потерь, связанных с измерениями при оценке качества технологических процессов ремонта деталей сельскохозяйственной техники.

Практическая значимость результатов исследований. Разработаны рекомендации по выбору средств измерений для различных объемов измерений с учетом реальных параметров рассеяния измеряемых объектов. Предложенные методики расчета и рекомендации предназначены для метрологических и технологических служб предприятий технического сервиса.

Реализация результатов исследований. Результаты исследования внедрены в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства» (ВИМ), ОАО «Ду^околамский^авторемонтный за-

I библиотека |

тштттЛвшштштлат

вод», ООО «Клинская сельхозтехника», ООО «Ремзавод», что подтверждено соответствующими актами.

Апробация. Основные положения и результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены: на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы агроинженерной науки», посвященной 75-летию ФГОУ ВПО МГАУ, (г. Москва 12-14 октября 2005 г.); на семинаре заведующих кафедрами и ведущих преподавателей по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» по теме «Совершенствование и технология обучения студентов по метрологии, стандартизации и сертификации» (г. Москва 24-28 января 2005 г.); на седьмой сессии международной научной школы «Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов» (г. Санкт-Петербург, 24-28 октября 2005 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ, в т.ч. одно учебное пособие и практикум.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста и содержит 43 рисунка, 46 таблиц, библиографию из 87 наименований и 1 приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Состояние вопроса и задачи исследований

Анализ мероприятий по повышению качества метрологического обеспечения предприятий показал, что замена средств измерений (СИ) более совершенными позволяет сократить эксплуатационные затраты на обслуживание СИ за счет повышения их технической и метрологической надежности и снизить потери от погрешностей измерений и контроля.

Основное условие выбора СИ (по ГОСТ 8.051 -81) выглядит так:

(1)

где <5 - допускаемая погрешность измерений; Л/,„, - погрешность СИ.

Кроме этого, в настоящее время существует несколько методик выбора СИ: по коэффициенту уточнения; по принципу безошибочности контроля без учета стоимости СИ; с учетом безошибочности контроля и его стоимости; по технико-экономическим показателям. Анализ этих методик показал, что экономические аспекты, связанные с выбором СИ либо не затрагиваются вообще, либо имеют чисто формальный и обобщенный подход, не позволяющий учитывать реальные особенности СИ, объектов измерений, и характеристику контролируемых технологических процессов.

Для ремонтного производства измерения имеют ряд особенностей, которые требуют разработки специальной методики выбора СИ - это и значительно ббльшие зоны рассеяния изношенных размеров по отношении?, к полям допусков, и низкая точность изношенного технологического оборудования, и сильная асимметрия зон рассеяния по отношению к полям допусков, и отсутствие периодичности поверки СИ (что приводит к увеличению погрешности измере-

ний), и т.д. Анализ реально применяемых и нормируемых в технических требованиях на капитальный ремонт СИ показал, что в большинстве случаев нарушается условие (1).

Существующий метод расчета количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей (РД 50-98 -86) применим только для случая, когда центр группирования рассеяния совпадает с серединой поля допуска. Другие методики расчета очень сложны и трудоемки.

Функции изменения потерь в зависимости от величин погрешностей измерений авторами практически не исследованы, а если и рассмотрены, то носят общетеоретический и элементарный математический характер.

Основная трудность технико-экономического подхода при выборе СИ заключается в том, что сам процесс измерения не сопровождается непосредственным созданием материальных ценностей, т.е. отсутствует такой показатель как полезный эффект, следовательно, применить общеизвестный интегральный метод оценки невозможно.

Основные задачи исследований:

рассмотреть теоретические основы оптимизации погрешности измерений; систематизировать и разработать методику определения затрат, связанных с контролем в ремонтном производстве;

выявить места формирования потерь в общем цикле ремонтного производства и разработать методику их определения по каждому месту возникновения;

разработать компьютерную программу для расчета количества годных, бракованных, неправильно принятых и неправильно забракованных деталей;

апробировать полученные методики выбора СИ для наиболее важной и сложной детали двигателей внутреннего сгорания - коленчатого вала, его шатунных и коренных шеек. Выявить и аппроксимировать реальные функции затрат и потерь в зависимости от погрешности назначенных СИ;

разработать методику расчета сравнительной экономической эффективности выбора СИ и определить экономический эффект от применения проектных предложений.

2. Комплексная методика выбора средств измерений линейных размеров для ремонтного производства

Вначале приведем общетеоретический алгоритм выбора средств измерений по технико-экономическим критериям оптимизации (2)...(5).

Выбираем номенклатуру средств измерений с учетом метрологических характеристик (цена деления, пределы измерений) по условию (1).

Определяем годовые приведенные затраты на проведение измерений для каждого из выбранных средств измерений по формуле:

Згт=Зи+Би-К, " (2)

где Зи - текущие затраты на измерения технологического параметра, р /год; К - удельные капительные вложения и другие единовременные затраты, приходящиеся на измерения технологического параметра, р; Ей- нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений

Рассчитываем годовые потери от применения каждого из выбранных средств измерений

/У/, = Л„, + 77,

(3)

где Пт - потери, обусловленные погрешностью измерений при контроле качества изготовления, ремонта и приемки продукции, р /год, П ж - потери в сфере применения изделий у изготовителя, обусловленные пропуском дефектных изделий (ошибками 2-го рода) при выходном контроле продукции, р./год

Определяем наилучшее средство измерения из условия минимизации суммы затрат на измерения З'т и потерь из-за погрешности измерений п'„:

3'=(з'т + П'и)->тш (4)

те 3' - суммарные годовые издержки на измерения, руб /год

В заключение расчетов определяем годовой экономический эффект от использования более точного средства измерений:

I де Вии Вщ - годовые объемы измерений, изм./год.

В формулы (2) и (3) входят множество элементов как затрат, так и потерь, величины которых необходимо определять исходя из конкретных условий - вида средств и методов измерений, характеристик объекта измерений, программы производства (контроля), производительности СИ и ряда других параметров. Рассмотрим методику расчета этих элементов более подробно.

В затраты на измерения в общем случае входят единовременные и текущие затраты. Единовременные затраты состоят из следующих элементов: вложений в научно-исследовательские и опытно-конструеторские работы, связанных с разработкой средств и методик измерений и поверки, программного обеспечения (Зниокг)', затрат на метрологическую аттестацию методик и нестандартизованных средств измерений (Зщ)', вложений на приобретение средств измерений (КСи)', затрат на монтажные и пуско-наладочные работы {3ПМР).

Текущие затраты на измерения - это затраты на: периодическую поверку СИ (Зп); техническое обслуживание СИ (Зю); текущий ремонт СИ (данные затраты вместе с первыми двумя видами текущих затрат составляют затраты на метрологическое обслуживание средств измерений) энергию питания СИ и материалы, расходуемые в процессе измерений (Зэм); заработную плату операторов, выполняющих измерения (3^п)\ амортизационные отчисления (Зам)-

Для ремонтного производства затраты на годовой объем измерений рассчитываем по формуле

Технические измерения при ремонте машин имеют свои особенности. На основе приведенной схемы (рисЛ), проследим этапы формирования экономических потерь, связанных с ошибками (Ргл, Рщ) контроля, в ремонтном производстве.

После разборки машины, прежде всего дефектуют ее детали и отдельные узлы. При дефектации выясняют пригодность детали (узла) к дальнейшей эксплуатации путем измерения ее параметров.

Специальными исследованиями установлены величины предельно допустимых износов в сопряжениях при эксплуатации и выбраковочных размеров при ремонте. Таким образом, задают два допуска: допуск на обработку и допуск на износ. В результате чего после дефектации мы имеем три группы деталей

(5)

% ~ + % и + Зц> + 3!П +3Ш +3/

'АМ

(6)

(рис.1), в каждой из которых будут присутствовать как детали неправильно принятые, так и неправильно забракованные. Тогда общие потери от ошибок контроля при дефектации будут иметь вид

Пд=Щ+П2, (7)

где П\ - потери, связанные с ошибками контроля при дефектации деталей в группы годных (в сопряжении с новыми деталями) и требующих ремонта; П2 - потери, связанные с ошибками контроля при дефектации деталей в группы требующих ремонта и негодных

Рис. 1. Формирование экономических потерь, связанных с возникновением ошибок контроля в ремонтном производстве : П\ - потери от ошибок контроля при дефектации деталей на группы годных и требующих ремонта, Пг - потери от ошибок контроля при дефектации деталей на группы требующих ремонта и негодных, Пз - потери, возникающие в связи с ошибками при контроле восстановленных деталей, Л4 - потери от ошибок контроля новых запасных частей поступающих на комплектацию сборочных единиц; Пь - потери от ошибок при контроле готовой продукции

После дефектации, детали требующие ремонта поступают на восстановление и проходят через окончательную обработку. Качество обработки проверяют методом двустороннего контроля, поэтому потери Л3 от ошибок этого контроля определяем по формуле

'п, = аШДъ +пВД1 з, '(8)

где Пвьр - потери, возникающие из-за наличия годных деталей, попавших в брак при контроле качества восстановления; Пцдп - потери, возникающие из-за бракованных деталей, подпавших в годные при контроле качества восстановления.

^W) = Пкс 1' ^кс + Поьъ ' Ров + ПРг • Рр , (9)

где Пк<1 - потери при выявлении негодных деталей на стадии комплектации и сборки; Пщг- -потери при выявлении негодных деталей на стадии обкатки и испытаний (выходной контроль). Пп- потери при выявлении брака у потребителя

= (10)

где Вк - количество проконтролированных деталей после восстановления; Рщз - вероятность принятия дефектных деталей как годных в процессе контроля качества восстановления

П„„1 = к • Рим ,-0-Л«)] + За,); (11)

= К ■ Ртп ■ (1 - Роь - Роь Рк< )](3, + и (12)

гле - потери, возникающие из-за наличия годных деталей, попавших в исправимый брак при контроле качества восстановления, П*т- потери, возникающие из-за наличия годных деталей попавших в неисправимый брак при контроле качества восстановления

03)

^"</.71 = Вк ' Р'нгдь ' Зщ И ' (14)

где Р'ы/П- вероятность того, что юдные детали будут отнесены к деталям с исправимым браком после контроля качества операции восстановления

ПЦ,1 = Вк ^г,о-[(С,Ф+35)-С0], (15)

где Рцщъ - вероятность того, что годная деталь будет отнесена к деталям с неисправимым браком, после контроля качества операции восстановления.

Новые детали, поступающие на комплектование, также подвергаются двустороннему контролю, ошибки которого приводят к потерям /74. Все забракованные детали, в том числе и неправильно забракованные, обычно возвращают поставщику, поэтому в расчетах Пц будем учитывать только потери от ошибок 2-го рода. Эти потери определяем по формуле

П у.4 = ПКГА ■ Р КГ + П<ш-Р01;+Лр4-Р1,, (16)

где П,щ - потери при контроле новых деталей поступающих на комплектование деталей, сборочных единиц и агрегатов возникающие из-за наличия негодных деталей, принятых как годные, /7/кч - потери при выявлении негодных деталей на стадии комплектации и сборки; Пщл - потери при выявлении негодных деталей на стадии обкатки и испытаний (выходной контроль), Пи~ потери при выявлении брака у потребителя.

Последний этап контроля качества отремонтированных агрегатов (двигателей) - испытания. Потери от ошибок на этой операции Я5 оцениваем так:

Я,=л;,.,5+Я„„ (17)

где Ли* - потери, возникающие из-за ошибочного забракования годных двигателей при испытании, /7,// 5 - потери, возникающие из-за дефектных двигателей, ошибочно принятых как годные при испытании

3. Методика проведения экспериментальных исследований

В качестве объекта исследований были выбраны коленчатые валы двигателя ЯМЗ-238. В результате анализа исследований профессора А.И. Иванова, нами была обобщена и усовершенствована методика проведения микрометража и дефектации шатунных и коренных шеек коленчатого вала. Предложено вместо 2-х сечений (по ГОСТ 18509-88) измерять шейки как минимум в 3-х, что позволяет установить как форму отклонения от цилиндричности - профиля продольного сечения (бочкообразность, седлообразность), так и узнать первоначальный размер шейки по не изнашиваемому пояску, остающемуся от масляной канавки вкладыша.

На основе анализа обобщенной схемы контроля существенно дополнена методика определения вероятностных характеристик параметров разбраковки. Теперь можно определить количество неправильно принятых и неправильно забракованных изделий при любом расположении зоны рассеяния относительно поля допуска как по верхней, так и по нижней границе. Предложено использовать математическую совокупность определения вероятностей процесса разбраковки (18), на основе которой разработана компьютерная программа расчета вероятностных характеристик численным методом в среде ОеШе 7. Алгоритм основной программы для определения вероятностных характеристик контроля представлен на рис. 2. Для ввода данных используют шесть текстовых полей: $х 5У - средние квадратические отклонения распределения непрерывной случайной величины X (размера) и У (погрешности); Х$! - математическое ожидание случайной величинны Х\ Хи и Х„ — нижняя и верхняя контрольные границы случайной величины Х\ еря - требуемая точность расчета.

Рис. 2. Алгоритм основной программы для определения вероятностных характеристик контроля

= (fix) '\<р(у jdytlx

\. * II

\j

, = [jfx) \<p(y)dydx:

- * \ и

X I „- \

, ^ f f(x) у )d ydx

, = }f(x) \ф(у )dy&, *. * i. »

Л» ~ ''л 1 + ^л

: = J

\p(y )dy ■ ¡VfrJdr ■

dx ,

\v(r №r

i.-v \<p(y )dy

= P + P

' ~ -^wi + ''/иг

} (18)

где /frj и - соответственно плотности распределений измеряемого параметра и погрешности измерений; Рда - вероятность того, что контролируемое изделие дефектно и будет признано дефектным по результатам контроля, с левой стороны поля допуска; Р;цц - вероятность того, что контролируемое изделие дефектно и будет признано дефектным по результатам контроля, с правой стороны поля допуска; Pi/n - вероятность того, что контролируемое изделие годно, но будет признано дефектным с левой стороны поля допуска; Руда- вероятность того, что контролируемое изделие годно, но будет признано дефектным, с правой стороны поля допуска, Рщ \ -вероятность того, что контролируемое изделие дефектно, но будет признано годным - ошибка 2-го рода, с левой стороны поля допуска; Рдп - вероятность того, что контролируемое изделие дефектно, но будет признано годным - ошибка 2-го рода с правой стороны поля допуска

4. Результаты исследований и их анализ

Измерения проводились с целью выявления параметров и законов распределения диаметров коренных и шатунных шеек коленчатых валов двигателей ЯМЗ-238. Диаметры шеек контролировались у восстановленных и новых валов. Параметры исследуемых деталей приведены в таблице 1.

Таблица 1

Наименование измеряемого диаметра Номинальный размер с отклонениями Допуск, мм Размер, допустимый в сопряжении с новыми деталями Ремонтный размер

Коренная шейка 110.0,015 0,015 109,95 1Р-109,75^015 2Р- 109,5-oois ЗР- 109,254,015 4Р- 109-о.ои

Шатунная шейка 88.0,015 0,015 87,95 1Р-87,7541,015 2Р-87,541,015 ЗР-87,254,,ои 4Р- 8741.015

Для осуществления поставленной задачи были проведены экспериментальные измерения диаметров шеек восстановленных и новых валов на ООО «Ремзавод». В порядке эксперимента, в течение 2-х лет, по двигателям ЯМЭ-238

и

было измерено: восстановленных под 1-й ремонтный размер (1Р) коленчатых валов - 100 штук, новых коленчатых валов - 100 штук.

В результате проведенных исследований выявлено, что рассеяние диаметров шатунных шеек, восстановленных под 1Р, подчиняется закону нормального распределения (ЗНР) с вероятностью согласия 0,72. Годными являются 44,64 % шеек, с исправимым браком - 33 %, с неисправимым браком - 22,36 %. Рассеяние размеров восстановленных под 1Р коренных шеек коленчатых валов подчиняется ЗНР с вероятностью согласия 0,78. Годными являются 51,33 % шеек, с исправимым браком - 31,56 %, с неисправимым браком -17,11 %.

Рассеяние размеров шатунных шеек новых коленчатых валов подчиняется ЗНР с вероятностью согласия 0,88. Годными являются 78,06 % шеек, с исправимым браком - 14,01 %, с неисправимым браком - 7,93 %. Рассеяние размеров коренных шеек новых коленчатых валов подчиняется ЗНР с вероятностью согласия 0,92. Годными являются 67,3 % шеек, с исправимым браком - 21,19 %, с неисправимым браком - 11,51 %.

При составлении номенклатуры оцениваемых СИ, в качестве базового СИ нами принят микрометр гладкий типа МК ГОСТ 6607-90, который указан в технических требованиях на капитальный ремонт как основное СИ для контроля размеров шеек коленчатых валов любых марок двигателей.

Для сравнения с базовым средством измерений нами выбраны - одно СИ с увеличением погрешности (по отношению к микрометру МК) и четыре - с уменьшением погрешности до наименьшего значения, при условии, что все средства измерений универсальные и могут быть использованы при работе в руках. Номенклатура выбранных СИ и их метрологические характеристики представлены таблице 2.

Таблица 2

Метрологические характеристики средств измерений

для контроля шатунных и коренных шеек коленчатого вала ЯМЭ-238НБ

Наименование прибора Условное обозначение Измерительная головка Цена деления, мм Диапазон измерений, мм Диапазон показаний, мм Погрешность, мкм*

Микрометр МК-100 МК-125 - 0,01 75...100 100... 125 - ±15

Микрометр рычажный МР-100-0,002 МР-125-0,002 - 0,002 75...100 100... 125 0,06 ±7,5

Скоба индикаторная СИ-100-0,01 СИ-200-0,01 ИЧ-10 0,01 50... 100 100...200 0...10 ±20

Скоба индикаторная СИ-100-0,002 СИ-200-0,002 2МИГ 0,002 50... 100 100...200 0...2 ±6,5

Микрометр с цифровым индикатором МКЦ-1(ХИ),001 МКЦ-125-0,001 - 0,001 75...100 100...125 - ±3

Скоба рычажная CP-100-0,002 CP-125-0,002 - 0,002 75...100 100...125 ±80 ±2

•Согласно паспортным данным

<Ф 4600

и 2200

ю 4100

я

X 3700

к

£ X 3300 -

я

X

п 2900 -

и

(Ч

и ч 2500 -

а

&

2100

—

У** »694,5« ' - 0,52 04

Г1 о 1 •Л я

о м 5! о

о о" § о' §

Л о

о о &

о * 2 X и

г- ~

§

И

г

я 8

х

о

8 9

2.

1

о'

л

гч

ьг

2

— ГЧ

X

и

2

Средство тмерейня (погрешность)

Средство измерений (погрешность)

——— линия тренда а б

Рис 3 Годовые затраты на измерения шатунных (а) 'и коренных (б) шеек коленчатых валов зависимости от погрешности СИ

Для выбранных СИ были определены годовые затраты на измерения в зависимости от вида средства измерений при условии увеличения погрешности измерений (рис. 3). Установлено, что имеется общая тенденция уменьшения затрат при снижении точности измерений, хотя гистограмма имеет скачкообразный характер из-за большой разницы цен на СИ.

Для определения потерь от погрешности СИ при контроле размеров восстановленных коленчатых валов применим методику расчета, изложенную во второй главе.

В процессе двустороннего контроля валы сортируются на три группы: валы, размеры которых попадают в допуск на изготовление (годные) -поступают на операцию комплектования и сборки;

валы, у которых диаметры шеек меньше, чем наименьший допустимый диаметр (неисправимый брак) - обрабатывают под следующий ремонтный размер;

валы, у которых диаМетрьг шеек больше, чем наибольший допустимый размер (исправимый брак) - повторно обрабатывают.

В результате наложения рассеяния погрешности СИ на рассеяние размеров, образуются потери Пц, определяемые по формуле

П, = Пшп+Пащ, ' (19)

где Пыл - потери, возникающие из-за наличия годных валов, попавших в брак при контроле качества восстановления, Пддг - потери, возникающие из-за наличия бракованных валов, попавших в годные при контроле качества восстановления

" В, и ~ П к, ц'РКС +ЛоБВ'

Роь+Лт-Р,, (20)

где ПКСЕ - потери при выявлении бракованных валов на операциях комплектации и сборки; Поьй - потери при выявлении бракованных валов при обкатке и испытании (выходной контроль); При - потери при выявлении брака у потребителя; Ркг - вероятность обнаружения брака при комплектации и сборке; Ров - вероятность обнаружения брака при обкатке и испытании; Рр- вероятность обнаружения брака у потребителя

ПКс*=Нв-Рт -V, (2!)

где Ви - количество измеренных валов после восстановления; Рвдг - вероятность того, что дефектные валы в группе, требующих восстановления, будут отнесены к группе валов, поступающих на комплектование и сборку; Зкс - затраты на комплектацию и сборку.

+3ОТ), (22)

П„„ = [вв Гт ^-Ро,,-Роь Ркс)\{Зу^ЗР), (23)

где 30ь - затраты на обкатку и испытания, Зу - затраты на устранение дефекта, Зр- затраты на штрафы и рекламации от потребителя

ПВГЯ=П£Л+П%Д, (24)

где П'!ЦД - потери, возникающие при контроле качества восстановленных деталей из-за годных валов, попавших в группу исправимого брака; П^гд - потери, возникающие при контроле качества восстановленных деталей из-за годных валов, попавших в группу неисправимого брака

П ыд - В в ' ^вгд ' Зисп > (25)

где Рщ-д - вероятность, что годные валы будут отнесены к группе валов с исправимым браком; Зисп-стоимость повторной обработки одной шейки коленчатого вала.

Коленчатые валы, размеры которых были приняты как неисправимый брак, возвращают на восстановление и обрабатывают под 2-ой ремонтный размер. Таким образом, потери в случае, когда валы забраковывают ошибочно, определяем по формуле

П нгд - & в ' Р агд ' , (26)

где РщД - вероятность того, что годные валы будут отнесены к группе валов с неисправимым браком; Зв~ стоимость восстановления одного коленчатого вала.

На основании полученных данных, построены гистограммы зависимости потерь от вида и погрешности СИ (рис. 4), откуда видно, что с увеличением погрешности измерений наблюдается пропорциональный рост потерь.

Далее, согласно предлагаемой методике, были определены суммарные годовые издержки (4) при контроле размеров восстановленных и новых шеек коленчатых валов. Результаты исследований представлены на рис. 5.

В результате оптимизации выявлено, что затраты на измерения не сопоставимы с потерями и слишком малы. Поэтому оптимальным СИ, по критерию минимизации суммарных годовых издержек, является самое точное (рис. 5): для шатунных шеек - скоба рычажная СР 100-0,002; для коренных шеек - скоба рычажная СР 125-0,002.

С целью разработки рекомендаций по использованию универсальных СИ для различных типов ремонтного производства "(единичного и мелкосерийного) были проведены исследования зависимости суммарных годовых издержек от вида СИ, погрешности СИ и объемов измерений. Были построены трехмерные диаграммы* (рис. 6). Смысл этих исследований заключается в поиске критической точки, когда затраты на контроль превысят потери, а оптимизация сместится к СИ с большей погрешностью и низкой стоимостью.

- характер кривых для коренных шеек и для случая контроля новых валов аналогичен представленным

200000

250000

: 200000

& 150000

I

X

| 100000

50000

сч , я л 1 о •л о м о _

у* я* О V© п ° 2 в

Ы. ©* | 8 О* - 5? К -и - I3"

Средства измерений (погрешность)

Руб.

240000

—— линия тренда а б

Рис 4 Потери при измерениях восстановленных шатунных (а) и коренных (б) шеек в зависимости от погрешности СИ

Рув.

1 250000

120000

200000

■ .... ,...

■ >

—

■ ...

4.

Я 8

¿Г ' 5 1

о г- § Я О о

ьг

— о * -н г о С 5

1 - о О

5. 8 §.

% £ И

5 и 5

Средства измерений (погрешность) I Годовые затраты на измерения □ Потери

й! I?

г* д! з! «I

и § 3 8. х А ь &

СГ о О 2

Средства измерений (погрешность) ВГодовые затраты на измерения □ Пш ери

а б

Рис. 5. Технико-экономическое обоснование выбора СИ при контроле размеров восстановленных шатунных (а) и коренных (б) шеек коленчатых валов двигателей ЯМЭ-238

Рис. 6. Суммарные годовые издержки в зависимости от погрешности и объемов измерений восстановленных шатунных шеек вала двигателя ЯМЭ-238

В результате проведенных исследований для диапазона программы ремонта от 20 до 140 валов в год, нами было выявлено, что с ростом объема производства значительно увеличиваются суммарные годовые издержки, на которые, в свою очередь, оказывают преобладающее влияние потери от наличия погрешности измерений.

На основании вышеизложенного, можно сформулировать следующие рекомендации:

начиная с программы производства 60 валов и более рекомендуется использовать самые высокоточные универсальные СИ, в нашем случае - для шатунных шеек - скобы рычажные СР 100—0,002, для коренных шеек - скобы рычажные СР 125-0,002;

при единичных объемах производства потери сопоставимы с затратами на измерения, поэтому можно использовать более дешевые СИ, удовлетворяющие условию (1), в нашем случае - микрометры рычажные МР, скобы индикаторные СИ (с головкой 2МИГ) и микрометры с цифровым индикатором МКЦ.

Таким образом, при выборе универсальных СИ по технико-экономическому критерию, начиная с мелкосерийного производства, необходимо использовать самые точные СИ из возможной номенклатуры.

В результате расчета годового экономического эффекта по зависимости (5) при замене микрометра МК на скобу рычажную СР для программы ремонта 100 валов в год, получим величины экономии:

при контроле новых коренных шеек - 86 тыс. рублей; . при контроле новых шатунных шеек - 62 тыс. рублей;

при контроле восстановленных коренных шеек - 153 тыс. рублей;

при контроле восстановленных шатунных шеек - 159 тыс. рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана комплексная методика выбора средств измерений линейных размеров при ремонте сельскохозяйственной техники, включающая в себя методику определения затрат на измерения и потерь из-за наличия погрешности измерений, а также методику расчета экономической эффективности применения более точного средства измерений.

2. Систематизирована методика проведения дефектации элементов деталей при ремонте машин. Обоснована необходимость измерения размеров как минимум в трех сечениях при микрометраже и дефектации шатунных и коренных шеек коленчатого вала с целью более точного определения начального размера и отклонений профиля продольного сечения.

3 Разработана компьютерная программа, позволяющая определять количество годных, дефектных, неправильно принятых и неправильно забракованных деталей с каждой стороны поля допуска при различных сочетаниях зон рассеяния размеров и рассеяния погрешности измерения при любом расположении контрольных границ поля допуска.

4. Анализ точности обработки новых и восстановленных коренных и шатунных шеек коленчатых валов двигателей ЯМЭ-238 показал, что точность обработки валов неудовлетворительная, 45...67 % валов являются годными, 24...32 % валов имеют исправимый брак и 8... 17 % неисправимый брак. Зоны рассеяния размеров шеек новых валов в 1,2... 1,6 раза меньше, чем восстановленных.

5. Анализ зависимости затрат на измерения от погрешности показал, что имеется общая тенденция уменьшения затрат при применении средств измерений с ббльшей погрешностью. Установлена зависимость роста потерь от увеличения погрешности измерений при контроле новых и восстановленных валов. Для восстановленных валов величины потерь больше, так как шире зона рассеяния. Выявлено, что затраты на измерения слишком малы по сравнению с потерями.

6. В результате применения разработанной комплексной методики выбора средств измерений установлено, что наилучшим средством измерения шеек коленчатых валов является скоба рычажная (СР 100-0,002 и СР 125-0,002), имеющая наименьшую погрешность измерений.

7. Исследования изменения суммарных годовых издержек от объема и погрешности измерений показали, что при программе ремонта свыше 60 валов в год нужно использовать самые высокоточные универсальные средства измере-

ния, а при единичном производстве - более дешевые - микрометры МК и МР. Это связано со значительным ростом потерь при увеличении объема измерений.

8. Разработана методика расчета сравнительной годовой экономической эффективности при замене средств измерений на более точные. При программе ремонта 100 валов в год эффект составит (при замене микрометра на рычажную скобу): при контроле новых коренных шеек - 86 тыс. рублей; при контроле новых шатунных шеек - 62 тыс. рублей; при контроле восстановленных коренных шеек - 153 тыс. рублей; при контроле восстановленных шатунных шеек - 159 тыс. рублей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Шкаруба Н.Ж. Расчет затрат на контроль технологических процессов ремонтного производства.// Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - Экономика и организация производства в агропромышленном комплексе. - 2004. -№5. - С.75...77.

2. Шкаруба Н.Ж. Анализ существующих методов выбора средств измерений. // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - Технический сервис в агропромышленном комплексе. - 2004. - № 1. - С.92.. .94.

3. Леонов O.A., Шкаруба Н.Ж. Теория и практика оценки погрешностей средств измерений мощности и расхода топлива при ремонте двигателей внутреннего сгорания. // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - Технический сервис в агропромышленном комплексе. - 2004. - №1.- С.95...97.

4. Шкаруба Н.Ж. Теоретические основы расчета экономических потерь, связанных с ошибками контроля в ремонтном производстве. // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - Технический сервис в агропромышленном комплексе. -2005. -№ 1. -С.34...36.

5. Леонов O.A., Шкаруба Н.Ж. Темасова Г.Н. Технико-экономические основы метрологии, стандартизации и квалиметрии. Учебное пособие М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2004. 234 с.

6. Леонов O.A., Шкаруба Н.Ж. Общая теория измерений. Практикум. М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2003.64 с.

Подписано к печати 07.02.06.

Формат 60x84/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Уч.-изд. л. 1,0.

Гарнитура «Тайме».

Тираж 100 экз.

Заказ № S6S

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина».

Отпечатано в лаборатории оперативной типографии ФГОУВПО МГАУ.

127550, Москва, Тимирязевская, 58

zoôCjL

555A

¿99 4

€

i

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Шкаруба, Нина Жоровна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Основы метрологического обеспечения производства.

1.2. Анализ существующих методов выбора средств измерений при контроле линейных размеров.

1.2.1. Общие положения.

1.2.2. Существующие методы выбора средств измерений.

1.3. Анализ методов выбора универсальных средств измерения при ремонте машин.

1.3.1. Выбор средств измерений при контроле качества восстановленных деталей.

1.3.2. Выбор средств измерений при дефектации.

1.4. Анализ методов определения количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей.

1.5. Цели и задачи исследований.

1.6. Выводы.

Глава 2. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ВЫБОРА

СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ

ДЛЯ РЕМОНТНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

2.1. Теоретические основы оптимизации погрешности измерений.

2.2. Основные элементы выбора средств измерений методом технико-экономической оптимизации.

2.3. Классификация и способы определения затрат, связанных с измерениями. ф 2.4. Классификация и определение потерь, связанных с погрешностью измерений.

2.4.1. Определение потерь связанных с измерениями.

2.4.2. Потери, связанные с ошибками контроля в ремонтном производстве.

2.5. Выводы.

Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Методика измерений размеров, отклонений.

• 3.1.1. Методы контроля износа размеров, отклонений.

3.1.2. Теоретические основы проведения микрометража деталей.

3.1.3. Методика проведения дефектации элементов деталей при ремонте машин.

3.1.4. Микрометраж и дефектация шатунных и коренных шеек коленчатого вала.

3.2. Определение количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей.

3.3. Выводы.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

4.1. Исследование характера распределения диаметров шеек коленчатых валов.

4.2. Выбор номенклатуры средств измерения.

4.3. Исследование затрат на измерения.

4.3.1. Исследование динамики затрат на измерения в зависимости от вида и погрешности средства измерения.

4.3.2. Исследование динамики затрат на измерения в зависимости от программы измерения.

4.4. Исследование зависимости потерь от вида и погрешности средства измерения.

4.4.1 Исследование зависимости потерь от вида и погрешности средства измерения при контроле размеров восстановленных коленчатых валов.

4.4.2. Исследование зависимости потерь от вида и погрешности средства измерения при контроле размеров новых коленчатых валов.

4.4.3. Исследование зависимости потерь от вида и погрешности средств измерения по среднестатистическим данным.

4.5. Выбор средств измерения.

4.5.1. Выбор средства измерения для контроля размеров восстановленных шеек коленчатых валов двигателей 5IM3-238.

4.5.2. Выбор средства измерения для контроля размеров шеек новых коленчатых валов двигателей ЯМЗ-238.

4.6. Исследование влияния объемов измерений на выбор средства измерения.

4.7. Расчет экономического эффекта от уменьшения погрешности измерения.

4.8. Выводы.

Введение 2006 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Шкаруба, Нина Жоровна

Возрождение Российской экономики немыслимо без подъема сельскохозяйственного производства, которое зависит от качества применяемой техники.

Повышение качества ремонта сельскохозяйственных машин, их надежности и долговечности - одно из важных направлений технического прогресса.

Из отчетов ЦМИС Минсельхоза Росси за последние годы видно, что сельскохозяйственная техника в 90 % случаев изготавливается с нарушением технических условий. Ресурс отремонтированной сельскохозяйственной техники составляет 40.ч.80 % от ресурса новой.