автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое снижение энергозатрат при сборке с термовоздействием

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

'* - г і •

- у V і і

. л - -

Купріянов Олександр Володимирович

УДК 621.757

ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗНИЖЕННЯ ЕНЕРГОВИТРАТ ПРИ СКЛАДАННІ З ТЕРМОДІЄЮ

05.02.08 - Технологія машинобудування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня ісандидата технічних наук

Харків-1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі технології машизюбудуваиня Української інженерно - педагогічної академії (м. Харків).

Науковий керівник доктор технічних наук, професор

Провідна установа Науково - дослідницький технологічний інститут приладобудування міністерства промислової політики України, м. Харків.

Захист відбудеться 26 березня 1998 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 02.09.01 у Харківському державному політехнічному університеті за адресою: 310002, м. Харків-2, вул. Фрунзе 21.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного політехнічного університету.

Автореферат розісланий 24 лютого 1998 р.

Вчений секретар

Арпентьев Борис Михайлович,

Українська інженерію - педагогічна академія, завідуючий кафедрою технології машинобудування.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Захаров Микола Володимирович,

Українська академія банківських справ, завідуючий кафедрою розвитку та розміщення продуктивних сил; кандидат технічних наук, доцент Рудько Олександр Пантелійович,

Харківський державний політехнічний університет, доцент кафедри технології машинобудування та металорізальних верстатів.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

В основу проведених досліджень покладене завдання ресурсозбереження при складанні з’єднань з натягом при використанні термодії, рішення якого підвищує ефективність вітчизняного машинобудування.

Тенденцією розвитку технології і удосконалення виробів є наближення параметрів до границь, що обумовлені фізичними законами. Дисертаційна робота дозволяє оцінити границю зниження енерговитрат при складанні з термодією, а при комплексному використанні її результатів — впритул до неї наблизитися.

Актуальність теми. Складання нри використанні термодії разом з вісокою міцністю з’єднань характеризується більшим енергоспоживанням порівняно із звичайним запресуванням. Обмеженням його використання є допустима температура нагріву із-за можливості структурних перетворень матеріалу деталей, особливо для з’єднань невеликих габаритів. Зниження температури нагріву деталі, що охоплює, дозволяє поширити область цього виду складання, а для крупногабаритних з’єднань — істотно знизити енер-говитрати. Зменшення енергетичних витрат знижує собівартість продукції, що підвищує її конкурентоспроможність.

Тема дисертації відповідає напрямку держбюджетних науково - дослідницьких робіт УІПА (тема N 95 -1ДБ ’’Дослідження високоміцних з’єднань з натягом та оптнмізаїця параметрів, забезпечуючих можливість створення уніфікованого нагріваючого обладнання для складання підшипникових вузлів”, державшій реєстраційний номер N 0196У002130), що є частиною досліджень з рішення проблеми, що поставлена Міністерством науки України як "Високоефективні технології механоскладального виробництва”.

Мета досліджень полягає в зниженні енерговитрат при забезпеченні надійного складання з’єднань із натягом при використанні термодії. Згідно з цим у роботі були поставлені наступні завдання:

• знайти технологічні засоби зниження енергетичних витрат при складанні з’єднань з використанням термодії;

• визначити необхідну величину страхового запасу деталей при селективному комплектуванні;

• получити рівняння, що дозволяють слущпо і точно визначати режими теплового складання;

• установити зв’язок між кількістю оперативної інформації про деталі при селективному складанні і параметрами комплектування з’єднань;

• перевірити розроблені положення на практиці.

Наукова новизна роботи, полягає у тому, що автором вперше запропоновано підхід, при якому враховуються дійсні значення параметрів технологічного процесу, що впливають на витрати енергії при складанні і дозволяють їх зменшити; встановлено кількісний взаємозв’язок між енергетичними, матеріальними та інформаційними характеристиками складального процесу; на захист виносяться:

• засоби зниження витрат енергії, які базуються на системі виміру і підбору деталей;

• вид зв’язку між необхідним запасом деталей при селективному складанні і імовірністю селективного комплектування;

• рівняння, які описують теплообмін між деталями при складанні з тер-модією і враховують їх термічну товщину і матеріал;

• вигляд зв’язку між кількістю оперативної інформації про деталі і імовірністю комплектування двох- і багатоелементних з’єднань при різних групах селекції і ідентифікації.

Практична цінність і реалізація результатів роботи в промисловості. Комплексне використання результатів дисертаційної роботи дозволяє на 25 - 40 % знижувати енергію, що витрачається при складанні з’єднань з використанням термодії. Получені залежності уточнюють значення термічного зазору для складання без передчасного скріплення. Підготовлений алгоритм і програма проектування на ЕОМ технології складання, де цільовою функцією є мінімальна вартість для кожного варіанту організації складального процесу. Для визначення імовірностей селективного комплектування при різних величинах партії деталей підготовлено програму, алгоритм якої заснований на статистичному моделюванні процесу. Результати моделювання використовуються для обчислення запасу дегалей. Методика розрахунку запасів деталей при комплектуванні гільз і поршней автомобілів, що застосовуються у двигунах внутрішнього згоряння, впроваджена у АТ АВТРАМАТ.

Апробація роботи. Основні результати роботи доложєні і одержали позитивную оцінку на міжнародній науково-технічдіій конференції ’’Прогресивна техніка і технології машинобудування” (м. Севастополь, 1995), міжнародній науково-практичній конференції ’’Автоматизація проектування і виготовлення виробів в машинобудуванні” (м. Луганськ, 1996), міжнародній науково-технічній конференції ’’Сучасні проблеми машинобудування і технічний прогрес ”(м. Севастополь, 1996), на ювілейних читаннях молодих вчених, присвячених 90 -річчю зі дня народження М.Ф.Сємко (м. Харків, ХДПУ, 1996), міжнародній науково-технічній конференції ’’Прогресивні технології машинобудування і сучасність” (м. Севастополь, 1997),

з

семінарах кафедр технології машинобудування Української інженерно - педагогічної академії і технології машинобудування та металорізальних верстатів Харківського державного політехнічного університету.

Публікації. Основні результати роботи викладені в п’яти статтях і чотирьох тезах доповідей на конференціях.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів і заключення, розміщених на 101 сторінках, 35 малюнків, 5 таблиць, списка літературних джерел з 116 наіменуваннь на 11 сторінках, і 13 додатків на 33 сторінках, усього 150 сторінок.

ЗМІСТ РОБОТИ

По обгрунтованій у роботі актуальності проблеми поставлена мета і сформульовані завдання досліджень.

Проведено аналіз літературних джерел, присвячених складанню з’єднань з натягом при використанні термодії, селективному складанню і використанню теорії інформації для оцінки ентропії сигналів.

Фундаментальні роботи у області складання з термодією були проведені Андрійовим Г.Я. і Вобровніковим Г.5І.

Аналіз показав, що при дослідженні параметрів процесу теплового складання більшість авторів припускала, що в будь-якому сполученні можливий максимально допустимий для прийнятої посадки натяг. Є згадування про доцільність складання по дійсному натягу, проте засобів зниження енерго-витрат на основі одержання інформації про розміри деталей і раціонального її використання не розроблено.

Існуючі математичні моделі теплообміну в процесі скріплення, наприклад Арлентьєва Б.М. і Зенкіна А.С., не враховують термічну товщину деталей. Це приводить до того, що результати розрахунків добре узгоджуються із експериментальними даними лише в інтервалі великих технологічних зазорів. Для поліпшення узгодження в інтервалі мінімальних технологічних зазорів коефіцієнт теплообміну міні деталями визначається експеримепталь но. Після чого використовуються таблиці чи номограмні залежності. Це складно і незручно при використанні ЕОМ для проектування процесу. Розрахунок параметрів процесу теплообміну для з’єднань з різнорідних матеріалів недостатньо розроблений. Емпіричні залежності не відображають суттєвість процесу, це веде до ускладнення аналіза впливу різніх чинників. Реалізація завдання чисельними засобами потребує для кожного завдання трудомісткого опрацювання спеціального алгоритму.

Раціональний підбір деталей в сполучення з метою зниження енергови-трат приводить до необхідності використання принципів гуртування. В літе-

ратурі з селективного складання енергетичні питання не розглядаються. Загальними питаннями селективного складання займались Бонч-Осмодовський М.О., Райінович Л.А., Катковнік В.Я., Савченко О.І., Коганов І.А. Визначення параметрів селективного складання проводиться на основі аналізу імовірностей для генеральної сукупності деталей. Проте у виробиичіх умовах процес відбувається при вибірці певної величини. Вплив величини партії деталей на параметри селективного складання в літературі розглянутий недостатньо: виявлено за допомогою математичного моделювання тільки вплив розміру партії на величину незавершеного виробництва при безгруповому селективному складанні. Слідством цього є завищення величини страхового запасу деталей.

Розрахунки, пов’язані із селективним складанням, припускають використання інформації, що одержується вимірами. Але дослідники не вживали спроб використати принципові підходи теорії інформації до цього виду складання.

При розгляді теоретичних аспектів рішення поставлених завдань і поясненні особливостей їх практичного застосування відзначається, що теплова енергія, необхідна для термічного складання, витрачається на забезпечення розширення отвору при нагріві або звуження валу при охолодженні на величину натягу в сполученні АГ і на одержання технологічного складального зазору і. Теплова енергія пропорційна температурі нагріву втулки або охолодження вгиіа.

Традиційна технологія складання з’єднань із натягом засновується на випадковому комплектуванні деталей. А це припускає, що в будь-якому сполученні може бути максимальний для прийнятої посадки натяг N^1. Відповідно до цього температура нагріву втулок або охолодження валів визначається однаковою, виходячи з Итах. По іїтлх призначається і технологічний складальний зазор. Така організація складального процесу характеризується високими витратами енергії.

Шлях зниження енерговитрат — раціональне комплектуванням деталей на основі вимірів. При цьому пропонуються наступні схеми комплектування:

1) по дійсним розмірам деталей без підбору пар;

2) з селективним підбором пар;

3) по дійсним розмірам з підбором пар.

При першій схемі довільно обрані вал і втулка вимірюються, обчислюється натяг в сполученні, і відповідно призначається температура нагріву або охолодження. Енерговитрати визначаються натягом, що є імовірною величиною в діапазоні змінювання від і\Г„,іа до N^2.

Мал. 1. Схема розміщення полів допусків вала і втулки при селективному

підборі пар

При комплектуванні з селективним підбором пар деталі сортуються, як при селективному складанні, діапазон можливих натягів прийнятої посадки від ІУтіти-Мтв* зменшується до Л^ІТІ, , концентруючись біля середніх

значень (мал. 1). Для успішного функціонування складальної одиниці достатньо натяга ІУт;Л. Змінивши поля допусків деталей (наприклад, вала із Тв до ТЕІ), можливо зменшити N^lin до . При цьому М^ах зменшиться до Д., який і буде визначати енерговитрати при складанні.

Для знаходження числа і меж груп необхідно порівнювати імовірність складання і енерговитрати при різних варіантах організації складального процесу. Число груп не треба приймати більше 4 — 6, тому що економія енергії при складанні з селективним підбором пар при зростанні числа груп змінюється за логарифмічною залежністю. Крім того, при зменшенні групового допуску його величина стає порівняною із похибкою форми деталей, що призводить до зростання кількості помилок при комплектуванні і необхідності для їх компенсації відповідного збільшення потрібної температури охоплюючої деталі і, внаслідок цього, енерговитрат.

Комплектування по дійсним розмірам з підбором пар є гранічним віпад-ком селективного підбору пар. Межі груп не фіксуються, дані про розміри деталей заносяться в ЕОМ і комплектування віконується по алгоритму, який мінімізує енерговитрати для партії деталей, що поступили на складаліня.

б

Мал. 2. Енерговитрати на нагрів втулок в залежності від посадок

Величини витрат енергії на нагрів при запропонованих схемах комплектування з’єднань показані на мал. 2. Вхідні дані: з’єднання з діаметром посадки сі=100 мм, зовнішнім діаметром втулки £>=140 мм, довжиною втулки 2о=100 мм, тривалість скріплення г=5 с. Криві відповідають: 1 — традиційному складанню, 2 — складанню по дійсним розмірам без підбору пар, З

— з селективним підбором нар (число груп 4), 4 — по дійсним розмірам з підбором пар.

Зниження енерговитрат Е при складанні з термодією для запропонованих схем комплектування є наслідком збільшення інформації J про деталі.

При традиційному складанні процес відбувається при наявності консервативної інформації і* (мал. 3). Це дані про тип деталі і параметри розподілу її розмірів.

Для запропонованих схем комплектування, крім «/*, використовується оперативна інформація J0, яка одержується внаслідок вимірів. В свою чергу, вона включає дві складові частини: інформацію про розміри деталей Jv і інформацію про комплектування Jn. Для визначення обох складових можливо використовувати формули К.ІНеннона для ентропії непреривного сигналу.

Для здійснення підбору деталей при останніх двох схемах на позиції комплектування повинна знаходитись деяка кількість деталей — страховий запас. Зниження енерговитрат супроводжується зростанням матеріальних ресурсів від Мтіп до М3, Мі.

Збільшення кількості інформації про деталі приводить також до наступ

Мал. 3. Матеріальні запаси, енергетичні і інформаційні витрати при складанні з тер моді єю

них позитивних технологічних ефектів:

• стабілізації складального циклу;

• збільшення продуктивністі складальної системи;

• підвищення надійністі і точності роботи устаткування;

• покращення якості виробів.

Оптимальне співвідношення витрат енергії, інформації і матеріальних запасів залежить від вартості кожної складової в даному виробництві і вимагає економічного обгрунтування.

Для вибору числа і меле груп селекції запропоновані залежності з визначення імовірностей комплектування якісного сполучення, одержані з метою рішення завдання про складання деталей при мінімальних енерговитратах. При цьому припускалося, що функція розподілу розмірів деталей підлягає нормальному закону. Одержані залежності імовірностей комплектування зведені в таблицю. Імовірності для двохелементних, багатоелементних простих і складових складальних одиниць визначалися для двох випадків: при комплектуванні з сортуванням і без сортування. При комплектуванні з сортуванням процес відбувається при наявності інформації підбору Jn, що дозволяє однозначно визначити належність деталі до групи селекції. При комплектуванні без сортування процес відбувається при відсутності комплекти з деталями, що належать разноіменним групам селекції, відкладаються. Імовірність комплектування без сортування можна розглядати як імовірність складання одного комплекту деталей.

З’єднання 3 сортуванням Без сортування

Двохеле- ментні Р;к= Е шіп{РІР*т-,Р°кР°т) (2) т—1 Р^ = Р£Р£ Е тіп(Р’;Р“) (3) П=1 Рб= Е(Р’Р‘) (1) гл.=1 м р5, = РІР°к Е (Р* Р“) (4) Ш.= 1

Багатоелементні прості Р„= Е тіп(Р“;Р“‘.(5) т=1 А{ N , ч Рк6 = Е Р’ П РГ (6) т=1

Багатоелементні составні N-1 М. Рсб= П Е (7) 71=1 Т71ц=1

В рівняннях (1) — (7):

М — число груп селекції;

Рт =. ф І----------1 — ф І------1 — імовірність попадання розмірів деталі

(вала РД, отвору Р£) в тп -й інтервал з межовими розмірами [хт,гт+і];

а, а —середньоарифметичні значення і средньоквадратмчні відхилення розмірів деталі;

Р£, Р£ — імовірності появи якісних вала і отвору по іншим параметрам, не зв’язаним з посадочним розміром;

в (5) і (6) N — число деталей типу ’’втулка”, що приєднуються до деталі типу ”вал” по одній посадочній поверхні, в (7) N — число деталей в комплекті.

Залежності (2), (3) і (4) служать для визначення імовірностей комплектування якісноі'о сполучення при наявності неякісних по іншим параметрам, які не зв’язані з посадочним розміром, деталей. З того, наскільки імовірність комплектування якісної складальної одиниці без відбраковки неякісніх деталей (3) нижче імовірності після відбраковки (2), з урахуванням втрат в разі бракованих з’єднань, робиться висновок, наскільки економічна така відбра-ковка.

Одержано рівняння, що узагальнює розрахунок імовірностей комплектування двохелементної складальної одиниці з сортуванням деталей на групи, без сортування, і для проміжних випадків, коли внаслідок сортування ми можемо визначити належність деталі лише до розміщених по сусідству груп селекції, що назвемо групою ідентифікації, але не можемо однозначно

сказати, якій конкретно груш селекції належить деталь:

г | ВД°Г

^ ~ 5 /И. Л \ ’

(-! тах Е Ріг! Е Р?г)

\г=1 Г=1 )

де Г — число груп ідентифікації; Ііг — число груп селекції в і -й групі ідентифікації; Р*Т,Р£. — імовірності попадання розмірів валу і отвору в г -ту групу селекції групи ідентифікації 2.

Рівняння (8) універсальне і справедливе, наприклад, для випадків, коли не всі деталі влучають в одну з груп селекції, а існують серед них і браковані, що не потрапили ні в одну з груп. Його можна використовувати для обгрунтування рішення з відділення браку при звичайному, неселективному складанні. В цьому випадку маємо одну групу — групу якісних деталей.

Підвищення точності вимірів збільшує частку якісних складальних одиниць. Для аналізу процесу комплектування, прийняття обгрунтованого рішення з використання того чи іншого вимірювального пристрою, пропону-

ється користуватися засобами теорії інформації. Кількість інформації для віднесення деталі до групи селекції .

З = Н(т)~ Н{т\к), (9)

де Н{т) - ентропія множини імовірностей Рт попадання деталі в М груп селекції; ІІ(т\к) - умовна ентропія множини умовних імовірностей РД попадання деталі в групи селекції, якщо її дійсний розмір належить т -й групі.

В свою чергу -

м

Н{т) = - £ РтІо&2Рт', (10)

т=1 .

М М , , '

Л(т|*) = -£Рт£РДіо82РД. (11)

т=1 1

У вигляді інформаційного критерію якості сортування на групи пропонується використовувати існуючий в кібернетиці критерій перешкодостій-кості:

z=нM-нMkl (12)

Н(т)

Критерій є відношенням інформації про деталі, одержаної при неточному вимірювальному пристрої, до інформації за відсутності похибки вимірів.

Імовірність комплектування якісної складальної одиниці — величина, що характеризує якість селективного підбору. Кількість інформації використовується для характеристики складності підбору. Із збільшенням кількості інформації, що надходить про деталі, наприклад, при підвищенні точності

вимірювального пристрою, збільшується імовірність комплектування якісної складальної одиниці.

Селективне складання вимагає запасів деталей для здійснення підбору. Внаслідок рішення імовірносного завдання одержана залежність для визначення запасів. Знаючи імовірність складання Р сполучення для партії певної величини К, можліво визначити кількість С деталей одного виду (наприклад, валів), яка повинна знаходитися на позиції комплектування, щоб деталі іншого виду (втулки), що надходять в кількості К комплектувалися із першими з заданою надійністю 7 :

(ізі

При приблизно рівній вартості деталей, що збираються, треба приймати 7 = Р„ (Рг — імовірність комплектування з сортуванням). Якщо одна деталь набагато дорожча іншої, то треба приймати 7 > РЕ і організовувати технологію складання так, щоб в незавершене виробництво попадали більш дешеві деталі.

Для вільного (без передчасного скріплення) суміщення посадочних поверхонь деталей перед початком складання між ними повинен бути зазор

і. Необхідно обгрунтовано назначати температуру нагріву втулки чи охолодження вала, бо при завишенні і перевитрачається енергія і зростає складальний цикл, при заниженні і підвищується кількість нескладання.

Для визначення і розглядається теплообмін деталей між собою і з навколишнім середовищем. Запропоновані рівняння, що описують процес теплообміну. Особливістю їх є облік термічної товщини деталей. Для технології складання із нагрівом:

ІТ (14>

СЕТтю-і = -а^хК(Т3 - Ті) - а0БвгТ2, ат

де Си, СЬТ - питома теплоємність матеріалу вала і втулки; твт,гав - маса втулки і частини вала, що знаходиться під втулкою; 1\ = Тв — Т0 - різниця температур вала і навколишнього середовища; Т2 — Твт — Т0 - те ж саме для втулки; Бк - площа поверхні контактування вала і втулки; ак = МрХвозх/і

- коефіцієнт теплообміну між валом і втулкою через поверхню контактування; Мр - коефіцієнт усереднення термічного зазору і; а0 - коефіцієнт теплообміну вала і втулки з навколишнім середовищем; Я„, 5ВТ - тепловідда-ючі поверхні вала і втулкі за пийнятком 5\.

Тут Авозд яг 0.03Вг/м“С - середній коефіцієнт теплопроводності повітря в зазорі.

Температури Ті і І2 в (14) — це середні температури вала і втулки. Між тим теплообмін в зоні контактування пропорційний коефіцієнту ак і різниці температур посадочних поверхонь, тобто завдання вирішується при граничних умовах IV роду. В режимі, що установився, температура посадочної поверхні втулки нижче середньої температури втулки, але вище температури посадочної поверхні вала, і розташовується пропорційно термічним опорам матеріалу втулки і зазору між деталями. Відношення цих термічних опорів відображає число Вівт. Для валу — аналогічні співвідношення. Записавши

і перетворивши ці співвідношення, одержимо коефіцієнт в рівнянні (14), що враховує зменшення різниці температур посадочних поверхонь у порівнянні з різницею середніх температур вала і втулки:

ехр(Я„Вів) 4- ехр(НвтВівх) - 1 ’

де Вів = о^в/Ав - число Біо для вала; £а - характерний розмір вала; Ав -коефіцієнт теплопроводності матеріалу вала; Ві„т - те ж саме для втулки; Мк - коефіцієнт, що враховує нелінійність зміни К; Яв, Лвт - коефіцієнти, що враховують вплів чисел Ві вала і втулки на температуру контактуючих поверхонь.

Після рішення системи рівнянь (14), одержуємо температуру втулки перед складанням, що забезпечує спряження деталей без їх передчасного скріплення при прийнятому часі складання т:

т =___________________________АТМ-р1)-ь2______________________________

"■* (Ь2 - Рі + Ьі)(Ра - Ьг) ехр(Р.т) - (Ь2 -Р2 + &,)№ - *0 ехр(Р2г) +

(15)

де ДТск - перепад температур, при якому відбувається скріплення;

в * а&К -Н

°1 —---------р,----_>а2 — —р,---—'|0і —----------------;о2 — я ~ ~

С/аГПв ^вт^і'в’г Овт^Т^вт

п аі + Ьі / ■ ■ Б «1 + йі / - ■ 4(о2&2-оіЬі)

Р\ = —-—(1 + л/1 + Д);Л= —-—(1-УІ + Й);Д= —---------------------у-.

2 2 («і + О!)

Тут ЛТСК = —— ^*Тіск\ N - натяг в сполученні; (і - номінальний

^Рв Дв ... .

діаметр сполучення; 0в,0т ~ коефіцієнти лінійного розширення матеріалу

вала і втулки.

У період скріплення здебільше відбувається перерозподіл тепла між валом і втулкою, а в навколишнє середовище виходить його незначна частина. Нехтуючи розсіянням тепла в навколишнє середовище, визначимо тривалість

процесу скріплення, якщо втулка має початкову температуру Твт.н:

02 + 02 -І ю.а ~ і о

Експериментальна частина роботи містить в собі дослідження імовірностей комплектування і тривалості скріплення з’єднань.

Метою імовірностних експериментальних досліджень було одержання залежності імовірностей комплектування від числа деталей в партії для двохелементного сполучення засобом статистичного моделювання і порівняння одержаних даних з результатами комплектування в реальному виробничому процесі.

Вхідними даними буди результати вимірів гільз і поршнів (по 200 шт.), що виготовляються для автомобілів ГАЗ на АТ АВТРАМАТ і КП ”Київ-трактородеталь”. У результаті одержані залежності імовірностей комплектування по даним виробничого процесу (мал. 4, крива 1) і статистичним моделюванням (мал. 4, крива 2). Моделювання реалізовано з точністю 0.01 при вирогідності 0.95. Імовірність комплектування одного комплекту деталей дорівнює імовірності комплектування без сортування 1\, при збільшенні числа деталей и партії асимптотично наближується до імовірності комплектування з сортуванням Рж. Порівнюючи одержані залежності, можна зробити висновок про несуттєве розходження результатів. Тому для визначення імовірності комплектування доцільно використовувати статистичне моделювання. На мал. 5 зображений одержаний по (13) графік залежності страхового запасу від кількості деталей в партії.

Для підтвердження рівнянь теплообміну між деталями під час сісріплен ня і одержання коефіцієнтів, що входять в них, проводилися дослідження тривалості скріплення екпериментальних з’єднань вал-втулка з однорідних і різнорідних матеріалів, а також натурних з’єднань із сталі — вад - шестерня і вал - фланець редукторів тепловозів серії ТУ.

Результати експериментальних досліджень підтвердили справедливість припущень, що були зроблені в моделі теплообміну між деталями і дозволили одержати наступні значення коефіцієнтів: Мт—4, Мк—2, Яв=0.1, Нет—0.1. При таких коефіцієнтах середнє розходження теоретичних і експериментальних значень тривалості скріплення складає 7.9%.

В дисертаційній роботі розглянуті питання, що зв’язані з економічною ефективністю і впровадженням результатів досліджень. Приводяться залежності для визначення вартості енергєтичніх і інформаційних витрат, запасів матеріалів і пояснюються принципи роботи програми, що дозволяє проектувати технологію з умови мінімальної вартості.

і

Мал.4. Імовірність комплектування в залежності від числа деталей в партії.

Мал. 5. Страховий запас в залежності від числа деталей в партії.

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ І РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

1. Складання з’єднань із натягом з використанням термодії у порівнянні з запресуванням підвищує міцність сполучень деталей в 2 — 2.5 рази, що дозволяє знизити їх масогабаритні параметри, проте енерговитрати на складання зростають. При інших рівних умовах вони пропорційні натягові сполучення і термічному складальному зазорові, що забезпечує вільне суміщення посадочних поверхонь.

2. Знижувати енерговитрати найбільш ефективно технологічними засобами —- використовуючи селективний підбір деталей 3 забезпечуючи мінімально допустимий термічний зазор. Величина можливої економії залежить від допуску посадки, схеми комплектування і точності вимірів.

3. Для підбору деталей в комплекти необхідна оперативна інформація, яка одержується внаслідок вимірів, і запаси деталей. Зниження енергови-трат вимагає збільшення інформації і супроводжується зростанням запасу деталей. Оптимальне поєднання матеріального, енергетичного і інформаційного забезпечення одержується внаслідок економічного розрахунку. В більшості випадків витрати на оперативну інформацію нижче витрат на енергію.

4. При розрахунку запасу деталей, що забезпечує необхідну надійність селективного комплектування, необхідно враховувати закони розсіяння розмірів поверхонь, що сполучаються, кількість і межі груп селекції, величину партії. Імовірність комплектування одержують статистичним

моделюванням. Надійність результату треба приймати рівною імовірності комплектування при повній оперативній інформації про деталі.

5. Необхідна для надійного складання величина термічного зазору зниж ується при зменшенні натягу в сполученні за рахунок зниження інтенсивності теплообміну при зменшені температури- Запропонована для опису теплообміну між деталями рівняння враховують термічну товщину і матеріал деталей, а також втрати тепла в навколишнє середовище і дозволяють визначати часові і температурні режими складання, що виключають передчасне скріплення.

6. Технологічний шлях ресурсозбереження треба розвивати у напрямку автоматизації комплектування за допомогою ЕОМ і обгрунтованого зниження вимог до обробки деталей.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ВИКЛАДЕНИЙ У НАСТУПНИХ

РОБОТАХ

1. Арпентьев Б., Куприянов А., Храповицкий И. Определение остатков и запасов деталей при селективной сборке соединений // Інформатизація та нові технології. -1995.- N 2. -С. 30-31.

2. Куприянов А.В. К решению задачи теплообмена при сборке с термовоздействием // Вестник науки и техники. -Харьков. 1997. -Вып.1. -С. 30-32.

3. Куприянов А.В. Скрепление деталей при сборке с термовоздействисм // Современные технологии машиностроения. Прогрессивные методики преподавания в вузе: Тематический сборник научных статей. / Отв. ред. Н.В.Захаров. - Киев: ИСМО, Сумы. Сум.ГУ. -1997. - Вьш.1. -С. 96-100.

4. Куприянов А.В., Куцын А.Н. Распределение ресурсов при сборке с использованием термовоздействия // Критические технологии, автоматизация проектирования и производства изделий в машиностроении: Сборник научных статей по материалам 4-й межд. научп.-методич. конф. Киев: ИСМО. Алушта. -1997. -С. 44-47.

5. Куприянов А.В. Определение температуры нагрева втулки при сборке с термовоздействием // Высокие технологии в машиностроении: тенденции развития, ыенеджемент, маркетинг: труды VII междунар. научн.-технич. семинара. 24-28 сентября 1997г. Харьков. -С. 151-153.

6. Арпентьев Б.М., Куприянов А.В. Обеспечение селективной сборки // Прогрессивная техника и технологии машиностроения: Тез. докл. межд. научн.-технич. конф. 12-15 сент. 1995. Донецк: ДонГТУ,-1995. -С. П.

7. Куприянов А.В., Арпентьев Б.М. Информационное обеспечение селективной сборки // Автоматизация проектирования и производства изделий

в машиностроении: Тез. докл. межд. научн.-практич. конф. ' Луганск: ВУГУ, -1996. -С. 122.

8. Арпентьев Б.М., Куприянов Л.В. Информационный критерий сложности селективного подбора деталей // Современные проблемы машиностроения и технический прогресс: Тез. докл. межд. научн.-технич. конф. 10-13 сент. 1996. Донецк: ДонГТУ, -1996. -С. 8-9.

9. Куприянов А.В., Куцын А.Н. Использование информации о деталях для снижения энергозатрат при тепловой сборке // Прогрессивные технологии машиностроения и современность. Сборник трудов межд. научн.-технич. конф. 9-12 сент. 1997. Донецк: ДонГТУ, -1997. -С. 142-143.

Особистий внесок здобувача в роботах, виконаних у співавторстві.

В роботах [1, 6] автором виявлений зв’язок імовірностей комплектування

з сортуванням і без нього деталей на групи.

В роботах [4, 9] автором поставлене завдання комплексного розгляду витрат енергії, інформації і матеріальних запасів при складанні з термодіею, запропоновані схеми комплектування для зниження енерговитрат і інформаційні залежності для аналізу процесу.

В роботі [7] запропонована залежність, що узагальнює розрахунок імовірностей комплектування при складанні з сортуванням деталей на групи, без сортування і для проміжних випадків.

В роботі [8] приведені залежності для визначення кількості інформації про розміри деталей, необхідної для сортування на групи, в тому числі при вимірах з похибкою.

Куприянов О.В. Технологічне зниження енерговитрат при складанні з термодіею. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. - Харківський державний політехнічний університет, Харків, 1998.

Дисертація присвячена технологічним засобам зниження витрат при складанні з термодіею. Запропоновані схеми комплектування, що дозволяють знижувати енергетичні витрати, встановлені залежності для визначення термічного зазору, запасу деталей при селективному комплектуванні. Процес селективного складання проаналізований з інформаційних позицій. Вірогідність одержаних даних підтверджена експериментально.

Ключові слова: складання із термодіею, селективне складання, енергетичні витрати, запас деталей при комплектуванні, оперативна інформація.

Куприянов А.В. Технологическое снижение энергозатрат при сборке с термовоздействием. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Харьковский государственный политехнический университет, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена технологическим способам снижения затрат при сборке с термовоздействием. Предложены схемы комплектования, позволяющие снижать энергетические затраты, установлены зависимости для определения термического сборочного зазора, запаса деталей при селективном комплектовании. Процесс селективной сборки проанализировал с информационных позиций. Достоверность полученных данных подтверждена экспериментально.

Ключевые слова: сборка с термовоздействием, селективная сборка, энергетические затраты, запас деталей при комплектовании, оперативная информация.

Kupriyanov A.V. Technological power expenditure reduction in assembly with thermal effect. - Manuscript.

Thesis for a Master’s degree of technical sciences, speciality 05.02,08 -technology of mechanical engineering. - Kharkiv State Polytechnical University, Kharkiv, 1998.

Dissertation is dedicated to the technological methods of expenditure reduction in assembly with thermal effect. The schemes of delivery allowing to reduce power expenditure axe proposed, dependences for determining thermal assembly clearance, stock of components under selective assembling are established. The process of selective assembly was analyzed from information positions. The truth of the data obtained is confirmed experimentally.

Key words: assembly with thermal effect, selective assembly, power expenditure, components stock under delivery, information position.

Підп. до друку 20.02.98. Формат 60x84 1/16, Папір друк N1. Друк офсетній. Умови.др.арк. 1,15, Умови.фарбо-відВ. і,27. Облік. - від. зрк. 0.91. Тираж 100. Зам. Н467.

Харківське орендне поліграфічне підприємство. 310093. Харків, вул, Полтавській шлях, 115.