Задача 2. Розрахунок комплексних показників якості ПТБіДМ

Розрахунок комплексних показників якості ПТБіДМ

3.1. Мета роботи:

- вивчення взаємозв’язку окремих одиничних показників якості на прикладі вантажопідйомних машин;

- розрахунок значень комплексних показників якості вантажопідйомних машин і вивчення практичних засобів підвищення їх якості.

3.2. Теоретична частина

У випадку, коли застосовується декілька одиничних показників якості продукції, для характеристики якості продукції у цілому використовують комплексний метод. Комплексний метод дозволяє отримати комплексний, або узагальнений показник, який може складатися шляхом:

а) висунення більш загального показника через функціональний зв’язок окремих одиничних показників;

б) векторного уявлення загальної ефективності щодо задоволення певних потреб;

в) складання виразу для опису загальної якості через коефіцієнти вагомості окремих показників якості.

Аналітичний зв’язок між окремими одиничними показниками якості продукції не завжди може бути встановлений. У цьому випадку для опису загальної якості застосовуються емпіричні залежності.

У практичній роботі пропонується визначити чисельні значення комплексних показників якості вантажопідйомних кранів, які отримані при вивченні взаємозв'язку одиничних показників якості. Крім одиничних показників якості, які входять до номенклатури показників якості, комплексні показники можуть урахувати інші технічні параметри вантажопідйомних кранів.

У роботі рекомендується визначити такі комплексні показники якості:

1 Питому матеріаломісткість крана.

2 Питому енергомісткість крана.

3 Коефіцієнт застосовності.

4 Коефіцієнт повторювання.

Питома матеріаломісткість визначається за формулою

, (3.1)

де - загальна маса крана, т;

- номінальна вантажопідйомність крана, т.

Для оцінки витрати чорних і кольорових металів, які використовуються при виготовленні крана, застосовується такий показник як питома металомісткість крана, яка визначається за формулою

, (3.2)

де - маса металевих вузлів та деталей крана, т.

Різниця між і може бути несуттєва, наприклад, для кранів мостового і козлового типів, і може бути значною для деяких стрілових кранів (портальних, баштових й ін.) при умові виготовлення баласту або противаг із залізобетону, а також при наявності заправних матеріалів (паливо, вода, масло та ін.).

Величина змінюється у широких межах навіть для кранів одного типу і одного призначення. Наприклад, для мостових кранів залежить від прольоту L, вантажопідйомності Q і заводу, який виготовив кран. Підтвердженням цьому є графіки, показані на рис. 3.1 за даними роботи [8].

1 - уніфіковані крани конструкції ВНДІПТМаш;

2 - крани заводу " Сибтяжмаш"

Рисунок 3.1- Графіки залежності від прольоту мостових кранів

Серед мостових кранів найбільш неекономічними є крани малої вантажопідйомності ( =5... 12, 5 т), для яких =2...4.

Найбільш суттєвими засобами зниження матеріаломісткості кранів є зменшення динамічних навантажень, застосування гасителів коливань, гідроприводу та спеціальних механічних систем для зменшення виникаючих навантажені, на прольотні будови, використання алюмінієвих сплавів. Використання алюмінієвих сплавів дозволяє зменшити масу крана у 2...2, 5 рази порівняльно зі стальними конструкціями. Питома енергомісткість визначається за формулою

, (3.3)

де Р - сумарна установка потужності усіх електродвигунів крана, кВт.

Зниження енергоспоживання с актуальною задачею у кранобудуванні. На вибір типорозміру електродвигуна найбільш суттєвий вплив справляє точність визначення діючих на нього навантажень і правильність визначення режимів роботи механізмів.

Показники стандартизації і уніфікації відображають ступінь застосування у розробленій конструкції крана стандартних виробів і рівень уніфікації складових частин виробів.

Уніфікація, поряд з симпліфікацією (спрощенням), типізацією і агрегатуванням, є практичний метод стандартизації, який широко застосовується у підйомно-транспортній техніці. Уніфікація - це зведення до конструктивної одноманітності машин, що мало відрізняються одна від одної. Вона передбачає компонування типових машин з нормалізованих вузлів і деталей обмеженої номенклатури, що сприяє скороченню кількості типорозмірів машин, зменшує парк обладнання, необхідного для їх виробництва, знижує собівартість виробництва, експлуатації та ремонту, дає змогу впроваджувати нові технологічні процеси, поліпшує якість машин.

Як приклад, ефективність уніфікації мостових кранів загального призначення. Моделі кранів, які роблять у режимі 4К, 5К, приймаються як базові. Суть уніфікації полягає в тому, що певний кран середнього режиму може без зміни конструкції робити у легкому режимі з більшою вантажопідйомністю, ніж при середньому режимі, або робити у важкому режимі, але з меншою вантажопідйомністю. Це наочно видно із таблиці 3.1

Таблиця 3.1 – Залежність вантажопідйомності уніфікованих

мостових кранів від режиму роботи

Із таблиці виходить, що сумарна кількість типорозмірів уніфікованих кранів складає 6, при відсутності уніфікації - 18.

Оцінку стандартизації і уніфікації ПТБіДМ та їх механізмів дають за допомогою таких показників, як коефіцієнти застосовності і повторюваності.

Коефіцієнт застосовності характеризує ступінь насиченості виробу стандартизованими та уніфікованими вузлами і деталями. При цьому слід мата на увазі, що при розподіленні частин виробу на групи заведено відносити до стандартизованих складові частини виробу, які випускаються за державними та галузевими стандартами, а до уніфікованих - складові частини виробу, які випускаються за стандартами даного підприємства, якщо воно є головним у галузі і якщо ці частини використовуються хоча б у двох різних виробах.

Стосовно до практичної роботи під виробом можна розуміти кран у цілому або окремий його механізм.

У загальному вигляді коефіцієнт застосовності визначається за формулою

, (3.4)

де - загальна кількість типорозмірів елементів (деталей, вузлів механізмів) у виробі, шт.;

- кількість типорозмірів оригінальних елементів, тобто розроблених тільки для цього виробу, шт.

При цьому

– = + + , (3.5)

де - кількість типорозмірів стандартизованих елементів, шт.;

- кількість типорозмірів уніфікованих елементів, шт.;

- кількість типорозмірів запозичених елементів, тобто елементів, які раніше були спроектовані як оригінальні елементи для конкретного виробу, але застосовуються у двох або більш виробах, шт.

Коефіцієнт повторюваності визначає ступінь уніфікації складових частин у виробі і являє собою відношення загальної кількості типорозмірів складових частин до загальної кількості складових частин, які входять в машину. Значення цього коефіцієнта більш 1.

Коефіцієнт повторюваності визначається за формулою

, (3.6)

де - загальна кількість найменувань складових частин виробу.

3.3 Порядок виконання роботи

З використанням вихідних даних, приведених у Додатку Б, робота виконується у такій послідовності:

3.3.1. За формулами (3.1) і (3.3) розраховується питома матеріаломісткість і питома енергоємність для 3-х типів кранів: мостового, козлового і портального. Вихідні дані для портального крана беруться із додатку Б. Результати розрахунків заносяться у таблицю 3.2.

Одержані значення і показуються у графічному вигляді (рис. 3.2).

Таблиця 3.2 - Значення питомої матеріаломісткості

і питомої енергоємності

Тип крана	Вихідні дані і результати розрахунків
, т	, т	Р, кВт
Мостовий
Козловий
Портальний

3.3.2. За формулами (3.4) і (3.6) розраховуються коефіцієнти застосовності і повторюваності.

Об’єктами розрахунків є механізми кранів. Кожний студент повинен самостійно вибрати механізм із 3 типів кранів: мостового, козлового, портального. Припускається, що крани, на яких встановлені вибрані механізми, виготовлені за індивідуальним замовленням, тобто включають оригінальні елементи (деталі або вузли), кількість яких обґрунтовано повинен визначити сам студент.

Рисунок 3.2- Графіки зміни і залежно від типу крана

Для спрощення задачі за елементи визначаються складальні вузли (муфти, редуктори, двигуни, гальма і ін.) і окремі деталі, які не входять до цих вузлів (ходові колеса, трансмісійні та проміжні вали, зубчасті рейки й ін.).

Виконання цього пункту практичної роботи рекомендується робити у такій послідовності:

3.3.2.1. Кресляться принципові схеми вибраних механізмів Кожна схема повинна відповідати типу крана і його вантажопідйомності (див. Додаток Б). Всі вузли і окремі деталі на схемах нумеруються, при цьому вузли і деталі однакового типорозміру мають однакові номери.

3.3.2.2. Складаються таблиці по кожному механізму, у яких вказуються найменування стандартизованих, уніфікованих і оригінальних вузлів і деталей та їх кількість. Для спрощення в одну групу об’єднуються стандартизовані і уніфіковані вузли і деталі.

Вважаємо, що запозичені елементи відсутні, тобто = 0.

Тоді

= + + . (3.7)

У формулі (З.6) величина приймається рівною найбільшому номеру позначень на схемі механізму.

3.3.2.3.Виконується розрахунок та і їх значення заносяться до таблиці 3.3.

Таблиця 3.3 - Розрахункові значення і

Тип крана	, т	Найменування механізму	Значення коефіцієнтів
Мостовий
Козловий
Портальний

Як приклад розглянемо механізм пересування мостового крана з роздільним приводом. Кінематична схема механізму показана на рис. 3.3.

1 - гальмо; 2 - гальмівний шків; 3 - електродвигун;

4 - муфта швидкохідного валу; 5 - швидкісний проміжний вал;

6 - редуктор; 7 - муфта тихохідного валу; 8-тихохідний проміжний вал;

9-вал ходового колеса; 10- вузол букси; 11 - ходове колесо

Рисунок 3.3 - Кінематична схема одного приводу механізму

пересування мостового крана

Після аналізу схем складаємо таблицю 3.4.

Таблиця 3.4 – Якісна та кількісна характеристика вузлі

і деталей механізму пересування мостового крана

Із таблиці виходить, що на одному приводі механізму пересування

+ =11; =3.

Для всього механізму =2(11+3)=28; =2·3=6; =11.

Коефіцієнт застосовності ,

а коефіцієнт повторюваності .

У сучасному кранобудуванні рекомендується мати для механізмів 0, 75.

3.4. Контрольні питання

1 Чим можна пояснити, крім впливу прольоту крана, значну різницю у значеннях потужності для двох мостових або козлових кранів, які мають однакову вантажопідйомність?

2 Існують чи ні граничні значення у коефіцієнтів застосовності і повторюваності?

3 Як будуть змінюватися значення коефіцієнтів застосовності і повторюваності при збільшені числа приводів механізму пересування крана з двох до чотирьох?