Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ точности сборки корпусных конструкций судна 13
1.1 Реальные погрешности сборки корпусных конструкций судна. Анализ причин их возникновения 13
1.2 Нормативные требования к точности сборки корпусных конструкций судна 23
1.3 Анализ способов и средств измерений в судовом корпусостроении 27
1.4 Выводы и постановка задач исследования 40
2 Разработка методики вычисления погрешностей корпусных конструкций при сборке с помощью оптико электронных приборов (тахеометров) 42
2.1 Последовательность выполнения измерений конструкции и обработка полученных данных 42
2.2 Разработка систем координат, применяемые в процессе измерений тахеометром 44
2.3 Методика измерения и пересчета координат 48
2.4 Основные выводы по второй главе 67
3 Методика апробации программного обеспечения для вычисления погрешностей изготовления конструкций судна 68
3.1 Назначение программного обеспечения 68
3.2 Решение задач вычислений отклонений при построении объектной системы координат при помощи построения оси 69
3.3 Решение задач вычислений отклонений при построении объектной системы координат при помощи задания трех точек, находящихся приблизительно на горизонтальной плоскости 82
3.4 Основные выводы по третьей главе 89
4 Анализ точности формирования конструкций стационарной платформы «жданов-а» с помощью измерительной системы на основе применения оптико электронных приборов (тахеометров) 90
4.1 Морская стационарная платформа «Жданов-А» 90
4.2 Обработка результатов измерений 93
4.3 Размерные цепи, как аппарат снижения погрешностей сборки и сварки 108
4.4 Основные выводы по четвертой главе 119
Заключение 121
Список сокращений 125
Словарь терминов 126
Список литературы 127
- Нормативные требования к точности сборки корпусных конструкций судна
- Разработка систем координат, применяемые в процессе измерений тахеометром
- Решение задач вычислений отклонений при построении объектной системы координат при помощи построения оси
- Размерные цепи, как аппарат снижения погрешностей сборки и сварки
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Судостроение является одной из важнейших отраслей не только российской промышленности, но и промышленности других стран мира. Ее состояние оказывает существенное влияние на развитие ключевых секторов экономики – металлургию, машиностроение, приборостроение и других.
Стратегия развития судостроительной промышленности в настоящее время
связана не только с постройкой новых типов судов, но и с повышением
производительности труда, снижением трудоемкости, обеспечением
конкурентоспособности судов на внутреннем и внешнем рынках.
Одним из мероприятий, используемых для успешного решения этих задач, является повышение качественного уровня выполнения судокорпусных работ, на долю которых приходится 40-45 % от общей трудоемкости постройки судна.
При строительстве современного судна основная часть трудоемкости постройки приходится на долю корпусообрабатывающего, сборочно-сварочного, корпусостроительного производств, технический уровень которых зависит от внедрения прогрессивной технологии и средств технологического оснащения на конкретном предприятии.
Практика судостроения показывает, что существенное влияние на эти факторы оказывает точность изготовления и монтажа судовых корпусных конструкций.
Точность изготовления корпуса судна зависит от погрешностей изготовления отдельных деталей, узлов, секций и блоков. Как правило секции и блоки собираются разными бригадами, что также вносит погрешности в получении корпуса судна. Неточности изготовления деталей, узлов, секций и блоков могут быть увеличены на порядок последующей сваркой.
Таким образом, проблема обеспечения точности в судовом
корпусостроении является важной, многоаспектной, достаточно сложной и актуальной. Решение этой задачи еще актуально и тем, что непосредственно связано с основными направлениями развития технологии судостроения. Некоторые ее аспекты отмечены российскими и зарубежными исследователями, имеются и отдельные положительные результаты работ в судостроении по обеспечению точности и снижению объемов работ.
Степень разработанности темы. Вопросам фактической точности изготовления деталей, полотнищ, секций и монтажа корпусных конструкций на стапеле в прошлом был посвящен целый ряд исследований российских и зарубежных ученых, среди которых следует отметить работы С. В. Васюнина, М. К. Глозмана, Л. Ц. Адлерштейна, В. Ф. Соколова, Л. П. Гаврилюка, П. Н. Сипилина, И. Н. Стогова, В. Д. Горбача, G. W. Johnson, S. E. Laskey (США), S. Robson (Великобритания), M. R. Shortis (Австралия) и др.
Решенные в данной работе задачи способствуют развитию теории и практики управления современными оптико-электронными приборами процессов сборки в судостроении. Актуальность темы исследования определяется необходимостью разработки алгоритма и созданием прикладной программы для
вычисления погрешностей изготовления конструкций корпуса судна, разработки
методики применения автоматизированной измерительной системы для
выполнения судосборочных и судосварочных работ с целью оперативного
управления этими процессами. Разделы диссертационного исследования
соответствуют основным положениям «Стратегии развития отрасли
информационных технологий в Российской Федерации на 2014–2020 годы и на перспективу до 2025 года» в части, касающейся развития технологии в судостроении и судоремонте.
Объект исследования – корпус судна.
Предмет исследования – точность изготовления корпуса судна.
Целью диссертационной работы является повышение технико-экономических показателей технологического процесса постройки корпусов судов за счет применения оптико-электронных приборов для обеспечения заданной точности.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать научно-техническую информацию о причинах возникновения погрешностей сборки, а также по результатам натурных измерений при изготовлении корпусов судов.
-
Разработать методику исследования причин возникновения погрешностей при сборке корпусов судов.
-
Разработать алгоритм и создать прикладную программу для вычисления погрешностей изготовления конструкций судна.
-
Обеспечить точность изготовления корпусов судов путем оперативного управления процессом сборки с помощью оптико-электронных приборов.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
проведен анализ причин возникновения погрешностей сборки корпусов судов;
разработана методика для определения погрешностей при изготовлении стальных корпусов судов;
экспериментально установлены погрешности, возникающие при сборке и сварке натурного корпуса судна на примере морской стационарной платформы «Жданов-А» (МСП «Жданов-А»);
- предложен алгоритм и математический аппарат, реализованный в виде
прикладной программы, с целью оперативного управления процессом
изготовления секций, блоков и судна в целом.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработаны алгоритм прикладной программы и методика ее применения для контроля, а также обеспечения точности сборки и сварки корпусных конструкций судов.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования.
В основе теоретического исследования лежат методы проведения
измерительного контроля, аппарат высшей математики, методы статистической
обработки результатов испытаний, теория размерных цепей, основы
программирования на языке Microsoft Visual Studio (visual basic) и др.
Экспериментальное исследование реализовано визуально-измерительным
контролем с использованием оптико-электронных приборов (моделей
тахеометров электронных 3Та5Р6, SOKKIA SET 330 R) и программного обеспечения «Sea Solution», «AutoCad», «Excel».
Положения, выносимые на защиту:
-
Методика и алгоритм для вычисления погрешностей изготовления корпусов судов.
-
Методика применения автоматизированной измерительной системы, которая основана на использовании оптико-электронных приборов, в частности тахеометров и программы для выполнения судосборочных работ.
-
Проверка работы измерительных систем и прикладной программы для вычисления погрешностей изготовления корпуса МСП «Жданов-А».
Достоверность результатов обеспечивается применением общепринятых
методов и методик: методов проведения измерительного контроля, аппарата
высшей математики, методов статистической обработки результатов измерений,
теории размерных цепей и др. Достоверность подтверждается сравнением
экспериментальных данных, полученных натурным измерением при изготовлении
джекетов МСП «Жданов-А», обработанных на основе законов теории
вероятности, математической статистики с теоретическими данными,
полученными расчетным методом. При измерениях использовались тахеометры SOKKIA SET 330 R, обеспечивающие точность проводимых измерений в соответствии с требованиями стандартов.
Реализации результатов работы. Результаты работы использованы при разработке технологических процессов изготовления, сборки и монтажа корпусных конструкций судов, а также при назначении допусков и припусков на изготовление их элементов на верфи Астраханского судостроительного производственного объединения и в ООО «Хай Минь» (Вьетнам).
Научно-исследовательские материалы диссертационной работы
используются в учебном процессе Астраханского государственного технического
университета при подготовке бакалавров по направлению 26.03.02
«Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры».
Материалы диссертационного исследования приняты к сведению Астраханским филиалом ФАУ «Российский морской регистр судоходства».
Апробация научных результатов. Основные положения и результаты
диссертации обсуждались и докладывались на ежегодных научно-технических
конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО
«Астраханский государственный технический университет» (2013, 2014 гг.), на 5-й Международной научной конференции «Applied Sciences in Europe: tendencies of contemporary development» (г. Штутгарт, Германия, 2014 г.), на XIII Международной научно-практической конференции «Научное обозрение физико-математических и технических наук в XXI веке» (г. Москва, 2015 г.), на VI Международной научно-практической конференции «Отечественная наука в эпоху изменений: постулаты прошлого и теории нового времени» (г. Екатеринбург, 2015 г.), на VII Международной научно-практической
конференции «Актуальные вопросы науки, технологии и производства» (г. Санкт-
Петербург, 2015 г.), на заседаниях кафедры «Судостроение и энергетические
комплексы морской техники», на заседаниях ученого совета Института морских
технологий, энергетики и транспорта ФГБОУ ВПО «Астраханский
государственный технический университет».
Публикации. Основные положения настоящей диссертационной работы изложены в 15 научных публикациях, среди которых: 6 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, 8 публикаций в сборниках международных и всероссийских научных конференций. Получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Доля авторского участия в работах, опубликованных в соавторстве, отражен в диссертации и составляет: [8], [9], [14] – 100%; [1], [2], [3], [12], [15] – 75%; [5] – 70%; [6], [7], [10], [11] – 60%; [4], [13] – 45%.
Личный вклад автора. Постановка научно-исследовательских задач, их решение, основные выводы и рекомендации диссертации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, словаря терминов, библиографического списка и 4 приложений на 18 страницах.
Нормативные требования к точности сборки корпусных конструкций судна
Влияние качества исходного материала для изготовления листовых и профильных деталей на точность деталей корпусных конструкций будет приводить к увеличению трудоемкости сборочных работ, связанных с необходимостью обжатия деталей набора к полотнищу, и выполнения процессов наведения стыкуемых листовых деталей.
С точки зрения уровня точности контуров деталей, вырезаемых из листового металлопроката, реальными ориентирами являются: – отклонения от прямолинейности при обработке деталей на гильотинных ножницах и переносных газорезательных машинах – 4 5 мм, что превышает допуски; – погрешности по длине и ширине деталей, вырезанных на стационарных газорезательных машинах с программным управлением в плазменном исполнении ± 2 мм, с полем рассеивания 4 мм, что соответствует допускам. Однако при этом необходимо отметить, что приведенный уровень точности резки не учитывает физический износ машины и погрешности регулировки.
Точность контурной обработки деталей из профильного проката значительно ниже, чем у листовых деталей, так как в большинстве случаев они обрабатываются по результатам ручной разметки и с применением ручных методов газовой резки. Общие отклонения размеров деталей из профильного проката могут достигать ± 5 мм [19].
Гибка деталей значительно снижает точность их изготовления и особенно резкое снижение наблюдается при холодной гибке. Точность гибки деталей по фактическим отклонениям от шаблонов или каркасов может лежать в пределах 8 – 11 мм при собственной погрешности шаблонов ± 2,5 мм. В рамках существующей технологии точность гибки деталей является наиболее низким параметром с точки зрения требований сборочной точности. При этом необходимо особо отметить, что попытки совершенствования технологии гибки [18], [43], [83] показали, что рассчитывать в ближайшие годы на ее значительное увеличение практически не приходится. Некоторое увеличение точности можно ожидать для гнутых деталей судового набора за счет создания новых видов гибочного оборудования с ЧПУ и применения методов контроля формы с помощью графических шаблонов, рассчитываемых с помощью ЭВМ. Что же касается листовых деталей, то для них показанные выше пределы точности будут действовать еще не один год.
Учитывая, что ряд деталей корпусных конструкций изготавливается по результатам ручной разметки, точность выполнения разметочных операций является самостоятельным параметром, определяющим пределы точности изготовления деталей. В общем случае точность выполнения разметочных операций определяется уровнем погрешности измерений с помощью рулеток и методов построения углов.
Существующая технология изготовления корпусных конструкций сформировала определенные требования к значениям отклонений деталей от номинальных размеров для обеспечения беспригоночной сборки. При изготовлении плоских полотнищ необходимо, чтобы отклонения от прямолинейности стыкуемых кромок листов не выходили за пределы половины поля допуска на сварочный зазор.
Приведенные данные о точности изготовления деталей корпусных конструкций свидетельствуют о том, что в настоящее время сборка корпусных конструкций возможна только с применением системы сборочных припусков. Именно использование сборочных припусков позволяет собрать конструкцию и привести ее (до сварки) к размерам, заданным на чертеже. Если бы не было факторов, изменяющих размеры элементов конструкции в процессе сборки и сварки, то можно было бы до начала сборки рассчитывать допуски на расположение и на размеры деталей, пользуясь допусками на собираемую конструкцию в соответствии с существующими теоретическими положениями расчета размерных цепей.
При сборке корпуса на построечном месте точность собранной секции определяет объем пригоночных работ. Конечная точность корпусной конструкции зависит как от применяемой технологии сборки, так и от используемых методов компенсации сварочных деформаций.
Сопоставление фактической точности изготовления деталей и конструкции и их монтажа на стапеле с требуемой точностью свидетельствует о их близости в значительной части случаев. В настоящее время требования к точности корпусных конструкций регламентированы действующими руководящими документами и исходят из наличия припусков по монтажным кромкам. Наличие таких припусков определяет состав пригоночных работ, объем которых достигает 40% от сборочных при изготовлении и монтаже корпусных конструкций [7].
Корпус судна в целом и отдельные его элементы в процессе постройки судна должны иметь определенные геометрические параметры: форму, размеры и положение в пространстве, которые взаимосвязаны и взаимозависимы. Каждый из таких параметров является звеном размерной цепи (ею может быть линейное расстояние между точками, линиями и плоскостями или угловое расстояние между линиями и плоскостями), замыкающим или составляющим (Приложение А1 – А2) [7].
В зависимости от назначения все размерные цепи [10], [32], [44], [82], [90] делятся на: – конструкторские, с помощью которых решается задача обеспечения точности при конструирование судна; – технологические, с помощью которых решается задача обеспечения точности при проектировании технологического процесса постройки и в процессе постройки судна; – измерительные, при помощи которых решается задача измерения величин, характеризующих точность конструкции.
Разработка систем координат, применяемые в процессе измерений тахеометром
Для построения базовой системы координат выберем построечное место для судна (или для секции судна). Вокруг него расставим стойки с марками на столбиках или прикрепим их к колоннам. Перекрестия на марках задают несколько опорных (реперных) точек. Жестко фиксированная в пространстве серия точек, определяемая перекрестиями марок, позволяет тахеометром измерить их координаты, создает предпосылку построения системы координат, привязанной к этим точкам. Разместим тахеометр в произвольной точке пространства на построечном месте, отъюстируем, произвольным образом направим горизонтальные оси прибора, проведем необходимые настройки и калибровки и проведем тщательное измерение координат реперных точек А, B, С, D и т. д. (см. рисунок 2.3). Назовем эту систему измерений БАЗОВОЙ. Начало координат находится в точке размещения тахеометра, ось Z которой всегда точно направлена вверх (против вектора ускорения свободного падения).
Для построения локальной системы координат на построечное место выставим тахеометр в произвольной точке и произвольным образом направим горизонтальные оси прибора. Назовем эту координатную систему ЛОКАЛЬНОЙ. Начало координат находится в точке размещения тахеометра и ось Z локальной системы также всегда точно направлена вверх. На рисунке 2.4 изображены рекомендованные варианты размещения и ориентации осей базовой и локальной систем координат.
Построение объектной системы координат может приводиться при помощи построения оси или при помощи задания трех точек, находящихся приблизительно на горизонтальной плоскости.
На построечном месте определим, как будет расположена ось судна, которое мы собираемся строить. Обойдя построечное место, в соответствии с проектом организации строительства «забиваем два колышка», через макушки которых будет проходить ось. Размещаем две марки на колышках и проводим измерение их координат. Теперь мы имеем в базовой системе координаты двух точек E и F, через которые проходит ось судна (см. рисунок 2.5).
Они задают линию, которая проходит почти параллельно горизонту (в соответствии с наклоном построечного места). Мы ведь специально не контролировали строгую горизонтальность оси судна, да и стапель бывает наклонным. Построим, основываясь на этой линии, систему координат, которую назовем ОБЪЕКТНОЙ. Построим вертикальную плоскость так, чтобы ось EF лежала в этой плоскости. Примем одну из точек (скажем, E) за начало координат. Ось Х направим по оси EF. Ось Z построим в плоскости перпендикулярно оси Х. Из начала координат (точка E) перпендикулярно плоскости построим ось Y. Объектная система координат готова. Судно будет строиться с легким дифферентом на нос или корму (в соответствии с профилем построечного места), но без бокового крена.
Компьютер, зная введенные в него координаты точек E и F и способ построения осей объектной системы, определит пересчетные уравнения и вычислит координаты интересующей нас точки (обмеряемой нами точки) в объектной системе координат.
Объектная система по своим осям соответствует координатной системе на экране компьютера, где находится трехмерная модель судна, положение оси Х может слегка различаться (компьютер учтет и это различие). Таким образом, если мы поставим марки в контрольные точки на монтируемой секции корпуса судна, измерим их координаты и пересчитаем эти координаты в объектную систему, на экране с 3D моделью будет реальное положение секции и это определит, насколько оно отличается от проектного. Итак, измеряем, сравниваем положения, двигаем секцию. Измеряем, сравниваем положения, двигаем секцию. Если расхождение проектного и реального положений секций приемлемо, фиксируем и привариваем секцию.
В случае изготовления плоских секций, целесообразно строить объектную систему от трех точек, задающих плоскость. Объектная система от плоскости строится следующим образом. На сборочном месте в цехе собирается плоская секция. На ключевых точках разложенного полотнища секции располагаются три марки на стойках (см. рисунок 2.6). Координаты точек измеряются и вводятся в компьютер.
Одна из точек принимается за начало координат. Ось Х направляется по прямой, соединяющей начало координат и любую из оставшихся точек. Ось Y перпендикулярна оси Х и лежит в плоскости , проходящей через три марки. Ось Z перпендикулярна плоскости . 2.3 Методика измерения и пересчета координат
Проведем замеры координат зафиксированных ранее реперных точек (А, B, С, D) в локальной системе координат. Сравнивая координаты для точек, например, А и B, полученные в прошлом измерении в базовой системе, и координаты тех же точек, полученные при следующем измерении в локальной системе, выведем уравнения для пересчета координат из локальной системы в базовую [50], [80], [94].
Решение задач вычислений отклонений при построении объектной системы координат при помощи построения оси
Если размещение тахеометра 1 неудобно для измерений, надо перенести его в другое положение (пример: положение 2 – это положение для дальнейших измерений на рисунке 3.2), то назовем это положение – локальной системой координат (как указано в пункте 2.2 диссертации).
Может быть во время выполнения измерений есть несколько локальных систем координат, поэтому все координаты точек нужны пересчитать в базовую систему координат (постоянная система координат). Для этой цели, в положении размещения тахеометра 2 надо опять измерить координаты точек А, В, С. Пример: в положении размещения тахеометра 2 измерили координаты точек А, В, С (см. рисунок 3.2): A (1; 2; 3) – в локальной системе назовем эту точку А; B (4; 3; 1) – в локальной системе назовем эту точку B; C (7; 8; 9) – в локальной системе назовем эту точку C. Потом ввести эти координаты в файл «Локальная система» в папку программного обеспечения для установки привязки между двумя системами координат (см. рисунок 3.5). Установили объектную систему координат как написано в пункте 2.2.1 и от положения размещения тахеометра 2 выполнили измерения координат точек E и F (в локальной обозначили E и F).
Пример: в локальной системе они имеют соответственно следующие координаты: E (5; 10; 15), F (2; 8; 10). Потом ввести эти координаты в файл «Объектная система» в папку программного обеспечения для построения объектной системы координат (см. рисунок 3.6).
После построения всех систем координат, от положения размещения тахеометра 2 измерили координаты точек М1 и М2. Пример: в локальной системе они имеют соответственно следующие координаты: M1 (-2; 4; 5), M2 (6; -7; 10). Потом ввести эти координаты в файл «Данные измерения» в папку программного обеспечения для пересчета координат (см. рисунок 3.7). Для привязки ЛС необходимо выбрать в главном меню пункт «Привязать ЛС» (см. рисунок 3.8). Рисунок 3.8 – Привязка локальной системы Для начала привязки ЛС нужно выбрать базовую систему (БС), к которой привязывается ЛС и нажать кнопку «Импортировать БС» (см. рисунок 3.9).
Данные для создания базовой системы являются файлом «Базовая система» в папке программного обеспечения (см. рисунок 3.10). После импорта файла выбираем название базовой системы координат (см. рисунок 3.11).
После создания базовой системы координат, необходимо создать локальную систему. Для этой цели, нажать кнопку «Импортировать данные с тахеометра» и выбрать файл «Локальная система» в папке программного обеспечения (см. рисунок 3.12).
После импорта в табличной части будут отображены точки, полученные с тахеометра. Необходимо в колонке «Контрольная точка» отметить галочками те точки, по которым необходимо будет провести проверку построения ЛС. В колонке «Точка БС» необходимо сопоставить точку ЛС с точкой БС. Кроме Рисунок 3.12 – Создание локальной системы координат того, выбранные контрольные точки также должны быть сопоставлены с соответствующими им точками БС (см. рисунок 3.13).
После сопоставления точек необходимо нажать кнопку «Получить коэффициент». После получения коэффициентов будет рассчитана и проверка ЛС относительно выбранной БС. Если проверка построения ЛС прошла успешно, то в нижней части окна будет отображена надпись о том, что ЛС привязана успешно и будет активирована кнопка «Продолжить» (см. рисунок 3.14). Наоборот если проверка построения ЛС прошла неудачно, то в нижней части окна будет отображена надпись о том, что ЛС привязана неудачно и не будет активирована кнопка «Продолжить». В этой ситуации опять надо измерить координаты реперных точек А, В, С и создать новые БС и ЛС.
В окне построения ОС для начала необходимо выбрать тип ОС, которую необходимо построить (для нашего примера выбираем «Ось»), затем нажать кнопку «Импортировать данные с тахеометра» (см. рисунок 3.16). Рисунок 3.16 – Выбор типа объектной системы
После импорта данных в табличной части будут отображенные точки, полученные от тахеометра (файл «Объектная система» в папке программного обеспечения, см. рисунок 3.17). В колонке «Принять к расчету» необходимо отметить галочками те точки, на основе которых необходимо построить ОС. Затем нажать кнопку «Построить систему» (см. рисунок 3.18).
Для расчета координат нужно выбрать ранее созданную ОС (см. рисунок 3.20) и нажать кнопку «Импортировать данные с тахеометра» (выбрать файл «Данные измерения» в папке программного обеспечения).
Здесь две системы координат соответствуют разным началам координат (по нашему примеру ОС1 соответствует варианту E – начало объектной системы координат и ОС2 – F начало объектной системы координат, см. 2.3.2.а настоящей диссертации).
После импорта данных в табличной части будут отображенные точки, полученные от тахеометра. В колонке «Принять к расчету» необходимо отметить галочками точки, координаты которых необходимо пересчитать в ОС и нажать кнопку «Получить координаты». Полученные координаты точек будут отображены в нижнем поле (см. рисунок 3.21). г. Сравнение координат точек
После получения объектных координат М1 и М2, для сравнения их с теоретическими координатами нажать кнопку «Сравнение результатов». В новом окне будут отображены объектные координаты точек М1 и М2, которые мы получили на предыдущем шаге (см. рисунок 3.22).
Размерные цепи, как аппарат снижения погрешностей сборки и сварки
По результатам расчета припусков изготовленного элемента опорного основания МСП «Жданов-А» получено значение припуска для элемента первого уровня - 14,62 мм, для элемента второго уровня - 27,58 мм, а для элемента третьего уровня - 32,58 мм.
Однако, технологией изготовления опорного основания МСП «Жданов-А» заложена величина припуска на элемент, составляющая 80 мм вне зависимости от расстояния между уровнями.
Итак, результаты исследования позволяют уменьшить величину припуска на 65,38 мм для элемента первого уровня; на 52,42 мм для элемента второго уровня; на 47,42 мм для элемента третьего уровня. Известно, что МСП «Жданов-А» состоит из 3 джекетов, каждый джекет - из 3 уровней, каждый уровень - из 7 элементов, поэтому сокращение припуска для всей платформы приведет к уменьшению мерных длин труб на: L = (65,38 + 52,42 + 47,42) 7 3 = 3470 мм. По спецификации изготовления МСП «Жданов-А», каждый элемент уровня платформы состоит из трубы стальной электросварной прямошовной по ГОСТ 10704-91 диаметром 711х25,4 мм. Каждый метр длины трубы имеет массу 500 кг. Цена этой трубы составляет 50 рублей/кг (по ценам на январь 2015 года).
В конечном итоге, расчет припусков при изготовлении МСП «Жданов-А» позволил сократить объем материалов на сумму Ц: Ц = (3470 500 50)/1000 = 86750 рублей Масса конструкций является основным показателем при укрупненном нормировании корпусозаготовительных, сборочно-сварочных работ и стапельной сборке платформы. Другим важным показателем является удельная трудоемкость, выражающаяся в нормо-часах на 1 тонну конструкций.
Трудоемкость ТР постройки джекета, измеряемая в нормо-часах, равна произведению массы джекета М, т, на удельную трудоемкость ТУ, нчас/т: ТР=М-ТУ (4.24) 118 Удельная трудоемкость Ту определяется [52]. ТУ=ТУП-ККС-КСТ-КШ (4.25) где: Ккс - коэффициент, учитывающий изменение удельной трудоемкости постройки джекета в зависимости от его конструкции. Кет - коэффициент, учитывающий изменение удельной трудоемкости постройки джекета в зависимости от номера его в серии: Кет = Кп строящего джекета / КП прототип Кш - коэффициент, учитывающий изменение удельной трудоемкости постройки джекета в зависимости от уровня механизации и автоматизации производства на верфи. Кш = 0,75 1,3. Рассчитаем трудоемкость постройки джекета №1 МСП «Жданов-А» -спусковой массой 677 т. По спусковой массе джекета установлено: Тш = 106 нчас/т по таблице 4 [52]. Учет конструктивных особенностей джекета позволяет определить коэффициент i&c = 1,3 по таблице 5 [52].
В связи с тем, что джекет №1 является первым опорным основанием в серии, то по таблице 6 [52], КП„Рототип = 1,00. Тогда: КП строящего джекета - Кпі = 2,15; КСТ = КП строящего джекета / КП прототип = 2,15/1,00 = 2,15.
Анализ технологии и организации работ на строительной площадке ООО «Астраханское судостроительное производственное объединение», уровень механизации и автоматизации производства позволяет повысить трудоемкость, поэтому принимаем Кмв = 1,12. Таким образом, удельная трудоемкость постройки джекета №1 будет равна: Ту = ТУП -Ккс -Кст -Кш = 106 1,3 2,15 1,12 = 332 нчас/т. Это позволяет сократить трудоемкость постройки МСП «Жданов-А» на: 119 ТР=М-ТУ= (500 3470 332)/1000 = 575 нчас. На данном заводе каждый нормо-час составляет примерно 400 рублей. Применение измерительной системы с использованием оптико-электронных приборов, в частности - тахеометра, позволяет для МСП «Жданов-А» сократить материалы и трудоемкость ее постройки на: Ц = 86750 + 575 400 320000 рублей
Анализ точности формирования конструкций джекета №1 опорного основания МСП «Жданов-А», выполненный после процессов сборки и сварки, позволяет сделать вывод о том, что при сборке и сварке конструкция деформируется.
Средние значения погрешностей для линейных размеров в процессе сборки и сварки как положительные так и отрицательные, поэтому они могут компенсироваться, а абсолютные значения составляют 5,47 мм в процессе сборки и 9,48 мм - в процессе сварки. Тогда абсолютные значения погрешностей в процессе сварки в 1,73 раза больше, чем в процессе сборки. При сравнении этих значений с требованиями к точности изготовления конструктивных элементов МСП «Жданов-А», в соответствии с которыми расстояние в горизонтальной и вертикальной плоскостях между осями стоек и связей должно быть в пределах допуска ± 6 мм, было установлено, что после процесса сварки необходимо выполнять корректировку положения монтируемой секции, повторно проверить координаты контрольных точек и (при достижении требуемых значений) зафиксировать положение секции. Эти операции требуют дополнительных затрат времени, труда, поэтому вопросы компенсации погрешностей сборки и сварки необходимо учитывать на стадии изготовления деталей и непосредственно в процессе сборки.
Доверительные интервалы погрешности (для линейных размеров) в процессе сборки и сварки расширяются с поднятием уровней платформы. Результаты показывают, что характеристики выборочных средних отклонений x и размахов Rx в серии мгновенных выборок стабильны. С помощью размерных цепей определены допуски на изготовление деталей стационарной платформы. Эти допуски соответствуют 7 – 8 классу точности по ГОСТ 2689.
С увеличением высоты уровня МСП «Жданов-А» припуск тоже возрастает. Значения припусков для каждого уровня соответствуют: 14,62 мм для первого; 27,58 мм для второго; 32,58 мм для третьего уровня. Основной причиной, вызывающей это увеличение припуска является суммирование погрешностей сборки и сварочных деформаций.
Технологией изготовления опорного основания МСП «Жданов-А» заложена величина припуска на элемент, составляющая 80 мм вне зависимости от расстояния между уровнями. Результаты исследования позволяют уменьшить величину припуска на 81% для первого, 65 % для второго и 59 % для третьего уровня, что позволит при той же самой точности изготовления сократить материальные расходы.
Экономия от применения измерительной системы на основе оптико-электронных приборов и теории размерных цепей в общем составляет примерно 320 тысяч рублей на материалы и трудоемкость, которая не учитывает сокращение дополнительных работ на устранение погрешностей сборки и сварки, которые могли бы возникнуть.