Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ... 9
I.I. Анализ литературных и производственных данных по управлению качеством изделий машиностроения 9
!. 2. Анализ литературных и производственных данных по влиянию технологических и эксплуатационных факторов на основные показатели качества поршневых компрессорных машин... 14
1.3. Характеристика объекта исследования. 21
1.4. Основные эксплуатационные показатели поршневых компрессорных машин 24
1.5. Точностные параметры деталей и узлов, определяющие основные показатели качества поршневых компрессорных машин 31
1.6. Анализ литературных и производственных данных по влиянию точностных параметров на основные показатели качества поршневых компрессорных машин 37
Выводы. Постановка задачи.. 42
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЛИЯШО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПОРШНЕВЫХ КОМПРЕССОШЫХ МАШИН... 45
2.1. Особенности системного подхода при управлении качеством поршневых компрессорных машин. .. 45
2.2. Исследование влияния технологических и эксплуатационных факторов на коэффициент герметичности поршневых компрессорных машин... 49
2.3. Исследование влияния технологических и эксплуатационных факторов на точностные параметры деталей поршневых компрессорных машин 59
2.4. Исследование влияния технологических и эксплуатационных факторов на производительность поршневых компрессорных машин 70
Выводы 77
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВЛИЯНШ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ПОНПНЕВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН 78
3.1. Исследование фактической точности изготовления ответственных деталей поршневых компрессорных машин .. 78
3 2. Исследование влияния технологических факторов на точностные параметры поршневых компрессорных машин 84
3.2.1. Разработка измерительной системы для определения силовых деформаций деталей поршневого уплотнения компрессорных машин.. 84
3.2.2. Анализ основных погрешностей измерительной системы с электромагнитными преобразователями... 91
3.2.3. Метрологические исследования измерительной системы с электромагнитными преобразователями. 96
3.2.4. Разработка стенда для проведения экспериментальных исследований. Разработка методики экспериментальных исследований 100
3.2.5. Обработка экспериментальных данных и результаты экспериментальных исследований 102
3.3. Исследование влияния эксплуатационных факторов на точностные параметры поршневых компрессорных машин 109
3.3.1. Анализ методов определения температурного состояния деталей поршневых компрессорных машин 109
3.3.2. Разработка методики проведения экспериментальных исследований 112
3.3.3. Обработка экспериментальных данных и результаты исследований 122
3.4. Исследование совместного влияния технологических и эксплуатационных факторов на основные показатели качества поршневых компрессорных машин 129
3.4.1. Разработка стенда для проведения экспериментальных исследований 129
3.4.2. Разработка методики проведения экспериментальных исследований 130
3.4.3. Обработка экспериментальных данных и результаты экспериментальных исследований... 136
Выводы 148
4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПОВННЕ ВЫХ КОМПРЕССОРНЫХ МАШИН И ВНВДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДОСЛВДОВАНИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ... 150
4.1. Разработка расчетной математической модели по управлению качеством поршневых компрессорных машин 150
4 2. Разработка методов повышения качества поршневых компрессорных машин 158
4.3. Внедрение результатов исследований в промышленность 159
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 161
ЛИТЕРАТУРА... 164
ПРИЛОЖЕНИЯ... 17
- Анализ литературных и производственных данных по управлению качеством изделий машиностроения
- Особенности системного подхода при управлении качеством поршневых компрессорных машин.
- Исследование фактической точности изготовления ответственных деталей поршневых компрессорных машин
- Разработка расчетной математической модели по управлению качеством поршневых компрессорных машин
Анализ литературных и производственных данных по управлению качеством изделий машиностроения
Обобщение отечественного и зарубежного опыта по улучшению качества продукции показывает, что на современном этапе развития производства нельзя обеспечить планомерного и устойчивого улучшения качества продукции отдельными, разрозненными мероприятиями. Проблему можно решить только на основе разработки принципиально нового, системного подхода с использованием принципов общей теории управления[ 2,3 J, который нашел свое воплощение в комплексной системе управления качеством (КС ЯП), являющейся составной частью Единой системы государственного управления качеством продукции (ЕСГ УКП), ее массовым звеном.
В работах .. 4 .5, б, 7,8 ]показана комплексность системы, проявляющаяся в том, что она охватывает управляющими воздействиями все многообразие факторов и условий, обеспечивая тем самым возможность достижения запланированного уровня качества. Кроме того, КС УКП позволяет управлять качеством на всех этапах жизненного цикла изделия: на стадиях исследования, проектирования и изготовления, в период обращения и реализации, на стадии эксплуатации или потребления продукции. Причем в каждой стадии производственного цикла можно выделить отдельные этапы, которые могут быть самостоятельными и иметь определенные связи и показатели.
Изучение таких связей имеет большое значение для дальнейшей разработки теории управления качеством продукции и, кроме того, дает возможность получить количественные оценки показате -ІО лей и обосновать их структуру.
Как показывает анализ различных систем управления качеством на промышленных предприятиях, несмотря на то, что они охватывают вопросы организации контроля и управления производством на различных этапах и уровнях, однако важнейшими являются стадии производства и эксплуатации [ з, 9 ]
В Саратовской системе БИП на первом плане стоит изготовитель; с помощью мер морального и материального стимулирования, а также возврата дефектной продукции осуществляется его связь с результатом труда[9, Ю,и]. Большей системностью и комплексностью обладает Горьковская система КАНАРСІШ, которая полностью принимает и использует большинство принципов Саратовской системы, но охватывает более широкий круг вопросов[12, із, 14-]. Для достижения функции цели на указанных стадиях разработан комплекс мероприятий, включающий совершенствование конструкции изделия и повышение его надежности в процессе производства; применение прогрессивных технологических процессов и их дальнейшее совершенствование, разработку и внедрение систем контроля и оценки качества при производстве; организацию бездефектного изготовления продукции; обеспечение эксплуатации изделий на высоком техническом уровне[ 9, 14 ]. Ярославская система НОРМ обеспечивает планомерное повышение моторесурса двигателей - основного показателя их качества - на основе совершенствования конструкции и технологии изготовления деталей и узлов, лимитирующих ресурс, а также поддержания этого уровня и в производстве, и в эксплуатации. Совершенствование форм конструкции осуществляется на основе анализа информации, полученной при испытании и в период эксплуатации двигателей! 9 ]. в рамках этой системы при производстве проводится разработка комплексного плана конструктивно-технологических мероприятий по освоению двигателя с более выео - II ким ресурсом при массовом изготовлении. Существенное значение в рассмотренных системах для улучшения качества изделий имеет внедрение прогрессивных методов контроля продукции, которые применяются в целях поддержания стабильности и регулирования уровня технологических процессов, предупреждения возможного брака, совершенствования системы бездефектного изготовления продукции и снижения трудоемкости контрольных операций [9 ].
Учитывая, однако, что проблема управления качеством в настоящее время приобретает всеобъемлющий характер, дальнейшее развитие систем управления качеством должно идти как по пути расширения сфер действия КС УКП, так и по пути развития автоматизации задач, решаемых в рамках системы, и, что особенно важно, по пути совершенствования системы, заключающееся в рассмотрении большего количества факторов, влияющих на качество продукции, улучшения элементов системы, т.е. методов решения возникающих задач.
Особенности системного подхода при управлении качеством поршневых компрессорных машин.
Согласно ГОСТ 15467-79 управление качеством продукции предполагает установление, обеспечение и поддержание необходимого уровня качества продукции при ее разработке, производстве и эксплуатации, что осуществляется путем систематического контроля качества и целенаправленного воздействия на условия и факторы, влияющие на ее качество! 76].
Система управления качеством изделий представляет целый комплекс организационно-технических и экономических мероприятий, методов и средств, направленных на достижение оптимального технического уровня изделий, максимальной экономической эффективности от их эксплуатации.
При этом необходимо учитывать, что система управления качеством изделий является сложной, большой системой, включающей в себя отдельные подсистемы, каждая из которых выделяется по определенному признаку, отвечающему конкретным целям и задачам системы управления качеством[ ъ, , 9 ].
Проблема управления качеством сложной системы предполагает разработку методов, позволяющих максимально использовать возможности структуры и элементов системы для обеспечения заданных показателей.
Условно классификационные признаки системы в отраслях ма - 46 шиностроения можно представить в ортогональной системе координат в виде многомерного пространства (с размерностью п =6), по направляющим ортам которого представлены [ 7 7 ]:
1. уровни управления (государственный, отраслевой, предприятия);
2. стадии жизненного цикла изделия (разработка технического задания, проектирование, производство и эксплуатация);
3. методы управления качеством продукции (планирование, контроль и т.д.);
4. объекты управления качеством (предметы труда, средства труда, труд);
5. виды изделий (машины, станки, инструмент);
6. показатели качества изделий (назначения, надежности, эргономические, эстетические, экономические), показатели технологичности, стандартизации и унификации (рис. 2.1 ).
Так как на качество изделия оказывают влияние все этапы его создания, то, следовательно, и контроль должен осуществляться на всех этапах.
С увеличением значимости категории производимой продукции структура контроля качества претерпевает изменения - из этапа контроля готовых изделий центр тяжести контроля смещается в сторону ранних этапов, т.е. в производство, проектирование и разработку технического задания.
Для обеспечения связности элементов в системе управления качеством используется принцип системности, при применении которого все процессы планирования, исследования и проектирования» изготовления, эксплуатации и ремонта рассматриваются во взаимной связи. Взаимосвязь элементов системы должна быть одно - 47 значно описана и максимально формализована для получения закономерностей в поведении системы при ее использовании. Практическое решение всего многообразия задач по обеспечению качества возможно с позиции теории больших систем [77 ]. Причем при установлении связей между элементами и выделении элементов в системе управления качеством должны учитываться только основные и устойчивые связи, что позволяет ранжировать построенные структуры элементов и связей в их иерархической зависимости и переходить от рассмотрения систем к построению и изучению их структур. При системном подходе к построению системы управления качеством должны быть предусмотрены три момента:
1. описана система и установлены все основные связи и элементы;
2. составлена модель системы и построены структуры;
3. установлены количественные зависимости для связей и количественные характеристики элементов системы.
В соответствии с требованиями общей теории управления[з,77] основные функции системы заключаются в планировании, сборе и обработке информации и принятии решений на всех стадиях жизни изделия (рис. 2.2 ). Из рис. 2.2 видно, что четыре стадии жизни изделия охвачены прямыми и обратными связями (прямые - потоками документации и продукции, обратные - потоками информации) и образуют замкнутый цикл управления качеством. Если взять в качестве основного классификационного признака стадии производственно-эксплуатационного цикла, то можно выделить структуру программы обеспечения качества изделий машиностроения на предприятии. Из этой общей структуры необходимо выделить те мероприятия, которые могут существенным образом влиять на качество изготавливаемых компрессоров ГСВ-0,6/12 установок ВКУ-0,4/10.
Исследование фактической точности изготовления ответственных деталей поршневых компрессорных машин
Как было показано в работах[ зз, 4-5,47, JZ ], на величину утечек газа из цилиндра существенное влияние оказывают местные отклонения от правильной формы цилиндра, в результате чего внутри упругого кольцевого уплотнения во время движения порня, по крайней мере временно, образуются открытые сечения, через которые происходят утечки значительно больших количеств газа, чем могло бы пройти через щель в замке поршневого кольца.
Для выяснения факторов, обуславливающих потерю герметичности, и определения оптимальных точностных требований к геометрическим параметрам деталей уплотнения и технологии сборки необходимым этапом исследования будет являться изучение фактической точности изготовления (характеризующий уровень технологических процессов и оборудования), а также контроль качества технологического процесса сборки.
Контроль фактической точности деталей уплотнений цилиндров низкого и высокого давления проводился измерительными средствами: диаметры наружных поверхностей поршней ступени низкого и высокого давления - горизонтальным оптиметром, ГОСТ 5405 - 64 (предельная погрешность измерений ±0,3 мкм); диаметры рабочих поверхностей цилиндров ступени низкого и высокого давления измерялись с помощью нутромера с индикаторной головкой повышенной точности ГОСТ 8163-63 (цена деления I мкм), предельная погрешность показаний +0,5 мкм.
Диаметры поршней и рабочих поверхностей цилиндров измерялись в двух взаимно перпендикулярных направлениях: поршней в 9 сечениях, цилиндров в 8 сечениях по длине.
На рис. 3.1-з.zпредставлены полигоны распределений действительных размеров поршней (рис. з. 1 ) и втулок цилиндров компрессора (рис. 3. z ).
Из сравнения действительных диапазонов рассеяния размеров цилиндров с заданными по чертежам допускам видно, что технологическая точность изготовления цилиндров соответствует 7 квалите-ту по ВСЇЇП СЭВ. Поскольку по принятому техпроцессу при сборке цилиндро-поршневой группы применяется селективная сборка деталей и узлов, то фактический диапазон рассеяния размера сопряжения поршень-цилиндр будет уже, чем при независимом изготовлении.
На рис. з.з представлен полигон распределения разностен-ности втулок цилиндров компрессора. Из анализа результатов исследований видно, что диапазон отклонений действительных размеров толщин стенок втулок цилиндров соответствует заданному по третьему классу допуску на габаритные размеры отливок (ГОСТ 1855-55) [31].
Исследование неравномерности момента затяжки шпилек блока цилиндров - отклонений силового фактора % - проводилось для различных средних значений 2г ( %г = 30 s0 Нм). При этом разработанная схема измерения и записи величины силового фактора ( 2г) позволяла также определять заданное среднее его значение - Zz ( рис. 3.4).
Разработка расчетной математической модели по управлению качеством поршневых компрессорных машин
Для разработки расчетной математической модели качества необходимо установить взаимосвязь эксплуатационных показателей компрессора с отклонениями геометрических и силовых факторов.
Из анализа литературных источников[25,26,27, 55]можно выделить методы расчета точности, основанные на использовании: I. метода граничных испытаний; 2. метода натурных испытаний; 3. метода определения предельных погрешностей; 4. метода статистических испытаний. Из-за сложного многопараметрического вида полученной модели ( г. вд) для ее исследования наиболее приемлемым оказывается метод определения предельных погрешностей.
Производительность поршневого компрессора & связана с геометрическими и силовыми факторами и параметрами процесса политропического сжатия уравнением ( Z.69 ); из уравнения С 2.69) также видно, что производительность зависит еще и от геометрических параметров деталей и узлов компрессора, однако действие этих параметров учитывать не будем, так как в силу хорошей прирабатываемое ти поршневых колец [47, ео, 72Ї и отсутствия местных отклонений от правильной формы деталей сопряжений поршень-цилиндр ступени низкого и высокого давления при изготовлении [55,60,7г] указанные параметры оказывают незначительное влияние на производительность пр изменении геометрических и силовых факторов.
В общем виде зависимость производительности {2.Є9)о? геометрических и силовых факторов можно представить: сечений.
Предельные отклонения значений геометрических и силовых факторов, определяющие точностные параметры, необходимо рассчитывать из условия обеспечения эксплуатационных показателей в пределах, установленных технико-экономическими требованиями.
