Общие правила конструирования

При создании строительных и дорожных машин рекомендуется придер­живаться следующих правил:

­ подчинять конструирование задаче увеличе­ния экономического эффекта, определяемого в первую очередь полезной отдачей машины, ее долговечностью и эксплуатационными рас­ходами за весь период использования ма­шины;

­ добиваться максимального повышения по­лезной отдачи путем увеличения производи­тельности машин и объема выполняемых ими операций;

­ добиваться всемерного снижения расходов на эксплуатацию машин уменьшением энергопо­требления, стоимости обслуживания и ремон­та;

­ максимально увеличивать степень автомати­зации машин с целью увеличения производи­тельности, повышения качества продукции и сокращения расходов на труд;

­ всемерно увеличивать долговечность машин как средство повышения фактической числен­ности машинного парка и увеличения их сум­марной полезной отдачи;

­ предупреждать техническое устаревание ма­шин, обеспечивая их длительную применяе­мость, закладывая в них высокие исходные па­раметры и предусматривая резервы развития и последовательного совершенствования;

­ закладывать в машины предпосылки интен­сификации их использования в эксплуатации путем повышения универсальности и на­дежности;

­ предусматривать возможность создания производных машин с максимальным ис­пользованием конструктивных элементов ба­зовой машины;

­ стремиться к сокращению числа типоразме­ров машин, добиваясь удовлетворения потреб­ностей народного хозяйства минимальным числом моделей путем рационального выбора их параметров и повышения эксплуатацион­ной гибкости;

­ стремиться к удовлетворению потребностей народного хозяйства минимальным выпуском машин путем увеличения полезной отдачи и долговечности машин;

­ конструировать машины с расчетом на без­ремонтную эксплуатацию с полным устране­нием капитальных ремонтов и с заменой восстановительных ремонтов комплектацией машин сменными узлами;

­ избегать выполнения трущихся поверхно­стей непосредственно на корпусах деталей; для облегчения ремонта поверхности трения выполнять на отдельных, легко заменяемых деталях;

­ последовательно выдерживать принцип агрегатности; конструировать узлы в виде не­зависимых агрегатов, устанавливаемых на ма­шину в собранном виде;

­ исключать подбор и пригонку деталей при сборке; обеспечивать полную взаимозаменяе­мость деталей;

­ исключать операции выверки, регулирова­ния деталей и узлов по месту; предусматри­вать в конструкции фиксирующие элементы, обеспечивающие правильную установку дета­лей и узлов при сборке;

­ обеспечивать высокую прочность деталей и машины в целом способами, не требующи­ми увеличения массы (придание деталям ра­циональных форм с наилучшим использова­нием материала, применение материалов по­вышенной прочности, введение упрочняющей обработки);

­ уделять особое внимание повышению цик­лической прочности деталей; придавать дета­лям рациональные по сопротивлению устало­сти формы; уменьшать концентрацию напря­жений; вводить упрочняющую обработку;

­ в машины, узлы и механизмы, работающие при циклических и динамических нагрузках, вводить упругие элементы, смягчающие толч­ки и колебания нагрузки;

­ придавать конструкциям высокую жесткость целесообразными, не требующими увеличения массы способами (применение пустотелых и оболочковых конструкций; блокирование де­формаций поперечными и диагональными свя­зями; рациональное расположение опор и ре­бер жесткости);

­ всемерно увеличивать эксплуатационную надежность машин, добиваясь по возможно­сти полной безотказности их действия;

­ делать машины простыми в обслуживании; сокращать объем операций обслуживания, устранять периодические регулировки, выпол­нять механизмы в виде самообслуживающихся агрегатов;

­ предупреждать возможность перенапряже­ния машины в эксплуатации; вводить авто­матические регуляторы, предохранительные и предельные устройства, исключающие воз­можность эксплуатации машины на опасных режимах;

­ устранять возможность поломок и аварий в результате неумелого или небрежного обра­щения с машиной; вводить блокировки, пре­дупреждающие возможность неправильного манипулирования органами управления; мак­симально автоматизировать управление ма­шиной;

­ исключать возможность неправильной сбор­ки деталей и узлов, нуждающихся в точной координации одного относительно другого; вводить блокировки, допускающие сборку только в нужном положении;

­ устранять периодическую смазку; обеспечи­вать непрерывную автоматическую подачу смазочного материала к трущимся соедине­ниям;

­ избегать открытых механизмов и передач; заключать механизмы в закрытые корпуса, предотвращающие проникновение грязи, пыли и влаги на трущиеся поверхности и позволяю­щие организовать непрерывную смазку;

­ обеспечивать надежную страховку резьбо­вых соединений от самоотвинчивания; внут­ренние соединения фиксировать методами позитивного стопорения (шплинты, отгибные шайбы);

­ предупреждать коррозию деталей, в особен­ности у машин, работающих на открытом воздухе или соприкасающихся с химически активными средами, применением стойких ла­кокрасочных и гальванических покрытий и из­готовлением деталей из коррозионно-стойких материалов;

­ уменьшать стоимость изготовления машин путем придания конструкциям технологично­сти, унификации, стандартизации, уменьшения металлоемкости, сокращения числа типораз­меров машин;

­ уменьшать массу машин путем увеличения компактности конструкций, применения ра­циональных кинематических и силовых схем, устранения невыгодных видов нагружения, за­мены изгиба растяжением-сжатием, а также путем применения легких сплавов и неметал­лических материалов;

­ всемерно упрощать конструкцию машин; избегать сложных многодетальных конструк­ций;

­ заменять во всех случаях, где это возможно, механизмы с прямолинейным поступательно-возвратным движением более выгодными ме­ханизмами с вращательным движением;

­ обеспечивать максимальную технологич­ность деталей, узлов и машины в целом, за­кладывая в конструкцию предпосылки наибо­лее производительного изготовления и сбор­ки;

­ сокращать объем механической обработки, предусматривая изготовление деталей из заготовок с формой, близкой к окончательной форме изделия; заменять механическую обра­ботку более производительными способами обработки без снятия стружки;

­ осуществлять максимальную унификацию элементов конструкции с целью удешевления машины, сокращения сроков ее изготовления, доводки, а также с целью облегчения эксплуа­тации и ремонта;

­ всемерно расширять применение стан­дартных деталей; соблюдать действующие стандарты;

­ не применять оригинальных деталей и узлов там, где можно обойтись стандартными, уни­фицированными, заимствованными и покуп­ными деталями и узлами;

­ экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные замени­тели; при необходимости применения дефи­цитных материалов сводить их расход к мини­муму;

­ стремясь, как общее правило, к дешевизне изготовления, не ограничивать затраты на из­готовление деталей, ключевых для надежности машины; выполнять такие детали из каче­ственных материалов, применять для их изго­товления технологические процессы, обеспечи­вающие наибольшее повышение надежности и срока службы;

­ придавать машине простые и гладкие внеш­ние формы, облегчающие уход за машиной и ее содержание;

­ соблюдать требования технической эстети­ки, придавая машинам стройные архитек­турные формы; улучшать внешнюю отделку машин;

­ сосредотачивать органы управления и конт­роля по возможности в одном месте, удобном для обзора и манипулирования;

­ делать доступными и удобными для осмо­тра узлы и механизмы, нуждающиеся в перио­дической проверке;

­ обеспечивать безопасность обслуживающего персонала; предупреждать возможность не­счастных случаев путем максимальной автоматизации рабочих операций, введения блоки­ровок, применения закрытых механизмов и установки защитных ограждений;

­ в машинах-орудиях и автоматах обеспечи­вать возможность регулирования и наладки механизмами ручного прокручивания, мед­ленного проворачивания от приводного двига­теля (с реверсом, если того требуют условия наладки);

­ в машинах с приводом от электродвигателя учитывать возможность неправильного вклю­чения двигателя, а в машинах с приводом от двигателя внутреннего сгорания – обратных вспышек; обеспечивать возможность реверсной работы машины или вводить предохрани­тельные устройства (обгонные муфты);

­ тщательно изучать опыт эксплуатации ма­шин и оперативно вводить в конструкцию ис­правления дефектов, обнаруживающихся в экс­плуатации; изучение эксплуатации является лучшим средством совершенствования и до­водки машин и эффективным способом повы­шения квалификации конструктора;

­ непрерывно совершенствовать конструкцию машин, находящихся в серийном производ­стве, поддерживая их на уровне возрастающих требований промышленности;

­ обеспечивать конструктивный задел, подго­товляя выпуск новых машин с более высокими показателями на смену устаревающим;

­ изучать тенденции развития отраслей народ­ного хозяйства, использующих проектируемые машины; вести перспективное проектирование, рассчитанное на удовлетворение дальних за­просов машинопотребителей;

­ при проектировании новых конструкций, а также машин, предназначенных для новых технологических процессов, проверять все но­вые элементы с помощью эксперимента, моде­лирования, заблаговременного изготовления и испытания узлов;

­ шире использовать опыт исполненных кон­струкций, опыт смежных, а в нужных случаях и отдаленных по профилю отраслей машино­строения.

Методика конструирования

Исходными материалами для проектирова­ния машины могут быть следующие:

техническое задание, выдаваемое планирую­щей организацией или заказчиком, и опреде­ляющие параметры машин, область и условия ее применения;

техническое предложение, выдвигаемое в инициативном порядке проектной организа­цией или группой конструкторов;

научно-исследовательская работа или соз­данный на ее основе экспериментальный об­разец:

изобретательское предложение или соз­данный на его основе экспериментальный образец;

образец зарубежной машины, подлежащий копированию или воспроизведению с измене­ниями.

Первый случай наиболее общий; на нем удобнее всего проследить процесс проектиро­вания. К техническим заданиям необходимо подходить критически. Конструктор должен хорошо знать отрасль промышленности, для которой проектируют машину. Он обязан про­верить задание и в нужных случаях обоснован­но доказать необходимость его корректирова­ния.

Критический подход особенно необходим в тех случаях, когда заказчиком являются от­дельные заводы или отрасль промышленно­сти. В последнем случае наряду с удовлетво­рением требований заказчика целесообразно обеспечить также возможность применения машины на других заводах и в смежных от­раслях промышленности.

Не всегда учитывают то обстоятельство, что с момента начала проектирования до срока внедрения машины в промышленность прохо­дит определенный период, как правило, тем более длительный, чем сложнее машина. Этот период складывается из следующих этапов: проектирования, изготовления, заводской от­ладки и доводки опытного образца, промышленных испытаний, внесения выявив­шихся в ходе испытаний изменений, государ­ственных испытаний и приемки опытного образца. Далее следует изготовление техниче­ской документации головной серии, изготовление головной серии и ее промышленные испы­тания. Вслед за этим разрабатывают серий­ную документацию, подготовляют производ­ство к серийному выпуску и, наконец, органи­зуют серийный выпуск.

В лучшем случае при отсутствии крупных неполадок и осложнений этот процесс длится полтора-два года. Иногда между началом про­ектирования и началом широкого выпуска ма­шин проходят два-три года и больше. При современных темпах технического прогресса в машиностроении это большой срок.

Машины с неправильно выбранными зани­женными параметрами, основанные на ша­блонных решениях, не обеспечивающие техни­ческого прогресса, несовместимые с новыми представлениями о роли качества и надежно­сти, устаревают уже к началу серийного выпу­ска. Работа, затраченная на проектирование, изготовление и доводку образца, оказывается напрасной, а промышленность не получает нужной машины.