Главная » 2013 » Ноябрь » 13 » Скачать Организационно-технологическое обеспечение оптимальной долговечности деталей машин. Говоров, Игорь Витальевич бесплатно
18:43
Скачать Организационно-технологическое обеспечение оптимальной долговечности деталей машин. Говоров, Игорь Витальевич бесплатно
Организационно-технологическое обеспечение оптимальной долговечности деталей машин
Диссертация
Автор: Говоров, Игорь Витальевич
Название: Организационно-технологическое обеспечение оптимальной долговечности деталей машин
Справка: Говоров, Игорь Витальевич. Организационно-технологическое обеспечение оптимальной долговечности деталей машин : диссертация доктора технических наук : 05.02.08, 05.02.22 / Говоров Игорь Витальевич; [Место защиты: Брян. гос. техн. ун-т (БИТМ)] - Брянск, 2009 - Количество страниц: 326 с. ил. Брянск, 2009 326 c. :
Объем: 326 стр.
Информация: Брянск, 2009
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН
11 Долговечность изделий машиностроения
12 Организационно-экономические вопросы обеспечения и повышения долговечности изделий машиностроения
13 Обеспечение и повышение долговечности деталей машин при их проектировании и изготовлении
14 Обеспечение и повышение долговечности деталей машин в процессе реновации
15 Лазерное борохромирование как технологический метод повышения долговечности деталей машин
16 Выводы, цель и задачи исследований
ГЛАВА 2 МЕТОДОЛОГИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
21 Общая структура исследований Объект исследований
22 Методика проведения теоретических и экспериментальных исследований
23 Исследуемые образцы, покрытия и технологии их получения
231 Образцы для проведения экспериментальных исследований
232 Технологии получения борохромированных слоев с использованием энергии лазерного излучения
2321 Технологические особенности лазерной поверхностной обработки диффузионных покрытий
2322 Технологические особенности лазерного легирования из обмазок
24 Критерии прочности получаемых модифицированных слоев деталей машин и методы их экспериментального определения
241 Обоснование и выбор критериев прочности модифицированных слоев
242 Экспериментальное определение показателей прочности модифицированных слоев
ГЛАВА 3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
31 Обоснование и выбор критериев оптимальной долговечности изделий машиностроения
32 Разработка системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин
33 Методические основы применения системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4 ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА ЭТАПАХ ИХ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
41 Эксплуатационные свойства деталей машин
42 Организационное обеспечение оптимальной долговечности деталей машин на этапах их жизненного цикла
43 Инженерный анализ как элемент системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин
44 Взаимосвязь организационно-технологических мероприятий обеспечения оптимальной долговечности деталей машин на этапах жизненного цикла
Выводы к главе 4
ГЛАВА 5 ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН НА СТАДИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
51 Обеспечение оптимальной долговечности деталей машин на стадии изготовления
52 Разработка технологий модифицирования поверхностного слоя деталей машин, обеспечивающих повышение их долго вечности
521 Лазерное упрочнение диффузионных борохромированных покрытий
522 Разработка двухкомпонентных обмазок для лазерного легирования
523 Имитационное моделирование формирования параметров покрытий при лазерном легировании
524 Надежность обеспечения параметров покрытий при лазерном легировании из двухкомпонентных обмазок
525 Получение комплексных покрытий на основе соединений бора и хрома с использованием лазера
53 Технологическая наследственность при механической обработке модифицированных поверхностных слоев деталей машин, изготовленных из конструкционных сталей
Выводы к главе 5
ГЛАВА 6 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
61 Разработка элементов автоматизированной системы формирования массива возможных технологических решений по оптимизации долговечности деталей машин
62 Практическое применение инженерного анализа для обеспечения оптимальной долговечности деталей машин и технологической оснастки
621 Разработка KOTM по обеспечению оптимальной долговечности катка опорного круглопильного полуавтомата
622 Разработка КОТМ по обеспечению оптимальной долговечности призмы опорной технологической оснастки
63 Экономическая эффективность комплексного применения системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин и технологической оснастки
Выводы к главе 6
Введение:
Настоящий этап развития мировой экономики характеризуется рядом специфических особенностей, наиболее существенными из которых в промышленной сфере являются:
• истощение природно-сырьевой базы и дефицит энергоносителей, что заставляет на уровне государственной политики переключать внимание потребителей всех видов ресурсов на создание и использование ресурсо- и энергосберегающих технологий, а также развитие рециклинговых производств [127, 163];
• сосредоточение прогрессивных промышленных технологий в ограниченном круге экономически развитых стран, в результате чего эти государства получают существенные конкурентные преимущества высокого порядка [112, 124, 133, 258];
• стремительное изменение рыночной конъюнктуры, которое приводит к частой реструктуризации товарной номенклатуры производства и, как следствие, к необходимости сокращения длительности цикла подготовки и освоения производства [47, 84, 113, 223, 224].
Отмеченные особенности не могли не отразиться на деятельности российских предприятий. Активно развивающиеся в нашей стране рыночные отношения неуклонно ведут к интеграции в мировое промышленное производство. Однако до настоящего времени взаимодействие России с западными партнерами носит сильно деформированный характер: ограниченному импорту новых технологий противопоставлен практически бесконтрольный экспорт интеллектуальных и сырьевых ресурсов.
Неудивительно, что в таких условиях приходится говорить о катастрофическом падении конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения. К сожалению, привычной стала ситуация, когда российские потребители предпочитают приобретать иностранные машины, хотя отечественные аналоги часто не уступают и даже превосходят их по эксплуатационным показателям [190].
Основная причина сложившейся ситуации кроется в низкой надежности продукции современного российского машиностроения. Недостаточная долговечность отдельных деталей приводит к частым аварийным остановкам и незапланированным ремонтам, которые существенно увеличивают эксплуатационные расходы. Проблема усугубляется практически полным отсутствием отлаженной системы фирменного сервиса машин отечественного производства, в результате чего возникающие у потребителя сложности разрешаются непрофессионально и малоэффективно. Имеет место и экономически необоснованное повышение долговечности отдельных деталей.
У отмеченной проблемы есть и другая сторона, которая также негативно сказывается на конкурентоспособности отечественной продукции. Связана она с тем, что в условиях ограниченных финансовых ресурсов, а иногда из-за недальновидной технической политики руководителей [67], на предприятиях часто осуществляется искусственное увеличение долговечности машин сверх нормативного срока службы за счет неоправданных ремонтно-восстановительных мероприятий и модернизаций. Однако многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых однозначно доказано, что любая машина имеет определенный предел экономически целесообразного применения, по достижению которого катастрофически нарастающее число отказов приводит к существенному увеличению затрат на ее ремонт и обслуживание, включаемых в себестоимость выпускаемой продукции (выполняемых работ). А это, в итоге, подтверждает известный вывод о том, что неконкурентоспособные машины не могут создавать конкурентоспособную продукцию [124].
Следует отметить, что надежная и экономически выгодная эксплуатация машины связана, прежде всего, с определением и организационно-технологическим обеспечением оптимальных сроков службы составляющих ее элементов, которые изначально имеют различный ресурс, могут восстанавливаться и заменяться при ремонте машины, а также повторно использоваться после ее утилизации. Эффективное решение здесь возможно только при комплексном и полномасштабном анализе всего жизненного цикла машины.
В связи с этим разработка научных основ и рекомендаций по применению системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин, как одно из важнейших направлений повышения конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения, является актуальной для промышленного производства и всего национального хозяйства Российской Федерации.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является решение научной проблемы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать критерий оптимальной долговечности деталей машин.
2. Получить целевую функцию, связывающую удельные затраты, приходящиеся на деталь с временными и техническими условиями ее функционирования в машине (или механизме).
3. Разработать методологию и создать комплексную систему организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности изделий машиностроения.
4. Разработать основы инженерного анализа деталей машин как элемента системы организационно-технологического обеспечения их оптимальной долговечности.
5. Разработать организационные мероприятия по обеспечению оптимальной долговечности деталей машин при их изготовлении.
6. Установить область эффективного применения современных технологий упрочнения и восстановления поверхностного слоя деталей в случае необходимости повышения их долговечности.
7. Получить математические модели, связывающие эксплуатационные свойства деталей машин с режимами лазерного борохромирования их функциональных поверхностей.
8. Определить надежность технологического обеспечения эксплуатационных свойств деталей машин при их упрочнении и восстановлении.
9. Создать автоматизированную базу данных по технологическим методам обеспечения требуемой долговечности деталей машин на этапах их изготовления и восстановления.
10. Определить экономическую эффективность внедрения разработанной системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности машин в конкретных производственных условиях.
Объект и методы исследований. Объектом исследований являются изделия машиностроения. Предмет исследований — оптимизация долговечности деталей машин организационно-технологическими методами.
Теоретические исследования базируются на многоаспектном и системном (конструкторском, технологическом и организационном) анализе всех стадий жизненного цикла изделий машиностроения, современных научных положениях учения об инженерии поверхности деталей машин, технологии машиностроения, организации и обслуживания производства.
Экспериментальные исследования выполнены с использованием универсального и оригинального оборудования, современных методов и средств измерений, элементов АСНИ. Натурные испытания деталей машин и технологической оснастки выполнены в лабораториях УНТИ БГТУ и на ряде промышленных предприятий.
На защиту выносятся следующие основные результаты:
1. Решение научной проблемы обеспечения оптимальной долговечности деталей машин организационно-технологическими методами, заключающееся в разработке комплексной системы, позволяющей на основе сравнительного анализа установленного срока службы машины и фактической долговечности входящих в нее деталей формировать комплексы организационно-технологических мероприятий (КОТМ), обеспечивающих минимальные затраты на каждую из анализируемых деталей за срок службы машины с учетом возможных ремонтов, восстановлений или замен этих деталей, а также их повторного использования в конструкции новой (модернизированной) машины.
2. Критерий оптимальной долговечности деталей машин, связывающий совокупные затраты, приходящиеся на каждую деталь, со сроком службы машины и показателями интенсивности ее использования.
3. Теоретические зависимости, позволяющие определить совокупные затраты на реализацию КОТМ при различных соотношениях установленного срока службы машины и долговечности детали с целью ее оптимизации.
4. Содержание и методические основы проведения инженерного анализа деталей машин, направленного на выявление причин потери деталью работоспособности с целью выбора соответствующего варианта КОТМ, обеспечивающего оптимальную долговечность объекта анализа.
5. Методология организационно-технологического обеспечения и повышения долговечности деталей машин при их изготовлении и ремонте.
6. Методика разработки двухкомпонентных и комплексных составов обмазок для поверхностного лазерного легирования.
7. Составы обмазок, технологии лазерного поверхностного модифицирования и последующей механической обработки деталей машин, обеспечивающие повышение их долговечности.
8. Совокупность теоретико-экспериментальных зависимостей, связывающих прочностные показатели модифицированных поверхностей, непосредственно влияющие на долговечность деталей машин, с условиями их лазерной обработки.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Исходя из требований обеспечения конкурентоспособности продукции отечественного машиностроения определен критерий оптимальной долговечности деталей машин, учитывающий совокупные затраты, приходящиеся в конкретных условиях эксплуатации на соответствующую деталь за установленный срок службы машины (механизма).
2. Разработаны основные положения и методология применения системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин, предусматривающие возможность их конструкторской и технологической модернизации, а также применения к ним реновационных мероприятий.
3. Разработан новый технологический процесс лазерного борохроми-рования и последующей механической обработки деталей из конструкционных сталей.
4. Получены теоретические зависимости, позволяющие определить совокупные затраты на реализацию комплексов организационно-технологических мероприятий (КОТМ) по обеспечению оптимальной долговечности деталей машин в соответствии с принятым критерием и установленными ограничениями.
5. Разработаны новые составы обмазок для лазерного легирования, позволяющие существенно повышать долговечность деталей из различных конструкционных сталей (а.с. № 1573053, а.с. № 1607433, пат. РФ № 2345174 2007126589/02).
6. Разработана методология технико-экономического обоснования организационно-технологических мероприятий по обеспечению оптимальной долговечности деталей машин, позволяющих повысить эффективность основного и ремонтного производств машиностроительных предприятий.
Практическая значимость и реализация результатов работы заключаются в следующем:
1. Разработана методика проведения инженерного анализа деталей машин, являющаяся одним из основных элементов системы организационно-технологического обеспечения их оптимальной долговечности.
2. Разработана конструкция универсальной установки многоциклового контактного нагружения (пат. РФ № 74 200 2007127178/22), предназначенной для испытаний образцов на контактную прочность.
3. Разработаны рекомендации по повышению долговечности деталей машин и технологической оснастки путем создания на их функциональных поверхностях износостойких покрытий на основе соединений бора и хрома при воздействии лазерного излучения, которые заключаются в обосновании рациональных составов обмазок, режимов лазерной и окончательной механической обработок.
4. Сформированы графические и табличные базы данных по надежности технологического обеспечения микротвердости и контактной прочности боро-хромированных поверхностей, полученных с использованием лазерной энергии.
5. Разработана автоматизированная система, обеспечивающая формирование и сортировку массива возможных организационно-технологических решений, сопровождающих реализацию выбранных КОТМ по обеспечению оптимальной долговечности деталей машин.
6. Разработаны и экономически обоснованы КОТМ по оптимизации долговечности опорного катка круглопильного отрезного полуавтомата (годовой экономический эффект - 350,0 тыс. руб.) и деталей технологической оснастки (годовой экономический эффект - 480,0 тыс. руб.).
7. Комплексное применение предложенной системы организационно-технологического обеспечения оптимальной долговечности деталей машин в условиях ремонтного хозяйства промышленного предприятия сопровождается ожидаемым экономическим эффектом в размере 5,0 млн. руб., а применительно к изделиям, составляющим основную номенклатуру производства -более 9,0 млн. руб. за предполагаемый период использования мероприятий.
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН
