Технология машиностроения - "Мы знаем каждую деталь!"

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.



Неизвестное об известном

Сообщений 1 страница 14 из 14

1

В этой теме попробуем вытянуть некоторые малоизвестные факты о вещах, казалось бы столь знакомых механикам. Так сказать, заглянем на "the dark side of the moon"

0

2

ШАЙБА ГРОВЕРА
Неужели всё так плохо?

      Несмотря на то, что резьба резьбового соединения имеет угол подъёма винтовой линии намного меньше, чем угол трения, вибрация, переменные нагрузки, нарушение технологии способствуют рассоединению (самоотвинчиванию) деталей резьбового соединения. Для предотвращения этого применяются различные методы и средства.  Простейшей и наиболее часто применяемая формой упругого стопорения всегда считалась разрезная пружинная шайба - шайба Гровера (иногда называемая просто "гровером").
http://img-fotki.yandex.ru/get/4516/26873116.2/0_6df2d_9c764b8c_S.jpg
Шайба Гровера представляет собой изготовленное из закаленной стали (65Г, 70, 3Х13) кольцо с косым разрезом под углом ~ 15° к оси кольца. Наклон разреза делается левым для правой резьбы и правым для левой резьбы. Концы гровера слегка разведены и снабжены острыми кромками.
http://img-fotki.yandex.ru/get/58191/26873116.2/0_6df28_3c7467b_M.jpg
Общепринято считается, что существует два эффекта шайбы, препятствующие самоотвинчиванию:
1) острый край  "вгрызается" в материал гайки и не дает ей раскручиваться ,
2) шайба работает как пружина, создавая тем самым дополнительный натяг.
Основной недостаток шайбы Гровер заключается в том, что от увеличения сечения кольца в ширину и в высоту возрастает развиваемая кольцом упругая сила, но не повышается упругая деформация. Другой существенный недостаток - неизбежность внецентренного приложения силы затяжки, вызванная тем, что сила затяжки передается гайке (и опорной поверхности) в большей степени на участке расположения храповых зубчиков, чем на остальной части окружности.
Также всегда было известно, что штука эта одноразовая  - после однократной затяжки она уже теряет свои стопорящие свойства (или по крайней мере эти свойства становились не такие эффективные). Поэтому в ответственных соединениях повторное использование шайбы уже не допускалось.
И хотя среди известных способов стопорения резьбовых соединений шайба Гровера никогда не считалась самым надёжным(см. график), отказываться от него, казалось, никто не собирался.

http://img-fotki.yandex.ru/get/4516/26873116.2/0_6df2c_4a3f5cd8_L.jpg

+1

3

И вот в конце ХХ века вдруг наступило прозрение. Мнения о практически нулевой  эффективности данного метода стопорения звучали и раньше. Но к решительным действиям против Гровера перешли в 80-х годах прошлого столетия. Так немецкий институт стандартизации ещё в 1987 году ограничил применение пружинных и зубчатых шайб по DIN 127, 128. 7880 с болтами классов прочности не выше 6.8 и установил срок в 5 лет для полного отказа от этих конструкций плюс запланировал в дальнейшем их полную отмену без замены. Что и сделано было успешно (отменили!) на пороге тысячелетий.
Дальше больше. В докладах известных мировых организаций, связанных с техническими вопросами только ленивый не упоминал о бессмысленности использования этого элемента резьбового соединения.

В "Руководстве NASA по применению крепежных изделий", изданном ещё в 1990 году (NASA Reference Publication 1228) утверждается, что пружинная шайба абсолютно бесполезна. Здесь на стр.9-10 можете в этом сами убедиться
http://img-fotki.yandex.ru/get/4405/26873116.2/0_6df31_afc3dc2c_L.jpghttp://img-fotki.yandex.ru/get/5005/26873116.2/0_6df32_1b207fda_L.jpg

Перевод примерно такой
Пружинные шайбы
Типичная винтовая пружинная шайба, показанная в рисунке 14, сделана из трапециевидной проволоки, сформированной в спираль одного витка так, чтобы свободная высота была равна приблизительно удвоенной толщине поперечного сечения шайбы. Как правило, сделаны из закаленной углеродистой стали, также изготавливаются из алюминия, бронзы, фосфористой бронзы, нержавеющей стали, и сплава К-монель.
Эта  пружинная шайба играет роль пружины, пока болт сжимает её. Однако, она  превращается в  обычную плоскую шайбу к моменту, когда болт полностью закручен. В этот момент она не отличается от твердой плоской шайбы, а ее способности  стопорения  при этом отсутствуют. Таким образом, пружинная шайба такого типа бесполезна для стопорения
.

+1

4

Аналогичное утверждение имеется и в "Руководстве по крепежу" компании гоночных автомобилей Carroll Smith's
http://img-fotki.yandex.ru/get/4406/26873116.2/0_6df33_51866808_L.jpg

Или вот цитата из доклада ВМС США "Морские суда. Техническое руководство" глава 75 Naval Ships' Technical Manual, Chapter 75
"Несмотря на то, что где-то ещё используются пружинные шайбы необходимо производить их замену на самоконтрящиеся крепежные детали, с самоблокирующиемися вставками, или использовать резьбовые герметики...Пружинная шайба (рис. 075-5-11) выравнивается, когда болт полностью затянут. После сжатия, она действует как плоская шайба с  нормальным трением между гайкой или болтом и опорной поверхностью".

В гонениях на Гровера не отстаёт и Британское Министерство Обороны British Ministry of Defense в докладе "Vibration Loosening of Threaded Fasteners (Light) утверждается: If the plain fastener is taken as the datum any washer reduces locking effectiveness"
Перевод: "Вибрации ослабляющие резьбовые соединения " Если взять простое соединение до при его затяжке ...снижается  эффективность шайбы "

Или вот выводы по результатам докладов автомобилестроительных компаний:
"Таким образом, применение в машиностроительной продукции пружинных и стопорных (зубчатых) шайб ничем не обосновано. От такой «традиции» не надо бояться отказываться. Мировая практика автомобилестроения достаточно убедительно это доказывает"

+1

5

Итак, подведём итоги. Среди причин,  которые привели к   окончанию карьеры  пружинной шайбы можно назвать следующие:
1) "Сила распрямления"  пружинной шайбы - осевое усилие шайбы – ничтожно мало и  на порядок меньше силы натяжения гайки от гаечного ключа (а значит эффект осевого натяжения не играет здесь никакой роли).
2) При затяжке эффект пружинной шайбы исчезает, так как в этом состоянии шайба Гровера ничем не отличается от простой плоской шайбы.
3) Надежность эффекта самотвинчивания должна обеспечиваться одновременным воздействием как на гайку так и на опорную поверхность, в то время как действие шайбы Гровера направлено только на гайку.

А что же можно сказать в защиту?
1) Как изделие, шайба обладает высокой технологичностью при относительно низкой себестоимости
2) Если действие осевого усилия шайбы, конечно, сомнительно, то эффект  «вгрызания» в материал, наверняка, присутствует, о чем свидетельствует вышеприведенный график с тестом Юнкера показывающий, что болт с пружинной шайбой (гровером) все-таки лучше сопротивляется вибрации, чем просто болт без стопорения.
3) «Не все йогурты одинаково полезны» - наверняка существует моменты, когда использование современных шайб или герметиков будет излишним в некоторых механизмах и это дело конструктора, какой вид стопорения использовать: если гровер все-таки стопорит - то зачем платить больше?

+1

6

А вот один из новых способов стопорения резьбового соединения (патент № GB2372304) с помощью шипов на опорных поверхностях шайбы, гайки и болта.

+1

7

БОЛТ или ВИНТ

Попалось недавно чтиво  Войтов А.Г. Техника с заманивающим подзаголовком «Учебное пособие по курсам: «Теория машин и механизмов», «Детали машин»,  а также книга для любителей и  профессионалов техники» . Вещь, действительно, интересная. И вот среди изысков автора встретилось следующее его наблюдение:

Моя ошибка была в том, что я не подозревал о невежестве инженеров в понимании крепежа. Каждый из них «академик»  в своей деятельности, использовании необходимого ему  крепежа, но теоретически  инженеры не знают крепежа. Я выяснил это на примере районного семинара пропагандистов. Там были, главным образом, инженеры и я провел опрос. Выяснил, что 50% инженеров не знают отличия болта от винта (оно состоит в гайке). Потом много раз проверял эту истину...


А правда, как же различить, что перед вами болт или винт? Итак, обзор здесь и здесь мнений интернет-пользователей  в отношении чем же «Болт» отличается от «Винта» позволил выделить следующие версии:

1. Болт обязательно свинчивается с гайкой. Винт вкручивается в резьбовое отверстие детали (это как у вышеупомянутого Войтова). Выражение "Забить болт" не случайное - его действительно "забивают" (устанавливают с зазором в гладкие отверстия соединяемых деталей). Винт же в отличие от болта ввинчивают...
2. Болт это крепёж под ключ (винт, следовательно, под отвёртку)
3. Болт имеет нарезку на ограниченном участке стержня, винт в отличии от болта не имеет гладкой нерезьбовой части
4. Винты, в отличие от болтов,  крепеж для ненагруженных соединений.
5. Винт работает на сжатие-растяжение, а болт на срез, посему у него резьба идет не на всю длину.

И аргументы перечеркивающие любой из приведенных доводов:
1. Болт можно вкрутить в резьбовое отверстие корпуса, а на винт также  без труда навинтить гайку. Т.е пока не осуществиться соединение точно назвать крепеж нельзя.
2. Форма головы не является определяющей. Например: Крепеж с головой с внутренним шестигранником у нас называется ВИНТом (ГОСТ 11738), а импортный БОЛТом (DIN 912). ВИНТ невыпадающий ГОСТ 10338 имеет шестигранную голову.
3. Бывает шестигранная голова под ключ, и на ней еще шлиц под отвертку - что под рукой есть, тем её и крутим (на горных великах много этого добра). Это у нас кто, БОЛТОВИНТ или ВИНТОБОЛТ? :-)))

В заключении выдержка из стандарта ГОСТ 27017-86 «Изделия крепежные. Термины и определения» и небольшой комментарий в отношении стандартов как таковых: "И упаси Вас Бог искать в ГОСТах какой либо смысл! На вопрос - "Почему так называется?" - один разумный ответ: "Так исторически сложилось" ...."
http://img-fotki.yandex.ru/get/6302/33511288.0/0_7c78a_23ca8b01_XL.jpg

Очевидно, что самая разумная (~верная)  версия та, которая приведена у Войтова - отличие в гайке...

+1

8

Сплав WIDIA

part I

       Для начала отрывок из книги историка Чунихина В.М. «Когда нас в бой пошлёт товарищ Сталин…». Фабула произведения заключается в новой  трактовке необходимости заключения пакта Договора о ненападении между Германией и Советским Союзом. Пакт Молотова-Риббентропа рассматривается как один из факторов серьёзного скачка военной промышленности  СССР в предвоенные годы за счет участия немецкого оборудования и, самое главное, технологий в модернизации советской промышленности (чуть больше читаем в  прозе)

Итак, отрывок:

       «....Использование режущего инструмента из твердых сплавов, патентами на которые обладали в основном германские фирмы, также способствовало повышению производительности станков. Твердые сплавы не только допускают большое увеличение скорости резания металлов, но и требуют менее частой переточки инструмента, уменьшая тем самым простои станка и повышая точность обработки. Благодаря этим сплавам стала возможной обработка резанием таких материалов, как марганцевая сталь, закаленный чугун, стекло, фарфор и др. Твердые сплавы позволяли увеличить скорость резания по сравнению с быстрорежущей сталью по чугуну — в 3–4 раза, по цветным металлам — в десятки раз.

      До 1940 года в СССР Комбинатом твердых сплавов Главредмета производились вольфрамовые и титановольфрамовые сплавы для обработки чугуна и стали. Эти сплавы значительно уступали немецким сплавам видиа (widia). При металлообработке приходилось работать при скоростях резания примерно в два раза меньших, чем со сплавом widia. Это не давало возможности полностью использовать мощность парка станков и добиться его полной производительности.По сообщению фирмы Крупп, «…если раньше на обработку 105 мм корпуса снаряда затрачивалось 220 мин., то сейчас, с применением сплавов видиа, затрата времени составляет только 12 мин…»…Сплав widia является лучшим сплавом мира. На сегодня он не имеет конкурентов».

        Значение спецсплавов для развития экономики хорошо представляли себе и германская, и советская стороны. Так, решение о продаже Советскому Союзу крупповских патентов на изготовление widia и титанита принималось непосредственно германским правительством, о чем было сообщено лично И. В. Сталину

    Что же это за сплав widia? Ведь ещё в 1929 году в СССР  был создан твердосплавной сплав «победит» (90% карбида вольфрама и 10% кобальта)? Если перевести на современную маркировку, мы увидим, что это соответствует сплаву ВК10. К середине 30-х годов был разработан новый твёрдый сплав, содержащий кроме карбидов вольфрама  и карбиды титана. Первые марки советских  вольфрамотитанокобальтовых твёрдых сплавов (группа ВТК) обозначались a15 и a21. Сплав a15 соответствует используемому в настоящее время сплаву марки Т15К6. Сплав a21 применения в дальнейшем не нашел.

    В то время как немецкие сплавы widia были почти полным прообразом современного твердосплавного инструмента. К 1939 году на widia уже установили благотворное влияние добавления небольшого количества ванадия и карбида тантала. Скорости резания инструмента, оснащенного сплавом widia на тот момент уже почти в два раза превосходили отечественный твердосплавной инструмент

+1

9

Сплав WIDIA

part II

            Твёрдые сплавы были известны ещё в начале века. Так ещё в 1914 году инженеры фирмы WALLRAM Lohmann и Voigtländer получают первый патент на спеченный карбид вольфрама и молибдена Nr. 289066, Nr. 286184, Nr. 295656, Nr. 292583 und Nr. 295726 (именно  спёк, а не сплав его надо называть), но он не нашел применения  из-за повышенной  хрупкости. Качественный рывок в резании материалов совершили уже твердые сплавы на основе карбида вольфрама  и кобальта, запатентованные в 1922-1923 гг. сотрудниками  Osram GmbH Карлом Шрётером Karl  Schroter (Deutsches Reichspatent No. 498349A, 1923)  и Генрихом Баумхауером Henrich Baumhauer (US-Patent No. 1512191A, 1922). "Osram study society for electrical lighting"  - Общество электрического освещения Osram уже в те времена была лидером в производстве электрических ламп. В поисках замены алмаза в качестве материала для обработка металла именно эти парни получили первые результаты в спекании сплавов с необходимыми для резания свойствами (здесь теряем логическую взаимосвязь между родом деятельности фирмы Osram и полученными результатами).

         Но не имея оборудования для использования этого материала в промышленных масштабах, Osram продает лицензии немецкому концерну   Fredrich Krupp AG в конце 1925 года. А уже в 1926 году Fredrich Krupp AG, начал промышленный выпуск твёрдых сплавов и представляет их на рынке уже под названием WIDIA (аббревиатура WIe DIAmant, сокращение от немецкого сочетания слов "как алмаз")». Окончательно рынок инструмента widia покорит в 1927 году. Уже в 1928 году твердый сплав покорит и рынок США. К этому же времени относится и появление нашего "победита"..

«Целью работы должно быть общее благо,
Тогда работа – благословение,
Тогда работа – молитва…»
Альфред Крупп
Февраль 1873 г.

      Здесь необходимо отметить "чутьё" концерна  Fredrich Krupp AG, который на протяжении всей своей деятельности всегда поддерживал различного рода инновации. Сейчас их наследники ThyssenKrupp AG  являются главными в мире производителями качественных сталей. В 1811 году Фридрих Крупп (Friedrich Krupp) основал небольшое предприятие в Эссене. Основной продукцией в это время была рулонная и листовая литая сталь и заготовки для чеканки монет.

      Начало было тяжелым. Серьёзную конкуренцию составляли предприятия Великобритании. Friedrich Krupp копил долги, и фирма терпела убытки. Только в начале 30-х годов, когда Соглашением Германского Таможенного союза повысились таможенные пошлины на ввозимые товары, уже под управлением сына Фридриха, Альфреда Круппа, небольшая фирма стала превращаться в международную компанию, которая, добиваясь коммерческого успеха, обеспечивала уникальную социальную поддержку своих работников.

       Как уже было сказано, Альфред Крупп поддерживал технические нововведения и при этом стремился не только наращивать объемы производства, но и совершенствовать характеристики продукции. Бурному развитию компании в тот момент способствовали два важнейших научных открытия фирмы Крупп:
- с изобретением цельнолитых железнодорожных колес, количество несчастных случаев на железной дороге уменьшилось многократно,
- а ружья из литой стали произвели революцию в оружейной  промышленности.

      Изобретение бесшовных колес имело огромное значение для Альфреда Круппа, что он решил использовать три наложенные друг на друга колеса в качестве фирменного знака. Они по-прежнему входят в состав логотипа ТиссенКрупп. «Три кольца» представляли – и представляют до сих пор – техническое лидерство и качество  изобретений и продукции фирмы Крупп.
     Быстро растущая компания расширяла ассортимент продукции до производства целых локомотивов, грузовиков и деталей вооружения.

       На Великой выставке в Лондоне (CrystalPalaceExhibition) в 1851 г. пушечные стволы из литой стали фирмы Крупп были удостоены высшей награды – Консульского ордена (CouncilMedal). И таким образом впервые в истории лидерство англичан в производстве литой стали было поколеблено.         
    Благодаря успеху литых стальных ружей и пушек, которые доказали превосходство перед бронзой французов в Франко-Прусской Войне 1870-71г., Альфред Крупп получил прозвище «Пушечный король».

            На территории завода Крупп основал институт научного исследования стали. Экспериментальная лаборатория Нироста института быстро получила всемирное признание как центр успешных разработок в области нержавеющей стали.
     Уже в 1912 г. специалисты лаборатории запатентовали нержавеющую сталь V2A, которая стала международным символом качества коррозионно-стойких сплавов, а также первые кислото- и жаростойкие сплавы.

         ...А  спустя 14 лет фирма Крупп представила особый вид твёрдого сплава карбида –  WIDIA.
С историей бренда можно познакомиться здесь

+1

10

Добрый день, renc. Специально искал единомышленника в том, что гроверную шайбу после отвинчивания требуется выбрасывать даже если только закрутил. У меня на эту тему спор вышел. Я - электрик, а механики хихикали. Если не трудно, дайте, пожалуйста, ссылку на солидную литературу или документ из области "производство, машиностроение". Очень обяжете.

0

11

Технологическая дисциплина

part I

      О причинах отставания отечественного машиностроения (как производства, но не как науки) сказано и написано более чем. Это  и отсутствие доступа у предприятий к современному оборудованию (отставание от ведущих западных предприятий составляет лет 20-30) и неэффективная организация управления цепочками производства, снабжения, подготовкой производства (наша среда управления – долгая, или если можно так сказать «вязкая»).

    На наших предприятиях подготовка производства крайне неэффективна, что в условиях мелкосерийного выпуска изделий даёт ощутимый проигрыш  конкурентам. Разрыв в возрасте технологов, конструкторов (либо до 25 лет, либо старше 55), отсутствие работы с реальным применением систем автоматизированного проектирования, утерянная технология «освоения» новых изделий – вот реальность отечественного машиностроения. И в чём ещё, думаю, практически никто не сомневается, так это в факторе технологической дисциплины на машиностроительных предприятиях (а точнее в её отсутствии).

Вспомним недалёкое прошлое страны, когда стало понятно, что необходимы определенные меры в этой сфере, иначе....

+1

12

Технологическая дисциплина

part II

31. О соблюдении технологической дисциплины на машиностроительных заводах

Пост. СНК СССР 8 декабря 1940 г. (СП СССР 1940 г. № 31, ст. 787). [Извлечение]

       Совнарком Союза CCP устанавливает, что на машиностроительных заводах глубоко укоренилась антигосударственная практика нарушений технологического процесса и самовольных изменений чертежей на детали машин серийного производства, что приводит к крайне отрицательным последствиям. Так например, на заводе “Красный Профинтерн” Наркомтяжмаша в результате нарушения технологического процесса в подборе поршневых колец по твердости и- нарушения установленных допусков при расточке цилиндров в августе-сентябре 1940 г. начались задиры цилиндров и завод временно прекратил выпуск паровозов. На автозаводе имени Сталина было выпущено 6000 маслоотражателей с отступлениями от чертежа. Из-за брака маслоотражателей конвейер завода в этот день простоял два часа.

      Директора и главные инженеры заводов во многих случаях не организовали должного контроля за соблюдением технологической дисциплины, передоверив ответственейшее дело утверждения технологии и чертежей на серийные машины второстепенным работникам, и, следовательно, не выполняют своих прямых обязанностей руководителей производства.

Все это приводит к большому браку и потерям, ухудшает качество и увеличивает себестоимость машин, тормозит и дезорганизует производство, наносит большой вред государству.

Совет Народных Комиссаров Союза ССР постановляет:

     1. Установить, что:

      а) Конструкции, узловые чертежи и технические условия (согласованные с соответствующим наркомом-заказчиком) на грузовые и легковые автомобили, тракторы, вагоны, паровозы, металлорежущие станки (токарные с высотой центров 300 мм и выше, шлифовальные, автоматы, полуавтоматы, фрезерные и расточные), турбины, паровые котлы среднего и высокого давления, электромоторы нормальные, ватера, чесальные машины, ткацкие станки (хлопчатобумажные), велосипеды (мужские и дамские) и часы (карманные, будильники, наручные) — утверждаются соответствующим народным комиссаром.

      Технологический процесс на основные детали в установившемся валовом производстве тех же машин утверждается директором завода.

     Внесение изменений в технологический процесс этих машин, в том числе и по требованию заказчика, допускается во всех указанных выше случаях только с разрешения народного комиссара.

      б) Конструкции, узловые чертежи и технические условия на автобусы, комбайны, автоприцепы, дизели, генераторы, трансформаторы, кабель силовой, промышленные паровозы и вагоны, радиоприемники, электролампы, металлорежущие станки (токарные с высотой центров до 300 мм, строгальные, сверлильные, зуборезные и револьверные) ткацкие станки (для льна и шерсти), патефоны, мотоциклы и швейные машины (семейная 2‑го класса) — утверждаются соответствующим начальником главка.

      Технологический процесс на основные детали в установившемся валовом производстве тех же машин утверждается директором завода,

      Внесение изменений в технологический процесс этих машин, в том числе и по требованию заказчика, допускается во всех указанных выше случаях только с разрешения начальника главка.

      в) Чертежи на все остальные машины серийного производства, не указанные в подпунктах “а” и “б”, подписываются главным конструктором и утверждаются директором или главным инженером завода, а внесение изменений в чертежи допускается только с разрешения директора завода. Технологический процесс на те же машины утверждается главным технологом (по металлургическому производству — главным металлургом) и главным инженером завода, а внесение изменений в технологический процесс допускается только с разрешения директора завода.

      г) Технологический процесс и чертежи на опытные машины, а также последующие изменения в них, до принятия на серийное производство, утверждаются и разрешаются главным технологом и главным конструктором завода.

      2. Запретить внедрять заменители в серийное производство без предварительных испытаний этих заменителей на опытных образцах или партиях машин и без последующего утверждения в порядке, установленном п. 1.

       3. Запретить внедрение рационализаторских предложений и изобретений в машины1 серийного производства без предварительной проверки их на опытных образцах или партиях машин и без последующего утверждения в порядке, установленном п. 1.

       4. Невыполнение настоящего Постановления рассматривать как уголовное преступление, а директоров, главных инженеров и главных технологов заводов допустивших эти нарушения, предавать суду.

+1

13

renc написал(а):

О причинах отставания отечественного машиностроения


Госнадзор за технологической дисциплиной, это понятно. Но как поступать в условиях частной собственности?

Думаю в основе должен быть принцип, уже цитировавшийся в этой теме чуть выше -

«Целью работы должно быть общее благо,

Тогда работа – благословение,

Тогда работа – молитва…»

Альфред Крупп

Февраль 1873 г.

Вот только, что понимал Крупп под общим благом?

P.S. Да и думаю есть смысл перенести вопросы технологической дисциплины в отдельную тему.

0

14

ЖИЗНЬ БОЛТА

https://img-fotki.yandex.ru/get/126937/33511288.3/0_170e0e_b2a421d6_orig.jpg

История одного болта подвески RB12...

     В Red Bull Racing ежегодно разрабатывается и производится более миллиона различных деталей, и пресс-служба команды решила рассказать об истории одной из них. Знакомьтесь: болт RB12-FS-00663-02, который используется в передней подвеске машины.

0



Создать форум бесплатно - Хостинг картинок без регистрации и рекламы