Дальнейшее развитие систем программного управления привело к созданию участков из станков с ЧПУ и многооперационных станков с ЧПУ, координируемых ЭВМ, которая берет на себя все функции управления, включая управление транспортированием заготовок, складированием, сменой инструмента и др. Эффективность применения станков с ЧПУ зависит от длительности, стоимости и качества подготовки управляющих программ. По сравнению с «ручной» подготовкой значительно снижается стоимость, сокращается время и повышается качество программирования при использовании ЭВМ вследствие оптимизации решения ряда технологических задач.
Важным направлением автоматизации в средне- и мелкосерийном производстве гусеничных и колесных машин является создание специализированных полуавтоматов и автоматов обратимой конструкции. Станки обратимой конструкции дают возможность многократно использовать стандартные элементы оборудования в различных компоновках вследствие изменения технологического процесса изготовления изделия. При создании таких станков используют принцип агрегатирования, предусматривающий широкое применение унифицированных взаимозаменяемых элементов. Имеется два способа переналадки агрегатных станков обратимой конструкции: членение станков на ряд отдельных, унифицированных, взаимозаменяемых элементов и узлов с последующей их стандартизацией; создание узлов и элементов, обеспечивающих возможность быстрой переналадки.
Наличие парка универсальных станков на машиностроительных заводах ставит перед технологами задачу автоматизации обработки деталей на этих станках, используя в мелко- и среднесерийном производстве методы обработки, свойственные крупносерийному и массовому производству. Для этого часто требуется некоторая модернизация станков, оснащение их автоматическими устройствами и быстро переналаживаемыми приспособлениями.
Так, на станках токарно-револьверной группы предусматривают гидросуппорты, инструментальные наладки и блоки (с нормальным или специальным инструментом), быстросменные плиты с нормальным инструментом и др. Для расширения технологических возможностей сверлильные и расточные станки оснащают револьверными головками с необходимым количеством шпинделей, сменными многошпиндельными наладками, а также специальными устройствами, позволяющими быстро менять инструмент и расстояния между осями шпинделей при одновременной обработке нескольких отверстий.
40
Фрезерные станки также оснащают поворотными и многошпиндельными головками.
Стремление усилить оснащенность технологических процессов в производстве, как с большим, так и с малым объемом выпуска изделий, для обеспечения роста производительности труда и снижения себестоимости продукции привело к поискам путей ускорения конструкторских разработок и снижения стоимости изготовления технологической оснастки. Эта задача в настоящее время решается нормализацией (а на последующих этапах - стандартизацией) деталей и узлов технологической оснастки. Технико-экономическую эффективность нормализации технологической оснастки определяют следующие факторы: своевременное изготовление стандартных и нормализованных элементов; многократное использование элементов после разборки приспособлений, штампов, пресс-форм и др., снятых с производства в связи со сменой выпуска изделий; унификация деталей и узлов оснастки на отдельных предприятиях как предпосылка к общей стандартизации элементов и массовому их изготовлению.
В условиях серийного и мелкосерийного производства применяют так называемую обратимую оснастку многократного применения. Наибольшее распространение получили стандартизованные системы универсально-наладочной и универсально-сборной обратимой оснастки. Универсально-наладочные приспособления (УНП) широко применяют в групповых технологических процессах механической обработки. Время проектирования и стоимость изготовления УНП со сменными наладками сокращаются в среднем на 40-70 % по сравнению со временем проектирования и стоимостью изготовления специальной оснастки. Широкое агрегатирование и стандартизация УНП позволяют создать для машиностроения стабильный парк станочных приспособлений и повысить оснащенность серийного производства.
При использовании групповых блоков штампов со сменными вкладышами стоимость оснастки сокращается на 50-80 %. Затраты времени на проектирование оснастки при групповом методе уменьшаются в 2-5 раз. При изготовлении пластмассовых изделий используют нормализованные пресс-формы (при литье под давлением и прессовании), в которые устанавливают сменный вкладыш. Внедрение таких пресс-форм вместо стационарных позволяет снизить себестоимость оснастки на 60 % и затраты на проектирование до 85 %.
Универсально-сборные с приспособления (УСП) и универсальносборные штампы (УСШ) были разработаны на основе обобщения опыта и анализа методов технологического оснащения при мелкосе-
41
рийном производстве новых изделий. Система УСП нашла широкое применение в опытном и мелкосерийном производстве и зарекомендовала себя как гибкая и мобильная технологическая оснастка.
5. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ ДВИЖИТЕЛЯ
Гусеничный движитель работает в условиях высоких динамических нагрузок, поскольку непосредственно воспринимает все возмущающие воздействия со стороны грунта на машину. Воздействия эти самые разнообразные: это и большая сила тяги при преодолении тяжелых участков местности, и высокие динамические нагрузки в обводе при движении но дорогам с твердым покрытием на повышенных скоростях, и значительные ударные нагрузки во всех элементах движителя при преодолении неровностей дорожного профиля, и нагрузки, возникающие при маневрировании (поворотах) машины. Высокий уровень динамической нагруженности движителя определяет и относительно высокую металлоемкость ходовой части. У транспортных гусеничных машин масса только гусениц составляет 12-15 % массы машины, а масса ходовой части иногда достигает 30 %.
Однако обеспечение достаточной усталостной прочности – задача, не являющаяся особо сложной на современном этапе развития техники. Она успешно решается в различных областях, в том числе и применительно к гусеничным машинам. В настоящее время ресурс основных деталей гусеничного движителя по усталостной прочности практически не ограничивает его долговечность.
Определяющими факторами в проблеме надежности гусеничного движителя являются износостойкость гусеничных цепей, износостойкость гусеничного зацепления, стабильность взаимодействия гусеничного обвода с элементами, оформляющими его контур, особенно с ведущими колесами.
Необходимо отметить, что кинематическая нестабильность работы обвода (нарушение его взаимодействия) может быть следствием как конструкции движителя, так и влияния первых двух факторов – износов гусеницы и зацепления.
В наибольшей степени на надежности гусеничного движителя сказывается долговечность гусеничных цепей, срок службы которых у большинства машин в 1,5-2 раза меньше срока службы остальных агрегатов ходовой части. До последнего времени на отечественных
42
гусеничных транспортно-тяговых машинах использовались преимущественно гусеницы с открытым шарниром, основным недостатком которых является незащищенность шарнирного соединения от проникновения частиц грунта в зону трения. В результате этого взаимодействие элементов шарнирного соединения происходит в присутствии абразивной среды. Чем больше абразивных частиц в грунте, тем интенсивнее изнашивается шарнир и быстрее выходит из строя гусе-
ница [3, 4].
В результате износа шарнирных соединений шаг гусеничной цепи увеличивается. Это приводит к уменьшению натяжения в обводе и большему провисанию участков обвода в пролетах между катками, вызывающему увеличение вероятности сбрасывания гусеницы. Уменьшение натяжения может быть компенсировано изменением хода натяжного механизма и последовательным удалением из гусениц траков, если хода натяжного механизма недостаточно. Однако при значительном увеличении шага гусеничной цепи нарушается взаимодействие гусеницы с ведущим колесом. Это проявляется или в проскакивании зацепления, или в его распоре. Проскакивание вызывает значительные ударные нагрузки в элементах трансмиссии и потерю управляемости машины, а распор создает опасность серьезных поломок, так как в этом случае обе ветви, охватывающие ведущее колесо, нагружаются чрезмерными растягивающими усилиями, которые могут привести даже к поломкам бортовой передачи или ведущего колеса. Поэтому для каждой машины устанавливается предельно допустимое минимальное число траков в гусеничной цепи, меньше которого эксплуатация гусеничной машины недопустима. По достижении минимально допустимого числа траков гусеничная цепь подлежит замене, хотя по прочности и запасу на износ других элементов она могла бы еще работать.
У большинства машин при использовании гусеничных цепей с открытыми шарнирами ресурс гусеничного движителя определяется именно износостойкостью шарниров гусениц. В ряде случаев ограничивающим фактором является износостойкость и надежность взаимодействия гусеничного зацепления. Особенно это относится к машинам с тянущим принципом цевочного зацепления, при котором скольжение цевок на входе в зацепление происходит под полной тяговой нагрузкой, что приводит к интенсивному изнашиванию венцов ведущих колес.
Поскольку открытые шарниры гусениц и элементы зацепления работают в условиях свободного доступа в зону трения (скольжения)
43
абразивной среды, а эффективность воздействия последней определяется наличием большего или меньшего количества частиц грунта высокой твердости, то срок службы гусениц до выхода из строя в значительной степени зависит от состава грунта, т. е. от характера дорожных условий, в которых эксплуатируется гусеничная машина. На песчаных грунтах, где преобладают абразивные частицы высокой твердости (кварц), изнашивание наиболее интенсивное, на черноземных грунтах и снегу, где твердых частиц почти нет, изнашивание шарнирных соединений существенно ниже, чем на песчаных. На грунтах промежуточных типов интенсивность изнашивания меньше, чем на песчаных, но больше, чем на черноземных и лессовых. В качестве примера приведено изменение шага гусеничных цепей тягачей АТ-Л при эксплуатации на различных грунтах разных районов страны интенсивность изнашивания шарнирного соединения в зависимости от характера дорожных условий меняется в широких пределах. На абразивных грунтах интенсивность изнашивания в несколько раз выше, чем на неабразивных. Отсюда и срок службы гусениц на этих грунтах в несколько раз меньше.
Подобная картина характерна и для других гусеничных машин. При этом независимо от массы машины и конструкции гусеничной цепи количественные показатели интенсивности изнашивания шарниров (удлинение шага в миллиметрах за определенный пробег в километрах) у всех машин почти одинаковые. Это обусловлено тем, что гусеницы быстроходных транспортных машин мелкозвенчатые, т. е. их шаг примерно одинаков, а износостойкость материалов, используемых для изготовления траков и пальцев, существенно не различается. Удельные нагрузки на проушины также в среднем равны у всех машин, хотя последнее обстоятельство при абразивном трении на изнашивании сказывается незначительно. Поэтому из всех факторов, влияющих на изнашивание шарнирного соединения, при определившихся конструктивных размерах гусениц, материалах и технологических приемах изготовления главным является состав абразивной среды.
На основании этих данных можно сделать вывод, что проблема создания надежного гусеничного движителя является актуальной в основном для тех районов нашей страны, где преобладают песчаные, супесчаные и суглинистые грунты. Для северных и восточных районов, в которых преобладают снежные дороги и целина или болотистая местность с органическим верхним покровом, задача повышения долговечности гусениц не имеет такой остроты.
44