Разработка методики выбора средств измерений для контроля отверстий при ремонте сельскохозяйственной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.03, кандидат технических наук Журавлева, Анастасия Романовна

• Журавлева, Анастасия Романовна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Журавлева, Анастасия Романовна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ существующих методов выбора средств измерений.

1.1.1 Общие положения.

1.1.2 Существующие методы выбора средств измерений.

1.2 Анализ средств измерений для контроля и дефектации 22 внутренних линейных размеров при ремонте сельскохозяйственной техники.

1.2.1 Выбор средств измерений при дефектации.

1.3 Анализ выбранных средств измерений для элементов типа «отверстие» дизелей сельскохозяйственного назначения.

1.4 Анализ методов определения количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей.

1.5 Цели и задачи исследования.

1.6 Выводы.

Глава 2. МЕТОДИКА ВЫБОРА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ ОТВЕРСТИЙ ДЛЯ РЕМОНТНОГО

ПРОИЗВОДСТВА

2.1 Общие теоретические положения.

2.2 Разработка методики выбора средств измерений для контроля коренных и шатунных опор с учетом многократности измерений

2.2.1 Общая последовательность выбора средств измерений.

2.2.2 Классификация и способы определения затрат на измерения.

2.2.3 Классификация и способы определения потерь, связанных с измерениями.

2.3 Разработка методики определения потерь.

2.4 Выводы.

Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ со

ИССЛЕДОВАНИИ

3.1 Методика измерений размеров, отклонений.

3.1.1 Методы контроля износа размеров, отклонений.

3.1.2 Теоретические основы проведения микрометража деталей.

3.1.3 Методика проведения микрометража элементов деталей при ^ ремонте машин.

3.1.4 Микрометраж и контроль шатунных и коренных подшипников

3.2 Определение количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей.

3.3 Методика обработки результатов измерений.

3.3.1 Обработка результатов измерений с целью выявления рассеяния размеров отверстий коренных и шатунных опор.

3.4 Выводы.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

4.1 Исследование характера распределения диаметров коренных и шатунных опор двигателей ЯМЭ-23 8.

4.2 Выбор номенклатуры средств измере.

4.3 Исследование затрат на измерения.

4.3.1 Исследование динамики затрат на измерения в зависимости от вида и погрешности средства измерения.

4.4 Исследование зависимости потерь от вида и погрешности средства измерения.

4.5 Выводы.

Глава 5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ

УМЕНЬШЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ.

5.1 Методика расчета экономической эффективности метрологических работ

5.1.1 Показатели коммерческой и экономической эффективности.

5.1.2 Показатели бюджетной эффективности.

5.1.3 Особенности формирования экономического эффекта с учетом погрешности измерения.

5.2 Расчет экономической эффективности от повышения точности измерений.

5.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики выбора средств измерений для контроля отверстий при ремонте сельскохозяйственной техники»

Сельское хозяйство играет важную роль в экономике и социальной жизни страны. Повышение конкурентоспособности отечественной сельскохозяйственной продукции на основе финансовой устойчивости и модернизации сельского хозяйства напрямую зависит от качества применяемой техники.

Повышение качества ремонта сельскохозяйственных машин, их надежности и долговечности - одно из важных направлений технического и технологического развития сельского хозяйства.

В настоящее время Ресурс отремонтированной сельскохозяйственной техники составляет 40.80 % от ресурса новой, причем отказы машин происходят во время полевых работ, что приносит дополнительные убытки сельхозпроизводителям.

Одним из факторов повышения качества ремонта является соблюдение норм метрологического обеспечения. Рациональный выбор средств измерений приводит к значительному уменьшению внутренних и особенно внешних потерь и рекламаций от потребителя. Особенно актуален вопрос выбора средств измерений при контроле отверстий, так как номенклатура средств измерений здесь ограничена и большинство из универсальных средств измерений не удовлетворяют условиям обеспечения точности, особенно для контроля отверстий 5. .7 квалитетов точности.

Таким образом, исследования, связанные с обоснованием выбора и условий применения средств измерений отверстий для предприятий технического сервиса АПК являются актуальными и имеют важное значение для поддержания сельскохозяйственной техники в работоспособном состоянии.

Цель исследований. Разработка и апробация методики выбора средств измерений для контроля отверстий на основе исследования функции изменения затрат и потерь в зависимости от погрешности и объема измерений.

Объект исследований. Коренные и шатунные опоры двигателей ЯМЗ 238.

Предмет исследований. Формирование брака первого и второго рода (количества неправильно-принятых и неправильно забракованных деталей), внешних и внутренних потерь в ремонтном производстве при измерении.

Общая методика исследований. Общая методика исследований базируется на анализе существующих методов выбора средств измерений по критерию допускаемой погрешности измерений, методике расчета затрат и потерь, связанных с измерениями, методике проведения измерения деталей, методике определения неправильно принятых и неправильно забракованных деталей, методике определения эффективности от замены средства измерения на более точное.

Научная новизна: разработана методика выбора средств измерений для контроля отверстий 5.7 квалитетов точности для условий единичного и серийного производства, основанная на определении затрат на контроль и потерь от погрешности измерений с учетом использования алгоритма многократных измерений; усовершенствована методика проведения измерений шатунных и коренных опор двигателя в сборе с вкладышами для условий ремонтного производства. проведены исследования по определению суммарных издержек от процесса контроля в зависимости от объема производства.

Практическая значимость результатов исследований заключается в разработке практических рекомендаций по выбору средств измерений при контроле отверстий 5.7 квалитетов точности с учетом погрешности измерений и объема производства.

Рекомендовано при контроле блока цилиндров, при отсутствии высокоточных средств измерений, рекомендуется применять индикаторный нутромер с измерительными головками МИГ-1, МИГ-2 с использованием методики многократных измерений, но наиболее целесообразным является применение имеющей высокую стоимость, но наименьшую погрешность измерений электронной пробки ЦДЗМ, при этом достаточно проведение однократных измерений. При контроле шатуна, имеющего малую стоимость, рекомендуется проводить однократные измерения нутромером индикаторным с измерительными головками МИГ-1 и МИГ-2.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Автомастер», ООО «Механический завод», а также в аграрных вузах РФ для использования в учебном процессе и практической деятельности.

Апробация. Основные положения и результаты исследований доложены и одобрены: на Всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука - сельскому хозяйству», ФГБОУ ВПО ЧГСХА (Чебоксары, 2011 г.) на Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых «Инновационные технологии и технические средства для АПК», ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д.Глинки», (Воронеж, 2009 г.) на конференциях ФГБОУ ВПО МГАУ имени В.П.Горячкина 2008 - 2011 гг.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста и содержит 31 рисунок, 64 таблицы, библиографию из 76 наименований и 2 приложения.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве», Журавлева, Анастасия Романовна

Заключение

Рисунок 3.7 - Блок цилиндров 238-1002010-Г4

Износ коренных опор

116

0,021

116,04

Контролировать при затянутых болтах крепления крышек коренных подшипников; предварительно затянуть нижние болты моментом 20 ± 5 кгс • м , а затем окончательно в такой же последовательности соответсвенно моментом

45 + 2 кгс-м и 10^ кгс-м

Ключ динамометрич еский Нутромер

ОР-1501.01.03 100-160

Ремонта -ровать

Номер позиции на рисунке Контролируемый дефект Размеры, мм Способы и средства контроля Заключение

Наименование по чертежу допустимый Наименование Обозначение или погрешность измерения

8 Отклонение от соосности коренных опор (контролироват ь при отсутствии дефекта) Не бс 0,025 лее: 0,03 Калибр 70-83441026/04 Ремонта -ровать

9 Овальность и конусообразно сть поверхности коренных опор (контролироват ь при отсутствии дефектов 1 и 2) Небе 0,005 шее: 0,02 Нутромер индикаторный НИ 100-160-2 Ремонти -ровать т ■ —-1 —ц

----------------Т-Мз ^ л ^-шоу ^ -^.лц^ Рисунок 3.8 - Шатун в сборе 236-1004045-Б2

2 Износ поверхности отверстия нижней головки 93+и,1Ш | 9Ъ04 Ремонтный размер: 93,5+0'021 | 93,54 Овальность не более: 0,005 | 0,010 Контролировать при затянутых болтах крепления крышки нижней головкщзатяжку производить в два этапа, начиная с длинного болта, предварительно крутящим моментом 98 Н • м (10 кгс • м), окончательно -205 + 17 Н-м Нутромер Ключ динамометрич еский 50-100 ОР-8928 ОР-8928.01 Ремонти -ровать

Номер позиции на рисунке Контролируемый дефект Размеры, мм Способы и средства контроля Заключение

Наименование по чертежу допустимый Наименование Обозначение или погрешность измерения

21,0±1,7 кгс-м)

3.2 Определение количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей

Влияние погрешности измерения при приемочном контроле оценивают параметрами [16]: т - число деталей в процентах от общего числа измеренных, имеющих размеры, выходящие за предельные и принятые в числе годных (неправильно принятые); п - число деталей в процентах от общего числа измеренных, имеющих размеры, не превышающие предельные и забракованные (неправильно забракованные); с - вероятностная величина выхода размера за предельные у неправильно принятых деталей.

Значения параметров т, п и с при распределении контролируемых размеров по нормальному закону приведены на чертежах 1, 2, 3 [16], где сплошные линии соответствуют распределению погрешности по нормальному закону, а пунктирные - по закону равной вероятности.

При неизвестном законе распределения погрешности измерения для параметров т, п и с рекомендуется принимать средние из значений, определенных по сплошной и пунктирной линиям. Параметры т и с на графиках определены с доверительной вероятностью 0,9973. Для определения т с другой доверительной вероятностью необходимо сместить начало координат по оси ординат.

При определении параметров т, п и с рекомендуется принимать Амет(а), равное 16% для квалитетов 2-7, 12% - для квалитетов 8 и 9 и 10% для квалитетов 10 и грубее.

Параметры т, п и с приведены на графиках [16] в зависимости от значения /Г/сгта1, где атех - среднее квадратическое отклонение погрешности изготовления.

Параметры разбраковки даны при симметричном расположении допуска относительно центра группирования контролируемых деталей.

3.3 Методика обработки результатов измерений

3.3.1. Обработка результатов измерений с целью выявления рассеяния размеров отверстий коренных и шатунных опор

Среднее арифметическое значение ряда наблюдений коренных или шатунных опор двигателя ЯМЭ-238 определяется по формуле: I п

Х = , (ЗЛ1) п г = 1

Для удобства обработки результатов наблюдений строится укрупненный статистический ряд.

Область изменения признака (размах выборки) определяется по формуле: Хтах—Хт1П, (3.12) где Хтах и Хтт - наибольшее и наименьшее показания прибора при измерениях коренных и шатунных опор .

Определяется число классов (интервалов) укрупненного статистического ряда т: ттЫ = 0,55 • п °'4; (3.13) ттах = 1,25 • пол. (3.14) Я с1 = т при условии йт = Л.

Определяется частота и, в у'-м классе - это попавшие в интервал Х]Шп < XI <Х ¡тахзначения Хг диаметров коренных и шатунных выборки 1.Л.П. При этом сумма частот определяется по формуле: т

Xй;= и.

3.16)

Затем определяется относительная определяется частота И/.

N • = — у ' п

3.17)

Определяется выборочное среднее арифметическое (точечная оценка первого центрального момента выборки щ или математического ожидания М(Х))\ 1 п 1 т т и ¿ = 1 т

3.18) =1

7 = 1

Далее определяется мода М0 в выборке - значение, которому соответствует максимум частоты.

Определяется медиана X в выборке - результат наблюдения - среднее место в вариационном ряду:

Х =

X X

V ^ у 'п^ Х г п + V

- для п - нечетных чисел;

3.19) у ^ у

Точечная оценка дисперсии (второго центрального момента выборки \х2 ) определяется по формуле: = 1 п-1

3.20)

7 = 1

Так как дисперсия имеет квадратичную размерность для большей = (3.21)

Точечная оценка СКО среднего арифметического значения определяется по выражению л/п

Далее определяется третий центральный момент выборки: я

1 п •'т з

Й = (3-23) п г=1 у=1

Третий центральный момент характеризует асимметрию, т.е. скошенность распределения, когда один спад крутой, а другой - пологий. Для симметричных относительно центра распределений он равен (для выборки - близок) нулю. Для относительной характеристики асимметрии используют безразмерный коэффициент асимметрии:

Гэ=4«§- (3.24)

7 О

Четвертый центральный момент выборки характеризует остро- или плосковершинность кривой распределения: 4

1 п ^ т ,

Ж--Г) (3-25)

П ¿=1 у=1

Относительное значение четвертого центрального момента называется коэффициентом эксцесса и определяется по формуле:

П =4-3*4-3. (3.26)

7 О

Эксцесс определяется по формуле: = (3-27) сг о

Эксцесс распределения может иметь значения от 1 до оо. Коэффициент эксцесса для менее протяженных распределений (треугольного, равномерного, арксинусоидального) - отрицателен (от - 2 до 0), а для более протяженных, чем нормальное, - положителен (от 0 до оо). Для классификации распределений по их форме удобнее использовать другую функцию от эксцесса - контрэксцесс: кэ=1/4е. (3.29)

Контрэксцесс изменяется для любых распределений в пределах от 0 до 1. Таким образом, получены все основные характеристики эмпирического распределения погрешности измерения.

Далее проверяется аномальность результатов наблюдений (наличие выпадающих точек): их = (3.30)

1 £ , п 5 , где X] и Хп - крайние точки выборки значений диаметров коренных и шатунных опор двигателя.

Результаты сравниваются с теоретическим значением величины - к, выбранной в зависимости от объема выборки и принятой вероятности. Если и > к , точку исключают и проверяют следующую и т.д. По новой выборке заново проводят расчеты по формулам (3.10).(3.30).

Далее, строятся гистограмма, полигон и теоретическая кривая для наглядного представления формы закона распределения погрешностей рис. 3.9) [34].

Другим способом определения закона распределения является идентификация закона распределения при помощи критерия согласия. Существует три основных критерия согласия: со2 (омега квадрат) Мизеса-Смирнова; %2 (хи квадрат) Пирсона; £> (ди) Колмогорова-Смирнова.

При идентификации закона распределения при помощи критерия согласия %2, с целью определения дифференциальной функции распределения и сравнения ее с эмпирическим распределением для экспоненциальных законов определяется квантиль t для каждого класса.

Х,-Х

3.30)

Далее определяется значение теоретической дифференциальной функции распределения для каждого класса по формуле: для нормального распределения 1

3.31) для распределения Лапласа \ >/2 -и*'

3.32)

Значение дифференциальной функции, вычисленную по формулам (3.41) и (3.42) для экспоненциальных распределений, необходимо привести к выборке:

Для закона распределения Симпсона

3.33)

0 при Д <Х\,

Р(Х)= <

Х2-Хх)2 4(Х2-Х1) приХ\ < при

Х2-Хх)2 * 2 0 приХ1>Х2.

За Х\ и Х2 принимаются точки пересечения с осью абсцисс.

Далее определяется теоретическая частота для всех классов:

Е=РЛ{ХУ

3.34)

3.35)

Определяют величину % для каждого распределения: г

Чем меньше % , тем больше подходит распределение.

Далее определяется число степеней свободы эмпирического ряда: у = т - 1 -г, (3.37) где г - число определенных по выборке параметров, необходимых для совмещения гистограммы и теоретического распределения.

По таблице справочных данных [30], в соответствии с значением V, определяется вероятность согласия эмпирического и теоретического распределений. Выбирается наиболее подходящее из анализируемых распределений.