7. УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

7.1.Основныепонятияиопределения

Вобеспечении технологической рациональности и преемственности конструкций и основных показателей ТКИ большой эффект дают унификация и стандартизация деталей, узлов и агрегатов нефтепромысловых машин и оборудования.

Унификация изделий – многократное применение в конструкциях одних и тех же элементов, благодаря чему:

1)сокращается номенклатура деталей;

2)уменьшается стоимость изготовления;

3)упрощаются эксплуатация и ремонт;

4)сокращается номенклатура обрабатывающего мерительного и монтажного инструмента и приспособлений.

Кроме деталей, узлов и агрегатов, унифицируются: посадочные сопряжения; резьбовые, шпоночные и шлицевые соединения; зубчатые зацепления; фаски и галтели;

марки и сортаменты материалов и электродов; типоразмеры крепежных деталей; подшипники и т. д.

Унификация оригинальных деталей и узлов может быть внутренней –

впределах данного изделия (элементы цепных и зубчатых передач, муфты и т. д.) и внешней – заимствование деталей с иных машин данного или смежного завода (редукторы, цилиндры, элементы гидро- и пневмооборудования и т. д.).

Степень унификации оценивается отношениями в процентах, либо числа унифицированных деталей к общему числу деталей изделия Z, либо массы

унифицированных деталей mун к общей массе изделия. Это отношение называют коэффициентом унификации ун [8].

Целесообразно оценивать унификацию коэффициентом

	ун	Cун	100 % ,	(7.1)
		С

где Cун и С – соответственно суммарная стоимость унифицированных деталей и общая стоимость изделия.

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

105

7.УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

7.1.Основные понятия и определения

Степень внутренней унификации оценивается коэффициентом повторяемости

			N	н
	1					100%	,	(7.2)
п			N
				д

где Nн и Nд соответственно число наименований и общее число деталей по

спецификации.

В хороших конструкциях п 40 60 % . Применяют дифференциаль-

ную оценку степени унификации оригинальных деталей, элементов конструкций (резьб, крепежных деталей и т. д.) по соответствующим коэффициентам повторяемости ун.ор и ун. кэ .

Стандартизация – регламентирование конструкций и типоразмеров. Согласно ГОСТ, стандартизация – это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования и требований безопасности).

В основе стандартизации лежит нормотворческая деятельность, результатом которой является нормативно-технический документ – стандарт или технические условия (ТУ).

Стандартизация регламентирует: единицы физических величин, термины и обозначения, требования к продукции и производственным процессам, требования, обеспечивающие безопасность людей и сохранение материальных ценностей.

Ее объектами являются продукция и правила обеспечения разработки, производства и применения.

Нормотворческая деятельность в области стандартизации тесно связана с ее продуцирующей деятельностью, которая заключается в следующем:

упорядочивается (уменьшается или увеличивается) многообразие ин- женерно-технических решений при разработке и совершенствовании изделий и их составных частей;

разрабатываются и внедряются инженерно-технические решения, обеспечивающие конструктивную, технологическую и информационную совместимость изделий при их создании и совершенствовании.

Стандартизация является катализатором научно-технического прогресса, ее полезный эффект оценивается 10 : 1 к затратам на ее проведение.

Степень стандартизации оценивается коэффициентом

		Nc	100 %	,	(7.3)
c		N

где Nc – число стандартных деталей в изделии; N – общее число деталей в изделии.

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

106

7.УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

7.1.Основные понятия и определения

Организация централизованного производства стандартизованных изделий на специализированных заводах позволяет разгрузить машиностроительные заводы, облегчить снабжение ремонтных предприятий и служб. На базе унификации и стандартизации создаются ряды производных машин одинакового назначения, но с различными показателями мощности, производительности и т. д. или машин различного назначения, выполняющих качественно другие операции и рассчитанных на выпуск другой продукции.

7.2. Методысозданияпроизводныхмашин набазеихунификацииистандартизации

Известны следующие методы создания производных машин на базе унификации и стандартизации [1]:

1)секционирование – разделение машин на одинаковые секции и образование производных машин набором унифицированных секций. Метод выгоден при серийном изготовлении, создает удобства при сборке-разборке, ремонтах и техническом обслуживании.

Секционирование применяется при изготовлении турбобуров, центробежных наземных и погружных насосов, распределителей в гидравлических приводах машин, конвейеров на основе втулочно-роликовых цепей и т. д.;

2)метод линейных размеров – заключается в изменении длины изделия при сохранении формы и размера поперечного сечения узлов и деталей машин с целью получения различной производительности. Метод применим к ограниченному классу машин, производительность которых пропорциональна длине рабочего органа: центробежные и шестеренные насосы, бетономешалки, компрессоры, вальцовые машины. К методу можно отнести увеличение длины зубьев колес с сохранением модуля, что позволяет повысить нагрузочную способность зубчатой передачи.

Метод линейных размеров позволяет сохранить основное технологическое оборудование для обработки вращающихся рабочих органов, внутренних полостей корпусов, что дает значительный экономический эффект;

3)метод базовых агрегатов – превращение базовых агрегатов в машины различного назначения путем присоединения к ним или монтажа на них специального оборудования. Наиболее часто используют шасси автомобилей

итракторов, на основе которых создают буровые установки легкого типа, машины для ремонта скважин, цементировочные агрегаты, диагностические лаборатории, подъемно-транспортные машины и т. д. Для этого разрабатывают как само специальное оборудование, так и дополнительные механизмы

иагрегаты в базовой машине: коробки отбора мощности, подъемные и поворотные механизмы, реверсы, тормоза, кабины и системы управления и т. д.;

4)конвертирование – базовые машины или их основные элементы могут быть использованы для создания агрегатов различного назначения, близких или различных по рабочему процессу. В частности, ДВС переводят с

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

107

7.УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

7.2.Методы создания производных машин на базе их унификации и стандартизации

бензина на газ, преобразуют ДВС в поршневой компрессор, что сопровождается некоторой доработкой конструкций: заменой головки, изменением механизма газораспределения и т. д.;

5)компаундирование, или метод параллельного соединения машин или агрегатов, применяется с целью увеличения общей мощности или производительности установки. Спариваемые агрегаты могут быть конструктивно объединены синхронизирующим устройством в один агрегат или установлены независимо. Например, в буровых комплексах применяют многодвигательный привод основных агрегатов от дизелей или электродвигателей, параллельное соединение и работу насосов, блоков приготовления и очистки промывочного раствора в циркуляционной системе;

6)модифицирование – доработка машины с целью приспособления к иным условиям работы, операциям и видам продукции без изменения основной конструкции (иногда совпадает с модернизацией). В модификации нефтепромыслового оборудования в исполнении «Т» (для тропического климата) применяют коррозионно-стойкие сплавы, кондиционеры и т. д., в исполнении «ХЛ» (для холодного климата) – хладостойкие стали, электротехнические и резинотехнические изделия, устройства разогрева и запуска при низких температурах, обогреватели и др.;

7)агрегатирование – создание машин путем сочетания унифицированных агрегатов, представляющих собой автономные узлы и механизмы, устанавливаемые на общей станине (базе) в различном числе и комбинациях. Частичным агрегатированием является использование стандартизованных узлов и агрегатов из числа серийно выпускаемых: редукторов, насосов, компрессоров, а также заимствованных с серийно изготовленных изделий: коробок скоростей, механизмов перемещения муфт, фрикционов и т. д. В результате достигается сокращение сроков и стоимости проектирования и изготовления, удешевляются техническое обслуживание и ремонт;

8)метод комплексной нормализации – к проектированию простейших устройств, когда можно стандартизировать все или почти все их элементы конструкции. Нормализуют, например, по типоразмерам теплообменники, дозирующие устройства, смесители, резервуары, обечайки, крышки, люки, лазы, крепление, стойки и т. д. В нормализованных аппаратах широко применяют вспомогательное покупное оборудование: насосы, фильтры, приборы контроля и управления, средства автоматики.

Из стандартных деталей, унифицированных узлов и покупного оборудования компонуют машины:

с одинаковым рабочим процессом, но с различными размерами и производительностью;

одинакового назначения, но с различными параметрами рабочего процесса (давление, вакуум, расход, температура);

различного назначения и с разным рабочим процессом;

9)метод унифицированных рядов – образование рядов функционально близких машин различной мощности и производительности путем изменения числа и параметров главных рабочих органов и их применения в различных

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

108

7.УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

7.2.Методы создания производных машин на базе их унификации и стандартизации

сочетаниях. На пример: создание рядов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на основе унифицированной цилиндровой группы и частично унифицированной шатунно-поршневой группы. Метод унифицированных рядов применяется при создании семейства машин роторного типа, производительность которых пропорциональна числу операционных блоков с роторами.

Этот метод может сочетаться с методами конвертирования или агрегатирования, расширяя область применения машин. Однако, повышая технологичность машин, он может ухудшить их качество и соответственно не может служить определяющим фактором в развитии техники, так как в ряде случаев может привести к снижению их экономической эффективности;

10) уменьшение номенклатуры объектов производства – разработка рационального типажа машин с целью устранения распыления средств на выпуск машин малыми сериями, улучшения условий эксплуатации, ремонта и обеспечения запчастями.

Номенклатура и число объектов производства сокращаются за счет: создания параметрических рядов машин с рациональными интервалами

между ними; расширения универсальности машин;

использования закладываемых резервов развития по мере роста потребностей народного хозяйства.

Перечисленные способы могут сочетаться как один с другим, так и с методами унификации, приведенными выше.

Параметрическими называют ряды машин одинакового назначения с регламентированными для конструкции показателями и градацией этих показателей.

Различают виды параметрических рядов: размерно-подобные (или размерные), типоразмерные и смешанные ряды.

Воснову первого положен единый тип машины, градации изменения ее размеров получают при сохранении геометрического подобия модификаций ряда: электродвигатели (ГОСТ 15150–69), нефтяные насосы (ГОСТ 12124–80)

ит. д.

Втипоразмерном ряду для каждой градации установлен свой тип машин со своими размерами. Например, ГОСТ 5866–76 «Станки-качалки– основные типы и параметры» регламентирует параметры 13 типоразмеров станков-качалок трех видов по способу уравновешивания, ГОСТ 16293–89 «Комплектные буровые установки для глубокого разведочного и эксплуатационного бурения» определяет типоразмеры установок по 12 классам, различающимся по грузоподъемности и условной глубине бурения, мощности привода основных агрегатов, диаметру отверстия стола ротора, по высоте основания.

Смешанный ряд отличается тем, что в нем некоторые модификации выполняют однотипными и геометрически подобными, другие же на основе других типов. Примером является ГОСТ 20692–75 «Трехшарошечные долота. Типы и параметры». По этому стандарту долота выполняются корпусными и секционными. Изготавливают их предприятия 10 сериями, 3 классами,

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

109

7.УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

7.2.Методы создания производных машин на базе их унификации и стандартизации

12 типами и 128 модификациями (для пород мягких, средней твердости, твердых и крепких, с гидромониторными насадками, с центральной промывкой, с продувкой сжатым воздухом, армированные твердосплавными вставками и т. д.).

Для построения параметрических рядов любого вида стремятся использовать принципы:

геометрического подобия; подобия рабочих процессов, обеспечивающий в значительной степени

одинаковость энергетической и силовой напряженности машины в целом и ее деталей.

Основой стандартизации рядов машин и оборудования, их составных частей и элементов служат ряды предпочтительных чисел, строящиеся по арифметической или геометрической прогрессии. Основные параметрические ряды стандартизуемой техники чаще строятся по геометрической про-

грессии со знаменателем n 10 . По ГОСТ 8032–84 степени этого корня

приняты равными 5, 10, 20, 40 и 80. Эти числа вместе с буквой R составляют обозначение ряда (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Значения знаменателей геометрической прогрессии для рядов предпочтительных чисел

Ряды	R5	R10	R20	R40	R80
	5 10 1,6	10 10 1,25	2010 1,12	4010 1,06	80 10 1,03

По ГОСТ 16293–89 максимально допускаемые нагрузки и глубины бурения строятся по ряду R10, т. е. с 1, 25 : допускаемые нагрузки 800, 1000,

1250, 1600, 2000, 2500, 3200, 4000, 5000, 6300, 8000, 10000 кН, условная глубина бурения 1250, 1600, 2000, и т. д. до 16000 м.

Так же строится ряд значений мощностей буровых насосов.

В смешанных рядах машин отдельные группы строятся с разными знаменателями геометрической прогрессии, а в некоторых группах внутри всего ряда может быть использована и арифметическая прогрессия, наряду с геометрической. Например, по ГОСТ 5866–76 «Станки-качалки. Основные типы и параметры» из 13 типоразмеров первых 5 типов станков-качалок приняты по арифметической прогрессии с ее разностью, равной 10 кН, по основному параметру – наибольшей допускаемой нагрузке на устьевой шток 20, 30, 40, 50, 60 кН. Остальные 8 типоразмеров построены в ряд произвольно: 80, 100, 120, 150, 200 кН с кратным повторением первых трех чисел. Такое отклонение в построении смешанного типоразмерного ряда станков-качалок обусловлено объединением в них машин с тремя различными видами уравновешивания колонны насосных штанг: грузового, роторного и комбинированного.

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

110

7. УНИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОБОРУДОВАНИЯ

Контрольныевопросы

1.Что дают унификация и стандартизация конструкторам, технологам, производителям и потребителям техники?

2.Приведите примеры внутривидовой и межвидовой унификации.

3.Какие конструктивные элементы детали и сборочные единицы могут быть унифицированы?

4.Какими показателями оценивают уровни унификации, стандартизации и типизации?

5.Роль стандартизации в управлении качеством продукции.

6.В чем заключается построение унифицированных рядов машин методами секционирования и линейных размеров? Приведите примеры.

7.Какой эффект достигается при применении методов базовых агрегатов, конвертирования, компаундирования? Приведите примеры.

8.С какой целью применяют метод модификации машин? Приведите примеры.

9.Что такое комплексная нормализация конструктивных элементов

машин?

10.Что такое параметрические ряды машин и оборудования и как они строятся?

 Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов. Учеб. пособие

111