Унифицированные ряды
В некоторых случаях возможно образование ряда производных машин различной мощности или производительности путем изменения числа главных рабочих органов и применения их в различных сочетаниях. Такие ряды называют семейством, гаммой или серией машин. Этот способ применим к машинам, мощность или производительность которых зависит от числа рабочих органов.
Метод обеспечивает следующие технологические и эксплуатационные преимущества:
- упрощение, ускорение и удешевление процессов проектирования и изготовления машин;
- возможность применения высокопроизводительных методов обработки унифицированных деталей;
- уменьшение сроков доводки и освоения опытных образцов (благодаря отработанности главных рабочих органов);
- облегчение эксплуатации;
- сокращение сроков подготовки обслуживающего технического персонала и сроков ремонта машин, а также упрощение снабжения запасными деталями.
Классическим примером образования унифицированных машин является создание рядов четырехтактных двигателей внутреннего сгорания на основе унифицированной цилиндровой группы, и частично унифицированной шатунно-поршневой группы.
Сочетание цилиндров ограничивается условием уравновешенности сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс и условием равномерного чередования вспышек. Удовлетворяющие этим условиям сочетания представлены на рисунке 2.5.
Повышенной степенью унификации отличаются двухвальные двигатели (XIII…XVI), у которых наряду с цилиндровой группой полностью унифицированы шатунно-поршневая группа и коленчатые валы.
Так как мощность двигателя пропорциональна числу цилиндров, то представленный ряд двигателей позволяет теоретически получить семейство двигателей с очень широким диапазоном мощностей. Если мощность одного цилиндра равна, например 100 л.с., то возможный диапазон ряда равен 200…3000 л.с.
Однако из всех многочисленных схем, представленных в табл. 3, практически применяют сравнительно немногие.
Двигатели с малым числом цилиндров (<4) отличаются неравномерностью крутящего момента и плохой уравновешенностью.
Двигатели с большим числом цилиндров (>24) применяют редко из-за сложности обслуживания и увеличенной вероятности появления неполадок.
Неприемлемы рядные двигатели с малым углом развала (VII), затрудняющим размещение всасывающих и выхлопных трубопроводов между цилиндрами.
В категории малых и средних мощностей (автомобильные, тракторные и другие транспортные двигатели) чаще всего применяют схемы II, III, IV, V; в категории больших мощностей (судовые двигатели) - схемы IX, XI, реже XXIII, XXIV.
Звездообразные схемы (XVII…XXII) широко применяли для авиационных поршневых двигателей воздушного охлаждения.
Другая область применения метода унифицированных рядов - это роторные машины-орудия. Так как производительность роторных машин пропорциональна числу операционных блоков, установленных на машине, то из унифицированных блоков можно создать ряд машин разной производительности. В отличие от поршневых двигателей, число блоков, которое можно установить на роторной машине, практически не ограничено и зависит лишь от заданной производительности.
Наряду с изменением числа операционных блоков на роторных машинах можно менять блоки, приспосабливая машину к выполнению различных операций. Это - пример сочетания метода унифицированных рядов с методами конвертирования или агрегатирования.