Dr. Göndöcs Balázs, BME Közlekedésmérnöki Kar. Tárgyszavak: szerelés; javíthatóság; cserélhetőség; karbantartás.

Átírás

1 JELLEGZETES ÜZEMFENNTARTÁS-TECHNOLÓGIAI ELJÁRÁSOK 4.06 Javításhelyes szerelés 1 Dr. Göndöcs Balázs, BME Közlekedésmérnöki Kar Tárgyszavak: szerelés; javíthatóság; cserélhetőség; karbantartás. A mai termékek működése, szép formavilága és piaci helye számos behatás következménye. A behatásokat nem lehet fontossági sorrendben kezelni, ezért messziről indulva a gazdasági környezetben kell először vizsgálni a terméket. A piaci erős verseny a globalizáció jegyében zajlik, és feltehető a kérdés, hogy ez a tempó mennyire nyomja el a nemzeti sajátságokat és befolyásolja a terméket!? Versenyképesség a túlélés egyetlen megoldása? Másik tényező a minőség, amelyben a vevő fő szerepet kap. Itt a termékre ható befolyásoló tényezők a vevői igények, tartalomtól függetlenül. A gyártó feladata, hogy ezeket teljesítse, a további hatások pedig bizonyos értelemben a fentiekből specifikálhatók. A termékfejlesztésben nőtt a K+F jelentősége, rövidebb lett a termékélettartam ciklusa, nagyobb szabványosítási nyomás nehezedik a termékfejlesztőkre. A minőségbiztosítást egyre jobban kiterjesztették elsősorban a magasabb követelményszint miatt. A mai termékeknél különösen fontos a környezetbarát anyagok alkalmazása, és az újrahasznosítás szem előtt tartása a kialakításhoz. Bizonyos termékeknél még további igény jelentkezik a hatóságok részéről (például a járműveknél). A szakemberek számára milyen új feladatokat jelent mindez? Funkcionális és konstrukciós tervezési feladatok. Gyártástervezési feladatok: új anyagok, és ezekhez új technológiák fejlesztése. 1 A tanulmány az OKAMBIK 2005 (Országos Karbantartási és Munkabiztonsági Konferencia, május , Pécs) konferencián elhangzott előadás szerkesztett változata.

2 Gyártásszervezési feladatok: munkamegosztás megvalósítása a fejlesztésben és a gyártásban (logisztika és beszállítás). A szereléstechnológia egyszerű és gazdaságos megoldása (öszsze- és szétszerelés). Karbantartás és javítás szempontjából kedvező kialakítás biztosítása. A konstrukció versenyképes értékesítésének megszervezése. A termék újrahasznosításának biztosítása és megtervezése. A következőkben kiemelem a konstrukciók javíthatóságának kérdését. A gyártmány és részegység szintjén az egyik nagy szempontrendszer a méretláncok kialakításához kötődik, amely a javíthatóságot is befolyásolja. Ezért érdemes röviden a méretláncos szerelés típusait összefoglalni. Teljes cserélhetőség esetében a szerelést az azonos megjelölésű alkatrészek bármelyikével el lehet végezni, vagyis a méretlánc egyes tagjaira olyan tűrést írunk elő, hogy azok minden válogatás, külön illesztés vagy beszabályozás nélkül minden esetben biztosítják a zárótag előírt pontosságát. Ebben az esetben a zárótag tűrését az egyes összetevők tűrése között lehet felosztani, és az így megállapított tűréseket az alkatrészek gyártásakor kell biztosítani. A teljes cserélhetőség előnyei: a szerelés egyszerű és gazdaságos, mivel minden illesztési munkát, válogatást és beszabályozást nélkülözve az összetevő alkatrészek összerakására korlátozódik, nincs szükség szakképzett munkaerőre, a szerelést betanított munkások végezhetik, a szerelésre szabatos műszaki normákat lehet megállapítani és könnyű az ütemezés, a teljes cserélhetőség révén a gépek részegységeit egymástól függetlenül, akár több üzemben is külön végezhetik, az alkatrészgyártás kooperációban is végeztethető, lehetőséget nyújt a szerelés automatizálásához, és a szerelési műveletek szalagrendszerben végezhetők, továbbá a teljes cserélhetőség miatt a tartalék alkatrészek gyártása és biztosítása a felhasználók részére egyszerű. A hátrányok: az alkatrészek megmunkálásától viszonylag nagy pontosságot követel meg, és ez nem mindig érhető el gazdaságosan, az alkatrészek megmunkálásához pontos, jó műszaki állapotú gépek szükségesek,

3 a viszonylag kis gyártási tűréssel készülő alkatrészek megmunkálásánál nő a gyártási selejt veszélye. A teljes cserélhetőség módszere akkor gazdaságos, ha a tagok száma nagy, a megkövetelt pontosság kicsi, vagy ha a tagok száma kicsi és a megkövetelt pontosság nagy, mivel az összetevő tagok tűréseinek csökkenése növeli a megmunkálási költségeket és a selejtveszélyt. A teljes cserélhetőség módszerét gazdaságosan alkalmazzák a tömeggyártás területén, a hadiiparban, a repülőgépgyártásban, az autóiparban, a műszergyártásban, és a szerszámgépgyártásban. Az alkatrészek tűrésének szigorítása növeli az önköltséget. Ezért a pontossággal szemben támasztott követelményeket csak olyan mértékig szabad fokozni, amennyire azt a kívánt szerelési pontosság szükségessé teszi. A szereléstechnológusok körében a méretláncok számításánál a teljes cserélhetőség esetére a legegyszerűbb módszerként az ún. maximum minimum számítás terjedt el. Ez a számítás az összes méretláncelem tűrésének számtani összegzésén alapul. Gyakorlatilag azonban az összes tűrésérték ilyen összegződésének valószínűsége csekély, ezért ezt a bekövetkezési lehetőséget kizárhatjuk. Ezzel szemben célszerű egy gyártási sorozat tapasztalatait felhasználni és azt megvizsgálni, hogy bizonyos előírt tűrésekkel gyártott alkatrészek összeszerelve milyen eredő méretet adnak. Ha a statisztikai ellenőrzés módszereit alkalmazzák, amelynek során bizonyos számú munkadarab hosszméreteit ellenőrzik, majd az előfordulás gyakoriságát a méreteltérések függvényében ábrázolják, kiadódik a Gauss-görbe. Az 1. ábrán látható Gauss-görbén a függvényértékek a névleges méretre szimmetrikusak. A tapasztalat azt mutatja, hogy a munkadarabok méretszórása normális eloszlású, vagyis ha az A alkatrész alapmérete 100 mm és a megengedett tűrés ± 0,25 mm, úgy a gyártott A alkatrészekből a Gausseloszlási törvény szerint 99,73% a ± 3σ, összesen 6σ érték közé esik. A részleges cserélhetőség elvei alapján felépített méretláncmegoldások előnyei: viszonylag kis bizonytalansági százalék mellett 1,5 5-szörös tűrésmező-növelést lehet elérni a teljes cserélhetőséget biztosító módszerhez képest, gazdaságosan alkalmazható több tagból álló méretlánc esetén is, amikor nagy eredő pontosságot kívánunk elérni.

4 1. ábra A méreteltérések Gauss (gyakoriság)-görbéje A méretláncmegoldás hátrányai: mivel ki kell szűrni a kívánt pontosságot nem teljesítő, selejtes gyártmányokat eredményező alkatrészeket (és azokat külön megvizsgálva dönteni kell, hogy azon alkatrészek még javíthatók vagy esetleg már nem), ezért lényegesen nagyobb gyártásközi és minőség-ellenőrzési apparátust igényel, ha a konstrukció több kapcsolódó méretláncból áll, akkor a várható selejtszázalék a méretláncok számával növekszik. A gyakorlatban megfelelő matematikai statisztikai elemzések elveinek betartásával a módszer gazdaságosan alkalmazható a gépgyártás szinte valamennyi területén. Az alkatrész-párosításon alapuló cserélhetőség módszerét még szokásos kiválasztásos vagy válogatásos módszernek is nevezni. Ezzel a módszerrel a zárótag előírt tűrését úgy biztosítják, hogy az összetevő tagok m -szer megnövelt tűrését m csoportba osztják, és az azonos csoportba tartozó elemeket az illeszkedés jellegének változatlanul hagyásával szerelik össze. Más megközelítéssel az alkatrészeket a gazdaságosan biztosítható tűrésmező-szélességgel gyártják, és a tűrésmezőt m részre osztják a fenti feltételeket biztosítva. A 2. ábrán látható példában egy laza és egy könnyen sajtolható illesztés furat- és csaptűrését négy-négy csoportba osztották (az illesztés jellegének biztosításával!). A 2. ábrán a csap tűrését c-vel jelölik, és értéke: 0,00-0,04 mm, míg a furat tűrését f-fel, és értéke +0,01 +0,05 mm. Ha nem végezzük el a válogatást, akkor a laza illesztés esetén a legkisebb játék értéke: KJ = +0,01 0,00 = 0,01 mm, a legnagyobb játék: NJ = +0,05 (-0,04) = 0,09 mm. Így a tűrésmező szélessége: 0,09 0,01 =

5 0,08 mm. A válogatást elvégezve és az azonos méretcsoportokat párosítva például az A csoportba tartozó alkatrészek esetén az értékek a következők: KJ = +0,04 0,00 = 0,04 mm, NJ = +0,05 (-0,01) = 0,06 mm. 2. ábra Méretláncmegoldás kiválasztásos (alkatrész-párosítás) módszerrel A tűrésmező szélessége: 0,06 0,04 = 0,02 mm-re, vagyis az eredeti tűrésmező szélességértékének (0,08 mm) negyedére csökkent. Könnyen sajtolható illesztés esetén a D csoportba tartozó alkatrészek legkisebb és legnagyobb fedését szintén a 2. ábra mutatja. A KJ, NJ és tűrésmező-szélesség számítása hasonló elven történik. A példában az egyszerűség kedvéért mind a furat, mind a csap tűrése azonos, így a párosított csoportok nagy játékai és kis játékai azonosak. Amennyiben a furat átmérőjének tűrése nagyobb, mint a csapé, akkor a 3. ábra szerint változnak a játékok. Ez a módszer nem használható olyan esetekben, amikor ugyanaz az alkatrész két vagy több méretlánc közös tagja, ugyanis a párhuzamos méretláncokat ugyanilyen csoportosításban kellene szerelni, így a tagok névleges méretei is változnak, ezért ez nem lehetséges. Az alkatrészpárosítás gazdaságos alkalmazása a következő alapfeltételeket kívánja meg:

6 3. ábra Az illesztés játékának módosulása csak az azonos csoportba sorolt alkatrészek csereszabatosak egymással, az alkatrészek tűrései lehetőleg azonosak legyenek, a gazdaságosan gyártható még elfogadható legkisebb gyártási tűréseket kell alkalmazni, a párosítandó alkatrészek gyártási méretmegoszlási görbéi a tűréshatárokon belül azonosak legyenek, vagyis a korábbi jelöléseink szerint mind a furat, mind a csap A, B, C, illetve D méretcsoportba válogatott darabszámoknak azonosaknak kell lenniük, az alkatrészek osztályozását, tárolását, szállítását és szerelését igen pontosan kell szervezni az esetleges csoportok közötti keveredések kizárása miatt, a csoportok mérettűrése és a megmunkálás alaktűrése, illetve felületi érdessége között biztosítani kell az összhangot, vagyis a csoportok tűrésmezejét nem lehet tetszőlegesen kis értékre csökkenteni, bár a zárótag pontossága a csoportok számának növelésével növelhető, az alkatrész-párosítást kis tagszámú méretlánc esetén nagy zárótagpontossággal lehet alkalmazni. A kiválasztásos vagy válogatásos méretlánc megoldási módot a gyakorlatban elsősorban csapágyak, motorok és kompresszorok szerelésénél alkalmazzák.

7 Az alkatrész-párosítással az alkatrészek gyártási tűrései növelhetők, és így az alkatrészek megmunkálási költsége csökken, azonban jelentősen növekszik az ellenőrzési, válogatási idő és költség. Ezért a módszer bevezetése előtt gazdaságossági szempontból mérlegelni kell a kapott előnyöket és hátrányokat, vagyis konkrét gazdaságossági számításokat kell végezni. Utólagos illesztéssel végzett szereléskor a kapcsolódás kívánt pontosságát (a zárótag tűrését) úgy érjük el, hogy a méretlánc tagjainak mérettűréseit a gazdaságos megmunkálás szempontjait figyelembe véve állapítjuk meg és gyártjuk le, majd kiválasztunk egy tagot, amelynek méretét a szereléskor úgy alakítjuk ki (többnyire forgácsolással), hogy ez a tag kompenzálja a tagok tűrésének növekedéséből adódó mérethibát. Kiegyenlítő (kompenzáló) tagként nem szabad olyan alkatrészt választani, amely párhuzamos méretláncok közös ágába tartozik, mert ebben az esetben a hibák az egyik méretláncból a másikba tevődnek át. A kiegyenlítő tag gyártási tűrését úgy kell megválasztani, hogy a ráhagyás elég legyen a méreteltérés legnagyobb mértékének kiegyenlítésére. A 4. ábrán egy háromtagú méretlánc utólagos illesztéssel történő megoldásának elvi vázlata látható. 4. ábra Méretlánc utólagos illesztéssel A módszer alkalmazásának szempontjai: az alkatrészek gyártási költségei alacsonyak a megnövelt tűrésérték miatt, a szerelésnél mindig helyszíni munkára és mérésre van szükség, szakképzett munkaerőt igényel, a kompenzálási művelet egyrészt megnöveli a szerelés időszükségletét, másrészt annak változó mértéke kizárja a kötött ütemű szerelés alkalmazását,

8 olyan egyedi és kissorozatgyártásnál gazdaságos, ahol a méretlánc sok tagból áll. A beszabályozási módszer másik szokásos megnevezése méretlánc mozgó kiegyenlítéssel. E módszer esetén a zárótag előírt pontosságát úgy biztosítják, hogy egy kiválasztott tag, amelyet kompenzáló tagnak neveznek, méretét forgácsolás és alakítás nélkül változtatják meg. Kétféle kompenzátor használata terjedt el, az álló és mozgó kompenzátor. A mozgó kiegyenlítő taggal (kompenzátor) történő beszabályozásnál az eredő tag előírt pontosságát úgy biztosítják, hogy a kompenzáló tag elemeinek helyzetét változtatják (például: fordítással, eltolással stb.). Egy eltolásos mozgó kompenzátorra mutat példát az 5. ábra. 5. ábra Méretlánc mozgó kompenzátorral A méretláncban a kompenzáló tag az A 3. Az A 1 és A 2 méreteket a gazdaságos megmunkálási pontossággal készítik és az A 3 méretet eltolással úgy változtatják, hogy A az előírt méretűre adódjék. A gyakorlatban az adott konstrukció kialakításától függ a kompenzálható mérettartomány. Az álló kiegyenlítő tagos (kompenzátoros) megoldásnál az eredő tag előírt pontosságát úgy biztosítják, hogy a méretláncba kompenzáló tagként különleges alkatrészt (alkatrészeket) építenek be. Rendszerint hézagoló lemezeket, betétgyűrűket, alátéteket, perselyeket, azaz általában egyszerű alkatrészeket használunk kiegyenlítő tagként. Ezt az alkatrészt előre meghatározott méretfokozatokban gyártják, és a szerelésnél a megfelelő méretű alkatrészt mérés után építik be. A 6. ábrán a méretláncba épített kompenzáló tag az A 3 lemez. Meg kell határozni, hogy egy adott méretlánchoz hány fokozatú lemezkészlet álljon rendelkezésre, és milyen legyen a lemezek mérete. A beszabályozási módszer előnyei:

9 6. ábra Méretlánc álló kompenzátorral a méretlánc zárótagjának tetszőleges pontossága elérhető valamennyi többi tag gazdaságos gyártási tűrési értéke mellett, szereléskor illesztési munkákra nincs szükség, ezért a szerelés ütemezése jobban beállítható, a zárótag eredeti pontosságát a kiegyenlítő tag időszakos cseréjével vagy állításával folyamatosan fenntarthatjuk vagy helyreállíthatjuk, azaz a méretlánc utánszabályozható, olyan helyen alkalmazható előnyösen, ahol a tagok mérete a gép üzemelése során kopás, hőmérséklet-ingadozás vagy rugalmas alakváltozás következtében változik. A méretláncmegoldás hátrányai: nő a méretlánc tagjainak száma, szerelés közben mérésre és kiválasztásra vagy beszabályozásra időt kell fordítani. A konstrukcióban a javíthatóságot befolyásolja a hozzáférés az alkatrészekhez, továbbá az alkatrészek kapcsolatának jellege és módja. Ebben nemcsak a kötéstípusok, hanem a műveletek is benne foglaltatnak. A régi konstrukcióknál is van lehetőség a javítás során az élettartam növelésére, mivel új anyagok és kötéstechnikai megoldások állnak ma rendelkezésre. Érdemes az alkatrészkapcsolatokat feltérképezni. Két fő csoportja ismert: az összeállítással létrehozott kapcsolat, amely laza illesztésénél fogva elsősorban mozgáselemekkel hozható létre, például fészkes retesz behelyezése a fészekbe, vagy alátét felfűzése a csavarszárra. A másik csoport a kötések csoportja, amelyek erőzárók (pl. csavarozás), alakzárók (pl. bordástengely-kapcsolat) vagy anyagzárók (pl. hegesztett kötések) lehetnek. A javíthatóság ebben az esetben a kötőelemek cseréjével, a kötés felújításával oldható meg. Az acél kötőelemeken túl felmerül a korrózió-

10 állóság biztosítása vagy a vezetőképesség biztosítása sárgaréz anyag alkalmazásával. A csavarok menetmetsző és menetfúró kialakítása szintén a kötőelemek korszerű megoldása. Például az öntvényekben javítandó menetekhez a HELICOIL-technika kínál megoldást. Ezt szemlélteti a 7. ábra. A HELICOIL menetes betétek 1939-ben történt kifejlesztése óta az új anyagok és konstrukciók által támasztott követelményekhez fejlesztették ki a HELICOIL plus és a HELICOIL Tangless betéteket. Az előbbire jellemző az egyenletes terhelés és feszültségeloszlás az anyamenetben a betét rugalmassága miatt. További előnye, hogy nagyobb előfeszítő erő ébred azonos meghúzási nyomatékon. 7. ábra HELICOIL-technika öntvényjavításhoz A Böllhoff cég neve az autóiparban és más iparágakban is jól ismert. A járműipar nagy beszállítójaként ismert cég a fenti betéteken kívül számos más kötéstechnikai megoldással segíti a javíthatóságot a konstrukciókban. Ilyenek a fémbetétek, amelyeket műanyag alkatrészekbe lehet beültetni például ultrahangos megoldással. Ilyen példákkal gyakran lehet találkozni műanyag burkolatok, mobiltelefonházak rögzítésénél. A műanyagba ágyazott fémbetétek a kötés időállóságát és szilárdságát biztosítják. A 8. ábrán látható egy példa M5x12 méretű KOBSERT menetes betét alkalmazására villamos dugaszolóaljzatokhoz a DB motorkocsikon.

11 8. ábra KOBSERT menetes betét villamos dugaszolóaljzatokhoz A javítás megkönnyítéséhez nemcsak a konstrukciós megoldások kötések tartoznak, hanem a megfelelő szerszámok és kisgépek is. Erre példa az Atlas Copco cég elektromos, programozható csavarozó kisgépe (digitális Tensor-csavarozó), amely 10 különböző méretű csavarra, és minden csavarhoz külön nyomatékra előre programozható. A nyomatéktartomány 0,15 10,5 Nm. Az átkapcsolás automatikus. Másik fontos feladat a nagy darabok mozgatása a javítás során. Ez nem közvetlen javíthatósági kérdés, de a járulékos műveletekhez tartozik, vagy a hozzáférés biztosítása keretében megoldandó feladat. Erre példa a DIN szemes csavarok és szállító csapok esete, amelyek nem teljesen felelnek meg a mai biztonsági követelményeknek. Ebből kiindulva fejlesztették ki a RUD-Láncgyárban a Power-Point-Collection típusú, beakasztást segítő univerzális csatlakozóelemeket. A javíthatóság biztosítására számos példa sorolható fel. Az előbbiekben a teljesség igénye nélkül, csak néhány példa kiemelésével megpróbáltam érzékeltetni a kínálkozó fejlesztési lehetőségeket. KÖZLEMÉNYEK A MAGYAR SZAKIRODALOMBÓL Bucsella A.; Papp L.: Egy fontos termelőberendezés állapotának diagnosztikai vizsgálata. = Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények, 44. k. 2. sz máj. p A racionális kenőanyag-felhasználás a költséghatékonyság fontos eszköze. = Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények, 44. k. 2. sz máj. p Megalkuvás-mentes önbeálló csapágyazási rendszer. = Dunaferr Műszaki Gazdasági Közlemények, 44. k. 2. sz máj. p

12 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ORSZÁGOS MŰSZAKI INFORMÁCIÓS KÖZPONT ÉS KÖNYVTÁR MŰSZAKI INFORMÁCIÓ sorozatában jelenik meg a MINŐSÉGIRÁNYÍTÁS MŰSZAKI ELLENŐRZÉS című kiadvány. A folyóirat a külföldi szakirodalomban tükröződő trendeket és a legfontosabb műszaki gazdasági eredményeket ismerteti: I. Általános és irányítási kérdések (a minőségszabályozási rendszerek, minőségpolitika, a vállalatvezetés, -szervezés minőségvonatkozásai, állami minőségügy, tanúsítás, vizsgálóintézmények, szabványosítási és jogi kérdések, gazdaságosság, minőséginformációs rendszerek). II. A termelési folyamat minőségkérdései, vizsgálatok (minőségfejlesztés és -tervezés, a minőségellenőrzés és anyagvizsgálat módszerei, műszerei, a szolgáltatások minősége, megbízhatóság, minőség-felülvizsgálatok stb.). III. A minőségbiztosítás emberi tényezői, szakképzés (a minőségi munkavégzés társadalmi tudati vonatkozásai és környezeti feltételei, minőségügyi oktatás és továbbképzés). A folyóirat havonta jelenik meg, éves előfizetési díja 2005-ben: nyomtatott: , Ft + áfa CD-ROM: , Ft + áfa nyomtatott + CD-ROM: , Ft + áfa Bővebb információ: BME OMIKK Műszaki Gazdasági Kiadványok Szerkesztősége 1011 Budapest, Gyorskocsi u.5 7. tel.: tel./fax: mgksz@info.omikk.bme.hu Megrendelés: BME OMIKK Értékesítési és Marketing Csoport 1011 Budapest, Gyorskocsi u.5 7. Levélcím: 1255., Bp.: 207. tel.: tel./fax: ertek@info.omikk.bme.hu M E G R E N D E L É S Megrendeljük a BME OMIKK kiadásában megjelenő Műszaki Információ Minőségirányítás Műszaki ellenőrzés című kiadványt. Megrendelő neve:. Megrendelt pld. szám:... Tel./fax:.... Címe:. A megrendelő pénzforgalmi jelzőszáma:.... Ügyintézője:... A megrendelés száma:. Kelt:... (cégszerű aláírás, bélyegző) Szállítási feltételek: legkésőbb a tárgyhót követő hó vége