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.