Հանդուրժողականության վերլուծություն

Հանդուրժողականության վերլուծությունը ընդհանուր տերմին է մեխանիկական մասերի և հավաքների հնարավոր կուտակված տատանումների ուսումնասիրության վերաբերյալ։ Այդ մեթոդները կարող են օգտագործվել կուտակված փոփոխություններին ենթակա այլ համակարգերի հետ, ինչպիսիք են՝ մեխանիկական և էլեկտրական համակարգերը։ Ինժեներները վերլուծում են հանդուրժողականությունը ամբողջությամբ, երկրաչափական չափսերն ու հանդուրժողականությունը գնահատելու համար (GD&T): Մեթոդները պարունակում են՝ 2D հանդուրժողականության կեռիկներ, 3D Մոնտե Կառլո սիմուլացիաներ և տվյալների փոփոխություններ։

Հանդուրժողականության հավաքածուները կամ հանդուրժողականության կեռիկները օգտագործվում են կուտակված շեղման ազդեցությունը հաշվարկելիս, մեխանիկական ճարտարագիտության ոլորտում խնդիրների լուծման գործընթացը նկարագրելու համար` ինչը թույլատրվում է նշված չափերով և հանդուրժողությամբ։ Սովորաբար, այս չափերը և հանդուրժողականությունները նշված են տեխնիկական գծագրում։ Թվաբանության հանդուրժողականության հավաքածուն օգտագործում է առավելագույն կամ նվազագույն չափերը և հանդուրժողականությունը վատագույն դեպքի համար` երկու տարրերի կամ մասերի միջև առավելագույն և նվազագույն հեռավորությունները (մաքրումը կամ միջամտությունը) հաշվարկելու համար։ Վիճակագրական հանդուրժողականությունը սահմանում է առավելագույն և նվազագույն արժեքները, որոնք հիմնված են բացարձակ թվաբանական հաշվարկի վրա, որոշ մեթոդի հետ միասին որոշելու առավելագույն և նվազագույն արժեքներ ստանալու հավանականությունը։ Ինչպիսիք են քառակուսի արմատային գումարի մեթոդները (RSS) կամ Մոնտե Կառլոյի մեթոդները։

Մոդելավորում 
Հանդուրժողականության վերլուծություն իրականացնելիս գոյություն ունեն ամփոփիչ տարբերությունների վերլուծության երկու գործիք, ամփոփման տատանումները կանխատեսելու համար՝ վատագույն դեպքերի վերլուծություն և վիճակագրական վերլուծություն։

Վատագույն դեպք 
Ամենավատ հանդուրժողականության վերլուծությունը հանդուրժողականության ընդհանուր հաշվարկների ավանդական միջոցն է։ Առանձին փոփոխականները տեղադրվում են ընդունելի սահմաններում, որպեսզի չափումը հնարավորինս մեծ կամ փոքր լինի։ Ամենավատ դեպքի մոդելը հաշվի չի առնում առանձին փոփոխականների բաշխումը, այլ այն, որ այդ փոփոխականները չեն գերազանցում իրենց համապատասխան սահմանված սահմանները։ Այս մոդելը կանխատեսում է չափման առավելագույն ակնկալվող փոփոխություն։ Դիզայնը՝ համաձայն ամենավատ հանդուրժողականության պահանջներին, ապահովում է, որ մասերի հարյուր տոկոսը հավաքվեն և գործեն ինչպես հարկն է, անկախ բաղադրիչների իրական փոփոխությունից։ Հիմնական թերությունն այն է, որ ամենավատ դեպքի մոդելը հաճախ պահանջում է շատ ամուր հանդուրժողականություն՝ առանձին բաղադրիչների համար։ Ակնհայտ արդյունքը թանկ արտադրության և հսկման գործընթացներն են կամ մերժման բարձր տեմպերը։ Հաճախորդը հաճախ պահանջում է ամենավատ հանդուրժողականությունը կրիտիկական մեխանիկական միջերեսների և պահեստամասերի փոխարինման միջերեսների համար։ Երբ վատագույն հանդուրժողականությունը պայմանագրի պահանջ չէ, պատշաճ կերպով կիրառված վիճակագրական հանդուրժողականությունը կարող է ապահովել հավաքման ժամանակ ընդունելի եկամտաբերություն, բաղադրիչի հանդուրժողականության աճով և արտադրության ավելի ցածր ծախսերով։

Վիճակագրական փոփոխություն 
Վիճակագրական փոփոխականության վերլուծության մոդելը օգտվում է վիճակագրական սկզբունքներից՝ բաղադրիչի հանդուրժողականությունը նվազեցնելու համար առանց որակի փոխզիջման։ Յուրաքանչյուր բաղադրիչի փոփոխությունը մոդելավորվում է որպես վիճակագրական բաշխում, և այդ բաշխումներն ավելացվում են միասին հավաքման հարթության բաշխումը կանխատեսելու համար։ Այսպիսով՝ վիճակագրական փոփոխության վերլուծությունը կանխատեսում է մի բաշխում, որը նկարագրում է հավաքների փոփոխությունը, այլ ոչ թե այս փոփոխության ծայրահեղ արժեքները։ Վերլուծության այս մոդելը ապահովում է դիզայնի բարձր ճկունություն, որը թույլ է տալիս դիզայներին ձևավորել ցանկացած որակի մակարդակի, ոչ միայն մինչև հարյուր տոկոս։
Վիճակագրական վերլուծություն կատարելու երկու հիմնական եղանակ կա։ Դրանցից մեկում ակնկալվող բաշխումները փոփոխվում են համապատասխան հանդուրժողականության սահմաններում համապատասխան երկրաչափական գործոնների համաձայն, իսկ այնուհետև համակցվում են մաթեմատիկական գործողությունների միջոցով՝ կոմպոզիտային բաշխում ստանալու համար։ Երկրաչափական գործոնները ստեղծվում են անվանական չափերի փոքր նրբություններ ստեղծելու միջոցով։ Այս մեթոդի անմիջական արժեքն այն է, որ ելքը սահուն է, բայց հաշվի չի առնում հանդուրժողականությամբ թույլատրված երկրաչափական տեղաշարժը. եթե չափը տեղադրված է երկու զուգահեռ մակերեսների միջև, ենթադրվում է, որ մակերեսները կմնան զուգահեռ, նույնիսկ, եթե հանդուրժողականությունը դա չի պահանջում։ Քանի որ CAD շարժիչը փոխում է զգայունության վերլուծությունը, երկրորդական ծրագրերը վերահսկելու համար ելք չկա, ինչպիսիք են՝ սթրեսի վերլուծությունը։ Ծրագրավորման այս մոտեցումը բնորոշ է CE-TOL- ին, aka TI-TOL- ին, սկզբնապես ADCATS- ից մինչև BYU:

Մեկ այլ դեպքում, փոփոխությունները մոդելավորվում են թույլատրելով պատահական երկրաչափության փոփոխություններ, որոնք սահմանափակվում են հավաքված արդյունքների մասով հանդուրժողականության սահմաններում՝ ակնկալվող բաշխումներով, իսկ հետո գտնվելու վայրի կրիտիկական չափումները գրանցվում են այնպես, ասես իրական արտադրության միջավայրում։ Հավաքված տվյալները վերլուծվում են հայտնի բաշխման և դրանցից ստացված միջին և ստանդարտ շեղումների հետ համապատասխանություն գտնելու համար։ Այս մեթոդի անմիջական արժեքն այն է, որ ելքը այն է, ինչն ընդունելի է, նույնիսկ եթե դա պայմանավորված է անկատար երկրաչափությամբ, և քանի որ արձանագրված տվյալներն օգտագործվում են վերլուծության համար, կարող եք վերլուծության մեջ ներառել իրական գործարանի զննումի տվյալները էֆեկտը տեսնելու համար առաջարկված փոփոխություններ իրական տվյալների վրա։ Բացի այդ, քանի որ վերլուծության մեխանիզմը ներքին փոփոխություն է կատարում, և ոչ թե CAD- ի վերականգնման հիման վրա՝ հնարավոր է փոփոխել մեխանիզմի ելքը այլ ծրագրի հետ։ Օրինակ՝ ուղղանկյուն շերտը կարող է տարբեր լինել լայնությամբ և հաստությամբ, փոփոխության մեխանիզմը կարող է այդ թվերը վերածել լարման ծրագրի, որի արդյունքում վերադառնում է գագաթնակետային լարումը, և չափի փոփոխություն կարող է օգտագործվել լարման հավանական փոփոխությունները որոշելու համար։ Անբարենպաստությունն այն է, որ յուրաքանչյուր վազք յուրահատուկ է, ուստի ելքերի միջին բաշխվածությունը վերլուծելու համար տարբերություններ կլինեն՝ ինչպես գործարանում։ Այս մոտեցումը օգտագործվել է VSA- ի փոփոխական համակարգերի վերլուծության մեջ, որն այժմ պատկանում է Siemens- ին։

Չնայած ոչ մի պաշտոնական տեխնիկական ստանդարտ չի ընդգրկում հանդուրժողականության և կոմպոզիցիաների վերլուծության գործընթացը կամ ձևաչափը, դրանք արտադրանքի լավ ձևավորման կարևոր բաղադրիչներ են։ Հանդուրժողականությունը պետք է օգտագործվի որպես մեխանիկական ձևավորման գործընթացի մի մաս, որպես խնդիրների կանխատեսման և լուծման գործիք։ Հանդուրժողականությունները որոշելու համար օգտագործվող մեթոդները որոշ չափով կախված են տեխնիկական փաստաթղթերի վրա նշված տեխնիկական չափերի և հանդուրժողականության չափանիշներից, ինչպիսիք են՝ Մեխանիկական ճարտարագետների ամերիկյան հասարակություն (ASME) Y14.5, ASME Y14.41, կամ համապատասխան ISO չափերը և հանդուրժողականության չափանիշներ։ Հասկանալով այդ ստանդարտների կողմից ստեղծված հանդուրժողականությունը, հասկացությունները և սահմանները, անհրաժեշտ է ճշգրիտ հաշվարկներ կատարել։

Հանդուրժողականությունը նախատեսված է ինժեներների համար.

օգնելով նրանց սովորել տարածքային հարաբերությունները հավաքույթի շրջանակներում։
մասնակից հանդուրժողականությունները հաշվարկելու միջոց դիզայներներին։
օգնելով ինժեներներին համեմատել դիզայնի առաջարկները։
օգնելով դիզայներներին ստեղծել ամբողջական նկարներ։

Տես նաև 
Հանդուրժողականություն

Գրականություն

ASME publication Y14.41-2003, Digital Product Definition Data Practices
Alex Krulikowski (1994), Tolerance Stacks using GD&T, 
Bryan R. Fischer (2011), Mechanical Tolerance Stackup and Analysis, 
Jason Tynes (2012), Make It Fit: Introduction to Tolerance Analysis for Mechanical Engineers, 
Kenneth W. Chase (1999), Tolerance Analysis of 2-D and 3-D Assemblies , Department of Mechanical Engineering Brigham Young University
http://www.ttc-cogorno.com/Newsletters/140117ToleranceAnalysis.pdf

Արտաքին կապեր
http://www.engineersedge.com/tolerance_chart.htm Geometric Tolerances, Limits Fits Charts, Tolerance Analysis Calculators
http://adcats.et.byu.edu/home.php 
https://tolerancestackup.com/gdt/

Հանդուրժողականության վերլուծություն
Մեխանիկական ինժիներություն