Вопрос 47. Создание оптимальной конструкции машины.

С позиций надежности оптимальной будет такая конструкция машины и ее элементов, когда с наименьшими затратами средств достигается требуемая продолжительность работы отдельных узлов, механизмов и машины в целом при заданной безотказности и регламентированных затратах на ремонт и техническое обслуживание.

Затраты на повышение надежности можно распределить так, чтобы получить наибольший эффект, а во многих случаях добиться повышения надежности не за счет дополнительных затрат, а путем применения рациональных конструктивных решений. Например, выбор оптимальных размеров узла трения обеспечит более длительное сохранение им точности, выбор схемы механизма и допусков на сопряженные поверхности сократит период макроприработки, рациональный выбор типа механизма и расчет его на износ позволит при прочих равных условиях добиться более равномерного износа и меньшего его влияния на выходные параметры изделия и т. п.

В основу выбора рациональной конструкции должен быть положен расчет, связывающий изменение выходных параметров и изделия с процессами повреждения. Только раскрытие этих взаимосвязей позволит находить такие решения, когда износ, усталость, деформация, коррозия и т. п. будут оказывать минимальное влияние на выходные параметры изделия. Одновременно конструкция должна быть рациональной с точки зрения ее ремонтопригодности — приспособленности машины к быстросменности малостойких узлов, к диагностированию, к легкому осуществлению сборочно-разборочных работ. Все основные параметры и характеристики конструкции машины непосредственно связаны с показателями ее надежности.

Вопрос 48. Применение автоматики для повышения надежности машин.

Проблема надежности машин возникла в первую очередь в связи с развитием автоматизации, с необходимостью обеспечить бесперебойную работу и взаимодействие механических, электрических, гидравлических и других устройств.

Для машин-автоматов еще более важно, чем для обычных машин, совершенствовать качество применяемых материалов, методы смазки, конструктивные формы деталей и узлов.

Применение в машинах-автоматах развитых систем управления, расширение и качественное изменение функций, выполняемых автоматом, проникновение идей технической кибернетики в принципы действия машин, — все это позволяет осуществлять широкое использование средств автоматики для обеспечения заданного уровня качества и надежности.

Создание самонастраивающихся и саморегулируемых машин позволяет машине не только обладать способностью выполнять заданную работу (например, обеспечить ход технологического процесса), но и осуществлять свои функции длительное время, не опасаясь как внешних воздействий, так и процессов, происходящих в самой машине.

Вопрос 49. Создание машин с регламентированными показателями надежности.

Если сравнить две одинаковые машины, но для первой известны основные параметры и показатели, определяющие ее надежность, а для второй эти данные отсутствуют, то возможности по эффективному использованию этих машин будут существенно отличаться друг от друга.

Для первой машины можно запланировать объемы ремонтных работ и выбрать межремонтный период, рассчитать номенклатуру и число запасных частей и все необходимое для быстрого и качественного проведения ремонта. Для этой машины можно предусмотреть мероприятия, не допускающие непредвиденного выхода из строя отдельных элементов и узлов, особенно тех, нарушение в работе которых может привести к тяжелым последствиям. При известных характеристиках безотказности и долговечности машины и ее элементов можно указать наиболее эффективные мероприятия для повышения ее надежности.

Всего этого нельзя сделать для второй машины, где неизвестны характеристики надежности и поэтому назначение параметров ремонтной системы и мероприятий по повышению надежности невозможно оптимизировать. Использование потенциальных возможностей этой машины будет далеко неполным, особенно, если существует опасность отказа ответственных узлов и элементов.

Таким образом, информация о надежности изделия имеет не меньшую ценность, чем достижение данного уровня. Предвидение возможных отказов, регламентация показателей надежности и условий эксплуатации, знание номенклатуры быстроизнашивающихся частей, возможность сравнительно просто получить информацию о действительном состоянии машины, наличие гарантии, что параметры машины не изменятся быстрее, чем это предусмотрено ТУ, — все это является основой для решения практиками вопросов надежности при использовании машины в разнообразных условиях эксплуатации.

Под информацией о надежности и регламентацией ее показателей понимается, знание законов распределения сроков службы (наработки), законов распределения скоростей изнашивания (или других процессов старения), характеристик начального состояния машины и всех тех данных, которые определяют область работоспособности машины и вероятность нахождения машины в заданном состоянии. В настоящее время реальная ситуация при эксплуатации машин, особенно новых моделей, такова, что ее характеристики надежности определены лишь приблизительно или их вообще нет, нет гарантированного соблюдения их значений, и только статистика, задним числом, после длительной эксплуатации большого числа машин данного типа, позволяет выявить действительные показатели надежности.

Поэтому расчет и прогнозирование надежности, регламентация и обеспечение показателей надежности, нормирование скоростей протекания процессов старения, определение еще на стадии проектирования и уточнение на стадии создания опытного образца машины областей ее работоспособности и состояний — все эти условия необходимы для решения задач надежности.