книги из ГПНТБ / Бескровный Н.Т. Экономика и оптимизация надежности и ремонта горношахтного оборудования

При заполнении формуляра надежности в начале проектирова­ ния, исходя в основном из теоретических предпосылок, производят предварительную классификацию элементов изделия на две группы. В одну группу входят элементы, определяющие надежность изделия, а в другую — не определяющие надежность изделия. В дальнейшем при создании макета, опытного и опытно-промышленных образцов на, основании опытно-статистических данных, накопленных в про­ цессе испытаний, происходит уточнение элементов, способных отка­ зать в эксплуатации.

Установлено, что большинство элементов (95—98%) по перво­ начальному мнению разработчика не определяют надежности изде­ лия. Несмотря на то что эти данные носят временами оценочный характер, их можно закладывать в проектную документацию.

Последующее уточнение надежности составляющих элементов служит тем источником информации, на основании которого ведется дальнейшая доводка изделия и обработка рабочей документации.

Отказы элементов, выявленные заказчиком на этапе гарантийной эксплуатации, также систематизируют в формуляре надежности. Это позволяет в условиях эксплуатации установить ненадежные эле­ менты изделия, даьнейшая работа над которыми поможет найти технически приемлемое решение по увеличению надежности изделия

вцелом.

Спомощью формуляра надежности можно вскрыть возможную причину отказов и создать конструкцию с такими рациональными качественными характеристиками, которые делают ее патентно­ лицензионно способной.

Введение формуляра надежности приобретает особую важность, если изделие входит в качестве комплектующего в сложную тех­ ническую систему, для которой надежная работа играет особую роль. В подобных случаях формуляр надежности способствует выявлению тех элементов, которые могут влиять на надежность всей системы.

Планирование, финансирование и контроль разработок новых изделий для угольной промышленности 11

Министерством угольной промышленности СССР и Министерством тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР

утвержден и введен в действие с 1 января 1970 г. «Порядок пла­ нирования и финансирования по конструированию, изготовлению и испытанию новых изделий для угольной промышленности, выполняемых организациями и предприятиями Министерства тяже­ лого, энергетического и транспортного машиностроения СССР»,

согласно которому расходы организаций и предприятий Мини­ стерства тяжелого, энергетического и транспортного машинострое­ ния СССР по конструированшо, изготовлению и испытанию опытных (экспериментальных), опытно-промышленных образцов (партий)

1 Параграф написан в соавторстве с Г. М. Ңечушкиным.

40

новых изделий для угольной промышленности, а также затраты предприятий угольной промышленности на проведение промышлен­ ных испытаний оплачиваются Министерством угольной промышлен­ ности СССР за счет выделяемых ему средств целевым назначением. Все другие расходы, связанные с освоением и подготовкой машино­ строительными заводами производства новых серийных изделий (проектирование технологического процесса и изготовления оснастки, разработка нормативов, уточнение технической документации и др.), производятся за счет средств Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР.

Разработка проектов годовых план-заказов на выполнение работ по созданию новых изделий для угольной промышленности возло­ жена на главные управления, управления и отделы Министерства угольной промышленности СССР с привлечением научно-исследова­ тельских институтов.

Годовые план-заказы составляются на основе решения прави­ тельства, координационных планов Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике, отраслевых координа­ ционных планов и решений Министерства угольной промышленности

СССР, 'а также на основе предложений организаций и предприятий. План-заказ на конструирование, изготовление и испытание новых машин (изделий) для угольной промышленности, принятый при составлении его проекта на 1973—1975 гг., приведен в табл. 2. После согласования и утверждения план-заказ принимают к испол- - нению.

Договоры на конструирование, изготовление и испытания явля­ ются, как правило, долгосрочными .и заключение их производится по этапам:

первый — конструирование, изготовление и испытание опытного (экспериментального) образца;

второй — конструирование, изготовление и испытание опытно­ промышленного образца (партии).

Исполнителем работ по первому типу долгосрочных договоров является, как правило, проектно-конструкторский институт Мини­ стерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения

СССР, а по второму — машиностроительный завод того же мини­ стерства.

Заказчиками по договорам на конструирование, изготовление и испытание новых изделий по поручению Министерства угольной промышленности СССР являются институты, в которых созданы специализированные подразделения и которые обеспечивают:

разработку под руководством соответствующих главных управле­ ний, управлений и отделов министерства годовых план-заказов на конструирование, изготовление и испытание новых изделий;

заключение договоров по работам, предусмотренным в утвержден­ ном план-заказе;

проверку актов-процентовок и приемку выполненных этапов работ;

41

42

производство расчетов с организациями и предприятиями Мини­ стерства тяжелого, энергетического и транспортного машинострое­ ния СССР по договорным обязательствам, а также ведение претен­ зионной работы;

проведение анализа и экономической оптимизации планов по новой технике для выбора наиболее эффективных вариантов техни­ ческого перевооружения отрасли;

организацию оперативного учета и контроля за ходом выполне­ ния работ по созданию нового оборудования с использованием средств вычислительной техники;

составление проектов годовых планов промышленных испытаний опытных образцов и партий новых изделий на предприятиях уголь­ ной промышленности;

разработку предложений о дальнейших работах с новыми маши­ нами по результатам промышленных испытаний.

Долгосрочные договоры составляются по типовой форме, устано­ вленной Типовым положением о порядке заключения хозяйствен­ ных договоров и выдачи внутриминистерских заказов на проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских й технологи­ ческих работ, утвержденным Государственным. комитетом Совета Министров СССР по науке и технике.

Контроль за выполнением договорных работ, правильностью составления смет, а также проверка актов-процентовок или приемка законченных этапов работ возлагается на заказчика, который имеет право проверять сроки, качество и объемы выполняемых работ без вмешательства в оперативно-хозяйственную деятельность испол­ нителя.

Опыт работы Института горной механики и технической кибер­ нетики (ИГМТК) им. М. М. Федорова как заказчика показал, что при небольшом количестве позиций в план-заказе на конструиро­ вание, изготовление и испытание новых изделий для оперативного контроля разработок удобно использовать перфокарту с краевой перфорацией, приведенную в форме.

Однако организацию оперативного учета и контроля за ходом выполнения работ по созданию нового оборудования более удобно осуществлять с - помощью электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Для решения комплекса вопросов учета и контроля работ по созданию новой техники с помощью ЭВМ в ИГМТК им. М. М. Федо­ рова разработан порядок информационного обеспечения, предусматри­ вающий создание массивов постоянной и переменной информации.

В массиве постоянной информации по каждой позиции планзаказа содержатся номер позиции, вид оборудования, исполнители и соисполнители, этапы работ, подлежащие выполнению в текущем году, сроки выполнения отдельных этапов и всей работы, стоимость всей работы по план-заказу и по договору, размер выданного аванса. Массив постоянной информации формируется в начале каждого года после заключения договоров.

43

44

4 5

4 £

телями постоянной и переменной информации были перфокарты. Алгоритмом предусмотрена выдача справки в форме журнала.

Преимуществом выполнения этой работы с помощью ЭВМ явля­ ется оперативность и экономия затрат ручного труда. На составле­ ние такой справки затрачивается 2—3 человеко-дня.

В институте также разработаны программы, предусматривающие проведение анализа выполнения план-заказа по каждому из испол­ нителей и по каждому виду оборудоваиия.

Согласно Типовому положению о порядке заключения хозяйст­ венных договоров и выдачи виутриминистерских заказов за наруше­ ние сроков выполнения отдельных этапов или работы в целом испол­ нитель уплачивает заказчику за просрочку до одного месяца неустойку в размере 1%, а при просрочке свыше одного месяца — дополнительную неустойку в размере 3% стоимости невыполненной в срок работы. Наличие массивов постоянной и переменной инфор­ мации позволяет автоматизировать выборку позиций, по которым работы не выполнены в срок. Вычислительная машина печатает справку, приведенную в табл. 4.

Назначение этой справки состоит прежде всего в оперативном выявлении позиций, по которым наметилось отставание работ от гра­ фика по созданию новой техники с тем, чтобы сосредоточить на них внимание и предъявить претензии исполнителям.

Приведенный комплекс работ составляет подсистему оператив­ ного учета и контроля работ по созданию новых изделий для уголь­ ной промышленности.

В связи с передачей части заводов, научно-исследовательских и проектно-конструкторских институтов, специализированных по производству машин для добычи угля подземным способом, в веде­ ние Министерства угольной промышленности СССР изложенные положения по планированию, финансированию и контролю разра­ боток новых изделий для угольной промышленности будут изменены.

Ускоренные испытания машин и технических систем

Естественной возможностью подтверждения требуемой надеж­ ности системы является опыт ее эксплуатации. Однако чем надежнеесистема, тем труднее убедиться в этом на опыте, так как тем больше может понадобиться времени на проведение статистических испыта­ ний на .надежность. Для высоконадежных систем проведение стати­ стических испытаний на надежность не является эффективным сред­ ством подтверждения их работоспособности в течение заданноговремени.

Один из способов преодоления этой трудности состоит в разра­ ботке методики и проведении ускоренных испытаний, которые пред­ полагают введение более тяжелых условий и режимов работы си­ стемы и отдельных ее элементов и позволяют ускорить наступление: отказов.

4Т

Ускоренные испытания в ряде случаев не только дополняют эксплуатационные, но и являются совершенно необходимыми для повышения качества проектирования и изготовления машин. Кроме того, они позволяют значительно сократить время для оценки надежности новых и серийно выпускаемых машин.

В настоящее время известно применение ускоренных испытаний отдельных типов радиоэлектронных элементов, конденсаторов, сопро­ тивлений [57], взрывозащитных электродвигателей, тракторов, авто­ мобилей [30] и других видов машин и их деталей, для которых удалось установить зависимость между временем до наступления отказа и параметрами условий эксплуатации.

Важное место\в методике ускоренных испытаний занимает выбор режимов испытания.

Процесс разрушения и износа детали или агрегата можно уско­ рить повышением нагрузок, сокращением перерывов и др. Однако следует иметь в виду, что чрезмерное форсирование, обусловлен­ ное стремлением получить результаты как можно скорее и при мини­ мальных затратах, нередко приводит к искажению результатов испы­ таний. Это объясняется тем, что почти каждый процесс разрушения имеет свою критическую зону, за которой происходят качественные изменения. Режимы и методы ускоренных натурных испытаний следует выбирать таким образом, чтобы эта критическая зона не была достигнута и, следовательно, чтобы качественная сторона раз­ рушения осталась неизменной.

Применительно к деталям, узлам, агрегатам и машинам в целом, из которых состоит техническая система, могут быть рекомендованы следующие режимы:

Эксплуатационный режим — испытание деталей или узлов на стендах или в собранной машине при создании эксплуатационных условий, например, для проверки износостойкости зубчатых передач, гидроприводов, фрикционных муфт, механизмов включения и выключения и других элементов машин. Повторение выбранных движений или выполнение каких-либо операций при эксплуатацион­ ных режимах (включение и выключение, нагружение и снятие нагрузки, торможения) может значительно ускорить проведение испытаний и позволит получить данные о долговечности и надеж­ ности отдельных деталей, узлов, агрегатов и машин в целом.

Режим учащенных нагрузок — стендовые испытания машин при учащенном выполнении отдельных операций. В этом случае можно значительно сократить сроки испытаний в зависимости от цели исследования, выявить долговечность и надежность отдельных деталей и узлов и машины в целом.

Режим увеличенных нагрузок — стендовые испытания деталей и узлов с перегрузкой. Например, установлено [30], что для зубчатых колес, коробок скоростей тракторов испытание на протяжении 100 ч с моментом, равным 1,3 от номинального, соответствует 500часовым испытаниям в эксплуатационных условиях.

Режим учащенных и усиленных нагрузок является объединением

48

двух предыдущих режимов и наиболее часто попользуется при уско­ ренных испытаниях.

При разработке рабочих методик ускоренных испытаний можно взять один или несколько характерных для исследуемого изделия видов нагрузок и по нему определить допустимые величины износа

ипрочности на стендах или в условиях эксплуатации.

Впоследнее время для ускоренного определения выносливости деталей и узлов машин начали применять метод испытаний при

прогрессивно нарастающей нагрузке. Сущность его заключается в толі, что деталь или узел подвергают переменным нагрузкам, сту­ пенчато возрастающим во времени, при постоянном соотношении прироста нагрузки на одну деталь к числу циклов на ступень. Этот метод может быть применен для любого вида деформации и коэф­ фициента асимметрии цикла изменения нагрузки,

Главным критерием применимости выбранного режима испыта­ ния является сходство и характер разрушения при ускоренных испытаниях и при эксплуатации. Если в процессе ускоренных испытаний возникают разрушающие факторы, не характерные для работы механизмов в эксплуатационных условиях, необходимо изменить режим испытаний.

Разработке методов ускоренных испытаний должно предшество­ вать изучение эксплуатационных нагрузок, условий эксплуатации и закономерностей изменения надежностных характеристик под действием факторов (характеристика окружающей среды, величина нагрузки, количество циклов, производительность и др.).

С расширением знаний зависимостей между временем до насту­ пления отказа и параметрами условий возможно большее расшире­ ние ускоренных испытаний.

Испытывать на долговечность и надежность можно детали и узлы, агрегаты, машины и системы в целом. Соответственно должны быть •созданы стенды для их испытаний. Для машин с обособленными, легко отделяемыми агрегатами может оказаться целесообразным ноузловое испытание, а в тех случаях, когда узлы имеют общие слож­ ные базовые детали и их разъединение возможно только по трущейся паре, предпочтительным оказывается комплексное испытание агрега­ тов или машин в сборе.

Испытания на безотказную работу почти всегда связаны с физи­ ческим моделированием условий эксплуатации машин. Для этого необходимо значительное количество специального оборудования и деталей, а также трудовых затрат. Поэтому возникает проблема статистической оценки свойств машин по результатам испытаний ограниченного числа экземпляров. При этом важно выяснить, соот­ ветствуют ли характеристики надежности заданным требова­ ниям.

Общие методы решения подобных задач в математической стати­ стике разрабатывают давно. Применение этих методов для оценки результатов испытаний на безотказную работу не вызывает прин­ ципиальных затруднений. Меньше исследован вопрос о сопоставлёнии