
книги из ГПНТБ / Смирнов С.А. Эксплуатационная надежность машин
.pdfсятся коленчатый вал, гильзы цилиндра и некоторые другие. Примерно аналогичная картина с деталями основных агрегатов по самой широкой номенклатуре машин. Повторяю, количество деталей, срок службы которых должен быть резко увеличен, незначительно. Чтобы решить задачу ликвидации капитальных и рез кого сокращения средних ремонтов, нужно повысить в 4—6 раз ресурс работы сравнительно небольшой но менклатуры деталей по каждому типу машин».1
Это подтверждается таким примером:
«Так, для увеличения в несколько раз срока без отказной службы, т. е. действительно гарантийного сро ка, мощного компрессора потребовалось на основе расчетов повысить надежность всего лишь семнадцати деталей. Для этого в одних случаях потребовалось изменить конструкцию узлов, в других — применить иные способы обработки, в третьих — заменить мате риалы. За весь срок службы такого компрессора за траты на запасные части и ремонт составят всего лишь 26 процентов от первоначальной стоимости, а не 800—1000 процентов, как этого требуют сейчас машины других заводов».2
Для таких лимитирующих деталей и узлов необ ходимо найти прогрессивные или ускоренные методы испытания с целью выявления их гарантированного срока службы или межремонтного периода. В этом свете приобретают исключительное значение испыта
1 Г. Я к о в л е в . Деталь, машина, их долговечность. «Прав
да» от 12 февраля 1965 г. |
Надежность — сестра экономичности. |
' 2 Б / К о л е с н и к о в . |
|
«Известия» от 13 декабря |
1961 г. |
20
ния еще на стадии проектирования упрощенных об разцов (и особенно головных образцов) как на стен де, так и в эксплуатации. Потери будут много меньше, если на полгода-год задержать выпуск массовой ма шины, чем пускать в серийное производство неотра ботанную машину, у которой не обеспечены гаран тированные сроки службы и межремонтные периоды важнейших лимитирующих деталей и узлов. Не счи таться с этим — значит заведомо идти на стихийность, а не на плановость в эксплуатации, нести неисчисли мые потери от чаетых ремонтов машин и простоев, связанных с ремонтами.
Любую машину следует оценивать только по сум марному технико-экономическому эффекту ее произ водства, эксплуатации и ремонта. Оценка же эконо мичности лишь по издержкам производства, что де лается в капиталистических странах, непригодна для условий социалистического хозяйства. Однако. эта система до сих пор у нас широко применяется.
Особенно недопустимо выпускать машины, агре гаты, оборудование с необеспеченными гарантирован ными сроками службы и межремонтными периодами для автоматических линий, участков, цехов и заво дов. В этом случае какая-нибудь одна деталь или узел может неожиданно вывести из строя всю авто матическую линию, причем это часто будет повто
ряться.
«Практика показывает, что существующие авто матические линии способны работать безотказно от тридцати минут до трех часов, не более, а затем ка- кой-йибудь узел выходит из строя, и вся линия оста навливается.
21
Автоматизация должна намного повышать про изводительность труда, в этом ее смысл. Существую щие линии уменьшают потребность в основных рабо чих. Это верно. Но почти в той же пропорции увели чивается число людей, занятых ремонтом этих линий. В результате производительность труда фактически не растет, а на некоторых предприятиях, где линии выходят из строя особенно часто, она даже умень шается». 1
Безусловно нужно вести наблюдения за эксплуа тацией машин и накапливать материалы по срокам службы и межремонтным периодам важнейших узлов и деталей различных типов машин, а также унифи цированных узлов и деталей. Эти материалы Должны использоваться в последующем проектировании новых машин данного типа, когда для них будут состав ляться ремонтные схемы еще на стадии проектиро вания. Такие эксплуатационные наблюдения должны показать, соответствуют ли частные сроки службы и межремонтные периоды отдельных деталей и узлов, заложенные в ремонтную схему как проектные пред посылки, действительности, и, если не соответствуют для отдельных деталей и узлов, то какова степень этого несоответствия. Здесь практика будет высту пать как критерий истины. Такие эксплуатационные наблюдения следует вести раздельно как по линии нормальных физических износов, которые в принципе не устранимы, так и по линии повреждений и отказов, которые в принципе устранимы. Нормальные физиче
1 Б. К . о л е с н и к о в . |
Надежность — сестра экономичности. |
«Известия» от 13 декабря |
1961 г. |
22
ские взносы, повреждения и отказы вызываются раз ными причинами, о- чем подробнее будет сказано ниже.
Оценка технического состояния машин. Техниче ское состояние машины или установки и входящих б нее узлов и деталей должно измеряться и оценивать ся с помощью объективных измерителей или показа телей при постройке машины (левая ордината на рис. 1), в эксплуатации непрерывно или периодически (средние ординаты 1, 2, 3 и т. д.). Наконец, техниче ское состояние становится таким (правая ордината в конце цикла, соответствующего межремонтному пе риоду Тм ), что дальнейшая эксплуатация невозмож на и, следовательно, необходим ремонт.
Очевидна целесообразность, а в ряде Случаев даже необходимость автоматического измерения и фикси рования технического состояния машины, установки или автоматической линии, а также и автоматическая сигнализация или защита (подача светового, а мо жет быть и звукового сигнала или остановка или выключение) в случае создавшегося опасного состоя ния или положения.
Необходимость регулировок или ремонта путем исправления, а может, и замены деталей и узлов вы зывается тем, что у машины в целом или у отдельных деталей и узлов утратились или уменьшились до пре дела нужные свойства, причем эти свойства могут быть различного вида: геометрические, механические, физические, химические, технологические, экономиче ские. эксплуатационные, эстетические и др.
Наиболее важными свойствами для машин, их де талей и узлов являются геометрические и 'механиче-
23
ские. Для ряда деталей и узлов в электромашино строении главными, очевидно, будут такие физические свойства, как магнитность, немагнитность, электро проводность и т. .д. В химическом машиностроении
Рио, 1. График изменения технического состояния машины или установки во времени.
на первое место для |
ряда деталей и узлов будет по |
ставлена химическая |
неактивность в контакте с опре |
деленной средой и т. |
д. |
В различных конкретных случаях необходимость регулировок или ремонта (исправление или замена отдельных узлов и деталей) может вызываться раз ными причинами. Например: 1) опасностью поломки из-за недостаточной прочности какой-либо детали; 2) нецелесообразностью дальнейшей работы машины из-за прогрессивного нарастания износов; 3) недоста
24
точной экономичностью при таком износе важнейших узлов и деталей; 4) недостаточной точностью, напри мер, при износе направляющих станины металлоре жущего станка; 5) уменьшением маневренности, на пример, при износе деталей цилиндро-поршневой группы судового дизеля не удается выполнить реверс (перемену хода) с полного переднего хода на полный задний в строго обусловленное органами надзора, вре мя; 6) ухудшением внешнего вида, например, корпус автомобиля нуждается в окраске и т. д.
Следует отметить, что еще не установились обще признанные определения и терминология не только в области надежности и качества, но и в области износов машин. Почему-то было принято до последнего времени износ машин, их деталей и узлов связывать с трением, приводящим к изменению размеров. Одна ко в большинстве случаев необходимость ремонта деталей вызывается не изменением размеров, а иска жением формы их трущихся ' элементов. Например, шейки коленчатого вала протачиваются или шли фуются не потому, что их размер изменился (диаметр уменьшился), а потому, что форма исказилась из-за неравномерного износа — шейки стали эллиптичны ми, причем под эллиптичностью в практике понима ют разность между двумя взаимно перпендикулярны ми диаметрами в одном и том же поперечном сечений шейки. Кстати, при ремонте в результате проточек или расточек размер изменяется скачком (снятием стружки), и деталь после ремонта работает как новая.
Ремонт машин включает в себя работы, направ ленные на устранение, уменьшение или предупрежде ние дефектов, или же работы, имеющие какое-то це^
25
левое назначение. Дефекты машины или установки можно структурно представить следующей схемой:
Дефекты |
►I. Физические _ |
|
дефекты |
||
машины или- |
||
установки |
►II. Устарение |
|
|
конструкции |
|
|
или мораль |
|
|
ный износ |
->1. Нормальные (качест венно, т. е. по виду, а не по величине) фи зические износы
->2. Повреждения, полом ки, отказы
Нормальные физические износы возникают в ре зультате нормальной работы машины вследствие по стоянного или периодического действия физически неустранймых факторов: трения, коррозии, эрозии,
.упругих и пластических деформаций и т. д. Количе ственно эти износы могут быть различными, и их можно уменьшить рядом конструктивных, технологи ческих и эксплуатационных мероприятий, однако со вершенно устранить износы невозможно, так как вы зывающие их факторы неустранимы. Качественно (по виду), износы имеют вполне определенный характер и в большинстве случаев их можно теоретически пред видеть. Они по своей природе поддаются планирова нию или расчету.
Повреждения машины или отдельных ее узлов и деталей возникают в результате различного рода от клонений и нарушений (от норм и правил) конструк тивного, технологического и эксплуатационного ха рактера. Повреждения по своей природе не подлежат
26
планированию, и они устраняются в порядке аварий ного ремонта.
Устарение конструкции, или моральный износ, на ступает с появлением более совершенных машин или с введением коренных усовершенствований. Как пра вило, новые, более совершенные машины и установки: имеют лучшие или более высокие показатели, харак теристики. Устранение или уменьшение устарения: конструкции, т. е. полная или частичная компенсация, морального износа, производится в порядке модерни зации (вид ремонта с переделками в целях улучшения: паспортных характеристик). Если будет обеспечено’ соответствие морального старения и физического из носа основных узлов или групп деталей, то не будет возникать необходимости в модернизации.
По мере развития науки и техники' и особенно средств контроля при проектировании, производстве и эксплуатации повреждения, поломки, отказы будут все уменьшаться, и в принципе,они должны быть све
дены к нулю. |
один |
Таким образом, остается естественным |
|
вид ремонта — планово-предупредительный |
ремонт |
(ППР), включающий в себя работы, направленные на устранение, уменьшение или предупреждение нор мальных физических износов. С учетом этих износов должны быть установлены для деталей и узлов сроки службы и межремонтные периоды, на основе которых должна еще на стадии проектирования составляться ремонтная схема.
В целях создания измерителей технического со стояния машин, узлов или групп деталей, а также отдельных деталей следует определить деталь как
27
физическое тело, обладающее комплексом нужных частных свойств, а узел или машину как систему фи зических тел, обладающих комплексом нужных част ных и общих свойств, причем общие свойства или ка чества обусловлены или сборкой или работой узла. В этом случае изнашивание детали или узла и ма шины следует рассматривать как процесс уменьше ния или ухудшения нужных частных или частных и общих свойств, а износ как величину уменьшения или ухудшения этих свойств, причем износ в единицу вре мени— удельный износ (скорость изнашивания), из нос за межремонтный период или срок службы — пре дельный износ, по достижении которого дальнейшая работа невозможна.
Выше говорилось о том, что нужные свойства мо гут быть различного вида. Для машин и их деталей более важными являются геометрические и механи ческие. Для примера рассмотрим геометрические свойства узла — многоопорного вала. Здесь качест венно две детали — вал и подшипник (количественно подшипников несколько), которые должны, каждая порознь, обладать определенными нужными частными свойствами. Воссоединение деталей в узел предопре делит необходимость некоторых общих свойств, обус ловленных сборкой и работой узла.
Частные |
геометрические свойства |
подшипника |
|||
(рис. |
2, а ): |
|
|
|
|
|
1) |
округлость |
отверстия в попереч |
|
|
. |
2) |
ном направлении |
форма (область |
||
цилиндричность отверстия в про- |
|||||
|
3) |
дольном |
направлении |
макрогеометрии) |
|
|
параллельность оси подшипника |
|
|||
|
|
привальной |
плоскости |
|
28
|
4) |
определенной величины диаметр d. |
размеры |
II |
5) |
определенной величины длина I |
|
6) |
определенное расстояние от оси |
|
|
|
|
до привальной плоскости А |
|
|
7) определенная чистота поверхности |
чистота поверхно |
|
III |
стей (область |
||
|
трения |
микрогеометрии) |
Частные геометрические свойства вала (рис. 2, <7):
1) |
округлость шеек в поперечном |
. форма (область |
2) |
направлении |
|
цилиндричность шеек по длине |
макрогеометрии). |
|
3) |
соосность всех шеек вала |
|
а)
Рис. 2. Эскизы вала и |
подшипника для установления част |
|
ных геометрических |
свойств |
деталей узла — многоопор- |
, |
ного |
вала. |
29*