книги из ГПНТБ / Смирнов С.А. Эксплуатационная надежность машин

сятся 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

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

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.

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:

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

(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.

28

Частные геометрические свойства вала (рис. 2, <7):

а)

29*