книги / Методы обеспечения надежности изделий машиностроения

Гипотеза о равенстве вероятностей принимается, т. е. резуль­ таты испытаний можно объединить и, следовательно, периоди­ ческие испытания практически не влияют на результаты приемо­ сдаточных испытаний.

Вместе с тем практика проведения периодических испыта­ ний показывает, что в процессе их осуществления неисправно­ сти конструктивного характера не выявляются. Таким образом, назначение в документации периодических испытаний на слож­ ные изделия является нецелесообразным. С одной стороны, эти испытания не позволяют выявить конструктивные дефекты, а с другой стороны, не уточняют технологический процесс и не из­ меняют количественные показатели надежности, полученные по результатам приемосдаточных испытаний. Кроме того, перио­ дические испытания увеличивают дополнительные затраты и со­ кращают гарантийный ресурс изделия в эксплуатации.

Анализ результатов гарантийных испытаний различных из­ делий показал, что эти испытания так же, как и периодические, не выявляют конструктивные дефекты, связанные с эксплуа­ тационными характеристиками изделия. Если в процессе гаран­ тийных испытаний и выявляют некоторые конструктивные де­ фекты, то, как правило, их связывают с неудобством работы обслуживающего персонала, улучшением эксплуатационных характеристик и другими причинами, которые не влияют на вы­ полнение работ изделием. Количественные показатели надеж­ ности, полученные по результатам гарантийных испытаний, прак­ тически не изменяют количественные показатели надежности, полученные по результатам приемосдаточных испытаний за рассматриваемый период.

Рассмотрим пример оценки надежности.

Пример 7.2. Пусть годовая партия 'изделий составляет п\ = 100 шт. Гарантийный ресурс изделия равен /гг=1000 циклов, а испытания на гарантийный ресурс в соответствии с ТУ прово­ дят один раз в 3 года. Оценить надежность изделия по резуль­ татам двух групп данных, а именно: по приемосдаточным ис­ пытаниям и гарантийным испытаниям.

Известно, что в процессе приемосдаточных испытаний было

Найдем вероятность отказов по полученным данным:

201

По критерию значимости определим вероятность расхожде­ ния с ошибкой а =0,05:

потеза о равенстве вероятностей принимается, т. е. результаты испытаний можно объединить. Следовательно, гарантийные испытания не влияют на результаты приемосдаточных испытаний.

Исходя из анализа, необходимо отметить, что назначение гарантийных испытаний сложных изделий машиностроения в процессе серийного производства является нецелесообразным, так как эти испытания не изменяют количественные показатели надежности, а также не выявляют конструктивные дефекты изделия. Вместе с тем после проведения ресурсных испытаний изделие не может использоваться по назначению, что приносит существенные экономические затраты, связанные со стоимостью изделия и проведением испытаний.

Анализ результатов периодических и гарантийных испыта­ ний дорогостоящих изделий позволяет сделать заключение о том, что эти испытания практически не влияют на обеспечение надежности в процессе серийного производства. Техническая нецелесообразность этих испытаний состоит в том, что они не позволяют выявить конструктивные дефекты, а также контроли­ ровать стабильность производства, т. е. качественное изготов­ ление изделий, так как количественная оценка показателей на­ дежности практически не может измениться от добавления объема этих испытаний к объему приемосдаточных испытаний.

Рассмотрим экономическую сторону нецелесообразности про­ ведения периодических и гарантийных испытаний дорогостоя­ щих изделий. Обозначим затраты на проведение гарантийных испытаний через С и определим затраты на проведение испыта­ ний. Они составят для приемосдаточных испытаний 0,02 С; для периодических 0,1 С. Пусть стоимость изготовления одного изде­ лия равна М, тогда затраты на изготовление и испытание годо­ вой партии можно определить по формуле

где п — число изделий в годовой партии.

202

Сравнительная оценка затрат на проведение периодических и приемосдаточных испытаний может быть определена по отно­ сительной стоимости с использованием выражения

испытаний одного изделия; м(М+ 0,02 C) = L\ — затраты, свя­ занные с изготовлением и приемосдаточными испытаниями го­ довой партии изделий.

Из практики известно, что затраты на изготовление изде­ лия значительно превышают затраты на периодические испыта­ ния, т. е. М>>0,02 С, следовательно, величиной 0,02 С можно пренебречь. В этом случае можно записать:

Определим теперь затраты, связанные с проведением гаран­ тийных испытаний. Так как эти испытания проводят с перио­ дичностью один раз в 3 года, то материальные затраты с учетом изготовления, приемосдаточных и периодических испытаний мож­ но определить по формуле

и приемосдаточных испытаний с учетом стоимости изготовления изделия определяют по относительной стоимости из выражения

203

Так как С<СЗпЛ4, то вторым слагаемым можно пренебречь, поэтому

Отсюда AL2 =

Суммарные дополнительные расходы на проведение периоди­ ческих и гарантийных испытаний за три года в первом прибли­ жении составят

Подставляя в формулу вместо Li его значение, получим

AL = +—'02С) = 4 (М + 0,02С) = 4Л4 + 0,08С.

Таким образом, в первом приближении дополнительные за­ траты по трехгодовой партии с учетом периодических и гаран­ тийных испытаний соответствуют стоимости изготовления че­ тырех агрегатов.

Точное значение дополнительных затрат можно определить, используя формулу (7.9):

Пример 7.3. Заводом-изготовителем выпускаются изделия по­ вышенной сложности. Стоимость изготовления одного изделия М= 0,5 млн. руб. Годовая партия изделий составляет п= 100 шт.; затраты на проведение гарантийных испытаний С= 0,025 млн. руб.

Определить долю затрат на периодические и гарантийные испытания годовой и трехгодовой партий.

X 0,025) + 0,5 + 0,1 -0,025 = 50,5525 млн. руб.

Затраты на проведение периодических испытаний ALi=M + + 0,1 С= 0,5+ 0,1 -0,025 = 0,5025 млн. руб., или в процентном от­ ношении от общих затрат

в.~Г 50,55250,5025 Ю0% » 1%.

2.По трехгодовой партии общие затраты составляютAL,

204

Затраты на проведение периодических и гарантийных ис­ пытаний соответственно равны

AL\ = 3(М + О, ГС) = 3(0,5 + 0,1-0,025) = 1,5075 млн. руб.

AL2 = М + С = 0,5 + 0,025 = 0,525 млн. руб.

Общие дополнительные затраты за три года

AL = AL\ + AL2 = 1,5075 + 0,525 = 2,0325 млн. руб., или в процент­ ном отношении

б2 = ^ = -fg ? |-100% = 1,з%.

Таким образом, дополнительные затраты на проведение пе­ риодических и гарантийных испытаний составляют 2,0325 млн. руб., или 1,3 % от общих затрат. На определение таких показателей надежности, как ремонтопригодность, долговечность и сохра­ няемость изделия, периодические и гарантийные испытания прак­ тически не влияют. С целью определения указанных показателей вместо проведения периодических и гарантийных испытаний до­ статочно выделить два изделия от серийной партии и проводить на них испытания до полного их износа, а по результатам ис­ пытаний оценить перечисленные ранее показатели надежности.

Затраты на проведение этих испытаний значительно меньше по сравнению с затратами на проведение периодических и га­ рантийных испытаний. Так, например, если выпуск серийных агрегатов продолжается в течение трех лет, то затраты, свя­ занные с определением ремонтопригодности, долговечности и со­ храняемости, сокращаются примерно в 2 раза по сравнению с затратами на проведение периодических и гарантийных испыта­ ний за этот период. В случае появления повторяющихся отказов в процессе эксплуатации отдельных сборочных единиц или си­ стем необходимо назначить их периодические и гарантийные испытания в цеховых условиях от соответствующей серийной партии изготовляемых изделий.

7.5. КОНТРОЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ

Обеспечение качества промышленной продукции явля­ ется главной задачей предприятий-изготовителей. Технический уровень изготовляемого изделия определяется степенью вопло­ щения научно-технического прогресса при проектировании и из­ готовлении, а также перспективностью конструкции, техноло­ гии, используемых материалов, заложенных в изделие, и воз­ можностью модернизации. С целью обеспечения высокого ка­ чества изделий на этапе разработки необходимо иметь специаль­ ные конструкторские бюро по номенклатуре проектируемых узлов,

205

механизмов, систем, а также специализированные расчетно­ исследовательские службы. На этапе разработки следует пре­ дусмотреть модернизацию изделий, применение высокопрочных пластмасс и композиционных материалов, совмещение разраба­ тываемой технологии для проектируемой и серийной продукции одним технологическим подразделением, а также использование одного и того же типа оборудования при изготовлении опытных образцов и серийной продукции. При проектировании требуется назначить основные технические параметры, 'определяющие работоспособность изделия, которые контролировались бы в про­ цессе производства.

" Основными характеристиками качества изделий машинострое­ ния являются: показатели надежности, степень унификации и уровень стандартизации К определяющим показателям надежно­ сти следует отнести: вероятность безотказной работы изделия P{t\ среднее значение наработки между отказами или наработку на отказ Го, среднее время восстановления одного отказа Гв, коэффициент готовности /Сг. Эти показатели надежности должны обеспечиваться в течение всего гарантийного срока эксплуа­ тации.

- Для достижения заданных количественных показателей на­ дежности на этапе разработки предусматриваются следующие работы. Выполняется проектный расчет надежности, на основа­ нии которого анализируют количественные показатели надежно­ сти и в случае их несоответствия заданным требованиям разра­ батывают мероприятия по совершенствованию конструкции пу­ тем введения более надежных элементов, использования резер­ вирования и т. п. Разрабатывают программы обеспечения на­ дежности и экспериментальной отработки сборочных единиц на стендах, при этом для всесторонней отработки изделия необхо­ димо провести испытания на трех—пяти опытных образцах каж­ дой испытуемой единицы. Опытная партия сложных изделий машиностроения должна насчитывать не менее восьми—двенад­ цати опытных образцов. Объем испытаний каждого опытного образца представлен в табл. 7.2.

Суммарный объем всех видов испытаний после завершения государственных испытаний на каждом опытном образце дол­ жен составлять не менее 100 % гарантийного ресурса. В про­ грамме экспериментальной отработки необходимо предусмотреть

7.2. Объем испытаний различных видов

206

Г л а в а 8

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИИ НА ЭТАПЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Процесс эксплуатации — самый длительный и ответствен­ ный период в жизненном цикле изделия. Этот этап отличается реальными нагрузками, действующими на изделие в условиях окружающей среды с перепадом температур, давлений и атмо­ сферных осадков.

С целью обеспечения заданных количественных показателей надежности на этапе эксплуатации систематически ведется конт­ роль технического состояния изделий, который особенно хорошо налажен в период гарантийного срока эксплуатации. В случае появления неисправности эксплуатирующая организация предъ­ являет предприятию-изготовителю рекламацию и соответственно штрафные санкции при несвоевременном его восстановлении. Рекламированные сборочные единицы на предприятии-изгото- вителе подвергают тщательному исследованию специально ор­ ганизованной комиссией с привлечением специалистов-разработ- чиков. Постоянно контролируется и реализация мероприятий по повышению качества и надежности комплектующих изделий.

Ежегодно составляют отчет о техническом состоянии и на­ дежности изделий по результатам эксплуатации, на основании которого разрабатывают мероприятия конструктивного и техно­ логического характера, направленные на поддержание заданных показателей надежности. В местах эксплуатации осуществля­ ютплановый и оперативный авторский надзор за состоянием техники.

В случае появления отказов конструктивного характера, влияющих на функционирование изделия, по этим отказам со­ ставляют бюллетень и проводят доработку. Все вышеперечислен­ ные меры по поддержанию надежности изделий в эксплуатации вводят в программу обеспечения надежности на этапе эксплуа­ тации. Эту программу разрабатывает служба надежности, под контролем которой, а также отдела технического контроля пред­ приятия она и находится. Ответственность за реализацию про­ граммы обеспечения надежности на этапе эксплуатации воз­ лагается на заместителя руководителя предприятия-изготовителя по качеству.

208

8.1. ВИДЫ И ПЕРИОДИЧНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБСЛУЖИВАНИИ

Целью технического обслуживания является поддер­ жание изделия в работоспособном состоянии при использова­ нии его по прямому назначению. В документации на сложное дорогостоящее изделие устанавливаются следующие виды техни­ ческих обслуживании: ежедневный осмотр, еженедельный регла­ мент, ежемесячный регламент, сезонное техническое обслужи­ вание, годовой и трехгодовой регламенты. Само название того или другого регламента говорит о периодичности его проведения.

Сезонное техническое обслуживание проводят 2 раза в год: при подготовке изделия к осенне-зимнему или весенне-летнему периодам эксплуатации. При этом сезонные обслуживания совме­ щаются с годовым или трехгодовым регламентами.

Задачей любого технического обслуживания является про­ верка контролируемых параметров, их регулирование в случае необходимости, а также замена отдельных узлов, механизмов, приборов, предусмотренная эксплуатационной документацией. При проведении технического обслуживания предусматривается выявление и устранение неисправностей, а также определение причин, вызвавших повреждения деталей и сборочных единиц, их преждевременный износ или поломку и отказ в работе. О всех неисправностях, выявленных в процессе технического обслужи­ вания, сообщается предприятию-изготовителю и принимаются меры по их устранению.

Устранение неисправностей производят по ремонтной доку­ ментации, а при ее отсутствии — по техническому заданию.

После устранения неисправности необходимо убедиться в работоспособности отказавшей детали, сборочной единицы или изделия в целом. Все работы на изделии должны проводиться строго в соответствии с инструкцией по техническому обслужи­ ванию. Лица, контролирующие выполнение отдельных операций регламента, отвечают за полноту, качество и порядок выпол­ нения работ, а также за соблюдение мер безопасности при ее выполнении. Перед выполнением любого вида обслуживания необходимо определить и подготовить инструмент, принадлеж­ ности, расходные материалы и эксплуатационную документацию.

Замена деталей и сборочных единиц с ограниченным гаран­ тийным сроком эксплуатации должна проводиться при выпол­ нении годового и трехгодового регламентов изделия из группового комплекта запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИП). Перечень сборочных единиц и средств измерений с огра­ ниченным сроком эксплуатации приводят в формуляре на изделие.

Техническое обслуживание изделия, кроме годового и трех­ годового регламентов, выполняют на месте его нахождения, а годовой и трехгодовой регламенты проводят в закрытом поме­

209

щении. После выполнения регламентов делают запись о выпол­ ненной работе в журнале учета эксплуатации и технического состояния изделия. При изложении каждого вида технического обслуживания приводят перечень выполняемых работ. Порядок выполнения несложных работ излагают в инструкциях по техни­ ческому обслуживанию, а порядок выполнения сложных работ — в технологических картах. Решение о замене или допуске к даль­ нейшей эксплуатации деталей и сборочных единиц с ограничен­ ным гарантийным сроком записывают в формуляр. При прове­ дении технических обслуживаний не допускается уменьшать установленный объем обслуживания и периодичность его выпол­ нения в ущерб качеству.

Для проведения технического обслуживания сложного изде­ лия часто используют комплект регламентной аппаратуры. Еже­ недельные и ежемесячные регламенты проводят обслуживающим персоналом изделия. При еженедельном обслуживании выпол­ няют внешний осмотр, наличие смазки и охлаждающей жидко­ сти в механизмах, узлах и других сборочных единицах. Необхо­ димо убедиться в наличии и проверить состояние пломб на всех открытых опломбированных местах. Проверить органы управ­ ления, размещенные в местах, вскрытых для регламента, плав­ ность хода и надежность фиксации ручек переключателей и вы­ ключателей.

Ежемесячное техническое обслуживание включает проверку изделия в объеме еженедельного осмотра, а также выполняются более сложные работы. В частности, например, проводят про­ верку аккумуляторных батарей, проверяют уровень и при необ­ ходимости пополняется масло в редукторах, выявляют и устра­ няют места утечек рабочих жидкостей, проверяют аппаратуру, включая ее на функционирование, и другие работы.

При сезонном обслуживании проводят внешний осмотр изде­ лия, замену рабочих жидкостей, регламент аккумуляторных

в журнал учета эксплуатации и технического состояния изде­ лия. Техническое обслуживание осуществляют работники, заня­ тые на изделии.

8.2. ГОДОВОЙ И ТРЕХГОДОВОЙ РЕГЛАМЕНТЫ

Годовой регламент проводят один раз в год и, как правило, его совмещают с сезонным обслуживанием. Перед началом регламента изделие моют, удаляют с него пыль, песок, грязь, снег и лед (с наружной поверхности изделия), после чего поверхность тщательно протирают ветошью насухо. В процессе мойки изделия необходимо обратить особое внимание на те мес­ та, где может скапливаться вода — после мойки ее необходимо

2 1 0