Надежность и долговечность

Надежность и долговечность

Конечно, хорошо, когда внешний вид ма­шины радует глаз (см. ст. «Техника и эстетика»). Но надежность машины в работе — бо­лее важное качество.

Надежность машины складывается из двух основных моментов: прочности кон­струкции и четкости работы ме­ханизмов. Казалось бы, выбирая наиболее проч­ные материалы, увеличивая размеры и сечение деталей, конструктор может создать «сверх­прочную» машину, которая выдержит любую нагрузку. Но такое решение будет неверным. Оно приведет к излишней затрате материалов и труда на их обработку, к увеличению веса и размеров машины. Может случиться и так, что «сверхпрочная» машина окажется неуклю­жей и непригодной к работе. Значит, к вопросу прочности надо подходить более разумно. Безусловно, все детали машины должны быть рассчитаны на ту нагрузку, которую им придет­ся выдерживать при работе, но наиболее ответ­ственные из них должны иметь определенный запас прочности. И величина этого запаса определяется прежде всего назначением детали и последствиями в случае ее поломки.

Возьмем для примера обыкновенный сталь­ной трос. С его помощью раздвигают занавес перед экраном в кинотеатрах, поднимают грузы на подъемных кранах и людей в кабинах лиф­тов и т. д. Что произойдет, если оборвется трос занавеса? Ничего особенного — занавес раздви­нут вручную. При обрыве троса подъемного кра­на упадет груз, и это может причинить серьез­ный ущерб. И уж совсем недопустимо, чтобы оборвался трос пассажирского лифта. Кроме того, в кабину лифта иногда заходит пассажи­ров больше, чем положено. Поэтому, конструи­руя пассажирский лифт, конструктор обязан применять тросы, способные выдержать на­грузку в пять раз больше расчетной. Иными словами, конструктор должен в данном случае предусмотреть пятикратный запас прочности.

Значительно труднее обеспечить четкость работы всех механизмов машины. И эта труд­ность тем больше, чем машина сложнее. Сле­довательно, конструктор должен стремиться к простоте кинематической и электрической схем машины. Чем меньше движущихся и трущихся деталей, чем меньше электрических контактов, тем легче обеспечить их четкую работу.

Подчас работа машины зависит от работы не очень важных на первый взгляд ее деталей. Если, скажем, засорится фильтр бензопровода в автомобиле, то двигатель заглохнет и машина постепенно остановится. А если прекратится подача топлива или смазка в двигателях боль­шого скоростного самолета — это грозит ката­строфой. Следовательно, конструктор должен оценить значение каждого узла и последствия его повреждения и, если надо, предусмотреть установку резервных устройств.

С другой стороны, многие мелкие неисправ­ности, возникающие в машинах во время ра­боты, не принесут вреда, если их вовремя заме­тить и устранить. Поэтому, создавая, например, гидравлическую или паровую турбину для электростанции, необходимо предусмотреть со­ответствующие контрольно-измерительные при­боры и устройства, своевременно сигнализи­рующие о возникших не нормальностях в ра­боте машины.

Если все эти условия выполнены, машину можно считать надежной. Но как долго она будет такой? Вечных машин, конечно, не бы­вает: даже самые прочные детали рано или позд­но изнашиваются, даже самый крепкий металл устает и разрушается. Но разные детали рабо­тают в различных условиях. Станина станка, например, во время работы стоит неподвижно, а шпиндель непрерывно вращается. Разумеет­ся, изнашиваться они будут неодинаково. В каждой машине есть группа деталей, которые изнашиваются значительно быстрее, чем дру­гие. Следовательно, одним из способов продле­ния срока службы машины и сохранения ее надежности является своевременная замена быстро изнашивающихся деталей и целых узлов.

Исходя из назначения машины и условий ее будущей работы, конструктор должен опреде­лить время надежной работы этих деталей, сроки замены, а также обеспечить возможность заменять их удобно и быстро. При этом в ряде случаев с целью повышения надежности ма­шины такая замена производится задолго до износа механизма. Так, авиационные двигате­ли снимают с самолетов после определенного времени их работы, даже если они в хорошем состоянии. А на судах и наземных машинах они работают в несколько раз дольше.

Мы говорили о том, что конструктор дол­жен в новой машине использовать возможно больше деталей и приборов, уже выпускаемых промышленностью. Но и к этому вопросу надо подходить очень внимательно.

Представьте себе, что конструкторское бюро разработало, а завод изготовил сложную элек­тронно-счетную машину. Все в ней хорошо про­думано, и завод сделал все возможное, чтобы машина была надежной. В этой машине завод применил электронные лампы, изготовленные на другом заводе. И завод электронных ламп в свою очередь сделал свои лампы тоже доброт­ными и установил им большой срок службы, скажем тысячу часов. Но мы не учли одного обстоятельства. Дело в том, что в счетной ма­шине пять тысяч ламп. Через некоторое время лампы начнут выходить из строя, и постепенно вероятность порчи ламп составит до 5 штук в час! Разве такую машину можно считать на­дежной? Поэтому создатели машин пошли по другому пути: они стали применять в элек­тронно-счетных устройствах вместо ламп более надежные полупроводниковые приборы и тем самым повысили надежность работы всей ма­шины в целом.

Конечно, нельзя всю ответственность за надежность и долговечность машины возла­гать на конструкторское бюро. Не менее важ­ную роль играет и завод-изготовитель. Высокое качество используемых материалов, правиль­ность изготовления деталей, строгое соблюде­ние технологии их обработки, точность сборки и общая культура производства — обязатель­ные условия высокого качества машины.

Разумеется, надежность работы машин во многом зависит и от обращения с ней в эксплуа­тации. Машина требует внимания и бережного отношения. У одного велосипед служит несколь­ко лет, а у другого приходит в негодность за одно лето.

Нельзя забывать и о том, что повышение надежности и долговечности не дается даром — оно неизбежно ведет к увеличению стоимости машины. До каких же «пределов» следует уве­личивать надежность, а следовательно, и стои­мость машины? Ответ на этот вопрос должны дать экономические расчеты.

В одном случае, например, надо определить, что выгоднее: сделать дорогую машину, кото­рая будет безотказно работать десять лет, или машину подешевле, которую через пять лет заменить другой, более совершенной? В дру­гом — сравнить, что больше: затраты на изго­товление дорогих, но надежных машин или убытки от простоев из-за частых ремонтов более дешевых машин? В третьем — учесть зна­чение этих машин в работе других машин, цеха или завода в целом. На основании этих расчетов определяется экономически целесообразная сте­пень надежности и долговечности новых машин. Но в том случае, когда от надежности машины зависит здоровье и жизнь людей, вопросы ее стоимости отступают на второй план.