Долговечность также является свойством изделия сохранять работоспособное состояние, но не в течение ограниченного времени или наработки, а до наступления предельного состояния, т. е. в течение всего периода эксплуатации при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Показатели надежности, нормирующие эти основные составляющие понятия надежности — безотказность и долговечность, являются статистическими величинами. Например, основным показателем безотказности изделия является вероятность безотказной работы в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки. Если говорят, что вероятность безотказной машины в течение 100 ч равняется 0,95, то это означает, что из множества машин этого конструктивно-технологического исполнена в среднем не более 5% машин могут потерять работоспособное состояние раньше чем через 100 ч работы.
Показатель вероятности безотказной работы широко применяют и для оценки безотказности одного изделия. В этом случае он как бы определяет шансы этого изделия проработать без отказов заданный период времени (в нашем примере — не менее 95 ч). Чем больше этот период и выше вероятность безотказной работы, тем надежнее изделие.
Допустимые значения выбирают и узаконивают в стандартах в зависимости от степени опасности отказа, ответственности изделия. Например, для машин, применяемых в авиационной и медицинской промышленности, энергетическом комплексе допустимые значения показателей вероятности безотказной работы принимаются 0,9999 и выше, т. е. практически они равны единице. Если последствия отказа связаны с незначительными экономическими потерями, допустимые значения этого показателя могут быть существенно ниже. Здесь действуют законы оптимизации качества — выбор такого уровня надежности, при котором устанавливается равновесие между затратами на обеспечение надежности и эффективностью при эксплуатации. Что толку, скажем, в станке, выполненном из очень дорогого сверхпрочного материала, который и через двадцать лет будет как новый, если через десять лет его придется убрать из цеха по причине полного морального износа? Этот вполне еще работоспособный станок уже не будет соответствовать возросшим требованиям производства — его техническому уровню. И, значит, затраты, обеспечившие ему «излишнюю » долговечность, окажутся напрасными. Основным показателем долговечности изделия является срок службы (или ресурс) до предельного состояния, при котором дальнейшая его эксплуатация должна быть прекращена.
Предельное состояние машины определяется моральным и физическим износом, а также установленным в стандартах ресурсом (назначенный ресурс). По истечении назначенного срока службы или наработки изделие снимают с эксплуатации, даже если оно еще вполне работоспособно. Такое жесткое правило распространяется на машины и механизмы, от надежности которых зависит жизнь людей (самолеты, авиационные двигатели, пассажирские суда), обороноспособность страны и т. д. Применяются и другие показатели долговечности — коэффициенты технического использования, готовности, долговечности, характеризующие с различных сторон экономическую и техническую целесообразность эксплуатации изделия во времени. Рассмотрим еще два свойства, характеризующие надежность изделия: ремонтопригодность и сохраняемость. Первое из них заключается в степени приспособленности изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Показателем ремонтопригодности изделий является среднее время восстановления работоспособного состояния. И, наконец, сохраняемость — уровень приспособленности изделия переносить без потери работоспособности хранение, транспортирование в течение всего промежуточного периода между изготовлением и началом эксплуатации. Ведь имеются среди машин и такие, которые вообще никогда не эксплуатируются, но сохраняться должны в неизменно работоспособном состоянии. Это, к примеру, ряд объектов военной техники. Их высокая сохраняемость — сам факт наличия в работоспособном состоянии — определяет военный потенциал страны. Показателем сохраняемости изделий является средний срок сохраняемости.
Третью группу показателей качества изделий машиностроения составляют показатели экономного использования трудовых ресурсов и энергии, сырья, материалов, топлива и т. п.
Познакомимся с некоторыми свойствами изделий машиностроения, которые характеризуют показатели качества этой группы.
Технологичность изделия — степень его соответствия оптимальным условиям современного производства, рациональность использования конструкционных материалов, возможность применения для его изготовления прогрессивных способов производства — обработки, сборки, испытаний и т. д. Хотя термин «технологичность» образован от слова «технолог », вопросы технологичности изделий, их деталей и узлов решаются в большой степени конструкторами. Это, в принципе, понятно, поскольку технологу нужно обеспечить изготовление тех деталей и машин, которые создаст и представит в виде чертежей и расчетов конструктор, из материалов, которые заложил конструктор, с той степенью точности, которую задаст конструктор. Это, кстати, подтверждает мысль о том, что конструктор-машиностроитель обязательно должен хорошо разбираться в технологии машиностроения.
Для выполнения принципов технологичности конструкторы руководствуются определенными правилами: конструировать детали и сборочные единицы, предусматривая минимум механической обработки (обработка на станках); использовать главным образом литые заготовки, широко использовать прокат, создавая условия для замены механической обработки заготовок более производительными способами без снятия стружки;
экономить дорогостоящие и дефицитные материалы, применяя их полноценные заменители и сводя к минимуму расход дорогостоящих материалов при необходимости их применения без замены;
всемерно упрощать конструкцию машины, избегая сложных много детальных структур; проектировать детали так, чтобы совершенно исключить их пригонку в сборе — «по месту»; обеспечивать полную взаимозаменяемость;
исключить операции выверки, регулировки сборочных единиц «по месту», предусматривая в конструкции фиксирующие элементы, обеспечивающие правильность установки составных частей машины при сборке.
