за все время функционирования агрегата. Определенная таким образом долговечность представляет собой общее число операций или единиц работы, которые может произвести машина или агрегат до предельного износа. Так, долговечность автотранспорта и подвижного железнодорожного состава определяют по предельному суммарному пробегу в километрах; приборов и испытательных машин - по общему числу включений; плавильных агрегатов - по суммарному числу плавок; почвообрабатывающих машин - по количеству обрабатываемых гектаров почвы.

Фактическая долговечность может значительно отличаться от номинальной в зависимости от условий работы. Она уменьшается при систематической перегрузке машины, работе на повышенных скоростях, режимах, увеличении рабочей нагрузки, в неблагоприятных климатических условиях. При облегченных условиях работы долговечность машин возрастает.

Влияние условий работы на долговечность можно учесть введением коэффициента режима т)ра». Фактическая долговечность

(26)

где Р„ом - номинальная (расчетная) долговечность.

Коэффициент режима можно достоверно определить путем хшфференцированного изучения условий и режимов эксплуатации и их влияния на долговечность, что составляет задачу статистической теории надежности. При отсутствии уточненных данных можно в качестве первого приближения принимать: для средних условий эксплуатации - I; тяжелых 1,2-1,5; легких 0,7-0,8.

Срок службы машины - это общая продолжительность пребывания ее в эксплуатации (в годах) до исчерпания ресурса долговечности. Для машин непериодического действия срок службы определяется как частное от деления долговечности, выраженной числом операций (единиц работы), иа их среднее число в году.

Например, срок службы автомобиля, рассчитанг иого на суммарный пробег L км,

где Цртж - коэффициент режима; / -средний километраж, проходимые автомобилем в год.

Для машин, долговечность которых исчисляют в единицах времени, срок службы (в годах) равен частному от деления долговечности D на коэффициент использования Т1исп, харак-

теризующий среднюю за период работы машины степень фактического ее использования за вычетом всего холостого времени. С учетом коэффициента режима

Н =-. (27)

Чисп Чреж

Коэффициент использования в обшем случае

Лисп = ПсезЛвьнОремЛсмЧмашЧзагЛпр- (28)

Коэффициент сезонности г\сп - отношение продолжительности йез сезона работы машины к общему числу дней в году:

365-

К числу машин, продолжительность действия которых ограничена климатическими и сезонными условиями, принадлежат большинство сельскохозяйственных машин, дорожные, снегоуборочные машины, судовой транспорт с ограниченным периодом навигации.

Для некоторых категорий машин (специализированные сельскохозяйственные машины, например, картофелеуборочные, хлопкособи-рательные) г]сп = 0,05 -г- 0.20.

Для машин, используемых круглый год,

Т1сез = 1-

Коэффициент выходных дней Чвых - отношение числа рабочих дней в году к общему числу дней в году. При пятидневной рабочей неделе число рабочих дней 52 • 5 = 260, а за вычетом выходных дней - 255 дней.

Следовательно, Лвых = 255/365 = 0,7. Этот коэффициент действителен для машинного оборудования, работающего по календарному режиму. Для агрегатов, работающих беспрерывно в течение всего года (доменные агрегаты, оборудование теплосиловых станций), Лвых = 1-

Коэффициент смень-ости Г1см - отношение продолжительности Иы смен в часах, в течение которых работает машина, к числу часов в сутках: Чем =смД*.

При 8-часовом рабочем дне и одно-, лвух-и трехсменной работе соответственно тм = = 0,33; 0,66 и 1.

Коэффициент ремонтных простоев трем - среднее отношение продолжительности кф фактической работы машины к сумме продолжительности фактической работы и продолжительности Лре„ простоев машин в ремонте:

Прем = -7-7--

«ф +«рем

Этот коэффициент зависит в первую очередь от надежности машины, определяющей длительность межремонтных сроков и объем ремонтных работ, а также от уровня организации ремонта. Величина Цреы определяется также длительностью пребывания машины в эксплуатации. Будучи незначительными на первых этапах эксплуатации, ремонтные простои прогрессивно возрастают по мере износа машины и к концу срока службы могут достигать больших значений.

Для технологических машин, работающих по календарному режиму, в среднем Пр,, = = 0,85 -г 0,95. Для других категорий машин цифры варьируют в широких пределах.

Для машин сезонного и резко непериодического действия т)рем = 1. так как эти машины ремонтируются почти всегда в периоды их бездействия.

Коэффициент машинного времени тмаш - отношение машинного времени маш (времени фактической работы) к сумме машинного и вспомогательного времени (времени, затрачиваемого на установку и снятие изделий, настройку и регулировку машины, обслуживание и уход):

маш "г "всп

Этот коэффициент действителен для машин-орудий с ручным управлением, обслуживаемых операторами (например, металлообрабатывающие станки, кузнечно-прессовое оборудование). Величина г\мяш зависит от типа оборудования, совершенства организации рабочего процесса, размеров партий обрабатываемых изделий. Для металлорежущих станков в среднем т)„аш = 0,8 0,9. С увеличением степени автоматизации величина г\ыяш приближается к единице.

Коэффициент загрузки т)за,- - отношение йф продолжительности фактической работы машины к сумме фактической работы машины и холостого времени кол - простоев за тот же период, вызванных производственной невозможностью обеспечить полную загрузку машины:

Пзаг = -г--7-•

"ф + Пхол

Низкий коэффициент цг имеют машины, работающие вне часового графика, и машины непериодического действия с нерегламентиро-ванной загрузкой (вспомогательные, аварийные, ремонтные).

В условиях непрерывного производства недогруженными бывают специализированные машины, выполняющие узкий круг операций

при изготовлении деталей ограниченной номенклатуры, и машины, производительность которых превышает среднюю производительность смежного маыганного оборудования.

Как правило, низкое значение коэффициента Чзаг у технологических машин является следствием дефектов производственного планирования, неправильного подбора оборудования по численности, типажу и прбизводительности, а также нестабильности профиля продукции.

В производствах со сменяющимися объектами величина зависит от типа объекта, находящегося в данный момент в производстве, характера обработки его деталей и, следовательно, может изменяться во времени. Например, при обработке деталей с преобладанием токарных операций будут загружены станки токарной группы; другие станки (фрезерные, расточные) будут недогружены или простаивать.

В мелкосерийном производстве т)заг = = 0,7-7-0,75; в серийном 0,8-0,85; в крупносерийном 0,9-0,95. При непрерывно-поточном массовом,! стабильном во времени производстве Язаг - 1.

Коэффициент вынужденных простоев т)пр-среднее отношение продолжительности фактической работы машины кф к сумме Аф и времени Адр простоев, вызванных неполадками и неисправностями, устраняемыми на месте:

Ппр =

ф + кщ,

Значение этого коэффициента для надежно выполненных и правильно эксплуатируемых машин близка к единице. У машин с дефектами конструкции или работающих при неквалифицированном обслуживании г]„р может бьггь значительно меньше единицы.

Расчетная долговечность. Для машин, работающих по календарному режиму, степень использования, а следовательно, и соотношение между периодом службы Н и долговечностью D зависит преимущественно от Цсм-

Примем в формуле (28) т1загПпрПрем = 0,8; Чвых = 0>7 (за исключением случая круглогодовой непрерывной работы, когда Пвых = 1)- Тогда Писп = 0,8-0,7т)см = 0,56т)с„ и долговечность согласно формуле (27)

В = 0,56Пс„Д. (29)

С учетом формулы (29) составлен график (рис. 3) зависимости D (в тыс. ч) от срока Н. Для работы в одну, две и три смены принято соответственно т)см = 0,33; 0,666 и 1. Для круглогодовой работы принято с учетом вынужденных простоев D = 0,95H.

D, тыс. ч

60 50 1*0

30 го

IS 10

1,5 2 3 и 5 Б 8 10 15 И, лет

Рис. 3. Расчетная долговечность D в зависимости от срока службы Я при односменной (О, двухсменной (2), трехсменной {3) и круглогодичной (4) работе

Ресурс долговечности, закладываемый в машину, должен быть согласован со степенью ее использования. Повышение долговечности машин, мало загруженных в эксплуатации, сопровождается увеличением срока службы, которое практически нельзя использовать из-за наступления технического устаревания. Напри.мер, при D = 10 лет период службы согласно формуле (29) равен для двухсменной работы 27 лет, а для односменной 54 года, что превосходит все мыслимые пределы технико-экономической долговечности.

Высокую долговечность целесообразно придавать машинам интенсивного использования. Так, при трехсменной работе период службы машины с расчетной долговечностью 10 лет сокращается до 18 лет, а при круглогодичной непрерывной работе до 10,5 лет. что укладывается (во всяком случае для многих категорий машин) в лимиты технической долговечности.

Графиком можно пользоваться для ориентировочного определения долговечности машин, работающих по календарному режиму.

Для наиболее распространенного случая работы в две смены при сроке службы 10-15 лет (заштрихованная область) расчетная долговечность составляет 30 -50 тыс. ч. Эти цифры можно брать за основу расчета большинства технологических машин. Для машин, работающих в три смены, при том же сроке службы В = 50 70 тыс. ч, а для машин, работающих круглый год, £) = 80 130 тыс. ч.

График позволяет решить и обратную задачу - по заданной долговечности определить срок службы. Например, при £> = 30 тыс. ч (штрихова- линия) сроки службы при круглогодичной 1«1боте в одну, две и три смены равны соответственно 3,6; 6,2; 9,2 и 18,5 лет.

Теория долговечности. В стадии формирования находится теория долговечности, предметом которой является:

определение технически и экономически целесообразных лимитов долговечности;

разработка методов изучения эксплуатации машин (статистическая обработка эксплуатационной информации);

изучение эксплуатационных режимов и их влияния иа долговечность машин, типизация средств эксплуатационных режимов;

определение степени использования машин в эксплуатации и соотношения между долговечностью и сроком службы машин;

диагностика причин разрушения;

выявление деталей, лимитирующих долговечность, изучение влияния долговечности деталей иа долговечность машин в целом;

разработка методов стендовых и полевых испытаний машин, узлов и деталей на долговечность, прогноз эксплуатационной долговечности машины на основании стендовых испытаний;

разработка объективных показателей долговечности выпускаемых машин.

Многочисленность и разнородность факторов, влияющих на долговечность (технический уровень эксплуатации, колебания эксплуатационных режимов, качество изготовления и т. д.), неопределенность многих факторов (рассеивание характеристик прочности материалов, влияние региональных и климатических условий и т. п.) заставляют при определении долговечности прибегать к методам теории вероятности и математической статистики. Вследствие лого теория не дает однозначного ответа на вопрос об ожидаемой долговечности, ограничиваясь установлением функциональных зависимостей вероятности разрушения от продолжительности и режимов эксплуатации (рис. 4), Теория может только установить, что вероятная продолжительность работы машины на данном режиме будет равна, скажем, 8, 12 и 18 тыс. ч при вероятности неразрушения соответственно 90, 80 и 60%, или установить вероятное число остающихся в эксплуатации машин после определенных периодов работы.

Должны быть еще учтены вид и объем разрушений, т. е. установлено с известной степенью достоверности, подвергаются ли разрушению жизненно важные или второстепенные детали и узлы, сохраняется ли ре-