Файл: Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. Технологические основы повышения надежности машин.pdf

Данную задачу можно решить, рассмотрев следующую мо­ дель.

Имеется изделие, которое эксплуатируется некоторое время. Общая наработка за это время называется ресурсом. За это время в нем происходит в среднем отказов, каждый из кото­ рых приводит в среднем к потере с р.

Если для повышения надежности заводом-изготовителем осу­ ществлены некоторые мероприятия, в результате которых сред­ нее число отказов изделия за время ресурса уменьшилось до ве­ личины N2, а стоимость изделия увеличилась до величины ß2, которую можно определить из выражения

р2 = ßi + Aßi>

то необходимо определить, оправдано ли экономически решение о повышении эксплуатационной надежности изделия в результа­ те повышения его стоимости. При этом можно предположить, что остальные параметры изделия не изменились.

В первом случае средние затраты, связанные с изготовлени­ ем и эксплуатацией изделия, определятся из выражения

Затраты, связанные с изготовлением и эксплуатацией изде­ лия с повышенной надежностью, определяются из соотношения

Преобразуя неравенство (32), получим условие эффективно­

изделия, отнесенной к среднему количеству отказов, которые удалось предупредить в результате осуществленного мероприя­ тия, т. е. это средняя стоимость предупреждения одного отказа. Следовательно, условие эффективности мероприятия с b име­ ет следующий физический смысл: мероприятие по повышению надежности является эффективным, если средние затраты на предупреждение одного отказа меньше, чем средние затраты, вызываемые одним отказом.

Среднее число отказов за время t вычисляется по формуле

t

MN = J (ù(t)dt.

полняется, следовательно, дублирование замещением оказывается экономиче­ ски неэффективно.

Однако можно принять дополнительные меры, которые при сравнительно небольших дополнительных затратах сделают основное мероприятие (дубли­ рование замещением) эффективным. Эти дополнительные меры заключаются в том, что периодически, через время /Проф = 40 ч, осуществляется профилак­ тика, т. е. осмотр основного и резервного изделий, и замена, в случае необ­ ходимости, отказавшего изделия исправным, находящимся в резерве. Отка­ завшее изделие ремонтируется и отправляется в резерв. Резерв создается для группы изделий, находящихся в эксплуатации, и практически всегда обеспечи­ вает наличие запасного изделия на случай отказа. Если частота отказов изде­ лий, находящихся в нерабочем режиме, пренебрежимо мала, то дополнитель­ ные затраты, связанные с дублированием и профилактикой, определяются только наличием резерва и необходимостью периодических проверок.

Среднее значение частоты отказов с учетом периодических профилактик через время ^Проф можно определить по формуле

Рассмотрим теперь метод повышения надежности изделий вследствие применения более надежных элементов, без сущест­ венного изменения конструкции и технологии изготовления изде­ лия. Затраты, связанные с изготовлением и эксплуатацией изде­ лия с повышенной надежностью, определяются из соотношения

б 2 = ßi + + (с + Aß)Л/г,

где Aß — дополнительная стоимость нового элемента.

Условие экономической эффективности мероприятия примет вид

Для определения величины АN достаточно иметь данные только о надежности заменяемого и нового элементов. Действи­ тельно, если Ni — N + Л/ср; Л/2 = N + Nn (N — среднее число от­ казов изделия, без учета отказов заменяемого элемента; Ncр —• среднее число отказов заменяемого элемента; NH— среднее чис­ ло отказов нового элемента), то АN = Ncр — NH.

Если календарный срок службы изделия, в течение которого вырабатывается его ресурс, велик, то при оценке эффективности средств повышения надежности необходимо учитывать то, что затраты, произведенные на снижение среднего числа отказов и на устранение последствий отказов, были осуществлены в разное время. В этом случае условие эффективности экономических за­ трат на повышение надежности изделия будет иметь вид с > kb (k — коэффициент, учитывающий разновременность затрат).

Экономические показатели надежности автоматических линий

Для оценки экономической эффективности от повышения на­ дежности машин и других восстанавливаемых устройств можно принять коэффициент надежности, который будет отражать про­ стои машин, связанные с их отказами в работе. Таким коэффи­ циентом надежности может быть отношение рабочего времени машины за определенный период ее работы к общему календар­ ному фонду времени за этот период.

При проектировании автоматических линий необходимо оп­ ределять, как часто следует встраивать в линии емкости для обеспечения высокой надежности при минимальных затратах. Введем следующие обозначения: К — количество агрегатов в линии; t — средние потери времени на одной машине за смену; Сл — годовая сумма условно-постоянных расходов на линию; т — число агрегатов на участке между емкостями; Се — затраты на емкость с запасом полуфабрикатов; R — ритм работы линии; п — число смен в год.

Постоянные для линии расходы за смену (при восьмичасовой

ции, 5% — текущий ремонт и обслуживание) расходы, связанные