Файл: Когут, А. Е. Выбор экономичных параметров машин при конструировании.pdf

почти на 23%. Таким образом, правильное решение вопроса о выборе типа машины-двигателя и передаточного механизма ока­ зывает положительное влияние на уровень параметров машины и на ее экономичность.

Конструкция большинства видов современных машин не огра­ ничивается двумя указанными элементами. Всякое машинное устройство состоит из трех существенно различных частей: ма­ шины-двигателя, передаточного механизма, машины-орудия или рабочей машины. Естественно, что машина-двигатель и передаточ­ ный механизм — необходимые элементы устройства. Однако обе эти части существуют только затем, чтобы сообщить движение машине-орудию, благодаря чему она захватывает предмет труда и целесообразно изменяет его. Машина-орудие является опреде­ ляющим элементом. Потребности в ее совершенствовании в зна­ чительной степени определяют направление развития остальных элементов. В эпоху промышленной революции это проявилось, например, в том, что «именно создание рабочих машин сделало необходимой революцию в паровой машине» [3].

Совершенствование конструкции машины-орудия в большин­ стве случаев приводит к значительному улучшению параметров машины в целом, а также повышению ее экономической эффектив­ ности. Например, применение в землеройных машинах металли­ ческого ротора позволяет увеличить производительность в тричетыре раза по сравнению с одноковшовыми экскаваторами.

Высокий уровень параметров и экономичность ряда строитель­ но-дорожных машин достигается путем создания конструкций, снабженных разнообразным сменным рабочим органом, инстру­ ментами и приспособлениями, позволяющими работать при раз­ личных условиях и в разное время года-

Большое значение для формирования уровня параметров ма­ шины имеет правильный выбор ее компоновки. Одна и та же ма­ шина с точки зрения ее функционального назначения может иметь различное конструктивно-компоновочное решение, которое ока­ зывает значительное влияние на ее эффективность. Неудачная общая компоновка машины и ее узлов часто сопровождается уве­ личением веса, габаритов, снижением мобильности, ростом про­ изводственных площадей, необходимых для установления машины на рабочем месте и другими отрицательными последствиями. Кроме того, при этом повышаются эксплуатационные расходы, вызванные увеличением затрат времени на сборку и разборку машины, осуществляемых в период ее ремонтов.

Противоположная картина наблюдается при рациональной компоновке, которая может быть достигнута за счет таких факторов как сокращение числа промежуточных звеньев, приближение машины-двигателя непосредственно к рабочей машине, симметрич­ ного расположения, отдельных механизмов, расчленения машины на самостоятельные части, соединяемые между собой особыми муфтами и т. п.

Развитие машинной техники приводит к постоянному росту ее качественных параметров (к высоким скоростям, большой точности, сверхнизким и сверхвысоким давлениям, температурам и т. д.). Так, например, скорость прокатки листовой стали на высокоскоростных станах примерно в два раза больше, чем на обычных. Ясно, что управление вручную машинами с такими ультропараметрами становится невозможным или малоэффективным. Кроме того, некоторые производственные процессы исключают возможность непосредственного контакта обслуживающего пер­ сонала. В этих случаях управление машинами можно осуще­ ствлять только с помощью автоматики. Поэтому в последнее время все шире внедряются в машинах элементы автоматического управ­ ления, обеспечивающие точный контроль и регулирование их работы. В этой связи очень важно, чтобы элемент управления машиной, а также все ее остальные звенья (машина-двигатель, передаточный механизм, рабочая машина) функционировали без отказов. Низкая надежность машины сводит на нет ее установоч­ ные качественные параметры. Что толку в высокой мощности ма­ шины, если в процессе ее использования наблюдается большая частота отказов. С понижением степени безотказности умень­ шается полезный фонд рабочего времени, а следовательно, и объем продукции или работы, производимой с помощью машины. Однако снижается не только удельный вес ее рабочего времени, но растут неоправданные издержки совокупного общественного труда, свя­ занные с ремонтными работами и ее техническим обслуживанием, а также с увеличением производства запасных частей, топлива, электроэнергии и других ресурсов в смежных отраслях. Так, в результате оснащения промышленности, сельского хозяйства, строительства и транспорта машинной техникой недостаточной надежности народное хозяйство терпит ущерб до 10 млрд. руб. в год [42]. Поэтому еще на стадии конструирования машины для достижения необходимой степени ее безотказности нужно исполь­ зовать все средства, которые обеспечивают минимум затрат обще­ ственного труда на выполнение поставленной цели. Причем основ­ ная задача заключается в повышении уровня безотказности приме­ нительно к машине в целом, а не только отдельных ее элементов, деталей.

Важнейшим средством повышения степени безотказности яв­ ляется резервирование блоков, узлов, элементов и т. д. Различают постоянное резервирование и резервирование замещением. В пер­ вом случае резервное устройство находится постоянно в состоянии годном для немедленной замены отказавшего элемента. При резер­ вировании замещением отказавший блок или узел отключается, а вместо него включается резервный элемент. Это требует некото­ рого перерыва в работе, которое зависит от скорости срабатывания переключающих устройств. В практике проектирования исполь­ зуются оба вида резервирования, а также их смешанная схема.

82

Безотказность изделий в значительной степени зависит от стойкости и износоустойчивости узлов и деталей машины. Причем очень важно, чтобы высокий уровень этих показателей сохра­ нялся длительное время до предельного состояния. Предельное состояние устанавливается по степени физического разрушения изделия в делом или его отдельных элементов, исходя из условий обеспечения безопасности его использования, а также по экономи­ ческим соображениям. При конструировании необходимо стре­ миться к обеспечению соответствия сроков физического и мораль­ ного (экономического) износа. Высокая степень стойкости и изно­ соустойчивости может быть достигнута за счет различных факто­ ров. В частности, одним из средств при конструировании является правильный выбор соединений, составляющих систему элементов и деталей машины, установление оптимальных зазоров между движущимися поверхностями отдельных узлов и деталей.

Другим важнейшим способом является применение в конструк­ ции машин высококачественных материалов. Машины, построен­ ные из более прочного материала живут дольше, а их применение, регулируемое строго научными законами, делает возможной боль­ шую экономию. Действительно, чем продолжительнее период, в течение которого функционирует машина, тем больше масса про­ дукта, на которую распределяется присоединяемая машиной стои­ мость, и тем меньше та часть стоимости, которую она присоеди­ няет к единице продукта. Наблюдается относительная экономия затрат труда на единицу продукции, изготовляемой с помощью данной машины.

В связи с этим сегодня широкое распространение получают пластмассы, древесно-слоистые пластики и другие новые виды материалов. Такие свойства, как теплостойкость, легкость, коррозионная устойчивость, малая шероховатость, сделали их широко популярными в различных отраслях промышленности. Во многих случаях они выгодно отличаются не только от дорого­ стоящих и высоколегированных сталей, но и обычных сталей. Например, новый керамический сплав С8, созданный в ленинград­ ском институте ВНИИАШ, имеет стойкость в 40 раз большую, чем распространенная марка стали Ст.З.

Детали, изготовленные из нового конструкционного материала С8, имеют высокие показатели надежности и долговечности в те­ чение длительного срока их-функционирования. По предваритель­ ным подсчетам ВНИИАШа 1 т деталей из С8 дает экономический эффект в размере 20 000 руб.

Стойкость и износоустойчивость изделий можно также повы­ сить путем внедрения передовой технологии, конкретные виды которой следует предусматривать еще на стадии конструирова­ ния машины. Различные виды технологии, основные из которых показаны на рис. 15, находят все более широкое применение в про­ изводстве. Дело в том, что упрочнение тонкого слоя (1—2 мм) детали позволяет при небольших затратах и малом расходе

84

Способы упрочнения поверхностей

Рис. 15. Способы упрочнения поверхностей деталей машин

Легирующих элементов увеличить ее Долговечность в 5—10 раз. Например, применение способа индукционной закалки шлицевых валов на заводе фрезерных станков (г. Горький) увеличило изно­ соустойчивость валов более чем в три раза. Экономический эффект на этом же заводе при закалке 23 наименований шестерен с нагре­ вом на машинном генераторе составил 40 760 руб.

Поверхностному упрочнению в настоящее время подвергаются тысячи наименований различных деталей машин, причем общий экономический эффект исчисляется сотнями миллионов рублей в год.

При формировании стойкости и износоустойчивости изделий не следует стремиться к их максимальному значению во всех случаях. Дело в том, что излишняя стойкость так же, как и дол­ говечность, бесполезна и потому затраченный труд бесполезен и не считается за общественно необходимый. Следовательно, в про­ цессе проектирования нужно согласовывать технически возможную долговечность с экономически целесообразной, соблюдая такое отношение, при котором продолжительность службы машины по физическому износу была равна моральному сроку.

Касаясь долговечности отдельных узлов и деталей машины следует иметь в виду, что они в большинстве случаев конструи­ руются из материалов различной прочности и на каждый из них действуют неодинаковые нагрузки. Итак, в процессе эксплуатации различные узлы и детали подвергаются разной степени разруше­ ния. Естественно, что каждый из них будет иметь разную долго­ вечность, не связанную с величиной долговечности остальных.

Произвольные численные значения указанных показателей во многих случаях являются причиной неэкономичной работы ма­ шины. Поэтому еще в процессе конструирования необходимо увя­ зать величины показателей долговечности отдельных узлов и деталей общей экономической целью — производства продукции или работы, производимой с помощью данной машины, с наимень­ шими затратами общественного труда.

Известно, что количественная связь показателей долговеч­ ности отдельных элементов может быть выражена в виде их ра­

где Д5 — долговечность s-ro элемента машины.

Использование при конструировании количественного соот­ ношения показателей долговечности элементов в виде сплошного равенства может быть наиболее целесообразно для невосстанавливаемых систем, как правило, обладающих коротким периодом функционирования. В противном случае во время ремонта при­ шлось бы одновременно менять или восстанавливать все элементы, что экономически не всегда оправдано.

Для изделий, имеющих длительные сроки службы, для вое- ѵ станавливаемых систем связь показателей долговечности отдель­

85

ных элементов целесообразно устанавливать не в виде сплошных равенств, а рядом кратных чисел (одновременно необходимо стре­ миться к удлинению межремонтного периода), например,

Кратность может быть выражена и другими числами. Реализация такой или подобной взаимосвязи приводит к совмещению ремонтов, а следовательно, и к сокращению их общего количества. В резуль­ тате увеличивается полезный фонд времени работы машины и, в свою очередь, ее реальная производительность и эффективность. Указанные закономерности могут быть использованы при проек­ тировании различных видов машин.

Приведенный перечень технических средств повышения пара­ метров машин не является исчерпывающим. Однако учет в про­ цессе конструирования перечисленных способов позволит обеспе­ чить экономичные параметры создаваемых машин, а следова­ тельно, повысить экономическую эффективность общественного производства в результате их применения.

Основные принципы ценообразования. Для успешного выпол­ нения поставленной задачи требуется научное определение экономических принципов, которые могут быть заложены в ос­ нову построения оптовых цен. Важнейшие из них сформулиро­ ваны в трудах классиков марксизма-ленинизма. Соблюдение этих принципов является одним из условий успешного функционирова­ ния экономики страны.

Основной принцип ценообразования заключается в том, что в основе цены лежит стоимость. Марксистская экономическая наука всегда выступала против антинаучного положения о том, что цена есть форма, лишенная стоимостного содержания, а также против нетрудового объяснения стоимости. Разновидностью такого неправильного представления является так называемая теория предельной полезности, представляющая основу многих буржуаз­ ных экономических построений. Подкрашенная мнимой объектив­ ностью по отношению к классовым интересам и современными математическими приемами, ослепляющими порой даже экономи­ чески искушенных читателей, она широко пропагандируется в буржуазной экономической науке. Однако, какой бы мощный математический аппарат не применялся, все равно результаты исследований не будут отражать истинного положения вещей, относительно которых ведется это исследование, если исходные посылки являются неверными.

Порочность теории предельной полезности заключается глав­ ным образом в том, что она уводит исследователей от анализа общественных отношений, лишает политическую экономию клас­ сового содержания, превращая экономическую науку в отрасли прикладной психологии и математики. Основной причиной воз­ никновения теории предельной полезности является идеологиче­ ская несостоятельность буржуазных теоретиков, которые в усло­

86