/
Author: Эрлих Л.Б. Ямпольский С.М.
Tags: общее машиностроение технология машиностроения машиностроение конструирование
Year: 1964
Text
62Л
Я si
С. М. ЯМПОЛЬСКИЙ проф, Л. В. ЭРЛИХ, проф.
ЭКОНОМИКА ОСВОЕНИЯ
НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
МАШИН
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
Москва 1964
УДК 621.002.2.003.1
В книге приведены основные сведения по эконо-
мике проектирования и освоения новых конструк-
ций машин. Изложены методы технико-экономиче-
ских расчетов при конструировании и определения
затрат на материалы, указаны пути снижения веса
машин, установления размерных рядов, выбора
оптимальных типоразмеров, повышения надежности
и долговечности, показано их влияние на экономи-
ческую эффективность машин. Рассмотрены вопросы
модердцзации машин в процессе их серийного про-
изводства*. •
Книга предназначена для техников и инженеров-
конструкторов, а также технологов и экономистов
заводов и проектных организаций. Она представ-
ляет также интерес для преподавателей и студентов
вузов и техникумов машиностроительных специаль-
ностей.
х
Рецензент доцент, канд. техн, наук Л. Я. ШУХГАЛЬТЕР
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Программе Коммунистической партии Советского
Союза подчеркивается огромное значение машинострое-
ния, как основы технического прогресса всех отраслей
народного хозяйства и создания материально-техниче-
ской базы коммунизма.
Работники машиностроения должны систематически
и во все возрастающих масштабах вести планомерную
работу над созданием и освоением производства новых
видов и типов орудий производства; совершенствовать
ныне выпускаемые машины, повышать их качество, про-
изводительность, эксплуатационную надежность и дол-
говечность; обеспечивать систематический рост произ-
водительности труда.
Выпускаемые машины должны обладать не только
высоким качеством, но и быть экономичными в произ-
водстве и эксплуатации.
Без всестороннего и глубокого экономического ана-
лиза, необходимых технико-экономических расчетов и
обоснований не может успешно развиваться техника,
совершенствоваться технология и организация произ-
водства.
Партия проводит огромную работу по улучшению
экономических показателей во всех звеньях народного
хозяйства, добиваясь более эффективного использования
капитальных вложений, трудовых и материальных ре-
сурсов. Над проблемой повышения экономической
эффективности капиталовложений и новой техники ра-
ботают многие ученые-экономисты, техники, широкая
инженерная общественность.
За последние годы на предприятиях, в проектных и
научно-исследовательских учреждениях созданы отделы,
бюро и лаборатории экономических исследований, кото-
рые позволили улучшить экономическое обоснование
новой техники. Это, в частности, нашло свое отражение
I 3
в экономическом обосновании планов новой техники по
механизации и автоматизации производства, в расчетах
экономической эффективности новых машин при их про-
ектировании. Дальнейший шаг в этом направлении тре-
бует углубления экономического анализа, чтобы учет
экономических факторов и соответствующие расчеты
осуществлялись не только на завершающей стадии раз
работки проекта, но и на протяжении всего процесса
проектирования, а также производства и эксплуатации
машин.
Советские ученые, экономисты и инженеры внесли
ряд полезных предложений по осуществлению технико-
экономических расчетов. Созданы методики определения
экономической эффективности капитальных вложений и
новой техники, механизации и автоматизации производ-
ственных процессов, которые успешно применяются.
Однако проблема выявления экономической эффектив-
ности новой техники, экономики конструирования и ос-
воения машин далеко еще не решена. Требуют дальней-
шего научного исследования и обобщения такие вопро-
сы, как влияние конструкции на тип производства и его
технико-экономические показатели, на развитие произ-
водственных процессов, зависимость конструктивных
параметров машин от функциональных рядов и экономи-
ческое обоснование номинальных типоразмеров машин,
влияние нормализованных и унифицированных элемен-
тов конструкций на экономичность производства и
эксплуатационную надежность, экономическое обоснова-
ние и методы определения экономической эффективно-
сти, долговечности, производительности и надежности
новых машин и др.
В настоящей книге авторы сделали попытку из боль-
шого .круга вопросов, охватываемых темой книги, вы-
брать лишь некоторые, по мнению авторов, важнейшие,
а также спорные или недостаточно освещенные в лите-
ратуре. К ним относятся: развитие производственных
процессов в машиностроении; технико-экономические
расчеты при конструировании машин; затраты на мате-
риалы; вес машин и пути его снижения; стандартиза-
ция, нормализация и унификация машин и их конструк-
тивных элементов; определение размерных рядов ма-
шин; эксплуатационная надежность и долговечность, а
также вопросы модернизации машин в процессе их
серийного производства.
4
Перечисленные вопросы рассматриваются авторами с
точки зрения обеспечения наибольшей экономической
эффективности проектирования, производства и эксплу-
атации машин. Чтобы наиболее убедительно обосновать
значение любого из затрагиваемых вопросов для даль-
нейшего развития машиностроения, в книге на боль-
шом фактическом материале показана динамика разви-
тия рассматриваемых проблем за многие десятилетия и
определены их тенденции на будущее. Такое построение
материала книги обеспечивает тесную связь экономики,
техники, технологии и организации производства.
Авторы полагают, что определяющим направлением
для современного машиностроения являются темпы
технического прогресса. Именно они определяют кон-
струкции современных машин, технологию и организа-
цию их производства. Это обстоятельство определяет
содержание всей книги. Книга иллюстрируется большим
количеством примеров, взятых из разных областей ма-
шиностроения. При этом авторы стремились не только
сообщить новые факты, но и установить причинную
связь между общим развитием техники и задачами, по-
ставленными перед машиностроением народным хозяйст-
вом страны.
Все замечания и пожелания по содержанию книги
просьба направлять по адресу: Москва, Б-66, 1-й Бас-
манный пер., дом 3, издательство «Машиностроение».
) ГЛАВА f
РАЗВИТИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
1. ТЕМПЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА
И ЗАДАЧИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Рост производительности общественного труда в пе-
риод развернутого строительства коммунизма невозмо-
жен без широкого применения новых, совершенных ору-
дий производства, всемерного развития комплексной ав-
томатизации, электрификации и химизации страны,
создания новых материалов с заданными свойствами и
качествами.
Советский Союз достиг огромных успехов в созда-
нии новых орудий производства. Только за последние
10 лет в СССР создано и освоено производством более
22,6 тыс. новых важнейших типов машин, механизмов,
аппаратов, приборов и другого оборудования.
Развитие технологии и рост производительности тру-
да во всех отраслях народного хозяйства определяются
техническим уровнем применяемых машин, аппаратов и
приборов, поставляемых машиностроением. В настоящее
время научные исследования в области физики, астро-
номии и других областях вышли за пределы только ла-
бораторных исследований.
Для изучения свойств атомного ядра или наблюде-
ния за электромагнитными волнами необходимы такие
сложные установки, как современные ускорители на
десятки миллиардов электроновольт, огромные радио-
телескопы и т. п. Поэтому ускоренное развитие народ-
ного хозяйства страны требует соответствующего уско-
ренного, причем опережающего, развития машинострое-
ния.
6
Как известно, развитие той или иной области эко-
номики, в том числе и экономики машиностроения, ха-
рактеризуется обратной связью. Любое техническое
достижение является результатом достижений опреде-
ленного уровня экономики, определенного уровня раз-
вития техники. Вместе с тем оно предъявляет к науке и
технике новые требования, стимулируя их дальнейшее
развитие.
Для характеристики темпов технического прогресса
рассмотрим два примера, в которых периоды наиболее
интенсивного развития разделены большим интервалом
времени (около 100 лет) и поэтому более заметны все
связанные с этим различия.
Такими примерами могут служить для середины
прошлого столетия создание паровоза и строительство
железных дорог, а для середины текущего столетия —
использование атомной энергии для энергетических
целей.
Основные даты развития паровоза и его использова
ния на железных дорогах представлены в табл. 1. Дан-
ные об использовании атомной энергии в энергетических
установках приведены в табл. 2.
Таблица 1
Некоторые даты в развитии паровоза и железных дорог
Годы 1800 1814 1825 1836 1851 1955
Собы- тия Нача- ло ра- бот над созда- нием паро- воза (усло- вно) Создана работо- способ- ная кон- струкция паровоза Открыта первая железная дорога в Англии Открыта первая же- лезная доро- га в России (Петербург — Царское се- ло) Открыто движе- ние по желез- ной до- роге Пе- тербург — Москва Полностью прекращено производст- во парово- зов в Сове- тском Сою- зе и начато производст- во электро- и теплово- зов
Сопоставляя данные табл. 1 и 2, можно заметить
следующие закономерности в развитии темпов техниче-
ского прогресса.
7
Таблица 2
Применение атомной энергии в энергетических установках
Годы 1942 1954 1955 1959
События Человечество впервые осущест- вило цепную яде- рную реакцию (пу- щен атомный реак- тор мощностью % в) В Совет- ском Союзе впервые в мире создана атомная эле- ктростанция В США вошла в строй пе- рвая ато- мная по- дводная лодка Спущен на воду первый в мире атом- ный ледокол «Ленин»
1. Хотя физические процессы, лежащие в основе
принципа действия паровоза, были известны уже к на-
чалу работы над его созданием, потребовалось 14 лег
на его конструирование и изготовление первой работо-
способной модели и 25 лет для практического использо-
вания в качестве локомотива на железной дороге. В се-
редине XX века прошло менее 3 лет от осуществления
первой ядерной реакции до взрыва атомной бомбы и
менее 12 лет до пуска в промышленную эксплуатацию
первой атомной электростанции.
2. Если в царской России первая железная дорога
была открыта через 11 лет после того, как это было
сделано в Англии, то Советский Союз первым в мире
построил и пустил в эксплуатацию атомную электро-
станцию и атомный ледокол.
3. Если в дореволюционной России между открытием
движения по дорогам Петербург — Царское Село и Пе-
тербург— Москва прошло 15 лет, то в Советском Сою-
зе использование атомной энергии на стационарной
электростанции и на морском транспорте отделено лишь
пятью годами.
4. Несмотря на то, что почти все основные элементы
паровозов последних лет были и в первых моделях, па-
ровозы в качестве локомотивов строились и использо-
вались на протяжении почти 150 лет.
в отличие от этого в области использования атом-
ной энергии характерно отсутствие одинаковых энерге-
8
тических установок. В частности, все атомные электро-
станции, сооружаемые в текущем семилетии в Совет-
ском Союзе, отличаются друг от друга не в отдельных
частностях, а в самой сущности процессов, лежащих в
основе их действия.
Примеры, аналогичные рассмотренным выше, мож-
но найти во всех областях науки и техники. Приведем
лишь один из них. Выход в свет отдельных томов по-
следнего (второго) издания Большой Советской Энцик-
лопедии, естественно, занял несколько лет. Первый том
был подписан к печати в декабре 1949 г., а послед-
ний — пятидесятый — в августе 1957 г. За этот сравни-
тельно небольшой промежуток времени в науке и тех-
нике и других областях нашего хозяйства было сделано
так много, что потребовалось издание дополнитель-
ного 51-го тома, освещающего эти новые понятия и со-
бытия.
В дополнительный том вошли статьи о кибернетике,
линейном программировании, информации, быстродей-
ствующих вычислительных машинах, полупроводнико-
вых приборах, программном управлении. Теперь уже
трудно себе представить современную науку и технику
без этих понятий, приборов и машин. Из этого примера
видно, какими быстрыми темпами развивается за по-
следние десятилетия наука и техника, возрастает тех-
нический прогресс.
Установлено, что многие показатели промышленного
развития (рост выработки электроэнергии, повышение
производительности труда, увеличение скоростей само-
летов и др.) за каждые 10—15 лет удваиваются, что
соответствует относйтельной скорости роста на 5—7% в
год.
Для быстрых приближенных расчетов показателей
роста удобен график, представленный на фиг. 1. Он со-
ставлен для наиболее ходовых значений годового при-
роста от 1 до 10%.
Например, для равномерного увеличения производ-
ства в 2—2,5 раза за 10-летний срок требуется ежегод-
ное увеличение производства примерно на 7,2—9,6%
(в системе сложных процентов).
В среднем темпы роста промышленного производ-
ства составляют в Советском Союзе 10%, а в США
лишь 2,4% в год — в 4 раза меньше, чем у нас. Точ-
нее, среднегодовые темпы прироста промышленной
9
продукции в СССР и США характеризуются следующи-
ми показателями (в %):
СССР США
За 43 года (1918—1960 гг.)............................10,1 3,3
В том числе:
За 12 лет (1918—1929 гг.)............................. 6,9 3,1
За 11 лет (1930—1940 гг.)...........................16,5 1,2
За 16 лет (1945—1960 гг.) ..........................10,6 1,8
Из них за последние 7 лет (1954—1960 гг.) ..........11,1 2,5
10
Фиг. 1. График различных показателей ростов
в системе сложных процентов.
Некоторые основные требования, которые выдвига-
ются перед машиностроением высокими темпами тех-
нического прогресса, кратко можно сформулировать
так;
1. С развитием технического уровня производства все
чаще должны появляться новые машины, вытесняя мо-
рально устаревшие. Это вызывает необходимость уско-
ренного обновления номенклатуры машиностроитель-
ной продукции.
2. Разрыв во времени между появлением новых идей,
их научной разработкой и внедрением в производство
в виде новых машин теперь значительно сокращен по
сравнению с тем, каким он был раньше. Можно ожи-
дать, что в дальнейшем это сокращение будет продол-
жаться.
3. Важное значение для прогрессирующего ускоре-
ния темпов технического развития имеют общественно-
производственные отношения, т. е. характер основного
экономического закона развития данной общественной
формации. В этом отношении социалистический способ
производства доказал неоспоримые преимущества перед
капиталистическим.
2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ СТАДИЯ
Укрупненно производственный процесс в машино-
строении можно представить состоящим из двух основ-
ных стадий: подготовительной и производственной. По-
следняя разделяется на фазы: заготовительную, обра-
батывающую и сборочную *,
Эти стадии и фазы были в прошлом, существуют
сегодня и, невидимому, сохранятся и в будущем. Однако
их содержание, роль, значение — удельный вес в трудо-
емкости, стоимости и продолжительности изготовления
машин — постоянно меняются. Сравнение характера и
причин этих изменений за относительно большой проме-
жуток времени — с конца прошлого столетия до наших
дней — дает возможность понять, как машиностроение
решает стоящие перед ним задачи.
Подготовительная стадия включает в основном кон-
структорскую и технологическую подготовку, а также
1 Развернутую схему всех стадий, этапов и фаз создания ма-
шин см. [31], [32].
11
все исследовательские и экспериментальные работы, свя-
занные с созданием и освоением производства новых
машин.
В подготовительной стадии заняты главным образом
инженерно-технические работники. Об удельном весе
этой стадии в общей трудоемкости производства машин
можно составить представление по соотношению между
количеством инженеров и техников, с одной стороны, и
других групп работающих — с другой.
Таблица 3
Рост числа ИТР на заводах [3]
Наименование предприятия 1956 г. 1960 г. 1965 (план)
ИТР В % К 1950 г. Рабо- чих на од- ного ИТР ;итр в % к 1950 г. Рабо- чих на од- ного ИТР ИТР В % к 1950 г. Рабо- чих на од- ного ИТР
Магнитогорский металлур- гический комбинат .... 115,9 8,4 119,7 8,1 145,3 7,7
Горьковский завод фрезер-
ных станков 146,1 4,8 179,2 4,4 231,3 3,6
Коломенский завод тяже-
лого машиностроения . . 162,1 5,1 177,3 4,8 198,5 4,0
Из табл. 3, в которой для примера взяты данные
трех заводов, видно, как быстро возрастает удельный вес
инженерно-технического труда. При этом особенно бы-
стро растет число ИТР в конструкторских и технологи-
ческих отделах и других службах, занятых в подготови-
тельной стадии производства (табл.4).
В обрабатывающей промышленности США соотноше-
ние между числом ИТР, служащих и рабочих изменя-
лось по годам, как показано в табл. 5 [11].
По отраслям (в 1954 г.) соотношение между числом
ИТР, служащих и рабочих в США было таким: в маши-
ностроении 1 : 3, в электромашиностроении 1 :2,7, в ра-
диоаппаратостроении 1 : 2,6, в самолетостроении 1 : 2,4.
Примерно такое же соотношение наблюдается и в
других странах.
12
Та блица 4
Изменения в распределении ИТР по цехам, конструкторским бюро
и техническим отделам и службам (в % к 1955 г.) [3|
Наименование завода 1955 г. 1958 г. 1959 г. I960 г. 1961 г. 1962 г.
Горьковский автомобиль- ный завод: цехи 100 91,4 94,2 96,6 88,6 94,6
конструкторское бюро 100 105,6 106,6 116,8 181,9 228,2
технические отделы и службы 100 105,1 109,0 113,5 119,3 125,6
Московский завод имени Лихачева: цехи 100 95,7 99,9 100,0 93,7 96,0
конструкторское бюро — 100,0 101,1 108,5 117,4 121,6
технические отделы и службы 100 131,1 129,7 123,5 129,1 132,5
Минский автомобильный завод: цехи 100 95,9 92,3 98,4 109,6 124,8
конструкторское бюро 100 111,7 124,0 130,8 159,8 206,3
технические отделы и службы . . . . . 100 124,7 131,0 139,2 179,0 221,4
Таблица 5
Годы 1899 1909 1919 1939 1949 1954
Соотношение между чи- слом ИТР, служащих и рабочих 1:13 1:8,3 1:6,2 1:4,5 1:3,9 1:3,7
Из приведенных данных можно сделать вывод, что
с течением времени удельный вес инженеров и техников,
занятых в промышленности, возрастает; в отраслях с
наиболее интенсивной конструкторской и исследователь-
ской деятельностью число ИТР и служащих составляет
уже в настоящее время от */3 до 7г числа рабочих. Ос-
новная причина этого заключается в увеличении объема
подготовительной стадии производства. Рассмотрим, чем
вызвано увеличение объема работ, осуществляемых на
подготовительной стадии производства.
Как об этом уже было сказано, для реализации вы-
соких темпов развития техники модели выпускаемых
13
машин должны часто обновляться. Однако с этим неиз-
бежно связано увеличение объема конструкторских и
технологических работ. Действительно, если вместо про-
изводства одной модели автомобиля в течение 10 лет за
это время будут выпущены две модели, то соответствен-
но увеличится объем работ подготовительной стадии,
приходящихся на один год.
Чтобы представить связанные с этим трудности, не-
обходимо учесть, что в США, например, требуется
2 года на создание формы кузова, 1,5 года на создание
самой конструкции и еще 1,5—2 года на подготовку про-
изводства к массовому выпуску автомобилей.
Следует также учесть, что с развитием техники смена
моделей машин происходит чаще, а каждая последую-
щая модель сложнее предыдущей. Она более автомати-
зирована, имеет более высокие параметры, содержит
принципиально новые механизмы, основанные на новых
идеях, лишь недавно открытых и поэтому еще слабо раз-
работанных. Для иллюстрации этих положений приве-
дем пример из области авиации. До недавнего времени
считалось, что поршневые двигатели в своем развитии
достигли предела: 4500 л. с. при взлете, 2500 л. с. на
крейсерской скорости на высоте 10 500 м с удельным
расходом топлива 180 г/л. с. ч.
Пришедшие на смену поршневым реактивные дви-
гатели в своем развитии все усложняются и требуют
разрешения многих трудных. проблем, связанных с ох-
лаждением, применением жаростойких материалов и др.
Особенностью развития реактивных двигателей является
необычайно большая затрата денежных средств и вре
мени.
Для доводки двигателя требуется изготовить
12 прототипов, из которых 8 должны пройти испытание
на стендах и в аэродинамической трубе, 3 двигателя —
на самолетах в воздухе, что составляет не менее 3000 ч
работы двигателей. Для запуска в серийное производ-
ство испытание нужно повторить. Вся эта работа зани-
мает около 5 лет и стоит 24 млн. долларов [41].
По данным американской печати, трудоемкость работ
от начала конструирования образца современного само-
лета до доводки его к передаче в серийное производство
достигает более 5 млн. чел.-час, в то время как на до-
военный образец истребителя Р-51 требовалось
250 тыс. чел.-час.
14
Как показывает английская практика современного
авиадвигателестроения, на конструирование, доводку и
проведение испытаний турбореактивного двигателя с
тягой 15 тыс. фунтов (около 6 тыс. кг) затрачивается не
менее 8 млн. фунтов стерлингов и более чем пятнлетний
период времени.
Эти издержки производства обусловливаются рядом
факторов: новизной конструкции, степенью ее техноло-
гичности, уровнем нормализации и унификации узлов и
деталей, объемом технологического оснащения, масшта-
бами и типом производства и др.
Проблема частой смены моделей или, иными сло-
вами, освоения производства новых машин в сжатые
.сроки при возрастающей их сложности является наибо-
лее актуальной в современном машиностроении. Эконо-
мичному решению этой проблемы подчинены конструк-
ция, технология и организация производства машин.
Естественно, что эта проблема имеет особенно важное
значение в тех отраслях техники, которые развиваются
наиболее бурно. В частности, это относится к электрон-
ной технике.
Подготовительная стадия производства новых ма-
шин включает также и научно-исследовательские рабо-
ты, связанные с конкретными задачами создания тех
или иных машин.
В последние годы трудно бывает разделить во вре-
мени и в затратах исследования, проводимые в про-
мышленности и в отраслевых и академических институ-
тах. Для выигрыша времени такие исследования по наи-
более актуальным темам проводятся в этих организа-
циях почти одновременно.
О возрастающем значении затрат на подготовитель-
ной стадии производства могут свидетельствовать циф-
ры расходов на исследовательские работы в промышлен-
ности. В 1957 г. они составили в США — 2%, Англии —
1,5% от суммы годового оборота. По другим данным,
опубликованным в 1961 г., затраты на научно-исследова-
тельскую работу (в процентах от общего оборота) со-
ставляют от 1% в металлургии до 10% в электротехни-
ческой промышленности, а в среднем по промышленно-
сти США — 8% [18]-
Расходы на научные исследования в промышленно-
сти США за последние 25 лет увеличились в среднем на
15% в год.
15
Значительное возрастание удельного веса подготови-
тельной стадии в общей трудоемкости и стоимости про-
изводства новых машин является закономерным следст-
вием высоких темпов технического прогресса. При этом
нужно заметить, что в настоящее время развитие подго-
товительной стадии в машиностроении осуществляется
недостаточно быстрыми темпами. Так, в Российской
Федерации ежегодно выпускаются машины, аппараты и
приборы свыше 35 тыс. наименований. Чтобы обновлять
модель 'хотя бы раз в десять лет, надо ежегодно созда-
вать и осваивать выпуск более 3,5 тыс. наименований,
тогда как по государственным планам и планам совнар-
хозов этот показатель сейчас равен около одной тыся-
чи. Следует также учесть, что кроме замены устаревших
моделей, нужно создавать машины для новых опера-
ций. Иначе области, где труд механизирован, будут
совершенствоваться, а области ручного труда будут
оставаться на одном и том же уровне.
Задача заключается в том, чтобы по возможности
снизить связанные с этим затраты. Современное маши-
ностроение располагает для этого многими средствами.
Некоторые из них будут рассмотрены в последующих
главах.
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФАЗЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО
ПРОЦЕССА
Развитие технологических фаз производственного
процесса в машиностроении, наряду с общим относи-
тельным и абсолютным снижением их трудоемкости, ха-
рактеризуется изменением удельного веса каждой фазы
в общих затратах труда на производство машин.
В конце прошлого столетия (1880 г.) в машинострое-
нии было следующее соотношение технологических
фаз: заготовительной — 20%, обрабатывающей — 40%
и сборочной — 40% в общей трудоемкости изготовления
изделий [23].
В настоящее время эти соотношения дифференциро-
ваны по отраслям машиностроения. В производстве
тракторов более половины рабочих занято в заготови-
тельных цехах, около 25%—в механических цехах и
такое же количество — в сборочных цехах.
Таким образом, за истекший период удельный вес
(по трудоемкости) заготовительной фазы увеличился в
16
2,5 раза, а обрабатывающей и сборочной снизился в
1,6 раза.
Чтобы выяснить причины этих изменений, рассмотрим
каждую технологическую фазу, начиная со сборочных
цехов.
4. СБОРОЧНАЯ ФАЗА
Операции, входящие в эту фазу, выполняются в ос-
новном вручную, так как с большим трудом поддаются
автоматизации. В настоящее время известно сравни-
тельно небольшое число машин и автоматов для сборки
деталей (подшипников качения, приводных цепей, авто-
мобильных свечей, смазочной арматуры и т. п.) и от-
дельных узлов и подузлов (планетарных механизмов
автомобильной трансмиссии, шатунов с крышками пе-
ред их окончательной обработкой, головок блока
цилиндров автомобиля,' муфт сцепления, автомобиль-
ных кузовов) и т. п.
Раньше в сборочную фазу, кроме собственно сбороч-
ных и монтажных операций, включались слесарные опе-
рации, связанные с пригонкой посадочных поверхностей,
а также все операции, которые не выполнялись в обра-
батывающих цехах '.
В настоящее время трудоемкость сборочных процес-
сов снижена почти полным исключением всех пригоноч-
ных работ, внедрением системы допусков и посадок,
обеспечивающих в зависимости от массовости производ-
ства полную или частичную взаимозаменяемость дета-
лей. Одновременно были пересмотрены принципы кон-
струирования: детали, требовавшие слесарной доработ-
ки, изменялись так, что они стали полностью обрабаты-
ваться на станках.
Таким образом трудоемкость работ на сборочном
этапе постепенно уменьшалась за счет перенесения не-
которых операций, выполнявшихся ранее в сборочных
цехах, в цеха обрабатывающие. Разумеется, что это
имело смысл до тех пор, пока эти ond и в обраба-
1 Соотношение между монтажными и при|оно| тами
в общей трудоемкости сборки легко устанавлийае^'а jo-
ричной сборки». В свое время на сборке ткацких -машин вред
ричной сборки составлял® лишь 15% первоначального^'сбор
времени. ' у;
и-
с
тывающих цехах можно было выполнить с меньшими,
затратами.
Дальнейшее упрощение сборочных работ будет до-
стигнуто применением сложных литых, литых под дав-
лением, прессованных, металлических и пластмассовых
деталей, которые заменят целые сборные узлы.
5. ОБРАБАТЫВАЮЩАЯ ФАЗА
Эта фаза включает все технологические процессы,
после которых заготовки получают форму, размеры и
свойства готовых деталей. Основной частью операций
на этом этапе является обработка путем снятия струж-
ки на металлорежущих станках.
Наиболее серьезные успехи в технологии машино-
строения были достигнуты именно в области механиче-
ской обработки. Повышение точности и производитель-
ности обработки на металлорежущих станках позволило
не только справиться с повышенными требованиями к
деталям, предъявляемыми условиями взаимозаменяемо-
сти, но и добиться дальнейшего снижения трудоемко-
сти обработки. ,
Рассмотрим, за счет чего это было достигнуто [16].
Повышение точности обработки. Можно считать, что
первым шагом в направлении повышения точности обра-
ботки было создание в 1775 г. расточного станка. До
этого не представлялось возможным получить отверстие
цилиндра с погрешностью по эллиптичности, меньшей
9—10 мм. Этот предел точности сдерживал производ-
ство машин Уатта в течение нескольких лет.
После изготовления расточного станка появилась
возможность достигнуть точности обработки порядка
1 мм. Дальнейшее повышение точности обусловлива-
лось имевшимися средствами измерения.
После изобретения микрометра точность измерения
из области десятых перешла в область сотых долей мил-
лиметра. Появившийся несколько лет спустя индикатор
повысил точность измерения примерно вчетверо.
В сороковых годах компаратор (вначале оптический,
затем электрический) дал возможность производить из-
мерения с точностью до долей микрона, а внедряемые в
настоящее время электронные компараторы и микро-
скопы повышают точность измерения до десятых и да-
же сотых долей микрона.
18
В последние годы точность измерения повышается
каждые десять лет примерно в 10 раз. Пределом точно-
сти измерений являются размеры атомов. Это соответст-
вует величинам порядка 2 • 10-4 мк, измерение которых
станет возможным в ближайшее время.
С увеличением достижимой точности измерений и со-
вершенствованием констру
ность обработки. На фиг. 2
показано примерное из-
менение с течением време-
ни средней точности обра-
ботки, точности обработ-
ки на координатно- ра-
сточных станках, которые
в настоящее время явля-
ются наиболее точными
из всех станков, и точно-
сти изготовления этало-
нов {37].
Изображенные на t
этом графике кривые со-
ответствуют длине обра-
ботки, равной 1 м, за иск-
лючением кривой измене-
ния средней точности об-
работки, которая относит-
ся к длине, равной 50 мм.
Таким образом, за 50
станков повышалась точ-
Фиг. 2. Изменение средней точ-
ности обработки и точности обра-
ботки на координатно-расточных
станках:
а — средняя погрешность обработки,
б — минимальная погрешность обработ-
ки, в — средняя погрешность обработки
на координатно-расточных станках,
г — погрешность изготовления этало-
нов.
лет средняя точность обработки увеличилась более чем
в 4 раза, а предельная — в 10 раз (допуски уменьшились
с 0,02 до 0,002 мм). В ближайшие 10—15 лет можно
ожидать дальнейшего уменьшения допусков примерно в
2 раза. Задача станкостроителей заключается в том, что-
бы повысить точность обработки на станках других ти-
пов и обычного исполнения.
В настоящее время считают, что достижимая в мас-
совом производстве точность отверстий диаметром до
50 мм составляет 0,015 мм; технически возможный до-
пуск на расстояния между осями отверстий ±0,01 мм,
экономически целесообразный допуск 0,05 мм [36].
Заметим, что повышение степени точности всегда
связано с повышением трудоемкости и увеличением
затрат на изготовление изделия. Для большинства
процессов обработки зависимость между затратами на
19
обработку и требуемой точностью (допуском на изготов-
ление) близка к гиперболической (фиг. 3): с уменьшени-
ем допуска, особенно в зоне малых допусков, затраты
на изготовление быстро возрастают. Затраты растут
особенно интенсивно в интервале допусков от 0,012 до
0,006 мм. Согласно статистике приборостроения послед-
них лет, с повышением точности
приборов в 5 раз трудоемкость их
изготовления возрастает пример-
но в 2—2,2 раза.
Следовательно, трудоемкость
изготовления приборов увеличи-
0,100 НН
0 0,0(5 tj,Wv 0,050
Лйпуск
Фиг. 3. Зависимость величины затрат на обра-
ботку от требуемой точности:
1— обработка отверстия; сверлить, шлифовать, довести;
обработка вала: точить, шлифовать, довести; 2—обработ-
ка отверстия: сверлить, шлифовать; обработка вала:
точить, шлифовать; 3 — обработка отверстия: сверлить,
зачистить, развернуть; обработка вала: точить; 4—обра-
ботка отверстия: сверлить; обработка вала: холоднотя-
нутый пруток.
Бается прямо пропорционально квадратному корню из
степени повышения их точности. Поэтому не следует
стремиться к повышению точности без достаточных для
этого оснований. Это же относится и к чистоте поверх-
ности.
Повышение режимов резания. Кривая изменения во
времени скорости резания состоит из участков, соответ-
ствующих годам появления принципиально новых марок
материалов режущих инструментов, и участков, соответ-
ствующих периодам постепенного улучшения этих мате-
риалов и разработки наиболее рациональной геометрии
инструментов.
По основным этапам рост скоростей резания при об-
работке стали на токарных станках характеризуется
данными, приведенными в табл. 6.
Снижение трудоемкости изделий путем сокращения
вспомогательного времени, механизации и автоматиза-
ции работ. Увеличение режимов резания позволяет лишь
20
Таблица 6
Изменение скоростей резания при обработке стали на токарных
станках по годам
Годы До 1850 г. 1864 г. Начало XX в. 1927 г. 1950 г. 1 юо Ю со СП СП
Материалы режущих инструментов Углеродистая сталь Хромовольфра- мовая сталь Быстрорежу- щая сталь Твердые спла- вы Минерало-кера- мические мате- риалы
Скорости резания в M.IMU.H 5 7-8 30 70— 80 150— 300 200- 500
сократить время отделения стружки и поэтому не при-
водит к пропорциональному повышению производитель-
ности станков. С повышением режимов резания умень-
шается удельный вес времени снятия стружки в общей
продолжительности обработки и дальнейшее ужесточе-
ние режимов не дает существенной экономии.
Эффективное повышение производительности станков
в этом случае достигается сокращением вспомогатель-
ного времени, а повышение производительности труда —
автоматизацией работы станков.
Сокращение времени, расходуемого на управление
станками, характеризуется диаграммой, приведенной на
фиг. 4.
Начало снижения затрат времени на управление бы-
ло положено введением механической подачи. Резкий
скачок произошел в 1935 г., когда появились станки с
автоматическими копировальными устройствами; после
этого в 1955 г. появились станки с программным управ-
лением, и, наконец, в 1959 г. станки с автоматической
сменой инструмента и автоматической подналадкой.
Если, например, на обслуживание станка в 1820 г.
требовалось 55 чел.-час., то в 1920 г. — 20 чел.-час., а в
1955 г. — 10 чел.-час.
Значительный прогресс в этом направлении позво-
ляет ожидать, что к 1970 г. затраты времени на обслу-
живание уменьшатся еще в 2 раза.
21
Для характеристики повышения производительности
отдельных групп станков могут служить данные табл. 7,
взятые из доклада экономического отдела компании «Ме
Graw Hill» о техническом развитии современного стан-
костроения США, опубликованного в 1958 г. [20].
Фиг. 4. Сокращение времени на об-
служивание оборудования:
а — механическая подача; б — автоматиче-
ское копирование, в — автоматическая ра-
бота по заданной программе, г — автома-
тическая смена инструмента и оснастки.
Авторы доклада приходят к выводу, что для увели-
чения выпуска продукции в настоящее время, благодаря
значительному повышению производительности станков
выгоднее не строить новые цехи, а на имеющихся пло-
щадях заменять устаревшие малопроизводительные
станки современными высокопроизводительными. Этот
вывод подтверждают следующие данные. В 1948—
1958 гг. станочный парк США уменьшился на 8%, а его
производственная мощность возросла почти в 2 раза,
причем замене подвергалась примерно */з всех установ-
ленных станков [38].
Однако при всех достижениях в области механиче-
ской обработки следует признать, что практика прида-
ния деталям окончательной формы путем снятия значи-
тельных объемов стружки в принципе является пороч-
ной. Превращение более 5 млн. т металла в год в струж-
ку с народнохозяйственной точки зрения является недо-
пустимым. На тракторных и автомобильных заводах в
стружку перегоняется треть, а на подшипниковых заво-
дах даже половина получаемого проката. При этом на
превращение тонны металла в стружку расходуется
22
Таблица 7
Рост производительности металлорежущих станков по отдельным
группам за 1948—1958 гг. [20]
Группы станков Коэффи- циент увеличе- ния про- изводи- тельности Группы станков Коэффи- циент увеличе- ния про- изводи- тельности
Горизонтально-расточ - Плоскошлифовальные 1,55
ные, фрезерные . . Карусельные .... 1,75 Т орцеш лифовальные 2,05
2,25 Ленточно-шлифоваль-
Координатно-расточные 2,00 ные 1,65
Вертикально-сверлиль- Хонинговальные . . . 3,50
ные 1,25 Заточные 1,15
Многошпиндельные Револьверные .... 1,90
сверлильные .... 2,25 Токарные автоматы , . 2,25
Сверлильные с ручной Прутковые автоматы 1,55
подачей шпинделя 1,5 Консольно-фрезерные 1,30
Зубофрезерные с руч- ной подачей шпин- 1,5 Продольно-фрезерные Продольно-фрезерные с 2,00
деля порталом 3,30
Зубофрезерные, зубо- 1,75 Копировальные . . . 2,25
шевинговальные . . Протяжные 3,70
Зубострогальные . . . 1,60 Круглопильные . . . 1,40
Круглошлифовальные 1,85 Строгальные 1,90
Внутришлифовальные 2,75 Полировальные , . . 1,35
Бесцентрово-шлифоваль- 2,0 Резьбонарезные . . . 1,15
ные Специальные станки 2,10
420—430 квт-ч электроэнергии и 140 станко-часов ра-
боты оборудования.
В настоящее время во всех странах металлоотходы
составляют 26 млн. т в год [9].
Выход из этого положения состоит в получении из
заготовительных цехов не болванок и заготовок, а дета-
лей, требующих лишь тонкой, финишной обработки со-
прягаемых поверхностей. При этом достигается, с одной
стороны, сокращение расхода металла, а с другой —
снижение трудоемкости изготовления деталей в обраба-
тывающих цехах.
Такая тенденция выражена вполне определенно. Это
видно из того, как изменяется структура парка обору-
дования машиностроительных заводов и выпуск станков
разных типов.
23
Соотношение между парком металлорежущих стан-
ков и кузнечно-прессовых машин в СССР по опублико-
ванным данным приводится в табл. 8.
Таблица 8
Парк металлорежущих станков и кузнечно-прессовых машин в СССР
Вид оборудовании 1 940 г. 1955 г. 1958 г. 1962 г.
К и 5 в % в тыс- един. в % и Д (U В % в тыс. един. В !/о
Металлорежущие стан- ки Кузнечно- прессовое оборудование . . . 710 119 85,6 14,4 1699 345 83,2 16,8 1916 394 83 17 2422 490 83,3 16,8
Всего . . . 829 100 2044 100 2310 100 2912 100
Данные, характеризующие парк металлорежущих
станков и кузнечно-прессовых машин США, приведены
в табл. 9.
Таблица 9
Удельный вес металлорежущих станков и кузнечно-прессовых
машин в парке оборудования США в %
Вид оборудования 1 940 г. 1 945 г. 1949 г. 1953 г. 1958 г.
Металлорежущие станки . . . 74,8 81,4 79,0 77,6 76,3
Кузнечно-прессо- вые машины 25,2 18,6 21,0 22,4 23,7
Из табл. 9 видно, что удельный вес кузнечно-прессо-
вых машин в промышленности США из года в год уве-
личивается. Только в 1940—1945 гг. удельный вес куз-
нечно-прессовых машин в парке всего оборудования
уменьшился с 25,2 до 18,6%. Это объясняется, по-види-
мому, значительным ростом во время войны станочного
24
парка вследствие выпуска специфических изделий и ус-
ловий производства военного времени.
Наибольший удельный вес кузнечно-прессовое обору-
дование занимает в массовом производстве различных
металлоизделий и метизов (37%), бытового оборудова-
ния (28,1%), электротехнической промышленности
(32,5%), самолетостроении (27,0%), производства поко-
вок и пр. (25,9%).
Наименьший удельный вес машины для обработки
давлением занимают в станкостроении (5,4%), что мож-
но объяснить получением деталей, обрабатываемых дав-
лением от специализированных фирм.
Структура парка оборудования сравнительно мед-
ленно изменяется. Более точным показателем тенден-
ций и ближайших перспектив развития технологии яв-
ляется структура выпуска оборудования.
Так, в машиностроительной промышленности ФРГ
темпы выпуска машин, обрабатывающих изделия без
снятия стружки, значительно опережают выпуск метал-
лорежущих станков. Если выпуск в 1952 г. (в весовом
выражении) принять за 100%, то производство станков
в 1960 г. составило около 195%, а машин для обработ-
ки давлением приблизительно 240% [39].
Структура выпуска металлообрабатывающего обору-
дования в СССР представлена в табл. 10.
Таблица 10
Выпуск металлорежущих станков и кузнечно-прессовых машин в СССР
Показатели 1940 г. 1958 г. I960 г. 1963 г.
Кузнечно-прессовые машины: в тыс. шт в % к 1940 г 4,7 100 26,2 557 29,9 635 33,8 720
.Металлорежущие станки: в тыс. шт. в % к 1940 г 58,4 100 128,3 237 155,9 267 163 314
За период с 1940 г. по 1963 г. выпуск металлорежу-
щих станков увеличился в 3 раза, а кузнечно-прессовых
машин в 7 раз.
25
Тенденция к получению заготовок с минимальными
припусками, исключающими необходимость черновой
обработки, а также и возрастающие требования к точ-
ности многих деталей приводят к повышению в парке —
и в еще большей степени в выпуске — удельного веса
станков, работающих абразивным инструментом, и во-
обще станков для финишной обработки.
Это находит отражение также и в изменении профес-
сионального состава рабочих. Так, за период с 1948 г.
по 1960 г. численность рабочих в машиностроении СССР
увеличилась на 60,3%, а число слесарей на 67,8%, шли-
фовщиков— на 73,6%, наладчиков — на 114%, расточ-
ников— на 117%. За то же время численный состав ре-
вольверщиков увеличился только на 54%, токарей на
40,6%, фрезеровщиков на 57,6% [14].
6. ЗАГОТОВИТЕЛЬНАЯ ФАЗА
Фаза, названная по традиции заготовительной, вклю-
чает получение отливок, поковок и штамповок.
Подобно тому, как ранее в связи с необходимостью
снижения трудоемкости сборочных работ потребовалось
повысить точность обработки в механических цехах, так
сейчас необходимость сократить расход металла и
снизить трудоемкость механической обработки требует
повышения точности отливок и поковок, т. е. приближе-
ния этих заготовок к форме и размерам готовых дета-
лей. Однако если механические цехи оказались к этому
вполне подготовленными и благодаря прогрессу станко-
строения успешно справлялись с этой задачей, то заго-
товительные цехи — литейный и кузнечный — к решению
этой задачи были подготовлены плохо. В результате в
настоящее время именно эти цехи являются на боль-
шинстве заводов и в экономических районах узкими
местами, сдерживающими увеличение выпуска машин,
и снижение их себестоимости. Положение усугубилось
еще тем, что отрасли производства машин для обработ-
ки давлением и, особенно, для литья у нас до послед-
него времени были развиты слабо. Так, например, в
1958 г. удельный вес металлорежущих станков во всем
оборудовании СССР был больше, чем в США на 7%,
в то время как удельный вес кузнечно-прессового обору-
дования на 34%, а литейных машин на 67% меньше,
чем в США.
26
Недостаточная механизация литейных цехов является
причиной большой доли трудовых затрат в машинострое-
нии, приходящейся на литейное производство. Так, в
производстве тракторов она достигает 23%, в станко-
строении 30%, а в сельскохозяйственном машинострое-
нии 20% общей трудоемкости. Однако механизация и,
особенно, автоматизация литейных и кузнечно-штампо-
вочных цехов экономически эффективна только при зна-
чительных масштабах выпуска, что, в свою очередь, мо-
жет быть достигнуто только их специализацией.
Планами развития народного хозяйства СССР на
ближайшие годы намечается значительное структурное
изменение в выпуске металлообрабатывающего обору-
дования, увеличения выпуска наиболее эффективных ви-
дов станков и рост кузнечно-прессового оборудования.
ГЛАВА II
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МАШИН
1. ЗНАЧЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ
ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН
При проектировании машин большое значение име-
ют технико-экономические расчеты. Почти все расчеты,
встречающиеся в практической инженерной деятельно-
сти, являются по существу своему технико-экономиче-
скими. К ним относятся расчеты по технологии, органи-
зации и планированию производства. Даже такие, на
первый взгляд, сугубо технические расчеты, как расчеты
машин на прочность, также являются технико-экономи-
ческими.
В самом деле, детали машин, в отличие от многих
строительных конструкций, не должны сохранять проч-
ность при любых нагрузках, которые могут встретиться
в эксплуатации, так как в машине можно сменить сло-
манную деталь или установить предохранитель от пере-
грузки. Следовательно, конструктор, приступая к проек-
тированию машины; может выбрать один из следующих
вариантов:
а) назначить размеры деталей так, чтобы при наи-
больших эксплуатационных нагрузках,
в том числе и очень редких, возможных только при
чрезвычайных, особенно неблагоприятных обстоятельст-
вах, не произошла бы поломка;
б) назначить размеры деталей достаточными лишь
для несения нормальной эксплуатационной
нагрузки, сознательно допустив, что при больших,
вполне возможных нагрузках, произойдет поломка;
28
в) назначить размеры деталей как в предыдущем
случае, но установить предохранитель, исключающий
возможность поломки.
Какому из этих вариантов отдать предпочтение?
В первом варианте машина получится тяжелой и доро-
гой, но в эксплуатации не будет поломок и затрат на
их ликвидацию. Во втором варианте вес и себестоимость
машины уменьшатся, но появятся простои и затраты,
связанные с ремонтом и заменой сломанных деталей.
В третьем варианте вес и себестоимость машины не-
сколько возрастут по сравне-
нию со вторым вариантом (за
счет введения предохранитель-
ных устройств), но зато значи-
тельно сократятся простои и
затраты, связанные с ликвида-
цией аварий и поломок.
Очевидно, выбор наиболее
рационального для данных ус-
ловий варианта требует соот-
ветствующего расчета — сопо-
ставления достоинств и недо-
статков названных вариантов.
Такие подробные р
лее ответственных случаях.
Зкононша
Фиг. 5. Треугольник основ-
ных факторов, определяю-
щих конструкцию машины.
асчеты выполняются лишь в наибо-
В остальных они заменяются
введением в расчет номинальных нагрузок, допускаемых
напряжений или запасов прочности, взятых из опыта
эксплуатации аналогичных машин в родственных усло-
виях. Но этим сама задача не исчерпывается, изменяется
лишь метод ее решения.'
Описанная ситуация является типичной для боль-
шинства задач, возникающих при конструировании ма-
шин. Подобно тому, как требования машиностроитель-
ного веса и стоимости изготовления машин противоре-
чат требованиям их надежности, так и во многих дру-
гих задачах условия производства машин вступают в
противоречие с условиями их эксплуатации. Требования
производства и эксплуатации можно представить в виде
двух сторон треугольника (фиг. 5). И так же как две
стороны не определяют треугольник, так и требования
производства и эксплуатации сами по себе, взятые изо-
лированно, не определяют конструкцию машины. Треть-
ей стороной, определяющей конструкцию машины,
29
является экономика. Именно экономика является замы-
кающей стороной в треугольнике взаимодействующих
факторов, включающих требования производства и
эксплуатации. Только учитывая экономику, можно по-
нять, почему упорные старания достигнуть каких-либо'
особенно хороших результатов приводят разных лиц,
иногда даже в разных странах, к одинаковым конструк-
тивным решениям.
С развитием техники значение технико-экономиче-
ских расчетов во всех отраслях народного хозяйства,
и особенно в машиностроении, сильно возрастает. В от-
личие от недавнего прошлого сегодня для решения лю-
бой технической задачи существует не один, а несколько
путей: раньше известен был лишь один вид магистраль-
ного локомотива — паровоз, а сегодня его заменили
тепловозы, электровозы и газотурбовозы; для передачи
движения от двигателя к рабочим органам машины,
кроме чисто механических средств (валов, цепей, зубча-
тых колес и т. п.), применявшихся ранее, сегодня широ-
ко используются также и приводы — электрический,
гидравлический и пневматический. И это имеет место
повсюду — при выборе материала, способа обработки,
вида заготовки — в любой области конструирования,
производства и применения машин.
По мере дальнейшего прогресса техники число вари-
антов будет возрастать. В этих условиях выбор из
нескольких возможных вариантов, одного, наилучшего
для каждого конкретного случая, представляет ответст-
венную технико-экономическую задачу, решение которой
требует соответствующего расчета..
Разработка проектов машин, а также любых соору-
жений ведется методом последовательных приближений,
который является наиболее общим методом для всего
процесса проектирования. Это находит свое выражение
хотя бы уже в том, что процесс проектирования от раз-
работки технических предложений и заданий до рабо-
чих чертежей расчленяется на ряд последовательных
звеньев, число которых тем больше, чем сложнее и ори-
гинальнее конструкция машины.
Постепенно, с переходом от одного этапа проектиро-
вания к последующему, уточняются параметры, выясня-
ются конструкции узлов и машины в целом. Технико-
экономические расчеты должны выполняться на всех
этапах проектирования, а также после осуществления
30 аЙ
Й
проекта и через некоторое время после освоения маши-
ны в эксплуатации. Разумеется, что принципиальная
сторона этих расчетов на всех 'стадиях остается посто-
янной, но их содержание и методика изменяются.
В имеющейся литературе, рассчитанной преимуще-
ственно на экономистов, подробно освещена техника по-
добных расчетов применительно к окончанию проекта,
когда все основные данные о машине и условиях ее
производства и эксплуатации полностью известны.
Особый интерес представляет выполнение технико-
экономических расчетов на первых этапах проектирова-
ния, когда имеются лишь эскизные наметки, а также
известны, и то лишь приближенно, только основные па-
раметры. Особенностью первых этапов проектирования
является большое число вариантов, отличающихся не
в деталях, а общей конструктивной компоновкой маши-
ны, принципами и режимами ее работы. Результат рас-
чета здесь должен быть получен как можно быстрее. Гро-
моздкие расчеты, претендующие на якобы высокую точ-
ность, здесь лишены смысла, поскольку основные исход-
ные данные на этом этапе известны лишь приблизитель-
но. Целесообразно, чтобы эти расчеты выполняли сами
проектанты и конструкторы, а не сотрудники специаль-
ных групп экономических обоснований. Роль этих групп
в этой части должна заключаться в составлении мето-
дики расчетов и, что особенно важно, в разработке не-
обходимых укрупненных нормативов.
Выполнение некоторых технико-экономических расче-
тов самими конструкторами преследует не экономию
времени. Оно имеет огромное воспитательное значений.
Сущность экономического подхода для конструктора
заключается в поисках наиболее рациональной конст-
рукции машины с учетом совокупности всех моментов
производства и эксплуатации.
Экономические соображения конструктора так тесно
связаны с общим решением поставленной перед ним
задачи, что они не должны возникать только в конце
конструктивной разработки проекта. Для получения наи-
более удачного решения проекта экономический подход
должен применяться с первого шага его разработки.
В последние годы необходимость выполнения техни-
ко-экономических расчетов на возможно более ранних
этапах проектирования диктуется еще одним важным
31
соображением. Если для всех машин роль экономических
расчетов заключается в выборе и обосновании парамет-
ров и конструктивных решений, то для специальных
станков, машин и автоматических линий экономические
расчеты должны показать, нужны ли эти машины вооб-
ще, иными словами, следует ли продолжать проектиро-
вание или его надо прекратить, так как эти машины
будут нерентабельными с точки зрения задач, стоящих
в данное время перед народным хозяйством. Иногда это
специально оговаривается в задании на проектирование.
Если, например, автоматическая линия должна строить-
ся на средства, взятые из госбанка в виде ссуды целе-
вого назначения, то эффективность (срок окупаемости)
этой линии должна быть не ниже установленной для
данного года. Естественно, что чем раньше, т. е. на бо-
лее ранних этапах проектирования будут сделаны необ-
ходимые расчеты, тем меньше будет потеряно времени
и труда на разработку ненужных проектов '.
В настоящем разделе мы рассматриваем только тех-
нико-экономические расчеты на первых этапах проекти-
рования, которые по нашему убеждению должны выпол-
няться самим конструктором. С этой целью приняты фор-
мы изложения, термины и обозначения, наиболее при-
вычные конструкторам-машиностроителям.
2. СУЩНОСТЬ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
Среди различных видов технико-экономических рас-
четов, встречающихся в проектной практике конструкто-
ра-машиностроителя, особое место занимает определе-
ние экономической эффективности выбранных решений.
Эффективным является то решение, которое наилуч-
шим образом способствует решению задач, поставлен-
ных народным хозяйством перед данной отраслью ма-
шиностроения или отдельным предприятием.
Для всех отраслей народного хозяйства основным
показателем является повышение производительности
общественного труда.
Покажем связь увеличения производительности тру-
да с основной экономической задачей — увеличением
1 В ФРГ считается нормальным, если даже только по 12—15%
сделанных предложений заключаются договоры на поставки; в
США поставки в среднем составляют 20—25% сделанных предло-
жений [40].
32
Выработка про- производитель-
дукции на душу= £ость *
населения J
замены получим:
выработки продукции на душу населения. Этот показа-
тель можно представить в виде отношения:
Годовой объем продукции,
Выработка продукции на выработанной в стране
душу населения =----------------------------
Численность населения
Годовой объем продукции, выработанной в стране,
можно выразить в виде произведения производительно-
сти труда в соответствующих единицах на число трудя-
щихся, занятых в сфере материального производства.
Число трудящихся, занятых
в сфере материального произ-
водства
Численность населения
Таким образом, для решения основной экономической
задачи необходимо повышать производительность тру-
да и одновременно увеличивать удельный вес числа тру-
дящихся, занятых в сфере материального производства.
При выборе вариантов основным критерием является
рост производительности труда или снижение себестои-
мости продукции. Поэтому из различных вариантов, на-
пример конструкций машин, наиболее эффективным
будет тот, который обеспечивает более высокую произ-
водительность общественного труда.
В практике работы промышленности в настоящее
время мерой затрат общественного труда является себе-
стоимость продукции. Следовательно, наиболее эффек-
тивными являются решения, обеспечивающие минималь-
ную себестоимость продукции при прочих равных усло-
виях.
Однако создание машин, как и осуществление дру-
гих мероприятий, связано с первоначальными единовре-
менными затратами Средства, которыми располагает
1 В. первоначальные единовременные затраты входят капиталь-
ные затраты на основные фонды и затраты на изменение оборотных
фондов, если сравниваемые варианты по этим показателям отлича-
ются. Например, сравнивая два варианта старения чугунных де-
талей — искусственное, требующее постройки печи, и естественное,
следует учесть, что при естественном старении оборотные фонды
возрастают из-за необходимости иметь более чем годичный задел
отливок. I
2 С. М. Ямпольский, Л. Б. Эрлих 33
страна на эти затраты, определяются государственным
планом развития народного хозяйства и, вообще говоря,
ограничены. Поэтому понятно, что стремление к дости-
жению минимальной себестоимости продукции должно
сочетаться с наивыгоднейшим использованием средств
на первоначальные затраты.
Как и всегда в подобных случаях, оптимальное ре-
шение характеризуется соотношением необходимых пер-
воначальных затрат на осуществление какого-либо меро-
приятия, в частности, не создание новой машины, к до-
стигаемому при этом результату — повышению произво-
дительности общественного труда, уменьшению себесто-
имости продукции:
Годовая экономия в себестоимости ,,
продукции (ДС) _ Коэффициент экономи-
~--------------------~z~~ — ческой эффективности (Е), (1)
Первоначальные затраты (д) ’
где АС годовая экономия в себестоимости продукции
в руб./год.;
— первоначальные затраты в руб.;
Е — коэффициент экономической эффективности в
1/год.
Это выражение и называется коэффициентом эконо-
мической эффективности. Величина, обратная коэффици-
енту эффективности и измеряемая, в годах называется
сроком окупаемости:
Выражения (1) и (2) являются основными, исход-
ными во всех расчетах экономической эффективности.
Идет ли речь о сравнении вариантов строительства теп-
ловой электростанции и гидростанции или целесообраз-
ности изготовления сверлильного кондуктора, чтобы ис-
ключить ручную разметку, — все равно расчет сводится
к этим формулам.
С математической стороны выражения (1) и (2) экви-
валентны. В экономической литературе до недавнего
времени преимущественно пользовались формулой (2),
определяющей срок окупаемости. Однако использование
этого выражения для срока окупаемости приводит ино-
гда к логическим несообразностям, которые трудно прео-
долеть. Например, в выражение (2) первоначальные
34
затраты входят дважды: в числитель непосредственно,
а в знаменатель — в виде амортизационных отчислений.
Поэтому, строго говоря, для определения срока окупае-
мости в чистом виде амортизационные отчисления из
знаменателя следует исключить. Далее, используя срок
окупаемости как меру экономической эффективности,
логично, на первый взгляд, признать, что срок службы
Машины всегда должен быть больше срока окупаемости.
Между тем срок службы может быть и меньше срока
окупаемости. Следует лишь вспомнить, что срок службы
определяет размер амортизационных отчислений. Сле-
довательно, в себестоимости продукции тот или иной
срок службы уже учтен как бы автоматически и он
никак не связан со сроком окупаемости.
Все эти затруднения не возникают при пользовании
формулой (1) для определения коэффициента экономи-
ческой эффективности. В последние годы в литературе
этому показателю отдается предпочтение. В дальней-
шем мы будем_ пользоваться только этим показателем,
хотя, повторяем, с математической стороны оба выраже-
ния (1) и (2) —эквивалентны.
Из определения коэффициента эффективности ясно,
что его величина является сравнительной, т. е. из об-
щих теоретических соображений нельзя установить его
предельное значение или интервал, в котором он нахо-
дится. Это может быть сделано только из анализа фак-
тических данных по многим осуществленным мероприя-
тиям зц определенный период времени.
Госпланом СССР в декабре 1961 г. временно уста-
новлены следующие нормативные коэффициенты эконо-
мической эффективности и сроки окупаемости капиталь-
ных вложений на мероприятия по новой технике [6]:
Отрасль Коэффициент Срок оку-
эффективности паемости
Металлургия (черная и цветная) ................. 0,14 7
Энергетика..................................0,14—0,1 7—10
Угольная промышленность ........................ 0,2 5
Нефтяная и газовая промышленность .............. 0,2 5
Лесная и лесоперерабатывающая промышленность 0,2 . 5
Химическая промышленность .................. 0,33—0,2 3—5
Машиностроение.............................. 0,33—0,2 3—5
Легкая промышленность....................... 0,33—0,2 3—5
Строительство и промышленность строительных ма-
териалов ................................... 0,17 6
Транспорт................................... 0,1 -10
2* 35
В отраслях, где нормативы еще не установлены, вре-
менно рекомендуется применять нормативы аналогич-
ных отраслей, но с коэффициентом сравнительной эко-
номической эффективности не менее 0,14 (или со сроком
окупаемости не более 7 лет).
Заметим, что с принципиальной стороны величина
коэффициента экономической эффективности для всех
отраслей народного хозяйства должна быть одинаковой,
и временно установленные, указанные выше, различные
величины являются отражением специфических условий
ценообразования. Действительно, ведь невозможно
объяснить, почему, например, для высвобождения неко-
торого числа работающих или сокращения расхода ма-
териалов и энергии в одной отрасли на механизацию и
автоматизацию разрешается истратить в 2—3 раза боль-
ше средств, чем для достижения такого же результата
в другой отрасли народного хозяйства. Разумеется, .что
различные отрасли имеют разное значение и развитию
одних из них в данный момент может быть отдано пред-
почтение перед другими. Но все подобные соображения,
конечно, очень важные, находят отражение в планах
развития народного хозяйства. Коэффициент же эконо-
мической эффективности не может это учесть.
Важнейшей областью применения технико-экономи-
ческих расчетов является сравнение вариантов решения
конструктивных, технологических или организационных
задач с целью выбора одного наивыгоднейшего. Сущ-
ность этой задачи в простейшем случае заключается в
следующем: имеются два адэкватных варианта, отлича-
ющиеся только первоначальными затратами Ал и К2,
с которыми связано их осуществление, и эксплуатацион-
ными затратами С\ и С^.
Из этих двух вариантов необходимо выбрать один —
лучший. Когда Ki<7<2 и, одновременно, Ci<C2, т. е.
когда знаки неравенств направлены в одну сторону, ре-
шение очевидно и однозначно — лучшим является пер-
вый вариант, так как при меньших эксплуатационных
затратах он требует и меньших первоначальных
затрат.
Выбор усложняется, когда преимущество мень-
ших первоначальных затрат на стороне одного варианта,
а меньших эксплуатационных — на стороне другого ва-
рианта, т. е. когда, например Ki<K2, но Ci>C2.
Какой в этом случае выбрать вариант?
36
Напомним, что непосредственно сравнивать перво-
начальные и эксплуатационные затраты нельзя, по-
скольку первые из них (К) выражаются в рублях, а вто-
рые (С) —в руб./год. Для сравнения вариантов в по-
добных случаях рекомендуются два способа. Первый
состоит в том, что первоначальные затраты приводятся
к эксплуатационным, складываются с ними и после
этого сравниваются, т. е. сравниваются выражения
и
з2 = с2+енк2
(3)
и предпочтение отдается варианту с минимальной вели-
чиной приведенных затрат (Зтщ). Коэффициент приведе-
ния Ен здесь представляет собой нормативный коэффи-
циент экономической эффективности, о котором говори-
лось выше. Данный способ сравнения удобен при боль-
шом числе вариантов (более двух).
Второй способ заключается в определении коэффи-
циента экономической эффективности дополнительных
затрат (К2—Ki) и его сравнении с нормативным коэф-
фициентом.
При этом расчетная формула имеет следующий вид:
Е _ ,4
К2-Кг
Используя в расчетах формулы (2) или (4), в кото-
рых числитель или знаменатель содержат разности не-
которых величин, следует иметь в виду присущие им
особенности.
Первая особенность, чисто математическая,
состоит в том, что если величины С] и С2 или Ki и К2
велики и одновременно близки друг к другу, то разность
между ними сильно изменяется даже при незначитель-
ном изменении этих величин. Поясним это примером.
Пусть Ci = 100 и С2 = 98, тогда разность между ними со-
ставит Ci — С2=100— 98 = 2. Далее, предположим, что
величина Ci изменилась и стала равной Ci = 99, тогда
разность будет Ci — С2 = 99 — 98= 1, т. е. при изменении
одной из величин только на один процент разность из-
меняется вдвое. Но ведь величины С и К — проект-
ные, они могут быть определены лишь приблизительно,
и ошибки в 5—10% здесь вполне вероятны. Поэтому.
37
если значения Ci и С% или Ai и близки, расчет по
формулам, содержащим разности этих величин, не за-
служивает внимания. Точнее это можно сформулиро-
вать так: если сумма предельных погрешностей сравни-
ваемых вариантов себестоимостей или первоначальных
затрат превышает или равна разности между сравнивае-
мыми величинами, — формулами (2) и (4) пользоваться
нельзя.
Вторая особенность формул, содержащих
разность себестоимостей, заключается в том, что здесь
для сравниваемых вариантов не нужно определять пол-
ные значения себестоимостей, а можно ограничиться
лишь теми их частями, по которым сравниваемые вари-
анты отличаются. Если, например, сравниваются два
варианта обработки какой-либо детали, то можно огра-
ничиться сравнением технологических себестоимостей,
включающих только затраты на материалы, заработную
плату основных производственных рабочих и затраты,
связанные с работой оборудования. Иначе говоря, не
нужно учитывать все остальные составляющие себесто-
имости, поскольку в сравниваемых вариантах они оди-
наковые и при вычитании сократятся. Это обстоятель-
ство значительно упрощает расчеты и его следует
использовать.
Изложенное выше о сравнении вариантов ' отно-
сится только к вариантам адекватным, т. е. одинаковым
по масштабам выпуска продукции, ее качеству, срокам
освоения первоначальных затрат и другим условиям, так
или иначе влияющим на значения С и /С. Если же пере-
численные и другие возможные условия в сравниваемых
вариантах неодинаковы, то их следует привести к оди-
наковым условиям, соответственно изменив расчетные
значения С и К.
Кроме сказанного, рассматриваемое сравнение вари-
антов дает лишь указание на то. какой из двух или
нескольких вариантов лучший. Но это не означает, что
он вообще наилучший из всех возможных вариантов
при настоящем уровне развития техники.
Широкое использование метода сравнения вариан-
тов по коэффициенту экономической эффективности ог-
раничивается в настоящее время и другими причинами.
При сравнении вариантов конструкций, изготовлен-
ных из различных материалов, может оказаться, что
материал А дешевле и выгоднее материала Б, но матери-
38
ал А является дефицитным, строго фондируемым и
поэтому в данный момент приходится остановиться на
варианте менее эффективном, т. е. на материале Б, а в
планирующие органы нужно представить расчет, дока-
зывающий необходимость расширения производства ма-
териала А или выделения на него необходимых фондов.
Важным ограничивающим фактором являются сло-
жившиеся условия ценообразования. Как известно, дей-
ствующие цены на материалы и изделия не равны их
стоимости. Правильный расчет экономической эффектив-
ности должен был бы основываться на стоимости. Но
поскольку в настоящее время это еще практически
неосуществимо, приходится экономические расчеты ба-
зировать на себестоимости, отдавая себе отчет в том,
что такой расчет не отражает всей экономии живого
труда. Правда, в машиностроении это обстоятельство
по-видимому смягчается. Дело в том, что в настоящее
время цены на средства производства ниже их стоимо-
сти. Эти низкие цены на средства производства входят
и в числитель — себестоимость продукции, и в знамена-
тель — первоначальные затраты. Поэтому результаты
сопоставления затрат на средства производства и на
заработную плату по себестоимости приближаются к
сопоставлению всех затрат общественного труда со все-
ми затратами живого труда. Во всяком случае, в проект-
ной практике в настоящее время нет другого способа
сопоставления начальных и эксплуатационных затрат, и
поэтому до разработки и введения цен, полностью соот-
ветствующих стоимости изделий, приходится пользо-
ваться описанным методом сравнения.
Неудовлетворенность результатами сравнения вари-
антов по методу коэффициента экономической эффек-
. тивности Е или минимуму приведенных затрат 3min на-
талкивает на мысль перейти от одного показателя к
системе показателей. На первый взгляд это предложе-
ние прогрессивно. Действительно, система показателей
дает более полное представление о сравниваемых вари-
антах нежели только первоначальные затраты и себесто-
имости изделий. Однако при ближайшем рассмотрении
оказывается, что задача рационального, объективного
выбора наивыгоднейшего варианта этим не решается.
Допустим, что введена система показателей А, Б, С,
Д, характеризующих с разных сторон сравниваемые
39
варианты. Но между этими показателями могут быть
самые различные соотношения, например, Ai>Az,
b'i>52, С1<Сг и Д1<Д2, т. е. первый вариант характе-
ризуется большими значениями показателей А и Б,
а второй — С и Д. Какому варианту отдать предпочте-
ние? Очевидно, для сравнения эти показатели нужно
привести к одному. Без этого не может быть получено
обоснованное решение. Экономика позволяет выполнить
такое приведение в ценностных или других единицах.
Поэтому, не отрицая полезности различных показа-
телей. для более детального изучения сравниваемых ва-
риантов, следует признать, что они не в состоянии заме-
нить расчет по Е — формула (1) или по 3mln — форму-
ла (3).
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
И СЕБЕСТОИМОСТИ МАШИН В ПРОЦЕССЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В технико-экономические расчеты в области машино-
строения часто входят в качестве одной из расчетных
величин затраты на изготовление машин.
Для машин существующих эти данные берутся по
соответствующим ценникам или материалам заводов-
изготовителей.
Для новых машин, по которым еще нет'рабочих чер-
тежей, а известны, и то лишь в первом приближении,
только основные параметры, себестоимость определяет-
ся методом подобия. Сущность этого метода заклю-
чается в следующем.
Себестоимость машины (изделия) можно предста-
вить состоящей из затрат на материалы и затрат на
обработку деталей и сборку машин, пропорциональных
трудоемкости этих работ.
Для ряда подобных машин, т. е. машин одинаковой
конструкции, отвечающих принципу геометрического
подобия и изготовляющихся в одинаковых производст-
венных условиях, затраты на материалы пропорцио-
нальны весу машин 6; трудоемкость изготовления де-
талей в литейных, кузнечных и сборочных цехах также
пропорциональна весу машин G; трудоемкость механи-
ческой обработки, окраски и отделки пропорциональна
поверхности машин F.
40
При этом себестоимость машины равна
H^hfi + hf, (5)
где hgv\ hf — коэффициенты пропорциональности.
Для геометрически подобных деталей вес пропор-
ционален объему или третьей степени линейных разме-
ров (G=Z3), а поверхность—второй степени линейных
размеров (F==l2). Отсюда поверхность можно выразить
через вес G в степени 2/3.
Заменяя в выражении (7) значение F пропорцио-
нальным ему G213, получим
Н = hG + hfsGy\ (6)
Постоянные величины hg и hfe могут быть определе-
ны, если известны значения Н и G для каких-либо двух
подобных машин.
Для определения себестоимости изготовления машин
подобных и близких по весу к существующим выраже-
ние (7) можно упростить, приняв, что все затраты про-
порциональны весу машин:
H^hG, (7)
где h — себестоимость единицы веса.
При пользовании формулой (8) следует помнить, что
в действительности себестоимость растет не. прямо про-
порционально весу, а медленнее, что видно из сравнения
выражений (6) и (7). Поэтому удельная себестоимость
единицы веса h в формуле (7) не остается постоянной
для всего ряда машин данного типа, а изменяется
(уменьшается с увеличением веса машин).
Для практических расчетов величина h определяется
из ценников или по данным заводов, изготовляющих
подобные машины.
Зависимости типа (7) или (8) используются для
предварительного определения себестоимости и трудоем-
кости изготовления не только машин, но и отдельных
деталей. Однако в последнем случае, например, в вы-
ражении для определения трудоемкости изготовления
деталей
Тшп = Ав- (8)
показатель степени т не ограничивается величиной т =
= 2/з-4-1, а изменяется в более широких пределах. В ка-
честве примера в табл. 11 приведены значения коэффи-
41-
Таблица 11
Значения А и т в формуле (8) для укрупненных расчетов
трудоемкости механической обработки деталей в мелкосерийном
производстве на стадии проектирования [26]
Класс Группа и под- группа Вид заго- товки Материал , Класс точно- сти обработки А т
Валы Валы ступенча- тые, средние \ Прокат Сталь ав = = 50-4-60 кГ/ммА 3 0,38 0,60
Сталь ав = = 80-4-100 кГ/мм1 3 0,48 0,60
Валы гладкие мелкие (паль- цы) Пруток Сталь ав = = 504-60 кГ/ммА 4 0,45 0,60
Зубча- тые ко- леса Шестерни Штам- повка Сталь - о = = 80+70 кГ/ммА 3 1,20 0,15
Сталь ав = = 100+125 кГ/мм2 3 2,20 0,15
Рычаги Рычаги простые Штам- повка Сталь ав = - 50-4-60 кГ/мм2 3 0,60 0,40
Доски Крышки круг- лые Отливка Чугун, сталь 4—3 0,48 0,50
Бабки Корпусные де- тали Отливка Чугун, сталь 4—3 0,74 0,60
Втулки Втулки с глад- кими отверс- тиями Труба Сталь св = = 50+60 кГ/ммА 3 0,18 0,35
42
Продолжение табл. 11
Класс Группа и под- группа Вид за- готовки Материал Класс точнос- ти обработки А т
Втулки Втулки со сту- пенчатыми от- верстиями Труба Сталь зв = = 50—60 кГ/мм1 2 3 0,23 0,35
2 0,32 0,35
Мелкие крепеж- ные де- тали Гайки Пруток Сталь ав = = 50-80 кГ/мм*- 3 0,80 0,30
циента пропорциональности А и показателя степени m
в формуле (8) для штучного времени изготовления не-
которых деталей в мелкосерийном производстве. Из
этой таблицы, видно, что показатель степени зависит
главным образом от формы детали и характера обраба-
тываемых поверхностей, а коэффициент пропорциональ-
ности А — от многих других факторов ’.
4. ВЛИЯНИЕ ПОРЯДКОВОГО НОМЕРА И МАСШТАБА
ВЫПУСКА МАШИН НА ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Изложенный метод расчета по удельной себестоимо-
сти единицы веса подобных машин является наиболее
простым, распространенным и наименее точным из всех
известных методов расчета проектной себестоимости
машин2. Однако в большинстве случаев ошибки, полу-
чающиеся при данном расчете, объясняются не столько
несовершенством самого метода, сколько его слишком
широким толкованием и некритическим применением.
1 При значениях А и т, взятых из табл. 11, Т шт выражается
в ч, а вес G — в кг.
2 По-видимому, наиболее точным методом предварительной
оценки стоимостей изделии является расчетно-корреляционный. Он
основан на определении методами корреляционного исчисления,
заимствованными из математической статистики, зависимости себе-
стоимости данной группы изделий от некоторых характерных приз-
наков.
43
Рассмотрим основные источники этих ошибок и спо-
собы их устранения.
1. Расчет себестоимости мащин по весу и стоимости
единицы веса основан на принципе подобия. Следова-
тельно, строго говоря, он справедлив только для гео-
метрически подобных машин и учитывает только раз-
личные размеры машин. Для машин в целом принцип
подобия выдерживается очень редко. Значительно ча-
ще и более строго он выдерживается для отдельных
агрегатов, узлов и деталей. Поэтому правильнее опре-
делять удельную себестоимость не машины в целом, а
отдельных ее частей.
Например, определяя себестоимость самолета, есте-
ственно стоимость планера и стоимость двигателей рас-
считывать отдельно каждую по своим удельным изме-
рителям, а определяя себестоимость автоматической
станочной линии, целесообразно стоимость транспорт-
ных устройств рассчитывать отдельно от стоимости
станков.
Можно сформулировать правило: для предваритель-
ного определения себестоимости машин по стоимости
единицы веса следует ' рассчитывать каждый крупный
узел (агрегат) самостоятельно по своим значениям веса
и удельной себестоимости.
2. В себестоимости современных машин большую и
все возрастающую часть составляют крупные комплек-
тующие агрегаты, узлы и детали. Стоимость таких наи-
более дорогих агрегатов и узлов следует определять
непосредственно поч ценникам поставщиков, а стоимость
остальных деталей — в процентах к ним. Например,
стоимость электроаппаратуры, электроматериалов и их
монтажа определяется в процентах к стоимости элек-
тромашин, гидроаппаратуры — в процентах к стоимости
гидронасосов и двигателей. Во всяком случае, для рас-
чета себестоимости методом подобия следует оставлять
только чистый вес машины без покупных агрегатов, уз-
ловой деталей.
3. Все сказанное выше относилось к себестоимости
подобных машин (изделий), изготовляемых в одинако-
вых производственных условиях на одном технологи-
ческом и организационном уровне.
Среди различных факторов, влияющих на себестои-
44
мость изготовления машин, важнейшим является мас-
штаб выпуска данных машин. Приведем такой пример:
Выпуск автомобилей в год ... 1 000 10000 100000 250000 1 000000
Себестоимость в %............ 100 40 25 18 14
Естественно, что даже в предварительных расчетах
этот фактор должен учитываться. Чтобы выяснить и
обосновать характер наиболее подходящей для этого
математической зависимости, необходимо рассмотреть,
как и за счет- чего изменение программы выпуска влияет
на трудоемкость и себестоимость изделий.
Из выражения
Подготовительно-заключи-
+
Штучно-кальку-
ляционное время
Оперативное
время
тельное время
Размер партии
видно, что при неизменной технологии только увеличение
размера партии обрабатываемых деталей позволяет
уменьшить время на операцию за счет уменьшения доли
подготовительно-заключительного времени, приходяще-
гося на одно изделие. С увеличением программы выпу-
ска увеличивается размер партии и, следовательно,
уменьшается штучно-калькуляционное время на опе-
рацию.
Далее, если увеличивается выпуск продукции на дан-
ном участке иди на предприятии в целом, то, как видно
из выражения,
Себестоимость_Условно-пере- । Условно-постоянные расходы
изделия менные расходы Количество выпущенных изделий
себестоимость изделия уменьшается. Это происходит за
счет уменьшения доли условно-постоянных расходов,
приходящихся на одно изделие1.
Рассмотренное выше уменьшение трудоемкости и
себестоимости относится к , неизменной технологии,
1 Условно-постоянными называются расходы, общая величина
которых не зависит или мало зависит от изменения количества
выпускаемой продукции, если это не связано с изменением коли-
чества и состава средств производства, и режима работы предприя-
тия. К ним относятся заработная плата большей части вспомога-
тельных рабочих, цеховой и общезаводской администрации, а также
расходы, связанные с отоплением, освещением и т. д.
45
оборудованию и уровню организации производства. Но
увеличение программы выпуска продукции позволяет
применять более прогрессивные технологические методы
и более производительное оборудование.
Из выражения
Коэффициент эко-
номической эффек- =
тивности
Снижение себесто-
имости единицы X
изделия
Количество изделий, вы-
пускаемых в год
Первоначальные затраты'
видно, что при неизменной величине коэффициента эко-
номической эффективности, прямо пропорциональной
количеству выпускаемых изделий, можно увеличить пер-
воначальные затраты на проведение различных меро-
приятий по новой технике и рационализации производ-
ства. Собственно говоря, в этом и состоит огромное
экономическое значение нормализации и специализа-
ции, открывающих возможность увеличения выпуска од-
нородной продукции.
Влияние первых двух факторов непрерывно, т. е.
с увеличением партии изделий и выпуска продукции
при неизменных прочих условиях их трудоемкость и
себестоимость непрерывно уменьшаются.
Иначе влияет изменение технологии и организации
производства: изменение трудоемкости и себестоимости
‘происходит здесь ступенчато, по мере того как вводятся
новая технология и оснастка, новое оборудование и но-
вые формы организации производства.
Для предварительных расчетов влияние всех трех
факторов можно учесть гиперболической зависимостью
вида:
Н= —
Na
(9)
или
где Н и Но — себестоимость при выпуске N и No ма-
шин (изделий) в год соответственно;
/Gv = — коэффициент, учитывающий изменение
себестоимости и трудоемкости, связан-
ное с масштабом выпуска.
46
Вообще с изменением масштаба выпуска себестои-
мость изделий уменьшается как за счет уменьшения
затрат на материалы (сокращение припусков благода-
ря более совершенным методам производства загото-
вок), так и за счет уменьшения трудоемкости изготов-
ления. Эти составляющие себестоимости уменьшаются
по-разному. Обычно трудоемкость снижается быстрее и
в большей степени, чем затраты на материалы. Поэто-
му, принимая для обеих составляющих себестоимости
гиперболическую зависимость, следует иметь в виду, что
значения показателей степени будут для них различ-
ными.
По опубликованным данным, показатель, характери-
зующий изменение трудоемкости изготовления в зави-
симости от масштаба выпуска, равен:
для станков и машин ................... а = 0,4;
для приборов........................... а = 0,5.
Изменения себестоимости и трудоемкости изготов-
ления сельскохозяйственных машин в зависимости от
масштаба выпуска характеризуется следующими сред-
неотраслевыми коэффициентами:
При выпуске машин
(в тыс. шт/год)
1,0 5 10 15 20 25 30 50 100
Коэффициент К N для
стоимости изготовления
машин . ..................1,8
Коэффициент КN для тру-
доемкости изготовления
машин.....................2,5
1,3
1,5
1,0 0,850,750,660,57 — —
1,0 0,8 0,650,550,500,450,40
4. Следующим за масштабом выпуска фактором,
влияющим на трудоемкость и себестоимость машины,
является ее порядковый номер, отсчитываемый от пер-
вого — опытного образца.
Трудоемкость изготовления и себестоимость опытных
образцов машин данной конструкции, хотя и подлежа-
щих в дальнейшем выпуску в разных количествах, при-
мерно одинаковы. После изготовления опытных образ-
цов по мере ввода оборудования, освоения технологии
47
и форм организации производства, соответствующих
запланированному масштабу выпуска данных машин,
т. е. по мере освоения серийного (или массового) про-
изводства трудоемкость изготовления и себестоимость
уменьшаются сначала быстро, а затем медленнее. После
определенного порядкового номера (п0) изменения ста-
новятся несущественными (фиг. 6).
Фиг. 6. Изменение трудоемкости изготов-
ления изделий по мере освоения их серий-
ного производства:
7Vf. N" — запланированные масштабы выпуска
изделий (шт./год; N’>N"y, tq, tq —трудо-
емкости изготовления изделий к моменту полного
освоения серийного выпуска; /Iq, «о —порядко-
вые номера изделий к моменту полного освоения
серийного выпуска.
Нормативы трудоемкости и себестоимости единицы
веса, которыми обычно пользуются, относятся именно к
этому периоду, когда серийное производство освоено.
Если исходить из трудоемкости (или себестоимости) 1 кг
(обозначим ее через т0), соответствующей порядковому
номеру ц0, то трудоемкость т, соответствующая номеру
n<ZnQ, определится из выражения
= (10)
где /(„=[—У —коэффициент, учитывающий степень
\ п I
освоения серийного производства.
48
При небольшом числе выпускаемых машин и замет-
ном снижении трудоемкости их изготовления с каждой
последующей машиной, как это имеет место в тяжелом
машиностроении и самолетостроении, влияние порядко-
вого номера можно учитывать по формуле
где п—порядковый номер машины, интересующей нас;
Ti — трудоемкость изготовления первой машины;
|3.— показатель степени (для изделий различных
отраслей приборе- и машиностроения США он
лежит в сравнительно узких пределах |3 =
= 0,284-0,38 [17].
Кривые r=f(n), называемые «кривыми освоения»,
«кривыми снижения трудоемкости при освоении произ-
водства» и т. п. широко использовались при расчетах в
годы второй мировой войны, в авиационной промышлен-
ности США, а в настоящее время получили распростра-
нение и во многих других отраслях. Дело в том, что
обычные нормативы, например трудоемкости, составля-
ются для установившихся условий производства, в то
время как некоторые изделия сменяются настолько ча-
сто, что производство их вообще не выходит из стадии
освоения. В этих условиях кривые освоения дают по-
правочные коэффициенты к затратам труда и т. п., не-
обходимые для планирования производства.
Рассматриваемый здесь фактор по существу своему
является показателем темпов снижения • трудоемкости
изготовления изделий по мере освоения их выпуска.
Иногда для большей наглядности он используется как
коэффициент скорости освоения (Ас.о), показывающий,
во сколько раз уменьшается трудоемкость при удвоении
порядкового номера изделия:
При наших обозначениях указанным выше показа-
телям степени |3 = 0,284-0,38 соответствуют значения ко-
эффициента Лс. <> = 0,824-0,77.
5. Наконец, все нормативы трудоемкости и себестои-
мости изготовления машин имеют временный характер.
С течением времени в связи с техническим прогрессом
и ростом культуры работающих растет производитель-
49
ность труда и благодаря этому уменьшается трудоем- j
кость и себестоимость производства аналогичных изде-
лий. Поэтому, если выпуск двух машин разделен ин-
тервалом времени t лет при среднем приросте произво-
дительности труда на данном предприятии р % в год,
то между удельными значениями трудоемкости изготов-
Фиг. 7. Схема определения трудоемкости и себестоимости
изготовления машин в процессе их проектирования.
ления, соответствующими началу и концу этого перио-
да, будет следующее соотношение:
(11)
коэффициент, учитывающий влияние
повышения производительности тру-
да на трудоемкость изготовления.
С учетом всех факторов трудоемкость изготовления
агрегата, узла или машины весом G можно представить
в виде-формулы
T = G^KNKnKt. (12)
Описанная выше методика определения трудоемко-
сти изготовления и себестоимости машин показана схе-
матически на фиг. 7.
ГЛАВА III
ЗАТРАТЫ НА МАТЕРИАЛЫ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
1. ПРИМЕНЕНИЕ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
По мере развития техники доля прошлого труда в
стоимости продукции неуклонно повышается, а живо-
го—понижается, но так, что общая совокупность за-
трат общественного труда на единицу продукции умень-
шается. На материалы сейчас приходится около 60%
общей себестоимости продукции машиностроения и из
года в год эта доля закономерно увеличивается. По-
этому практическое решение любой задачи в области
машиностроения должно учитывать, наряду с другими
вопросами, необходимость экономного расходования
материалов. Однако при всем огромном значении эко-
номии затрат на материалы в машиностроении, о чем
подробно будет сказано дальше, следует подчеркнуть,
что эта экономия никогда не должна являться само-
целью, а должна подчиняться народнохозяйственным
интересам. Например, снижение веса машин, выгодное
с точки зрения экономии материалов и снижения себе-
стоимости маШин, лишено смысла и, более того, вредно,
если при этом непропорционально снижается надеж-
ность и долговечность машин, т. е. возникают огромные
потери при их эксплуатации. Для удобства и упрощения
вес машин, материальные затраты и себестоимость ма-
шин, их надежность, долговечность и затраты на ремонт
обычно рассматриваются раздельно, но в действитель-
ности экономически они неразрывны, и ни в коем слу-
чае общие народнохозяйственные интересы здесь не
должны приноситься в жертву временным выгодам,
51
стремление к которым продиктовано узкими, местными
интересами.
Серьезные требования, предъявляемые к деталям
современных машин, естественно, вызывают появление
новых материалов и уже сегодня большинство из встре-
чающихся в природе элементов применяются в промыш-
ленности. Среди элементов, которые приобрели за по-
следнее время важное значение, следует назвать титан,
германий и цирконий. В будущем, вероятно, важней-
шими конструкционными материалами будут всевозмож-
ные синтетические вещества, обладающие разносторон-
ними свойствами. В настоящее время основным мате-
риалом, применяемым для изготовления машин, являет-
ся железо и его сплавы — так называемые черные ме-
таллы.
С достаточным основанием можно сказать, что сов-
ременный металлический фонд всех стран, накопленный
за длительное время и содержащийся в конструкциях
машин, оборудовании, транспортных средствах, предме-
тах коммунального обслуживания и т. п., составляет
2,5 млрд, т черных металлов.
Динамика производства чугуна, стали и проката в
СССР характеризуется данными, приведенными в
табл. 12. О наследии, доставшемся Советскому Сою-
зу от дореволюционной России в этой области, можно
Таблица 12
Производство черных металлов в СССР в млн. m
Металл 1913 г. 1958 г. I 960 г. 1963 г.
Чугун 4,2 39,6 46,8 58,7
Сталь 4,2 54,9 . 65,3 80,2
Прокат 3,5 43,1 51 62,4
судить по тому, что уровень 4,2 млн. т/год чугуна, вы-
плавленного в России в 1913 г., был достигнут: в Анг-
лии— в 1863 г., в США — в 1882 г. и в Германии —
в 1894 г.
Важной в экономическом отношении является струк-
тура потребления черных металлов, т. е. соотношение
между объемами чугунных и стальных отливок, а также
52
между отливками и прокатом. Доля отливок из серого
и ковкого чугуна и из стали в общем объеме отливок
из черных сплавов в СССР, США и ФРГ характери-
зуется данными табл. 13.
Таблица 13
Удельный вес отливок из серого и ковкого чугуна и из стали
в общем объеме отливок из черных сплавов в %
Страна Серый чугун Ковкий чугун Сталь Всего
СССР 75,5 3,5 21,0 100
США 82,8 5,7 11,5 100
ФРГ 85,7 4,85 9,45 100
Заметим, что доля 10—11% отливок из стали в об-
щем объеме отливок из черных металлов достаточно
устойчивы и почти совпадают с средними данными за
последние годы по более широкому кругу стран.
Из табл. .13 видно, что в общем объеме отливок из
черных сплавов доля стальных отливок в СССР в 2 раза
больше, чем в США. Чем же объясняется это различие?
Многие видят причину этого в том, что некоторые
детали отливающиеся за рубежом из чугуна, у нас от-
ливаются из стали, и в связи с этим рекомендуют
«учесть зарубежный опыт замены стальных отливок
чугунными» [27]. Разумеется, что замена стальных от-
ливок более дешевыми чугунными очень выгодна (се-
бестоимость фасонных стальных отливок на 40—50%
дороже, чем чугунных). Но в действительности при-
чина большой доли стальных отливок заключается, как
нам кажется, не в этом. Представляется более правиль-
ным другое объединение.
В начале развития советского машиностроения от-
ношение между объемом чугунных и стальных отливок
было у нас таким же, как и за рубежом в то время.
Постепенно за границей стальные литые детали в
новых машинах стали заменять деталями, изготовляе-
мыми путем сварки и штамповки из проката, а у нас в
стране не смогли это сделать своевременно, так как
рост продукции машиностроения значительно опережал
производство проката. Так и сложилась нынешняя
структура, безусловно, невыгодная государству. Это
подтверждается следующими факторами.
53
В общем объеме черного Металла, используемого в
советском машиностроении, доля проката значительно
меньше, чем за границей. Так, объем чугунных, сталь-
ных и цветных отливок на 1 т используемого проката
на машиностроительных заводах СССР составляет
345 кг, а в США—207 кг.
В СССР удельный вес производства литейного чу-
гуна в общей его выплавке сейчас в 2 раза выше, чем
в США, Англии и Франции.
Следовательно, многие детали, изготовляемые в
США и других странах путем штамповки и сварки из
проката, у нас из-за сложившейся структуры производ-
ства и потребления заготовок отливаются чаще всего,
конечно, из стали. О потерях, которые мы от этого несем,
можно судить по следующим данным.
Себестоимость 1 т чугунных машиностроительных
отливок разных видов составляет 120—170 руб. Тонна
сварных прокатных заготовок стоит 60 руб. Но в послед-
нем случае металла расходуется на одну треть меньше.
Поэтому в конечном итоге детали из проката обходятся
дешевле чугунных.
Себестоимости 1 т стальных отливок составляет в
среднем 175 руб., т. е. на 15 руб. больше, чем сварных
конструкций из проката. Поковки и штамповки массо-
вого производства будут стоить еще дешевле. А метал-
ла при изготовлении деталей из проката, штамповок и
поковок расходуется на 20% меньше. Следовательно,
детали из проката дешевле литых примерно на 25%.
Таким образом, выходом из создавшегося положе-
ния является не замена стальных отливок чугунными,
а вообще замена отливок, в первую очередь, конечно
стальных сварными конструкциями из проката. Рас-
четы показывают, что при замене двух миллионов тонн
чугунных и такого же количества стальных отливок
сварными деталями из проката экономический эффект
составит 130 млн. руб. в год.
2. РОСТ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК из СЕРОГО ЧУГУНА
В СРАВНЕНИИ С РОСТОМ ВЫПУСКА ПРОМЫШЛЕННОЙ
ПРОДУКЦИИ
Для выяснения тенденции применения отдельных ма-
териалов необходимо сопоставить за большой промежу-
ток времени объем производства этого материала
54
с. общим объемом промышленного производства и от-
дельно с продукцией металлообрабатывающей промыш-
ленности.
Такое исследование по отливкам из серого чугуна
было представлено 25-му Международному конгрессу
литейщиков [5].
Исследованием было охвачено производство отливок
из серого чугуна в Швеции, ФРГ, США и Англии. Най-
денные соотношения выражены уравнением
у = ахь,
в котором у — потребление серого чугуна;
х — в одном случае объем производства всей
промышленности, а в другом — выпуск
продукции металлообрабатывающей про-
мышленности;
а и Ь — константы.
Производство серого чугуна, как показало исследо-
вание, увеличивалось во всех названных выше странах
очень медленно, значительно медленнее, чем продукция
всей промышленности в целом. Производство серого чу-
гуна является функцией всей промышленной продукции
с показателем степени в пределах 6=0,74-0,8. Еще боль-
ше отстает производство серого чугуна от выпуска про-
дукции. металлообрабатывающей промышленности;
здесь показатель степени лежит в пределах Ь = 0,5-4-0,64.
Если же из производства серого чугуна исключить
слитки и трубы, то показатель степени еще больше
уменьшится и станет равным 6 = 0,44-4-0,58. Иными сло-
вами, если, например промышленное производство уве-
личивается в 2 раза, то выпуск отливок из серого чу-
гуна увеличивается только в 2°’7ч-2°>8= 1,62ч-1,74 раза;
если продукция металлообрабатывающей промышленно-
сти увеличивается в 2 раза, то выпуск отливок из серого
чугуна увеличивается в 2°>5ч-2°-64= 1,414-1,56 раза, а без
учета болванок и труб в 2°’44ч-2°’58= 1,36ч-1,49 раза.
Тот 'факт, что темпы роста производства серого чу-
гуна в указанных четырех странах оказались очень
близкими, позволяет сделать некоторые общие выводы.
При определении темпов роста, вероятно, наиболее
важными являются следующие три фактора:
1) повышение качества отливок и техническое усо-
вершенствование способов литья, которое отчасти
55
заключается в уменьшении веса отливок и, следователь-
но, в общем уменьшении потребности в чугунных
отливках;
2) замена деталей, отлитых из чугуна, деталями из
других материалов или изготовленных другим способом;
3) прогресс в отраслях промышленности, потребляю-
щих чугунные отливки.
Существует много факторов, влияющих на снижение
веса отдельной отливки, но факторов, способствующих
увеличению веса, имеется очень мало; возможно, что
таких факторов и вообще нет. Поэтому общий вес вы-
пускаемых отливок уменьшается, что является также и
следствием усовершенствования способов литья. Благо-
даря этим способам конструкторы получили возмож-
ность создавать такие детали, которые, несмотря на
свой малый вес, удовлетворяют всем предъявляемым
к ним требованиям. Без таких усовершенствованных
способов производство отливок из серого чугуна нахо-
дилось бы на значительно более низком уровне.
На снижение веса отливок влияют высокое качество
чугуна, высокая чистота поверхности и жесткие допуски,
а также правильная конструкция отливок.
3. ПРИМЕНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
В МАШИНОСТРОЕНИИ
Металлический алюминий был впервые получен в
1825 г., и лишь через 20 лет, в 1845 г., удалось получить
сплошной белый металл.
Алюминий экспонировался на выставках и в му-
зеях как диковинка. Его добыча стоила дороже золота,
а поэтому промышленное использование было невоз-
можно. Решительный перелом в производстве алюми-
ния был подготовлен крупными успехами электротехни-
ки, которыми ознаменовался конец прошлого столетия,
и открытием в 1886 г. способа получения алюминия пу-
тем электролиза.
Важнейшим фактором, определяющим экономику
получения алюминия, является расход электроэнергии.
Еще до недавнего времени на получение 1 т алюминия
затрачивалось около 25 тыс. квт-ч электроэнергии.
Отсюда становится ясным, что важнейшим условием
развития алюминиевой промышленности, является обес-
печение заводов по производству алюминия дешевой
электроэнергией.
56
Рост мирового производства алюминия характери-
зуется следующими данными:
Год 1825 1880 1890 1910 1920 1930 1940 1950 1960
Тыс. т Несколько килограммов 0,2 11 50 150 270 750 1257 4556
Алюминий обычно используется не в чистом виде,
а в виде сплава. Применение алюминиевых сплавов оп-
ределяется такими важнейшими их свойствами:
1. Удельный вес алюминиевых сплавов колеблется
(в зависимости от ^марки сплава) в пределах от у = 2,65
до у = 2,95; чаще всего у = 2,7—2,8. Следовательно эти
сплавы в 7,2 : (2,65-4-2,95) «2,74-2,5 раза легче чугуна
и в 7,8 : (2,654-2,95) ~ 34-2,7 раза легче стали.
2. Удельная теплоемкость алюминия в 2 раза, а теп-
лопроводность в 4—5 раз выше, чем у чугуна.
3. Удельное сопротивление электрическому току для
алюминия (2,82 мком-ом при 20°C), несколько больше
сопротивления меди (1,72) и во много раз меньше со-
противления стали (около 15).
4. Алюминиевые сплавы легко обрабатываются реза-
нием и давлением, обладают хорошими литейными свой-
ствами и благодаря этому изделия из них могут полу-
чаться отливкой в кокиль и под давлением.
5. Предел прочности алюминиевого сплава при рас-
тяжении, например, дуралюмина марки Д6-Т равен
а в =4200 кГ/см2, а его модуль продольной упругости
£ = 7,5-105 кГ]см2. Для сравнения напомним, что средне-
углеродистая сталь марки 45 имеет щ =6000 к.Г]см2,
т. е. в =1,43 раза и £ = 2,1 106 7 кГ/см2, т. е. в
4200 г
2,1-10в
7,5-10з
= 2,8 раза выше, чем у дуралюмина Д6-Т.
6. Склонность к окислению алюминиевых сплавов
ниже, чем у черных металлов, поэтому внешний вид
алюминиевых деталей дольше сохраняет свой естествен-
ный металлический блеск.
7. В настоящее время цены на алюминиевые сплавы
в 5—9 раз выше цен на стальные материалы,
О сравнительной стоимости алюминия можно судить
по следующим данным. В ФРГ в 1955 г. за одну марку
57
Можно было купить: 430 см3 железа, 166 см3 алюминия,
86 см3 цинка, 53 см3 свинца, 31 см3 меди.
Существенное отличие свойств алюминия от других
металлов почти по всем показателям и особенно по
удельному весу затрудняет его сопоставление с другими
материалами в общем виде. Известны попытки обойти
это затруднение. Они заключаются в том, что сравни-
вают не стоимости единицы веса (руб/кг), а стоимости
единицы объема (руб/см3). Смысл перехода к объемной
стоимости заключается в том, что при определенных
габаритах детали затраты материала определяются объ-
емом, а вес является производным от объема и удель-
ного веса. Аналогично этому при сравнении прочности
и жесткости сопоставляют не <ув и Е, а удельные вели-
те Е
чины — и —, так как именно они при одинаковых про-
чт т
чих условиях определяют вес детали.
Поэтому, хотя предел прочности алюминия ниже,
чем , у Стали, — удельное значение этой величины полу-
чается у алюминия более высоким: — = 14,7-105 для
т
дуралюмина, против 7,6-105 для среднеуглеродистой
стали.
£
Удельная жесткость дуралюмина —= 2,6-108 почти
Т
такая же, как у стали (2,7 - 10s).
Значительно более высокая удельная прочность алю-
миниевых сплавов является важнейшим фактором, опре-
деляющим их применение в авиации. Однако в других
областях ни один из этих показателей сам по себе не
является решающим. Очень часто более высокая цена
алюминия как материала перекрывается сокращением
затрат на механическую обработку благодаря тому, что
алюминиевая деталь даже сложной формы, получен-
ная литьем под давлением почти не требует обработки
резанием. Так как все это не может быть учтено в об-
щем виде, то наиболее правильным является сравнение
себестоимости конкретных деталей. Только в этом слу-
чае можно полностью учесть все отличительные осо-
бенности таких различных конструкционных материа-
лов, как, например, алюминий и чугун или сталь.
Семилетним планом развития народного хозяйства
предусматривается увеличение производства алюминия
в Советском Союзе в 1965 г. по сравнению с 1958 г.
58
в 2,8—3 раза. Это очень большой рост, но он все же не
удовлетворит всех неотложных нужд страны. Из-за не-
достатка алюминия мы вынуждены ограничивать его
применение. Вследствие этого мы проигрываем в весе
машин и металлоконструкций в скоростях железнодо-
рожного, автомобильного и других видов транспорта, в
расходе горючего и несем от этого большой ущерб.
Совершенно очевидно, что необходимо изыскивать
дополнительные средства увеличения производства алю-
миния.
Рассмотрим применение алюминия на примере авто-
мобильной промышленности1.
Применение алюминия в автомобильной промыш-
ленности непрерывно увеличивается. В настоящее вре-
мя в индустриально развитых странах на производство
автомобилей расходуется 30—40% общего потребления
алюминия. В 1960 г. в автомобильной промышленности
было израсходовано алюминия (первичного и вторич-
ного) из общего потребления страны: в Италии 33%,
в Англии 20%, во Франции 24,1%, в ФРГ — 21,6%.
В 1959 г. средний вес алюминиевых деталей одного
автомобиля составлял: в США — 21,4 кг\ в ФРГ — 23,2,
во Франции — 29,7 и в Италии — 35,1 кг.
Как видно, из приведенных данных, в капиталисти-
ческих странах Европы, особенно в Италии легкие ме-
таллы используются в автомобилях более широко, чем
в США. Правда, и внутри одной страны использование
алюминия в автомобилях различных марок колеблется
в широких пределах. Так, вес алюминиевых деталей ав-
томобиля BMW составляет 16,5%, a Opel-Rekord —
лишь 1 % общего веса. Аналогично в США расход алю-
миния на один автомобиль колеблется от 50—65 кг
(Рамблер, Сиешилл, F-85) до 11,5 кг (автомобиль Ларк
фирмы Студебеккер-Паккард)1 2.
Алюминий используется для изготовления головок
блоков цилиндров, поршней, картеров коробок передач,
1 По оценкам экономической комиссии ООН в Европе, в 1952 г.
все виды транспорта потребляли 23% мирового производства алю-
миния. Из них: автомобилестроение и подвижной состав городского
транспорта—13%, воздушный транспорт — 7%, железнодорожный
транспорт — 2% и судостроение — 1 %.
2 В грузовых автомобилях этот вес давно перевалил за 100 кг.
Расход алюминия на один отечественный автомобиль недавно нахо-
дился в пределах от 7 кг (КАЗ-5858) до 44 кг (МАЗ-200).
59
а также отдельных частей двигателя, масляных поддо-
нов, картеров водяных и масляных насосов, всевозмож-
ных крышек, корпусов термостатов, дисков колес и тор-
мозных барабанов.
Детали из алюминия в узлах автомобиля распреде-
ляются следующим образом (в %):
Колеса (и барабаны).......................................30—40
Блоки двигателей . . . . .................................20—25
Буфера....................................................10—15
Головки цилиндров ...................................... 10—12
Радиаторы ............’................................. 5—6
Впускные патрубки ...................................... 5
Глушители .............................................. 4—5
О ежегодном росте применения алюминия в амери-
канских автомобилях можно судить по следующим циф-
рам его расхода на один автомобиль в среднем по всем
фирмам:
Годы 1939 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961
Вес в кг 2,25 13,4 16 18 20,5 21,4 24,6 28,3
За последнее десятилетие ежегодный прирост при-
менения алюминия в американских автомобилях соста-
вил 10—15%.
Что дает применение алюминиевых сплавов в авто-
мобиле?
Подсчеты показывают, что при замене деталей из
черных металлов деталями из алюминиевых сплавов
вес грузового автомобиля снижается на 20—25%, лег-
кового на 25—30%, а автобуса на 30—35%.
Применение 1 кг алюминия в конструкции двига-
теля снижает его вес на 1 кг. При этом на каждые
100 кг уменьшения веса автомобиля расход горючего
снижается на 0,8—1,2 л на 100 км пробега.
При уменьшении веса автомобиля на 20% расход
резины сокращается на 50—60%. По-видимбму, наи-
больший экономический эффект достигается при замене
литых корпусных чугунных деталей алюминиевыми, от-
литыми в кокиль или под давлением (примерно 84%
алюминия в легковых автомобилях — отливки). При
60
Таблица 14
Применение алюминиевых сплавов
Основание для применения алю- миния Детали, узлы и машины, изготовляемые из алюминия
1. Облегчение труда, дости- гаемое благодаря уменьшению веса узла, машины Ручные механизированные инстру- менты (дрели, зубила, гайковерты, рубанки, пилы и т. п.); бытовые приборы
2. Уменьшение тяговых уси- лий, мощности, расхода горю- чего на подъем и перемещение масс; повышение наибольших | достижимых скоростей, высот, дальности полета Детали и узлы быстроперемещае- мых транспортных устройств: спут- \ ников, ракет, самолетов, железно- дорожных вагонов и локомотивов, судов и т. п.
3. Уменьшение масс или моментов инерции для умень- шения динамических нагрузок в приводах, а также потерь энергии и времени на процес- сы пуска и торможения Быстроходные шкивы в приводах с частыми пусками (например, в ал- мазно-расточных станках) детали, движущиеся возвратно-поступательно (например, шатуны зубодолбежных станков, головки хонинговальных станков ит. п.)
4. Уменьшение степени не- уравновешенности Быстровращающиеся .шкивы и ро- торы, крылатки вентиляторов и т. д.
5. Уменьшение габаритов и расхода материала на проти- вовесы и другие уравновеши- вающие устройства Корпуса многошпиндельных голо- вок вертикально-сверлильных, рас- точных и других станков.
6. Уменьшение деформаций, главным образом изгиба, под действием собственного веса Концевые, свешивающиеся с на- правляющих части столов шлифо- вальных станков; крановые стрелы и мосты
7. Снижение тепловой на- пряженности благодаря улуч- шению теплоотвода Тормозные барабаны автомобилей, поршни и цилиндры двигателей, раз- личные емкости
8. Повышение коррозионной стойкости, улучшение внешне- го вида Кровля, кухонная посуда, декора- тивные элементы
61
Продолжение табл. 14
Основание для применения алю- миния Детали, узлы и машины, изготовляемые из алюминия
9. Повышение грузоподъем- ности подъемно-транспортных устройств без увеличения их собственного веса, необходи- мое при реконструкции дейст- вующих предприятий 10. Облегчение и удешев- ление производства . Стрелы, мосты и другие детали крановых конструкций (при замене обычных мостовых кранов аналогич- ными из алюминиевых сплавов можно повысить их грузоподъемность на 25—30% без изменения опорных конструкций; крановые стрелы из алюминиевых сплавов позволяют уве- личить грузоподъемность на 20—25% или при сохранении грузоподъемно- сти увеличить длину стрел на 15— 20%) Детали сложной формы, отливае- мые в кокиль или под давлением (гидропанели, картеры и корпуса ко- робок передач и двигателей, головки цилиндров двигателей и т. п.), по- лучаемые штамповкой, глубокой вы- тяжкой, прессованием.
этом сокращение веса и себестоимости достигается од-
новременно за счет нескольких составляющих: меньшего
удельного веса, меньшей толщины стенок и ребер, мень-
ших припусков на обработку и меньшей трудоемкости
механической обработки.
Для сопоставления приведем затраты на изготовле-
ние блока цилиндров из алюминия и серого чугуна.
Показатели Серый чугун Алюминий
Вес необработанной отливки в кг . . . . . . . . 85,0 34,0
Вес обработанной отливки в кг . . . . 75,0 30,0
Соотношение цен на заготовки в % . . . . . . . . юо 160
Время обработки в мин . . . . 750 170
Соотношение себестоимостей обработанной ОТЛИВ-
ки в % . . . . юо 99
Из приведенных данных видно, что несмотря на зна-
чительно большую по сравнению с чугуном цену на алю-
миний, себестоимость алюминиевого блока оказывается
ниже, чем чугунного. Таким образом, эксплуатационные
преимущества от снижения веса, о которых было ска-
зано выше достигаются без увеличения затрат на изго-
товление алюминиевого блока,
62
Обобщая опыт использования алюминиевых сплавов
в машиностроении можно для предварительной ориен-
тировки составить табл. 14, показывающую, где выгод-
но в настоящее время применять алюминиевые сплавы.
Конечно, наибольший экономический эффект достигает-
ся в тех случаях, когда применение алюминиевых спла-
вов диктуется не одной, а несколькими названными в
таблице причинами (основаниями).
Увеличение производства алюминия в Советском
Союзе в ближайшие годы и снижение цен на алюминий
будут способствовать дальнейшему расширению его при-
менения.
4. ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТМАСС В МАШИНОСТРОЕНИИ
Все материалы, применявшиеся до последнего вре-
мени в промышленности в том или ином виде, встреча-
ются в природе. Характерным для новых — синтетиче-
ских материалов, появившихся за последние десятиле-
тия, является то, что непосредственно в природе они не
встречаются, а создаются искусственно, т. е. синтези-
руются. В результате получаются материалы с исклю-
чительно разнообразными, заранее заданными свойст-
вами. Номенклатура таких искусственных (синтетиче-
ских) материалов быстро и непрерывно растет. Неко-
торые из них уже стали незаменимыми материалами
в современной технике.
В машиностроении особое значение приобрели пла-
стические массы (пластмассы). Пластмассами называют
полимеры, размягчающиеся только при высоких темпе-
ратурах. В широком интервале температур они явля-
ются твердыми телами большой прочности и достаточ-
ной упругости. При низких температурах пластмассы
становятся хрупкими. Рабочий интервал температур
для них лежит между температурой возникновения
хрупкости и температурой размягчения, т. е. колеблется
в широких пределах.
Пластмассы состоят в основном из двух компонен-
тов— смолы (связующего) и наполнителя. В зависимо-
сти от поведения связующего при нагреве пластмассы
разделяются на термореактивные и термопластические.
К термореактивным относятся материалы, которые
при нагревании и сжатии переходят в неплавкое и не-
растворимое состояние, причем этот процесс необратим.
63
Термопластические пластмассы при нагреве плавятся
(становятся пластическими), а при охлаждении затвер-
девают, причем этот процесс обратим: термопластиче-
ские материалы могут быть повторно переработаны.
Важнейшим компонентом пластмасс является свя-
зующее вещество — смола, влияющая на все основные
свойства материала: физико-механические, химические,
диэлектрические и др.
Наполнители влияют на прессовочные свойства (те-
кучесть, уСадку), теплоемкость, режим переработки
материала в изделие (удельное давление, температуру
прессования) и на механическую прочность готовых из-
делий. В качестве наполнителей применяют органиче-
ские (древесная мука, ткань, бумага, искусственные и
растительные волокна и др.) и неорганические (асбест,
тальк, каолин, слюда, стеклянное волокно и др.) ве-
щества.
В пластмассы добавляются также пластификаторы
для повышения пластичности изделия и облегчения
вальцевания и прессования, а также красители для
придания изделиям желаемого цвета.
По основным механическим свойствам и областям
применения пластмассы разделяются на силовые и не-
силовые (декоративные, изоляционные и др.). Силовые
пластмассы подразделяются, в свою очередь, на конст-
рукционные, фрикционные и антифрикционные;
О все возрастающей роли пластмасс в современном
хозяйстве свидетельствует исключительно высокий темп
развития их производства.
Мировое (без социалистических стран) производство
синтетических смол и пластмасс характеризуется сле-
дующими данными [25]:
Годы 1929 1938 1948 1950 1960 1961 1962 1975 (прогноз ино- странной печати)
Тыс. т 85 350 980 1600 6400 7750 8500 18000—20000
Относитель- ные единицы 1 4,1 12,5 18,4 75,3 91,2 100 212—235
Таких темпов развития не знали даже ведущие от-
расли — черная и цветная металлургия. В то время как
64
производство чугуна за 30 лет (1929—1959 гг.) увеличи-
лось в 1,5 раза, а алюминия в 12 раз, мировое произ-
водство пластических масс возросло в 66 раз.
Ведущее положение в производстве синтетических
смол и пластмасс занимают пока США, хотя их доля
в мировом производстве уменьшилась с 61% в 1950 г.
до 40% '(приблизительно) в 1962 г. Это объясняется
более быстрым ростом производства в ряде стран и в
первую очередь в ФРГ, Японии, Англии, Франции,
Италии.
Производство пластмасс в США росло следующим
образом (24]:
Годы 1950 1960 1961 1962 1970 (прогноз ино- странной печати)
Тыс. m 1043 2851 3110 3600 5000
Выплавка стали в США уменьшилась с 117 млн. т
в 1955 г. до 98 млн. т в 1961 г., т. е. на 16,2%, а выра-
ботка пластмасс за тот же период увеличилась на 76,5%.
Даже в кризисном 1961 г., когда все промышленное
производство США увеличилось лишь на 1%, выпуск
пластмасс возрос на 9,1 %.
За последние 20 лет потребление пластмасс в США
возросло в 10 раз, а за истекшие 10 лет утроилось.
В СССР производство пластмасс в 1953 г. составило
103,6 тыс. т, в 1960 г. — 332 тыс. т, а в 1963 г. — 589 тыс. т.
Декабрьский (1963 г.) Пленум ЦК КПСС, исходя из
потребностей и реальных возможностей страны, принял
программу ускоренного развития химической промыш-
ленности, согласно которой производство пластмасс и
синтетических смол должно составить в 1970 г. 3500—
4000 тыс. т, т. е. производство пластиков в 1970 г. дол-
жно возрасти в 6—6,9 раза по сравнению с уровнем
1963 г.
Развитие производства пластмасс требует соответст-
вующих мощностей для их переработки в изделия. Что-
бы выпустить тысячу тонн пластмасс в год, нужен штат
из восьми рабочих. Для переработки этой же тысячи
тонн в изделия требуется 400 чел., т. е. в 50 раз больше.
Поскольку коэффициент расхода пластмасс на тонну
изделий и полуфабрикатов близок к единице, перера-
3 С. М. Ямпольский, Л, Б. Эрлих 65
ботку пластмасс выгоднее производить ближе к местам
потребления, так как транспортировка материалов более
компактной массы требует меньших затрат, чем транс-
портировка готовых изделий.
С появлением новых материалов необходимо устано-
вить области их рационального применения. Решение
этой технико-экономической задачи усложняется в дан-
ном случае следующими обстоятельствами:
1. Промышленный выпуск пластмасс насчитывает
всего лишь полтора-два десятка лет. Между тем как
производство черных и цветных металлов, с которыми
они иногда сопоставляются, развивалось и совершенст-
вовалось на протяжении сотен лет. Удельные затраты,
связанные с производством пластмасс, быстро снижа-
ются по мере расширения масштабов выпуска этих ма-
териалов. О темпах и размерах этого снижения можно
судить на примере США, где производство пластиче-
ских масс увеличилось с 1341 тыс. т в 1954 г. до
3110 тыс. т в 1961 г., т. е. на 132%, а число работников
в этой отрасли за те же годы увеличилось со 100 до
134 тыс. или на 34%. Цены на полиэтилен высокого
давления снизились с 900 долларов за 1 т в 1953 г. до
440—5501 долларов в 1962 г.
Поэтому в проектных расчетах сравнение затрат на
производство металлов и пластмасс следует делать с
учетом перспективного развития производства пласт-
масс в ближайшие годы.
2. Металлы по способам производства, переработки,
а также эксплуатационным свойствам коренным обра-
зом отличаются от пластических масс, поэтому сопо-
ставление этих материалов не может ограничиваться
лишь одной какой-либо стороной, например сравнением
себестоимости деталей, изготовленных из этих материа-
лов. Сравнение должно охватить все стороны: произ-
водство самих материалов, включая капитальные вло-
жения в сопряженные области; переработку материа-
лов в детали; поведение деталей в эксплуатации. В на-
стоящее время результаты таких комплексных исследо-
ваний еще не опубликованы.
В общем виде экономический эффект от применения
пластических масс выражается в следующем.
Удельные капитальные вложения, необходимые для
создания мощностей по производству пластмасс, ниже,
66
чем в отраслях, производящих заменяемые материалы.
Считается, что применение 1 т пластмасс в тяжелой
промышленности позволяет уменьшать капитальные
вложения (с учетом сопряженных областей) на 1240 руб.
Переработка пластических масс в изделия обычно
требует меньших трудовых затрат, чем изготовление та-
кой же продукции из металла, дерева и других тради-
ционных материалов. При этом чем сложнее форма
изделий, тем эффект выше. В среднем применение 1 г
пластмасс в тяжелой промышленности дает сокращение
трудоемкости на 330 ч.
Благодаря малому объемному весу (для различных
видов пластмасс он колеблется от 0,9—2,3 г{см.3 туа
0,01—0,2 г/см3 для пенопластов и поропластов, т. е.
пластмассы в 3—700 раз легче стали и в 1,5—270 раз
легче алюминия), исключительно высокой химической
стойкости, превосходящей все известные металлы (на-
пример, политетрафторэтилен не растворяется даже в
кипящей «царской водке»), высоким антифрикционным
свойствам, хорошим фрикционным качествам, диэлек-
трическим свойствам (некоторые виды специальных
пластмасс являются лучшими диэлектриками современ-
ной техники, а в высокочастотных устройствах радио-
связи, телевидения, генераторах т. в. ч. и других аппа-
ратах они не могут быть заменены никакими другими
видами диэлектриков) пластмассы во многих случаях
незаменимы.
Следует подчеркнуть, что если совсем еще недавно
пластические массы успешно заменяли в некоторых ма-
шинных узлах дефицитные цветные металлы, то сегодня
области применения пластмасс в машиностроении стали
значительно шире. Пластические массы являются само-
стоятельным конструкционным материалом с исключи-
тельно широкими возможностями. Некоторые конструк-
ции деталей машин и приборов вообще теперь немыс-
лимы без изготовления их из пластмасс. По мере увели-
чения производства пластмасс они должны найти ши-
рокое применение там, где это дает наибольший эффект.
5. СРОК СЛУЖБЫ МЕТАЛЛА В МАШИНАХ
Для того чтобы наряду с металлоемкостью машин
учесть также и металл, расходуемый в процессе экс-
плуатации машин, логично, кроме срока службы машин,
3* 67
учитывать также и срок службы металла в машинах.
Первый срок равен продолжительности работы машины
до сдачи ее в лом. Второй срок, используемый в рас-
четах кругооборота металла в стране, характеризует
среднюю продолжительность службы металла, заклю-
ченного в данной машине, с учетом срока службы от-
дельных узлов и деталей, сменяемых при ремонте и
модернизации '.
Если вес машины обозначить буквой G, а коэффи-
циент среднегодового обновления металла при ремонтах
и модернизации в долях от веса буквой k, то за Т лет
службы машины всего будет израсходовано металла
G + kGT. Отсюда средний срок службы металла в ма-
шине
Т = GT = Т
мет ~ Q-\-kGT ~ 1 + kT
Из формулы видно, что срок службы металла в ма-
шине Тмет меньше срока службы машины Т. Различие
между ними иногда может быть значительным. Так,
например, для машины со сроком службы 20 лет и
ежегодной заменой 2% металла средний срок службы
металла составит 14,3 года, а при ежегодной замене
10% металла — только 6,6 года.
При общем весе металлорежущего оборудования
(1956 г.) равном примерно 6,0 млн. т на его ремонт и
обслуживание ежегодно расходуется 120 тыс. т чугуна
и 120 тыс. т стали, что составляет 4% к весу этого
оборудования. При среднем сроке службы металлоре-
жущего оборудования около 20 лет вес сменяемого ме-
талла на протяжении этого срока почти равен весу обо-
рудования и поэтому средний срок службы металла
здесь почти вдвое меньше срока службы самого обо-
рудования.
Запасные части к существующему парку тракторов
изготовляются в таком же количестве, как и детали для
новых тракторов, в то время как парк тракторов пре-
вышает их годовой выпуск примерно в 5 раз. Следо-
вательно, общий вес заменяемых частей в тракторах
за 5 лет равен общему первоначальному весу тракто-
ров, в результате чего срок службы металла в тракторе
1 Подробнее об этом см. [8].
68
примерно вдвое меньше среднего срока службы самого
трактора.
Степень обновления металла высока также в авто-
транспорте. В настоящее время на производство запас-
ных частей к автомобилям расходуется свыше 40%
общего количества металлопроката, потребляемого всей
автомобильной промышленностью.
Если принять средний срок службы автомашин
8 лет, то средний срок службы металла в них, видимо,
не превысит 5 лет.
Еще более значительный относительный размер
обновления металла имеет оборудование с более дли-
тельным сроком службы. Это видно на примере метал-
лургических агрегатов.
Так, исследованиями ВНИИОчермет по рельсобалоч-
ному стану завода «Азовсталь» определено, что из всего
действующего оборудования стана весом около 3 тыс. т
вес сменяемых деталей и узлов составят около 6 тыс. т.
С учетом различных сроков службы этих деталей и уз-
лов установлено, что за 40 лет работы стана при капи-
тальных ремонтах они будут сменены в среднем 3 раза,
а их общий вес составит около 18 тыс. т. Таким обра-
зом, за 40-летний срок эксплуатации рельсобалочного
стана вес сменяемого при капитальных ремонтах ме-
талла будет почти в 1,5 раза больше веса стана. Если
же учесть еще вес сменяемых валков, то при 40-летнем
сроке службы стана средний срок службы металла в нем
составит не более 12 лет.
Изучение сотрудниками Днепропетровского метал-
лургического института объема капитальных и средних
ремонтов доменной печи с полезным объемом 940 м3
показало, что за 25-летний срок ее службы вес заме-
няемых металлоконструкций равен 57% их общего веса
в домне, трубопроводов — 26%, а чугунных и стальных
отливок в среднем в 3,5 раза больше их общего веса.
В целом в процессе капитальных и средних ремонтов
металлические части доменной печи за 25-летний срок
ее эксплуатации заменяются 2—3 раза. Таким образом,
при 25-летнем сроке службы доменной печи продолжи-
тельность службы металла составляет в среднем около
7—8 лет.
Свыше 80% ежегодно используемых новых железно-
дорожных рельсов и скреплений к ним идет на замену
69
износившихся и только около 15—20%—на укладку
новых путей. Среднегодовое обновление металла в же-
лезнодорожных путях составляет около 5—6%. Вообще
срок службы металла в основных фондах железнодо-
рожного транспорта составляет 12—13 лет.
Таким образом, средний срок службы металла в ма-
шинах (в основных фондах) является функцией двух
факторов: среднего срока службы машин и относитель-
ной величины среднегодового обновления металла в
них.
Обычно, срок службы машин и величина коэффици-
ента среднегодового обновления металла в них за время
их службы взаимосвязаны: чем продолжительней этот
срок, тем выше может оказаться коэффициент средне-
годового обновления металла. И наоборот, чем меньше
срок, тем ниже этот коэффициент.
Так, например, если для поддержания данной машины
в работоспособном состоянии и устранения морального
ее износа необходимо производить каждые 2 года сред-
ний ремонт, через 5 лет — капитальный ремонт и через
10 лет модернизацию, то при сроке службы машины
20 лет потребуется 9 средних ремонтов, три капиталь-
ных ремонта и одна модернизация, а при сроке службы
этой машины 10 лет потребуется только четыре средних
и один капитальный ремонт.
Чтобы представить, как сложится в обоих случаях
средняя продолжительность службы металла, допустим,
что при среднем ремонте обновляется 10%, при капи-
тальном 25%, а при модернизации 40% металла от
общего веса машины. Тогда при сроке службы машины
20 лет за год в среднем обновится 10,2% общего веса
металла в машине, а при сроке службы 10 лет — только
6,5%. Средний же срок службы металла, в том числе
и металла, выбывшего после окончания службы ма-
шины, составит в первом случае 6,6 года, а во втором —
6,1 года, т. е. при сокращении срока службы машины
в 2 раза срок службы металла в принятых условиях
сократится только на 7,5%.
При других исходных данных может оказаться, что
при сокращении срока службы машины срок службы
металла в ней может даже увеличиться.
ГЛАВА IV
I
ВЕС МАШИН И ПУТИ ЕГО СНИЖЕНИЯ
1. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВЕСА МАШИН
Вес машин является важным технико-экономическим
показателем. Снижение веса машин при прочих рав-
ных условиях (т. е. надежности, долговечности, эконо-
мичности в эксплуатации) является основным принци-
пом их конструирования.
Вес машины и расход металла. Вес машины G вме-
сте с коэффициентом использования металла т)исп
определяет вес металла G/r]ucn, расходуемого на изго-
товление машины1.
При определенных ресурсах металла в стране сни-
жение веса машин позволяет увеличить их выпуск.
Темпы роста выпуска продукции металлообрабаты-
вающей промышленности и выплавки стали неодина-
ковы, что видно из следующего примера:
1913 г. 1960 г.
Рост валовой продукции машиностроения и мета ллообработки 1 314
Рост выплавки стали....................... 1 15,2
За период 1913—1960 гг. выпуск продукции машино-
строительной и металлообрабатывающей промышлен-
ности увеличился более чем в 300 раз, а выплавка
стали увеличилась только в 15 раз.
Правда, выплавка стали измеряется в тоннах, а
продукция машиностроения в рублях. Поэтому,
1 Здесь имеется в виду номинальный вес машин. Фактический
вес отличается от номинального иногда очень существенно; напри-
мер, для сельскохозяйственных машин размах веса машин одной
партии составляет от 2 до 10%. Уменьшение этого размаха само по
себе может дать существенную экономию в расходе материалов [2].
71
значительно большая цифра роста выпуска машин по
сравнению с ростом выплавки стали означает, что по
сравнению с 1913 г. изменилась структура продукции
машиностроения, возросли уровень и сложность вы-
пускаемых машин, увеличилась трудоемкость их изго-
товления на единицу веса. Но теперь, когда у нас
освоены и выпускаются все известные, в том числе и
уникальные, наиболее сложные машины и приборы,
каждый процент дальнейшего роста продукции машино-
строения требует соответствующего роста выплавки
стали. Разрыв между ростом выплавки стали и потреб-
ностями машиностроения, наряду с другими мерами,
может быть перекрыт снижением веса машин.
Вес машин и их себестоимость. В себестоимости
современных машин более половины всех затрат сос-
ставляют затраты на материалы (металлы)1.
В себестоимости самолетов (без учета покупных
изделий) затраты на материалы составляют около 42%.
В станкостроении они равны в среднем около 60%,
превышая в 4—7 раз сумму заработной платы основ-
ных производственных рабочих.
При этом со временем удельный вес затрат на мате-
риалы увеличивается.
Значение веса движущихся частей машин и веса
транспортных машин. Вес движущихся частей любой
машины, кроме своего значения с точки зрения расхода
металла и себестоимости, о чем было сказано выше,
имеет огромное самостоятельное значение.
Если части машины (например, шпиндельные головки
вертикально-сверлильных и расточных станков) переме-
щаются с' малой скоростью и уравновешиваются проти-
вовесом, то уменьшение их веса на 1 кг позволяет
сэкономить еще 1 кг на противовесе.
Возмущающие силы быстро вращающихся частей
машины пропорциональны величине дисбаланса, в свою
очередь, зависящего от веса вращающихся деталей.
Следовательно, сокращение веса быстро вращающихся
деталей, кроме связанной с этим непосредственной
1 В отличие от машиностроения изделия точной индустрии ха-
рактеризуются большой затратой труда при относительно невысоких
затратах на материалы: цена 1 кг волосков для дамских наручных
часов в 60 раз больше цены I кг необработанного золота, а цена
стали, из которой они сделаны, составляет только 1/юооо часть
цены золота.
72
выгоды, позволяет также сократить величину возму-
щающих сил и определяемый ими вес корпусных
деталей и фундамента машины.
В машинах, части которых перемещаются со значи-
тельными ускорениями (например, столы продольно-
строгальных и шлифовальных станков, кривошипно-
шатунные механизмы и ползуны зубострогальных и
долбежных станков, а также части машин с повторно-
кратковременным режимом работы), сокращение массы
и моментов инерции соответствующих деталей, кроме
экономии металла и себестоимости, обеспечивает сни-
жение динамических нагрузок, либо — при тех же на-
грузках — дает возможность повысить скорости движе-
ния, сократить перебеги, увеличить число двойных
ходов и в конечном итоге повысить производительность
машин.
Общее значение веса движущихся частей стационар-
ных машин можно сравнить со значением веса транс-
портных машин.
На железнодорожном транспорте стоимость транс-
портирования 1 т веса тары пассажирского вагона
в год обходится в 500—600 руб. В автостроении по-
прежнему считается, что экономия 100 кг веса машины
(автомобиля) дает экономию 1 л топлива на 100 км
пути. Кроме уменьшения расхода горючего, снижение
веса автомобиля позволяет сократить тормозной путь,
снизить нагрев тормозов, уменьшить износ шин и до-
рожного покрытия.
В самолетах увеличение полетного веса на 10%
вызывает следующие изменения летных качеств: Макси-
мальная скорость полета уменьшается на 2—3%; пото-
лок снижается на 700—800 м; скорости — посадочная,
минимальная, планирования и скорость на виражах
увеличиваются на 5%; расход горючего на 1 км пути
возрастает на 6—8% (дальность полета, естественно,
уменьшается также на 6—8%); длина разбега при по-
садке увеличивается на 10%.
Снижение веса управляемых снарядов на 1 кг экви-
валентно увеличению высотности на 550 м или даль-
ности на 1,6 км. Вообще, если полетный вес самолета
вследствие увеличения веса оборудования увеличится
на 1%, то чтобы удовлетворить первоначальным лет-
ным требованиям, необходимо вес крыла, силовой
, 73
установки, горючего и всей конструкции в целом увели-
чить на величину Кв 1 % •
Причем с повышением сложности и летных данных
самолета величина Кв возрастает. В настоящее время
средняя величина Кв =10, что означает возрастание
взлетного веса на 10 кг при утяжелении двигателя или
оборудования на 1 кг. Для сверхзвуковых самолетов
величина Кв может достигать 15—20.
Подсчитано, что 1 кг полезного груза, выведенного
на орбиту искусственного спутника, требует 100 кг тяги
ракетного двигателя. В результате, на каждый 1 кг
спутника приходится несколько сот килограммов раз-
личных вспомогательных конструкций, горючего, окисли-
теля и пр.
Отсюда понятно, что культура веса и весовой кон-
троль в авиации должны быть на исключительно высо-
ком уровне. Многие конструктивные решения, направ-
ленные на снижение веса, появлялись и исследовались
tсначала в авиации, а затем широко применялись в раз-
личных машинах и инженерных сооружениях.
2. УДЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛИ ВЕСА МАШИН
Важность задачи снижения веса машин настоятельно
требует создания системы измерителей для оценки
рациональности конструкций машин со стороны их веса.
Непосредственное сравнение веса проектируемых ма-
шин с весом существующих машин аналогичного назна-
чения в настоящее время, как правило, невозможно.
Размеры, режимы работы, степень автоматизации, про-
изводительность, удобство обслуживания и внешний вид
новых машин сильно отличаются от выпускавшихся
ранее. Понятно, что это так или иначе отражается на
их весе. Вес, взятый безотносительно к производствен-
ным, эксплуатационным и другим качествам машины,
не может служить для объективной оценки рациональ-
ности ее конструкции; для этой цели необходим измери-
тель более общий, учитывающий по возможности все
или хотя бы основные качества машины.
В некоторых отраслях машиностроения измерители
веса давно применяются, в других они только создаются.
Рациональность конструкции двигателей оценивается
весом, приходящимся на 1 л. с. мощности. Для каждого
типа двигателей эта величина колеблется в сравни-
74
тельно узких пределах. Например, в поршневых двига-
телях легкого топлива она составляет:
Для авиационных..................... 0,6—1,1кг// с.
Для автомобильных легковых .... 2—5 »
Для автомобильных грузовых .... 6—15 »
Для тракторных ..................... 10—40 »
Для железнодорожных товарных вагонов аналогич-
ной цели служит так называемый «коэффициент тары»,
т. е. отношение тары вагона к весу перевозимого груза.
Коэффициент тары составляет:
Для двухосных товарных вагонов .........................
Для четырехосных (угольно-рудные хопперы, гондолы) . .
Для изотермических вагонов..............................
0,45—0,57
0,33—О; 40
0,88—1,05
Для пассажирских вагонов коэффициент тары равен
отношению тары вагона (в тоннах) к числу пассажиров.
Средние величины этого коэффициента:
Для пригородных двухосных вагонов......................0,30—0,40
Для четырехосных вагонов'..............................0,45—0,5
Для спальных вагонов дальнего следования............... 3—3,4
Интерсно сравнить эти показатели с аналогичными
для других видов транспорта и для вагонов с учетом
веса локомотива. Например, вес тары (в т) на одно
место составляет:
В самолете............................ 0,25
В самолете первого класса..............0,36
В автобусе.............................0,32
В автомобиле......................... 0,36
В вагоне типовом с учетом веса локо-
мотива ............................ . 1,14
В вагоне экспресса с локомотивом . . 4,54
Для плугов подобным измерителем является вес,
приходящийся на 1 см ширины захвата; для экскава-
торов — отношение веса к емкости ковша (т/м3) или
с учетом еще и длины стрелы (т/м4); для металлорежу-
щих станков — отношение веса станка к мощности уста-
новленных двигателей (т/квт) и т. д.
Таким образом, в различных отраслях машинострое-
ния основной измеритель веса имеет принципиально
одинаковый смысл. Он представляет собой вес машины
(конструкции), приходящийся на единицу полезной ра-
боты, для выполнения которой она предназначена.
75
Есть предложения считать показателем использова-
ния материала обратную величину, т. е. отношение
полезной нагрузки на какую-либо конструкцию к ее
весу. Величина этого показателя равна:
Для легковых автомобилей .... 1,3—1,7
Для грузовых автомобилей .... 1 ,8—2,6
Для транспортных самолетов . . . 1,5—23
Интересно, что у птиц этот показатель равен 1,1 —1,5,
а у насекомых 1,3—1,8.
Наряду с общим удельным весом, характеризующим
машину в целом, в проектной практике используются
частные измерители, характеризующие отдельные узлы
машины. Так, конструкции зубчатых редукторов и со-
единительных муфт характеризуются весом этих узлов,
отнесенным к наибольшему передаваемому крутящему
моменту; конструкция ковша экскаватора оценивается
весом ковша в тоннах, отнесенным к 1 м3 его емкости,
а конструкция стрелы экскаватора — отношением ее веса
в тоннах к емкости ковша в кубических метрах и длине
стрелы в метрах. Например, стрелы обычной конструк-
ции имеют удельный вес 0,145—0,170 т/ж4, а вантовая
стрела шагающего экскаватора Уралмашзавода имеет
удельный вес почти в 2 раза меньший.
Применение названных выше и подобных им измери-
телей в конструкторской практике представляет несом-
ненный интерес. Введение таких измерителей во все
отрасли машиностроения, а в последующем и их норми-
рование, будет стимулировать конструкторов к созда-
нию новых, более совершенных конструкций. Однако
наряду с этим, следует предостеречь от формального и
некритического использования отдельных измерителей.
Как показывает практика, названным измерителям веса
присущи серьезные недостатки.
1. С изменением размеров машин, с переходом от
малых машин к средним и далее к крупным, изменяется
их вес и показатели мощности или производительности.
Удельный вес также не остается постоянным, а изме-
няется; например, в двигателях с увеличением мощности
удельный вес уменьшается, а в металлорежущих стан-
ках с увеличением размеров изделий удельный вес,
наоборот, повышается. Поэтому для сравнения следует
выбирать машины, близкие по размерам.
76
2. Величины удельного веса со временем изменяются.
По мере усовершенствования конструкций они, как пра-
вило, уменьшаются.
Так, удельный вес дизеля в 1900 г. достигал
250 кг/л. с., в 1913—: 150 кг/л. с., а в 1936 — 60 кг/л. с.
Удельный вес паровой машины в 1951 г. составлял
40—50 кг/л. с., а в 1933 — 8—10 кг/л. с.
Удельный вес отечественных тракторов на единицу
тяговой мощности в ближайшее время будет снижен:
колесных с 180 до 114 кг/л. с.; гусеничных — с 164 до
125 кг/л. с. Уделньый вес двигателей намечается сни-
зить с 20 до 7,0—10 кг/л. с., удельный вес трансмиссий
с 26—27 кг/л. с. до 17—18 кг/л. с. В перспективе воз-
можно дальнейшее снижение удельного веса трансмис-
сий до 12—13 кг/л. с.
Вес на 1 пог. м длины пассажирских вагонов за
1933—1959 гг. снизился с 2,25 т в 1935 г. до 0,8 т
в 1956—1957 гг. В отдельных случаях реализован пока-
затель веса 0,5—0,6 т/м. Считается, что экономически
оправдано снижение этого показателя до 1,0—1,4 т/м
при средних размерах движения со скоростью 140—
160 м/сек-, при более высоких скоростях целесообразно
снижение веса до 0,8—1,0 т/м.
Поэтому для сравнительной оценки проектируемой
машины по удельному весу следует оперировать только
современными данными и дополнительно учитывать
вероятное их изменение к моменту серийного выпуска
проектируемой машины (см. об этом на стр. 102).
3. Наиболее существенным недостатком некоторых,
ныне применяемых измерителей, является то, что в них
вес машины относится не к производительности, что
является единственно правильным, а к другой величине,
лишь косвенно с ней связанной.
Примером такого несовершенного измерителя яв-
ляется удельный вес, используемый в станкостроении
(т/квт). Действительно, мощность двигателя (одного
главного или всех установленных двигателей) станка
характеризует наибольшую возможную мощность реза-
ния и ничего не говорит о фактически достижимой
производительности, определяемой количеством обрабо-
танных изделий. Мощность двигателя может быть вы-
брана необоснованно высокой, практически неисполь-
зуемой, но искусственно «улучшающей» удельный вес
77
и создающей видимость благополучия и даже некоторого
прогресса.
Точно также неправильно оценивать рациональность
конструкции экскаваторов по их весу, отнесенному
к емкости ковша, без учета рабочего цикла машины и
степени заполнения ковша, т. е. фактической произво-
дительности экскаватора.
Очевидно, такие измерители, широко используемые
в настоящее время, благодаря простоте их исчисления
(непосредственно по каталожным данным) должны быть
заменены более совершенными, правильнее отражаю-
щими степень рациональности использования материала
в конструкции машины.
•Наконец, общим недостатком рассмотренных изме-
рителей веса является то, что все они являются сравни-
тельными; они не указывают максимальную (или опти-
мальную) теоретическую величину, к которой следует
стремиться.
Возможный метод создания таких измерителей со-
стоит в следующем:
Процесс нагружения конструкции (машины) можно
представить себе, как превращение кинетической энер-
гии внешних сил нагрузки в потенциальную энергию
деформированной системы.
Далее, при заданных нагрузках и геометрических
параметрах, не учитывая затрат материала на различ-
ные соединения, представим себе в пределе конструк-
цию, рещенную так, что после нагружения действую-
щими силами, материал всех узлов и деталей машины
всюду нагружен до допускаемого напряжения. Вес этого
предельного конструктивного варианта назовем теоре-
тическим весом машин. Итак, условимся, что теоретиче-
ский вес — это наименьший из всех возможных весов
конструкции, определенный для заданных геометриче-
ских параметров и нагрузок. Фактический вес Оф изго-
товленной машины будет больше его теоретического
веса Gm. Отношение фактического веса к теоретическому,
всегда большее единицы, можно назвать конструктив-
ным коэффициентом:
t —
Gm •
Величина конструктивного коэффициента зависит от
того, насколько рационально выбрана форма отдельных
78
деталей, как назначены размеры сечений, как велико
число разъемов, а также от большого числа других
факторов. При одинаковых прочих условиях более эко-
номичной в отношении веса будет конструкция с мень-
шим значением коэффициента Идеальной будет
конструкция с £=1.
Коэффициент использования материала в конструк-
ции может быть представлен величиной, обратной кон-
структивному коэффициенту, х
' 7] = — < 1.
S
Некоторый опыт создания такой системы измерите-
лей (теоретический вес, фактический вес, конструктив-
ный коэффициент) имеется в строительном деле,
авиации и в станкостроении (применительно к верти-
кально-сверлильным станкам).
Статистический весовой анализ различных серийных
самолетов на одинаковой стадии разработки показал,
что величина конструктивного коэффициента может быть
выражена в функции от времени
5 “’ '1 __е(а+6П •
По мере совершенствования материалов, технологии
производства, конструкций и методов расчета фактиче-
ский вес непрерывно приближается к теоретическому.
3. ПУТИ СНИЖЕНИЯ ВЕСА МАШИН [32]
Вес каждой детали равен ее объему, умноженному
на удельный вес материала в соответствующих едини-
цах, т. е.
G — -(V.
В свою очередь, объем детали определяется ее дли-
ной и площадью поперечного сечения, вообще, перемен-
ной по длине детали v = f(LF).
Строительная длина основных, наиболее металло-
емких деталей обычно определяется заданными геомет-
рическими параметрами машины (для станков — разме-
ром обрабатываемых изделий, для мостовых кранов —
шириной пролета и т. д.), принципиальной схемой
79
механизма или машины и их конструктивной компо-
новкой.
Площади поперечных сечений детали назначаются,
исходя из одного или одновременно нескольких условий:
достаточной прочности, необходимой жесткости, устой-
чивости, отсутствия мешающих работе вибраций, тех-
нологичности и возможности экономичного изготовления.
• В простейшем случае вес детали в форме стержня,
работающего на растяжение, равен
где, кроме названных выше обозначений, Р — растяги-
вающая сила, а [о] — допускаемое напряжение.
Для других случаев нагружения указанная формула
имеет другой вид, но ее структура остается такой же:
вес детали определяется удельным весом материала,
строительной длиной детали, нагрузкой, допускаемым
напряжением и характером нагружения.
Из последней формулы непосредственно вытекают
все пути снижения веса каждой детали (сечения кото-
рой рассчитываются), а следовательно, и веса машины
как суммы весов деталей. При данном способе на-
гружения для снижения веса необходимо уменьшать
числитель (т. е. удельный вес, строительную длину,
расчетную нагрузку) и увеличивать знаменатель (т. е.
величину допускаемого напряжения). Сложность этой
задачи заключается во множестве и разнообразии под-
лежащих учету факторов. Не стремясь рассмотреть
в этой книге все пути снижения веса, мы остановимся
дальше лишь на некоторых наиболее эффективных и
характерных для современного машиностроения.
4. ИЗМЕНЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ МАШИНЫ
Для определения наиболее эффективных путей сни-
жения веса посмотрим, из каких частей складывается
вес машины.
В металлорежущих станках общий вес распреде-
ляется между отдельными узлами в таком примерно
соотношении (в %):
80
Радиально-сверлильные станки
Шпиндельная головка Траверса Наруж- ная колонна Внутренняя колонна Фундамент- ная плита Всего
14—20 16—20 12 20 30 100
Токарно-центровые станки
Передняя бабка Задняя бабка Суппорт Станина Тумбы и электро- оборудование Всего
30 3 10 44 13 100
В рядных двигателях современных грузовых авто-
мобилей (карбюраторных и с воспламенением от сжа-
тия) наибольший относительный вес имеют следующие
детали и агрегаты (в % от общего веса двигателя)’.
Блок-картер Головка цилиндров Коленчатый вал с гасителем колебаний Маховик Электрообо- рудование
28—35 7-15 8—14 6—12 7—11
Вес грузового автомобиля распределяется между основ-
ными его частями Следующим образом (в %):
Шасси Кузов (деревянный) Кабина со щитками и оперением
70—80 11—14 5,5—14
Как видно, основную часть веса в машинах состав-
ляют колонны, станины, фундаментные плиты, рамы
и т. п. Размеры и вес этих деталей в машине данного
размера определяются прежде всего принципиальной
схемой машины, ее общей конструктивной компоновкой.
81
Исходя из этого, логично предположить, что наи-
большего снижения веса машины можно достигнуть
прежде всего пересмотром ее принципиальной схемы.
Это легко подтвердить следующими примерами.
1. За время использования трактора в сельском
хозяйстве конструкции плуга и других земледельческих
машин в принципе почти не изменились: они остались
такими же прицепными, как и ранее при запряжке
животных.
Между тем трактор способен быть не только источ-
ником тяговой силы. В отличие от лошади или вола
трактор обладает значительной устойчивостью, вполне
достаточной, чтобы противостоять силам веса и на-
грузке, действующих на рабочие органы машин.
Это свойство трактора начали использовать лишь
сравнительно недавно в так называемых навесных ма-
шинах. Огромное народнохозяйственное значение на-
весных машин легко представить себе по следующим
данным: металлоемкость навесных сельскохозяйствен-
ных машин в 1,5 и более раза меньше прицепных. При
этом снижение веса достигается в основном за счет
деталей наиболее трудоемких в производстве и наиболее
изнашиваемых в эксплуатации (оси, колеса, прицепные
устройства).
Производительность навесных машин на 5—10%
выше аналогичных прицепных. Это объясняется боль-
шей маневренностью навесных машин (сокращается
время на повороты, облегчается очистка рабочих ор-
ганов).
В результате увеличения производительности и
уменьшения удельного сопротивления достигается эко-
номия в расходе топлива примерно на 12%.
Управление навесными машинами производится не-
посредственно трактористом. При этом необходимость
иметь для этой цели дополнительных рабочих, так на-'
зываемых прицепщиков отпадает.
2. В старцну, когда стволы орудий делались непо-
движными, под действием отдачи при выстреле эти
орудия откатывались на колесах назад. Это значительно
снижало меткость стрельбы, разбалтывало орудие и
быстро приводило его в негодность. Поэтому впослед-
ствии в конструкцию артиллерийских орудий были
введены специальные противооткатные устройства, а
82
позднее и дульные тормоза, поглощающие силу отдачи
при выстреле.
Однако нагрузка на лафет у подобных орудий все
же остается значительной. Следовательно, приходится
увеличивать прочность лафета, а значит, и вес его и
орудия в целом. Вес же является одной из важнейших
боевых характеристик орудия. Поэтому конструкторы
стремились найти пути уменьшения веса орудий стрел-
ковых подразделений за счет конструкций, у которых
отсутствовала бы сила отдачи. Такие, артиллерийские
орудия созданы. Они получили название безоткатных
или динамо-реактивных. При выстреле часть пороховых
газов выходит через открытую казенную часть орудия
в направлении, противоположном движению снаряда.
Возникающая при этом реактивная сила уравновеши-
вает силу отдачи. Таким образом, отпадает необходи-
мость в противооткатных устройствах. Вес безоткатного
орудия в 2—3 раза меньше веса обычного, конструкция
значительно упрощается.
Приведенные примеры подтверждают необходимость
критического подхода к используемым в настоящее
время «традиционным» схемам многих машин: они
заключают в себе значительные весовые излишества.
5. УСТРАНЕНИЕ ИЗЛИШЕСТВ В ПРОЕКТНЫХ ЗАДАНИЯХ,
ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
И ТИПАЖА МАШИН
Размеры и вес машин очень часто предопределяются
проектным заданием, регламентирующим основные па-
раметры и специальные условия работы машин. В не-
которых случаях параметры определяются стандартом
или традицией.
Зачастую все эти параметры, задаются с запасом.
Если еще учесть, что проектант, не зная и не учитывая
излишеств, заложенных в задании, примет их за номи-
нальные и застрахует себя дополнительным резервом,
то легко представить, что в условиях действительной
эксплуатации некоторых машин их производственные
возможности практически нельзя будет использовать.
Подтверждением того, что такие случаи встречаются
на практике, могут служить универсальные металло-
режущие станки.
Недавно в ГДР, ФРГ и Нидерландах было прове-
83
дено статистическое исследование использования метал-
лорежущих станков [34]. Оно охватило большое коли-
чество станков разных типов, работающих в различных
условиях и, таким образом, заслуживает доверия.
Результаты этого исследования в общем совпали с ре-
зультатами аналогичных исследований, проведенных
ЭНИМС в Советском Союзе [19].
Все эти исследования показали, что в основном
используется только 25% номинальной мощности
станка. Число станков, мощность которых используется
на 100%, составляет менее 1%, на 75%—менее 3%,
а на 50% —менее 4% общего числа станков.
Плохо используются также станки с точки зрения
допустимого числа оборотов, допустимого диаметра об-
работки деталей, наибольшего расстояния между цен-
трами токарных станков, величины ходов й т. п. Так,
на 3/4 имеющегося парка токарных станков расстояние
между центрами могло быть в два и более раза меньше.
Более половины деталей, обрабатываемых точением,
имеют отношение длины к диаметру менее единицы.
Более 2/3 деталей типа валов имеют длину менее 500 мм.
Если бы параметры обследованных станков соответ-
ствовали фактическим условиям их работы, то это дало
бы большую экономию в материалах, себестоимости
изготовления станков, занимаемой ими площади и т. д.
Более того, упростилась и облегчилась бы эксплуатация
станков. Станки для обработки небольших деталей с ко-
роткими ходами могут иметь вертикальное исполнение
с рядом эксплуатационных преимуществ.
Сказанное о мощности и геометрических параметрах
в известной мере относится также и к уровню автомати-
зации.
В настоящее время нет нужды подробно останавли-
ваться на огромном значении автоматизации для всего
народного хозяйства — это общеизвестно. Скорее есть
необходимость удержать конструкторов от применения
автоматики в тех областях, где для этого еще нет необ-
ходимых условий.
Накопившийся опыт автоматизации технологических
процессов, в частности, в машиностроении позволяет
перечислить некоторые условия, которые необходимы
для достижения положительных результатов:
1) автоматизация сама по себе не решает сложные
84
технологические задачи. Их надежное решение, отрабо-
танное во всех деталях, должно предшествовать авто-
матизации;
2) в большинстве случаев конструкцию изделий,
даже в условиях массового их производства, примени-
тельно к возможности автоматизации технологических
процессов необходимо подвергать соответствующему
изменению;
3) действующий технологический процесс, как пра-
вило, при автоматизации должен подвергаться корен-
ному пересмотру. При этом особое внимание должно
быть обращено на точность изготовления деталей на
предшествующих технологических переходах. Автомати-
зация требует повышения однородности качества заго-
товок, стабильности их размеров и других свойств.
4) все машины, механизмы, приборы и инструменты,
используемые в автоматических линиях, должны отли-
чаться особой, надежностью.
..Невыполнение этих условий неизбежно приводит
к длительным срокам наладки автоматических систем и
омертвлению значительных материальных средств.
По косвенным данным можно судить, что аналогич-
ное положение (недогрузка машин) имеет место и
в других отраслях машиностроения. Так, в составе парка
грузовых автомобилей СССР машин грузоподъемностью
менее 2 т — около 5% (1958 г.); ежегодно их количество
продолжает уменьшаться, так как производство авто-
мобилей грузоподъемностью 1,5 т прекращено в 1946 г.
Во всех других странах мира структура парка грузо-
вых автомобилей иная. Более 60% общего количества
составляют автомобили грузоподъемностью менее 2 т
(Англия 66,2%; Франция 78%; ФРГ 62%; США, вклю-
чая автомобили до 2,5 т, 73,2%), а автомобилей средней
грузоподъемности всего 15—20%, в то время как в СССР
количество их достигает 92%.
Из-за недостатка в Советском Союзе автомобилей
малой грузоподъемности приходится мелкие партии гру-
зов перевозить на автомобилях большей грузоподъем-
ности. Естественно, что при перевозке малого груза,
например, весом 700 кг на автомобиле ГАЗ-51 (грузо-
подъемностью 2,5 т) или, что еще хуже, на ЗИЛ-150
(грузоподъемностью 4 т) непроизводительно исполь-
зуется металл и труд, вложенные в конструкцию авто-
мобиля, и расходуется лишнее топливо [4].
85
6. ПРИБЛИЖЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ УСЛОВИЙ
К РЕАЛЬНЫМ ПУТЯМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО
ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ
Как уже отмечалось выше, наибольшую часть веса
машин составляют различные корпусные детали. Есте-
ственно, чтобы избежать излишеств в весе, эти детали
следует особенно тщательно рассчитывать. Однако точ-
ный расчет этих деталей, обычно сложной формы, чаще
всего невыполним.
Для упрощения расчета сложные формы деталей и
кривые распределения нагрузок обычно заменяются
более простыми, элементарными и, таким образом,
конструкторы получают лишь грубые представления
о действительном распределении напряжений в деталях.
При этом, конечно, все упрощения направлены в сто-
рону увеличения прочности.
Расчет сложных металлоемких деталей должен
строиться на основании не искаженного, 'а действитель-
ного распределения напряжений.
Б современных условиях это может быть легко
установлено методом тензометрирования деформаций и
напряжений на моделях или опытных образцах машин.
Следует сказать, что огромный арсенал всевозможных
методов экспериментального исследования машин и их
деталей, которыми располагает современная техника,
должен использоваться значительно шире, чем это
делается сегодня.
Здесь уместно заметить, что, пожалуй, ни в одной
области теоретические расчеты сами по себе не могут
дать все данные, необходимые для конструирования
машин. Ведь все инженерные теории неизбежно упро-
щают действительность, чтобы сделать реально воз-
можным получение числовых данных. Следовательно,
можно сказать, что нет ни одной инженерной теории,
полностью заменяющей действительность и лишенной
ошибок и недостатков. Вообще говоря, совершенная
инженерная теория, даже при безошибочных умозаклю-
чениях и расчетах, может представлять действительность
только на 80%, а приближенные инженерные теории
тем более не могут полностью представить ее. Поэтому
получить стопроцентное совпадение теоретических дан-
ных с данными эксперимента во многих областях ока-
зывается невозможным. Это значит, что для оконча-
86
тельного завершения конструирования машины необхо-
димо располагать определенным опытом, включающим
в себя различные испытания моделей и опытных образ-
цов на полигонах, стендах и в работе.
7. ОГРАНИЧЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ПЕРЕГРУЗОК
ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ
Расчетные нагрузки (изгибающие и крутящие мо-
менты, силы и т. п.), лежащие в основе расчета любых
машин, непосредственно и значительно влияют на
их вес.
Величины фактических нагрузок, действующих на
отдельные части машин, в производственных условиях
подвержены значительным колебаниям. Эти колебания
имеют место в результате непостоянства качества об-
рабатываемых предметов и непрерывного изменения
свойств инструментов под влиянием затупления и
износа. Резкое повышение нагрузок может явиться след-
ствием случайных местных сопротивлений в обраба-
тываемых предметах, заеданий, несвоевременного вы-
ключения механизмов и многих других причин; так или
иначе, эти перегрузки существуют и с ними необходимо
считаться.
Не углубляясь дальше в эту тему, заслуживающую
отдельного рассмотрения, отметим лишь, что незнание
фактических нагрузок часто является причиной выбора
чрезмерных расчетных нагрузок и соответственно за-
вышенных размеров и веса рассчитываемых деталей.
В подобных случаях эффективным средством снижения
расчетных нагрузок является ограничение возможных
нагрузок введением в конструкцию машины ограничи-
телей — предохранителей от перегрузок.
Установим, в каких случаях эффективно и целесо-
образно применять предохранители.
Приступая к проектированию машины, конструктор
может остановиться на одном из следующих вариантов:
1) назначить размеры деталей так, чтобы при наи-
больших эксплуатационных нагрузках, в том числе и
очень редких, возможных только при чрезвычайных,
особенно неблагоприятных обстоятельствах, не произо-
шла поломка машины;
2) . назначить размеры деталей достаточными лишь
для несения нормальной эксплуатационной нагрузки,
87
сознательно допустив, что при больших, вполне возмож-
ных, нагрузках произойдет поломка;
3) назначить размеры деталей, как в п. 2, но уста-
новить предохранитель, исключающий возможность по-
ломки машины.
Для сопоставления этих вариантов обозначим: перво-
начальные затраты на изготовление машин буквой Я;
потери, связанные с ремонтом и простоем из-за по-
ломки машины или отключения предохранителя бук-
вой h; число отключений за время службы машины —
буквой W. Тогда соответственно для вариантов:
Первого Hi, hr = 0, W1 = 0;
Второго Н2; h<>\ 1Г2;
Третьего Н3 =Нг + Нп’, hn\ U”3 = UZ2.
При этих обозначениях условия целесообразности
установки предохранителя выразятся неравенствами
Я„ + hnW2 <Ht-н,- Нп < (й2 - hn) w2.
Они позволяют сделать ряд общих выводов об условиях
рационального применения предохранителей от пере-
грузки.
1. Чем тяжелее и дороже механизм, чем большая
перегрузка может в нем возникнуть (большая величина
разности Н\— Я2), тем более необходима установка
в этом механизме предохранителя;
2. Чем более вероятна перегрузка (большая вели-
чина UZ2), тем более необходима установка предохра-
нителя (величина hn, как правило, мала);
3. Чем сложнее детали, которые могут выйти из
строя в результате перегрузки, чем длительнее будет
связанный с этим ремонт (большая величина h2), тем
более необходима установка предохранителя;
4. В простых механизмах установка предохранителя
оправдывается лишь при малой величине Нп. Умень-
шить величину Нп можно, применяя простейшие предо-
хранители, а также, совмещая в одном устройстве
функции предохранителя с другими, необходимыми
в данном механизме;
5. В некоторых случаях роль предохранителей могут
выполнять простейшие детали механизма (h2^.hn).
На основании этих общих выводов или непосред-
ственно исходных неравенств можно составить рекомен-
88
дации и правила установки предохранителей в раз-
личных конкретных случаях.
Попутно заметим, что проблема автоматической за-
щиты машин от перегрузки еще не разработана.
Немногочисленные исследования в этой области ка-
саются лишь отдельных конструкций предохранителей.
Одним из показателей актуальности этой проблемы и
неудовлетворенности существующим ее состоянием мо-
жет служить большое количество патентов, еж-егодно
выдаваемых у нас и за границей на различные устрой-
ства для защиты от перегрузки.
8. УМЕНЬШЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ
Структура веса различных машин (см. выше) пока-
зывает, что в них наиболее металлоемкие детали — это
литые, чаще всего чугунные. В станках литые детали
составляют 80% общего веса, в тракторах —до 60%,
в сельскохозяйственных машинах — около 25%, в авто-
мобильных двигателях — 65—70%. Эти детали чаще все-
го корпусные пустотелые.
При определенных габаритах основных корпусных
деталей, заданных компоновкой машины, их вес зави-
сит от толщины стенок. Для пустотелых деталей со-
ображения прочности и жесткости на изгиб и кручение
при минимальном весе диктуют выбор по возможности
минимальной толщины стенок (достаточная устойчивость
стенок против выпучивания может быть получена за
счет их подкрепления ребрами).
В чугунных деталях минимальная толщина стенок
определяется технологическими соображениями отливки
и механической обработки.
Минимальная толщина стенок отливки должна со-
ответствовать следующим требованиям литейной тех-
нологии:
1. Толщины стенок должны обеспечить хорошее
заполнение формы жидким металлом. Исходя из этого,
рекомендуются следующие минимальные толщины сте-
нок отливки:
Материал Наименьшая толщина стенок в мм
Мелких отливок | Средних отливок Крупных отливок
Серый чугун 3—5 5—10 10—25
89
2. Оптимальная толщина ребер и внутренних стенок
должна составлять 0,6—0,8 толщины главной стенки.
3. Приведенная толщина стенок — отношение площа-
дей поперечного сечения к его периметру — должна быть
по возможности одинаковой во всех частях отливки.
Отношение приведенных толщин в разных местах одной
отливки не должно превышать 2—2,5.
4. Толщины стенок должны быть достаточными,
чтобы. противостоять ударам при выборке, очистке и
обрубке отливки.
5. Толщины стенок еще больше увеличиваются, ис-
ходя из возможных неточностей изготовления и сборки
стержней и формы.
Толщину стенок практически назначают очень боль-
шой — на много большей, чем это нужно по условиям
работы детали в машине. Уменьшение толщины стенок
литых деталей до действительно необходимых по усло-
виям отливки и работы деталей является значитель-
ным резервом снижения веса машины. Этот резерв
должен быть использован совместными усилиями кон-
структоров и особенно технологов и работников литей-
ных цехов.
9. ПРИМЕНЕНИЕ ГНУТЫХ ПРОФИЛЕЙ
Среди различных видов Деформаций, испытываемых
деталями машин и сооружений, наивыгоднейшими с
точки зрения использования материала являются дефор-
мации растяжения: при растяжении все поперечное
сечение детали загружено одинаково равномерно, и
напряжения в нем могут быть доведены до предель-
ных, допустимых для данного материала, величин.
При изгибе и кручении максимальные напряжения
испытывает только тонкий периферийный слой, напря-
жения в нейтральном слое равны нулю. Применение
рациональных профилей и вообще форм поперечных
сечений является важнейшим, наиболее перспективным
и прогрессивным направлением в снижении веса машин
и экономии материалов. Форма деталей имеет более
важное значение, ее изменение сулит большие выгоды,
чем прочность материала, из которого они изготовлены.
Сущность создания всех известных рациональных
профилей сводится к стремлению сосредоточить по
возможности весь материал детали в тонком перифе-
90
рийном слое и свести к минимуму (теоретически к нулю)
материал, расположенный в мало нагруженной сердце-
вине.
Очевидно, наибольший эффект здесь может быть
достигнут применением тонкостенных полых профилей
в виде труб различного поперечного сечения, гнутых
профилей и вообще конструкций из тонкого листа.
Гнутые профили изготовляются из полос и лент
листов методом холодной гибки на специальных ролико-
гибочных станах. Эти профили имеют минимальную
толщину стенок, самую различную сложную, в том числе
и закрытую форму. Они очень выгодны. Применение их
в машиностроении и строительстве снижает расход ме-
талла в среднем на 25%, а в отдельных случаях — на
75%. Оборудование для изготовления гнутых профилей
проще, дешевле и производительнее прокатного. Про-
изводство гнутых профилей требует меньших капиталь-
ных вложений и эксплуатационных расходов, чем
другие способы обработки металла. Гнутые, наиболее
распространенные профили рационально изготовлять на
металлургических заводах, а мелкие партии профилей
самых различных форм и размеров можно изготовлять
на профилегибочных станках меньшей мощности непо-
средственно на машиностроительных заводах.
Для производства гнутых профилей необходимы тон-
кие листы.
За последние годы прокатное производство харак-
теризуется увеличением выпуска тонких листов в общем
объеме прокатного металла. В СССР удельный вес
листов во всем готовом прокате составлял в 1955 г.
29,5%, в 1958 г. 31,2%, а по плану 1965 г. должен
составить 38—40%. Для сравнения укажем, что в США
удельный вес тонкого листа в готовом прокате еще
в 1955 г. составлял 56,4%. Поэтому намеченное на
1965 г. увеличение производства тонкого листа, неви-
димому, недостаточно, необходимо дальнейшее значи-
тельное его увеличение.
10. ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХСЛОЙНЫХ СОТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ1
Интенсивные поиски путей снижения веса привели
к созданию трехслойных сотовых конструкций, получив-
1 По английской терминологии — это конструкции типа «Сенд-
впч> (Sandwich).
91
ших в последние годы исключительно широкое распро-
странение сначала в авиации, а затем и в других об-
ластях.
Тонкий металлический лист отлично работает на
растяжение, но поставленный на один край, он выги-
бается при сжатии благодаря низкой поперечной жест-
кости (фиг. 8). Однако, если такой лист толщиной t
разделить на два листа равной толщины //2, поместить
Фиг. 8. Сотовая nare.ni,, работающая на продольное сжатие.
/ — обшивка, 2 — сотовый заполнитель, <3 — клеевой слой.
их на некотором расстоянии один от другого и про-
межуток заполнить каким-нибудь очень легким мате-
риалом, скрепленным с листами и способным переда-
вать усилия сдвига, то за счет дополнительного веса
заполнителя и клея (припоя) можно получить слоистую
панель с очень высокой жесткостью на изгиб и, сле-
довательно, устойчивостью при сжатии (см. фиг. 8).
Расчеты и исследования показывают, что жесткость
сотовой панели в 200 раз больше жесткости одинарного
листа толщиною t, при этом вес этой панели увеличи-
вается только на 20%.
Заполнитель предназначен для поддержания при-
клеенных (или припаянных) с обеих сторон металличе-
ских листов и предохранения их от потери устойчивости.
Поэтому следует применять более легкие заполнители,
имеющие сравнительно низкие механические характе-
ристики. Роль заполнителя выполняют пластмасссы с
пористой структурой или соты, изготовленные из алю-
миниевой или стальной фольги, бумаги или из других
материалов (фиг. 9).
92
В среднем удельный вес заполнителя в авиационных
панелях у=0,05-4-0,10 а/см3.
В результате получается трехслойная сотовая панель
по существу новый конструкционный материал. О его
легкости можно судить по данным табл. 15.
Фиг. 9. Трехслойная панель (обшивка с запол-
нителем):
1 — пористые заполнители (верхний — из пенопласта,
нижний — из легкого пенопласта армированный), б — со-
товые заполнители.
Таблица 15
Сравнение удельных весов различных материалов
Материал
Удельный вес в г/см?
Сталь ...............................
Титан ...............................
Алюминиевый сплав ...................
Магниевый сплав......................
Микарта .............................
Слоисто-сотовая конструкция . . . . . ’.
7,8
4,5
2,68
1,72
1,26
0,55
Первое упоминание о практическом применении слоистых кон-
струкций относят к 1845 г. и связывают со строительством железно-
дорожного моста через реку в Англии. При изготовлении деталей
моста, работающих на сжатие, инж. Р. Стефенсон (сын изобрета-
теля паровоза Дж. Стефенсона) применил слоистые конструкции,
состоявшие из сравнительно тонкой обшивки из^листов железа и
заполнителя из дерева. Далее, в середине 1920-х годов проф. Хилл
в своем летательном аппарате применил слоистые панели из фа-
93
нерной обшивки и бальзового заполнителя. Подобная же конструк-
ция была использована во Вторую мировую войну в самолете
«Москито». Широкое применение слоисто-сотовых конструкций за-
держивалось из-за отсутствия подходящего клея, и вскоре после
появления в 1944 г. фенольного клея «Ридакс» были сконструиро-
ваны первые металлические сотовые панели. Позднее примерно в
1948 г. для этой цели был использован только что созданный эпок-
сидный клей «Аральдит». С 1950 г. различные фирмы начали
применять сотовые панели сначала только для изготовления вто-
ростепенных элементов.
Слоисто-сотовые конструкции, получившие исключи-
тельное распространение в авиации, постепенно находят
все более широкое применение во многих других обла-
стях для самых разнообразных деталей: стенок, крыш,
дверей, столов, железнодорожных вагонов, лодок, барж,
автомбильных кузовов, прицепов, рефрижераторов, тру-
бопроводов, баков, понтонных лодок, деталей силовых
установок, ядерных электростанций и многих других
деталей.
Несмотря на быстрое развитие, слоисто-сотовые кон-
струкции в общем машиностроении применяются еще
слабо. Можно ожидать, что после нормализации
слоисто-сотовых панелей и организации централизован-
ного производства, их использование станет таким же
обычным, как применение древесных плит в производ-
стве мебели. Естественно, что в первую очередь они
будут применяться там, где требуется высокая жест-
кость при малой массе материала и большой поверх-
ности.
11. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИНЦИПА «МЕСТНОГО КАЧЕСТВА»
К различным поверхностям и объемам машинной
детали зачастую предъявляются различные требования:
фрикционные или антифрикционные свойства, износо-
устойчивость, контактная или объемная прочность,
жесткость или податливость, сопротивляемость корро-
зии, хорошая теплопроводность, демпфирующая спо-
собность и т. п. Эти различные требования объясняются
различием условий, в которых работают соответствую-
щие части одной детали. Во многих случаях очень
трудно выбрать для детали материал, который одно-
временно удовлетворял бы всем необходимым требова-
ниям, но если даже такой материал найден, то, как
правило, это материал дорогой.
В свое время, когда условия работы деталей не были
94
столь напряженными, удавалось ограничиться компро-
миссным решением, выбирая материал, который не пол-
ностью, а лишь отчасти удовлетворял бы всем необхо-
димым требованиям. В настоящее время такое решение
уже недостаточно. В подобных случаях наиболее рацио-
нальное и прогрессивное решение указывает принцип
«местного качества». Его сущность лучше всего объяс-
нить на конкретных примерах.
1. К лопастям гидравлических турбин предъявля-
ются требования необходимой прочности, а также
стойкости против коррозии.
Чтобы удовлетворить этим требованиям, лопасти всех
крупных поворотно-лопастных турбин до- последнего
времени изготовлялись из нержавеющей стали. Однако
это решение не является единственно возможным. Ведь
требование стойкости против коррозии относится лишь
к поверхностям лопастей, следовательно, нет необходи-
мости всю лопасть изготовлять из дорогой нержавеющей
стали. Отсюда следует, что возможно и другое, более
рациональное решение — изготовить лопасти из простой
углеродистой или нормально-легированной' стали й за-
тем облицовать их тонкими листами нержавеющей
стали.
2. В поршневых авиационных и автомобильных дви-
гателях подшипники коленчатого вала относятся к числу
наиболее интенсивно нагруженных деталей, часто огра-
ничивающих форсирование двигателей. В связи с этим
интересно проследить историческое развитие и совер-
шенствование конструкций вкладышей этих подшип-
ников:
а) раньше вкладыши изготовлялись целиком из
оловянистой бронзы, т. е. лучшего из известных в то
время антифрикционных материалов;
б) с появлением белых металлов — баббитов, обла-
дающих лучшими антифрикционными свойствами, чем
бронза, рабочую поверхность бронзового вкладыша
стали покрывать слоем баббита;
в) так как роль бронзы сводилась лишь к вспомо-
гательной роли — постели для баббита, то логично было
заменить бронзу листовой сталью и совершить важный
переход к тонкостенным вкладышам. При этом для
лучшего скрепления с баббитом сталь предварительно
покрывалась гальваническим путем Медью;
95
г) будучи превосходным антифрикционным мате-
риалом для небольших и средних нагрузок, баббиты
не могут выдерживать очень больших давлений и тем-
ператур. Причина этого заключается в низком пределе
текучести и малом сопротивлении усталости, которые
к тому же резко падают с повышением температуры.
В связи с этим пришлось перейти к стальным вклады-
шам, залитым не баббитом, а свинцовистой бронзой;
д) антифрикционные качества свинцовистой бронзы
значительно хуже, чем баббита главным образом вслед-
ствие ее большей твердости и худшего сродства к маслу.
Рост удельных нагрузок и окружных скоростей сколь-
жения способствовал появлению сетчатых подшипников,
имеющих следующее устройство. На сталь заливается
промежуточный слой из свинцовистой бронзы, после
чего производится накатка. На полученную таким обра-
зом рифленую поверхность заливается слой свинцови-
стого баббита и затем производится механическая обра-
ботка. В результате образуются углубления, заполнен-
ные баббитом. Площадь этих углублений составляет
от 25 до 60% общей поверхности подшипника, а тол-
щина слоя баббита около 0,5 мм. В случае работы
подшипника в условиях высоких температур верхний
слой его улучшается индием.
Таким образом, развитие вкладышей шло от сплош-
ного вкладыша, толщиной около 5 мм к тонкостенному
сетчатому триметаллическому вкладышу толщиной лишь
2 мм. В этом тонком теле каждому металлу отведена
своя, строго ограниченная роль.
3. Ременные шкивы, особенно быстроходные выгодно
изготовлять из алюминиевых сплавов. Поскольку ско-
рость резания алюминиевого сплава в несколько раз
больше, чем скорость резания чугуна, то, например, для
шкива диаметром 100 мм и скоростью вращения
5000 об/мин снижение стоимости токарной обработки
не только компенсирует большую стоимость материала,
но еще и приводит к снижению стоимости алюминие-
вого шкива на 25% по сравнению с чугунным.
Ступица алюминиевого шкива для прочного закреп-
ления на валу делается чугунной, рабочая поверхность
в быстроходных плоскоременных передачах для луч-
шего сцепления с ремнем покрывается полиамидной
пленкой.
96
Таким образом, решенной шкив состоит из трех Мате-
риалов, каждая часть шкива изготовляется из мате-
риала с требуемыми для данного случая свойствами
и одновременно наиболее экономичного.
4. Для многих ножей большой длины, применяемых
для резки железа и бумаги, лущения дерева и т. д.;
применяется двухслойная термически обработанная
сталь. Режущая часть ножа, называемая стальным
слоем, изготовляется из легированной инструментальной
стали марок ШХ15, Bl, В2 и 5XG; на изготовление
второго, железного слоя, идет малоуглеродистая сталь
марок 10 и 15. Стальной слой составляет */з общей
толщины ножа. Экономия, которая при этом получается
в расходовании дефицитных и дорогих сортов стали —
очевидна.
5. Для деталей типа тормозных барабанов, поршней,
головок, цилиндров и др. требуется материал, обладаю-
щий высокой износоустойчивостью поверхности, проч-
ностью и быстрым отводом тепла.
В настоящее время нет ни одного такого материала,
который отвечал бы одновременно всем этим требова-
ниям. Выход найден в применении биметаллических
отливок по методу Аль-фин. Этот метод позволяет по-
лучить молекулярное соединение стали или чугуна с
алюминием или алюминиевыми сплавами. При этом,
например, в тормозном барабане, на трение работает
чугун, а в остальной части барабана, от которой тре-
буется высокая теплоемкость, теплопроводность и
форма, обеспечивающая быструю передачу тепла окру-
жающему воздуху, алюминий. Удельная теплоемкость
алюминия в 2 раза выше, чем чугуна, поэтому при
одинаковом весе возможность накопления тепла в алю-
миниевом барабане в 2 раза больше, чем в чугунном.
Теплопроводность алюминия в 4—5 раз выше, чем у чу-
гуна, а удельный вес в 3 раза меньше.
Сравнительные исследования тормозного барабана
из серого чугуна и барабана, изготовленного по методу
Аль-фин, показали, что уже после шести торможений
тормозное время у чугунного барабана получилось
в 2 раза больше, чем у барабана, изготовленного по
методу Аль-фин, т. е. эффективность торможения у пер-
вого в 2 раза ниже.
6. Исключительно перспективным является быстро
4 С. M. Ямпольский, Л. Б. Эрлих
97
2
развивающееся производство нового материала, назы-
ваемого металлопластом, — тонких листов стали '(а так-
же алюминиевых и магниевых сплавов), покрытых
с одной или с двух сторон слоем пластмассы.1
Мировое производство этого материала увеличи-
вается с каждым годом. Так, если в 1958 г. про-
изводство металлопласта в США составляло около
2,8 млн. м2, то в 1960 г. оно возросло до 4,7 млн. м2,
а в 1961 г. выпуск его увеличился еще в несколько раз.
В настоящее время в США до 20—25% всех вы-
пускаемых пластмасс идет на различные покрытия.
В ФРГ около 15% всего проката выпускается с покры-
тиями. Быстрому развитию производства нового мате-
риала способствовало в первую очередь то, что нане-
сение пластмассы производится непосредственно на
металлургических заводах, а не на заводах-потребите-
лях, что более удобно и выгодно.
Из нового конструкционного материала можно по-
лучать изделия различной конфигурации глубокой
вытяжкой, гибкой штамповкой, механической обработ-
кой. Листы с пластмассовым покрытием можно соеди-
нять фальцеванием, при помощи винтов, заклепками,
склеиванием, а в некоторых случаях также и свари-
ванием. Металлопласт обладает термо- и электроизоля-
ционными свойствами, стойкостью против коррозии,
красивой гладкой или рифленой поверхностью различ-
ного цвета.
Таким образом, новый материал сочетает в себе
положительные свойства металла (прочность, техноло-
гичность) и пластмассы (стойкость против коррозии,
красивый внешний вид) и не обладает недостатками
этих материалов: склонностью к окислению присущей
большей части металлов и сравнительно низким меха-
ническими свойствами пластмасс.
Металлопласт примерно в 6 раз дешевле и значи-
тельно долговечнее нержавеющей стали. Он может
применяться в самых различных областях народного
хозяйства.
Судя по зарубежному опыту, металлопласт уже
теперь широко применяется в качестве облицовочного
1 Название этого материала еще не установилось: отечествен-
ные металлурги называют его «ставинил», немецкие авторы его
именуют «Platal».
98
материала для внутренней отделки вагонов, автомоби-
лей, судов, для изготовления коробок и корпусов раз-
личных приборов и аппаратов (электроизмерительных
приборов, телевизоров, телефонных аппаратов и т. п.),
для изготовления корпусов холодильников, стиральных
машин и многих других изделий.
В 1962 г. завод «Запорожсталь» выпустил опытную
партию таких.листов, покрытых с одной стороны поли-
хлорвиниловой пленкой различного цвета, а с другой —
специальным антикорозийным покрытием.
7. К материалу трущихся поверхностей тормозов и
фрикционных муфт предъявляются различные требо-
вания:
а) высокий коэффициент трения;
б) «способность выдерживать большие удельные дав-
ления на рабочих поверхностях;
в) постоянство коэффициентов трения в широком
интервале скоростей скольжения и температур при
различном состоянии трущихся поверхностей — при слу-
чайном попадании на них влаги или смазки;
,г) по возможности малый износ трущихся поверх-
ностей;
д) высокая теплопроводность, способствующая быст-
рейшему отводу тепла от трущихся поверхностей.
Нет такого однородного материала, который удов-
летворял бы всем этим требованиям. Наиболее полно
им отвечают металлокерамические материалы. Пример-
ный состав шихты металлокерамических фрикционных
материалов на медной основе таков: медь 60—70%,
железо 5—10%, свинец 5—15%, олово 5—15%, карбо-
рунд, кварц или другие абразивы 2,5—7,5%. Роль этих
компонентов заключается в следующем:
а) медь обеспечивает хороший отвод тепла, не тре-
буя больших давлений при спекании;
б) железо и абразивные материалы служат для
повышения коэффициента трения;
в) свинец, расплавляясь, образует тонкую пленку
в виде смазки, предохраняющую рабочие поверхности
от задиров.
Металлокерамические фрикционные материалы от-
личаются хрупкостью. Поэтому они наносятся (напаива-
ются) тонким слоем около -0,2 мм на жесткую основу
из стали или чугуна,
4* 99
Замечательным здесь является то, что путем искус-
ственного сочетания различных компонентов добива-
ются получения детали, каждая точка которой обладает
нужными свойствами.
8. Работу детали под нагрузкой можно представить
себе как взаимодействие распределенных по ее объему
механических свойств сопротивлений ас и напряже-
ний ан.
Для оценки прочности тела необходимо сопоставить
эпюры напряжений и сопротивлений. При этом проч-
ность тела определится моментом соприкосновения
эпюр ае,и ан в какой-либо части тела, т. е. условием
равенства наибольших приведенных сопротивлений и
напряжений.
Наилучшее использование материала наступит при
полном совпадении эпюр сопротивлений и напряжений
в каждом сечении тела.
Эпюры реальных деталей (за небольшим исключе-
нием) характеризуются значительной неравномерностью
распределения напряжений. Между тем тела, изучаемые
в сопротивлении материалов, отличаются постоянством
распределения сопротивлений по сечению. Для таких
тел единственная возможность добиться если не полного
совпадения, то сближения указанных эпюр, состоит в
изменении эпюры напряжений и формы поперечного
сечения.
Значительный резерв повышения прочности деталей
и лучшего использования материалов заключается в
реализации еще одной возможности — изменения меха-
нических свойств, т. е. эпюры сопротивлений. Для этого
могут быть использованы обширные возможности совре-
менной технологии обработки металлов, -включающие
различные способы поверхностных покрытий, термиче-
ской и термохимической обработки, искусственного соз-
дания остаточных напряжений, упрочнения, армирова-
ния одних материалов другими и т. п. По существу, все
эти средства служат одной цели — помочь осуществле-
нию принципа местного качества, создать в каждом не-
обходимом" случае требующиеся свойства. Среди этих
средств большая часть так или иначе связана с обра-
боткой поверхностей. Это объясняется тем, что почти
все повреждения и разрушения от коррозии до уста-
лостной толщины, обычно зарождаются на поверхности
100
детали и затем проникают вглубь, одновременно рас-
пространяясь по всему ее сечению. Естественно, что все
усилия машиностроителей должны быть направлены
на упрочнение и изменение свойств поверхностных
слоев.
В настоящее время детали рассчитывают на проч-
ность как тела с постоянным распределением сопротив-
лений по сечению, а влияние различных упрочнений учи-
тывают отдельно по опытным данным. Значительный
интерес представляет разработка методов проектных
расчетов, позволяющих учесть как неравномерность на-
пряжений, так и неравномерность сопротивлений [22].
9. В предыдущих примерах принцип местного каче-
ства использовался для повышения прочности и долго-
вечности деталей. Однако, может возникнуть необходи-
мость и в соблюдении обратного требования — специаль-
но сократить срок службы детали.
Интересным примером использования принципа ме-
стного качества в этом случае является немецкий само-
лет-снаряд ФАУ-2, периода Второй мировой войны.
В хвостовой части этого снаряда в пламени устанавли-
вались четыре лопасти из древесины для управления
ракетой при старте. Эти лопасти, конечно, загорались,
однако, вследствие того, что время. их использования
ограничивалось минутой взлета, сгорание и уничтоже-
ние их было даже выгодно.
Можно утверждать, что в ближайшее время принцип
местного качества будет одним из основных руководя-
щих принципов при создании новых материалов, выборе
материалов для деталей, назначении термической или
упрочняющей обработки, при их конструктивном оформ-
лении.
12. УСТАНОВЛЕНИЕ ЛИМИТА ВЕСА МАШИНЫ
В ПРОЕКТНОМ ЗАДАНИИ
При создании новых машин недостаточно исходить
из одного желания создать «легкую машину». Наилуч-
шие результаты достигаются в том случае, когда конст-
руктору задается контрольный вес — лимит, в который
он должен уложиться. Порядок установления такого
лимита рассмотрим на примере авиационного турборе-
активного двигателя (ТРД.).
4 С. М. Ямпольский, Л. Б. Эрлих 101
При установлении расчетного веса, который как ли-
мит задается конструкторской бригаде, исходят из
следующих соображений:
I. Вес-лимит определяется исходя из статистических
данных о весах серийных образцов двигателей за ряд
лет,
2. Путем экстраполяции кривой веса и математиче-
ской обработки исходных статистических данных опре-
деляется перспективный вес двигателя с таким расче-
том, чтобы серийный образец оставался конкурентно-
способным в течение четырех-пяти лет с начала проек-
тирования.
3. Расчетный вес-лимит принимается равным 82%’
от найденного выше веса перспективного серийного дви-
гателя.
Это объясняется неизбежным утяжелением двигателя
при доводке в основном тремя причинами:
а) допуском на вес двигателя. Как показывает опыт,
вес серийного двигателя имеет отклонение от среднего
веса в пределе до 1%, что объясняется производствен-
ными допусками на детали. Так как гарантируется мак-
симальный вес, то это отклонение должно учитываться
при назначении веса-лимита;
б) увеличением, веса прихдоводке в полете. Обычно
летные испытания вскрывают дефекты, не замеченные
при стендовых испытаниях и требующие переделки не-
которых узлов. Это вызывает увеличение веса двига-
теля до 2%;
в) увеличением веса при доводке на стенде. Изме-
нение деталей для устранения поломок и дефектов, вы-
явленных в процессе испытаний, обычно ведет к увели-
чению веса примерно на 10%;
г) неучтенным весом, так как в проекте невозможно
учесть вес таких деталей, как шланги, трубки, хомуты
и т. п. Их вес оценивается в 5%-
На фиг. 10 приведена диаграмма изменения веса
ТРД от начала проектирования до освоения серийного
производства.
4. Чтобы каждый из конструкторов мог судить о ве-
совой характеристике своего узла, общий вес двигателя
разбивается, соответственно, на ряд узлов.
5. Для контроля веса двигателя и накопления ста-
тистических данных на всех стадиях доводки опреде-
102
ляется вес и отклонения от установленного лимита. Кон-
трольными этапами являются:
а) начало проектирования;
б) поступление первого экземпляра двигателя на
испытания;
Фиг. 10. Возрастание запроектированного веса
турбореактивного двигателя в процессе доводки:
1 — начало проектирования. 2 — окончание проектирова-
ния, 3 — начало испытаний первого образца двигателя,
4 — испытание перед полетами, 5 — испытание перед за-
пуском в серию, 6 — расчетный вес-лимит, 7 — вес, не-
учтенный при конструировании, 8 — предельный вес при
конструировании, 9 — увеличение веса при доводке,
10 — вес, установленный при предварительном анализе,
11 — запас на доводку при летных испытаниях, 12 — до-
пуск на вес, 13 — гарантированный вес.
в) первое испытание в соответствии с заявленными
параметрами;
г) испытания при сдаче в серийное производство.
4*
ГЛАВА V
СТАНДАРТИЗАЦИЯ, НОРМАЛИЗАЦИЯ
И УНИФИКАЦИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ
I
1. СУЩНОСТЬ И ЗНАЧЕНИЕ СТАНДАРТИЗАЦИИ
Под стандартизацией понимают сведение многочис-
ленных видов стандартов и технических условий к огра-
ниченному количеству обязательных для применения
образцов-стандартов. В этом определении следует раз-
личать два момента:
во-первых, создание образцов, т. е. установление
свойств, которыми должен обладать данный предмет,
процесс или метод, во-вторых, ограничение числа этих
предметов, процессов или методов целесообразным ми-
нимум.
В СССР существует единая форма стандартов —
государственные общесоюзные стандарты (ГОСТ),
обязательные для применения во всех отраслях народ-
ного хозяйства. Практически значение стандартизации
заключается:
а) в сведении большого количества различных типов
и размеров одноименных деталей к целесообразно огра-
ниченному их числу, что обусловливает возможность
организации массового производства стандартизованных
деталей наиболее прогрессивными методами. При этом
трудоемкость изготовления деталей, расход материала
и в конечном итоге себестоимость этих деталей значи-
тельно сокращается;
б) в стандартизации технических условий и методов
испытания деталей машин, что способствует улучшению
их качества, повышению работоспособности и долговеч-
ности;
104
в) в применении стандартных деталей и особенно
узлов, что сокращает сроки и трудоемкость освоения
новых машин, поскольку отпадает необходимость про-
ектирования, изготовления и доводки этих узлов и де-
талей машин;
г) в упрощении ремонта, доступности производства
ремонта для неспециализированных предприятий, по-
скольку вышедшие из строя стандартные детали (на-
пример, подшипники качения) легко заменяются но-
выми.
С понятием стандартизация тесно связаны понятия
нормализации и унификации.
Нормализация — это стандартизация, проводимая в
масштабе отрасли, экономического района, завода. Нор-
мали могут устанавливаться также и на объекты, охва-
ченные ГОСТами, если необходимо:
а) сократить сортамент стандартизованных изделий
применительно к нуждам данной отрасли, района или
завода;
б) уточнить или улучшить отдельные показатели в
развитие государственных стандартов.
Унификация обеспечивает устранение излишнего
многообразия изделий, сортамента материалов и т. д.
путем максимального объединения и сокращения их чис-
ла; использование в конструкциях новых машин деталей
и' узлов из ранее спроектированных и испытанных ма-
шин. При этом в унифицированные объекты не вносятся
какие-либо. изменения. Унификация является частью
стандартизации. Она может проводиться как для стан-
дартизованных, так и для нестандартизованных объ-
ектов.
Значение стандартизации для всех отраслей совре-
менной промышленности огромно. Однако особенно
большое значение она имеет для машиностроения, кото-
рое характеризуется многообразием различных типов и
размеров изделий, потребность в которых в одних слу-
чаях исчисляется единицами (тяжелые уникальные
станки), а в других — миллионами (швейные машины);
широкой номенклатурой применяемых материалов; раз-
нообразием используемых в производстве технологиче-
ских процессов. Только при помощи стандартизации
(а также нормализации и унификации) можно
105
разобраться во всем этом многообразии и сравнительно
быстро и экономично изготовлять все требующиеся ма-
шины.
В Связи с огромным народнохозяйственным значе-
нием стандартизации конструктор, наряду с использо-
ванием всех имеющихся стандартов и нормалей, дол-
жен также создавать благоприятные условия для стан-
дартизации (или вначале нормализации и унификации)
деталей и узлов, до сих пор еще не охваченных стан-
дартами и нормалями.
Первым шагом к этому является использование в
конструкциях новых машин деталей и узлов других, ра-
нее спроектированных, освоенных в производстве и про-
веренных в эксплуатации машин.
Задача конструктора состоит в том, чтобы при раз-
работке новой машины вводить только те новые детали
и узлы, которые предопределяют производительность
машин и удобство их обслуживания. Все остальные де-
тали и узлы, не влияющие на эти два основных фактора,
надо оставлять* по возможности неизменными. Смена
всех деталей при переходе с одной конструкции на
другую при совпадающем типе конструкции объяс-
няется обычно недостаточной квалификацией конструк-
тора.
Если по какой-либо причине в новой машине нельзя
использовать целиком существующий узел аналогичного
назначения, то целесообразно выполнить одинаковыми
хотя бы присоединительные размеры этих узлов с тем,
чтобы в дальнейшем облегчить их нормализацию.
Наиболее широкие возможности для унификации и
последующей нормализации открываются при узловой
компоновке машин, а также в том случае, когда проек-
тирование целой группы машин разных размеров род-
ственного назначения ведется одновременно.1
В Советском Союзе в настоящее время действует
более 8500 государственных стандартов, из них около
40%—на машины и оборудование. Ежегодно утверж-
дается более 700 государственных стандартов. Кроме
этого, разрабатываются нормали машиностроения, обя-
зательные для всех отраслей промышленности. Только
за последние 3 года утверждено около 5000 нормалей на
детали машин, узлы и другие элементы.
1 Подробнее об этом см. в гл. VI.
106
Основными принципами стандартизации, справедли-
выми также и для нормализации, являются следующие.
1. Единство — в стандартизации не должно быть
противоречивых стандартов. Отсюда вытекает необхо-
димость координации работ по стандартизации с по-
мощью центрального органа.
2. Независимость — необходимо, чтобы стандар-
ты были свободны от ведомственных и местных влияний
и исходили исключительно из интересов народного хо-
зяйства.
3. Коллективность — к разработке стандартов
должны привлекаться представители всех заинтересован-
ных организаций,ведомств и предприятий.
4. - Прогрессивность — стандарты должны соот-
ветствовать передовому уровню развития техники и по
возможности предопределять ее будущее развитие.
5. Экономичность — только тот стандарт оправ-
дан, который служит народнохозяйственным интересам
(гарантирует качество изделия, его надежность и др.).
6. Внедрение — достигают цели только те стан-
дарты, которые применяются на практике. Этому прин-
ципу отвечает требование обязательного применения
стандартов.
2. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СТАНДАРТИЗАЦИИ
Экономический эффект стандартизации характери-
зуется прежде всего воздействием на производитель-
ность труда в стадии проектирования, подготовки произ-
водства, изготовления и сбыта; на рациональное исполь-
зование сырья, материалов, инструментов, оснастки, го-
рючего, энергии и т. п.; на использование машин, обо-
рудования и зданий; на качество и потребительскую
ценность изделий и их себестоимость.
Стандартизация приносит еще и косвенный эффект,
получаемый, например, в результате специализации и
кооперирования в промышленности, перехода на более
прогрессивные формы производства, сотрудничества и
хозяйственной кооперации в международном масштабе,
упрощения и рационализации оборудования и пр.
В последовательной цепи мероприятий на пути от
единичного производства каких-либо изделий к наиболее
прогрессивному — централизованному массовому их из-
готовлению на автоматических линиях — нормализация
107
занимает самостоятельное,, важное место, что видно из
следующей схемы:
Единичное и мелкосерийное производство Специ- ализа- ция Нормализация и стандарти- зация
Поточное
производ-
ство
Поточное авто-
матизированное*
производство
Преимущества применения нормализации и стандар-
тизации во всех отраслях народного хозяйства оче-
видны.1
По некоторым данным, каждый рубль, затраченный
на работы по нормализации и стандартизации, дает эко-
номию 5—7 руб. Предприниматели в США считают, что
1 доллар затрат на стандартизацию приносит 4 доллара
прибыли. Однако практически определить экономический
эффект, который можно ожидать от внедрения того или
другого стандарта, очень трудно.
Иногда эти трудности объясняются отсутствием ме-
тодики подобных расчетов. Как нам кажется, причина
заключается в другом. В принципе, экономическая эф-
фективность нормализации и стандартизации должна
определяться, так же как и многих других мероприя-
тий,^ по известной методике определения экономической
эффективности внедрения новой техники, механизации и
автоматизации производственных процессов в промыш-
ленности.
Трудности здесь заключаются не в отсутствии мето-
дики расчета, а в отсутствии достоверных исходных
данных, без которых расчет становится весьма иллюзор-
ным.
Рассмотрим этапы расчета экономической эффектив-
ности нормализации и стандартизации.
1. Важнейшей исходной величиной любого расчета,
связанного с определением экономической эффективно-
сти стандартизации, является потребность в нормали-
зуемых объектах. Эта потребность изменяется в резуль-
тате нормализации и вообще она не равна потребности
в аналогичных объектах до нормализации.
1 О внимании, которое уделяют этому в США, можно судить
по следующим данным: в США, производящих 80% автомобилей,
выпускаемых капиталистическими странами, изготовляется только
20 типов автомашин, на остальные же 20% приходится более чем
100 типов.
108
2. В процессе нормализации конструкции нормализуе-
мых объектов изменяются. Вместо неоправданно боль-
шого числа различных конструктивных вариантов соз-
дается единый стройный ряд конструктивно-подобных
изделий. Выбор и обоснование конструкции нормали-
зуемых объектов представляет самостоятельную
задачу. *
3. Нормализуемые объекты могут изготовляться на
нескольких предприятиях. Число и размещение заводов-
изготовителей и оптимальные размеры выпуска также
должны быть выбраны и обоснованы.
4. Размер выпуска продукции предопределяет тип
производства и технологию и позволяет подойти к опре-
делению себестоимости изготовления нормализуемых
объектов. Одновременно следует определить себестои-
мость этих изделий до их нормализации. Причем харак-
терной будет не фактическая себестоимость, так как она,
естественно, различная на разных предприятиях, а неко-
торая приведенная, наиболее характерная для сложив-
шихся производственных условий.
5. Экономический эффект от стандартизации прояв-
ляется не только в области производства, но также и в
обращении, эксплуатации и индивидуальном потребле-
нии. Причем в некоторых случаях эксплуатационные за-
траты возрастают. Например, сокращение числа типо-
размеров электродвигателей влечет за собой иногда
установку двигателей большей мощности, чем это необ-
ходимо, и соответствующее ухудшение энергетических
показателей компенсируется повышением надежности и
долговечности двигателей, сокращение общего числа по-
требных резервных двигателей и пр. Однако, так или
иначе, затраты, связанные с эксплуатацией изделий до
и после нормализации, также должны учитываться.
Таковы основные этапы расчетов, связанные с опре-
делением экономической эффективности нормализации
и стандартизации. Их выполнение представляет трудную,
но все же выполнимую задачу.
Искусство расчетчика здесь заключается в том, чтобы
путем качественного анализа особенностей данного стан-
дарта определить, в чем состоит экономический эффект
и затем найти для него числовую оценку.
109
3. ВЗАИМОСВЯЗЬ РАЗВИТИЯ ИЗДЕЛИЯ
И ЕГО СТАНДАРТИЗАЦИИ
Процесс развития какого-либо изделия в функции от
времени и в связи с работами по стандартизации этого
изделия можно представить кривой OJ, представленной
на фиг. 11.
Фиг. 11. Развитие изделия в связи с его стан-
дартизацией:
1 — начальная стадия развития, 2 — крутой подъем
после выяснения направления технического разви-
тия, 3 — период быстрого развития, 4 — стабильное
положение после предварительных исследований,
5 — непрерывное развитие в период, благоприятный
для стандартизации, б — небольшое отставание стан-
дарта, 7 — сильное отставание стандарта.
В начале графика кривая пологая: новое изделие
появилось и потребители знакомятся с ним. Точка В кри-
вой соответствует моменту, когда новшество по достоин-
ству оценено и появляются многочисленные его модифи-
кации, подсказанные опытом производства и эксплуата-
ции. Результатом этого интенсивного развития являются
оптимальные конструктивные решения. Развитие стано-
вится более плавным — кривая приближается к направ-
лению, параллельному горизонтальной оси.
В первый период (участок ОВ кривой) число потре-
бителей и изготовителей невелико, они входят в непо-
средственный контакт друг с другом. Основные пара-
110
метры изделий регламентируются в этот период завод-
скими нормалями и техническими условиями.
В следующий период (участок BE кривой) число из-
готовителей быстро увеличивается и возникает необхо-
димость согласования основных параметров. Чтобы огра-
ничить их ненужное разнообразие, разрабатывается
отраслевая нормаль. В конце этого периода (точка Е)
возникают условия для стандартизации изделия в госу-
дарственном масштабе. Такова общая закономерность
развития различных изделий, наблюдающаяся во многих
странах мира. Однако могут быть и некоторые отличия.
Так, в ФРГ разработка стандартов рассматривается
как основной, исходный процесс, которому сопутствует
издание заводских нормалей. Недостаток такого подхода
заключается в том, что при нормировании на начальном
этапе технического развития изделия еще нельзя пред-
сказать, в каком направлении пойдет дальнейшее его
развитие. Опыт показывает, что на начальной стадии
изготовитель стремится удовлетворить каждое требова-
ние потребителя. Стандартизация может препятствовать
возникающей при этом потребности расширения номен-
клатуры и ужесточения технических условий.
Нередко монополисты преднамеренно снижают в
стандартах параметры качества изделий, а затем рекла-
мируют свои изделия, качество которых выше требо-
ваний стандарта.
В США исходным пунктом общегосударственных
стандартов являются отраслевые или фирменные нор-
мали. Существенный недостаток такого подхода ощу-
щается при составлении общегосударственного стандар-
та. Из-за отсутствия необходимой координации в на-
чальный период, независимо друг от друга, возникает
ряд фирменных нормалей, унификация которых в более
поздний период представляет большие затруднения. Для
устранения этого недостатка рекомендуется, чтобы раз-
работке государственных стандартов предшествовал
промежуточный этап (от точки В до точки Е на фиг. 11).
В этот период заинтересованные фирмы должны как
можно раньше вступать в контакт друг с другом и за-
ключать соглашения, которые явились бы отправным
пунктом будущей стандартизации.
Другая возможность избежать этот недостаток состо-
ит в том, чтобы путем целенаправленных исследований
111
предопределить развитие конструкции данного изделия
на некоторое время вперед. Реализация результатов
исследований позволяет рассчитывать, что на длитель-
ный период можно не ожидать существенных открытий
в данной области и уверенно приступить к стандарти-
зации изделий.
При всех обстоятельствах стандартизация не должна
отставать от технического прогресса. Периодически стан-
дарты должны пересматриваться. На фиг. 11 развитие
изделия обозначено ступенчатой линией В—С\—C—D{—
D—Е[ и т. д. Если бы стандарты приводились в соответ-
ствие с состоянием технического развития через большие
промежутки времени, то этот процесс характеризовался
бы скачками, обозначенными заштрихованной линией.
В этом случае стандарт становится тормозом на пути
технического развития.
ГЛАВА VI
РАЗМЕРНЫЕ РЯДЫ МАШИН1
Важной особенностью машиностроения является ог-
ромное количество и разнообразие типов и размеров
выпускаемых изделий, какого не знает ни одна другая
отрасль промышленности. С развитием техники это число
не только не сокращается, а наоборот увеличивается.
Например, в связи с появлением новых технологиче-
ских процессов станкостроение непрерывно осваивает
производство новых типов станков, но при этом все ра-
нее выпускавшиеся станки продолжают изготовляться,
иногда лишь в меньших количествах. И так обстоит дело
во всех отраслях машиностроения. Сейчас у нас произ-
водится для нужд химической промышленности пример-
но 1,5 тыс. типоразмеров машин и средств автоматиза-
ции, для угольной промышленности 1,6 тыс., для черной
металлургии 1,5 тыс., для горнодобывающей 1,5 тыс.,
для легкой (включая текстильную) 3,5 тыс., для пищевой
2,5 тыс., для промышленности строительных материалов
и строительной индустрии .9,5 тыс. Освоено производство
2 тыс. типоразмеров насосного, компрессорного, холо-
дильного оборудования, кислородных установок, венти-
ляторов и т. п. В общей сложности производится свыше
125 тыс. типоразмеров машин, приборов и оборудования.
Эта цифра очень большая, хотя и значительно меньшая,
чем в капиталистических странах, где только число типо-
размеров машин достигает 150 тыс.
1 Основным параметром, характеризующим машину, может быть
не только геометрический размер, как это принято для станков, но
также и мощность (двигателей), давление (прессов) и т. п. Этим
объясняется употребление более общего, иногда встречающегося
термина «параметрические ряды».
113
Социалистическое плановое хозяйство в отличие от
капиталистического имеет возможность удовлетворить
нужды народного хозяйства меньшим количеством типо-
размеров оборудования. Установлению рациональных,
экономически обоснованных рядов машин посвящается
настоящая глава. В качестве примера рассматриваются
вертикально-сверлильные станки. Однако все сказанное
ниже об этих станках справедливо и для многих других
машин и изделий.
1. ЕДИНЫЙ РЯД СТАНКОВ
Все станки в зависимости от их технологического
назначения разделяются на некоторое число групп, каж-
дая из которых делится дальше на большое число типов
и размеров.
Например, группа сверлильных станков, предназна-
ченных в основном для сверления, развертывания и дру-
гих родственных- им операций, разделяется на верти-
кальные, горизонтальные и радиально-сверлильные стан-
ки. Каждый из этих трех типов подразделяется по
признаку главных размеров и, наконец, каждый из типо-
размеров, в свою очередь, делится дальше на станки
нормальные и ряд специальных модификаций. Таким
образом, в каждой группе получается большое количе-
ство различных типоразмеров.
Обычно один или, во всяком случае, небольшое число
таких типоразмеров производится одним заводом, со-
ставляя предмет его узкой специализации.
Естественным было в свое время то, что модели, оди-
наковых и тем более разных типоразмеров, изготовляв-
шиеся различными заводами, были совершенно непо-
хожи. Эти модели развивались и совершенствовались на
каждом заводе по-своему, без какой-либо органической
связи с аналогичным развитием остальных типоразме-
ров на соседних заводах. Между тем такое положение
было вызвано не только технической необходимостью,
сколько являлось следствием специфических условий
первых этапов развития станкостроения.
Сравнительный анализ существующих конструкций
показывает полную возможность создания группы стан-
ков с органической связью конструкций отдельных типо-
размеров. Все типоразмеры внутри одной группы, неза-
висимо от их внешнего разнообразия, имеют много
114
общего. Пользуясь ограниченным числом основных ис-
ходных моделей, можно построить любой из типораз-
меров.
Примеры создания таких конструкций в небольшом
диапазоне типоразмеров, объединенных интересами
одного завода, имеются в области токарных, вертикаль-
но-сверлильных и других групп станков.
Конечно, создание подобных конструкций значитель-
но облегчается в том случае, когда проектирование не-
большого числа основных, исходных моделей ведется
под единым руководством с учетом необходимости по-
стройки на их базе всех типоразмеров данной группы
станков.
Такие станки, объединенные общностью- конструктив-
ной компоновки и методом расчета, будем называть в
дальнейшем рядом станков'.
Можно создать ряд станков, ограничиваясь интере-
сами только одного завода, — подобные примеры мы от-
метили выше. Однако вполне возможно также создание
единых рядов, удовлетворяющих интересам всей страны.
По самой идее создание рядов в таком широком по-
нимании осуществимо только в условиях планового со-
циалистического хозяйства и совершенно немыслимо в
условиях капиталистического хозяйства.
Необходимость распределения производства станков
одной группы на нескольких заводах в разных городах
не может служить препятствием к созданию единых
рядов.
Отдельные типоразмеры станков отличаются друг от
друга по своей сложности и, может быть, даже рацио-
нально распределить их производство в разных местах,
стремясь при этом максимально использовать техноло-
гическое оснащение и опыт различных заводов. Однако
при таком распределении производства станков должна
быть обеспечена органическая связь между конструк-
циями отдельных типоразмеров, изготовляемых различ-
ными заводами.
1 Термин — «ряд станков» не является установившимся; в авиа-
ции аналогичному содержанию присваивается название «семейство»;
например, винтов, моторов; в электромашиностроении говорят
«серия» (например, известна «единая всесоюзная серия асинхрон-
ных двигателей»); в станкостроении несколько более узкому по-
нятию присваивается название «гамма»; например, «гамма верти-
кально-сверлильных станков завода им. Ленина».
115
Такой подход к проектированию станков, при кото-
ром каждый отдельный типор'азмер не представляется
конструкцией, создаваемой от случая к случаю, а зани-
мает определенное место в едином ряде, дает значи-
тельный экономический эффект. При этом появляется
возможность распределить между станкостроительными
заводами производство станков, принадлежащих к еди-
ному ряду, в полном соответствии с возможностями каж-
дого завода и потребностями страны; облегчается цен-
трализованное изготовление деталей для различных ти-
пов станков. В связи с выделением наиболее ответствен-
ных деталей и их производством на приспособленных
для этой цели заводах повышается качество станков;
по испытаниям нескольких моделей оказывается воз-
можным судить о всем ряде станков, и, следовательно,
обходиться изготовлением минимального количества
экспериментальных образцов, ускорив освоение отдель-
ных типоразмеров. Срок изготовления любого типораз-
мера получается минимальным; устраняется паралле-
лизм в работе технических отделов заводов, повышается
степень использования конструкторских и технологиче-
ских кадров; увеличивается выпуск продукции заводов,
снижается себестоимость станков.
Указанные экономические преимущества, которые
дает создание единых рядов, хорошо известны. Работы
в этом направлении ведутся на многих заводах. Однако
при всем большом значении внутризаводской унифика-
ции, экономический эффект от нее мал по сравнению с
тем, что получает народное хозяйство от внедрения еди-
ных всесоюзных рядов станков, охватывающих номен-
клатуру производства нескольких заводов, занятых изго-
товлением станков данной группы.
2. РАЗМЕРНЫЙ РЯД
Необходимой предпосылкой для создания единых
рядов являются стандарты типов и основных размеров
станков.
Такие стандарты имеют целью установление для
всех станков данного типа надлежащего ряда размеров
при их минимальном количестве так, чтобы удовлетво-
рить нужды всех потребителей и создать базу для даль-
нейшей стандартизации и нормализации деталей и узлов
станков.
116
Стандарты станков обычно ограничиваются только
основными параметрами, которые дают необходимое и
достаточное представление о производственных возмож-
ностях станков в части размеров обрабатываемых изде-
лий и размеров обрабатываемых поверхностей, т. е.
определяют принципиальные технологические возмож-
ности станка, не сдерживая в то же время конструктор-
скую мысль при выборе наиболее рациональных форм.
В стандарт не вводят параметры, которые зависят от
прогресса- техники (такими являются все параметры,
относящиеся к механике станка). В виде исключения из
этих общих правил в последние издания некоторых
стандартов на основные размеры станков включены
также параметры: «вес станка», «наибольшая подача»
и пр. Например, ГОСТ 1227-58 на станки вертикально-
сверлильные (основные параметры и размеры) регла-
ментирует следующие основные параметры: 1) наиболь-
ший диаметр сверления; 2) наибольший ход шпинделя;
3) вылет шпинделя; 4) наибольшее расстояние от конца
шпинделя до стола; 5) то же до плиты; 6) ширина стола;
7) размер конуса шпинделя; 8) наибольшая подача
шпинделя; 9) вес станка.
Исходным параметром для определения диапазона
выполняемой работы на вертикально-сверлильном стан-
ке выбран наибольший диаметр сверления в сплошном
материале. Так как этот наибольший диаметр сверления
для данного станка изменяется в зависимости от обра-
батываемого материала, то для устранения неопределен-
ности указана марка стали (сталь 45 по ГОСТу 1050-60),
для которой действительны принятые в стандарте наи-
большие диаметры сверления в сплошном материале1.
После того, как выбраны основные параметры, уста-
навливаются пределы размеров, их соотношение и гра-
дации всего ряда размеров.
При установлении ряда размеров, когда большоё
число типоразмеров сводят к нескольким, как правило,
некоторые расходы производства, а часто и потребления,
растут, а некоторые уменьшаются. Если, например,
1 Следует отметить, что указание марки стали не устраняет
неопределенности, поскольку не меньшее значение, чем обрабаты-
ваемый материал, имеет также режим резания, который в стандарте
не оговорен. Между тем на данном станке можно просверлить от-
верстие любого диаметра в любом материале, следует только
выбрать для этого соответствующий режим обработки.
117
согласно расчету, нам нужен станок с наибольшим диа-
метром сверления 30 мм, а в нашем ряде этого размера
нет, то мы вынуждены выбрать станок ближайшего
большего размера. Это обусловливает излишний расход
металла на изготовление станка, пониженные энергети-
ческие показатели и повышенную трудоемкость изготов-
ления.
С другой стороны, себестоимость такого станка может
снизиться вследствие того, что при увеличении партии
однородных объектов производства (в .данном случае
увеличения выпуска станков с наибольшим диаметром
сверления 35 мм), себестоимость их уменьшается; точно
так же надежность и долговечность станков может уве-
личиться, затраты же на эксплуатацию вследствие этого
могут снизиться.
Итак, ясно, что наряду с выгодами имеются потери
как в производстве, так и в эксплуатации как следствие
сокращения числа типоразмеров.
Размерные ряды для параметров станков обычно ста-
раются представить в виде нормальных рядов предпоч-
тительных чисел в соответствии с ГОСТом 8032-56. При
этом выбор только одного ряда не для всех случаев
является рациональным.
Действительно, важное практическое преимущество
этих рядов заключается в том, что относительные поте-
ри остаются здесь постоянными для всех интервалов
одного и того же ряда. Если такое постоянство может
играть роль в капиталистическом хозяйстве, где завод-
чику важно показать, что вся его клиентура ставится в
относительно одинаковые условия, то для нашего социа-
листического хозяйства важно не то; чтобы по отдель-
ным заказам имели место одни и те же постоянные
потери, а другое, чтобы потери от установления жестко-
го ряда взамен индивидуального многообразия по всему
ряду в сумме были наименьшими для народного хозяй-
ства в целом.
Пусть для какого-либо ряда размеров, расположен-
ных в порядке возрастания aia2 • • ак .. . ас, поставлена
задача заменить все промежуточные размеры а2—
лишь одним размером аь так, чтобы общий ряд полу-
чился aj, аь, ас.
Задача состоит в том, чтобы найти наивыгоднейшее
решение для аь-
118
Выше уже было сказано, что в ййших условия^ не-
обходимо, чтобы общие потери в народном хозяйстве от
установления нового ряда были наименьшими. Потери,
очевидно, произойдут от того, что мы вынуждены будем
взамен недостающих типов брать ближайшие большие.
Ясно, что сумма потерь в зависимости от того, требуют-
ся ли нам, главным образом, малые или большие раз-
меры, будет различна. В соответствии с этим решение
для аь будет также различным.
Отсюда мы должны сделать вывод, что с точки зре-
ния практического применения для указанных выше це-
лей ни один заранее заданный ряд чисел не может ока-
заться удовлетворительным в различных случаях, предъ-
являемых действительностью.
Одновременно из сказанного видно, что отыскание
в указанной задаче оптимального решения, дающего
наибольшие выгоды, является обычно вопросом слож-
ным, зависит от времени и должно базироваться, есте-
ственно, на целом ряде экономических предпосылок.
Если наш ряд включает определенное число разме-
ров станков, то мы должны знать примерную потреб-
ность в каждом из них и примерную себестоимость изго-
товления в зависимости от масштаба производства.
Такое технико-экономическое обследование необходимо
заранее провести в той области, где данные станки при-
меняются. Необходимо также обследовать и .самый ха-
рактер применения, данных станков для того, чтобы
учесть результаты замены одних станков другими.
Только тогда можно приступить к разрешению задачи.
Мы исходили до сих пор из того, что, кроме эконо-
мических, нет других факторов, влияющих на структуру
ряда. Могут быть, однако, и другие факторы, хотя и
экономического порядка, но, как правило, не укладываю-
щиеся в обычные экономические расчеты. Так, если
перед нами поставлена задача сэкономить металл или
другая подобная проблема, то тем самым заранее исклю-
чается возможность проведения сравнения в рамках
обычных технико-экономических расчетов.
Хотя изложенное выше не дает никаких оснований
считать, что в результате стандартизации получится нор-
мальный ряд чисел, однако, сама приближенность под-
счетов дает возможность внести в результаты небольшие
коррективы для приближения их в отдельных частях
' 119
к числам й интервал aKt ряд ой преДпбчтйтеЛьнык кисел,
причем, естественно, может оказаться, что в одном ме-
сте интервалы будут расположены по одному ряду, а в
другом — по другому.
3. ПРЕДЕЛЫ РАЗВИТИЯ РЯДА РАЗМЕРОВ (
В общей задаче .установления ряда первым этапом
является отыскание пределов «крупности» размеров
станков данного типа. Наклонные вертикально-сверлиль-
ные станки изготовляются нескольких размеров, которые
лежат в определенных пределах. Указанное следует по-
нимать так, что вниз от нижнего и вверх от верхнего
предела этот тип станков переходит в другие, примене-
ние которых оказывается более рациональным. В обла-
сти меньших размеров он ограничивается настольными
сверлильными, а в области больших размеров — ради-
альными и горизонтально-расточными станками. Таким
образом, из весьма обширного диапазона диаметров
отверстий, которые обрабатываются на станках, на долю
наколонных вертикально-сверлильных станков прихо-
дится только небольшая—средняя часть этого диапазона.
Предельные значения наибольшего и наименьшего
размеров устанавливают исходя из нужд потребления и
ограничения запросов потребителей производственными
и экономическими возможностями, соответствующими
современному состоянию техники и экономики страны.
Эти ограничения могут быть двух родов: а) чисто
производственные ограничения, когда при современном
состоянии техники не могут быть созданы станки таких
размеров, которые нужны потребителю, и б) ограниче-
ния производственно-экономические, когда они обуслов-
лены мало развитым спросом, не обеспечивающим объе-
ма производства, необходимого для получения дешевой
продукции.
Рассмотрим ограничения второго рода. Прежде всего,
следует заметить, что сама по себе недостаточность спро-
са не может являться причиной для ограничения ряда
размеров. Внедрение технически более совершенных
методов производства, бурное развитие отдельных отрас-
лей промышленности могут за короткое время совер-
шенно. изменить картину потребления, сложившуюся в
настоящее время, и только самое внимательное изучение
120
перспектив применения станков того или иного раз-
мера могут дать ответ на вопрос о целесообразности
или преждевременности его введения и расширения ряда
станков данного типа. Тем не менее из рассмотрения
кривых применяемости отдельных размеров можно уста-
новить то значение, которое имеют отдельные размеры
станков данного типа, и-тенденции к дальнейшему уве.
личению или уменьшению этого значения.
Приводимые ниже кривые применяемости отдельных
размеров ряда построены таким образом. По оси абсцисс
откладывается вес станка данного размера, по оси орди-
нат— средняя весовая употребляемость данного размера
в процентах от общей употребляемости всех размеров
ряда, отнесенная к единице разницы весов рассматри-
ваемого размера и ближайшего меньшего:
100 п/
= Q —Q. , --------
1*4
где SQ, — весовая употребляемость данного размера
(0;
г
— весовая употребляемость всех размеров,
1
входящих в ряд (от i—i до t=z);
Qi — вес станка рассматриваемого размера;
Qi-i — то же для ближайшего меньшего размера.
Для построения указанной зависимости необходимо
располагать данными о количественной употребляемости
станков разных размеров и их весе.
Для станков новых типов, которые только что начи-
нают развиваться и которые в прошлом не применялись,
следует исходить не из анализа их употребляемости
(таких данных по новым станкам, естественно, не может
быть), а из обследования тех отраслей промышленности,
где они могут рационально применяться и тех изделий,
для обработки которых эти новые типы станков могут
быть использованы.
Естественно, что речь может идти как об общих кри-
вых применяемости станков отдельных размеров во всем
народном хозяйстве СССР (включая потребности нашего
5 С. М. Ямпольский, Л. Б. Эрлих 121
внешнего рынка), так и частных кривых применяемости
в различных отраслях промышленности.
Изучая характер кривых применяемости в различных
отраслях промышленности и сопоставляя их с планами,
перспективами и тенденциями в развитии этих отраслей,
можно составить представление о вероятном характере
изменения общей кривой применяемости данного типа.
Следует отметить, что чем менее общими являются
кривые применяемости размеров ряда, тем более резко
Фиг. 12. Кривая развитого ряда станков.
переменный характер имеют эти кривые. Для одного
предприятия, как правило, получается зигзагообразная
кривая с резко колеблющимися ординатами; для группы
разнородных предприятий — кривые более нивелируются;
наконец, общие кривые имеют уже довольно плавный
характер изменения.
Рассмотрим основные формы этих кривых и поста-
раемся вывести из этого общие условия для установле-
ния пределов развития размеров станков данного типа.
Наиболее характерной кривой применяемости являет-
ся кривая, представленная на фиг. 12. Эта кривая имеет
наибольшие ординаты в области средних размеров и
понижение в начале и в конце ряда. Очевидно, для ряда,
имеющего такую кривую применяемости, достигнут уже
предел необходимой крупности размеров. Дальнейшее
развитие этих размеров приведет к снижению кривой
применяемости. Тем не менее для широко распростра-
ненных станков может быть целесообразным введение
122
крупных размеров и при значительном падении кривой
применяемости, поскольку общий объем применения вво-
димого крупного размера не ниже величины необходи-
мой для обеспечения экономически целесообразного про-
изводства.
Естественно, что при меньшей применяемости при-
ходится давать и более редкую градацию размеров ряда,
чтобы обеспечить больший объем применения отдельных
размеров. Далее эта зависимость между применяемостью
и градацией будет рассмотрена более детально, здесь
же ограничимся лишь указанием на наличие этой зави-
симости.
Другой вид кривой применяемости показан на фиг. 13.
Здесь имеет место возрастание применяемости размеров
от начала к середине и дальнейшее повышение кривой
на последних размерах ряда. Это последнее повышение
применяемости в области самых крупных размеров ука-
зывает на то, что предел крупности размеров данного
ряда еще далеко не достигнут и что рационально в этом
случае развивать ряд, добавляя несколько крупных
размеров в пределах производственных возможностей,
считаясь при этом с возможностью падения кривой при-
меняемости по мере развития ряда.
Полное представление о верхнем пределе, достиже-
ние которого рационально с точки зрения обеспечения
достигнутого потребления можно получить, как было
указано выше, только путем исследования возможностей
5* 123
практического применения крупных размеров в различ-
ных отраслях промышленности и выявлении вероятного
характера общей кривой применяемости по мере разви-
тия ряда.
Только проделав эту работу, можно достаточно
обоснованно установить верхний предел ряда. Что касает-
ся нижнего предела крупности ряда, то все приведенные
выше рассуждения сохраняют свое значение и по отно-
шению к нему, но обычный нижний предел крупности
устанавливается в самом начале развития ряда и редко
появляется потребность в дальнейшем понижении этого
предела. В этом случае, когда имеется необходимость
такого расширения ряда, область возможного понижения
размеров обычно бывает настолько невелика, что в этих
пределах можно экстраполировать кривую применяемо-
сти.
Затем устанавливается низший предел ряда, исходя
из наименьшего допустимого по условиям производства
объема применения отдельных размеров, а также наме-
чаемой в этой области градации размеров.
В дальнейшем рассмотрим связь между градацией
размеров, кривыми применяемости и пределами ряда, и
выявив математические зависимости, существующие
между ними, попытаемся установить наивыгоднейшую
градацию ряда. •
4. ГРАДАЦИЯ РАЗМЕРОВ И ЕЕ СВЯЗЬ
С ПОТЕРЯМИ МЕТАЛЛА
Связь между количеством размеров в ряде станков
данного типа и расходом металла на производство мож-
но установить, исследуя порядок выбора станка того или
иного размера в процессе проектирования технологиче-
ского процесса.
В результате определения режима резания и усилий,
действующих на станок, проектировщик получает ту или
иную характеристику необходимого станка. Из ряда
размеров станков данного типа выбирается станок,
имеющий характеристику (производительность, габариты
и пр.), наиболее близкую к характеристике, требующей-
ся для осуществления запроектированного технологи-
ческого процесса. Как правило, характеристика имеюще-
гося станка не будет совпадать с необходимой.
Вероятность несовпадения будет, очевидно, тем выше,
124
чем меньше количество размеров содержит ряд, чем
большую величину имеют разрывы ряда.
Приняв, что степень точности установления размера
станка на основании выбранного режима или других
соображений составляет ±е, можно считать, что подбор
размеров станков, характеристики которых отличаются
от необходимых по расчету на эту величину, производит-
ся без перерасхода.
Таким образом, областью разрыва ряда, в которой
подбор станка совершается с перерасходом, является
область заключенная в пределах:
(l_e)Q.+1_(1+е)<Э/,
где Q;+1 и Qi — вес большего и меньшего станков, стоя-
щих рядом.
Величина абсолютного перерасхода металла в неко-
тором частном случае подбора станка в области разрыва
ряда будет равна:
Qi+i Q/>
где Qj — вес станка теоретически необходимого расчет-
ного размера;
Qi+1 — вес станка ближайшего большего размера.
Относительный перерасход составит:
_ Q/+1 ~ _ Q<+i ,
О/ - Qj k
Величина а изменяется от нуля при Qj = Qi+i до мак-
симального значения при Qj= (l + e)Qi-
а = Q;+1 1
max (1 + OQ, '
Если, учитывая массовый характер применения стан-
ков, принять одинаковую вероятность подбора станков
во всех точках данной области разрыва ряда, то можно
установить с достаточной степенью точности следующую
величину среднего вероятного относительного перерас-
хода для данной области разрыва:
Qi+l-(l + e)Q,
0 —----------------
Qi+I+(l + e)Q/
(12)
125
т. е. средний вероятный относительный перерасход при-
нят равным среднему абсолютному перерасходу, делен-
ному на среднюю весовую характеристику данной обла-
сти ряда.
Величину а необходимо еще умножить на степень
вероятности подбора станка в данной области разрыва В.
Эту степень можно, повидимому, на основании закона
больших чисел теории вероятности принять равной от-
ношению данной области разрыва ко всей области, охва-
тываемой рядом:
_ (l-e)Q/+1-(l + e)Qz
(13)
где Qz—Qi — вся область, охватываемая рядом.
Все это будет справедливо только в том случае, если
средняя весовая применяемость всех размеров одинако-
ва. В действительности она изменяется в довольно ши-
роких пределах; как правило, наибольшее значение ее
падает на область средних размеров. Выше мы рассмат-
ривали характер кривых применяемости и его значение
для ряда, а теперь должны учесть влияние этого факто-
ра. После этого выражение (13) примет вид:
□ _ (1- *)QZ+1 - (Г+ e)Q. у,
l~ Qz-Qi . ' Ут ’
где yi — ордината кривой средней весовой применяемо-
сти в данной области разрыва;
ут — среднее значение этой ординаты для всего ряда.
Таким образом, среднее вероятное значение относи-
тельного перерасхода в области Qi—Qi+i разрыва полу-
чит следующее выражение:
_ д _ Q.'+i-O + OQ, (i-e)Qz+1-(i + OQz yt
dt — CLrxD i — " .
1 ° 1 Qz+I+(l+e)Q. QZ~Q1 Ут
Вынеся Qi за скобки, получим:
Qz+j ^z+i
n - n MД_________________V_____yt
Отношение является, очевидно, характеристи-
Qz
126
кой степени градации ряда, т. е. знаменателем ряда в
данной его области.
Обозначая ^±1 =<р, после подстановки получим:
О, [<PZ —(1 + £)][(1 —е)ф;—(1 + е)] yt
а‘~ Q2~Q1 [?i+ (1 + 01 Ут ’
В соответствии с характером кривой применяемости
изменяются величины Q, у, ср, которые в разных областях
ряда будут иметь различное значение. Разбивая весь
ряд на отдельные участки, можно считать, что в преде-
лах каждого участка указанные величины сохраняют
постоянное значение. Относя дальнейшие рассуждения к
такому участку, мы не будем менять индексы, т. е. пред-
положим, что Qz4-Qi включает не весь ряд, а только
рассматриваемый участок ряда.
Для такого участка можно написать:
Qi = Qr<p/-1
- Qi = - Qi = Qi (V-1 - 1).
Представление об общей величине относительных по-
терь в пределах этого участка получится после сумми-
рования ai в пределах от ai до az-\.
Сумма значений ——-----составит
Qz-Qi
у Qi = <31(1 + ? + <ра • + ?г~а)
Qi-Qi Qi(^’-l)
Заменяя выражение
1+? + ^+. _ 1 .
<Рг-1 — 1 Ф-!
получим:
А = [(1 -о ? -d+e)] --Ц-—
V + (1 +e) <? — 1 Ут
или, обозначая
[(1 - в) ? - (1 + в)] —Ц = «.
<р+(! +е) <р — 1
127
получим:
- у,
Л = а-^--100%.
Ут
При постоянном отношении — =1 и е = 0,05 (5%),
Ут
получим зависимость между коэффициентом градации и
величиной среднего вероятного относительного перерас-
хода материала, показанную на фиг. 14.
Фиг. 14. Зависимость потерь металла (А %)
от частоты градации (<р),
В пределах от <р= 1,2 до <р = 2,0 можно без особой по-
грешности заменить кривую А прямой и считать, что в
этих пределах изменение величины .А происходит по за-
кону, выражаемому уравнением:
А = 56(<р— 1,1) %.
Из фиг. 14 видно, что потери металла значительно
возрастают с увеличением коэффициента градации и при
больших..разрывах между размерами потери могут быть
довольно' большими.
С другой стороны, невидимому, не следует увеличи-
вать частоту градации свыше некоторого предела, так
как при коэффициенте градации, равном 1,1, учитываю-
щем установленную степень точности подбора станка,
перерасхода металла уже нет. Поэтому можно совершен-
но определенно (для е = 5%) считать, что частота гра-
дации будет чрезмерна, когда коэффициент градации
<р^1,1.
128
5. ОПТИМАЛЬНАЯ ЧАСТОТА ГРАДАЦИИ РАЗМЕРОВ РЯДА
Можно считать, что наивыгоднейшая градация раз-
меров ряда зависит в основном от двух факторов: I) ве-
личины потерь металла, увеличивающейся с увеличением
коэффициента <р; 2) необходимых дополнительных зат-
рат, связанных с производством большого числа разных
типоразмеров.
Дополнительные затраты стоят в прямой зависимости
от числа размеров в ряде, поэтому, прежде чем перейти
к установлению наивыгоднейшей частоты градации, не-
обходимо выявить зависимость количества размеров от
знаменателя ряда.
Эта зависимость определяется из выражения
и имеет следующий вид:
1п \
z = —^+1. (14)
In <р
Исследуя это выражение, легко убедиться (фиг. 15),
что количество размеров ряда быстро возрастает с
уменьшением ср в данной области ряда, особенно при ср
ниже 1,2.
Принимая во внимание, что повышение расходов
стоит в прямой зависимости от увеличения числа разме-
ров в данной области ряда, величину дополнительных
затрат можно выразить уравнением
V2 = QzD,
где Vz — дополнительные затраты, связанные с увели-'
чением числа размеров ряда;
Р — коэффициент пропорциональности;
D — объем выпуска станков данного ряда.
С другой стороны, затраты на металл, который мы
перерасходуем, применяя ряд с высоким значением ср,
можно выразить так:
VQ = О,56(ср — 1,1)-й£>,
где Vq — затраты на, перерасходуемый металл;
h — цена единицы веса металла.
129
Полная величина потерь складывается из двух час-
тей:
R = V2 + = &D + 0,56 (<р — 1,1) hD.
Подставляя вместо z выражение (14), получим:
+ 0,56 (<р — 1,1) Л£). (15)
Лп<р
Наивыгоднейшая величина ср, очевидно, будет иметь
Фиг. 15. Зависимость числа размеров ряда (z) от
частоты градации (<р):
Qz «г Чг Ч2
of=2O: г-ог = 1(* з:-ог=5; 4-<=3’
Взяв производную от R по <р
R' = 0,56/zD
<р (In Ср)2
D
и приравняв ее нулю, найдем:
<р(1п<р)2=1,81п(-М4-
\ Qi / л
(16)
Решая уравнение (16) с помощью пробных подста-
новок, найдем величину наивыгоднейшего <р.
130
Целесообразнее, однако, определить эту величину по-
строением кривой по уравнению (16), так как при этом
мы получаем весь характер изменения <р около оптимума
градации. Это может иметь существенное значение, ког-
да по тем или иным причинам нельзя установить гра-
дацию размеров в точном соответствии с оптимальным
значением <р и важно знать перерасход, который может
получиться из-за этого отклонения.
Из фиг. 16, на которой показана кривая R, видно,
что величина R мало изменяется в области, близкой к
оптимуму и при довольно значительных отклонениях от
<ропт не получается заметного увеличения потерь R.
Рассмотренным способом можно определить частоту
градации каждой области ряда. Как правило, наиболь-
шая частота градации получается в области средних
размеров, понижаясь в начале и в конце ряда.
Имея в виду вероятность изменения характера кри-
вой применяемости и развития ряда, целесообразно гра-
дацию в начале и в конце ряда устанавливать равной
основной градации в целой степени.
Впоследствии, по мере развития потребления, добав-
лением промежуточных размеров граница меньшей час-
тоты градации отодвигается в соответствии с изменением
наивыгоднейшей величины знаменателя <р.
| ГЛАВА VII
НАДЕЖНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МАШИН
1. СУЩНОСТЬ ПОНЯТИЙ НАДЕЖНОСТЬ
И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ
Среди проблем, выдвинутых развитием науки и тех-
ники за последние годы, важнейшей является проблема
повышения надежности и долговечности приборов и ма-
шин. В настоящей главе эта проблема, в связи с общей
направленностью книги, рассматривается преимущест-
венно с экономической стороны, хотя в вопросах надеж-
ности и долговечности технические и экономические
стороны переплетаются так тесно, что выделить одну
часть можно лишь условно. Однако это нужно сделать,
чтобы избежать повторений, поскольку технической сто-
роне этой проблемы посвящены многие книги и статьи ’.
Что понимают под долговечностью и надежностью
машин?
Первая попытка упорядочить терминологию в обла-
сти долговечности и надежности машин принадлежит
Р. В. Кугелю. В своей книге он дает следующее опреде-
ление долговечности или равнозначного понятия — срока
службы детали (узла, машины) [38]. Долговечность —
это продолжительность работы (суммарная с учетом
времени работы после ремонтов) детали (узла, машины)
в определенных условиях эксплуатации до полного ис-
черпания работоспособности и сдачи в лом. Измерите-
лем долговечности является число километров пробега
(например, автомобиля) или число лет работы с учетом
характеристики условий эксплуатации и произведенных
ремонтов.
1 Экономическая сторона специально рассмотрена лишь в од-
ной книге [29].
132
Под надежностью детали (узла, машины) 1 понимают
способность безотказно работать (сохранять заданные
свойства) в заданных условиях эксплуатации в течение
некоторого промежутка времени 1 2.
Понятие «заданные условия» в этом определении
включает характер окружающей среды, температуру, ре-
жим работы, характер обслуживания и др.
Приведенное выше качественное определение понятия
надежности не следует смешивать с количественными
характеристиками — измерителями надежности. Извест-
но множество измерителей надежности, но ни один из
них не может в полной мере охарактеризовать это поня-
тие и поэтому не может быть ее определением.
Применительно к машинам наибольшее значение име-
ют следующие два основных измерителя надежности.
1. Вероятность безотказной работы p(t)—вероят-
ность того, что в заданном интервале времени работы
детали не произойдет ни одного отказа.
Функция вероятности безотказной работы, если она
известна, наиболее полно определяет надежность детали.
На практике для определения p(t) пользуются фор-
мулой
t/M
м,—IX
где No — число деталей в начале испытаний;
nt — число вышедших из строя (отказавших) дета-
лей в интервале времени Д/,;
t — время, для которого определяется вероятность
безотказной работы;
Д/ — принятая продолжительность интервала вре-
мени.
Например, значения нагрузочной способности под-
шипников качения, указанные в каталогах,.соответству-
ют 90% надежности. Иными словами, можно ожидать,
1 В дальнейшем для краткости изложения слова, заключенные
в скобках (узла, машины), будут опускаться.
2 Определения надежности взяты из сборника рекомендуемых
терминов по. теории надежности в области радиоэлектроники [21].
Терминология надежности и долговечности в области машинострое-
ния в настоящее время разрабатывается.
133
что из испытуемой партии, состоящей из 100 подшипни-
ков, по крайней мере 90 шт. будут иметь показатели рав-
ные или выше каталожных и только 10 шт. будут иметь
более низкие показатели.
2. Коэффициент готовности (или исправной работы)
Кг детали — это отношение времени исправной работы
детали (/и р) к общему времени работы и простоя
tn, взятых за один и тот же календарный срок ':
^~*u.P+in-
Для сопоставимости результатов и объективности
суждений коэффициент Кг необходимо освободить от
влияния различных частных факторов. С этой целью
длительность простоев следует определять по единым
нормативам на ремонтные работы. Вообще надо иметь
в виду, что оба показателя надежности p(t) и Кг явля-
ются вероятностными характеристиками и должны вы-
числяться методами математической статистики.
Как видно из изложенного., понятия долговечность
и надежность существенно отличаются друг от друга.
Различны также и два названные измерителя надежно-
сти, неодинаковы и приемлемые численные значения
надежности различных устройств.
2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРИБОРОВ И МАШИН
[33]
Сталкиваясь с новыми проблемами, необходимо
прежде всего разобраться в причинах, выдвинувших эти
проблемы, и их характере: являются ли они времен-
ными — преходящими или, наоборот, однажды возник-
нув, они становятся постоянными — «вечными». Такой
анализ, всегда полезный, совершенно необходим в дан-
ном случае, поскольку требования надежности и долго-
вечности изделий не являются новыми: приобретая ма-
шину, всегда заботились о том, чтобы она была долго-
вечной и надежной в эксплуатации. Какие же новые со-
ображения выдвинули эти и ранее известные факторы
в ряд важнейших научных, технических и экономических
проблем современности?
1 Коэффициент Кг включен в ряд стандартов на испытания
сельскохозяйственных машин (ГОСТ 2911-54), ,3019-54 и др.).
134
1. С развитием техники, с ростом производительно-
сти, степени автоматизации, мощности и других пара-
метров (температур и т. п.) машины становятся все бо-
лее сложными, число агрегатов, узлов и деталей в них
увеличивается. Причем, в число этих узлов, наряду с
чисто механическими элементами,— валами, зубчатыми
колесами, рычагами и т. и., включаются гидравлические,
пневматические, электрические и электронные элементы,
роль которых из года в год возрастает.
Так, например, в авиации увеличение скорости и вы-
соты полета самолетов потребовало полной автоматиза-
ции основных функций управления. Это привело к рас-
ширению применения электронной аппаратуры, а сле-
довательно, и к увеличению количества деталей в ней.
Так, если на самолетах США В-17 и В-29 (1940—
1945 гг.) применялась электронная аппаратура, состоя-
щая из 1000—2000 деталей, то на самолете В-58 (1960 г.)
количество их возросло до 95 000, а на самолете В-70,
испытания которого были намечены на 1963 г., предпо-
лагалось использовать аппаратуру, состоящую из
150 000 деталей.
Для сравнения укажем, что приемник, созданный
А. С. Поповым, состоял из десятка радиодеталей, совре-
менный приемник среднего класса состоит из нескольких
сот, самолетное радиолокационное устройство из 3—
5 тыс., средняя вычислительная машина — из 10—15 тыс.,
системы радиоуправления ракетами состоят из сотен
миллионов радиодеталей.
Аналогичное усложнение машин наблюдается во всех
областях' техники. Эти сложные машины связываются
в поточные и автоматические линии и системы. В маши-
ностроении, строительстве, угледобыче, лесозаготовках —
во всех отраслях промышленности и в сельском хозяй-
стве поточный метод находит все более и более широкое
применение. При поточном методе работа каждой маши-
ны связывается с работой других машин. Вынужденная
остановка машины, работающей в потоке, так или иначе
отражается на всем потоке. Чем больше машин работает
в потоке, тем более зависимы они друг от друга, тем
больший ущерб приносит остановка любой из них. Все
современные установки и системы, которыми особенно
гордится человечество, атомные электростанции, элек-
тронные счетные машины, космические корабли — все
135
это системы, полностью автоматизированные. Неполадка
в любой части этих систем вызывает остановку, а иногда
и аварию *.
В теории надежности, лишь недавно сформировав-
шейся, но уже получившей широкое распространение,
доказывается, что с увеличением числа элементов в си-
стеме требования к надежности каждого элемента силь-
но возрастают. Или, иными словами, с увеличением чис-
ла элементов (при неизменной их надежности) надеж-
ность системы катастрофически падает. Это очень важ-
ное положение. Рассмотрим его более детально. Пусть
машина или система состоит из элементов Ai, А2.. , Ап.
Это могут быть детали, механизмы, приборы или целые
машины. Обозначим вероятность повреждения каждого
из элементов за промежуток времени Т через р\, р2 - Рп,
а вероятность нормальной работы — через q\, q2... qn,
причем
<7i=l—Pi. q2= 1 — p2,. ..qn= 1— pn.
Если эти элементы независимы, т. е. надежность каж-
дого элемента не зависит от надежности других, то ве-
роятность нормальной работы всех элементов п в тече-
ние времени Т по теореме умножения вероятностей будет
равна
<7«?И< = М2--<7Л = (1—Pi)(l—Рг)---(1—Ря)» <17)
а вероятность повреждения по крайней мере одного из
элементов
Ро=1— Чобщ- (18)
Если повреждение даже одного из п элементов нару-
шает нормальную работу системы, то величина ро будет
представлять одновременно и вероятность .повреждения
всей системы рОбщ-
В частном случае, когда все элементы имеют одина-
ковую вероятность повреждения, формулы (18) и (19)
приобретают вид
Яобщ =
Р0бщ = 1 - (1 - РУ- (19)
.1 В июне 1959 г. при неудачном запуске в США ракеты
«Vanguard» из-за неисправности регулятора давления гелия стои-
мостью 150 долларов 'были нанесены убытки в 3 млн. долларов.
136
Так, например, если все 150 000 деталей самолета
В-70 считать равнонадежными и независимыми и если
даже вероятность выхода из строя каждого из элементов
составляет 0,00001 (т. е. достаточно мала), то вероят-
ность выхода из строя системы управления будет
Робщ = 1 — (1 — 0,00001)lsoooo = 0,77.
Таким образом, надежность системы в целом неве-
лика. Или возьмем другой пример. Пусть работа одного
станка характеризуется следующими цифрами, получен-
ными с помощью хронометража: общая длительность
наблюдения Д.Р~Ип = 480 мин; время простоя из-за лик-
видации неполадок tn= 15 мин, коэффициент готовности
(исправной работы)
д. 480--15 098
г 480
Но если из /г = 40 подобных станков будет создана авто-
матическая линия, то ее коэффициент готовности соста-
вит лишь 1
Кг
Из изложенного видно, что при большом числе эле-
ментов (деталей, станков) для обеспечения высокой на-
дежности автоматической системы необходимо предъяв-
лять очень высокие требования к надежности всех ее
элементов. Надежность системы всегда ниже надежности
элемента, имеющего самую низкую надежность.
Отсюда и получается, что проблема создания слож-
ных автоматических систем —: это прежде всего проблема
надежности.
2. Детали машин даже в условиях нормальной экс-
плуатации изнашиваются, а наиболее напряженные, ис-
пытывающие многократные циклические нагружения,
разрушаются от усталости. Нарушенная из-за этого
работоспособность машины восстанавливается путем
ремонта.
1 Вывод этой формулы см. в статье [30].
6 С. М. Ямпольский, Л. Б. Эрлих
137
Благодаря прогрессу в технологии и организации про-
изводства трудоемкость и себестоимость изготовления
машин непрерывно снижаются. С течением времени сни-
жается также и трудоемкость ремонта машин, однако
последнее происходит значительно медленнее. Так, за
последние 20 лет трудоемкость изготовления токарных,
фрезерных, сверлильных и других типов станков, выпус-
каемых крупными сериями, уменьшилась в несколько
раз, а трудоемкость ремонта станков осталась почти не-
изменной. По нормативам, довольно жестким, норма вре-
мени на одну ремонтную единицу при капитальном ре-
монте составляла в 1940 г.— 60 ч, а в 1958 г.— 54 ч.
Иными словами, отношение трудоемкости ремонта к тру-
доемкости изготовления машин возрастает. Вообще, сни-
жение отпускных цен на основные средства происходит
быстрее, чем снижение стоимости их ремонта.
В настоящее время в народном хозяйстве на ремонте
в округленных цифрах занято около '/г всех рабочих
машиностроителей и '/з всего парка станков.
В себестоимости тракторных работ 25—30% состав-
ляют расходы на ремонт и технический уход за маши-
нами. Затраты на ремонт подвижного состава железных
дорог составляют 14% общей суммы эксплуатационных
расходов.
В последние годы снижению затрат на ремонт уде-
ляется много внимания.
Большие надежды связываются с перенесением ре-
монта на специализированные предприятия с централи-
зованным изготовлением и восстановлением запасных
частей1. Все это необходимые меры; однако наряду
с ними, нужно повысить физический срок службы
машин и самих запасных частей с тем, чтобы увеличить
межремонтные периоды, а в некоторых случаях совсем
исключить необходимость капитальных ремонтов. Из
различных путей уменьшения затрат на ремонт этот
путь является наиболее эффективным. Отсюда и возник-
ла проблема повышения долговечности машин.
3. Кроме названных выше причин, выдвинувших про-
блемы повышения надежности и долговечности машин,
1 Выпуск запчастей и узлов для ремонта станочного парка
в продукции станкостроительной промышленности СССР составляет
лишь немногим бол^е 1%, тогда как в США он составляет 17%,
а в ФРГ—11%.
138
справедливых для всех стран, есть еще одно обстоя-
тельство, специфичное для наших условий.
Дело в том, что некоторые изделия, выпускаемые оте-
чественными заводами, по надежности и долговечности
оставляют желать много лучшего: они ниже достижимых
показателей при современном уровне техники и ниже
достигнутых показателей для аналогичных изделий, вы-
пускаемых передовыми советскими и зарубежными пред-
приятиями.
Нет необходимости иллюстрировать это здесь приме-
рами. Они известны. О них часто пишут газеты, особенно
в последнее время, когда призыв «Советское — значит
отличное», выдвинутый коллективами московских пред-
приятий в период подготовки к XXII съезду КПСС, под-
хвачен всеми предприятиями нашей страны и претво-
ряется в жизнь.
Как могло случиться, что наряду с изделиями малой
надежности и долговечности, у нас есть немало изделий
исключительно высокой надежности. Следовательно, тех-
нология создания надежных изделий нам известна. По-
чему же эта технология и огромные преимущества со-
циалистического хозяйства не используются при созда-
нии других приборов и машин, причем более простых?
Одна из причин заключается в том, что проблемы
надежности и долговечности машин до недавнего вре-
мени вообще не изучались в экономическом аспекте, т. е.
наиболее комплексно, и поэтому к ним не привлекалось
внимание технической общественности. С другой сторо-
ны, из числа важнейших показателей производственной
деятельности предприятий (количественный выпуск про-
дукции, ее себестоимость, трудоемкость и расход мате-
риалов) были полностью исключены такие важные пока-
затели, как надежность и долговечность. В результате,
на некоторых предприятиях этим важным показателям,
величина которых не регламентировалась, не уделялось
внимания. Хуже того, за счет этих показателей улучша-
лись плановые показатели: снижался расход материа-
лов, снижалась трудоемкость и себестоимость изделий,
хотя с народнохозяйственной точки зрения это, безус-
ловно, невыгодно.
Так, Горьковский автомобильный завод с 1946 г. вы-
пускает автомобиль ГАЗ-51. За прошедшие 15 лет рас-
ход металла на этот автомобиль только по черному про-
6* 139
кату сократился на 412 кг, трудоемкость его изготовле-
ния уменьшилась с 655 до 96 чел-ч или почти в 7 раз.
Но долговечность автомобиля за это время практически
не выросла, расход топлива двигателем не снизился,
прежней осталась и трудоемкость обслуживания автомо-
биля. И это происходит в условиях, когда для улучше-
ния перечисленных показателей имеются готовые конст-
руктивные решения.
Таким образом, на поставленный в начале вопрос о
том, является ли проблема повышения надежности и
долговечности преходящей, временной, можно на осно-
вании изложенного ответить, что эта проблема, обост-
рившаяся в последние годы, никогда не будет снята, нао-
борот, с развитием техники, насколько это можно пред-
видеть, ее значение будет возрастать. Следовательно, эта
проблема требует и заслуживает соответствующего вни-
мания.
3. О СРОКАХ СЛУЖБЫ МАШИН
Важное и все возрастающее значение проблемы дол-
говечности машин требует нормирования сроков службы
деталей, узлов и машин, которое в той или другой форме
должно быть и, несомненно, будет введено.
В связи с этим следует выяснить само понятие срока
службы машин, поскольку встречаются различные его
толкования. Различают следующие сроки службы: фи-
зический— до первого капитального ремонта; эко-
номический — определяемый затратами на ремонт;
срок службы, определяемый моральным износом (уста-
рением) ; гарантийный— определяемый предельным
сроком предъявления претензий и бесплатного (гаран-
тийного) ремонта; амортизационный — определяе-
мый нормами амортизационных отчислений; действи-
тельный или фактический — определяемый
реальными возможностями замены машин, сложившими-
ся в данный период в народном хозяйстве; оптималь-
ный срок службы, определяемый теоретически, исходя
•из тех или иных представлений об оптимуме.
Все эти различные по численному значению сроки
службы по природе своей являются экономическими:
их нельзя понять и определить без привлечения эко-
номических категорий — затрат труда, материалов и
140
других средств на изготовление, ремонт и эксплуатацию
машин.
Разница между этими сроками службы заключается
в том, что они учитывают лишь отдельные стороны слож-
ного процесса, «переживаемого» машиной от «рождения»
до сдачи в лом.
Нам представляется, что наиболее важными из наз-
ванных выше сроков службы, определяющих все осталь-
ные, являются первый — физический срок службы и по-
следний — оптимальный срок службы.
Действительно, физический срок службы является
исходным для всех остальных: чем долговечнее машина,
тем медленнее с течением времени растут затраты на ее
ремонт, тем позже ее эксплуатация становится нерен-
табельной. В настоящее время для всех машин физиче-
ский срок службы значительно меньше экономического—
он в 3—10 раз меньше срока, определяемого моральным
старением Именно физический срок службы должен нор-
мироваться, сюда в первую очередь должны быть направ-
лены усилия исследователей, конструкторов и производ-
ственников.
Оптимальный срок службы машин, определяемый с
полным учетом особенностей нашего социалистического
хозяйства, хотя и является теоретической величиной,
важен как база для планирования и установления про-
порций между развитием ремонтного хозяйства и произ-
водством новых машин, распределением последних на
новое строительство и замену старых машин, определе-
ния целесообразности замены в производстве одних моде-
лей машин другими. Все эти исключительно важные для
планового хозяйства вопросы невозможно решить, не
зная какой же оптимальный срок службы данной ма-
шины.
Тот факт, что действительный срок службы многих
машин у нас в настоящее время отличается от опти-
мального, не умаляет значение последнего. Решение о
дальнейшей эксплуатации машины или ее замене должно
приниматься сознательно с полным учетом ущерба, кото-
рый может принести дальнейшая эксплуатация машины
за оптимальный срок ее службы и выгоды от использо-
вания выпускаемых машин для оборудования новых
предприятий.
Амортизационный срок службы, положенный в основу
141
расчета норм амортизационных отчислений, из-за своей
специфики не может быть решающим для определения
срока службы данной машины в конкретных производ-
ственных условиях. Он для этого и нё предназначен.
Хотя новые нормы амортизационных отчислений, вве-
денные с 1 января 1963 г., более дифференцированы, чем
прежние, однако, и они слишком укрупнены, чтобы
учесть специфику отдельных типов машин и условий их
эксплуатации.
За последние 3 года в связи с вниманием к вопросам
долговечности машин незаслуженную популярность по-
лучил термин «гарантийный срок» службы. Некоторые
предприятия выражают свои планы и обязательства в
области повышения долговечности в увеличении гаран-
тийных сроков. Нам кажется, что это недоразумение, на
котором следует остановиться, поскольку до сих пор это
обстоятельство не получило официального разъяснения:
между так называемым гарантийным сроком службы и
физическим сроком службы, на повышении которого и
должно быть сосредоточено внимание предприятий, нет
никакой связи.
Действительно, «гарантийный срок» является юриди-
ческим термином, введенным в условия поставки машин
и других изделий. Он отсчитывается от момента отгрузки
машины и определяет время, в течение которого пред-
приятия принимают претензии на неудовлетворитель-
ную работу выпущенных ими изделий и проводят бес-
платно (сами или в специализированных мастерских)
необходимый ремонт. Этот гарантийный срок, обычно
небольшой (около 12—16 месяцев) значительно — в 5—
10 и более раз — меньше среднего срока службы этих
изделий. Такой короткий гарантийный срок отчасти сти-
мулирует быструю (тотчас после получения) установку
машины и ее апробирование с тем, чтобы как можно
быстрее выявить возможные неисправности машины и
заявить о них до истечения гарантийного срока. В этом
состоит положительная Сторона небольших гарантийных
сроков.
В нашей стране производители и потребители машин
являются государственными предприятиями и ущерб от
низкого качества продукции не уменьшается от того, что
ремонт будет произведен изготовителем, а не самим по-
требителем. Народное хозяйство в целом заинтересовано
142
в том, чтобы вообще не возникала необходимость в по-
добном ремонте.
Очевидно, что повышение указанного выше гарантий-
ного срока с 6 до 12 и даже до 24 месяцев ничего в этом
отношении не даст. Это повышение может быть сделано
без всяких усилий в направлении действительного повы-
шения физического срока службы машин.
4. ОПТИМАЛЬНЫЙ СРОК СЛУЖБЫ МАШИН
Оптимальный срок службы машины с полным учетом
всех факторов может быть определен только для данной
машины и известных условий ее эксплуатации.
Основные факторы, которые при этом должны учи-
тываться, кратко можно сформулировать так:
1) стоимость машины, соответствующая определен-
ному уровню ее производительности, надежности и дол-
говечности;
2) затраты на ремонт машины и их возрастание с
годами службы;
3) эксплуатационные затраты, приходящиеся на еди-
ницу продукции или, вообще, объема работы; .
4) наличие машин новых конструкций, 'более эконо-
мичных;
5) возможность модернизации машины; связанные с
этим затраты и выгоды.
Для решения задачи в общем виде ограничимся пер-
выми тремя факторами, т. е. определим оптимальный
срок службы машины без учета морального износа и
возможности модернизации.
Затраты, связанные с амортизацией, эксплуатацией
и ремонтом машины за все время ее службы выражают-
ся следующей формулой
F(t) = K + Ai + W(t),
где К — первоначальная стоимость машины;
А — ежегодные затраты на заработную плату, энер-
гию и топливо;
t — срок службы в годах;
f(t)—ежегодные затраты на ремонт, изменяющиеся
со временем.
Для фуцкции f(t) —изменения ежегодных затрат на
ремонт с течением времени — предложены различные
143
зависимости: степенная и линейные f(t) =
= mt + n или f(t) — mt.
Выбор той или иной зависимости определяется имею-
щимися данными о затратах на ремонт рассматриваемых
машин. Не связывая настоящий вывод с какой-либо оп-
ределенной группой машин, примем простейшую из этих
зависимостей:
величину т. Тогда суммар-
ное время службы машины
f (f) = mt,
т. е. будем считать, что затраты на ремонт возрастают
равномерно каждый год на “
ные затраты на ремонт за
составят
Удельные затраты на единицу продукции при годовом
ее выпуске Q будут равняться
K + At-\-~-
h —----------—.
Qt
Обозначим оптимальный срок службы tonm при кото-
ром затраты на единицу продукции будут минимальными
hmin- Для определения tonm продифференцируем выра-
жение для h, приравняем его нулю и затем решим полу-
ченное уравнение относительно t.
В результате получим:
а соответствующее tonm значение h будет
, ___ А -|- уГIKm
^tnin - Q •
Таким образом, без учета морального износа и модер-
низации оптимальный срок службы машины определяет-
ся только первоначальной стоимостью К и ежегодным
приростом затрат на ремонт т.
Напомним, что этот результат получен исходя из
предположения, что затраты на ремонт возрастают рав-
номерно каждый год на величину т. Проф. В. И. Казар-
цев, решая аналогичную задачу, исходит из другого
144
предположения [10]. Он считает что с годами изменяются
только затраты на капитальный ремонт (от одного ка-
питального ремонта к последующему затраты возраста-
ют, в среднем, на величину т'), а затраты на остальные
виды ремонта и обслуживания с годами не изменяются.
При этом для оптимального срока службы получается
выражение
т у т> ’
где т — межремонтный период в годах.
Нам представляется, что ближе к действительности
первое предположение.
Особенностью всех функций рассмотренного вида
является плавное изменение кривой /г = <р(£) в местах
перегиба. Следовательно, даже сравнительно большие от-
клонения от оптимального срока службы /опт мало по-
влияют на величину 1г: она незначительно возрастет по
сравнению с минимальными затратами (Amin) на еди-
ницу продукции.
Моральный износ вообще сокращает найденную выше
величину honm> а модернизация — увеличивает ее.
В экономике различают два вида морального износа.
Первый вид — уменьшение восстановительной стоимости
машин благодаря общему росту производительности тру-
да в стране. Этот вид морального износа в одинаковой
мере касается всех машин. Практически его значение не-
велико, поскольку он отражается только на амортизации,
удельный вес которой в себестоимости продукции, напри-
мер, в машиностроении составляет всего лишь около
5%.
Второй вид — устарение существующих машин вслед-
ствие появления в данной области новых, более совер-
шенных машин. Влияние этого вида морального износа
может быть значительным, поскольку он затрагивает
такие статьи затрат, как заработную плату, топливо и
энергию, составляющие в сумме (в машиностроении)
около 40% себестоимости.
В каждом отдельном случае целесообразность заме-
ны устаревшей машины или ее модернизации решается
расчетом по типовой методике определения экономиче-
ской эффективности капитальных вложений и новой
145
техники в народном хозяйстве СССР. Эти расчеты долж-
ны производиться накануне очередного капитального
ремонта, так как замену машины целесообразно приуро-
чить к этому моменту, а модернизация, как правило,
всегда совмещается с капитальным ремонтом.
5. НЕКОТОРЫЕ СПОРНЫЕ ВОПРОСЫ В ОБЛАСТИ
НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН
Для успешной работы в любой области необходимо
единство в понимании основных задач. Это особенно
важно в области повышения надежности и долговечно-
сти машин: здесь результат зависит от всех участников-
изготовителей, эксплуатационников и ремонтников.
В связи с этим уместно рассмотреть некоторые вопросы,
по которым распространены неправильные, по нашему
мнению, взгляды.
1. Повышение надежности и долговечности машин —
дело большое и сложное. Увеличить выпуск продукции
проще, чем повысить ее качество. Чтобы уйти от решения
этих задач, используются в основном два приема.
Первый прием — подмена увеличения физических
сроков службы изделий увеличением так называемых
«гарантийных сроков», что не требует никаких усилий и,
соответственно, не приносит народному хозяйству ника-
ких выгод. Подробно об этом уже шла речь выше.
Второй прием — подмена борьбы за повышение на-
дежности и долговечности повышением качества продук-
ции вообще. На первый взгляд в этом нет ничего пред-
осудительного: качество продукции в широком смысле
включает также надежность и долговечность. Однако
качество не имеет точной меры, его уровень не выра-
жается числом. Между тем как надежность и долговеч-
ность выражаются определенными величинами. Повыше-
ние надежности и долговечности машин всегда означает
повышение их качества.
Названные приемы, как недостойные, должны быть
исключены из средств борьбы за действительное повыше-
ние надежности и долговечности машин и изделий.
В работах некоторых экономистов встречаются выска-
зывания о том, что с годами проблема долговечности ма-
шин вообще потеряет остроту, поскольку с прогрессом
техники сократится срок их устранения (морального
износа).
146
Здесь из правильного в принципе положения делают-
ся неправильные выводы.
В настоящее время срок службы большинства машин
до устарения значительно больше физического срока
службы: машины за время службы проходят 3—5 и бо-
лее капитальных ремонтов. Следовательно, доведение
нынешнего физического срока службы до срока устаре-
ния представляет огромную по трудности задачу и неко-
торое систематическое сокращение срока устарения не
намного облегчит ее.
С другой стороны, прогресс в области машинострое-
ния влечет за собой повышение скоростей, температур и
удельных нагрузок, усиливающих темп износа и разру-
шения. Это выдвигает новые задачи и, следовательно,
затрудняет повышение долговечности. Поясним это при-
мером.
Для повышения рабочих скоростей сельскохозяйст-
венных машин потребовалось увеличить мощность трак-
торных двигателей. Если в существующих тракторах
С-100, ДТ-54, «Беларусь» мощность, приходящаяся Да
тонну веса, составляет 9^—10 л. с., то в новых скоростных
тракторах она достигает 15—20 л. с. Износ тракторов в
сравниваемых условиях в какой-то мере пропорционален
удельной мощности, приходящейся на единицу веса, или
удельной производительности. Это значит, что создавая
скоростные высокопроизводительные тракторы,, следует
ожидать сокращения службы их агрегатов, между тем,
по новым требованиям, он должен быть значительно уве-
личен.
Учитывая оба обстоятельства, связанные с техниче-
ским прогрессом, т. е. сокращение сроков до устарения
и повышение режимов работы деталей, нет основания
надеяться, что проблема надежности и долговечности
потеряет остроту.
3. В числе основных причин больших затрат на ре-
монт некоторых машин иногда называется неравнопроч-
ность их деталей, узлов и агрегатов ’. С этим можно бы-
ло бы согласиться, если бы равнопрочность вообще бы-
ла достижима. Между тем можно доказать, что для боль-
шинства машины полная равнопрочность вообще
недостижима и даже невыгодна.
1 Долговечность деталей строительных машин колеблется от
10 дней до 10 лет.
147
Из многих соображений, подтверждающих эту мысль,
приведем лишь одно. Выход из строя различных деталей
влечет за собой неодинаковые последствия. В авиации,
например, различают такие последствия поломок, как
катастрофу, вынужденную посадку, ремонт по оконча-
нии рейса, оцениваемый продолжительностью и затрата-
ми на него.
Очевидно, что запасы прочности и надежности дета-
лей, поломка которых вызывает различные последствия,
не могут быть одинаковыми. Поэтому вместо недости-
жимой равнопрочности всех деталей в машине следует
добиваться повышения долговечности быстроизнашивае-
мых деталей, уравнения сроков службы деталей в
узлах; облегчения, доступа к деталям, подлежащим за-
мене и, одновременно, их упрощения и удешевления;
возможного сокращения общего числа различных ремон-
тов и снижения суммарных удельных затрат на произ-
водство и эксплуатацию машин1.
4. Общепризнано, что первые образцы новых машин
несовершенны. Они становятся работоспособными только
после доводки, которая является наиболее ответствен-
ным, кропотливым и длительным этапом создания новой
машины. При этом, чем оригинальнее конструкция ма-
шины, чем больше в ней принципиально новых узлов и
чем выше намеченные масштабы ее, тем важнее роль
доводки.
Поскольку надежность и долговечность пока не под-
даются расчету и при конструировании не могут быть
заранее предсказаны, доводке принадлежит главная роль
в повышении надежности и долговечности машин.
Главной причиной выпуска ненадежных и недолго-
вечных машин является то, что опытные образцы не
были доведены. При этом в оправдание приводятся раз-
личные соображения.
Говорят, например, что нигде машина не проверяется
полнее и основательнее, чем в эксплуатации у потреби-
теля, а всякие иные проверки требуют больших затрат
и все равно не достигают якобы цели. Иногда ссылают-
ся на потери народного хозяйства от несвоевременного
выпуска новых машин. Наконец, очень часто считают
1 Турбина может работать до ремонта (осмотра) 3 мес., а
котел—1 мес. (1000 ч). Включение их в блок турбина—котел
выдвинуло новую задачу — повысить надежность котла.
148
испытания вообще неприемлемыми, так как они будто
бы требуют многих лет.
Исходя из этих или подобных «обоснований», маши-
ны после кратковременной обкатки запускаются в се-
рийное производство. Дальше начинается мучительный
процесс, метко названный «экспериментированием на
потребителе». В конструкцию машин, выпускаемых в
массовых количествах, вносятся изменения на основе
рекламаций и отзывов потребителей.
Эта порочная система должна быть категорически
отвергнута. Новая модель машины должна всесторонне
проверяться и отрабатываться до начала серийного вы-
пуска с последующим ее улучшением в процессе произ-
водства.
Расходы на изготовление и доводку опытных образ-
цов составляют ничтожную долю затрат на их производ-
ство и эксплуатацию. Между тем убытки от простоев,
ремонта и кустарного устранения дефектов на местах,
умноженные на число выпущенных машин, могут быть
очень большими.
Современный опыт доказывает возможность прове-
рить долговечность конструкции в относительно корот-
кие сроки. Почти ка'ждую машину можно расчленить
на агрегаты, узлы и детали, которые можно испытывать
на стендах до того, как будет готова вся машина. Стен-
довые испытания отдельных элементов и специальные
методы ускоренных испытаний машин в целом позво-
ляют оценить долговечность конструкций за несколько
недель или месяцев вместо нескольких лет, как это по-
лучается в процессе эксплуатации.1
5. Малая долговечность и низкая надежность неко-
торых, особенно массовых машин и изделий, наносит
народному хозяйству огромный ущерб. Вероятно, из всех
мероприятий в области машиностроения экономически
наиболее эффективными, с точки зрения общегосударст-
венных интересов, является повышение долговечности и
надежности машин и изделий,
При оценке экономической эффективности мероприя-
тий, по любой методике, затраты сопоставляются с выго-
1 См. Кугель Р., Дмитриченко С. Повышать качество
и долговечность сельскохозяйственных машин. «Правда», 15 де-
кабря 1960; Полям — совершенные и прочные машины. «Правда»,
15 мая 1962.
149
дами. Не возникает сомнений, пока затраты и выгоды
получаются в сфере хозяйственной деятельности одного
предприятия. Для мероприятий, направленных на повы-
шение долговечности и надежности изделий, характерно,
что затраты несет изготовитель, а выгоды получает по-
требитель. В СССР, где государство является единствен-
ным производителем машин и основным их потребите-
лем, это разделение затрат и выгод не должно иметь
значения. Однако, к сожалению, существующая система
планирования и оценка хозяйственной деятельности
предприятия в этом отношении несовершенна: она не
стимулирует повышение качества продукции.
За последние годы в печати было много предложений,
направленных на исправление этого недостатка. Все они
сводятся в основном к материальному стимулированию
коллективов предприятия в повышении качества про-
дукции. Не отрицая полезности таких стимулов, нам
представляется, что положение в этой области требует
более действенных мер.
Прежде всего, необходимо установить нормы долго-
вечности и надежности различных машин с регламента-
цией методов их определения. Это должны сделать от-
раслевые институты. В дальнейшем эти нормы и методы
испытаний должны периодически пересматриваться.
Продукция, не соответствующая установленным нор-
мам долговечности и надежности, должна быть признана
некачественной и непригодной для рациональной
эксплуатации. Это должно быть введено для всех основ-
ных моделей машин. Таким образом, постепенно надеж-
ность и долговечность всей выпускаемой продукции будет
регламентирована.
Заметим, что любая система материального стимули-
рования за повышение долговечности и надежности не
сможет обойтись без соответствующих испытаний и нор-
мативов. Но изложенный выше подход дает уверенность
в том, что установленные нормы будут обязательно до-
стигнуты.
6. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТ ПОВЫШЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН
1. Для многих машин и изделий повышение срока
службы равнозначно соответствующему увеличению их
выпуска зачастую без дополнительных затрат на мате-
150
риалы при наличных оборудовании и производственных
площадях.
Срок службы сельскохозяйственных машин не превы-
шает 5—10 лет. Особенно низкую долговечность имеют
комбайны, срок службы которых ни в одной из круп-
ных сельскохозяйственных зон страны в среднем не пре-
вышает 8 лет. Самые низкие сроки службы зафиксиро-
ваны для кукурузоуборочных комбайнов — от 3 до 5 лет.
Эти сроки ниже сроков морального износа, составляю-
щих для сельскохозяйственных машин примерно 15 лет.
По данным иностранной литературы, большинство
типов сельскохозяйственных машин используется в США
в среднем 15 лет, в Италии— 15—20 лет, во Франции
10—15 лет, в Канаде 15 лет.
Следовательно, повышение долговечности сельскохо-
зяйственных машин в среднем до значений сроков мо-
рального износа, что вполне достижимо, позволит сни-
зить потребность в выпуске новых машин не менее чем
на 30—50% при сохранении численности парка или соот-
ветственно увеличить темпы его прироста, а также обес-
печит снижение затрат на производство запасных частей
и ремонтные работы [12].
2. Повышение надежности и физического срока служ-
бы машин сокращает потребность в ремонтах и связан-
ные с этим затраты.
а) в настоящее время затраты на ремонт станков и
многих других машин за весь срок их службы в 8:—10
и даже 12 раз превышает стоимость новых машин.
б) План производства запасных частей для автомо-
билей, тракторов сельскохозяйственных машин уста-
новлен на 1963 г. в размере 1192 млн. руб., т. е. намечен
рост по сравнению с 1962 г. более чем на 10%.
в) Ежегодные расходы на ремонт техники в строи-
тельной, угольной, горнорудной и лесозаготовительной
промышленности достигают в среднем 20—30% ее стои-
мости.
г) В сельском хозяйстве ежегодные затраты на ре-
монт и технические уходы составляют по трактору
ДТ-54А, 30,5%, С-80 38,3%, МТЗ-5 26,5% к общей стои-
мости машин этих моделей. Вес запасных частей, расхо-
дуемых на каждый трактор за 10 лет работы, равен по
ДТ-54А 190%, по С-80 108% и по МТЗ-З 80% к общему
весу трактора.
151
3. Повышение надежности и физических сроков служ-
бы машин сокращает вынужденные простои на устра-
нение неполадок и ремонт уменьшает связанные с этим
потери в выпуске продукции.
а) На стройках простои машин из-за ремонта состав-
ляют 46—54% времени полезной работы.
б) Только из-за технических неисправностей проста-
ивает 30% тракторного парка. Из каждых 100 грузовых
автомобилей работает лишь 60. Это значит, что в народ-
ном хозяйстве омертвлены транспортные средства, пре-
вышающие годовой выпуск автомобильных и тракторных
заводов, вместе взятых.
в) Коэффициент готовности экскаваторов различных
моделей, работавших в 1961 —1962 гг. на объектах тре-
ста Укрэкскавация Минстроя УССР, равнялся в среднем
0,7—0,8. Экскаваторы Э-652 конструкции Ковровского
завода, полученные трестом за период с 1960 г. по ап-
рель 1962 г., простояли по неисправности (в неплано-
вых ремонтах) 2492 ч, т. е. было потеряно 356 рабочих
смен. Это значит, что не были выполнены земляные
работы в объеме более 100 тыс. jh3 грунта. Стоимость
одной машино-смены экскаватора для строек первой
группы равна 27,5 руб. Если экскаватор не работает,
то 65% стоимости машино-смены (сумма заработной
платы рабочих, амортизационные отчисления, затраты
на содержание вспомогательных устройств и др.)
являются прямыми убытками организации-владельца
машины. Следовательно, немногим более, чем за 2 года
только из-за простоя экскаваторов трест понес убытки
в сумме
27,5 X 0,65 X 356 = 6408 руб.
г) Автоматическая станочная линия без отказа мо-
жет работать в среднем всего лишь 30 мин, максимум —
3 ч. Если даже на восстановление работоспособности ли-
нии уйдет только 10 мин (за это время нужно обнару-
жить отказавший элемент, добраться до него, произвести
ремонт или его заменить), то и тогда будет потеряно
8—10% продукции. Если повысить время безаварийной
работы до 1000 мин при том же времени ремонта, потери
составят всего один процент.
д) Коэффициент использования автомата, производя-
щего сборку пяти деталей, при степени надежности ка-
чественного контроля их 99% не может быть больше
152
90,3%. Это означает, что за каждые 10 циклов произой-
дет одна остановка автомата. При цикле сборки
20 iutImuh, автомат будет в среднем останавливаться
2 раза в минуту. Если продолжительность каждого из
этих простоев будет 5 сен, то в течение каждой минуты
автомат будет работать только 50 сек, что соответствует
коэффициенту использования 83,3%. Если при этом бу-
дут иметь место повреждения механизмов или инстру-
ментов или персоналу не удастся быстро найти и устра-
нить причину неисправности, то коэффициент использо-
вания автомата будет еще более низким.
4. Повышение надежности машин, естественно, свя-
зано с некоторым повышением затрат на их изготовление.
Интересно сопоставить затраты на изготовление машины
и эксплуатационные расходы за все время ее службы.
Для примера возьмем автомобиль [7]. Общественные
затраты на его изготовление и последующие работы по
техническому обслуживанию и ремонтам составляют.
в %
На изготовление................13
На техническое обслуживание ... 25
На эксплуатационные ремонты . . 50
На капитальные ремонты.........12
Как видно, затраты, связанные только с поддержа-
нием автомобиля в работоспособном состоянии, и затра-
ты, связанные с ремонтами на протяжении срока служ-
бы, превышают первоначальные затраты почти в 7 раз.
Еще характернее соотношение не всех общественных
затрат, а только трудоемкостей соответствующих работ:
в %
На изготовление автомобиля.......... 1,4
На ежедневный уход....................15,7
На техническое обслуживание (первое
и второе) ........................ 29,7
На эксплуатационные ремонты .... 46,0
На капитальные ремонты ............... 7,2
Следовательно, вынужденные затраты живого труда
по поддержанию надежности и долговечности (без за-
трат на ежедневный уход) почти в 60 раз больше, чем
затраты на изготовление автомобиля.
Очевидно, что даже значительное удорожание авто-
мобилей, связанное с повышением их надежности и дол-
говечности, не только не увеличит, а существенно сокра-
тит издержки автомобильного транспорта. Этот вывод
справедлив для всех машин.
153
ГЛАВА VIII
МОДЕРНИЗАЦИЯ МАШИН В ПРОЦЕССЕ
ИХ СЕРИЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
1. ПОНЯТИЕ О ТЕХНИЧЕСКОМ УРОВНЕ МАШИН
Комплексной характеристикой качества машины яв-
ляется ее технический уровень, под которым понимают
место данной машины в ряду лучших отечественных и
зарубежных машин аналогичного назначения. Это место
определяется сравнением показателей, наиболее полно
характеризующих данные машины со стороны их произ-
водительности, и затрат общественного труда на их изго-
товление и обслуживание. Для каждой группы машин
можно установить систему таких показателей.
Таким образом, технический уровень машин — поня-
тие относительно^. Он определяется сравнением данной
машины с другими, имеющимися в этой же области; с
появлением более совершенных машин уровень данной
машины снижается.
В свое время, когда уровень, достигнутый лучшими
зарубежными фирмами, служил исходным моментом
для сравнения, оценка «на уровне», означавшая, что дан-
ная машина стоит рядом с лучшими зарубежными ма-
шинами того же назначения, считалась удовлетворитель-
ной. Сегодня многие наши машины превосходят зару-
бежные и оценка «на уровне» в прежнем смысле не сти-
мулирует дальнейшее развитие. Теперь для сравнения
нужен другой подход.
2. МОДЕРНИЗАЦИЯ МАШИН
Технический уровень вновь проектируемых машин
определяется заданием и конструкторы, естественно,
стремятся сделать его возможно более высоким. Однако
154
при нынешних темпах развития техники этот уровень,
будучи во время проектирования высоким, быстро па-
дает. Это явление закономерное, и работники промыш-
ленности должны проводить непрерывную работу, чтобы
однажды достигнутый высокий уровень не снижался.
Для этого можно использовать два пути.
Первый — дорогой и мало эффективный — частая
полная смена моделей выпускаемых машин.
Второй — экономичный и наиболее эффективный —
систематическая модернизация выпускаемых машин в
процессе производства и полная их замена новыми моде-
лями после некоторого времени, определяемого темпом
развития техники в данной области.
Примером второго пути могут служить работы авиа-
конструктора А. Н. Туполева. Самолет ТУ-104 на 50 пас-
сажиров, созданный в 1955 г., завоевал признание во
всех странах. Немного спустя у него появился родной
брат ТУ-104А, поднявший в воздух не 50, а 75 пасса-
жиров и, дополнительно, больший багаж. Далее, в фев-
рале 1959 г. прошел испытания самолет ТУ-104Б на 100
пассажиров. Таким образом, за короткое время число
мест с 50 доведено до 100, а коммерческая нагрузка
повышена вдвое; крейсерская же скорость осталась
прежней.
Если такие успехи достигнуты в авиации, то как мно-
го может дать систематическая работа по доводке и
улучшению, т. е. модернизация выпускаемых машин в
других отраслях машиностроения.
Под модернизацией серийной машины понимают
модификацию существующей модели путем изменения ее
производственно-технических данных с внесением в кон-
струкцию различных усовершенствований. По сути дела,
модернизация — это продолжение конструирования,
только в форме, более выгодной для промышленности.
Необходимость последовательной модернизации из-
делий в машиностроении вытекает из факта необычайно
быстрого морального старения машин и роста требова-
ний к ним, наблюдаемых во всех областях народного
хозяйства. Есть все основания предполагать, что даль-
ше этот процесс будет протекать еще интенсивнее и
производство должно подготовиться к частой и основа-
тельной перестройке на ходу без снижения качества и
темпов выпуска продукции [13].
155
Решение этой задачи нужно искать не в проектных
бюро и исследовательских институтах, а на заводах, про-
изводящих изделия. Опыт показывает, что хорошая кон-
струкция создается не только в конструкторских бюро,
а в результате упорной систематической работы над
доводкой принятого в производство образца при условии
использования новейших достижений во всех областях
техники и достаточно большой экспериментальной раз-
работки вопросов.
Машины, находящиеся в производстве, имеют неоди-
наковую степень совершенства. Каждая машина, как бы
хорошо она не была сконструирована, имеет недорабо-
танные места, не мешающие ее нормальной эксплуата-
ции, но требующие особого внимания, а также места,
более удачно выполненные в позднее выпущенных образ-
цах аналогичных машин в СССР или за границей. Такие
места неизбежно должны дорабатываться в процессе
производства машины путем изучения работы машин на
стендах, полигонах, у потребителя и внедряться от серии
к серии. Поэтому, естественно, что машина, запущенная
в серийное производство, должна видоизменяться и со-
вершенствоваться непрерывно. В этом и состоит дора-
ботка конструкции изделия. Проверенные и опробован-
ные на опытных образцах усовершенствования должны
внедряться в производство по мере окончания их дора-
ботки и испытания. Такая изменчивость объекта произ-
водства неизбежна, с ней нужно считаться как с фактом,
иначе отставание неминуемо. Однако такая изменчивость
создает колосальные трудности в производстве, в связи с
чем введение строгой регламентации внесения изменений
в чертежи является необходимым условием успеха.
Таким образом, необходимость модернизации маши-
ны в процессе производства обусловливается следующи-
ми факторами:
1) наличием недоработанных мест и дефектов в
машинах, находящихся в производстве;
2) длительным сроком создания и освоения производ-
ства новых образцов и их относительным несовершен-
ством при быстром росте требований к ним;
3) облегчением внедрения в производство конструк-
тивных изменений без коренной ломки производствен-
ного процесса предприятия;
4) необходимостью поддержания выпуска продукции
156
на одном уровне и отсутствия «мертвых зон», неизбеж-
ных при смене моделей;
5) возможностью непрерывно получать новые мо-
дели по мере усовершенствования принятого образца.
Успешная работа над созданием новых образцов
изделий заключается прежде всего в совместной работе
конструктора и технолога, так как их функции столь
тесно переплетаются, что трудно бывает провести между
ними грань. Новые технологические методы, не извест-
ные конструктору и подсказанные ему технологом, от-
крывают неограниченные возможности для улучшения
изделий. Следовательно, в производственном аппарате
должны быть предусмотрены возможность совместной
плодотворной работьп конструктора и технолога и орга-
низационное оформление этого сотрудничества.
Важное значение имеет также рациональное разде-
ление труда внутри завода и особенно между заводами.
Одной из основных целей, которую должно преследовать
разделение труда, является создание наилучших условий
для решения задач модернизации моделей и создания
новых образцов. Для этого нужно освободить головной
завод от производства большого количества наименова-
ний деталей, редко подвергающихся изменениям, и от
работ, не свойственных заводу вообще (производство
стандартных изделий, аппаратов и т. п.).
Размеры кооперирования зависят от конструктивной
доводки машины, числа стандартных деталей и агрега-
тов, входящих в нее, от наличия вблизи основного завода
базы для кооперирования и т. п. Общего правила коопе-
рирования для всех типов машин и всех заводов не мо-
жет быть. Однако ясно одно: чем шире проведено коопе-
рирование, чем больше завод приближается к типу меха-
носборочного предприятия, тем больше у него возмож-
ностей для решения задач модернизации и создания
новых изделий. На головном заводе должно оставаться
производство основных деталей машины, определяющих
ее лицо, и тех деталей, над улучшением которых завод
работает. Для успешного проведения такого широкого
разделения труда необходимо обеспечить руководство
кооперированными заводами не только со стороны от-
дела кооперации, совнархоза, но главным образом, со
стороны конструкторского и технологического бюро, а
также руководство, увязывающее работу всех этих заво-
157
дов в единый технологический процесс. Освобожденные
от решения второстепенных вопросов, работники основ-
ного завода успешнее решат поставленную задачу.
Важнейшим вопросом построения производственного
процесса является установление серийного выпуска про-
дукции, т. е. разделение данного завода программного
задания на серии с определенным числом машин в каж-
дой. Необходимость серийного производства обусловли-
вается не только производственными причинами, но и
требованиями эксплуатации. По существу, модернизация
машины в процессе производства сводится к внесению
изменения в чертежи изделий, находящихся в производ-
стве, и к изменениям технологического процесса. Если
это дело не будет упорядочено и в цехи хлынет поток из-
менений, производство будет дезорганизовано. В свою
очередь, снабжение машин, находящихся в эксплуатации,
запасными частями и их правильная эксплуатация будут
затруднены.
Программа, заданная заводу, должна выполняться
отдельными сериями, имеющими свое четкое наименова-
ние и техническую характеристику машин, входящих в
каждую серию. Размер серии зависит от характера вы-
пускаемой машины, размаха экспериментально-конструк-
торской работы и программных заданий. Можно пола-
гать, что в течение года завод должен выпускать 4—6
серий. Введение серийного выпуска машин имеет огром-
ное организующее значение, так как этим облегчается
внесение изменений в чертежи и технологию. Кроме того,
при этом легче следить за изменениями, которые пре-
терпевает машина, и контролировать их. Отсутствие се-
рийного производства (в указанном выше смысле этого
слова) является одной из причин путаницы, которая
создается на заводах и в эксплуатации при модерниза-
ции машин.
Все работы по модернизации машин и созданию
новых изделий сосредоточены в конструкторско-экспери-
ментальном отделе завода (КЭО). Работа КЭО должна
строиться по такой, примерно, схеме.
В плане проведения экспериментальных работ ука-
зываются детали и узлы, над доводкой которых рабо-
тает КЭО, с указанием характера экспериментальных
работ, сроков их окончания и примерных сроков внед-
рения их в серийное производство.
158
По мере реализации планов экспериментальных ра-
бот КЭО предупреждает о примерных сроках внедрения
объектов в серию и передает технологию и чертежи для
подготовки производства, т. е. работы в последний отре-
зок времени ведутся параллельно. К моменту заверше-
ния испытаний производство имеет уже предваритель-
ную подготовленность, и если испытания успешно закан-
чиваются, назначается срок запуска новой серии.
К новой серии не обязательно приурочивать несколько
конструктивных изменений; если есть одно-два измене-
ния, дающие эффект, их нужно внедрять в производство,
начиная новую серию.
По мере решения задач по устранению дефектов и
доработке деталей и узлов, лимитирующих производи-
тельность (или другие качества) машины, вырисовыва-
ются контуры новой модели и определяются ее данные.
Работы по испытанию новой модели ведутся параллель-
но с работами по отдельным узлам и деталям и форси-
руются в зависимости от их успешности. Новая модель
должна иметь степень совершенства, допускающую ее
нормальную эксплуатацию. Отдельные неустраненные
дефекты и недоработанные места в ней неизбежны. Од-
нако если она прошла установленное испытание, ее
нужно внедрять в производство, не ожидая окончатель-
ной доводки. Последняя выполняется, как указывалось
выше, в процессе производства. Работая над доводкой
машины на основном заводе, КЭО не должен выпускать
из своих рук идейно-техническое руководство коопериро-
ванными заводами, особенно заводами, самостоятельно
проектирующими и изготовляющими деталь и агрегаты.
Это необходимо для того, чтобы опытная разработка
вопросов, интересующих основной завод, велась в нуж-
ном направлении и не вносила неожиданностей в его
работу.
3. ПЛАНИРОВАНИЕ МОДЕРНИЗАЦИИ
Проблема повышения технического уровня выпускае-
мых машин путем модернизации в процессе их произ-
водства требует соответствующего к себе отношения:
непрерывный рост технического уровня нужно стимули-
ровать, а повышение технического уровня — планировать
и контролировать.
159
В связи с этим целесообразно, чтобы плановые зада-
ния машиностроительным заводам содержали не только
задания по освоению новых машин и снижению себе-
стоимости сравнимой продукции, но также и задания по
повышению технического уровня этой сравнимой про-
дукции, т. е. машин данной модели, выпускаемых дли-
тельное время.
Во многих случаях повышение технического уровня
продукции (качества в широком понимании этого слова)
является наиболее выгодным для народного хозяйства
и кратчайшим путем к снижению себестоимости и реаль-
ному увеличению выпуска продукции. Это справедливо
не только для машин, но и для многих других изде-
лий.
Для примера укажем на стальные канаты: в качестве
тяговых и несущих органов они используются во многих
машинах и установках. Известно, что срок службы оте-
чественных канатов в несколько раз меньше достижи-
мого в настоящее время уровня. Повышение долговеч-
ности канатов в 2 раза равносильно удвоению реального
выпуска канатов при тех же затратах материала и труда.
Если бы повышение долговечности канатов планирова-
лось, то была бы уверенность, что раньше или позже оно
будет достигнуто. Между тем в настоящее время оно не
планируется, и, вообще, срок службы канатов не регла-
ментируется стандартами и технологическими уело
ВИЯМИ;
В технике, как и в науке, конечно, нельзя предвидеть
и планировать точные даты открытия новых явлений и
законов или изобретения новых материалов, механиз-
мов и машин, но можно, а в наших условиях и нужно,
планировать рост, развитие, а тем самым движение и
вероятность открытий и изобретений. Кроме того, в нау-
ке и технике всегда имеются уже созревшие проблемы
или даже конкретные решения, проверенные в одной об-
ласти и лишь ожидающие своего внедрения в другие.
Этот процесс можно ускорить и здесь планирование воз-
можно в точном смысле этого слова.
Успешное планирование в СССР строительства атом-
ных реакторов и энергетических установок, создания
ракет различного назначения и искусственных спутников
показывает большую эффективность планирования раз-
вития новых областей науки и техники.
160
Развитие конструкций, машин, предназначенных для
работы в разных отраслях народного хозяйства и даже в
одной отрасли, проходит неравномерно. Экономика и
конкретные условия данной отрасли предъявляют к
одним машинам раньше, чем к другим, требования высо-
кой производительности, удобства обслуживания или
большой надежности. Соответственно этим требованиям
в одних машинах раньше, чем в других, появляются де-
тали, механизмы и узлы новых конструкций, которые
затем постепенно заимствуются конструкторами других
машин.
Процесс заимствования и перенесения идей и кон-
структивных решений из одной области техники в дру-
гую в обычных условиях протекает очень медленно.
Сознательное использование этого процесса может
значительно ускорить технический процесс во всех обла-
стях.
Какие же организации в новых условиях управления
промышленностью должны планировать, контролировать
и практически осуществлять непрерывное повышение
технического уровня выпускаемых машин и других из-
делий?
Головные отраслевые институты при рассмотрении
проектов новых машин выполняют сегодня лишь роль
экспертов и консультантов. Технические отделы машино-
строительных управлений совнархозов не в состоянии
охватить с этой стороны (т. е. в отношении технического
уровня) всю номенклатуру выпускаемых машин и изде-
лий.
Таким образом, проблемой повышения технического
уровня машин фактически заняты только заводы-изгото-
вители. Однако такое положение не только не стимули-
рует повышение технического уровня выпускаемой про-
дукции, а наоборот, иногда ради снижения себестоимости
и выполнения других экономических показателей регла-
ментированных планом, толкает на снижение этого
уровня.
Большую помощь совнархозам в этом деле могут
и должны оказать специальные кафедры высших учеб-
ных заведений. Если далеко не все совнархозы распола-
гают отраслевыми научно-исследовательскими институ-
тами необходимого профиля, то почти все они могут
воспользоваться услугами специальных кафедр вузов,
161
расположенных на территории своих или соседних райо-
нов.
Эти кафедры должны систематически изучать техни-
ческий уровень машин и другой продукции своего про-
филя, выпускаемых заводами в данном районе, помогать
совнархозам планировать повышение этого уровня,
помогать заводам достигнуть этот уровень.
Для совнархоза и завода каждая специальная ка-
федра должна стать в миниатюре научно-исследователь-
ским центром соответствующего профиля. Это принесет
огромную пользу как высшим учебным заведениям, так
и промышленности. Кафедра должна нести моральную
ответственность за технический уровень продукции
своего профиля в своем экономическом районе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Программа Коммунистической партии Советского Союза, М.,
Госполитиздат, 1961.
2. А к о п я н С. А., Ш т а н к о М. Г. О расчетном и фактическом
весе с.-х. машин, «Тракторы и сельхозмашины», 1963, № 7.
3. А н и к и н С. Научно-технический прогресс и воспроизводство
инженерно-технических кадров. — «Научные доклады высшей
школы. Экономические науки», М., 1962, № 6.
4. Великанов Д. П. Пути снижения веса автомобильных транс-
портных средств. В сб. — «Вопросы снижения веса подвижного
состава». М., изд-во АН СССР, 1960.
5. Вильнер Л. Рост выпуска чугунных отливок и влияние на
него некоторых факторов. В сб. «25-й Международный конгресс
литейщиков». М., Машгиз, 1961.
6. Госплан СССР и Академия наук СССР. Методика определения
экономической эффективности внедрения новой техники, меха-
низации и автоматизации производственных процессов в про-
мышленности. М., изд-во АН СССР, 1962. «
7. ДергачеввА. Ф. Стимулировать повышение надежности и дол-
говечности автомобиля. — «Автомобильная промышленность»,
1963, № И.
8. 3 у с м а н Л. Л. Кругооборот металла в народном хозяйстве
СССР. М., Металлургиздат, 1962.
9. 3 у с м а н Л. Л. Пути уменьшения потерь металла в народном
хозяйстве. — «Плановое хозяйство», 1959, № 11.
10. Казарцев В. И. Требуемая, достигнутая и действительная
долговечность машин. — «Вестник машиностроения», 1963, № 1.
11. Кваша Я. О некоторых вопросах измерения производительно-
сти труда. — «Вопросы экономики», 1956, № 6.
12. Клецкин М. И., Рабинович И. П., Тененбаум М. М.
Об оценке надежности и долговечности с.-х. машин. — «Тракто-
ры и сельхозмашины», 1963, № 5.
13. Клименко К-, Черных В. Насущные вопросы сокращения
сроков освоения новой техники. — «Вопросы экономики», 1964,
№ 1.
14. Коган Л. Н., Киселева В. А. Технический прогресс в СССР
и ликвидация профессиональной ограниченности рабочего. —
«Научные доклады высшей школы. Философские науки». М.,
1960, № 4.
15. Ку гель Р. В. Долговечность автомобилей. М., Машгиз, 1961.
163
16. Мат алии А. А. и Рысцова В. С. Точность, производитель-
ность и экономичность механической обработки М Машгиз
1963.
17. Маш В. Определение трудоемкости продукции в промышлен-
ности США. — «Социалистический труд», 1960, № 9.
18. Организация научных исследований в промышленности США.
Пер. с англ., под ред. О. Н. Таленского, М., ИЛ, 1962.
19. П р а т у с е в и ч Р. М. Эксплуатационные нагрузки станков.—
«Станки и инструмент», 1963, № 8.
20. Сб. «Станкостроение в капиталистических странах». Под ред.
А. П. Владзиевского, ЦИНТИМАШ, 1962.
21. Сборник рекомендуемых терминов по теории надежности в об-
ласти радиоэлектроники. Вып. 60, М., изд-во АН СССР, 1962.
22. Соболев Н. Д., Фридман Я. Б. О прочности тел, обладаю-
щих переменными механическими свойствами. «Журнал тех-
нической физики», 1954, т. 24, вып. 3.
23. Т и м е И. А. Основы машиностроения. Т. 1, вып. 2, С.-Петер-
бург, 1884.
24. Т у р о в Ю. Я. Развитие производства пластических масс в США.
«Пластические массы», 1963, № 11.
25. Федоренко Н. П. Экономика промышленности синтетических
материалов. М., Экономиздат, 1961.
26. Ф о к и н а Т. Н. Укрупненный расчет трудоемкости обработки
однородных деталей на стадии проектирования машин. Передо-
вой научно-технический и производственный опыт. ГОСИНТИ,
1963.
27. X а р ч е н к о П. Ф. Экономическая эффективность внедрения
новых технологических процессов в литейном производстве.
В сб. «Горячая обработка металлов». Вып. 2, Киев, изд-во АН
УССР, 1960.
28. Шейнин Ю. М. Наука и милитаризм в США. М., изд-во АН
СССР, 1963.
29. Ш у х г а л ь т е р Л. Я- Экономика долговечности и надежности
машин. М., Экономиздат, 1963.
30. Эрлих Л. Б. Определение числа станков в автоматической ли-
нии исходя из вероятного времени их полезной работы. — «Стан-
ки и инструмент», 1949, № 5.
31. Ямпольский С. М. Подготовительная стадия производства и
ее роль в ускорении создания новых конструкций машин и со-
вершенствовании производства. В сб. «Научные записки ЛПИ».
Вып. 35, № 1, Львов, 1955.
32. Я м п о л ь с к и й С. М. Снижение веса машин — непременное
условие повышения экономичности и сокращения цикла освое-
ния производства новых конструкций машин. В сб. «Научные
записки ЛПИ». Вып. 35, № 1, Львов, 1955.
33. Ямпольский С. М. Надежность и долговечность машин, как
экономические категории. — «Вестник машиностроения», 1963,
№ 1.
34. Glaser К. Wie steigert der Werkzeugmaschinenbau die Produc-
tivitet seiner Erzeugnisse? «Fertigungstechnik und Betrieb», 1955,
Bd. 9, Nr. 3. . , x
35. G r e e n L. D., M u d a r J. Estimating Structural box weight.
«Aeronaut. Engng. Rev.», 1958, vol. 17, No. 2.
164
36. M e i e r W. Uberpriifung einer Konstruktion auf kostengunstige.
Ausbildung, unter besonderer Beriiksichtigung der Mafitolerie-
rung. «Ind.—Anz », 1960, Bd. 82, Nr. 62.
37. M о 11 u M. A. Quelques problemes relatifs aux maschines
a pointer. «La Machine Moderne», 1957, Ann. 51, No. 575.
v
38. N e s v e г a V. «Polit. ekon.», 1961, vol. 9, No. 9.
39. Opitz H. Stand und Bedeutung der Technologie der Fertigung-
sverfahren. «Ind.-Anz.», 1962, Bd. 84, Nr. 72.
40. Siegfried L. Technische Grundlagen fiir der vepkauf von
Werkzeugen und Werkzeugmaschinen. «Techn. ZbL prakt. Me-
tallbearb.», 1960, Bd. 54, Nr. 12.
41. Taylor P. B. «SAE Journal», 1955, vol. 63, No. 2.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ........................ ...................
Глава I. Развитие производственных процессов в машино-
строении ..............................................
1. Темпы технического прогресса и задачи ма-
шиностроения ...............................
2. Подготовительная стадия..................
3. Технологические фазы производственного про-
цесса ...................................
4. Сборочная фаза...........................
5. Обрабатывающая фаза . ......
6. Заготовительная фаза.....................
Глава II. Технико-экономические расчеты при проектировании
машин...................................... • •
1. Значение технико-экономических расчетов для
проектирования машин........................
2. Сущность и определение экономической эф-
фективности ................................
3. Определение трудоемкости изготовления и се-
бестоимости машин в процессе проектирования
4. Влияние порядкового номера и масштаба вы-
пуска машин на трудоемкость изготовления .
Глава III. Затраты на материалы в машиностроении .
1. Применение черных металлов в машино-
строении ...................................
2. Рост производства отливок из серого чугуна
в сравнении с ростом выпуска промышленной
продукции . ................................
3. Применение алюминиевых сплавов в машино-
строении . . . . ....................
4. Применение пластмасс в машиностроении .
5. Срок службы металла в машинах . . .
3
6
6
11
16
17
18
26
28
28
32
43
51
51
54
56
63
67
Глава IV Вес машин и пути его снижения . . . . .71
1. Экономическое значение веса машин ... 71
2. Удельные измерители веса машин .... 74
3. Пути снижения веса машин...................79
4. Изменение принципиальной схемы машины . 80
5: Устранение излишеств в проектных заданиях
и выбор рациональных параметров и типажа
машин.........................................83
166
6. Приближение расчетных условий к реальным
путям экспериментального исследования дефор-
маций и напряжений.........................86
7. Ограничение возможных перегрузок предо-
хранителями ................................ 87
8. Уменьшение толщины стенок литых деталей . 89
9. Применение гнутых профилей . . . . 90
10. Применение трехслойных сотовых конструкций 91
11. Использование принципа «местного качества» 94
12. Установление лимита веса машины в про-
ектном задании............................. 101
Глава V. Стандартизация, нормализация и унификация в ма-
шиностроении .................................... 104
1. Сущность и значение стандартизации . . . 104
2. Экономическая эффективность стандартизации 107
3. Взаимосвязь развития изделия и его стандар-
тизации ............................ . .110
Глава VI. Размерные ряды машин....................... .113
1. Единый ряд станков.................... 1.14
2. Размерный ряд............................116
3. Пределы развития ряда размеров .... 120
4. Градация размеров и ее связь с потерями
металла.....................................124
5. Оптимальная частота градации размеров ряда 129
ГлаваУП. Надежность и долговечность машин .... 132
1. Сущность понятий надежность и долговечность 132
2. Возникновение проблемы повышения надеж-
ности и долговечности приборов и машин . .134
3. О сроках службы машин . . . . . 140
4. Оптимальный срок службы машин . . . 143
5. Некоторые спорные вопросы в области надеж-
ности и долговечности машин..................146
6. Экономический эффект от повышения надеж-
ности и долговечности машин..................150
Глава VIII. Модернизация машин в процессе их серийного
производства . 154
1. Понятие о техническом урбвне машин . . . 154
2. Модернизация машин . . . • . . . .154
3. Планирование модернизации................159
Литература.............................................163
Редактор издательства В. И. Яковлева
Переплет художника В. П. Торгашева
Технический редактор Н. В. Тимофеева
Корректор Т. М. Евсеева
Сдано в производство 13/VIII 1964 г.
Подписано к печати 17/XI 1964 г. Т-13584. Тираж 3300 экз.
Печ. л. 8,61. Уч.-изд. л. 9,25 Бум. л. 2,63 Формат 84Х1081/32
Темплан 1964 г. № 418. Цена 56 коп. Зак. 582.
Московская типография № 6 Гглавполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров по печати
Москва, Ж-88, I-й Южно-портовый пр., 17