§ 4. Класифікація техніки

Сучасна техніка досить численна і різноманітна. Універсальної класифікації техніки не існує, тому її класифікують на основі різних ознак (рис. 3.3).

За умовами використання техніку поділяють на виробничу і невиробничу.

Виробнича техніка на основі функціональних ознак та зв’язку з галузями виробництва поділяється на: енергетичну; техніку для видобування та виробництва вихідних матеріалів; техніку для первинної обробки матеріалів, випуску сировини і частково готової продукції; технологічну техніку; транспорту техніку; техніку контролю і управління.

Енергетична техніка включає до свого складу технічні засоби пов’язані з виробництвом первинної енергії, її трансформуванням та перетворенням у вторинну енергію.(в тому числі одержання електроенергії), передаванням та розподілом вторинної енергії, її наступним використанням (електричне освітлення та опалення, електричні двигуни та генератори, високочастотні установки, холодильна техніка тощо).

Техніка для видобування та виробництва вихідних матеріалів включає технічні засоби для видобування неорганічних матеріалів, починаючи від вугілля та нафти і закінчуючи рудами і рядом будівельних матеріалів, а також техніку лісозаготівельної промисловості, сільськогосподарську техніку (за винятком техніки для переробки сільськогосподарської продукції).

Техніка для первинної обробки матеріалів включає засоби металургійного та хімічного виробництва, ряд галузей техніки для виробництва будівельних матеріалів, ряд видів техніки для обслуговування харчової, легкої і деревообробної промисловості.

Технологічна техніка включає до свого складу техніку для виробництва засобів праці (машинобудування, приладобудування), будівельну техніку та техніку для виробництва предметів споживання.

До транспортної техніки належать засоби залізничного, водного, повітряного та автомобільного транспорту, а також комунікації трубопровідного транспорту.

Техніка контролю та управління включає вимірювальні системи, прилади та інші засоби контролю, засоби автоматизації (прийом, обробка і передавання інформації), засоби обчислювальної техніки.

Невиробнича техніка на основі функціональних ознак поділяється на:

• техніку громадського управління і самоуправління, фінансів і кредитування (обчислювальна техніка, касові апарати тощо);

• військову техніку (танки, артилерія, ракетні установки, літальні апарати, радіотехнічні засоби, надводні та підводні судна тощо);

• комунальну та побутову техніку (засоби для прання, чищення, приготування їжі, зберігання продуктів, проведення дозвілля тощо);

• техніку для обслуговування культурного життя суспільства (науки, освіти, виховання, мистецтва тощо);

• техніку охорони здоров’я (діагностична апаратура, засоби, які виконують фізіологічні функції окремих органів людини - протезні пристрої, штучні легені, серце, нирки тощо);

• техніку зв’язку (мережі та комунікації телефонного зв’язку);

• техніку пасажирського транспорту та пересування (міський електротранспорт, автомобільний транспорт, засоби міжміського пересування, особистий транспорт громадян тощо);

• спортивну техніку (гоночні автомобілі, яхти, літаки, гімнастичне знаряддя, тренажери

тощо).

Розглянуті властивості надійності мають різне значення для технічних об’єктів. Наприклад, для літака на перше місце висувається вимога до безвідмовності, а потім вже - довговічності. Для металорізального верстата, навпаки, першою є вимога довговічності, а другою - вимога економічно вигідної безвідмовності.

Надійність техніки визначається певними показниками. Ці показники мають випадковий характер і визначаються на основі методів теорії ймовірностей, математичної статистики і теорії випадкових функцій. Показники надійності визначаються окремо для об’єктів, які ремонтуються, і окремо для об’єктів, які не ремонтуються і оцінюються попередньо за результатами випробувань і остаточно - за результатами експлуатації.

Технічний об’єкт, для якого виконання ремонтів не передбачається нормативно-технічною документацією, називається перемонтованим. Неремонтовані об’єкти можуть мати тільки одну відмову, тому поняття “безвідмовність” та “довговічність” для них практично збігаються. Надійність неремонтованих об'єктів визначаться показниками безвідмовності та здатності до зберігання.

Для експериментального визначення показників надійності неремонтованих виробів проводять такий дослід. Випробовують у робочому режимі N0 однотипних об’єктів. Позначають через ЛГ, кількість об’єктів, які працюють у момент часу / , через Р(і) вірогідність частини об‘єктів, справних у момент часу і. Ця частина безвідмовної роботи приймається стосовно початкової кількості об'єктів. Величина і називається напрацюванням до відмови, величина Р(і) = N,1 N0 - вірогідністю безвідмовної роботи.

Вірогідність безвідмовної роботи - це вірогідність того, що у межах заданого напрацювання не виникне відмови об’єкта. Вона виражається числом, що стоїть між нулем та одиницею (0 < Р(і) < 1). Так. якщо через 5 год. (/=5) після початку випробувань із 100 об'єктів продовжать роботу 98, то вірогідність безвідмовної роботи буде Р({) = Л/,/ N0 = 98 /100 = 0,98.

Інтенсивність відмов Я(1) - це частина об'єктів, які відказують за одиницю часу після моменту /, віднесена до числа об’єктів, котрі не відказали до моменту (, тобто

Л(0= ДЛГ/Д/-М,

де АМ - це частини об'єктів, які відказують за одиницю часу після моменту І; N, - кількість об'єктів, які не відказують до моменту І; Дг - одиниця часу після моменту і.

Наприклад, якщо після 5 год. роботи, протягом яких із 1000 агрегатів відказали 20, а в наступні півгодини відказав ще один агрегат, то інтенсивність відмов буде дорівнювати

Я({) = 1,0/ 0,5 ■ 980 = 0,002 год'¹ = 2 ■ Ю'^г год

деДІУ= і; Д^ = 0,5 і N. = 980.

Ремонтовані технічні об’єкти - це такі, для яких проведення ремонтів передбачене нормативно- технічною документацією. Надійність таких об'єктів визначається показниками безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності і здатності до зберігання.

Одним з показників довговічності є технічний ресурс - напрацювання об’єкта від початку його експлуатації чи його відновлення після ремонту певного виду до переходу у граничний стан. Розрізняють повний ресурс - напрацювання від початку експлуатації до її повного припинення і післяремонтний ресурс, який відраховують від останнього ремонту до остаточного виходу об'єкта з ладу.

Спрощення технічного обслуговування та ремонту технічних об'єктів створює передумови для підвищення довговічності. Безпосередньо або посередньо від ремонтопридатності залежать ресурс, термін служіння тощо.

Ремонтопридатність зразків техніки проявляється при трьох видах робіт: технічному обслуговуванні: усуненні причин відказав (поточних ремонтах), капітальних ремонтах. Показниками ремонтопридатності є середній час відновлення працездатного стану, середня трудомісткість відновлення працездатного стану тощо.

Показники здатності до зберігання визначаються як для ремонтованих, так і для неремонтованих виробів. Ними вважаються середній термін зберігання, гама-процентний термін зберігання. Гама- процентний термін зберігання полягає у наступному. Наприклад, якщо 80%-ний термін зберігання дорівнює 8 рокам, то це означає, що через вісім років 80% об'єктів із загальної кількості, що зберігаються, будуть працездатні.

Продуктивність техніки визначається обсягом продукції (роботи), яка виготовляється (або оброблюється, перевозиться тощо), за одиницю часу. Теоретичну продуктивність (шт/год) визначають за формулою

От = 60 / Т„,

де Тц - тривалість циклу, хв.

Фактична продуктивність

Q<j) ~ Qm ' Че>

де rj_e = 0,8-0,9 - експлуатаційний коефіцієнт, який залежить від складності налагодження технічного засобу виробництва та його використання за часом. Цей коефіцієнт визначається з виразу

Це ~ Ір ! {tp Ui ^пл)>

де t_p - час роботи технічного засобу; (_в - час простоїв засобу внаслідок відказав; t_m - планові витрати часу на підналагодження, заміну інструментів тощо.

Експлуатаційний коефіцієнт можна подати у вигляді

Це = Пг ІЦ пя,

де г]_г - коефіцієнт готовності, який характеризує вірогідність того, що технічний засіб буде працездатним у будь-який довільно вибраний момент часу; його значення дорівнює

Цг ~ Ір ! (tp t<i) >

ц_пл - коефіцієнт планового використання технічного засобу. Він, у свою

чергу, дорівнює

Цпл ~ (tp (в) І (jp їв

Продуктивність енергетичної техніки (наприклад, силового обладнання) визначається її потужністю, тобто кількістю роботи, яка виконується за одиницю часу, вимірюється у кВт.

Продуктивність технологічної техніки (наприклад, робочого обладнання) визначається кількістю продукції, виготовленої за одиницю часу, яка вимірюється в одиницях, різних для кожного виду обладнання. Так, для металорізальних верстатів це може бути кількість виготовлених за їх допомогою деталей за годину, для прокатних станів - кількість тон прокату за годину, для обчислювальної техніки - обсяг опрацьованої інформації за одиницю часу.

Робота будь-якого автомата характеризується повторенням у заданій послідовності своїх робочих і допоміжних (холостих) процесів, тобто періодичним повторенням робочого циклу. Період робочого циклу Тц = t„ + ї_д є досить важливим параметром, який визначає продуктивність автоматизованої техніки. Ось чому технічну продуктивність автоматизованих засобів зручно визначати за формулою

Q ⁼ 1 / Т_ц = 1 /( t_M + t_à) = 1 /( t_M + іц + t„₄),

де = t_M - час безпосереднього виконання операції або роботи (машинний час); t₀ = t₄ + t_m< - допоміжний час (холостих ходів або процесів); - час циклових втрат, пов'язаних з подачею

матеріалу, транспортуванням деталі, підведенням чи відведенням робочих органів тощо; t_nll - час позациклових втрат, пов'язаних із регулюванням чи заміною робочого органа, ремонтом технічного засобу, переналагодженням, періодичним дозаправленням матеріалом чи сировиною тощо.

При t_à = 0, Q = \/t_M = К. Величина К називається технологічною продуктивністю і характеризує собою можливості технологічного процесу, покладеного в основу технічного засобу. На рис. 3.6 показано залежність продуктивності Q від швидкості перебігу технологічного процесу V (чи, що те ж саме, від К) за різних видів утрат. Пряма 1 характеризує роботу “ідеального” технічного засобу безперервної дії, який не має простоїв. Якщо наявність холостих ходів або процесів (циклових витрат) призводить до того, що за підвищення V (або К) темпи росту продуктивності сповільнюються (крива 2) позациклові втратив процесі інтенсифікації технологічного процесу зростають до такої міри, що призводять до різкого зниження фактичної продуктивності (крива 3).

Економічність експлуатації техніки визначається витратою споживаних сировини, матеріалів, палива й енергії, а також вартістю допоміжних пристроїв, необхідних для створення нормальних умов користування технікою (фундаментів, виробничих площ тощо).

Продуктивність, надійність та економічність експлуатації техніки можуть бути підвищені за рахунок її модернізації - удосконалення конструкцій виконавчих органів, приводу, передавального механізму, а також автоматизації технологічного процесу. Своєчасно здійснена модернізація дає можливість збільшити час використання техніки, забезпечити її відповідність вимогам науково- технічного прогресу.

Крім забезпечення заданих виробничих показників, сучасна техніка повинна задовольняти вимогам ергономіки, технічної естетики, екології. Критерії ергономіки передбачають узгодженість функціонування технічних систем з фізіологічними і нервово-психічними особливостями людини. Оптимальне поєднання здібностей людини і можливостей техніки суттєво підвищує ефективність виробництва. Технічна естетика визначає основні вимоги і напрями формування гармонічного предметного середовища, яке створюється засобами техніки з метою поліпшення умов праці, побуту і відпочинку людей. З розширенням масштабів технічного прогресу, появою і розвитком нових галузей технологічні, енергетичні, керуючі та інші, тому вони теж називаються машинами - обчислювальними і керуючими. Але у більшості випадків такі машини не мають вузлів і механізмів, котрі працюють на механічній основі.

3. Технічні системи, що являють собою комплекси машин, об’єднаних у системи зі складною ієрархічною структурою (наприклад, автоматичні лінії, цехи, заводи, електростанції, космічні станції

тощо).

Для розвитку техніки показовим є створення особливо значних, так званих, великих систем. Ними є, наприклад, системи енергетичні, транспорті, іригаційні тощо. Вони об’єднують працю багатьох людей, дію численних машин і механізмів.

ПЕРЕВІР СЕБЕ

• За якими ознаками класифікують техніку?

• Які види техніки відносять до виробничої?

• Що включає до свого складу енергетична техніка?

• Яке призначеня має технологічна техніка?

• Як на основі функціональних ознак поділяють невиробничу техніку?

• У чому полягають відмінності між активною і пасивною технікою?

• 3 яких функціональних органів може складатися технічний засіб?

• Як класифіуцють техніку за повнотою набору та складністю функціональних органів?

• Які характерні ознаки має машина як технічний об’єкт?