Управление качеством и надежностью машин

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

 
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ  
И НАДЕЖНОСТЬЮ МАШИН  
 

Учебное пособие 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ставрополь 

2018 
 

УДК 631.3 
ББК  40.72 
          У67 
 
 
Авторский коллектив: 

Ю. И. Жевора, А. Т. Лебедев, А. В. Захарин, П. А. Лебедев, Р. В. Павлюк, 
Н. А. Марьин, Е. В. Зубенко, Е. Н. Глебова  
 
 
Рецензенты: 

С. Н. Капов, доктор технических наук, профессор СтГАУ; 
И. И. Швецов, кандидат технических наук, доцент СтГАУ 
 

 

 
 
 
Управление  качеством и надежностью машин : учебное пособие / 
Ю. И. Жевора, А. Т. Лебедев, А. В. Захарин и др. – 2-е изд., пере-
раб. и доп. – Ставрополь : АГРУС Ставропольского гос. аграрного унта, 
2018. – 180 с. 
Даны основные понятия и определения в теории надежности и ремонта 
машин, приведены оценочные показатели надежности сельскохозяйственной 
техники и методы их определения, рассмотрены физические основы 
надежности машин, а также методы повышения качества и надежности сельскохозяйственных 
машин. 
Представлена методика расчета показателей надежности сельскохозяйственной 
техники. Приведены справочные материалы, необходимые для 
расчета двигателя СМД-60.  
Для студентов очной и заочной форм обучения высших учебных заведений, 
обучающихся по направлениям подготовки: 23.03.03, 23.04.03 – 
«Эксплуатация 
транспортно-технологических 
машин 
и 
комплексов»; 
35.03.06, 35.04.06 – «Агроинженерия». 
 
                  УДК 631.3 
ББК 40.72 
 
Одобрено и рекомендовано к изданию учебно-методической  комиссией   
факультета механизации сельского хозяйства  Ставропольского  
государственного аграрного университета (протокол № 1 от 27.08.2018 г.) 
 
 
©  ФГБОУ ВО Ставропольский государственный 
аграрный университет, 2018 
 

У67 

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………… 4 

1. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И УСЛУГ НА

ПРЕДПРИЯТИЯХ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА…………………………. 8 

1.1. Показатели качества продукции и услуг……………………………….. 8 

1.2. Виды контроля продукции и услуг сервисных предприятий………….. 9 

1.3. Обеспечение стабильности качества продукции и услуг  

на предприятиях технического сервиса…………………………………… 
11 

1.4. Сертификация продукции и услуг технического сервиса…………... 
13 

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В ТЕОРИИ

НАДЕЖНОСТИ  И РЕМОНТА МАШИН………………………………… 
20 

2.1. Качество и надежность технических систем………………………… 
20 

2.2. Показатели надежности машин………………………………………. 
28 

3. ОЦЕНОЧНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ  ТЕХНИКИ……………………………... 
41 

3.1. Единичные показатели надежности машин…………………………. 
42 

3.2. Комплексные показатели надежности машин……………………….. 
54 

4. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ МАШИН…………….......... 60 

4.1. Факторы, снижающие надежность машин…………………………….. 60 

4.2. Причины, снижающие работоспособность и надежность машин…….. 
61 

4.3. Физическое и моральное старение машин…………………………….. 65 

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ МАШИН………
69 

5.1. Методы расчета показателей надежности машин…………………... 
69 

5.2. Теоретические законы распределения показателей надежности  
машин…………………………………………………………………………. 73 

5.3. Система сбора и обработки информации о надежности машин……. 
79 

5.4. Испытание сельскохозяйственной техники на надежность…………... 91 

6. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И НАДЕЖНОСТИ

МАШИН………………………………………………………………………. 96 

6.1. Обеспечение исходного первоначального уровня надежности при 
конструировании машин…………………………………………………….. 96 

6.2. Технологические  методы обеспечения доремонтного уровня     
надежности машин…………………………………………………………… 101 

6.3. Обеспечение надежности при эксплуатации  
сельскохозяйственной техники……………………………………………… 115 

6.4. Технологические методы обеспечения послеремонтного уровня  
надежности машин…………………………………………………………… 120 

6.5. Повышение качества ремонта гильз цилиндров автотракторных 
двигателей 
124 

7. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ……………………………… 
133 

7.1.  Общие положения…………………………………………………….. 
133 

7.2.   Расчет количественных показателей безотказности…………………. 134 

7.3.  Расчет количественных показателей долговечности…………………. 136 

7.4. Расчет количественных показателей ремонтопригодности………… 
138 

7.5. Расчет расхода запасных частей……………………………………… 
140 

Приложение 1. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ  
ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ СМД-60……………………………………... 142 

Приложение 2. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ  
ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ СМД-60……….…………………………….. 152 

Приложение 3. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ 
ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ СМД-60…………………………………….. 
158 

Приложение 4. РАСЧЕТ РАСХОДА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ К ДИЗЕЛЬНОМУ 
ДВИГАТЕЛЮ СМД-60……………………………….…………….. 164 

Приложение 5………………………………………………………………. 
167 

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………….. 
169 

ВВЕДЕНИЕ 

Краткий исторический обзор. Надежность различной техники – 

чрезвычайно многогранная проблема, отражающая все этапы существо-

вания объекта (от конструкторской идеи до списания). Она постоянно 

находится в стадии развития по мере совершенствования знаний и уме-

ний человека, а также изменения условий службы различных объектов. 

От древних времен до настоящих дней, от первых орудий труда 

(каменного ножа и топора) до современных космических кораблей и ро-

ботов – все. что ни делает человек, он стремится делать надежно в меру 

своих сил и возможностей. Однако создать совершенно безотказную и 

предельно долговечную машину невозможно потому, что с течением 

времени на нее непрерывно воздействуют различные факторы, изменяя 

свойства деталей и, как следствие, вызывая отклонение установленных 

показателей надежности. 

Возникнув вначале в авиационной и космической технике, радио-

технике, автоматике, телемеханике и современных средствах связи, 

надежность стала важной проблемой и выделилась в самостоятельную 

дисциплину, главная задача которой дать оценку надежности объекта. 

Необходимость повышения надежности машин. Для современных 

машин характерны такие направления их развития, как увеличение степе-

ни автоматизации, повышение рабочих параметров-нагрузок, скоростей, 

температур, борьба за малые габариты и массу, повышение требований к 

точности функционирования, к эффективности их работы (производи-

тельности, мощности, КПД), объединение машин в системы с единым 

управлением. Усложнение машин и усиление требований к ним привели к 

необходимости повышения требований к их надежности. 

Решение проблемы надежности машин – это огромный резерв по-

вышения эффективности производства, производительности обществен-

ного труда. 

Ненадежная машина не сможет эффективно функционировать, так 

как каждая ее остановка из-за повреждения отдельных элементов или 

снижения технических характеристик ниже допустимого уровня, как пра-

вило, влечет за собой большие материальные убытки, а в отдельных слу-

чаях может иметь катастрофические последствия. 

В настоящее время промышленность даже передовых стран несет 

огромные потери из-за недостаточной надежности выпускаемых машин. 

Так, за весь период эксплуатации затраты на ремонт и техническое обслу-

живание машин в связи с их износом в несколько раз превышают стоимость 

новой машины, например, для автомобилей – до 6 раз, для самолетов – до 5 

раз, для станков – до 8 раз, для радиотехнической аппаратуры – до 12 раз. 

Из-за коррозии ежегодно теряется до 10% выплавляемого металла. 

Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми 

этапами проектирования, изготовления и использования машины, начи-

ная с момента. когда формируется и обосновывается идея создания новой 

машины и кончая принятием решения о её списании. Каждый из этапов 

вносит свою лепту в решение трудной задачи создания машины требуе-

мого уровня надежности с наименьшими затратами времени и средств. 

Основные решения по надежности. Принятые на стадии проектирования 

или изготовления машины, непосредственно сказываются на ее эксплуа-

тационных и экономических показателях, которые нередко вступают 

между собой в противоречие. Поэтому необходимо выявление связей 

между показателями надежности и возможностями по их повышению на 

каждом из этапов проектирования, изготовления и эксплуатации машины. 

При проектировании и расчете машины закладывается ее надеж-

ность. Она зависит от конструкции машины и ее узлов, применяемых матери-

алов, методов зашиты от вредных воздействий, системы смазки, приспособ-

ленности к ремонту и обслуживанию и других конструктивных особенностей. 

При изготовлении (производстве) машины обеспечивается ее надеж-

ность. Она зависит от качества изготовленных деталей, методов контроля 

выпускаемой продукции, возможностей управления ходом технологическо-

го процесса, от качества сборки машины и ее узлов, методов испытания го-

товой продукции и других показателей технологического процесса. 

При эксплуатации машины реализуется ее надежность. Показате-

ли безотказности и долговечности проявляются только в процессе ис-

пользования машины и зависят от методов и условий эксплуатации ма-

шины, принятой системы ее ремонта, технического обслуживания, режи-

мов работы и других эксплуатационных факторов. 

Предмет науки о надежности технических систем. Надежность, 

как всякая новая отрасль науки, переживает бурный период развития. 

Наука, реагируя на эти запросы практики, модернизирует суще-

ствующие теории и положения, предлагает новые математические моде-

ли. При этом для вопросов надежности особенно характерно использова-

ние самых разнообразных отраслей наук и сочетание различных методов 

и положений при решении поставленных задач. 

Наука о надежности изучает закономерности изменения показате-

лей работы технических устройств и систем и на основании этого разра-

батывает методы, обеспечивающие с наименьшей затратой времени и 

средств необходимую продолжительность и безотказность их работы. 

Основная трудность при оценке надежности технических систем за-

ключается в использовании таких методов расчета и таких источников ин-

формации об изменении работоспособности системы, которые позволили 

бы прогнозировать поведение ее в различных условиях эксплуатации. 

Проблема надежности связана в первую очередь именно с прогно-

зом, так как констатация того или иного уровня надежности для системы, 

уже отработавшей свой ресурс, имеет весьма малую ценность. Особенно 

на ранних стадиях создания системы – при ее проектировании или при 

наличии опытного образца – необходимо дать оценку ее надежности в 

предполагаемых условиях эксплуатации. 

Наука о надежности не рассматривает вопросов достижения опре-

деленного уровня показателей системы – их точности, мощности, КПД, 

производительности – это задача других наук, а рассматривает процесс 

изменения этих показателей с течением времени. 

Наука и исследования по надежности развивались до последнего 

времени по двум основным направлениям. 

Первое направление, которое возникло в радиоэлектронике, связано 

с развитием математических методов оценки надежности особенно при-

менительно к сложным системам, со статистической обработкой эксплуа-

тационной информации – с разработкой структур сложных систем, обес-

печивающих высокий уровень надежности. 

Второе направление, которое возникло в машиностроении, связано с 

изучением физики отказов (износа, усталостной прочности, коррозии), с раз-

работкой методов расчета на прочность, износ, теплостойкость и др., с при-

менением технологических приемов, обеспечивающих необходимую надеж-

ность машины. В настоящий период идет процесс взаимного слияния этих 

двух направлений, перенесение рациональных идей из одной области в дру-

гую и формирование на этой основе единой науки о надежности изделий. 

Экономический аспект надежности. Оценка достигнутого уровня 

надежности и необходимость его повышения должна решаться в первую 

очередь с экономических позиций, ибо экономика является основным 

критерием для решения большинства практических вопросов надежно-

сти. Ведь современный уровень развития техники позволяет достичь 

практически любых показателей и надежности изделия и все дело заклю-

чается в затратах на достижение поставленной цели. 

Эти затраты могут быть столь высоки, что эффект от повышенной 

надежности объекта не возместит их, и суммарный результат от прове-

денных мероприятий будет отрицательным. 

1. УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ И УСЛУГ НА 

ПРЕДПРИЯТИЯХ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА 

 

1.1. Показатели качества продукции и услуг 

 

Под качеством понимают совокупность свойств и характеристик 

услуг, которая обеспечивает удовлетворение установленных или предпо-

лагаемых потребностей. 

Каждый вид услуг характеризуется своей номенклатурой пока-

зателей качества. 

Номенклатура показателей качества работы сервисных предприятий 

имеет некоторые особенности по сравнению с качеством работы машино-

строительных заводов. Эти показатели должны характеризовать только те 

свойства, которые могут изменяться в результате ремонтно-обслуживающих 

воздействий. Для машин, используемых в АПК, они следующие. 

Показатели назначения (ПНЗ) характеризуют свойства объекта, 

определяющие его основные функции, для выполнения которых он пред-

назначен. Например, для трактора – мощность двигателя и тяговое уси-

лие, для автомобиля – скорость, грузоподъемность. 

Показатели надежности (ПН) характеризуют свойства объекта со-

хранять и восстанавливать его работоспособность в процессе эксплуатации. 

Показатели технологичности (ПТ) характеризуют приспособ-

ленность конструкции к ее изготовлению и эксплуатации. Первый из ПТ 

– приспособленность к изготовлению – называют производственной тех-

нологичностью, а второй – приспособленность к техническому обслужи-

ванию и ремонту – эксплуатационной технологичностью. 

Показатели транспортабельности (ПТР) характеризуют приспо-

собленность объекта к транспортировке. 

Показатели стандартизации и унификации (ПСУ) характеризуют 

насыщенность объекта стандартными, унифицированными и оригиналь-

ными частями (деталями), а также уровень унификации с другими издели-

ями. К стандартным относятся составные части изделия, выпускаемые по 

государственным или отраслевым стандартам. Унифицированные состав-

ные части выпускают по стандартам предприятия или получают в гото-

вом виде как комплектующие детали или сборочные единицы. 

Показатели безопасности (ПБП) характеризуют особенности кон-

струкции объекта, обусловливающие безопасность обслуживающего пер-

сонала при его эксплуатации. 

Эргономические показатели (ЭРП) характеризуют удобство и ком-

форт эксплуатации конкретного изделия. 

Экологические показатели (ЭКП) характеризуют поступления в при-

родную среду сточных вод и вредных выбросов и загрязняющих веществ в 

атмосферу, водоемы, реки и почву до количеств, не превышающих их 

предельно допустимые концентрации (ПДК). 

Эстетические показатели (ЭСП) характеризуют рациональность 

формы, целостность композиции и совершенство производственного ис-

полнения изделия. 

Патентно-правовые показатели (ПП) характеризуют степень обнов-

ления технических решений, использованных в конкретном объекте, их па-

тентную защиту. Основные из них – патентная защита и патентная чистота. 

 

1.2. Виды контроля продукции и услуг сервисных предприятий 

 

Технический контроль – один из важнейших элементов системы 

управления качеством продукции. Его главная цель – предотвратить вы-

пуск 
продукции, 
не 
соответствующей 
требованиям 
нормативно-

технической документации. 

Эффективность и качество проведения контроля во многом зависят 

от организации контрольных работ. 

Применяемый на предприятиях контроль за качеством ремонта 

можно классифицировать по следующим видам: 

 стадиям технологического процесса – входной, операционный, 

приемочный и инспекционный; 

 степени охвата – сплошной и выборочный; 

 времени проведения – летучий, непрерывный и периодический. 

Входной контроль – это контроль продукции поставщика, посту-

пившей к потребителю или заказчику. Такому контролю подвергают за-

пасные части, материалы и комплектующие изделия. 

Операционный контроль – это контроль продукции или услуг, или 

процесса во время выполнения или после завершения технологической 

операции. 

Приемочный контроль – это контроль продукции с целью принятия 

решения ее пригодности к использованию. 

Инспекционный контроль проводится специально уполномо-

ченными лицами с целью проверки эффективности ранее выполненного 

контроля. 

Сплошной контроль – контроль каждой единицы продукции в партии. 

Выборочный контроль – качество партии изделий оценивают по 

результатам проверки одной или нескольких выборок. 

Летучий контроль – контроль, при котором информация о контроли-

руемых параметрах поступает через установленные интервалы времени. 

Непрерывный контроль – контроль, при котором информация о 

контролируемых параметрах поступает непрерывно. 

Периодический контроль – контроль, при котором информация о 

контролируемых параметрах поступает через установленные интервалы 

времени. 

1.3. Обеспечение стабильности качества продукции и услуг  

на предприятиях технического сервиса 

 

Свойство технологического процесса сохранять показатели ка-

чества продукции и услуг в заданных пределах в течение некоторого вре-

мени называется стабильностью. 

Стабильность качества достигается следующими способами: 

 периодической проверкой оборудования и оснастки на техно-

логическую точность и своевременным проведением ремонта 

этого оборудования; 

 обеспечением и поддержанием технологической дисциплины; 

 периодической оценкой качества продукции и услуг. 

Проверка оборудования и оснастки на технологическую точность. 

Под технологической точностью оборудования понимают его способ-

ность обеспечивать в течение установленного периода времени соответ-

ствие поля рассеивания значений показателя качества заданному полю 

допуска и его расположению. 

Стабильность качества может быть достигнута за счет система-

тической проверки оборудования. 

Проверке на технологическую точность подлежит все оборудо-

вание, занятое на выполнении базовых, точных, отделочных и финишных 

операций. Оборудование с установленными на нем приспособлениями 

проверяют обязательно в комплексе по тем параметрам, которые непо-

средственно определяют точность выполнения закрепленных за станком 

операций. 

Способы проведения проверок оборудования на технологическую 

точность разрабатывают с учетом конструктивных особенностей обраба-

тываемых деталей и станка (приспособления) и установленных норм тех-

нологической точности. Результаты проверки оборудования на техноло-