Типоразмер изделия — изделие, отличающееся от изделий того же типа численным значением главного параметра.

Параметр изделия — какое-либо численное значение характеристики машин. Параметры определяют техническую характеристику изделия преимущественно с точки зрения производительности, мощности, скорости, основных размеров и др. Так, для самоходных машин-орудий параметрами являются такие величины, как грузоподъемность автомобиля, емкость ковша экскаватора, погрузчика и скрепера, тяговое усилие и мощность бульдозера и трактора, масса автогрейдера, грузоподъемность крана и др. Параметры указываются обычно в параметрических стандартах и делятся на главные, основные и вспомогательные.

Основные параметры изделия — параметры, определяющие наиболее характерные конструктивно-технологические и эксплуатационные особенности изделия.

Главный параметр — один из основных параметров, лучше других определяющий типоразмер машины (узла) и потенциальные возможности ее работы в данных технологических условиях, являющийся наиболее стабильным при ее техническом усовершенствовании и оказывающий определяющее влияние на остальные -конструктивные, эксплуатационные и технико-экономические параметры машины (узла).

Вспомогательные (второстепенные) параметры — остальные (помимо основных) параметры, дополнительно характеризующие машину (узел); для основных параметров не имеют принципиального значения.

Параметрический (типоразмерный) ряд машин (узлов) — совокупность разных их типоразмеров, имеющих рационально построенный ряд значений главного параметра

Оптимальный параметрический ряд — ряд машин (узлов) с таким главным параметром, который обеспечивает выполнение запланированного объема работ с минимальными затратами. Оптимальность параметрического ряда характеризуется определенным критерием оптимизации в привязке к технологическим условиям применения данных машин (узлов).

Конструктивно-унифицированный ряд машин (узлов) — совокупность машин или узлов одного и того же или смежного функционального назначения, образующих оптимальный типо-размерный ряд, построенный на основе конструктивной общности основных узлов и агрегатов (подузлов, деталей) машин.

Построение конструктивно-унифицированных рядов машин основано на применении одинаковых или сходных конструктивно-кинематических схем и одинаковых конструктивных решений одноименных узлов, агрегатов и деталей в однотипных машинах, но с разными главными параметрами и основными характеристиками.

Идентичность конструктивных схем обязательна для всех машин (узлов) конструктивно-унифицированного ряда и она придает изделиям свойства подобия. В то же время это условие может быть в некоторых случаях нарушено в машинах, принадлежащих к разным типоразмерам. Как правило, это связано с переходом на другие конструктивные решения машины или ее отдельных узлов и агрегатов. Например, в самоходных машинах до мощности порядка 100 л. с. применяется механическая трансмиссия, с увеличением мощности переходят на гидромеханическую или гидравлическую трансмиссию, а при мощности выше 700—800 л. с. станет целесообразным применение электрических трансмиссий.

Унификация, которая имеет место в конструктивно-унифицированных рядах, называется иногда горизонтальной унификацией; она является смежной, т. е. возможна только между соседними и близкими типоразмерами изделий и, как правило, не бывает очень высокой. Исключение возможно, если приняты специальные конструктивные меры, чтобы получить высокую степень горизонтальной унификации. Обычно это достигается за счет использования разного количества одинаковых подузлов в составе одного узла. Например, на тракторах ЧТЗ мощностью 220, 330 и 500 л. с. установлены одинаковые элементы трансмиссии бортовых передач, но в разном количестве в зависимости от мощности трактора. На самосвалах БелАЗ 540 и 548 установлены одинаковые пневмогидравлические подвески и гидроцилиндры, но в разном количестве, и др.

Изделия, образующие конструктивно-унифицированные ряды, характеризуют свойства обратимости и конструктивной преемственности.

Обратимость — свойство изделий (узлов, деталей), позволяющее использовать их не только в одном конкретном случае в определенной машине, механизме, но и в других изделиях аналогичного или самостоятельного назначения.

Преемственность (в конструкциях машин) — использование в новых машинах конструктивных решений, узлов и деталей, уже примененных в других конструкциях.

Семейство конструктивно-унифицированных машин — совокупность базовой машины (или нескольких базовых машин) и всех целесообразных модификаций того же типоразмера и одинакового или различного функционального назначения, объединенных одним значением главного параметра, что обеспечивает высокую степень унификации основных узлов и агрегатов всех машин семейства. Построению семейств машин свойственна высокая степень вертикальной унификации, основанная на использовании унифицированных элементов в модификациях базовой модели (или базовых моделей) с одинаковыми или близкими значениями главных параметров.

Унификация в семействе машин, т. е. вертикальная унификация, значительно выше, чем унификация в конструктивно-унифицированных рядах, т. е. в горизонтальной унификации, и составляет не менее 60—65%, а для машин одного назначения не менее 85% и доходит в ряде случаев до 90—96% при числе модификаций до 30 и выше. Горизонтальная унификация распространяется на машины с близкими главными параметрами и редко превышает 30—40%.

Таким образом, понятие «ряд» неизбежно связано с разными значениями главного параметра машин ряда, тогда как основным признаком семейства является наличие единого значения главного параметра для всех членов семейства.

Приведем два примера, которые показывают, что в области самоходных машин и транспортных средств понятие «семейство» применяется именно в вышеуказанном значении.

На Минском автомобильном заводе выпускается семейство машин МА3500А разного назначения (двухосные и трехосные): для перевозки скота, мастерские, для транспортировки зерна и др., которым свойствен один главный параметр — нагрузка на ось 10 тс, хотя грузоподъемность этих машин колеблется в пределах 7—14 т.

На Белорусском автомобильном заводе выпускаются 4 семейства машин с нагрузками на ось 32, 44, 75, 180 тс, причем как базовые машины, так и все их модификации одного характера (назначения) образуют конструктивно-унифицированные ряды.

В итоге на Минском, Могилевском и Белорусском заводах выпускаются шесть унифицированных семейств грузовых автомобилей с нагрузками на ось 10 тс (МАЗ, унификация 92— 96%), 20 тс (МоАЗ, унификация 90—95%), 32, 44, 75 и 180 тс (БелАЗ, унификация в каждом семействе 92—95% при горизонтальной унификации между смежными семействами 20— 40%)- В дальнейшем ряды этих машин должны пополниться также унифицированным семейством с нагрузкой на ось 110 тс.

Таким образом, уже создана часть системы унифицированных автомашин, которая охватывает шесть и будет охватывать семь семейств с нагрузками на ось от 10 до 180 тс. В дальнейшем система должна быть распространена на машины с нагрузкой на ось до 10 тс, после чего она может получить название «Единая государственная система унифицированных автомобилей» и послужить базой для создания «Единой государственной системы унифицированных колесных машин». Дальнейшие работы по унификации, видимо, приведут к расширению этих систем за счет объединения с унифицированными колесными и гусеничными тракторами и созданию «Единой государственной унифицированной системы автотракторного транспорта, колесных и гусеничных машин».

Система конструктивно-унифицированных машин — это совокупность рационально построенных семейств. Все машины системы одинакового назначения образуют оптимальные ряды (рис. 29 и 30).

Базовое изделие — изделие, принятое га основание семейства машин и характеризующееся максимальным количеством узлов, используемых в других модификациях семейства одинакового или различного функционального назначения.

Модификация изделия — это изделие, разработанное на основе базового изделия с сохранением (реже незначительным изменением) числового значения его главного параметра и с изменением агрегатирования отдельных составных частей (узлов) базовой машины при относительно небольшом количестве деталей (узлов) специального выполнения. Модифицированное изделие может иметь такое же назначение, как и базовое, и в этом случае является усовершенствованием базовой машины и свидетельствует о подготовке перехода на более прогрессивную модель или же может иметь другое, отличное от базовой машины функциональное назначение (см. рис. 29).

С позиций проектирования и создания новых машин можно различить три вида проведения унификации, стандартизации и агрегатирования, в сущности являющихся тремя разветвлениями одной ведущей идеи — унификации.

Первое — это мероприятия по унификации различных машин, созданных традиционными методами индивидуального конструирования, широко распространенными в настоящее время. Как показывает опыт, в лучшем случае таким методом при большой затрате труда можно унифицировать только немногочисленные и обычно не основные узлы и детали машин одного или близких типоразмеров. Подобная постановка малоэффективна и вряд ли заслуживает внимания.

Второе, более эффективное направление, это сокращение сортамента материалов, проката, деталей общего назначения (крепежных изделий, пальцев, осей, валов, зубчатых колес), конструкций узлов и деталей, повторяющихся в машине и группе машин (муфт, тормозов, гидроцилиндров, роликов, блоков и т. п.).

Рис. 1. Шесть унифицированных семейств грузовых автомобилей, образующих рационально построенные конструктивно унифицированные ряды (цифры указывают грузоподъемность или нагрузку на седло)

Рис. 2. Конструктивно унифицированная часть системы строительно-дорожных машин мощностью от 150 до 2000 л. с. на основе тягачей и унифицированных узлов автомашин

Это направление может дополняться унификацией одноименных деталей, подузлов и узлов этих машин, в первую очередь общего назначения (например, кабин и узлов управления и т. п.).

Второе направление эффективнее первого, но редко выходит за пределы одного завода, а потому охватывает небольшое число моделей машин.

Оба указанных направления не вызывают принципиальных изменений традиционных методов создания, производства и эксплуатации машин и, внося лишь некоторые улучшения индивидуальных конструкций, не могут принести существенный народнохозяйственный эффект.

Третье направление заключается в системном подходе, вносящем коренные изменения во все стадии жизни машин, начиная с их создания. Системный подход включает в себя все мероприятия, проводимые во втором направлении, и даже может ограничиваться (обычно в начальной стадии) рамками одного завода и одного типоразмера машин.

Принципиально новый подход заключается в замене рассмотрения задачи создания машин задачей создания развернутого унифицированного семейства машин хотя бы одного функционального назначения (например, семейства тракторов, скреперов, экскаваторов и т. п.) определенного заданного главного параметра. Для решения этой задачи предварительно анализируются рациональные экономические границы такого семейства, причем критерием является конечный народнохозяйственный эффект от применения унифицированного семейства по сравнению с применением ряда машин индивидуальных конструкций.

В этом случае выбирается, обычно по принципу наибольшего потребления, базовая модель, чаще всего представляющая собой наиболее простую модификацию семейства, а также одна или несколько наиболее сложных модификаций, отличающихся от базовой модели семейства. Проектирование всех машин семейства ведется одновременно с проверкой возможности осуществления любых других модификаций из тех же основных узлов, после чего переходят к отработке этих узлов и изготовлению опытных образцов. Некоторые из основных узлов иногда приходится выполнять в двух и даже трех вариантах для возможности широкого развертывания семейства.

Следует отметить, что метод одновременного проектирования модификаций был известен и применялся раньше. Так, при проектировании универсального экскаватора производилась эскизная проработка не менее трех модификаций: прямая лопата, драглайн и грейфер. Эти модификации определяли возможность установки на экскаватор по крайней мере 10 видов рабочего оборудования.

Рис. 3. Семейство унифицированных тракторов МТЗ-80, изготовляемое Минским (колесные модификации), Липецким (промышленные модификации, на рисунке не показаны) и Кишиневским (гусеничные модификации) заводами:
1 — базовая модель универсально-пропашных тракторов МТЗ-50 класса 0,6—2,0 т; 2—хлопководческий МТЗ-50Х для обработки хлопковых плантаций в широких междурядьях: 3—повышенной проходимости МТЗ-52 со всеми ведущими колесами; 4 — гусеничный Т-54В для обработки виноградников; 5—гусеничный T-54A для работы в садах; 5—гусеничный Т-54Л для работ по уходу за лесом; 7 — гусеничный Т-54Д для одновременной обработки двух междурядий виноградников; 8—гусеничный Т-54С для обработки плантаций свеклы; 9 — с полугусеничным ходом МТЗ-50 повышенной проходимости; 10— низкоклиренсный MT3-52H для сеноуборочных, транспортных и других работ; 11 — крутосклонный Т-50К для работ на горных склонах

Естественно, что машины одного семейства по главному параметру должны относиться к одному типоразмеру и поэтому никоим образом не могут образовывать типоразмерного ряда машин. Однако подобный метод, как правило, ограничивает унификацию только заводом, в лучшем случае несколькими заводами отрасли, а поэтому и народнохозяйственный эффект ее измеряется этими масштабами.

Этот эффект может быть усилен, если машины унифицированного семейства поставлять в другие отрасли, используя Их в качестве базовых для машин этих отраслей. Так, имеет место поставка автомобилей МАЗ другим отраслям для агрегатирования на них более 30 моделей машин этих отраслей. Такая же практика имеет место с тракторами МТЗ-80, на которых монтируется более 200 типов машин различного сельскохозяйственного, строительного и другого назначения. Это уже подход к решению наиболее прогрессивной межотраслевой унификации, значение которой выходит за пределы отрасли.

Следует отметить, что в случае унифицированного семейства число машин в нем может увеличиваться в соответствии с потребностями. Но при необходимости перехода в соответствии с техническим прогрессом на новое семейство (как это, например, имело место в 1975 г. с тракторами МТЗ-80) одновременно подготовляется сразу полная замена старого семейства новым.

Эффект такого подхода может быть выше, если на одном заводе изготовляется несколько семейств машин одного назначения, образующих по всем одноименным машинам всех семейств рациональные типоразмерные ряды этих машин (четыре автомобильных семейства БелАЗА, см. рис. 29). Это уже переход к созданию части государственной системы унифицированных машин, в данном случае грузовых автомобилей в пределах главного параметра — нагрузки на ось, изменяющейся в интервале от 32 до 180 тс. Поскольку при этом также возможна поставка машин всех семейств другим отраслям, то, естественно, в данном случае народнохозяйственный эффект будет выше.

Такой подход к унификации требует уже не только одновременной разработки основных машин каждого семейства, но и предварительной разработки рационального типоразмерного ряда базовых и основных машин всех семейств. Дальнейшее увеличение народнохозяйственного эффекта возможно, если унифицированные узлы машин семейства являются пригодными для использования в машинах других отраслей, особенно если продукция последних имеет меньшую серийность и менее высокий технический уровень, обычно связанный с серийностью.

Такое положение содействует расширению межотраслевой унификации и повышению народнохозяйственного эффекта от унификации во всех сферах — в проектировании и создании новых машин, их производстве, эксплуатации и ремонте.

И, наконец, системный подход к унификации требует комплексного подхода, в результате которого могут быть получены единые государственные системы унифицированных машин для различных отраслей, объединенные общностью назначения основных узлов, кинематической общностью значительной части кинематических схем машин и, как правило, относительно небольшим количеством основных узлов, составляющих машину.

В качестве примера следует привести возможность создания при подобном подходе единой государственной системы колесных и гусеничных машин, автотранспортных средств и тракторов для строительства и других отраслей народного хозяйства. Основные автотранспортные средства такой системы в пределах главного параметра — осевой нагрузки в интервалах от 10 до 180 тс показаны на рис. 1, а колесные машины на базе унифицированных узлов этих автомобилей показаны на рис. 2.

Такая возможность была бы еще более эффективна, если бы при проектировании унифицированных узлов автотранспортных средств учитывалась необходимость использования их для создания колесных машин. Иначе говоря, разрабатывая каждое семейство автомобилей со своей базовой машиной, учитывали бы в качестве основных модификаций одноосные и двухосные тягачи на базе тех же узлов, а также развернутые семейства колесных машин на базе этих тягачей и с использованием отдельных их основных узлов.

Комплексность подхода к таким системам, естественно, требует унификации материалов, покупных изделий, аппаратуры и автоматики, не говоря уже о подобии конструктивных и кинематических схем по каждому типоразмерному ряду, исключая отклонения, вызванные таким изменением типоразмера, при котором меняются силовое оборудование и привод. Это позволяет широко внедрить унификацию технологических процессов производства, монтажа, эксплуатации и ремонта машин.