Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса.цель и задачи исследований 12
1.1. Выбор объекта исследований 12
1.2. Анализ отказов машин 17
1.3. Современные тенденции выбора показателей надежности строительных машин 24
1.4. Обзор исследований по надежности строительных машин.. 31
Выводы. Цель и задачи исследования 45
ГЛАВА 2. Исследование зависимости комлексных показателей надежности от времени 48
2.1. Комплексные показатели надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства..48
2.2. Определение коэффициента готовности с помощью теории марковских цепей - метод и метод фаз Эрланга). 51
2.3. Исследование зависимости коэффициента готовности от времени при экспоненциальных распределениях наработок на отказ и времени восстановления 59
2.4. Зависимость коэффициента готовности от времени при распределении наработок на отказ и времени восстановления по закону Вейбулла 65
2.5. Зависимость коэффициента готовности от времени при эмпирическом распределении наработок на отказ 70
Выводы 75
ГЛАВА 3. Анализ надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства по данным эксплуатации 77
3.1. Методика сбора информации по эксплуатации строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства 77
3.2. Методика обработки эксплуатационной информации 79
3.2.1. Полная выборка 80
3.2.2. Многократно-усеченная выборка 86
3.3. Результаты обследования машин 92
3.4. Анализ результатов обследования машин 104
3.5. Инструтлентальные испытания буровом машины БТС-500. 113
3.5.1. Методика испытаний ИЗ
3.5.2. Анализ результатов инструментальных испытаний буровой машины БТС-500 116
Выводы 120
ГЛАВА 4. Основы обеспечения надежности строительных и путевых машин единичного и производства 123
4.1. Анализ себестоимости строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства 124
4.2. Блок-схема обеспечения надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства 131
4.3. Методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования на стадии проектирования 136
4.4. Методика обеспечения надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства на стадии изготовления 142
4.4.1. Методика оценки мероприятий по повышению надежности 142
4.4.2. Сплошной контроль качества изготовления строительных машин единичного и мелкосерийного производства 148
4.5. Методика оценки и обеспечения надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосе рийного производства по данным эксплуатации 157
Выводы 165
Общие выводы 167
Литература
Приложения 185
- Современные тенденции выбора показателей надежности строительных машин
- Исследование зависимости коэффициента готовности от времени при экспоненциальных распределениях наработок на отказ и времени восстановления
- Анализ результатов инструментальных испытаний буровой машины БТС-500
- Методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования на стадии проектирования
Введение к работе
В материалах ХХУІ съезда КПСС [і] в области, касающейся строительного и дорожного машиностроения, отмечается необходимость создания высокопроизводительных машин для комплексной механизации основных видов работ на всех стадиях строительного производства, повышения качества и эффективности создаваемых машин.
Осуществление возрастающей строительной программы в целом по народному хозяйству, и, в частности, в транспортном строительстве, необходимо вьшолнять в условиях двух обостряющихся проблем: увеличивающегося дефицита рабочей силы и ограниченных материальных ресурсов. Главным средством решения этих проблем ХХУІ съезд КПСС определил перевод экономики страны, и, в частности, строительного производства на путь интенсификации, которая предусматривает достижение наибольших результатов при меньших затратах трудовых и материальных ресурсов.
В строительстве вообще, в том числе и в транспортном, сохраняется применение технологических процессов с низким уровнем комплексной механизации; около 50% рабочих в строительстве работают вручную.
В транспортном строительстве невысока степень механизации работ по сооружению верхнего строения пути - 51,4%. Объясняется это тем, что специальные путеукладочные и балластировоч-ные машины выполняют не более 60-70% общих годовых объемов путевых работ, а остальные работы, выполняемые на малых объектах, пока еще слабо механизированы.
В мостостроении на долю механизированного труда приходится 76,8%, в тоннельном строительстве - 57,1%, на электрификации железных дорог - 61,2% и т.п.
Планом на пятилетие предусмотрен рост электрификации железных дорог на 30$ (6,0 тыс лш), вторых путем на 26,8% (4680 км). Предстоит построить 7,2 тыс. км автомобильных дорог с твердым покрытием и 15 тыс.м морских и речных причалов. Намечено соорудить 112 юл линий метрополитена.
Общий объем строительно-монтажных работ в текущей пятилетке на объектах транспортного строительства возрос по сравнению с десятой пятилеткой на 15,2 % и достиг 22,6 млрд. рублей.
В I98I-I985 гг. производительность труда в строительстве должна повысиситься на 154-17 %, в том числе в транспортном строительстве - на 18$, и весь объем строительно-монтаяшых работ необходимо выполнить без увеличения численности работающих в отрасли.
Одна из главных задач в строительстве - уменьшение материалоемкости. В основных направлениях развития народного хозяйства страны на одиннадцатую пятилетку, в постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 июня 1981 г. "Об усилении работы по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов" предусмотрено сокращение расхода в строительстве проката черных металлов на 7-9 %.
Успешное выполнение всех поставленных задач, очевидно, невозможно без надежных, высокопроизводительных машин, выполняющих всю сложную номенклатуру работ, встречающихся в транспортном строительстве. Многономенклатурность типоразмеров машин строительных министерств приводит к росту номенклатуры ремонтной продукции и сдерживает развитие специализации ремонтных предприятий. Немалый объем капитального ремонта машин вы-
- 7 -полняется на ремонтно-прокатных базах, в результате чего увеличивается стоимость и снижается качество ремонтных работ. Анализ показал, что в функционировании парков машин Минтранс-строя существуют два устойчивых процесса, которые совместно снижают эффективность механизации [2^ . Первый состоит в старении парков с недостаточными темпами обновления, что приводит к несоответствию составов парков машин производственной программе, необоснованной многономенклатурности типоразмеров машин. Второй процесс есть следствие первого и заключается в значительных потерях рабочего времени из-за отказов машин, находящихся в неудовлетворительном состоянии.
При этом следует учитывать характер производства специализированных строительных машин в Минтрансстрое. ГОСТ 14.004--74 определяет единичное производство, как производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий и мальм объемом выпуска изделий [З] . Следующее по объему идет мелкосерийное производство, характеризуемое ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска. При этом коэффициент закрепления операций лежит в пределах от 20 до 40 включительно. Анализ производства строительных и путевых машин, выпускаемых на заводах Минтрансстроя, дает основание считать его единичным и мелкосерийным.
В настоящее время в системе минтрансстроя действуют 28 целевых программ, в результате выполнения которых в XI пятилетке должно быть создано 63 новых машин и механизмов.
Однако, анализ эксплуатации уже созданных машин показывает, что их надежность ниже экономически целесообразной на
20-30 % [4,5J . Существуют различные пути повышения надежности машин. При создании крупносерийных машин для обеспечения их надежности целесообразны большие экономические и временные затраты для всестороннего исследования создаваемой машины, так как полученный эффект, умноженный на объем производства, окупит эти затраты. Здесь и длительные ресурсные испытания узлов и деталей на дорогих автоматизированных стендах, и доведение нескольких образцов машин до предельного состояния, и опытная эксплуатация небольшой партии машин, и анализ эксплуатационной информации и т.п. При производстве единичных и мелкосерийных машин эти мероприятия приводят к слишком большим приведенным затратам и существенно задерживают своевременное появление специализированной строительной техники. Поэтому вопросы надежности строительных и дорожных машин единичного и мелкосерийного производства, решаемые комплексно на всех стадиях жизненного цикла машины, приобретают первостепенное значение. При этом необходим комплекс последовательных мероприятий, вскрывающих существенные резервы.
В данной работе рассмотрены вопросы надежности строительных машин единичного и мелкосерийного производства на примере машин транспортного строительства. Исследованы вопросы зависимости основных комплексных показателей надежности машин от времени. По данным эксплуатации получены показатели их надежности. Из соображений экономической целесообразности даны рекомендации по повышению надежности строительных машин единичного и мелкосерийного производства.
Диссертация выполнена на примере машин, выпускаемых Мин-трансстроем, таких, как буровые машины БТС-500 и БТС-75, кот-лованокопатель ВК-3, Электробалластер ЭЛБ-ЗТС, трехбаровая ма-
шина для разработки мерзлых грунтов ЗРТС-3, монтажная машина с шарнирной стрелой МШТС-2А.
Исследования проводились в лаборатории надежности конструкций в соответствии с "Программой стандартизации по надежности", а также с планом НИР Минтрансстроя по теме KM-XI-I4--81/82/83 р.2 а.б. На отдельных этапах в работе принимали участие инж. Колина Л.Н., Шапиро Е.А., Симкин Я.В.
Научная новизна работы определяется рядом впервые решенных вопросов:
получена зависимость коэффициента готовности от времени при композиции различных законов распределения наработки на отказ и времени восстановления;
получены значения показателей надежности по данным эксплуатации исследуемых строительных машин единичного и мелкосерийного производства, определены виды распределений наработок на отказ их основных узлов, получены распределения их основных отказов и простоев на восстановления по группам причинности;
составлена регрессионная модель зависимости себестоимости тонны строительной машины единичного и мелкосерийного производства от ее массы;
разработана методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования на стадии проектирования строительных машин;
разработана методика определения коэффициента готовности и коэффициента технического использования по данным эксплуатации, учитывающая их изменение во времени;
разработана методика оценки эффективности мероприятий по повышению надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства на стадии изготовления.
Практическая ценность работы состоит в следующем.
Разработаны методические основы обеспечения надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства, охватывающее весь жизненный цикл машин. При этом разработаны: методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования на стадии проектирования; методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования по результатам эксплуатации; методика оценки эффективности предлагаемых мероприятий по повышению надежности машин; даны рекомендации по повышению надежности строительных и путевых машин путем обкатки и испытаний их на специализированных самонагружающих стендах - а.с. № 613092, а.с. № 829795, а.с. № 968669, а.с. & I04037I.
На защиту выносятся:
исследования зависимости коэффициента готовности от времени при композиции различных законов распределения наработки на отказ и времени восстановления;
результаты экспериментальных исследований надежности буровых машин БТС-500, БТС-75, котлованокопателя ВК-3, трехба-ровой машины ЗРТС-3, электробалластера ЭЛБ-ЗТС, монтажной машины МШТС-2А;
методика обеспечения надежности строительных и путевых машин единичного и мелкосерийного производства на стадии изготовления с использованием оценки эффективности предлагаемых мероприятий по обеспечению надежности и ускоренных испытаний на самонагружающих стендах;
методические основы оценки и повышения коэффициента готовности и коэффициента технического использования по данным эксплуатации.
- II -
Материалы и результаты исследований докладывались на IX, X, XI научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов ЦНИИС, на У Всесоюзной конференции "Экспериментальные исследования инженерных сооружений" (Таллин, 1981 г.) и на Всесоюзной конференции "Проблемы оптимизации и надежности в строительной механике" (Вильнюс, 1983 г.).
По материалам и результатам проведенных исследований опубликовано девять статей, имеется восемь авторских свидетельств. В статьях изложены результаты экспериментальных исследований, рассметрены теоретические аспекты надежности.
Разработанная методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования строительных машин на стадии проектирования включена в "Методические рекомендации по оценке и обеспечению надежности новой техники на стадии проектирования", одобренные Главным техническим управлением Мин-трансстроя. Методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования по данным эксплуатации была применена при проведении научно-исследовательских работ по теме KM-XI-I4-81/82 р. 2а, результатом которых явились рекомендации по повышению надежности обследованных машин, переданные ПКБ Главстроймеханизации. Стенд для испытания буровых машин по а.с. № 613092 изготовлен на Можайском экспериментально-механическом предприятии (МЭМП) Гидроспецстроя, на котором обкатываются и испытываются буровые машины БТС-І50.
Современные тенденции выбора показателей надежности строительных машин
Анализ экспериментальных и теоретических исследований показал, что для создания надежных машин необходимо решать многие проблемы, связанные с влиянием самых различных факторов на надежность машин.
Для удобства анализа надежности можно условно выделить несколько направлений. Это математическая теория надежности, занимающаяся разработкой методов количественного определения надежности; статистическая теория надежности, занимающаяся развитием методов сбора и обработки эксплуатационной информации, определением статистических характеристик и закономерностей отказов и восстановлений; физическая теория надежности, занимающаяся исследованием физических причин отказов, расчетов влияния внешних и внутренних факторов на работоспособность изделий.
Так, развитие математической теории надежности стало возможным благодаря работам, послужившим развитию таких разделов математики, как теория вероятности, теория массового обслуживания, исследование операций и др. [29,30,31,32,33,34,35,36 и др.J . Необходимо отметить основополагающие работы А.К.Эрлан-га, А.А.Маркова, А.Н.Колмогорова, исследования которых положили начало развитию современных представлений в этих областях.
Если все функции распределения, характеризующие поведение элементов системы, подчиняются закону Пуассона, то поведение системы можно описать с помощью однородных непрерывных Марковских цепей Г35,37,38,39] .
Исследователи в прикладных работах по теории надежности определяют стационарные значения вероятностей нахождения системы в работоспособном состоянии (коэффициентов готовности) при различном сочетании элементов, образующих систему. При этом интенсивности переходов системы из одного состояния в другое считаются постоянными, т.е. все распределения, характеризующие поведение рассматриваемых систем - экспоненциальные [40,41,42 и др.7 .
При рассмотрении систем, где не все распределения, характеризующие ее поведение, экспоненциальные, ищут такие аналитические приемы, которые приводят интересующие нас процессы к марковским.
В настоящее время разработано двенадцать методов , позволяющих определить вероятность пребывания системы в каком-нибудь из своих состояний [43] . Причем аналитические зависимости для стационарных и нестационарных значений вероятности определяются с помощью 6 методов. Из них более часто в практике употребляются, как наиболее простые, два метода: A t - метод, оперирующий с системами, имеющими только экспоненциальные распределения, и метод фаз Эрланга (метод псевдосостояний), допускающий апроксимацию реальных распределений эрланговски-ми 35,43j .
Исследование надежности машин при воздействии случайно изменяющихся факторов осуществляется с помощью теории случайных процессов. Выбор случайных процессов, используемых для описания и анализа надежности машин, зависит, в общем случае, от структуры и типа машины, от предположения о независимости и зависимости встречающихся случайных величин, от характера протекающих процессов, от вида их функций распределения.
Эти вопросы теории надежности, послужившие развитию различных методов расчета элементов и систем строительных машин, получили развитие в трудах Б.В.Гнеденко, А.Д.Соловьева, В.В.Бо-лотина, Я.Б.Шора, А.Р.Ржаницына, А.И.Половко, Н.С.Стрелецкого, А.С.Проникова, Д.Ы.Решетова, Б.С.Сотскова, С.Ф.Серенсена, Е.Г.Буглова и др. [39,44,45,46,47,48,49,50,15,17,51,52 и др.] .
Развитие этих методов применительно к строительным, дорожным машинам содержится в работах Ю.А.Ветрова, К.С.Раевской, Б.А.Бондаровича, Д.П.Волкова, В.А.Ряхина, С.Н.Николаева, В.И. Перепонова, В.И.Брауде, Д.И.Федорова, Б.Ф.Хазова и др. [53,54, 55,56,57,58,6,59,60,61,26 и др.] .
В этих работах, выполненных на стыке математической и физической теории надежности, авторы рассматривают надежность строительных машин как систем при внезапных и постепенных отказах, используя при этом методы резервирования [5, 58І . Такой подход к строительным машинам представляется вполне обоснованным, так как в качестве резерва можно рассматривать запасные элементы машин.
Составление математической модели для оценки надежности сложнонапряженных элементов по предельным остаточным деформациям успешно решено Б.А.Бондаровичем [5б] . Автор рассматривает надежность элементов как непревышение модулем случайного вектора нагрузки У величины несущей способности л . При этом рассматривается случай как постоянного уровня R , так и случайного, имеющего распределение Ф ( # ). Используя результаты этой работы, можно найти верхнюю оценку средней частоты отказов с точностью ± 5 % [5J .
Построение математического аппарата для оценки надежности при нестационарных процессах нагружений выполнено в работах [5,56,57] . Б дальнейшем были разработэлы программы для обработки экспериментально полученной информации на ЭВМ [62] .
При разработке физической теории надежности, как наиболее отвечающей экспериментальным данным, используется различными исследователями гипотеза суммирования повреждений [63] . При этом существует большое количество зависимостей, описывающих то или иное разрушение. Так, для описания кривой усталости в настоящее время предложено более 25 уравнений [64] .
В работе [65] дана сравнительная оценка влияния вида уравнения кривой усталости на ресурс конструкций. На основании анализа кривых ресурса автор показывает, что уравнение кривой усталости степенного вида можно использовать для нижней оценки долговечности металлоконструкций, а уравнение Вейбулла - верхней.
Исследование зависимости коэффициента готовности от времени при экспоненциальных распределениях наработок на отказ и времени восстановления
Кратковременный простои машины из-за отказа , не влекущего за собой человеческие жертвы или большие экономические потери при существующих способах организации строительства не являются, с точки зрения надежности, доминирующим фактором при выборе строительной машины. Правда, частые простои, пусть и кратковременные, тоже нежелательны, так как создают трудности в проведении некоторых видов работ и определенный психологический настрой обслуживающего персонала.
Гораздо эффективнее при оценке надежности строительных машин рассматривать комплексные показатели надежности, учитывающие не только безотказность, но и ремонтопригодность, долговечность и т.д. Анализ этих показателей позволяет в какой-то мере классифицировать отказы по значшлости их последствий, так как при этом учитывается время на восстановление работоспособности.
В этой связи одними из важнейших показателей надежности строительных машин являются такие комплексные показатели, как коэффициент готовности и коэффициент технического использования, которые отражают безотказность и ремонтопригодность.
При определении коэффициентов готовности и технического использования по данным эксплуатации определяют математическое ожидание ремонтов за рассматриваемый период эксплуатации [14, 23] . При этом существует некая неопределенность в определении времени ремонта. Если учитывать нормативное время на устранение отказа, то для строительных машин единичного и мелкосерийного производства, работающих на удаленных от специализированных ремонтных баз участках, комплексные показатели надежности не будут отражать реальную надежность. Это приводит к разрьшу между требованиями к надежности эксплуатирующих организаций и проектирующих.
Если учитывать только время суммарного простоя при ремонте, то это внесет в оценку надежности машин учет организацион-ности эксплуатации, что при принятии корректирующих решений может привести к серьезным ошибкам. Устранение этих противоречий, на наш взгляд, заключается в определении двух коэффициентов готовности - идеального и реального. Идеальный коэффициент готовности отражает ремонтопригодность машины в идеализированных условиях, реальный учитывает организацию эксплуатации и помогает с этих позиций корректировать технические решения.
Существуют рекомендации [5,26J , по которым коэффициент готовности и коэффициент технического использования для строительных машин определяют за период с начала эксплуатации до первого капитального ремонта, затем между первым и вторым капитальными ремонтами и т.д., т.е. за каждый межремонтный цикл. Применительно к машинам единичного и мелкосерийного производства рационально определять комплексные показатели надежности, не дожидаясь завершения межремонтного цикла. Это целесообразно для своевременного принятия корректирующего решения и экономии времени и средств на управление надежностью выпускаемых машин.
Коэффициент готовности Кг - вероятность того, что объект окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов времени, в течение которых использование объекта по назначению не предусматривается. Следовательно, как вероятность K"r = j (г ), т.е. является функцией времени. Для изучения коэффициента готовности и выявления влияния определяющих его факторов, необходимо определить теоретическую зависимость Кг от времени.
В работах [25,39,40,42 и др.] определена аналитическая зависимость коэффициента готовности от времени при простейших законах распределения наработки на отказ и времени восстановления. . Однако, учитывая, что в ряде случаев [4l] эта зависимость через 200 -г 500 ч. сходится к своему стационарному значению, в дальнейшем учитывалось только стационарное значение коэффициента готовности. Такой подход может быть оправдан для изделий с повышенными нормативными показателями надежности,. К строительным машинам единичного и мелкосерийного производства такой подход неприемлем.
Коэффициент технического использования отличается от коэффициента готовности учетом времени простоя на технические обслуживания и запланированные ремонты. Запланированные мероприятия по продолжительности их проведения имеют незначительный разброс, поэтому уместно предположить, что коэффициент готовности и коэффициент технического использования сильно скоррелированы между собой.
Анализ результатов инструментальных испытаний буровой машины БТС-500
Система сбора информации в промышленности регламентирована рядом государственных стандартов [107,108,109 и др.] , на базе которых должны быть разработаны отраслевые стандарты, устанавливающие порядок и форму сбора эксплуатационной информации в отраслях.
К отраслевой системе сбора информации должны предъявляться следующие требования: - объем и полнота информации должны обеспечивать быстрое решение вопросов управления надежностью, возникающих при проектировании новых машин, модернизации устаревших машин, аттестации машин на соответствующую категорию качества и т.п.; - информация должна поступать регулярно и выдаваться немедленно по необходимости; - информация должна объективно отражать условия эксплуатации машин и способствовать правильному определению причин возникновения отказов. В случае невозможности определения причины возникновения отказов должны применяться методы инструментальных испытаний. В системе Минстройдормаша существуют методики сбора и обработки эксплуатационной информации о надежности строительных и дорожных машин [90,97 и др.] . Причем, авторы указывают [97] на необходимость создания опорных пунктов, где осуществлялась бы подконтрольная эксплуатация, однако для машин единичного и мелкосерийного производства по данным эксплуатации следует учитывать зависимость от времени коэффициента готовности и коэффициента технического использования. С другой стороны, для утленьшения инерционности в управлении наделдаостью таких машин рационально определять их показатели надежности, не дожидаясь завершения межремонтного цикла. В этой связи методика сбора эксплуатационной информации должна учитывать эту специфику машин единичного и мелкосерийного производства. Существующая в настоящее время отраслевая методика Мин-трансстроя по обследованию машин [ НО ] не отражает целей и задач, характерных для машин мелкосерийного производства. Кроме того, большой объем и громоздкость формы учета работы машины неудобны при проведении разовых обследований. Поэтому для сбора эксплуатационной информации о надежности машин единичного и мелкосерийного производства автором была разработана "Карта-накопитель наработок, отказов, ремонтов и ТО машин", заполнение которой позволит устранить указанные недостатки. Полученная в результате сбора первичная эксплуатационная информация систематизируется и анализируется по признакам и причинам возникновения отказов, при этом основными задачами являются: - учет и систематизация различного рода отказов и повреждений ; - анализ причин появления отказов; - определение деталей, узлов и комплектующих элементов, лимитирующих надежность механизмов; - учет влияния изготовления, условий и режимов эксплуатации на их надежность. Для выбора метода оценки показателей надежности по результатам наблюдении карты-накопители систематизируются по времени наблюдения и количеству объектов. Г0СТ-І75І0-78 предусматривает пять основных планов наблюдений при определении минимального объема наблюдений за изделиями, исследуемыми в условиях эксплуатации. По условиям выполнения обследований мелкосеришых строительных машин, как например, в Минтрансстрое, наиболее ПОДХОДЯЩЕМ является план[/УД7], характеристиками которого являются следующие: наблюдению подлежит N объектов, отказавшие объекты восстанавливаются (или заменяются), наблюдения прекращают по истечении времени Т . Для плана [Л//? 7] продолжительность наблюдений Т вычисляют по соормуле: ЭР - величина, зависящая от относительной ошибки о и доверительной вероятности В при определении среднего показателя надежности при предположении, что поток отказов простейший [109] . Методика обработки данных эксплуатации основана на использовании методов теории вероятности и математической статистики. При обработке результатов обследования эксплуатации машин единичного и мелкосерийного производства исследователи, как правило, сталкиваются с двумя видами исходных данных, представляющими собой полную, или многократно-усеченную выборку. Полная выборка образуется при исследовании показателей надежности строительной машины в целом, так как наработка на отказ практически у большинства строительных и путевых машин не превышает 100,...,150 часов и, следовательно, машина очень быстро достигает неработоспособного состояния. Многократно-усеченная выборка образуется при исследовании показателей надежности отдельных элементов (деталей и узлов) машин. Так как обследованию подвергаются машины единичного и мелкосерийного производства с довольно большим разбросом отработанных ресурсов, в статистический ряд попадают данные элементов, приостановленные наработки которых имеют как большие, так и меньшие значения, чем у элементов, достигших предельного состояния. Однократно-усеченные выборки из-за большого разброса качества изготовления, а также ограниченного количества машин при обследовании строительных машин единичного и мелкосерийного производства, как правило, не встречаются.
Методика оценки коэффициента готовности и коэффициента технического использования на стадии проектирования
Анализ результатов обработки данных обследования показал, что наработки на отказ и время восстановления работоспособности всех обследованных машин распределены по закону Вейбулла.
Из таблицы 3.1 следует, что в некоторых случаях параметр формы & близок к единице, т.е. распределение Вейбулла переходит в экспоненциальное. Средняя наработка на отказ у МШТС--2А составляет 142 ч., что в 2 -г 3 раза превосходит среднюю наработку на отказ остальных машин. Так как при сборе эксплуатационной информации фиксировалось время время простоя машины из-за данного отказа, а не чистое время устранения отказа, то среднее время восстановления отражает реальную, эксплуатационную ремонтопригодность машин. Из таблицы 3.1 видно, что усредненный отказ будет устранен с вероятностью 0,2 от 1,1 до 3,9 часов, причем среднее время восстановления у большинства машин почти одинаковое и не многим более 9 часов, т.е., несмотря на разницу в идеальной ремонтопригодности, в эксплуатационных условиях эти машины имеют почти одинаковое время восстановления работоспособности. Вынужденные простои в ожидании ремонта нивелируют эту разницу.
Анализ таблицы 3.2 и рис. 3.3 показывает, что наиболее наделшой является машина МШТС-2А, у которой стационарное значение коэффициента готовности составляет 0,93 v 0,94.
Баровый котлованокопатель ВК-3 и трехбаровая машина ЗРТС-3 являются наименее надежными машинами, причем в первые 300-400 часов эксплуатащи их коэффициент готовности составляет 0,45 и 0,55 соответственно. Это говорит о наличии большого количества технологических отказов, которые постепенно устраняются по мере эксплуатащи, что характерно для всех обследованных машин, кроме Ш1ТС-2А.
Анализ данных эксплуатации показал, что от 6 до 15 % от общего количества отказов, в зависимости от марки машины, составляют такие единичные отказы с небольшой наработкой, как наличие металлической стружки в гидросистеме, плохое крепление какого-нибудь узла, непровар сварного шва и т.п. Эти отказы относятся к технологическим и зависят от качества изготовления машин.
Исходя из предложенной в п. I.I классификации навесного оборудования по конструїдаївно-фушщиональной принадлежности и из данных обследования, можно заключить, что отказы обследованных машин распределяются следующим образом: металлоконструкции - 35 % отказов; механический привод - 16 %\ гидропривод собственного изготовления - 25 %; покупные элементы гидропривода - 7 %; электрооборудование и вспомогательное оборудование - 5 %; рабочий орган - 12 %. У таких машин, как ЗРТС-3 и ВК-3 отказы рабочего органа составляют 25 % и 32 % соответственно.
При классификации отказов машин по группам причинности использовались следующие вероятностные положения: - большое процентное содержание машин, у которых наблюдался данный вид отказа, и значительное количество отказов дает основание полагать, что отказ конструкционный; - малое процентное содержание машин с данным видом отказа и сравнительно небольшая наработка на отказ с большой дисперсией позволяет предположить, что отказ технологический или э ксплуат ационный. Классифицировать технологические или эксплуатационные отказы можно, используя информацию о предыстории отказа, характере условий эксплуатации и т. п. Если такой информации не имеется, то ориентировочно можно считать отказ эксплуатационным при значительной наработке на отказ с большой дисперсией. Причем наработка на отказ должна определяться только по отказавшим элементам, т.е. по методике обработки полной выборки. Такая оценка причин отказов наряду с закономерным характером содержит элементы субъективизма. И если причину отказа по имеющейся информации определить трудно, необходимо прибегать к более фундаментальним исследованиям, например, лабораторным, инструментальным и т.п. В качестве примера приведем классификацию отказов буровой машины БТС-500. Исходя из вышеперечисленных принципов, к конструкционным отказам относятся отказы направляющей буровой рамы, стойки кассеты, рамы гидродомкратов, верхней траверсы буровой рамы, муфты сцепления, бурового редуктора, вращателя, выходного вала вращателя, штоков гидропилиндров гидрозамка, гидроуплотнений. Дополнительная информация по обследованию относит некоторые отказы выходного вала вращателя, бурового редуктора и гидроуплотнений к технологическим. Например, лишен химико-термической обработки выходной вал вращателя ( 7 отказов ), не зафиксированы стопорные гайки бурового редуктора ( 5 отказов ). Кроме того, из практики известно, что для надежного (функционирования гидроуплотнений необходимо соблюдать повышенные требования к исключению вибрации, к очистке масла, температурным условиям и т.п., что в условиях строите.пьства БАМа не всегда соблюдается. Это дает основание считать, что отказы гидроуплотнений носят и конст-рущионный, и технологический, и эксплуатационный характер. К технологическим отказам относятся отказы бурового редуктора, выходного вала вращателя, гидроуплотнений, верхнего поперечного раскоса фермы, квадратного вала, упора гидрозамка вращателя, гидроцилиндра поворота кассеты, насосов Ш1-І0 и НШ-46, штока гидроцилиндра подачи, трубопроводов, имеющиеся задиры штоков аутригеров.
