Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 11
1.1 Характеристика состояния технической эксплуатации строительных и дорожных машин 11
1.2 Анализ методов совершенствования технической эксплуатации строительных и дорожных машин 22
1.3 Актуальность применения информационных технологий при планировании и организации технической эксплуатации машин 34
1.4 Выводы 42
Глава 2. Планирование и организация поддержания и восстановления работоспособности строительных и дорожных машин с учетом изменения их выходных параметров на этапе эксплуатации их жизненного цикла 45
2.1 Направления организации поддержания и восстановления работоспособности строительных и дорожных машин 45
2.2 Роль диагностики при обеспечении работоспособности С ДМ 52
2.3 Формирование исходных данных для формализации и автоматизации планирования технических обслуживании и ремонтов строительных и дорожных машин и оценки эффективности их эксплуатации 55
2.4 Влияние наработки с начала эксплуатации и сезона проведения работ на внутрисменный режим работы строительных и дорожных машин 68
2.4.1 Экспериментальные исследования изменения коэффициента внутрисменного режима работы строительных и дорожных машин 72
2.4.2 Установление закономерности изменения коэффициента внутрисменного режима работы от наработки с начала эксплуатации 75
2.4.3 Определение коэффициента внутрисменного режима работы строительных и дорожных машин по показаниям бортового прибора 82
2.5 Влияние внутрисменного режима работы и наработки на основные технико-экономические показатели работы строительных и дорожных машин 83
2.6 Метод определения планируемой годовой наработки машин с учетом изменения внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования 87
2.7 Построение годовых планов и планов-графиков на месяц проведения технических обслуживании и ремонтов строительных и дорожных машин с учетом предложенного метода определения планируемой годовой наработки 95
2.8 Планирование трудоемкости технических обслуживании и ремонтов строительных и дорожных машин с учетом их наработки 98
2.9 Выводы 103
Глава 3. Методика оценки работоспособности строительных и дорожных машин с учетом диагностирования сборочных единиц, систем, агрегатов и машины в целом 105
3.1 Выбор основных сборочных единиц, определяющих работоспособность машин 105
3.2 Выбор параметров оценки работоспособности сборочных единиц, систем и машин в целом 110
3.3 Методика оценки работоспособности строительных и дорожных машин по текущим значениям контролируемых параметров 116
3.4 Разработка алгоритма восстановления работоспособности сборочных единиц, систем и машины в целом по текущим значениям контролируемых параметров 124
3.5 Выводы 127
Глава 4. Методика индивидуального подхода к технико-экономической оценке целесообразности использования строительных и дорожных машин 129
4.1 Разработка алгоритма определения эффективности эксплуатации машины 129
4.2 Разработка методики оценки эффективности использования машин с учетом установленных закономерностей изменения технико-экономических показателей в зависимости от наработки с начала эксплуатации 132
4.3 Выводы 140
Заключение 141
Библиографический список 143
Приложения
- Анализ методов совершенствования технической эксплуатации строительных и дорожных машин
- Формирование исходных данных для формализации и автоматизации планирования технических обслуживании и ремонтов строительных и дорожных машин и оценки эффективности их эксплуатации
- Метод определения планируемой годовой наработки машин с учетом изменения внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования
- Методика оценки работоспособности строительных и дорожных машин по текущим значениям контролируемых параметров
Введение к работе
Актуальность темы. При выполнении строительных и дорожных работ актуальной проблемой является безотказная работа техники на строительной площадке и повышение продолжительности этапа ее эксплуатации. Данная проблема решается в разрезе технической эксплуатации строительных и дорожных машин (СДМ). Повышать эффективность работы СДМ необходимо с учетом индивидуальных показателей по каждой машине (процесс старения, сезонные условия эксплуатации, показатели надежности и т. д.) и внедрения новых методов планирования и организации технической эксплуатации.
Анализ затрат на поддержание и восстановление работоспособности СДМ показывает, что они в 6–10 раз превышают стоимость новой машины, а трудоемкость изготовления СДМ составляет только 4–5 % от общей трудоемкости на технические обслуживания и все виды ремонтов за срок их службы. С увеличением наработки с начала эксплуатации производительность, коэффициент технического использования и коэффициент внутрисменного режима работы значительно снижаются при повышении эксплуатационных затрат. Так, эксплуатационная производительность снижается (до 3-х раз), а себестоимость машиночаса повышается на 40–70 % на этапе эксплуатации жизненного цикла машины.
Объект исследования – СДМ с их выходными параметрами на этапе эксплуатации жизненного цикла.
Предмет исследования – изменения выходных параметров и технико-экономических показателей СДМ в зависимости от их наработки, внутрисменного режима работ и комплексного показателя надежности.
Цель исследования – повышение эффективности технической эксплуатации СДМ за счет индивидуального учета технического состояния и изменения технико-экономических показателей на этапе эксплуатации их жизненного цикла.
Основные задачи исследования:
1) разработать стратегию повышения эффективности эксплуатации СДМ с учетом наличия диагностического обеспечения и нормативно-технической документации на предприятии, а также изменений технического состояния машины в процессе ее эксплуатации;
2) провести анализ исходных данных учета эксплуатации СДМ для формализации и автоматизации планирования поддержания и восстановления работоспособности СДМ, а также для оценки эффективности их использования на любом этапе наработки с начала эксплуатации;
3) определить количественные зависимости изменения коэффициента внутрисменного режима работы СДМ от их наработки с начала эксплуатации;
4) разработать метод определения планируемой годовой наработки СДМ с учетом изменений коэффициента внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования от их наработки с начала эксплуатации;
5) разработать методику и алгоритм поддержания и восстановления работоспособности СДМ на основе проведения диагностирования и планирования постановки машины в ремонт по изменению текущих значений контролируемых параметров от ее наработки с начала эксплуатации;
6) разработать методику технико-экономической оценки работы СДМ, определения наработки окупаемости и прибыльной эксплуатации, а также определения целесообразности ремонта или списания машины.
Научная новизна:
– установлены зависимости коэффициента внутрисменного режима работы, коэффициента перехода от количества часов рабочего времени к плановой наработке, продолжительности простоев в ТО и ремонтах, трудоемкости их проведения плановой годовой наработки, наработки окупаемости затрат на приобретение новой машины, наработки проведения капитального ремонта и списания от наработки машины с начала эксплуатации;
– разработан метод определения планируемой годовой наработки, учитывающей изменения коэффициента внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования;
– разработана методика планирования и организации поддержания и восстановления работоспособности машин дорожной отрасли с учетом интенсивности изменения диагностических параметров конкретной машины от ее наработки с начала эксплуатации, наличия диагностического обеспечения и нормативно-технической документации на предприятии;
– разработана методика индивидуального подхода к технико-экономической оценке целесообразности использования СДМ позволяющая определять наработки окупаемости, максимальной прибыли, проведения ремонта и (или) списания машины на основе затрат на поддержание и восстановление их работоспособности, а также стоимости выполненных объемов работ.
Практическая ценность работы заключается в повышении точности получаемых результатов: количества часов рабочего времени, планируемой наработки, времени постановки СДМ в ТО и ремонты, трудоемкости их проведения и прибыли при планировании и организации использования СДМ, а также автоматизации процесса составления годового плана и планов-графиков на месяц на основе учета изменений технического состояния машины на этапе эксплуатации жизненного цикла.
Внедрение результатов работы.
Результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» и в организациях Департамента «Белавтодор» Министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь, эксплуатирующих СДМ в Республике Беларусь. Результаты работы составляют основу разработанного дорожно-методического документа «Рекомендации по совершенствованию технического обслуживания и ремонта дорожно-строительных машин с учетом целесообразности их эксплуатации на любом этапе с начала использования», используемого в организациях Департамента «Белавтодор», осуществляющих эксплуатацию СДМ при строительстве, реконструкции, ремонте и содержании автомобильных дорог.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях (НТК): республиканских НТК «42 студенческая НТК» (Могилев, 2006); «Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности» (Могилев, 2006–2009); «Развитие приграничных регионов Беларуси и России на современном этапе: проблемы и перспективы» (Могилев, 2006); международных НТК «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии» (Могилев, 2005–2010); «ИНТЕРСТРОЙМЕХ» (Москва, 2006; Самара, 2007; Владимир, 2008; Бишкек, 2009; Белгород, 2010, Могилев, 2011); «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2007), а также на семинарах в ОАО «Дорожно-строительный трест №3» и РУП «Могилевавтодор» (Могилев, 2007-2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 научные работы, из них – 34 в изданиях, рекомендованных ВАК (15 статей в журналах Российской Федерации, 19 – Республики Беларусь), один патент Республики Беларусь на изобретение и один нормативно-технический документ.
На защиту выносятся:
-
стратегия повышения эффективности эксплуатации СДМ, отличающаяся тем, что оценка, поддержание и восстановление технического состояния машины производится с учетом наличия диагностического обеспечения и нормативно-технической документации на предприятии, а также изменений технического состояния машины в процессе эксплуатации;
-
установленные зависимости изменения коэффициента внутрисменного режима работы СДМ от их наработки с начала эксплуатации;
-
метод определения планируемой годовой наработки СДМ и продолжительности нахождения их в ТО и ремонтах с учетом изменений внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования от наработки с начала эксплуатации;
-
методика и алгоритм поддержания и восстановления работоспособности СДМ путем проведения диагностирования и планирования постановки машин в ремонт на основе изменений текущих значений контролируемых параметров;
-
методика технико-экономической оценки работы СДМ, позволяющая определять наработки окупаемости, прибыльной эксплуатации, проведения ремонта и (или) списания машины.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа представлена на 142 страницах машинописного текста (включая 18 иллюстраций, 10 таблиц) и списка литературы из 269 наименований на 30 страницах и 10 приложений на 82 страницах.
Анализ методов совершенствования технической эксплуатации строительных и дорожных машин
На протяжении всего периода использования СДМ совершенствуются методы технической эксплуатации. В настоящее время из них можно выделить следующие: - определение оптимальных режимов (периодичности, количества и трудоемкости выполняемых работ) проведения ТО и ремонтов; - планирование проведения ТО и ремонтов с учетом технического состояния машины; - совершенствование методов ремонта и обслуживании СДМ. Рассмотрим более подробно эти методы. Совершенствование методов ремонта и обслуживании является одним из ключевых методов постоянного поддержания техники в работоспособном состоянии. Он включает в себя большой спектр областей, за счет которых идет совершенствование. К ним можно отнести: обеспечение за счет повышения квалификации работников, выполнения работ с учетом стандартов качества, применения нового, высокоэффективного ремонтного оборудования, использование технологической документации, внедрение диагностирования и ИТ, использование агрегатного метода ремонта и т. д.
Организация и управление ремонтными работами представляют собой сложный элемент, объединяя в себе множество подсистем. Качество выполнения операций зависит от квалификации персонала, состояния материально-технической и нормативной баз и т. д. Как следствие, уровень организации проведения ремонтно-восстановительных работ существенно влияет на работоспособность техники.
Планирование является одним из элементов организации ремонтно-восстановительных работ СДМ. Планирование и учет состояния парка машин (наработка каждой машины, показатели надежности и работоспособности, технико-экономические характеристики), позволяют на год, месяц вперед знать о необходимых требуемых работах по ТО и ремонту, требуемом наличии запасных частей, топлива и т. д. В итоге, планирование поддержания и восстановления работоспособности СДМ также является одним из важных элементов технической эксплуатации.
К основным направлениям совершенствования планирования можно отнести: применение автоматизированного планирования, определение и корректировка периодичности проведения работ по обслуживанию и ремонтам, а также повышение точности определения времени работы СДМ. Так, для точного определения наработки разрабатывалось большое количество устройств. Из наиболее распространенных устройств можно выделить: счетчик моточасов СВН-2-02 [63], счетчики СИ8 [64], 228ЧП [65], СО-66 [66], ЧИ 0005 [67], запатентованные конструкции счетчиков моточасов [68, 69, 70, 71, 72, 73, 74], штатно устанавливаемые бортовые системы мониторинга работы машин [75, 76], коммерческие системы на основе GPS, ГЛОНАС и др. Однако существенным недостатком всех данных конструкций является невозможность выделения отдельных режимов работ (работа под нагрузкой и на холостом ходу), что в итоге снижает их эффективность применения на СДМ.
Применение автоматизированного планирования началось сравнительно недавно. Активизация данного процесса связана с бурным ростом области ИТ и предъявлением высоких требований к обеспечению безотказной, экологичной и высокопроизводительной работы машин. В то же время методы определения оптимальных режимов проведения ТО и ремонтов разрабатываются, совершенствуются и используются уже давно. Данные методы в основном приводятся в нормативно-технических документах, в руководствах по эксплуатации конкретных видов машин и в научных работах. В руководствах по эксплуатации указывается периодичность проведения ТО и ремонтов, их объем и иногда трудоемкости. К примеру, в руководстве по эксплуатации экскаваторов «JCB» [77] имеется информация о периодичности проведения ТО по каждой СЕ, объеме и последовательности выполнения всех операций. В нормативно-технической документации для каждой страны, регионов, приводятся те же данные, но с корректировкой в зависимости от условий эксплуатации. Так, в типовых технологических процессах [28-34] применительно к технике, эксплуатируемой в подразделениях организации «Белавтодор» (Республика Беларусь), приводится информация о периодичности и трудоемкости проведения ТО с подробным описанием выполнения данных работ.
Почти в каждой научной работе, посвященной вопросу повышения уровня технической эксплуатации, предлагается свой метод определения оптимальных режимов проведения ТО и ремонтов. Целью всех этих методов является оптимизация времени постановки машины в ТО и ремонт, определение требуемых объемов работ для предотвращения преждевременного выхода из строя машины на объекте, а также сведение к минимуму всех затрат, связанных с ее эксплуатацией.
Рассматривая методы определения оптимальных режимов проведения ТО и ремонтов (оптимизации периодичностей и объемов проведения ТО и ремонтов, определения наработки, трудоемкостей и остаточного ресурса машин) необходимо отметить работы Д. И. Тонкаля, А. М. Шейнина, Б. С. Иванова, Е. С. Кузнецова, С. К. Полянского, В. А. Набоких, Д. П. Волкова и С. Н. Николаева, Р. А. Макарова, В. М. Михлина, А. Н. Максименко, С. Е. Канторера, Р. Н. Колегаева, Р. М. Петухова и других авторов.
А. Н. Максименко [78, 79, 80, 81] предлагает методику планирования технической эксплуатации СДМ с учетом процесса старения [82, 83, 84, 85] и диагностирования [78]. Д. Ю. Макацария [86] установил количественные зависимости изменения коэффициента технического использования в зависимости от наработки с начала эксплуатации СДМ, а также предложил методы определения технико-экономических показателей и эффективности использования машин с учетом данного коэффициента и условий эксплуатации для комплектов машин.
Д. И. Тонкаль в [87] предлагает корректировать периодичность ТО экскаваторов с использованием диагностирования в диапазоне от 0,8 значения рекомендуемой периодичности заводом изготовителем до значения допустимого уровня безотказной работы экскаватора с вероятностью, равной 0,85. Определение технического состояния и прогнозирование ресурса СЕ и агрегатов СДМ на основании вероятностного метода широко раскрыты в докторской диссертации Н. Г. Гринчара [88].
Формирование исходных данных для формализации и автоматизации планирования технических обслуживании и ремонтов строительных и дорожных машин и оценки эффективности их эксплуатации
Большой объем постоянно изменяющейся информации о машине, условиях эксплуатации используемой при планировании поддержания и восстановления работоспособности СДМ, оценке эффективности их использования, расчете требуемых объемов ТСМ, запасных частей и т. д. целесообразно обрабатывать при помощи ИТ. Автоматизация данного процесса требует четкого определения необходимых получаемых исходных данных и соответствующего математического аппарата. Для этого с учетом предложенных четырех подсистем произведена формализация исходных данных, необходимых для автоматизации планирования и оценки эффективности использования СДМ.
Основными исходными данными для ПС1 при определении планируемой годовой наработки, построения годового плана и планов-графиков на месяц проведения ТО и ремонтов СДМ являются: - наработка с начала эксплуатации в моточасах или километрах пробега; - справочные данные по машине (периодичность, продолжительность и трудоемкость ТО и ремонтов); -информация о промежутке времени, на который будут составляться планы (год, месяц); -информация об объективных простоях (количество и даты выходных и праздничных дней, простои в несезонное время и т. д.); -информация о продолжительности работы (продолжительность смены, коэффициент сменности).
При расчетах в ПС2 используются те же исходные данные с определением трудоемкости на основании результатов диагностирования. В ПСЗ также используются исходные данные, что и в ПС2, единственное отличие заключается только в том, что для расчетов берется информация по ТО, без учета ремонтов. В ПСІ, ПС2 и ПСЗ определение планируемой годовой наработки, построение годового плана, планов-графиков на месяц производится с учетом наработки СДМ с начала эксплуатации и внутрисменного режима их работы.
Реализация ПС4 подразумевает использование более широкого числа требуемых исходных данных. К ним можно отнести: информацию о продолжительности работы машины, год и месяц, на которые будут составляться графики, информация о простоях, наработка с начала эксплуатации, информация по всем агрегатам машины (средний ресурс, периодичность, продолжительность и трудоемкость проведения ТО и ремонтов), номинальные и предельные значения контролируемых параметров агрегатов и их СЕ.
При определении эффективности эксплуатации для любой из подсистем необходима информация по режиму работы машины, ее технические характеристики, информация по простоям, информация по получаемой прибыли от работы и всем затратам, связанным с эксплуатацией СДМ, а также необходимые справочные данные. При определении эффективности эксплуатации в ПС4 дополнительно учитывается информация о надежности машины, а также используются фактические значения всех технико-экономических показателей и коэффициентов, учитывающих использование машин в парке.
Для решения задач планирования, организации поддержания и восстановления работоспособности СДМ, оценки их эффективности работы необходимо наладить комплексный учет информации о работе машины. На основании данного учета будут рассчитываться необходимые технико-экономические показатели, даваться рекомендации о повышении эффективности эксплуатации, необходимости выполнения ремонтно-восстановительных операций или списания машины.
В настоящее время в эксплуатирующих организациях такой учет ведется различными подразделениями, каждое из которых учитывает необходимые ему данные и часто дублирует учет других отделов. Учет ведется согласно принятой нормативно-технической базе и используемой системе отчетности, приказам руководителя, законодательству страны, техническим нормативно-правовым актам, методическим рекомендациям, ГОСТам, стандартам и т. д.
В качестве обобщающей информации о работе машины в настоящее время в эксплуатирующих предприятиях используется карточка учета работы дорожных машин, разработанная Гушосдором при СМ БССР в 1965 году. Учет информации по ней в организациях выполняет техник по учету транспорта. Информация с данной карточки используется как базовая в большинстве расчетов, однако по данным, приведенным в ней, невозможно оценить эффективность эксплуатации машины на любом этапе наработки с начала эксплуатации, а собираемая информация с других источников не всегда носит полный характер. Поэтому для повышения точности планирования, учета, контроля и оценки эксплуатации машины на любом этапе наработки с начала использования, а также для автоматизации данных процессов предложена новая форма данной карточки (рис. 2.2) [5, 168, 169, 170].
В предложенной карточке учета работы СДМ основу составляет первичная информация трех отделов: «механизации и энергетики», «производственный» и «планово-экономический». В качестве основных отчетных промежутков времени в карточке установлены: месяц, квартал и год. Данные заносятся по месяцам, а значения по кварталам и году получаются суммированием соответствующих граф. В данную форму заносится и информация о нахождении машины в хозяйстве и в работе; об использовании в наряде в часах, работе в машиночасах и наработке по данным счетчика моточасов; о простоях машины в ТО, ремонтах и прочим причинам; о трудоемкости проводимых ТО и ремонтов; о расходе ТСМ; об объемах выполняемых работ, их стоимости и затратах на содержание техники. Заносимая информация берется из первоисточников (например, из путевых листов, журналов учетов ТО и ремонтов), обрабатывается, при необходимости рассчитывается, а затем заносится в карточку.
Метод определения планируемой годовой наработки машин с учетом изменения внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования
Обеспечение безотказной работы СДМ требует от эксплуатирующих организаций заранее планировать необходимую потребность в материально-технических и трудовых ресурсах и добиваться высокой точности при составлении годовых планов и планов-графиков на месяц проведения ТО и ремонтов. В качестве одного из основных значений исходных данных расчетов используется планируемая годовая наработка машины (Нпл). До 2009 года существовала методика определения Нпл [1,2], однако в ней расчет предложен с учетом равномерного распределения простоев в ТО и ремонтах на весь период эксплуатации и средних значений коэффициента внутрисменного использования. Существуют методики, в которых полученное усредненное значение наработки (пробег для автотранспорта) корректируется поправочными коэффициентами [97, 184]. Определение Нпл с учетом средних значений простоев машин в ТО и ремонтах за ремонтный цикл приводит к ошибкам до 40% в год проведения КР [185, 186]. Эти ошибки исключаются при индивидуальном планировании годовой наработки машины с учетом процесса ее старения и внутрисменного режима работы. Однако эту задачу можно реализовать только при ведении строгого учета по каждой машине, времени нахождения ее в работе (Тч), наработки с начала эксплуатации в моточасах (Н), что предусматривается ГОСТом 25646-95 [187] и разработанной карточкой учета СДМ, а также изменением значений показателей надежности в зависимости от наработки с начала эксплуатации [83, 188].
Количество суток, затрачиваемых на перебазировку СДМ в течение года (Дпб), определяется на основании данных о количестве объектов, их расположении, продолжительности строительства и количестве ТО и ремонтов, выполняемых в ремонтно-механических мастерских.
Простои машин, связанные с неблагоприятными метеоусловиями (Дм), определяются на основании данных районных управлений метеослужбы с учетом типа СДМ. Совпадение дней, неблагоприятных по метеоусловиям, с выходными и праздничными днями учитывается поправочным коэффициентом, равным 0,7 [80, 172]. При расчете Тч и Нпл может быть предусмотрен резерв времени и простои по непредвиденным причинам (Дн), продолжительность которых составляет 3 % [80] календарного времени за вычетом праздничных и выходных дней. Все эти простои, за исключением продолжительности нахождения в ТО и ремонтах (Дрем), и продолжительность ожидания ремонта, доставки на предприятие и обратно (Д0) принимаются на основе установившейся практики на предприятиях, эксплуатирующих технику, и по рекомендациям нормативной и технической литературы [1, 2, 5, 80, 97, 127, 172, 184] и практически не изменяются для машин, работающих на предприятиях одной климатической зоны. Продолжительность простоев машин Дрем и До зависят от наработки с начала эксплуатации и их целесообразно рассчитывать раздельно. Продолжительность ожидания ремонта, доставка на ремонтное предприятие и обратно определяются по формуле [189] До = Дор„ +Кор -Н+Дп6р -Кпрб, сут, (2.47) где Дорн - ожидание ремонта в первую тысячу наработки, сут; Кор - коэффициент, учитывающий тип машины и условия организации ремонта, сут/моточас; Н - наработка с начала эксплуатации, моточас; Дпбр _ средняя продолжительность доставки на предприятие для ремонта и обратно, сут; Кпбр - количество перебазировок в году. Продолжительность ожидания ремонта, доставка на ремонтное предприятие и обратно зависят от количества ремонтов и уровня их организации. При агрегатном методе ремонта простои в ожидании практически отсутствуют и учитываются только перерывы, связанные с доставкой машины на предприятие для ремонта или доставкой заранее отремонтированной СЕ и заменой на участке с помощью передвижной мастерской. В качестве примера, для погрузчиков грузоподъемностью 3 т, эксплуатирующихся на территории Могилевской области, значения До изменялись в зависимости от наработки с начала эксплуатации от 5 до 11 сут в год при среднем значении 8 сут, что составляло до 30 % от средней продолжительности простоя в ремонте за рассматриваемый период эксплуатации. Значение Дорн при нахождении машины на гарантийном периоде эксплуатации составило 1,2 дня. При индивидуальном методе ремонта Д0 соответственно изменялось от 5 до 98 сут в год, что более чем в два раза превышало продолжительность ремонтов при наработке свыше 0,5 ресурса, а при наработке более 5000 моточасов для рассматриваемых погрузчиков продолжительность работы снижалась на 86 сут. Такое увеличение продолжительности простоев связано с простоями в ожидании ремонта деталей, отказавших СЕ или их приобретения и доставки на предприятие, что исключается при агрегатном методе ремонта.
Методика оценки работоспособности строительных и дорожных машин по текущим значениям контролируемых параметров
Переход от обеспечения работоспособности СДМ по усредненным показателям надежности к фактическому состоянию машины является основной задачей 4ПС поддержания и восстановления работоспособности машин. В основе данной подсистемы лежит определение остаточного ресурса всех элементов машины, интенсивности его изменения и определения времени постановки машины в ремонт на основании технического диагностирования.
В настоящее время широко распространены теории прогнозирования технического состояния машин на основании статистических, вероятностных и аналитических методов [107, 223]. Статистические методы прогнозирования (метод экстраполяции, метод выбранных точек, метод средних, метод наименьших квадратов) основываются на сборе большого объема информации, по работоспособности машины и ее агрегатов, на основании которой определяется динамика изменения контролируемого параметра. Совместно со статическими методами часто применяются вероятностные методы. Вероятностные методы прогнозирования наиболее распространены для определения остаточного ресурса СДМ и основаны на вероятности выхода за установленные пределы контролируемого параметра. Данные методы получили наибольшее распространение из-за легкости определения остаточного ресурса, однако их существенным недостатком является необходимость устанавливать закон распределения случайной величины на каждом этапе прогнозирования, а также в зависимости от точности прогнозирования вероятность прогноза может существенно меняться. Одной из последних работ в данном направлении является докторская диссертация Н. Г. Гринчара [88], защищенная в 2007 году. В ней на примере гидропривода рассматриваются вопросы диагностирования и определения технического состояния СЕ и агрегатов СДМ, в основе которых лежит вероятностный подход.
Аналитические методы определения прогнозируемого значения исследуемой величины основываются на выведенных уравнениях регрессии и степенных рядах. Использование их позволяет точнее определять остаточный ресурс по контролируемому параметру при условии, что имеется большой объем исходной информации.
Переход к определению технического состояния машины по фактическим значениям контролируемых параметров требует определение основных СЕ, лимитирующих наработку машины на отказ, выявление параметров, по которым будет определяться их фактическое состояние и прогнозироваться остаточный ресурс, а также определение номинальных и предельных значений контролируемых параметров. С учетом того, что на начальном этапе эксплуатации наблюдается минимальное число выходов из строя СДМ и их агрегатов, целесообразно на данном промежутке использовать вероятностно-статистические методы определения технического стояния машины. В то же время необходимо определять промежуток времени, с момента которого будет осуществляться переход от вероятностно-статистических методов к методу определения технического состояния машины по фактическим значениям контролируемых параметров по результатам технического диагностирования. Для этого определим время перехода к контролю по фактическим показателям, т. е. время начала диагностирования.
Время начала диагностирования также необходимо определять для исключения лишних затрат на диагностику и сокращение времени простоя машин, когда вероятность выхода из строя машины минимальна. Решить данную задачу можно взяв за основу метод определения периодичности по допустимому уровню безотказности. Этот метод основан на выборе такой рациональной периодичности, при которой вероятность отказа агрегата или СЕ не превышает заранее заданной величины, называемой риском.
С данного промежутка времени tw начинаем выполнять диагностирование СДМ и их агрегатов совместно с ТО и ремонтами, ведя учет всех измеряемых диагностических параметров. Агрегаты, СЕ и диагностические параметры, измеряемые при диагностировании, используются в соответствии с рекомендациям, приведенными в ДМД 02191.7.008-2009 [5] и ГОСТ 25044-81 [19], МДС 12-8.2007 [2], МДС 12.20-2004 [227], а также данными предприятий-изготовителей техники и нормативно-технической литературой, например [88, 206]. Основные агрегаты и СЕ, определяющие наработку машины на отказ, диагностические параметры и их номинальные и предельные значения для исследуемого погрузчика приведены в приложениях Д, Е, Ж.
Установление прогнозируемого и фактического состояний машины основано на определении остаточного ресурса, определяемого на основании изменения диагностического параметра (И,), предельного значения этого параметра (Ипр) и характера изменения текущего значения контролируемого параметра в зависимости от наработки [228, 229, 230]. Предельные и номинальные значения по основным агрегатам и СЕ по подконтрольному погрузчику приведены в приложении Ж.
Усредненные значения показателя а приведены в [80, 119 и др.], однако их использование для определения остаточного ресурса конкретной машины приводит к значительным ошибкам, поэтому необходимо определять его фактическое значение для каждого агрегата, СЕ или машины в целом.
С увеличением наработки и количества замеров диагностического параметра точность определения показателя а повышается. При ведении учета показателей а с разной наработкой снижается вероятность ошибок при замерах, а также повышается точность прогнозирования остаточного ресурса. Определять показатель а нецелесообразно при значениях текущих приращений (АИІ) контролируемых параметров менее 50 % от предельных (АИпр), т. к. фактический остаточный ресурс многократно превышает периодичность проводимых ТО, устанавливаемых производителем техники. Кроме того, приращение АИІ в начале эксплуатации близко к нулю, что приводит к искаженным результатам по остаточному ресурсу. Например, расчет на основании данных А. М. Харазова [231], для насоса с минимальной наработкой 2500 моточасов до предельного значения коэффициента подачи показал, что будет проведено еще два ТО с периодичностью 500 моточасов после наработки 1500 моточасов, а для второго насоса AMj равно нулю до наработки 1500 моточасов и два ТО до Ипр будут проведены уже после 5000 моточасов.
Похожие диссертации на Повышение эффективности эксплуатации строительных и дорожных машин с учетом изменения их технического состояния
