Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. обоснование задач исследований 9
1.1 Современное состояние и тенденции совершенствования эксплуатации машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов 9
1.2 Обзор известных конструкций машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов 11
1.3 Технико-экономические показатели работы кузовных мусоровозов...21
1.4. Анализ существующих технологий сбора и вывоза твердых бытовых отходов 24
1.5 Анализ методов оптимизации технических воздействий и заготовки запасных частей 27
1.6 Постановка задач исследования 37
2. Определение и анализ показателей надежности машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов 39
2.1 Методика сбора информации о надежности кузовных мусоровозов 39
2.2 Анализ характерных отказов кузовных мусоровозов 40
2.3 Определение показателей надежности кузовных мусоровозов 44
2.4 Выводы по главе 52
3. Управление периодичностью технического обслуживания и запасами запасных частей кузовных мусоровозов 53
3.1 Общая методика определения периодичности технических воздействий 53
3.2 Управление периодичностью технического обслуживания 56
3.2.1 Определение периодичности технического обслуживания базового шасси кузовных мусоровозов 57
3.2.2 Определение периодичности технического обслуживания навесного оборудования кузовных мусоровозов 60
3.2.3 Определение затрат на техническое обслуживание и ремонт кузовных мусоровозов 63
3.3 Управление запасами запасных частей 65
3.3.1 Выбор метода планирования заготовки запасных частей 65
3.3.2 Определение номенклатурных групп запасных частей 65
3.3.3 Прогнозирование потребности в запасных частях 73
3.4. Выводы по главе 78
4. Математическое моделирование процесса сбора и вывоза твердых бытовых отходов 79
4.1 Повышение эффективности эксплуатации кузовных мусоровозов применением автоматизированного гидропривода 79
4.2 Моделирование переходных процессов в гидросистеме манипулятора музоровоза 84
4.3 Организация планирования услуг по сбору и вывозу твердых бытовых отходов 90
4.4 Методика планирования маршрута мусоровоза 94
4.5 Выбор оптимального маршрута вывоза ТБО 100
4.6 Математическая модель повышения производительности кузовных мусоровозов 103
Основные результаты и выводы по работе 111
Список использованных источников 113
- Обзор известных конструкций машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов
- Анализ характерных отказов кузовных мусоровозов
- Определение периодичности технического обслуживания базового шасси кузовных мусоровозов
- Моделирование переходных процессов в гидросистеме манипулятора музоровоза
Введение к работе
Актуальность работы. Рост городов, развитие промышленности, увеличение количества транспортных средств ведут к ухудшению экологических условий проживания людей. В городах, где на ограниченной территории сосредоточена значительная масса населения, происходит наиболее интенсивное накапливание твердых бытовых отходов (ТБО), которые при неправильном и несвоевременном удалении могут серьезно загрязнять окружающую среду. Поэтому одним из важнейших мероприятий по защите окружающей среды является своевременный сбор, вывоз, обезвреживание и утилизация ТБО. Возрастающие требования к качеству обслуживания населения, в том числе и в области санитарной очистки территорий, обуславливают высокие требования к используемой для этих целей технике.
В настоящее время в Российской Федерации наибольшее распространение получила система одноэтапного вывоза ТБО с предварительным их сбором в контейнеры. При этом в качестве транспорта применяются контейнерные мусоровозы с боковой загрузкой кузова манипулятором серий КО и МКМ среднего и большого класса (объемом кузова 10-22,5м ).
Анализ системы сбора и вывоза ТБО с помощью существующих мусоровозов выявил ее недостаточную эффективность из-за конструктивных, технологических и организационных недостатков. Планирование работ по ТО и Р кузовных мусоровозов производится без учета фактического технического состояния машин. Разработка маршрутов движения выполняется на основе «эвристического» метода. Результаты наблюдений за процессом загрузки ТБО в кузов показали, что имеет место просыпание ТБО из контейнера, что снижает производительность машины.
Таким образом, повышение эффективности эксплуатации машин для сбора и вывоза ТБО является актуальной задачей.
Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГТУ (НПИ) «Оценка, прогноз и повышение производственной и экологической безопасности жизнедеятельности», утвержденного ученым советом ЮРГТУ (НПИ) 1.03.2006; НИР ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) по темам П53-811 «Проблемы жизнеобеспечения шахтерских городов», ПЗ-848 «Создание научных основ эксплуатации и сервисного обслуживания коммунальных машин и оборудования»; хоздоговоров №3 от 9.04.2007 «Разработка системы технической эксплуатации строительно-дорожных и коммунальных машин на территории г. Шахты», №4/95 от 1.04.2006 «Разработка системы технического сервиса строительно-дорожных и коммунальных машин».
Цель работы. Повышение эффективности эксплуатации кузовных мусоровозов путем совершенствования конструкции манипулятора и системы ТОиР, учитывающей фактические показатели надежности.
Идея работы. Возможность повышения эффективности эксплуатации мусоровозов путем учета фактических показателей надежности при планировании маршрутов, системы ТО и Р и применения манипулятора, обеспечивающего повышение производительности за счет снижения потерь материала.
Научные положения, разработанные лично соискателем:
повышение эффективности кузовных мусоровозов достигается снижением потерь материала за счет совершенствования конструкции и применения автоматизированного привода манипулятора;
повышение производительности кузовных мусоровозов обеспечивается применением системы технических обслуживаний и ремонтов, основанной на экспериментально установленном экспоненциальном законе распределения наработок на отказ;
в качестве критерия эффективности применения кузовных мусоровозов в заданной системе ограничений целесообразно применять минимизацию затрат на эксплуатацию с учетом фактических показателей надежности и логистического подхода транспортирования материала.
Новизна научных положений состоит:
в том, что снижение потерь материала обеспечивается применением принципа плоско-параллельного перемещения контейнера в сочетании со следящим автоматизированным приводом;
в установлении закона распределения наработки между отказами для базового шасси и навесного оборудования по результатам наблюдений за надежностью машин;
в разработке математической модели и метода определения оптимального маршрута мусоровоза на основе решения транспортной задачи с использованием теоретически обоснованных ограничений: принятая система вывоза, организация работы предприятия, технико-эксплуатационные характеристики и надежность мусоровозов.
В работе защищаются:
методика и результаты сбора информации о фактических показателях надежности контейнерных мусоровозов;
конструктивно-компоновочная и гидравлическая схемы манипулятора мусоровоза, защищенные охранным документом (пат. №2278067), обеспечивающие повышение производительности за счет снижения потерь материала при загрузке;
логико-математическая модель снижения удельных затрат на сбор и вывоз ТБО;
основные положения методики планирования сбора и вывоза ТБО кузовными мусоровозами с учетом показателей надежности и организации рациональной системы ТО и Р.
Значение работы. Научное значение работы состоит в разработке методики сбора информации о работоспособности кузовных мусоровозов; в определении показателей их надежности; в определении влияния показателей надежности на планирование услуг по сбору и вывозу ТБО; в разработке математического аппарата расчета оптимального маршрута мусоровоза, формулировании и уточнении основных параметров системы сбора и вывоза ТБО; в разработке методики планирования маршрута мусоровоза.
Практическое значение работы заключается
в разработке контейнерного мусоровоза с манипулятором, гидравлическая схема которого обеспечивает вертикальное положение контейнера при его подъеме;
в разработке практической методики планирования сбора и вывоза ТБО с учетом фактических показателей надежности, включающая рациональную организацию ТО и Р и планирование работы мусоровозов.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований: анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации; применением статистических методов планирования и обработки экспериментов; использованием современных ЭВМ и программных продуктов для выполнения расчетов и обработки экспериментальных данных; относительная ошибка в определении средних расчетных и экспериментальных значений составляет не более 20% при уровне доверительной вероятности 0,9, что удовлетворяет данному типу исследований.
Внедрение результатов диссертационных исследований.
Результаты исследований надежности и конструктивная схема манипулятора кузовного мусоровоза приняты к использованию при предпро- ектной проработке в ОАО «Копейский машиностроительный завод», серийно выпускающем мусоровозы СОМ.
Методика планирования сбора и вывоза ТБО кузовными мусоровозами с учетом фактических показателей надежности принята к использованию МУ «Городское управление жилищно-коммунального хозяйства» г. Шахты Ростовской области.
Результаты исследований рекомендуются к использованию конструкторским организациям и профильным заводам коммунального машиностроения при модернизации имеющихся и разработке новых образцов машин для сбора и вывоза ТБО; предприятиям ЖКХ, эксплуатирующим кузовные мусоровозы, при планировании услуг по санитарной очистке территорий.
Апробация работы. Основные положения доложены и одобрены на IX Международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля», г. Пенза, 24-25 февраля 2005г.; на X юбилейном Международном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2007», КБГУ, г. Нальчик, 26-30 апреля 2007г.; на научно-практических конференциях Шах- тинского института ЮРГТУ (НПИ) (2004-2007гг.).
Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе получен 1 патент на изобретение, опубликованный в рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, изложена на 159 страницах, в том числе на 79 страницах представлен текст, 31 странице рисунки, список использованных источников из 61 наименования приведен на 7 страницах. Приложения представлены на 40 страницах.
Автор выражает глубокую признательность канд. техн. наук, доц. Р.В. Каргину, а также коллективу кафедры «Сервис транспортных и технологических машин» ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) за оказанную поддержку и методические советы на всех этапах исследований.
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Современное состояние и тенденции совершенствования эксплуатации машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов
Экологическая безопасность населенных мест зависит от своевременного и полного вывоза твердых бытовых отходов (ТБО), образующихся в процессе жизнедеятельности людей. Растущие требования к качеству обслуживания населения, в том числе и в области санитарной очистки территорий, обуславливает высокие требования к машинам для сбора и вывоза ТБО, их надежности, конструктивным особенностям, приспособленности к эксплуатации в конкретных условиях [1].
Сбор и утилизация ТБО - одна из важных задач муниципальных служб городов и поселков, а также эксплуатационных служб автомобильных дорог общего назначения. Рост объемов производства приводит к увеличению отходов. По состоянию на конец 90-х гг. из Нью-Йорка ежедневно вывозилось до 30 ООО тонн мусора, из Москвы - 8 500 [2]. Количество отходов в мире увеличивается на 3-10% быстрее, чем население Земли. По мнению ученых, если не применять современные технологии утилизации, то к 2125г. вся не возделываемая под сельскохозяйственные культуры территория Земли будет отведена под полигоны для захоронения ТБО. Ограниченность природных ресурсов и ухудшающаяся экологическая обстановка заставляют применять на производствах безотходную технологию, а предметы бытового пользования производить утилизируемыми [3-5].
В нормативно-технической литературе эксплуатация определяется как «стадия жизненного цикла изделия, на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество» [6-8]. При этом под изделием понимается любой вид техники. Эксплуатация включает в себя две составляющие: использование машин по назначению и техническую эксплуатацию.
В соответствии с международными стандартами использование по назначению - это применение машины для целей, предусмотренных техническими условиями и инструкциями, утвержденными поставщиком. Применительно к дорожным и коммунальным машинам, автомобилям и тракторам, использование машин по назначению - это эксплуатация, включающая в себя изучение и реализацию полезных свойств машины, созданных при проектировании и производстве, с целью получения наибольшей ее эффективности и нейтрализации вредных факторов, возникающих при взаимодействии техногенных и природных систем, т. е. при эффективном использовании машин необходимо соблюдать правила охраны окружающей среды. [9]
Техническая эксплуатация включает в себя транспортирование, хранение, техническое обслуживание и ремонт машины. [10,11]
Важным условием технической эксплуатации машин является обеспечение эффективного функционирования системы технического обслуживания и ремонта (ТО и Р). Практически все применяемые на практике модели определения оптимальной периодичности профилактических операций можно разделить на две большие группы: детерминированные (экономические и технико-экономические) и вероятностные, или экономико- вероятностные. При общей концептуальной и алгоритмической схожести модели определения оптимальной периодичности ТО и модели оптимальной периодичности предупредительных ремонтов имеют отличительные особенности, касающиеся, прежде всего описания ограничении и допущений. Эти особенности могут выражаться в виде, так называемых, стратегий управления ТО и Р. Все методы известные оптимизации заготовки запасных частей разработаны для автотранспортных средств, их применение для мусоровозов требует корректировки с учетом особенностей конструкции и режимов работ навесного оборудования и базового шасси. [12,13]
Обзор известных конструкций машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов
Начальное звено в технологической цепочке утилизации ТБО - специальные мобильные установки, называемые мусоровозами. У них может быть различное назначение, в соответствии с которым их комплектуют всевозможным оборудованием.
В большинстве случаев в качестве транспортной базы применяются двухосные или трехосные шасси стандартных грузовиков, доработанные под монтаж специальных надстроек и оборудования. Такой подход объясняется высокими показателями технической и экономической эффективности. Создание автомобилей оригинальной конструкции, как правило, разработанных с использованием уже выпускаемых узлов и агрегатов, вызвано стремлением превзойти характеристики серийных машин, которые не обеспечивают выполнение компоновочных, функциональных, а также иных требований, предъявляемых к некоторым типам мусоровозов. Отличия специально разработанных для мусоровозов шасси заключаются в несущих рамах оригинальной конструкции, кабинах, дублирующих органах управления и т.д. [14,15].
Мусоровозы можно разбить на три основные группы: контейнерные, кузовные и транспортные (рис. 1.1) [16].
Контейнерные мусоровозы представляют собой самоходные шасси, снабженные подъемно-транспортным оборудованием. Оно позволяет поднимать с земли, устанавливать на шасси, транспортировать, а при необходимости разгружать специальные съемные контейнеры (бункеры, платформы) с различными видами отходов. Их главное достоинство - относительная простота, а также использование одного автомобиля для последовательного обслуживания нескольких контейнеров по мере накопления отходов. Самый главный недостаток - невозможность их уплотнения.
Между собой упомянутые машины различаются конструкцией контейнеров и устройством погрузочно-разгрузочного механизма. Открытые контейнеры позволяют собирать любой мусор, в том числе и крупногабаритный, тогда как их закрытые разновидности рассчитаны в основном на бы 1 товые отходы. Вместимость контейнеров колеблется от 3 до 40 м . Подъемно-транспортное оборудование выполнено в виде портального механизма или продольно расположенной рамы, которая снабжена устройствами для перемещения и фиксации контейнеров нескольких типов.
Относящиеся ко второй группе кузовные мусоровозы получили наиболее широкое распространение. Они отличаются значительным разнообразием технического исполнения. Машины классифицируют по месту расположения загрузочного устройства (заднее, боковое или переднее), способу уплотнения отходов и полезному объему кузова. В зависимости от грузоподъемности базового шасси, мусоровозы можно условно разделить на малотоннажные (вместимостью 2-8 м ), среднетоннажные (9-15 м ) и большегрузные (16-32 м ). Важнейший показатель, характеризующий эффективность работы мусоровоза, - степень (коэффициент) уплотнения твердых бытовых отходов. Чем она выше, тем большее количество отходов способна транспортировать машина и тем совершеннее ее конструкция. В настоящее время границы коэффициента уплотнения составляют от 1,9 до 7. Такой разброс объясняется не только прочностью кузова и типом уплотняющего устройства, но и свойствами самого мусора. Форма поперечного сечения кузова имеет прямоугольное (иногда со скругленными стенками), реже - круглое сечение.
Широкое распространение нашли мусоровозы с задней загрузкой (рис. 1.2). Они хорошо приспособлены для работы в стесненных условиях и могут использоваться там, где отсутствует контейнерная система сбора бытовых отходов. Большинство машин данного типа представляет собой грузовое шасси 1, на котором смонтирован кузов коробчатой формы 2 с шарнирно прикрепленным к нему задним бортом.
В его нижней части установлен приемный ковш 3 (загрузочный бункер), являющийся основанием для крепления подающей (верхней) плиты прессующего механизма, с которой шарнирно связана поворотная прессующая (нижняя) плита. Для привода обоих элементов служат гидроцилиндры. Загрузка мусора в приемный ковш осуществляется вручную или механизированным способом с помощью опрокидывателя (гидроманипулятора), который обеспечивает выгрузку содержимого стандартных уличных контейнеров различных типов. Внутри кузова находится перемещаемая гидроцилиндром выталкивающая плита, являющаяся его подвижной передней стенкой.
Рабочий процесс происходит следующим образом. Прессующая плита разворачивается в исходное положение - назад, а подающая плита по боковым направляющим опускается вниз. Далее прессующая плита предварительно уплотняет мусор, находящийся в загрузочном бункере и разгружает его. После поворота плиты начинается цикл уплотнения и вытеснения мусора в кузов. По мере заполнения кузова выталкивающая плита отодвигается накапливаемыми отходами в переднюю часть кузова, обеспечивая оптимальную степень уплотнения. Во время разгрузки гидроцилиндры поднимают задний борт, а выталкивающая плита вытесняет мусор из кузова. Для сбора жидких фракций мусора в нижней части заднего борта под кузовом установлены специальные баки. Микропроцессорное управление рабочими органами сделало возможным выполнение технологических операций в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме. Конструкция многих современных мусоровозов с задней загрузкой позволяет перегружать бытовые отходы непосредственно из малотоннажных машин в большегрузные без заезда на специальную уравнительную площадку. Для этой цели кузов более легкого мусоровоза при помощи гидропривода поднимается на необходимую высоту.
Чаще применяемыми становятся мусоровозы с задней загрузкой, выполненные несколько по иной схеме. Задний борт таких машин оборудован загрузочным ковшом, который для заполнения бытовыми отходами с помощью гидравлики опускается вниз. Погрузка мелкого мусора происходит вручную, а содержимого контейнеров - с помощью гидроманипулятора. После этого подъемный механизм перемещает загрузочный ковш вверх, поворачивает его и высыпает мусор в кузов машины. Поворотная толкающая плита, шарнирно соединенная с задней частью крыши кузова, уплотняет мусор, одновременно перемещая его к передней стенке. Выгрузка бытовых отходов осуществляется самосвальным способом и с помощью толкающей плиты. Подъем заднего борта обеспечивают гидроцилиндры.
Анализ характерных отказов кузовных мусоровозов
Во всем мире проблема управления ТБО является одной из приоритетнейших, занимая в системе городского хозяйства второе место по затратам и инвестициям после сектора водоснабжения и канализации [24].
К ТБО (в западных странах обычно используется термин «муниципальные» отходы) относятся отходы, образующиеся в жилом секторе, в предприятиях торговли, административных зданиях, учреждениях, конторах, дошкольных и учебных заведениях, культурно-спортивных учреждениях, железнодорожных и автовокзалах, аэропортах, речных портах. Кроме того, к муниципальным отходам относятся крупногабаритные отходы, дорожный и дворовый мусор.
Сбор твердых бытовых отходов (ТБО) может осуществляться по трем традиционным схемам санитарной очистки территорий [25-30]: - без использования контейнеров, - с применением несменяемых контейнеров, - с применением сменяемых контейнеров.
Бесконтейнерная схема предусматривает сбор ТБО мусоровозным транспортом непосредственно от населения без использования каких-либо дополнительных устройств для предварительного сбора. Схема предусматривает следование мусоровоза по обслуживаемому участку с периодическими, строго регламентированными по времени остановками для заполнения кузова. При такой схеме применяются мусоровозы с задней загрузкой типа МКЗ с уплотнением ТБО в кузове, а также самосвалы, использование которых противоречит санитарным требованиям. Достоинство схемы в минимальных затратах на ее организацию, возможность использования в территориях, где по санитарно-гигиеническим условиям нельзя организовать предварительный сбор ТБО в контейнеры. Недостатки - низкая производительность процесса при использовании машин без уплотнения ТБО в кузове, высокие требования к планированию маршрута (времени прибытия на каждую остановку) и его выполнению водителем.
Схема с использованием несменяемых контейнеров является самой распространенной на территории России. Она подразумевает предварительный сбор ТБО от населения в контейнеры, установленные на стационарных площадках. Вывоз ТБО производится контейнерными мусоровозами с боковой, задней (реже - фронтальной) загрузкой. Так, отходы из контейнера перегружаются в кузов и контейнер устанавливается обратно на площадку. Достоинством схемы является доступность услуги по сбору ТБО для населения в любое время суток, что ведет к снижению числа несанкционированных свалок (в сравнении и бесконтейнерной схемой), возможность использования мусоровозов с высокой степенью уплотнения ТБО в кузове. Недостатки - необходимость организации мест временного хранения ТБО (контейнерных площадок), низкая технологичность процесса загрузки (просыпание отходов, применение ручного труда), сложность организации регулярной мойки контейнеров.
Схема с использованием сменяемых контейнеров также подразумевает организацию стационарных контейнерных площадок, но вывоз ТБО осуществляется вместе с контейнером. При этом на его место устанавливается пустой контейнер. Для такой схемы применяются бункеровозы и контейнеровозы, вывозящие, соответственно, 1 контейнер большого объема (бункер) и 6 или 8 стандартных контейнеров. К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции мусоровозов, возможность организации мойки контейнеров после их разгрузки в месте утилизации ТБО, а также сбора крупногабаритного и строительного мусора. Недостатком схемы является отсутствие прессования ТБО при использовании традиционных контейнеров и бункеров, что обуславливает низкую производительность схемы.
Для вывоза ТБО могут применяться различные системы, основные из которых, системы прямого (или одноэтапного) и двухэтапного вывоза.
Прямой вывоз ТБО в настоящее время является наиболее распространенным на территории России. Во время такого способа удаления отходов мусоровоз работает на участке в технологическом режиме согласно одной из схем сбора. Протяженность режима зависит от плотности населения на обслуживаемом участке и расстановки контейнеров. После заполнения кузова (сменных контейнеров, бункера) мусоровоз используется в качестве специализированного грузового автомобиля, доставляющего собранные отходы к месту утилизации и совершающего холостой пробег на эксплуатационный участок.
Таким образом, эффективность системы прямого вывоза ТБО снижается с увеличением пробега к месту утилизации. К недостаткам также можно отнести низкие коэффициенты уплотнения и узкую специализацию применяемых машин (в основном, кузовных контейнерных мусоровозов с боковой загрузкой), повышенный расход резины и ГСМ [31].
Определение периодичности технического обслуживания базового шасси кузовных мусоровозов
На основании анализа опросных листов установлено, что захват, применяемый на мусоровозах КО-431 и КО-440-4, приводит к быстрому выходу из строя контейнеров (прогиб одной стенки, разрыв боковых сварных швов), так как производится захват только одной его стенки. Наличие строительного мусора в контейнерах для ТБО приводит к увеличению массы контейнера, превышающей номинальную грузоподъемность манипулятора, снижению возможности прессования ТБО в кузове, выходу из строя разравнивателя (ворошителя), уплотняющей плиты, крену машины на правую сторону.
Для количественной оценки различных свойств надежности машин и их сочетаний используются показатели безотказности, долговечности, ре- монтнопригодности, сохраняемости, а также комплексные показатели надежности [46-48].
К основным показателям безотказности относится средняя наработка на отказ Т0 - отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.
Вероятность безотказной работы характеризует вероятность того события, что в пределах заданной наработки I отказа объекта не возникнет р(1)=р(г 1) где наработка объекта от его включения до отказа.
Удобным показателем для анализа частоты отказов отдельных элементов системы является коэффициент отказов К0-„ представляющий собой отношение числа щ отказов /-го элемента к общему числу отказов п системы за одну и ту же наработку: К А01 - — П Комплексным показателем надежности, который удобно использовать для оценки влияния уровня надежности машин на величину их производительности, является коэффициент готовности Кг, который учитывает безотказность и ремонтопригодность объекта.
В установившемся режиме эксплуатации Кг характеризует вероятность события, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольно выбранный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается. Кг вычисляется по формуле о Т, К,= г т т 1 о 1 в Для вероятностного описания случайных величин широко используются также числовые характеристики, которые предназначены для выражения в сжатой форме наиболее существенных особенностей распределения случайных величин. Числовыми характеристиками случайных величин являются математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение. Аналогией математического ожидания тх случайной величины X является его статистическая оценка тх, представляющая собой среднее арифметическое (статистическое среднее) значение полученных в результате испытаний реализаций СВ [49]: 1 п где «-число реализаций (объем выборки) случайной величины; л;,- - 1-я реализация (значение) случайной величины X.
По результатам данных журналов наблюдений проведен анализ работы мусоровозов, все отказы разбиты в зависимости от марки мусоровоза и от типа применяемого базового шасси (рис. 2.2). За основные пункты в классификации отказов приняты наиболее часто выходящие из строя узлы мусоровоза. Для более детальной структуры отказов сформулированы основные системы и детали, чаще выходящие из строя (рис. 2.3).
Структура отказов навесного оборудования мусоровоза КО-431 показывает, что существенная доля отказов приходится на гидрооборудование. Необходимо отметить, что отказы гидронасоса НШ-50 и гидрораспределителя составляют около 30% всех отказов гидрооборудования. Также значительную долю отказов данного мусоровоза составляет манипулятор и ворошитель.
У мусоровоза К0-440 наибольшее количество отказов приходятся на гидросистему и манипулятор, количество отказов кузова значительно больше, нежели у КО-431.
Анализ отказов базового шасси показал, что у мусоровоза КО-431 ходовая часть не выдерживает эксплуатационных нагрузок, также большая часть отказов приходится на двигатель, тормозную систему и КПП.
Более 50% отказов базового шасси мусоровоза К0-440 составляют отказы тормозной и электрической систем.
Для определения зависимостей между базовым шасси и устанавливаемом на него навесным оборудованием и их влияния друг на друга, был проведен анализ отказов мусоровозов на различных базовых шасси.
Существенная доля отказов ходовой части базового автомобиля ЗИЛ-433362, говорит о том, что шасси необходимо подвергнуть модернизации для использования навесного оборудования.
Моделирование переходных процессов в гидросистеме манипулятора музоровоза
Анализ методов управления запасами запасных частей показал, что метод номенклатурных тетрадей не учитывает потребность предприятия в запасных частях; метод ABC не учитывает надежность машин и затраты на запасные части; графический и аналитический методы основываются на стоимостных показателях и не учитывают надежности машин; метод поддержания материальных ресурсов использует данные диагностики на основе информации о параметре потока отказов и изменения технического состояния машин; метод прогнозирования потребности позволяет определить потребность в запасных частях, учитывая надежность и интенсивность эксплуатации машин, путем создания единой информационной базы.
Следует отметить, что все методы оптимизации заготовки запасных частей разработаны для автотранспортных средств, их применение для мусоровозов требует корректировки с учетом особенностей конструкции и режимов работ навесного оборудования и базового шасси.
Проведенные исследования показали, что при определении потребности предприятий в запасных частях целесообразно использование метода прогнозирования потребности, а для определения номенклатурных групп запасных частей - графический метод. Применение этих двух методов позволит прогнозировать запасные части на плановый период с учетом особенностей конструкции мусоровозов.
Исходными данными для расчета потребности в запасных частях являются время на устранение отказа, время простоя мусоровоза в ремонте из-за отсутствия запасной части, которые были выбраны из журналов наблюдения за 16 мусоровозами в г. Шахты и г. Анапа. 3.3.2. На первом этапе расчетов вводим единый стоимостной показатель, отражающий все виды затрат, связанных с определенной запасной частью. Я руб. 5еш - затраты на ТОиР для базового шасси; 5Н0 - затраты на ТОиР для наВесного оборудования; - общие затраты по единой периодичности ТОиР.
Данный показатель рассчитывается для каждой детали с использованием формулы: С1 = М1{Сзч1 + Стэ1+Сп.), (3.14) где М{ - количество деталей, израсходованных за определенный пробег мусоровоза, шт.; Сзч1 - оптовая стоимость детали, руб.; Стэ1 - стоимость трудозатрат на устранение отказа детали, руб.; Сы - потери прибыли предприятия, связанные с простоем машины в ремонте, в частности из-за отсутствия определенной запасной частью, руб. Определим стоимость трудозатрат на устранение отказа детали по формуле: (3.15) где / - время на устранение отказа, час; С - часовая тарифная ставка рабочего, руб.; п - количество рабочих, занятых на устранение отказа, чел. Для определения потерь прибыли используем формулу: СП1 = ПРП, (3.16) где / - время простоя мусоровоза в ремонте из-за отсутствия запасной части, час.; Я - прибыль предприятия за один час работы мусоровоза, руб. П = С -С , (3.17) м е где С - стоимость вывоза 1 м3 ТБО, руб.; м Се - удельная себестоимость работы мусоровоза, руб./м3. Се =%= . (3.18) где См_ч - стоимость машино-часа эксплуатации мусоровоза, руб./час; Пэч - эксплуатационная часовая производительность мусоровоза, м3/час. и _ "у 34 Т+Т+Т у выг м где 2 - вместимость кузова машины, м3; ку - коэффициент уплотнения отходов в кузове; Ту - время работы мусоровоза на участке; Твыг - время движения мусоровоза до места разгрузки и обратно на участок; Тм - время мойки шасси после выгрузки мусора. Полученные значения единого стоимостного показателя ранжируются, располагаются в убывающей последовательности ... С1 ... Ст и производится присвоение новых индексов: а- 1,Ь = 2,...,т = N, где N - общее количество наименований деталей (номенклатура). Для удобства расчетов вводятся относительные величины рассматриваемых стоимостных показателей в процентах, тем самым производим нормирование показателей. Я, = Ф Ю0%. (3.20) =/ Величины q суммируются нарастающим итогом = и представляются в виде графиков (рис. 3.4-3.6). На оси ординат наносятся значения на оси абсцисс - индексы 1,2,..., N, соответствующие присвоенным номерам позиций номенклатуры запасных частей. Точки с координатами ; ) на графике соединяются с кривой 00 Ъ, которая в общем (3.19) случае является выпуклой. Затем проводится касательная ЬМ к кумулятивной кривой 00 В, параллельно прямой ОБ. Прямая ОО соответствует равномерному распределению затрат по всей номенклатуре, то есть характеризует долю «определенной» детали в общем показателе ,.=/00/ (3.21)
Абсцисса точки касания О , округленная до ближайшего целого значения отделяет от всей номенклатуры деталей первую группу NА, (группа
А), в которую входят детали с показателями Ч , Ч , Соответственно ордината точки О -д л указывает долю группы деталей в общем показателе
Продолжим деление на группы оставшейся номенклатуры деталей, воспользовавшись вышеописанным приемом. Соединим точку О с точкой и проведем касательную к кривой О О"В, параллельную прямой ОЪ.
Абсцисса точки касания О" делит оставшуюся номенклатуру деталей также на две группы: группа В и группа С.
Следует сказать, что если кривая 00 О"И не выпуклая, то невозможно выделить ни одну из групп деталей; если кривая О О"Б выпуклая, то невозможно выделить группы В и С.
Анализ построенных графиков показал, что для навесного оборудования мусоровозов КО 440-4, КО 431 и МКМ в группу А вошли такие детали как насос НШ-50, золотники гидрораспределителя, гидроцилиндр подъема стрелы и опрокидывания кузова, гайка крепления поршня к штоку гидроцилиндра толкающей плиты. В группу В - манжеты и уплотнитель- ные кольца гидроцилиндра толкающей плиты, манжеты гидрораспределителя, манжеты и уплотнители гидроцилиндра подъема стрелы, шланги гидроцилиндра подъема стрелы, рукава высокого давления. В группу С вошли шланги гидросистемы, манжеты гидроцилиндра толкающей плиты, шестерни коробки отбора мощности и шток гидроцилиндра подъема стрелы
