Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ состояния вопроса. Основные направления и задачи решения проблемы
ГЛАВА 2. Теоретические исследования проектирования технологии профилактики ГБО АТС
2.1 Моделирование многоступенчатой технологии профилактики ГБО АТС
2.2 Моделирование процесса восстановления 49
ГЛАВА 3. Технология экспериментального, информационного и статистического обеспечения системы профилактики ГБО автобусов 60
3.1 Внутренние и внешние факторы, влияющие на изменение технического состояния газобаллонных АТС в условиях эксплуатации Сибири
3.1.1 Внутренние факторы изменения технического состояния 60
3.1.2 Внешние факторы изменения технического состояния 61
3.2 Планирование эксперимента 67
3.3 Выбор плана испытания ГБО. Определение минимального объема выборки ГБО
3.4 Данные о газобаллонных автобусах, участвующих в эксперименте
3.4.1 Исходные данные по автобусам 72
3.4.2. Пробеги экспериментальных автобусов 72
3.5 Технология информационного обеспечения системы профилактики ГБО автобусов
3.6 Оценка закономерностей распределения случайных величин и показателей надежности 94
ГЛАВА 4 Моделирование многоступенчатой системы профилактики ГБО автобусов
4.1 Оценка оптимального технического ресурса элементов ГБО 94
4.2 Формирование системы профилактики ГБО автобусов 108
4.3 Моделирование характеристик процесса восстановления ГБО автобусов
4.4 Расчет технико-экономических критериев оптимизации системы профилактики ГБО автобусов
Выводы 127
Литература 129
- Моделирование многоступенчатой технологии профилактики ГБО АТС
- Внутренние и внешние факторы, влияющие на изменение технического состояния газобаллонных АТС в условиях эксплуатации Сибири
- Внешние факторы изменения технического состояния
- Оценка оптимального технического ресурса элементов ГБО
Введение к работе
В настоящее время с переходом на рыночные отношения, коллективные и частные формы собственности, горизонтальные связи в хозяйственных образованьях, принципы плановости и централизма управления вошли в противоречие с конечными целями развития общества. Возникла необходимость в модернизации системы управления. Причем это касается всех уровней экономики, от отрасли до предприятия.
Процесс модернизации системы управления происходит в основном на уровне отрасли, применительно к автотранспортным предприятиям и фирмам он практически остановился.
С целью снижения статьей затрат на горюче-смазочные материалы многие пассажирские автотранспортные предприятия и фирмы в 1999-2001гг. переоборудовали значительную часть парка бензиновых автомобилей газобаллонным оборудованием, что позволило достичь значительной экономии средств. Однако из-за отсутствия прикладных исследований по разработке и созданию новых технологий профилактического обслуживания и ремонта газобаллонного оборудования сложилось трудное положение с обеспечением безотказной работы грузовых и пассажирских АТС, особенно в природно-климатических условиях Сибири.
Диссертационная работа посвящена решению проблемы управления качеством системы профилактики газобаллонного оборудования автотранспортных средств путем определения и внедрения характеристик надежности, формирования ступеней профилактики газобаллонного оборудования на основе экономико-вероятностной модели оценки средних удельных затрат. Уделяется внимание планированию и организации всего комплекса работ, методическим и практическим вопросам проведения расчетных, экспериментальных и статистических исследований.
Расчетные и экспериментальные исследования выполняются применительно к газобаллонному оборудованию отечественного производства.
Объем диссертационной работы составляет 164 страницы, в том числе 39 рисунков, 68 таблиц, библиофафия из 84 наименований, 4 приложений (объемом 29 страниц).
Расчетно-теоретические исследования были выполнены под научным и методическим руководством д.т.н., проф. Булгакова Н.Ф. и к.т.н., проф. Грушевского А.И.
Моделирование многоступенчатой технологии профилактики ГБО АТС
Надежность функционирования газобаллонных пассажирских АТС определяет качество обслуживания пассажиров, которая в свою очередь зависит от надежности работы газобаллонного оборудования. Поддержание высокого уровня надежности, снижение затрат на ТО и Р автомобильного транспорта должны обеспечиваться эффективным функционированием системы организации ТО и Р. Высокая надежность работы ГБО позволяет значительно повысить безопасность перевозочного процесса пассажиров (опасность сжиженного нефтяного газа обусловлена его физико-химическими свойствами). Таким образом, можно говорить о подсистеме технической эксплуатации, как о важнейшем звене стабильного функционирования автомобильного транспорта в целом (т.к. находится в начале транспортного процесса, обеспечивая его технически исправным и работоспособным подвижным составом нужной номенклатуры при оптимальных материальных и трудовых затратах).
Совершенствование организационных форм и систем управления ТО и Р АТС на основе современных информационных технологий и моделирования позволяет сократить затраты на ТО и Р и тем самым снизить себестоимость транспортных услуг.
Значительный вклад в развитие методов теории надежности, технической эксплуатации и внедрению в практику новых технологий ТО и ремонта АТС внесли известные ученые Ф.Н. Авдонькин, Л.Л. Афанасьев, И.Н. Аринин, Н.Ф. Булгаков, Н.Я. Говорущенко, В.А. Зарубкин, А.Е. Индикт, Г.В. Крамаренко, Е.С. Кузнецов, Г.М. Напольский, Л.Г. Резник, В.В. Сильянов, A.M. Шейнин и др.
Исследованием вопроса системы профилактики АТС занимаются специалисты и ученые НИИ и ВУЗов (НИИАТ, НАМИ, НИИАвтопром, МА-ДИ, ХАДИ, МВТУ, МАМИ, ЛИСИ, КГТУ, СибАДИ и др.).
В начале бурного развития автомобильного транспорта в нашей стране была сформирована многоступенчатая планово-предупредительная система профилактики подвижного состава автомобильного транспорта. Профилактические мероприятия разделены на несколько разновидностей. Даны рекомендации по ТО и Р автомобилей, предусмотрена классификация трудоемкости восстановления агрегатов в зависимости от их технического состояния.
В 60-70 гг. двадцатого века наметилась тенденция развития планово-предупредительной системы ТО и Р АТС. Г.В. Крамаренко предложил метод оптимизации режимов ТО и ТР автомобилей по технико-экономическому критерию (рисунок 1.1) [76].
От правильного выбора режимов ТО, как полагает автор, зависит уровень безотказности и долговечности АТС. Рассматриваемый метод оптимизации режимов технических воздействий основан на минимизации трудовых и материальных ресурсов. Из рисунка 1.1 видно, что по мере работы автомобиля функция затрат на ТО снижается, а на ТР возрастает. Образуется экстремальная точка - точка минимум. Это и есть оптимальная периодичность проведения ТО автомобилей. Автор предложил метод ТР АТС осуществлять с использованием стратегии по потребности. Преимущество данной стратегии заключается в использовании полного ресурса деталей. При этом случайность и непредвиденность отказов приводят к неритмич ной работе системы ТО и Р, затрудняется планирование и прогнозирование, увеличиваются простои, что, безусловно, снижает уровень эффективности АТС.
Шейнин A.M. [82] предложил метод расчета оптимального ресурса, базирующийся на учете параметров безотказности, долговечности, ремонтопригодности и процесса восстановления (рисунок 1.2). Автор замечает, что наряду с техническими критериями выявления частоты замен отдельных элементов конструкции, при рассмотрении изделия появляется экономический критерий определения ресурса.
Внутренние и внешние факторы, влияющие на изменение технического состояния газобаллонных АТС в условиях эксплуатации Сибири
Целью проектирования многоступенчатой технологии профилактики АТС по СТП является минимизация затрат на поддержание заданного уровня надежности автомобилей. Профилактика - искусство предвидения, прогнозирования и сохранения параметров сложных систем на расчетном уровне эксплуатационной надежности.
Профилактика ГБО сложный технологический процесс, базирующийся на создании: математических моделей; технологии информационного, программного и нормативного обеспечения; моделей формирования, оценки кратности прогнозирования и календарного планирования СТП.
Система профилактики ГБО предназначена для обеспечения надежности и эффективности технической эксплуатации ГБО путем проведения профилактического ТО и Р ГБО в АТП с использованием методов и средств диагностики. Система профилактики ГБО предполагает исследование и разработку научной гипотезы, методики и способов аналитического и статистического моделирования и оптимизации технологического процесса восстановления работоспособности и управления процессом восстановления работоспособности ГБО.
В работе предлагается функциональная модель управления надежностью, состоящая из различных отдельных модулей оптимизации, алгоритмов расчета и управления системой профилактики (рисунок 2.1).
Алгоритм функциональной модели содержит: модуль планирования эксперимента; модуль формирования баз данных; модуль оценивания закономерностей распределения случайных величин и показателей надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности); модуль оценки характеристик процесса восстановления; модуль оценивания оптимального техни Расчетные характеристики надежности первого и второго модулей являются исходными данными для третьего, конечные результаты третьего модуля являются началом четвертого и т.д.
Для формализованного описания механизма профилактики приняты следующие условия и ограничения:
1. Периодичность ступеней профилактики (СТП) определяется исходя из минимальных значений средних удельных затрат на поддержание надежности элементов ГБО.
2. Периодичность формирования 1СГП должна быть кратна среднесуточному пробегу Lcc.
3. Основополагающим критерием, ограничивающим дальнейшее использование элементов, лимитирующих безопасность - является регламентная замена, а для элементов, лимитирующих надежность, используется экономический критерий.
Для формирования СТП (рисунок 2.2), множество оптимальных характеристик технических ресурсов элементов газобаллонного оборудования (L0) разбиваем на два подмножества Ы и L2. Подмножество Ы состоит из значений оптимальных характеристик технических ресурсов элементов, лимитирующих безопасность дорожного движения и экологические параметры, a L2 - лимитирующих надежность.
Изменение средних удельных затрату - го элемента Из графика видно, что по мере уменьшения удельных затрат на плановые воздействия (кривая 2) увеличиваются удельные затраты на устранение внезапных отказов элемента (кривая 1). В результате суммарные удельные затраты на поддержание работоспособного состояния (кривая 3) имеют экс тремальную точку, абсцисса которой указывает на искомый оптимальный технический ресурс элемента.
Для аналитического описания зависимости (2.1) принимаем: Syi i=a-Lh , (2.4) где а,Ь,с - весовые коэффициенты, определяющие характер изменения кривой удельных затрат.
Внешние факторы изменения технического состояния
Основными постоянно действующими внутренними причинами изменения технического состояния элементов автомобиля являются изнашивание, пластическая деформация, усталостное разрушение, коррозия, старение. Изнашивание - процесс изменения размеров, формы, массы или состояния поверхности изделия при трении. Различают следующие виды изнашивания: абразивное, эрозионное, усталостное, изнашивание при заедании, окислительное, фретинг-изнашивание, электроэрозионное.
При пластической деформации происходит изменение геометрических размеров и формы изделия вследствие превышения допустимых ударных или статических нагрузок, появляющихся в относительном сме щении слоев материала.
Усталостное разрушение происходит вследствие изменения состояний материала изделия (выкрашивание, отслаивание) при постоянном воздействии многократных циклических нагрузок.
Коррозия - разрушение металлов вследствие химических или электрохимических взаимодействий с внешней средой. При этом изделие теряет свои свойства вплоть до полного разрушения. Коррозию классифицируют: по геометрическому характеру разрушений (сплошная, избирательная и другие); по характеру взаимодействия металла со средой (химическая, электрохимическая); по типу коррозионной среды (атмосферная, газовая и другие); по характеру дополнительных воздействий на металл одновременно с коррозией (под напряжением, при трении, контактная и др.).
Старение - процесс постепенного изменения строения и свойств материала изделия при длительном воздействии окружающей среды. Полимеры и резина при старении необратимо теряют свои свойства, ухудшая техническое состояние изделий изготовленных из них. Старение металлов приводит к увеличению его прочности и твердости, уменьшению пластичности и ударной вязкости. Поэтому старение не всегда приводит к ухудшению технического состояния металлических изделий. Более того, в некоторых случаях, технология изготовления металлических деталей которые не должны изменять форму и размеры при эксплуатации, предусматривает процесс искусственного старения. Рассмотренные факторы оказывают существенное влияние на работоспособность ГБО. Однако оценка их влияния является предметом дальнейших исследований.
Основными внешними факторами, влияющие на интенсивность изменения технического состояния ГБО являются качество конструкционных материалов, совершенство конструкции, точность сборки, и условия эксплуатации. Качество нового ГБО, определяется качеством конструкционных материалов, затем совершенством его конструкции и, наконец, точностью сборки. Низкое качество конструкционных материалов, из которых изготовлено изделие, может свести на нет любые усилия, по повышению уровня его работоспособности, т.е. изделие просто не выдерживает номинальных нагрузок. Например, качество металлических заготовок существенно зависит от качества литейных форм, технологии их изготовления и других факторов. Оригинальность конструкторских решений во многих случаях позволяет снять внутренние напряжения в деталях, добиться минимального числа трущихся пар, оптимально перераспределить нагрузку, что, безусловно, повышает технический ресурс изделия. Совершенство конструкции при условии применения качественных материалов создает предпосылки для получения надежного изделия.
Для обеспечения приемлемого уровня надежности ГБО целесообразно гарантировать соответствие, как технологии сборки, так и соответствие выполнения технологии их профилактики. Для повышения точности сборки применяют различные методы (селективная сборка, групповые и агрегатные замены и др.), специальный инструмент (динамометрический ключ, щуп, калибры и т.д.) и другие приспособления (оправки, кондукторы и др.). Нарушение допусков и посадок, неточная регулировка, отклонения от технологии сборки приводят к нарушению технологического процесса профилактики, следовательно, к сокращению технического ресурса, то есть снижение уровня эксплуатационной надежности ГБО. На эксплуатационную надежность ГБО существенное влияние оказывают следующие факторы: сезонные; дорожные; нагрузочные режимы работы; транспортные (условия перевозок); качество эксплутационных материалов; квалификация водителей; природно-климатические условия эксплуатации в регионе Сибири и, безусловно, технология и управления процессами ТО и ТР ГБО.
Оценка оптимального технического ресурса элементов ГБО
При анализе информации по отказам и неисправностях ГБО были выявлены элементы, лимитирующие надежность и безопасность. Такими элементами являются: клапаны первой и второй ступеней редуктора-испарителя, мембраны первой и второй ступени редуктора-испарителя, уплотнение электромагнитного газового клапана, двухконусная муфта трубопровода высокого давления, уплотнения мультиклапана газового баллона, уплотнение выносного заправочного устройства. В соответствии с разработанным механизмом проектирования системы профилактики определяются значения оптимального технического ресурса для данных элементов после каждого восстановления. Клапан первой ступени редуктора-испарителя.
За время проведения эксперимента проводилось три замены клапана первой ступени. Исходными данными для построения экономико-вероятностной модели являются параметры закона Вейбулла-Гнеденко (таблица 4.1).
Для определения La, необходимо наработку с начала эксплуатации разбить на интервалы. Длина интервала принимается 2 тыс.км. Определяется значение La, на каждом интервале наработки с помощью интеграла (2.3).
Для получения достоверных результатов уровень ошибки не должен превышать 0,01, т.е. количество слагаемых ряда заканчивается, если последняя составляющая станет меньше 0,01. В результате получим значения средней условной наработки на отказ (таблица 4.2).
Коэффициент корреляции составил 0,99, 0,98, 0,96 соответственно, что указывает на достоверность полученных моделей. Применив (2.8) оценим оптимальный технический ресурс клапана первой ступени после каждого восстановления. LonT = 54,95 тыскм /, =50,32 тыскм Первое восстановление Lonr = 61,75 тыскм Второе восстановление Третье восстановление
Завершающим этапом является оценка эластичности оптимального технического ресурса. Воспользовавшись алгоритмом моделирования эластичности оптимального технического ресурса (2.9 - 2.12) получим: 3Lopt = 0.494 -(-0,488)-Л (- 488 = \A3Lopt 0,001 При Lopt = 42тыскм
Аналогичным образом оценим средние удельные затраты и оптимальный технический ресурс у других элементов ГБО.
В результате анализа массива отказов ГБО автобусов установлено, что значительная часть отказов приходиться на несколько элементов: мембрана 1-й и 2-й ступени, клапан 1-й и 2-й ступени редуктора-испарителя; уплотнение газового электромагнитного клапана, двухконусная муфта трубопровода высокого давления; уплотнения мультиклапана газового баллона; выносное заправочное устройство (рисунок 4.4).
Оценим ведущую функцию процесса восстановления Q(L) для элементов ГБО автобусов. Композиции функций распределения до первого и последующих восстановлений по указанным элементам представлены в таблицах 4.28 - 4.33, а их графическое представление на рисунках 4.5 - 4.10. Таблица 4.28- Клапан первой ступени
В связи с тем, что до внедрения системы профилактики ГБО автобусов в ГУП РХ "Автоколонна 2038" действовала система ремонта ГБО по потребности, затраты на устранение отказов определим: СВо= Нотт-ССРі+СУі, (4.10) где Nom - количество требований, поступающих на участок по ремонту ГБО за год по і-му элементу; ССР, - средняя стоимость устранения одного отказа /-го элемента, руб.; СУ1 - потери на один автомобиль из-за срыва плана перевозок за год, руб.
Количество поступающих требований по элементам ГБО автобусов в год составляет: для редуктора - испарителя 140,8, для электромагнитных клапанов 25,28; для трубопровода высокого давления в сборе 22,4; для выносного заправочного устройства 11,52; для газового баллона в сборе 20,48.
Средняя стоимость устранения отказов, по отчетным данным, составляет: для редуктора - испарителя - 450руб., для электромагнитных клапанов - 202руб., для трубопровода высокого давления в сборе - 185руб., для выносного заправочного устройства - 113руб., для газового баллона в 124 сборе- 124руб.
![Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]](/i/i/4409/168295.png "Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс] Склярова Татьяна Петровна")
