Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АВТОМОБІЛЬНО - ДОРОЖНІЙ

УНІВЕРСИТЕТ

УДК 629.016

ПОЛІПШЕННЯ РЕМОНТОПРИДАТНОСТІ СИЛОВИХ АГРЕГАТІВ ЗАСОБІВ ТРАНСПОРТУ

Спеціальність 05.22.20 - експлуатація та ремонт засобів транспорту

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дубінін Євген Олександрович

Харків - 2008



Дисертація є рукописом.

Робота виконана на кафедрі технології машинобудування і ремонту машин Харківського національного автомобільно-дорожнього університету (ХНАДУ) Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: октор технічних наук, професор Полянський Олександр Сергійович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, професор кафедри технології машинобудування і ремонту машин.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Волков Володимир Петрович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідувач кафедри технічної експлуатації і сервісу автомобілів;

кандидат технічних наук, доцент Грінченко Олександр Степанович, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, професор кафедри міцності і надійності машин ім. В.Я. Аніловича.

Захист відбудеться “ 28 ” травня 2008 р. о 12⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.059.02 при Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті за адресою: Україна, 61002, м. Харків, вул. Петровського, 25.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського національного автомобільно-дорожнього університету за адресою: Україна, 61002, м. Харків, вул. Петровського, 25.

Автореферат розісланий “26” квітня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Наглюк І.С.



АНОТАЦІЯ

Дубінін Є.О. Поліпшення ремонтопридатності силових агрегатів засобів транспорту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.20 - експлуатація та ремонт засобів транспорту. - Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню актуального наукового завдання поліпшення ремонтопридатності машин з урахуванням імовірнісного характеру впливу різних факторів у процесі експлуатації.

Наведено результати теоретичних досліджень з визначення нових зв'язків між основними технологічними показниками ремонтопридатності (забезпеченістю засобами контролю, кількістю запасних частин, інструменту) і безвідмовністю машин з урахуванням витрат на проектування, виробництво та експлуатацію. машина експлуатація ремонтопридатність

Наведено результати експериментальних досліджень на прикладі тракторів Т-150К-09 та ХТЗ-17221 виробництва ВАТ “ХТЗ”. Визначена економічна ефективність від впровадження роботи у виробництво.

Ключові слова: ремонтопридатність, засіб транспорту, бортова система контролю, інструмент, запасні частини.



АННОТАЦИЯ

Дубинин Е.А. Улучшение ремонтопригодности силовых агрегатов средств транспорта. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.20 - эксплуатация и ремонт средств транспорта. - Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, 2008.

В работе выполнено структурирование нормативных показателей ремонтопригодности по технико-экономическим критериям, разработаны методики и математические модели, направленные на улучшение ремонтопригодности средств транспорта и их силовых агрегатов в реальной эксплуатации на основе повышения основных показателей технологичности технического обслуживания и ремонта.

На основе обобщения научных и практических положений о методах и средствах обеспечения ремонтопригодности обосновано применение таких показателей технологических процессов ТОР, как обеспеченность бортовыми средствами контроля технического состояния, запасными частями и инструментом. Предложенный состав показателей позволит наиболее полно и в соответствии с современными требованиями оценивать и нормировать свойство ремонтопригодности средств транспорта.

Проведен анализ ремонтопригодности и безотказности колесных тракторов отечественного и зарубежного производства. Установлено, что существующий уровень ремонтопригодности отечественной техники, оцененный отношением эксплуатационных затрат к затратам на производство, в 2-4 раза ниже зарубежных аналогов. Одними из основных причин этого являются: несовершенство конструкции, низкий уровень обеспеченности средствами контроля технического состояния, инструментом и запасными частями в условиях реальной эксплуатации. Оценена оснащенность тракторов встроенными средствами контроля технического состояния, обеспеченность инструментом при проведении технических обслуживаний и ремонтов, проанализированы методики расчета запасных частей.

Проведена оценка влияния различных факторов на работоспособность гидросистемы коробки передач тракторов типа Т-150К, что позволило определить наиболее значимые из них и получить первоначальную информацию в количественном выражении. На основании полученных данных оценено влияние рельефа местности на эксплуатационную надежность средств транспорта на примере тракторов типа Т-150К в условиях реальной эксплуатации. Проведенные исследования позволили разработать функциональную схему и алгоритм работы системы контроля уровней рабочих жидкостей. Обоснована высота установки датчиков системы с учетом конструктивно-эксплуатационных факторов, влияющих на работоспособность гидросистем. Высота установки датчиков уровня масла в картере раздаточной коробки КП тракторов типа Т-150К составила мм. Это позволило обеспечить приемлемый для поддержания работоспособного состояния уровень рабочей жидкости в гидросистеме мм. Был создан опытный образец бортовой системы контроля уровней рабочих жидкостей, проведены его лабораторные и эксплуатационные испытания. Разработанная система позволяет снизить трудоемкость обслуживания трактора за цикл 1000 часов работы и снизить объемы утечек рабочих жидкостей.

Обосновано применение комплексного показателя - коэффициента полноты применения инструмента при обслуживании . Разработана методика оценки влияния этого коэффициента на эксплуатационную надежность. Он, как показали исследования, имеет экспоненциальную зависимость с комплексным показателем надежности - коэффициентом готовности. Определено, что наличие инструмента влияет на готовность техники, причем максимальное влияние оказывается в диапазоне предельного времени обслуживания. Установлено, что для обеспечения коэффициента готовности техники в реальной эксплуатации на уровне 0,92-0,95 и уменьшения эксплуатационных затрат необходимо наличие оптимального количества инструмента в комплектах ЗИП.

Изучена взаимосвязь количества запасних частей и показателей надежности, которая базируется на теории оптимального распределения показателей надежности между агрегатами, системами и деталями машины по технико-экономическим критериям. Предложена усовершенствованная методика расчета оптимального количества запасных частей по критерию минимума суммарных затрат на производство и эксплуатацию агрегатов и систем средств транспорта за амортизационный период. С использованием предложенной методики разработаны нормативы запасных частей в виде годового количества на 100 машин, что позволило повысить точность нормирования запасных частей не менее чем на 20%, снизить затраты на техническое обслуживание и ремонт в 1,6 раза и обеспечить соотношение эксплуатационных затрат к затратам на производство в пределах единицы.

Установлена взаимосвязь между интенсивностью восстановления средств транспорта и показателями технологичности при техническом обслуживании и ремонте (обеспеченностью запасными частями, инструментом и средствами контроля технического состояния) с учетом технико-экономических критериев. Обеспечение перспективных показателей технологичности, в соответствии с разработанными методиками, а также применение бортовой системы контроля уровней рабочих жидкостей позволили на 15% повысить интенсивность восстановления (на примере тракторов ХТЗ-17221).

Полученные результаты одобрены на техническом совете управления главного конструктора ОАО “ХТЗ” и рекомендованы для внедрения в серийное производство. Предложенные методики используются ассоциацией “Укртрактор” и в учебном процессе на кафедре технологии машиностроения и ремонта машин Харьковского национального автомобильно-дорожного университета.

Ключевые слова: ремонтопригодность, средство транспорта, бортовая система контроля, инструмент, запасные части.



ABSTRACT

Dubinin Ye.O. Improving the repairability of power aggregates for motor vehicles. - Manuscript.

Thesis for the academic degree of Candidate of Engineering Sciences in speciality 05.22.20 - Motor Vehicle Operation and Repairs. - Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, 2008.

The thesis is concerned with an urgent scientific issue of improving the motor vehicles repairability taking into account the probabilistic impact of various factors during the motor vehicle service life.

The thesis presents the results of theoretical investigations into revealing new relations between major technological indices of repairability (availability of control devices system, quantity of spare parts and work tools) and non-failure performance of motor vehicles with regard to design, production and operation costs.

The results of experimental investigations on the basis of tractors T-150K-09 and ХТЗ-17221 manufactured by ХТЗ, plc have been given. The production efficiency of the research has been evaluated.

Key words: repairability, motor vehicle, on-board control system, work tools, spare parts.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Вступ. Поліпшення ремонтопридатності за рахунок підвищення її показників є однією з найважливіших передумов ефективного використання засобів транспорту. Формування цих показників для різноманітних типів машин відбувається за загальними законами. Дослідження та розкриття взаємозв'язків між технічними та економічними факторами, що формують рівень ремонтопридатності засобів транспорту, є основою для нормування і прогнозування її показників при проектуванні, виробництві й експлуатації.

Актуальність теми. Зростання енергонасиченості, вдосконалювання й ускладнення конструкцій машин, їхніх систем і агрегатів обумовлюють все більш високі вимоги до їхньої ремонтопридатності і, у тому числі, забезпеченості засобами контролю, запасними частинами та інструментом. Розробкою і впровадженням методів її оцінки і забезпечення зайняті заводи-виробники, КБ, НДІ і ВНЗ України. Однак, незважаючи на значні трудові і матеріальні витрати, рівень ремонтопридатності засобів транспорту вітчизняного виробництва, їхніх систем і агрегатів, як і раніше, залишається низьким.

Щорічні витрати на експлуатацію машинного парку складають більше 20% балансової вартості вітчизняної техніки. При цьому 70% витрат припадає на технічне обслуговування й усунення наслідків відмов. У той час як за кордоном аналогічні щорічні витрати не перевищують 10%.

Велику роль у зниженні експлуатаційних витрат грає забезпеченість техніки засобами контролю технічного стану (дозволяють попередити відмови), запасними частинами (дозволяють усунути відмови шляхом заміни резервними елементами) та інструментом (дозволяє усунути відмови в найкоротший термін).

Тому вирішення проблем, пов'язаних із поліпшенням ремонтопридатності засобів транспорту, їхніх систем і агрегатів в умовах реальної експлуатації, є актуальним.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках тематики науково-дослідної роботи кафедри технології машинобудування і ремонту машин ХНАДУ. Тема дисертаційної роботи була складовою частиною науково-дослідної роботи держбюджетної тематики Міністерства освіти і науки на 2004-2006 р.р. (договір № 02-53-04 “Теоретичні основи забезпечення надійності конструкцій (на прикладі автомобілів та тракторів)”) і договору про науково-технічне співробітництво між ВАТ “Харківський тракторний завод” і ХНАДУ (договір № 70/11-23 “Оцінка і забезпечення ремонтопридатності тракторів виробництва ВАТ “ХТЗ”).

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є поліпшення ремонтопридатності за рахунок підвищення основних показників технологічності технічного обслуговування та ремонту силових агрегатів засобів транспорту (забезпеченості запасними частинами, інструментом та засобами контролю технічного стану).

Для досягнення поставленої мети визначено такі основні завдання дослідження:

виконати аналіз і провести класифікацію показників ремонтопридатності за техніко-економічними критеріями;

дослідити вплив на інтенсивність відновлення основних показників технологічності технічного обслуговування та ремонту засобів транспорту (забезпеченості запасними частинами, інструментом та засобами контролю технічного стану);

провести експериментальну оцінку зміни показників ремонтопридатності засобів транспорту з використанням запропонованих методик та приладів;

обґрунтувати рекомендації з реалізації теоретичних і експериментальних досліджень, що поліпшують ремонтопридатність.

Об'єкт дослідження - технологічні процеси відновлення працездатного стану агрегатів засобів транспорту, що визначають основні показники ремонтопридатності.

Предмет дослідження - залежність зміни інтенсивності відновлення засобів транспорту від технологічної складової ремонтопридатності (забезпеченості запасними частинами, інструментом та засобами контролю технічного стану).

Методи дослідження. Вирішення поставлених завдань забезпечується через використання системного підходу і раціональне поєднання теоретичних і експериментальних досліджень, аналіз відомих наукових результатів. Для досягнення результату використано сучасний метод розв'язання оптимізаційних задач і апарат теорії надійності.

Експериментальні дослідження реалізовані із застосуванням існуючих і розроблених методик проведення експерименту, використанням персонального комп'ютера для математичної обробки статистичного матеріалу за результатами експлуатаційних випробувань.

Наукова новизна отриманих результатів. Наукова новизна полягає у визначенні нових зв'язків між основними технологічними показниками ремонтопридатності (забезпеченістю запасними частинами, інструментом і засобами контролю технічного стану) та безвідмовністю засобів транспорту з урахуванням витрат на проектування, виробництво й експлуатацію.

На основі комплексної оцінки зв'язку властивостей надійності засобів транспорту отримали подальший розвиток структурування та класифікація показників ремонтопридатності за техніко-економічними критеріями, що дозволило виділити і дослідити технологічну складову технічного обслуговування і ремонту; обґрунтовано коефіцієнт повноти застосування інструмента, який враховує зв'язок конструктивних особливостей машини та технологічних операцій їхнього технічного обслуговування та ремонту; отримано залежність зміни інтенсивності відновлення машин від технологічних показників ремонтопридатності - забезпеченості запасними частинами, інструментом та засобами контролю технічного стану; встановлено зв'язок між кількістю запасних частин і показниками безвідмовності, що забезпечують мінімум сумарних витрат на проектування, виробництво й експлуатацію, обґрунтовано критерій оптимізації, встановлено обмеження зміни розглянутих параметрів.

Практичне значення отриманих результатів. З використанням отриманих результатів теоретичних та експериментальних досліджень було розроблено:

- систему контролю рівнів робочих рідин, що дозволяє знизити кількість відмов при роботі на схилах (на запропоновану конструкцію отримано патент України на винахід №22472 “Пристрій контролю рівня рідких середовищ”);

- методику розрахунку кількості інструмента, що прикладається в комплект запасних частин, інструменту та приладдя (ЗІП) тракторів типу Т-150К;

Вдосконалено методику розрахунку запасних частин, що підвищує точність прогнозу на 20%.

Отримані результати схвалені на технічній раді управління головного конструктора ВАТ “ХТЗ” і рекомендовані для впровадження в серійне виробництво. Запропоновані методики використовуються асоціацією “Укртрактор” та у навчальному процесі на кафедрі технології машинобудування і ремонту машин Харківського національного автомобільно-дорожнього університету.

Особистий внесок здобувача. Усі результати досліджень, що виносяться на захист, отримані автором самостійно. У спільних роботах здобувачу належать:

методика оцінки впливу кількості інструмента в комплекті ЗІП на експлуатаційну надійність засобів транспорту [5];

удосконалена методика розрахунку нормативів запасних частин для систем і агрегатів засобів транспорту, критерії оптимізації [2, 9];

алгоритм роботи і функціональна схема бортової системи контролю рівнів робочих рідин, схема встановлення датчиків [6, 8];

комплексна оцінка пристосованості до технічного обслуговування і ремонту тракторів вітчизняного і закордонного виробництва [1];

вимоги до методів нормування і показників ремонтопридатності [3];

обґрунтування параметрів системи контролю рівнів робочих рідин машин, що працюють на схилах [7];

класифікація показників ремонтопридатності за техніко-економічними критеріями [10].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи оприлюднено й отримано позитивну оцінку на: II і III Міжнародних науково-практичних конференціях “ПРОБЛЕМИ ТЕХНІЧНОГО СЕРВІСУ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ТЕХНІКИ” (м. Харків, Україна, 2003 і 2004 р.р.); на IX і X Міжнародних науково-технічних конференціях “ТРАНСПОРТ, ЕКОЛОГІЯ - СТІЙКИЙ РОЗВИТОК”, (м. Варна, Болгарія, 2003 і 2004 р.р.); на Міжнародній науково-технічній конференції “ТЕХНІЧНІ Й ЕКОНОМІЧНІ ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ АВТОТРАНСПОРТНОГО КОМПЛЕКСУ І ДОРОЖНЬОГО БУДІВНИЦТВА” (м. Харків, Україна, 2005 р.); на Міжнародній науково-практичній конференції “ПРОБЛЕМИ НАДІЙНОСТІ МАШИН І ЗАСОБІВ МЕХАНІЗАЦІЇ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА” (м. Харків, Україна, 2007 р.); на Міжнародній науково-практичній конференції “ТЕХНІЧНИЙ ПРОГРЕС В АПК” (м. Харків, Україна, 2007 р.).

Публікації. Основні результати роботи викладено у 9 статтях, опублікованих у виданнях, що входять до переліку ВАК України, та 1 патенті.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Повний обсяг дисертації складає 169 сторінок, у тому числі 21 рисунок на 11 сторінках, 18 таблиць на 8 сторінках, 13 додатків на 48 сторінках. Список використаних джерел нараховує 132 найменування на 14 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Вступ. У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовані мета і завдання дослідження, викладено положення, що визначають наукову новизну і практичну значущість роботи.

Перший розділ дисертації присвячений аналітичному огляду виконаних досліджень і обґрунтуванню обраного напрямку роботи.

Розробці основних принципів забезпечення працездатності засобів транспорту в реальній експлуатації на основі дослідження їхньої надійності присвячені роботи В.Я. Аніловича, В.П. Важдаєва, П.Н. Волкова, М.Я. Говорущенка, В.М. Забродського, С.Р. Калабро, В.Г. Кухтова, А.Т. Лебедєва, В.М. Міхліна, Л.В. Назарова, В.В. Нічке, О.С. Пронікова, О.С. Полянського, Г.Є. Топіліна та ін. А також прикладні роботи, виконані КАДІ, НАТІ, ДЕРЖНДТІ, іншими НДІ і ВНЗ України і країн СНД.

Обґрунтування складу показників і встановлення їхніх кількісних значень, як правило, являє собою складне техніко-економічне завдання. Ці труднощі обумовлені комплексним характером поставленого до розв'язання завдання і великою розмаїтістю функцій, які виконуються машинами, режимами їхнього використання, умовами експлуатації та ремонту і т.і. При цьому показники, що характеризують такі аспекти ремонтопридатності (РП), як забезпеченість засобами контролю технічного стану, інструментальна оснащеність процесів технічного обслуговування і ремонту (ТОР), забезпеченість запасними частинами, свого відображення в існуючій нормативній документації не одержали.

У сформованій ситуації, з врахуванням закордонного досвіду нормування і забезпечення ремонтопридатності конструкцій машин, необхідно переглянути існуючу систему на користь збільшення їхньої кількості шляхом уведення в неї показників, що характеризують забезпеченість засобів транспорту системами контролю технічного стану, запасними частинами й інструментом. На підставі проведеного аналізу запропоновано склад показників, структурну схему розподілу яких подано на рис. 1.

Дослідженнями встановлено, що для вітчизняних тракторів у діапазоні потужностей від 40 до 160 кВт відношення накопичених витрат на ТОР до початкової ціни знаходиться в межах 2,0 і більше, у той час як для закордонної техніки воно не перевищує 1,2. Таке співвідношення витрат обумовлене невисокою вихідною надійністю і контролепридатністю вітчизняних машин, низькою культурою експлуатації і якістю ремонту, відсутністю необхідних запасних частин і інструмента, що дає значну кількість відмов в експлуатації.

Аналіз інформації про технічний стан великої кількості шасі колісних тракторів виробництва ВАТ “ХТЗ” дозволив оцінити слабкі системи й агрегати, визначити характерні причини відмов. Результати оцінки на прикладі колісних тракторів ХТЗ-17221 подано на рис. 2.Встановлено, що основна кількість відмов (більш 80% від загальної кількості) приходиться на перші 600 м.-год. роботи. Зі збільшенням наробітку їхня кількість істотно зменшується. Основна їхня частина приходиться на: ведучі мости - 25%, електроустаткування - 21%, рульове керування - 18%, гідроначіпне устаткування і коробку передач - 11 і 9% відповідно. При цьому велика частина відмов приходиться на течі оливи в ущільненнях з'єднань і зварених швів. Так, наприклад, у 2004 році близько 40% відмов рульового керування приходилися на течі оливи в ущільненнях гідрокерма. Подібні відмови спостерігаються протягом усього гарантійного періоду експлуатації тракторів (при наробітках від 22 до 950 м.-год.).

В результаті аналізу існуючих засобів контролю рівнів оливи й експертної оцінки необхідності їхнього застосування визначено, що контроль рівнів оливи в системах і агрегатах є одним з важливих і актуальних завдань, що дозволяє підвищити ремонтопридатність тракторів. Дані щодо оснащеності вбудованими засобами контролю рівнів робочих рідин систем і агрегатів тракторів різної потужності вітчизняного і закордонного виробництва дозволили встановити, що основна частина цих засобів служить для періодичного контролю працездатності трактора в процесі обслуговування. Але вихідна низька надійність вітчизняної техніки змушує розробників встановлювати більш досконалі системи контролю технічного стану, за допомогою яких можливий контроль параметрів у процесі виконання тракторами технологічних операцій.

Встановлено, що тривалість непрацездатного стану, витрати праці і коштів на усунення відмов, якість технічного обслуговування тракторів залежать від рівня інструмента й устаткування, що застосовуються, і їхньої наявності (при проведенні робіт з технічного обслуговування вітчизняних тракторів 37-65% операцій виконується із застосуванням інструмента).

При цьому існуючі показники для кількісної оцінки інструментальної оснащеності недостатньо враховують зв'язок з показниками надійності.

Проведено аналіз великої кількості нормативних документів і науково-дослідних робіт, що пропонують різні методики розрахунку нормативної кількості запасних частин. Встановлено, що на сьогодні правомірно поставлено завдання щодо визначення оптимальної кількості запасних частин, що забезпечують необхідний рівень надійності при мінімальних витратах на виробництво й експлуатацію машини.

З врахуванням проведеного аналізу стану проблеми визначено мету і поставлено завдання дослідження.

Другий розділ присвячений теоретичному дослідженню ремонтопридатності засобів транспорту.

Обґрунтовано такий параметр бортової системи контролю рівнів робочих рідин як висота встановлення датчиків, що дозволить запобігати аварійним відмовам внаслідок витоків робочих рідин (у тому числі і при роботі), зменшити трудомісткість виконання робіт з технічного обслуговування і ремонту. Теоретичні дослідження дозволили розробити вимоги до таких систем, алгоритм роботи і функціональну схему (рис. 3).

В результаті проведених теоретичних досліджень одержали подальший розвиток математичні моделі С.Р. Калабро, Г.Є. Топіліна, В.М. Забродського, що дозволяють урахувати вплив різних факторів на експлуатаційну надійність техніки. Запропоновано показник - коефіцієнт повноти застосування інструмента при обслуговуванні , що дозволяє оцінити вплив наявності інструмента на надійність засобів транспорту. Він, як показали дослідження, має експонентну залежність з комплексним показником надійності - коефіцієнтом готовності

, (1)

де - коефіцієнт готовності; - інтенсивність відновлення, 1/год.; - показник ступеня впливу кількості інструмента на оперативну тривалість циклу обслуговування; - граничний час обслуговування, год.; - інтенсивність відмов, 1/м.-год.; - період роботи, м.-год.

Запропонована залежність дозволяє встановити взаємозв'язок між характеристиками процесу ТОР тракторів і їх експлуатаційною надійністю.

Вивчено взаємозв'язок кількості запасних частин і показників надійності, що грунтується на теорії оптимального розподілу надійності між агрегатами, системами і деталями машини за техніко-економічними критеріями, запропонованій В.Я. Аніловичем. Зазначена методика розрахунку оптимальної кількості запасних частин заснована на застосуванні апарата оптимальних рішень (метод невизначених множників Лагранжа). При цьому критерієм оптимальності є мінімізація сумарних витрат на виробництво й експлуатацію за умови, що інтенсивність відмов машини в сезоні не перевищує заданої величини.

Цільова функція має вигляд

, (2)

де - інтенсивність відмов агрегату (системи) машини, 1/м.-год.; - кількість запасних елементів кожного виду, од.; - невизначений множник Лагранжа; - розрахункові коефіцієнти; - кількість агрегатів (систем) машини.

Розрахункові коефіцієнти визначаються з огляду на техніко-економічні характеристики розглянутої машини і машини-аналога.

Для розрахунку оптимальної кількості запасних частин, відповідно до розробленої методики, вихідні дані аналога були приведені до порівняльного вигляду за допомогою залежності ціни агрегату (системи) трактора від потужності двигуна і наробітку на відмову, запропонованої В.Я. Аніловичем, О.С. Полянським і А.П. Строковим. Необхідні обмеження накладалися:

. (3)

де - сумарна інтенсивність відмов машини, 1/м.-год.; - гранична інтенсивність відмов, 1/м.-год.

Множник Лагранжа отриманий за умови забезпечення інтенсивності відмов машини 1/м.-год. чисельним вирішенням рівняння

.



Отримано залежність для розрахунку кількості запасних частин, необхідних для забезпечення заданого рівня надійності

. (5)

У запропонованій математичній моделі як економічні критерії прийняті:

сумарні витрати на проектування, виробництво й експлуатацію;

відношення витрат на технічне обслуговування і ремонт до початкової ціни.

Як технічні критерії прийняті:

інтенсивність відмов за період роботи, що дорівнює річному наробітку, Т=1350 м.-год.

кількість запасних елементів, що забезпечують працездатність у розглянутому періоді.

Сумісне вирішення рівнянь (1) та (5) за умов , (тому що при відсутня необхідність ремонту та застосування інструмента) дозволило отримати залежність зміни інтенсивності відновлення машин від технологічних показників ремонтопридатності - забезпеченості запасними частинами, інструментом та засобами контролю технічного стану

, (6)

де - граничний час пошуку причини відмови, год.; - граничний час усунення відмови, год.

У третьому розділі проведено експериментальні дослідження для одержання необхідної інформації щодо експлуатаційної надійності і пристосованості засобів транспорту до усунення експлуатаційних відмов (на прикладі шасі колісних тракторів типу Т-150К) і забезпечення подальшого практичного застосування розроблених методик.

Експериментальні дослідження мали особливість, продиктовану різними напрямками дослідження - оцінкою впливу інструмента, запасних частин і забезпеченості засобами контролю на ремонтопридатність і витрати при експлуатації. У зв'язку з цим, відповідно до затверджених головним конструктором ВАТ “ХТЗ” методик, а також нормативних документів, були проведені два види експерименту: активний і пасивний. Активний експеримент в умовах дослідно-експериментального цеху ВАТ “ХТЗ” містив у собі виконання робіт для оцінки пристосованості до обслуговування й усунення відмов, достатності кількості інструмента в комплектах ЗІП безпосередньо на тракторі, а пасивний полягав у зборі й обробці статистичної інформації щодо надійності 94 тракторів ХТЗ-17221 в умовах реальної експлуатації.

Встановлено, що розподіл відмов підкоряється експоненційному закону з такими характеристиками: середнє значення наробітку на відмову м.-год., середнє квадратичне відхилення м.-год., інтенсивність відмов 1/м.-год.

На підставі отриманих результатів були розроблені уточнені правила технічного обслуговування трактора ХТЗ-17221 та оптимальний набір інструмента для проведення технічних обслуговувань і усунення відмов.

Розроблена бортова система контролю рівнів робочих рідин з використанням терморезисторних датчиків прямого підігріву була протестована в лабораторних умовах і в умовах реальної експлуатації.

В пропонованій системі три терморезисторні датчики визначення рівня встановлені за такою схемою: на дні (опорний) й у протилежних кутах картера агрегату на висоті, що відповідає рівню робочої рідини (вимірювальні). Система порівнює сигнали, що надходять від датчиків, і видає відповідне повідомлення про норму чи відхилення від неї у вигляді тексту на індикаторі: “Рівень оливи в нормі” або ”Аварійний рівень оливи”.

Якщо всі датчики знаходяться в рідкому середовищі, величини падінь напруг на них однакові. Індикатор стану реєструє це як нормальний рівень робочої рідини. Якщо один з вимірювальних терморезисторів не омиваєтся нею (засіб транспорту працює на схилах або рухається нерівностями), тобто падіння напруги на ньому не дорівнює падінню напруги на двох інших терморезисторах, - індикатор стану реєструє це як нормальний рівень робочої рідини. За відсутності омивання робочою рідиною одночасно двох вимірювальних терморезисторів падіння напруг на них не дорівнює падінню напруги на опорному терморезисторі, індикатор стану реєструє це як аварійний рівень робочої рідини в агрегаті і видає повідомлення на індикаторі.

Випробування довели працездатність бортової системи контролю рівнів робочих рідин і достовірність отриманих результатів.

У четвертому розділі подано результати розрахунків за запропонованими у теоретичній частині залежностями з урахуванням існуючих та пропонованих характеристик процесів технічного обслуговування і ремонту, рівня експлуатаційної надійності, отриманих у результаті проведених експериментальних досліджень.

Як визначальні фактори, що впливають на працездатність коробки передач (КП) тракторів типу Т-150К, визначені подовжній кут спуску і кут нахилу праворуч .

Отримана в результаті розрахунків залежність тиску робочої рідини від параметрів рельєфу місцевості в кодованих змінних має вигляд

. (7)



Перевіркою математичної моделі за критерієм Фішера було доведено її адекватність. Визначено, що вплив на працездатність гідросистеми КП тракторів таких факторів, як кути спуску і нахилу праворуч, приблизно однаковий.

З урахуванням значень граничних кутів спуску і нахилу, що зустрічаються в умовах Східної України, а також геометричних характеристик забірної частини гідросистеми коробки передач трактора типу Т-150К, визначений її мінімально припустимий рівень. З його врахуванням висота встановлення датчиків у картері роздавальної коробки КП тракторів типу Т-150К склала мм. Це дозволило забезпечити прийнятний для підтримки працездатного стану рівень робочої рідини в гідросистемі мм.

Результати проведених експериментальних досліджень підтвердили існування експонентної залежності між запропонованим коефіцієнтом повноти застосування інструмента і коефіцієнтом готовності. Визначено, що наявність інструмента впливає на готовність техніки, причому максимальний вплив виявляється в діапазоні граничного часу обслуговування.

Встановлено, що для оперативного усунення наслідків відмов шасі тракторів ХТЗ-17221 необхідно мати оптимальний комплект інструмента в наборі ЗІП. В іншому випадку оперативний час усунення наслідків відмов збільшується, що призводить до необґрунтованих простоїв техніки і збільшення витрат у споживачів, особливо в періоди сільськогосподарських робіт.

В результаті розрахунків оптимальної кількості запасних частин, відповідно до вдосконаленої методики, отримані характеристики варіантів забезпечення заданого рівня експлуатаційної надійності використанням запасних частин для систем і агрегатів шасі трактора Т-150К-09.

Оптимальним варіантом забезпечення заданого рівня експлуатаційної надійності шасі колісних тракторів Т-150К-09 є застосування запасних частин вартістю менше половини вартості агрегату (системи), що відповідає існуючій практиці ремонту. У цьому випадку буде забезпечений заданий рівень надійності, що буде вищим, ніж при існуючій системі постачання запасними частинами.

При цьому сумарні витрати на технічне обслуговування і ремонт за амортизаційний період знизяться в 1,6 рази, а за критерієм співвідношення експлуатаційних витрат до витрат на виробництво (С_е/С_вир=0,88) техніка буде відповідати вимогам, що висуваються до неї з боку закордонних фахівців.

Розроблено кількісні нормативи забезпечення заданого рівня надійності для оптимального варіанту використання запасних частин.

З використанням пропонованої залежності розраховано інтенсивність відновлення з урахуванням існуючих технологічних показників на прикладі тракторів ХТЗ-17221. Розрахункова інтенсивність відновлення склала 0,6372 1/год. При цьому похибка між розрахунковою та існуючою інтенсивністю відновлення склала 7%.

За умови забезпечення перспективних технологічних показників, відповідно до розроблених методик, а також застосування бортової системи контролю рівнів робочих рідин, обчислена інтенсивність відновлення збільшена на 15% та склала =0,7473 1/год.



ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі подано нове розв'язання актуального наукового завдання поліпшення ремонтопридатності машин прогнозуванням кількості запасних частин, інструмента ЗІП і розробкою системи контролю рівнів робочих рідин при роботі на схилах.

Під час виконання дисертаційної роботи було отримано такі наукові і прикладні результати:

1. Виконаний аналіз літературних джерел показав, що відсутні достатньо обґрунтовані рекомендації вибору технологічних показників ремонтопридатності - кількості запасних частин, інструмента та засобів контролю технічного стану. Це призводить до підвищення експлуатаційних витрат за амортизаційний період. У закордонних машин ці витрати не перевищують їхньої первісної ціни, у вітчизняних вони в 2-4 рази вищі, при цьому зміна цих витрат прямо пропорційна потужності машини.

2. Системний аналіз показників ремонтопридатності дозволив встановити їхній зв'язок з іншими властивостями надійності та виконати класифікацію цих показників за техніко-економічними критеріями, яка дозволила виділити і дослідити технологічну складову технічного обслуговування та ремонту.

3. Обґрунтований коефіцієнт повноти застосування інструмента дозволив встановити залежність між цим коефіцієнтом, коефіцієнтом готовності і граничним часом обслуговування машини. З використанням отриманої залежності розроблено методику оцінки впливу інструмента на готовність техніки, що дозволило знизити витрати на усунення складних відмов більше, ніж на 10%.

4. З використанням отриманої залежності прямо пропорційної зміни експлуатаційних витрат від потужності машин вдосконалено методику прогнозування запасних частин з урахуванням імовірнісного характеру зміни витрат на експлуатацію та впливу техніко-економічних факторів. Це дозволило підвищити точність нормування запасних частин більше, ніж на 20% та знизити експлуатаційні витрати до рівня закордонних аналогів.

5. Запропонована конструктивна схема багатоточкового отримання інформації для контролю рівнів робочих рідин у картерах агрегатів трактора дозволяє підвищити ремонтопридатність за рахунок зменшення оперативної і допоміжної трудомісткості обслуговування трактора за цикл 1000 годин роботи і знизити обсяги витоків робочих рідин не менше, ніж у 2-2,5 рази.

6. З використанням отриманої залежності оцінки впливу на інтенсивність відновлення основних показників технологічності технічного обслуговування та ремонту засобів транспорту (забезпеченості запасними частинами, інструментом та засобами контролю технічного стану) були обчислені відповідні інтенсивності відновлення. Похибка між існуючим значенням та розрахованим за запропонованою залежністю (на прикладі трактору ХТЗ-17221) склала 7%. Врахування результатів досліджень дозволило збільшити інтенсивність відновлення на 15%.

7. Розроблені нормативи запасних частин і інструмента для забезпечення ремонтопридатності тракторів виробництва ВАТ “ХТЗ” у вигляді річної кількості на 100 машин і кількісного наповнення комплекту інструмента в комплекті ЗІП дозволили підвищити коефіцієнт готовності техніки до 0,92-0,95 і знизити кількість відмов не менше, ніж у 2 рази.

8. Упровадження результатів теоретичних і експериментальних досліджень на ВАТ “ХТЗ” при виготовленні й експлуатації тракторів Т-150К-09 та ХТЗ-17221 дозволило одержати економічний ефект, що полягає в: підвищенні годинної продуктивності на 11%, зниженні сумарних витрат на ТОР за амортизаційний період у 1,6 рази. Впровадження бортової системи контролю рівнів робочих рідин дозволило заощадити не менше 334 грн на один трактор на рік.



СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Полянский А.С., Дубинин Е.А. Комплексная оценка ремонтопригодности тракторов // Тракторная энергетика в растениеводстве: Сб. науч. трудов, ХГТУСХ, Вып. 5. - Харьков, 2002. - С. 95-102. (Автором виконана комплексна оцінка ремонтопридатності тракторів вітчизняного і закордонного виробництва за критерієм співвідношення витрат на технічне обслуговування і ремонт до початкової ціни).

2. Полянский А.С., Дубинин Е.А. Методика оптимизации количества запасных частей быстроизнашиваемых деталей двигателей // Вісник ХДТУСГ. Підвищення надійності відновлюємих деталей машин: Зб. наук. праць, Вип. 15. - Харків, 2003. - С. 50-54. (Автором обґрунтовані критерії оптимізації).

3. Дубинин Е.А., Полянский А.С. Совершенствование методов нормирования ремонтопригодности автотракторной техники // Автомобильный транспорт: Сб. науч. трудов, ХНАДУ, Вып. 16. - Харьков, 2005. - С. 103-105. (Автором обґрунтовані вимоги до методів нормування і показників ремонтопридатності).

4. Дубинин Е.А. Анализ полноты проведения ТО и ТР тракторов Т-150К в реальной эксплуатации // Вестник ХНАДУ: Сб. науч. трудов, Вып. 30. - Харьков, 2005. - С. 152-154.

5. Полянский А.С., Кухтов В.Г., Дубинин Е.А., Плетнев В.Н. Повышение ремонтопригодности автотракторной техники // Автомобильный транспорт: Сб. науч. трудов, ХНАДУ, Вып. 18. - Харьков, 2006. - С. 27-30. (Автору належить методика оцінки впливу кількості інструмента в комплекті ЗІП на надійність засобів транспорту).

6. Полянский А.С., Третяк В.М., Дубинин Е.А., Жижирий А.С. Бортовая система контроля уровней рабочих жидкостей средств транспорта // Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць, Вип. 44, Т. 1. - Харків, 2006. - С. 42-48. (Автором запропонований алгоритм роботи і функціональна схема бортової системи контролю рівнів робочих рідин).

7. Полянский А.С., Дубинин Е.А. Обеспечение работоспособного состояния средств транспорта при работе на уклонах // Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. Проблеми надійності машин та засобів механізації сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць, Вип. 51. - Харків, 2007. - С. 265-276. (Автором обґрунтовані параметри системи контролю рівнів робочих рідин машин, що працюють на схилах).

8. Пристрій контролю рівня рідких середовищ: Пат. 22472 Україна, МПК G 01 F 23/24 Полянський О.С., Третяк В.М., Дубінін Є.О., Жижирій А.С. (Україна); ХНАДУ. - №200612206; Заявл. 20.11.06; Опубл. 25.04.07, Бюл. №5. - 4 с. (Автором запропонована схема установки датчиків і алгоритм роботи пристрою).

9. Полянский А.С., Дубинин Е.А., Плетнев В.Н. Повышение точности нормирования запасных частей агрегатов транспорта по технико-экономическим критериям // Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць, Вип. 59, Т. 2. - Харків, 2007. - С. 227-232. (Автором запропоновано уточнену методику розрахунку нормативів запасних частин).

10. Полянский А.С., Дубинин Е.А., Плетнев В.Н. Анализ и классификация показателей ремонтопригодности средств транспорта // Вісник ХНТУСГ ім. П. Василенка. Тракторна енергетика в рослинництві: Зб. наук. праць, Вип. 60. - Харків, 2007. - С. 165-169. (Автором запропонована класифікація показників ремонтопридатності за техніко-економічними критеріями).

Размещено на Allbest.ru

...