Методы оптимизации технического обслуживания и ремонта автомобилей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методы оптимизации технического обслуживания и ремонта автомобилей

Семернин А.Н., Кокаев У.Ш., Укибасов К.И., Кайрат А.А.

ТарГУ им. М.Х. Дулати

Одним из основных направлений исследований в области надежности машин является определение оптимальных режимов их технического обслуживания с целью снижения интенсивности изнашивания и минимизации затрат на поддержание их в техническим исправном состоянии.

Научно обоснованный подход к системе технического обслуживания позволяет не только поддерживать уровень надежности машин, но и повысить ее за счет предотвращения некоторой части отказов путем своевременного выявления и устранения неисправностей.

Предложенный Г.В. Крамаренко технико-экономический метод предусматривает определение периодичности технического обслуживания по критерию минимальной суммы удельных затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт. Удельные затраты на техническое обслуживание с увеличением периодичности обслуживания уменьшаются, в то время как удельные затраты на ремонт растут. При этом суммарная стоимость технического обслуживания и ремонт автомобилей (Ср+СТО) вначале снижается, а затем возрастает. Точка, соответствующая минимальным затратам Сmin, дает оптимальную периодичность Lопт технического обслуживания (рис. 1) [1].

Рис. 1. Зависимость затрат на ТО и ремонт автомобиля от периодичности их выполнения

Я.И. Несвитский предлагает определять периодичность ТО автомобилей поагрегатно, отдельно для каждого периода эксплуатации (приработки, нормальной эксплуатации, периода интенсивного износа). На основе теорем о повторении опытов автор делает заключение, что распределение отказов автомобиля в период нормальной эксплуатации описывается распределением, весьма близким к Пуассоновскому [2]:

, (1)

технический обслуживание автомобиль оптимизация

где: Рn - вероятность возникновения nотказов автомобиля в рассматриваемом интервале пробега ; - среднее значение параметра потока отказов автомобиля, взятое для рассматриваемого интервала пробега.

1 - вероятность безотказной работы; 2 - вероятность возникновения одного отказа; 3 - вероятность возникновения двух отказов.

Рис. 2. Кривые выбора периодичности ТО

Анализ этих характеристик позволяет выбрать оптимальную периодичность ТО автомобиля. Величина ее определяются медианным значением отрезка на оси абсцисс о-l1 (вероятность возникновения двух и более отказов автомобиля на отрезке о-l1 равно нулю). Эксплуатационная надежность автомобиля при этом равна величине ординаты точки С (рис. 2).

Экономико-вероятностный метод определения периодичности профилактических работ, предложенный Г.С.Рахутиным, предусматривает определение оптимальной периодичности, исходя из минимизации коэффициента суммарных затрат Ксз, показывающего соотношение удельных затрат при профилактике к удельным затратам без профилактики [3]:

, (2)

где: w0 - параметр потока отказов, отк/ч; - периодичность профилактики, ч; Кст - коэффициент стоимости (соотношение стоимости профилактики к стоимости отказов); Р() - вероятность безотказной работы за .

Е.С. Кузнецовым для определения периодичности ТО предложено несколько методов, отличающихся выбранным критериями:

- по допустимому уровню безотказности (рис. 3);

- по допустимом значению и закономерности изменения параметра технического состояния;

- по удельным затратам на техническое обслуживание и ремонт (технико-экономический метод) (рис. 4);

- по удельным затратам на техническое обслуживание и ремонт и доверительному уровню вероятности безотказной работы (экономико-вероятност-ный метод).

F=I-г - риск; l0 - периодичность ТО; хг - гамма-процентный ресурс; Rд - допустимая вероятность безотказной работы.

Рис. 3. Определение периодичности ТО по допустимому уровню безотказности

С1, С2 - соответственно удельные затраты на ТО и ремонт; С? - суммарные удельные затраты на ТО и ремонт.

Рис. 4. Схема определения периодичности ТО технико-экономическим методом

Экономико-вероятностный метод обобщает предыдущие и учитывает экономические и вероятностные факторы, а также позволяет сравнивать различные стратегии поддержания и восстановления работоспособности автомобиля. Данный метод предусматривается общего случая, а именно для расширения номенклатуры работ по ТО за счет применения так называемого принудительного ремонта.

Периодичность ТО в этом случае устанавливается из условия, что определенному состоянию стоимостных затрат при выполнении ремонтных работ принудительно и соответственно по потребности при данных характеристиках закона распределения соответствует только одна оптимальная периодичность и уровень вероятности безотказной работы, при которых суммарные удельные затраты на ТО и ремонт будут минимальны.

Периодичность ТО определяется из выражения [4, 5]:

, (3)

где: - периодичность ТО; - вероятность прежде временного ТО; р - вероятность ТО с пробегом больше установленного; d - затраты на одно ТО с периодичностью ; с - фактический уровень удельных затрат на ТО.

Уравнение (4) позволяет для любого типа распределения определить периодичность ТО при известных характеристик распределения и соотношениях затрат с и d.

Метод А.М. Шейнина, основанный на использовании математического моделирования, позволяет оптимизировать значения периодичности ТО, допустимого износа и ресурса в их взаимосвязи по минимальной исходной информации, сведя к минимуму натурный эксперимент.

За критерий оптимизации периодичностей операций tобс.опт принята минимальная сумма удельных общих затрат Спн общ(tобсл) (тг/км) на поддержание объектов в исправном или только работоспособном состоянии, обеспечивающих максимальную производительность машин в данных условиях эксплуатации. Сумма Спн общ (tобсл) состоит из двух слагаемых: удельных затрат на устранение отказов и неисправностей Суд отк(tобсл) и затрат на проведение обслуживание СТО(tобсл) [6, 7]:

. (4)

Первый член целевой функции (4) выражается следующим соотношением:

. (5)

Второй член уравнения (5) отражает удельные затраты на обслуживание:

. (6)

Соотношения (4) и (5) позволяют преобразовать целевую функцию (6) для случая, когда основная система имеет одну параллельно вспомогательную систему и необходимо определить периодичность ее обслуживания:

. (7)

Машина, ее агрегата или узел (сборочная единица) работают до списания циклов и подвергаются -1 раз капитальному ремонту, при этом - целое положительное число; метод распределения t = tam. Капитальный ремонт сборочной единицы является текущим ремонтом агрегата, в который она входит. То же относятся к агрегату и машине.

Принят общий процесс восстановления, что относятся как к восстановлению систем техническим обслуживанием, так и наработкам до и после устранения отказов. Ресурс до первого отказа (КР) больше чем ресурсы между отказами (КР), но последние имеют одно и то же значение. Отношение между ресурсами . Это относится к машине, агрегату, сборочной единице (объекту). С учетом этого целевая функция имеет следующий вид:

; (8)

и ;

,

где Соп - средняя стоимость общего изнашивания, приходящаяся на одно предельное состояние объекта.

Для выявления минимума стоимости С (t) по соотношению (8) необходимо определить оптимальные значения ресурса , периодичности обслуживания, предельного износа Un, учитывая их взаимосвязь, что относятся к большинству объектов. Для этого рассмотрены зависимости, во-первых, ресурса от периодичности обслуживания, во-вторых, стоимости компенсации потерь от наработки и периодичности ТО и в-третьих, стоимости текущего ремонта от наработки.

В зависимости от стоимости и других особенностей объектов разработаны следующие модели оптимизации показателей надежности.

Модель 1. Ввыявление значений показателей надежности элементарных невосстанавливаемых и восстанавливаемых сборочных единиц, предельный износ которых вызывает их отказ, а скорость изнашивания зависит от периодичности ТО. Модель применяется для двух типов объектов, отличающихся определения предельного износа.

Модель 1.1 - используется для оптимизации значений ресурсов и периодичности ТО; значение предельного износа определяется только по критерию невозможности дальнейшей эксплуатации и при расчете является заданным.

Модель 1.2 - используется для оптимизации значений ресурсов, периодичности ТО и предельного износа. Если выявленное оптимальное значение предельного износа оказывается больше заданного, то принимается последнее, и расчеты производятся по модели 1.1.

Модель 2. Выявление значений показателей надежности сложных объектов- машин и их основных агрегатов, работоспособность которых восстанавливается текущим и капитальным ремонтами. Модель принимается для трех типов объектов, отличающихся оптимизируемыми показателями.

Модель 2.1 - используется для оптимизации значений ресурса; применяется к объектам, не имеющим сборочной единицы, износ которой определяет предельное состояние объекта.

Модель 2.2 - используется для оптимизации значений ресурса объекта и периодичности ТО данной сборочной единицы; применяется к объектам, имеющим сборочную единицу, износ которой определяет предельное состояние объекта. Предельное значение износа этой сборочной единицы задается.

Модель 2.3 - позволяет оптимизировать значения ресурса объекта, периодичности ТО и предельного износа сборочной единицы, определяющей предельное состояние объекта; применяется к тем же объектам, что и модель 2.2. Если выявленное значение оптимального износа больше заданного, то используется предыдущая модель 2.2.

В таблице 1 представлены формулы для расчета оптимальных значений показателей надежности, разработанные исходя из соотношения (8), выявленных закономерностей и назначения моделей.

Таблица 1

Формулы расчета оптимальных показателей надежности

Литература

1. Афаньасев Л.Л., Шейнин А.М. Принципы определения уровня надежности автомобилей и методы его планирования // Автомобильная промышленность. - 1972. - №II. - С. 23-26.

2. Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. - М.: Сов. радио, 1969. - 488 с.

3. Берга А.И. Кибернетика и надежность. - М.: Знание, 1964. - 96 с.

4. Бронштейн Л.А., Лейдерман С.Р. Определение оптимального срока службы подвижного состава автомобильного транспорта // Тр. МИЭИ, 1961. - Вып. 21.

5. Гнеденко Б.В. и др. Математические методы в теории надежности / Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. - М.: Наука, 1965. - 524 с.

6. Кузнецов Е.С. Техническое обслуживание и надежность автомобилей. - М.: Транспорт, 1972. - 224 с.

7. Михлин В.М. Прогнозирование технического состояния машин. - М.: Колос. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru