Главаii. Взаимосвязь элементов дождевальных машин. Классификация отказов
2.1. Структурные схемы дождевальных машин.
Для установления взаимосвязей между элементами ДМ при решении задач повышения их надежности мы рассматриваем устройство машин и составляем структурные схемы.
Ассортимент элементов, используемых при создании ДМ, весьма велик. Основными из них можно считать следующие: насосы, трубы, электродвигатели и электрооборудование, гидросистемы, дождевальные аппараты и насадки, измерительная, контрольная и сигнальная аппаратура, системы автоматического управления, сигнализации и диспетчерской связи.
Известно, что чем больше составляющих элементов в машине, тем сложнее обеспечить ее требуемую надежность, тем выше предъявляются требования к качеству составных частей.
Для определения требований по надежности основных составных частей ДМ могут быть использованы различные методы. [75]
Наиболее предпочтителен оптимизационный метод, позволяющий распределить требования к заданным показателям надежности машины в целом по ее составным частям таким образом, чтобы получить максимум экономической эффективности или минимум затрат на изготовление и эксплуатацию. При этом необходима зависимость затрат от показателей надежности каждой составной части. Отсутствие, как правило, таких зависимостей для конкретных изделий затрудняет применение этого метода. Учет ограничений при распределении поэлементных требований по стоимости к надежности также затруднен ввиду отсутствия в общем случае априорных зависимостей.
Пропорциональный метод распределения надежности по составным частям основан на анализе достигнутого уровня надежности изделий-аналогов.
Наиболее прост метод равномерного распределения, когда надежность всех составных частей считается одинаковой. Тем самым не учитывается ряд факторов: сложность изделия, значимость его по времени устранения отказов, ответственность выполняемых им функций. Все эти факторы могут быть учтены введением соответствующих коэффициентов, получаемых путем расчета.
Требования к выполнению функций дождевальных машин, работающих с наименьшими простоями в короткие агротехнические сроки, ставят в разряд первоочередных задачу повышения ее безотказности и ремонтопригодности. Решение этой задачи осложняется многоэлементностью конструкций и большим многообразием применяемых комплектующих. Среднее число систем и агрегатов в ДМ "Волжанка", "Фрегат" и ДДА-100МА - 7, узлов более 20, комплектующих более 100 наименований.
Разделение дождевальных машин на подсистемы и элементы зависит от их выбора и степени подробности их рассмотрения, а также цели самого разделения.
Составление структурных схем для дождевальных машин "Волжанка", "Фрегат" и ДДА-ЮОМА происходило следующим образом.
Во-первых, за основу принят ток: воды от входа в машину до поступления ее непосредственно на поле.
Во-вторых, были выделены подсистемы по доли (процентному составу) отказов из общего числа (100%), то есть выявлены менее надежные конструктивные узлы для "Волжанки", "Фрегата" и ДДА- ЮОМА.
Таблица 2.1.
Основные подсистемы и элементы дождевальных машин.
Наименование системы, агрегата |
Наименование узла |
Несущая система и элементы оперения |
Рама, ферма Детали, используемые для установки агрегатов на раму Механизм изменения ширины захвата Механизм выравнивания Механизм подъема |
|
|
Механические передачи |
Цепи Зубчатые передачи |
Ходовая система |
Гидромеханизм колеса Колеса |
Агрегаты гидросистемы |
Гидроцилиндры, клапаны, гидрораспределители |
Рабочие органы |
Дождевальные аппараты, насадки |
При изучении устройства дождевальных машин мы выделили по аналогии с другими сельскохозяйственными машинами основные подсистемы и их составные элементы общие для рассматриваемых машин, (табл. 2.1)
Анализируя отказы ДДА-100МА надо отметить, что наибольшее число отказов приходится на всасывающую линию - около 35% (анализ экспериментальных данных показал, что в некоторых случаях до 45% [17]). В свою очередь из нее мы выделяем всасывающий клапан, где чаще всего происходит забивание грунтом сетки, что может повлечь за собой ее разрыв, причина - плохая очистка оросительной воды. Также выделяем гидроцилиндр подъема всасывающего клапана, где может происходить деформация консольной балки и разрыв троса. Для всасывающей линии характерны разрывы по сварке труб и манжет.
На центробежный насос приходится 20% отказов ДДА-100МА, возникновение которых объясняется плохой регулировкой его составных элементов.
Отказы фермы составляют 19% от общего числа. Как подсистему здесь мы рассматриваем дождевальные насадки, в отличие от ДМ "Волжанка", где есть необходимость выделять их как самостоятельное звено, так как на их долю приходится 16% от общего числа неисправностей.
Отказы гидросистемы у ДДА-100МА составляют 18%, основные подсистемы здесь - гидроцилиндр подъема фермы, где можно наблюдать деформацию штока гидроцилиндра, а также масляный насос.
Оставшиеся 8% отказов мы относим к прочим элементам ДДА- 100МА.
Распределение отказов по узлам дождевальной машины ДДА- 1ООМА представлено на рис. 2.1.
Распределение отказов по узлам и агрегатам дождевальных машин "Фрегат" и "Волжанка" выглядит следующим образом.
Основная неисправность ДМ "Фрегат" - остановка тележек по различным причинам - более 50 % отказов. Чаще всего выходит из строя гидропривод тележек - 45% из-за деформации штока гидроцилиндра или засора распределительного клапана.
На отказы самоходных тележек приходится 7% всех неисправностей, где причиной служит заедание колес из-за плохой смазки.
Как подсистему мы рассматриваем трубопровод, отказы которого составляют около 13%, включая засорение и отказ в работе средне- струйных дождевальных аппаратов - 5%, а также сливных клапанов.
Бездействие механической защиты составляет 8% , а системы автоматической синхронизации тележек -14%.
Как подсистему у "Фрегата" целесообразно выделить узел присоединения, элементами которого являются неподвижная опора и шарнирное крепление, а также систему электрической защиты, в данном случае мы относим их к прочим 6%. (рис. 2.2)
Рис. 2.1. Распределение отказов по узлам ДМ ДДА-100МА.
Рис. 2.2. Распределение отказов по узлам ДМ "Фрегат".
Следует отметить, что из-за гидравлического удара происходит разрыв закрытого трубопровода, что приводит к крупной аварии на оросительной системе, на устранение которой требуется большое количество времени (от нескольких часов до нескольких суток), так как необходимо произвести раскопку, замену отрезка трубопровода, засыпку траншеи, планировку поверхности и т.д.
У "Волжанки" наиболее ненадежен водопроводящий трубопровод - 38%, где наблюдаются отказы сливного клапана и нарушения герметичности соединения труб.
Дождевальные аппараты, на долю которых приходится 16% неисправностей по машине, могут засоряться по причине плохой работы фильтров и недостаточной очистки подаваемой в ДМ воды.
Как подсистему ДМ "Волжанка" мы рассматриваем приводную тележку, неисправности которой составляют - 13%. Элементами приводной тележки являются ведущее колесо, тормозная опора, цепная передача и рама.
На отказы редуктора ведущей тележки и двигателя приходится соответственно 7% и 8% от общего числа неисправностей.
Опорные колеса дождевального трубопровода "Волжанка" могут испытывать деформацию , их отказы составляют 10%.
Узел присоединения, включающий в себя колонку, телескопическую трубу, гибкий шланг и узлы соединений, выделяем как подсистему и относим к прочим 8% отказов, (рис. 2.3)
Изучив строение и принцип работы дождевальных машин ДДА- 100МА, "Фрегат" и "Волжанка", а также проделав анализ по распределению отказов по узлам этих машин, нами составлены структурные схемы для каждой из них. (рис. 2.4, 2.5, 2.6)
Структурные схемы служат наглядной основой для перехода к составлению классификации отказов, а также качественного описания характера отказов и их взаимосвязи, то есть для построения "дерева отказов", которое приведено в разделе 2.3.
