Повышение эффективности работы систем управления приводами СДМ
Привод — это совокупность силового оборудования, трансмиссии и систем управления, обеспечивающих приведение в действие механизмов машины и рабочих органов.
Высокий КПД, простота, автоматизации и лучших условий эксплуатации осуществляется на строительных машинах с индивидуальным приводом.
Требования: автономность силового оборудования от внешнего источника энергии, обеспечение минимальных габаритов, массы, большая надежность, высокий КПД, простота реверсирования механизмов, обеспечение плавности включения и т.д.
Системы управления классифицируют: По назначению: управление тормозами муфтами двигателями положением рабочего органа и движителями. В простейших рычажно-механических системах управления машинист управляет муфтами тормозами положением колес с помощью рук и ног. Основные показатели качества работы системы управления: усилия ход рычагов и педалей управления усилия на исполнительном органе скорость движения рабочего звена исполнительного органа число и продолжительность включений в час КВ и ПВ быстрота срабатывания.
Системы управления строительных машин.
Классификация, устройство и принципы работы систем управления Управление машиной заключается в контроле за фактическим состоянием объекта управления (двигателя, рабочего оборудования или органа, тормозов, ходовых устройств), формировании управляющий воздействий и в их реализации. Системы управления классифицируют: По назначению: управление тормозами, муфтами, двигателями, положением рабочего органа и движителями. По способу передачи энергии: механические (рычажные), электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. По степени автоматизации: неавтоматизированные, полуавтоматизированные и автоматические. В простейших рычажно-механических системах управления машинист управляет муфтами, тормозами, положением колес с помощью рук и ног. Основные показатели качества работы системы управления: усилия, ход рычагов и педалей управления, усилия на исполнительном органе, скорость движения рабочего звена исполнительного органа, число и продолжительность включений в час (КВ и ПВ), быстрота срабатывания, коэффициент полезного действия (КПД). Простейшая эрготическая система управления прямого действия приведена на рис. 1. При повороте рулевого колеса 1 приводимый червяком 2 зубчатый сектор 3 с рычагом 5, поворачиваясь относительно шарнира 4, через тяги 6 и поворотные цапфы 7 поворачивает колеса 8. Эта схема надежна, но требует дополнительной энергии, машинист быстро адаптируется к процессу управления, но используется только в легких машинах. В рычажно-гидравлической системе управления усилие от ноги на педаль управления 7 через гидравлический цилиндр 5 по трубопроводу 4 передается в рабочий цилиндр 3, поршень которого через рычаг 9 воздействует на сбегающий конец тормозной ленты 1. Пружины 2 и 8 служат для возврата системы в исходное положение после снятия ноги с педали управления (рис. 2). Утечки рабочей жидкости пополняются из бачка 6. К недостаткам гидравлических систем управления относят быстрое нарастание давлений рабочей жидкости (0,2 с) в исполнительных органах и, как следствие, - резкое их включение и возникновение существенных динамических нагрузок в элементах конструкции. Этот недостаток легко устраняется в пневматических системах управления, широко применяемых в строительных машинах. В пневматических системах управления компрессор 2 приводится в движение от двигателя 1 (рис. 3). Рис. 3. Пневматическая система управления Воздух компрессором всасывается через воздухозаборник 4 и фильтр 3 и через влагомаслоотделитель 6 нагнетается в аккумулирующую емкость-ресивер 7. При включении пневматических золотников 8 и 8' воздух поступает в пневмокамеру муфты или тормоза 9 или в пневмоцилиндр 14. В пневмокамерах тормозов в отличие от цилиндров функцию поршня выполняет резиновая диафрагма 12, соединенная со штоком 10 и
Рис.1. Рычажно-механическая СУ ходовыми колесами мобильной машины
удерживаемая в нормальном положении пружиной 11. Быстрому возвращению диафрагмы пневмокамеры и штока в исходное положение при выключении кроме пружины способствует клапан быстрого оттормаживания 13, выбрасывающий воздух в непосредственной близости от диафрагмы. Предохранительный клапан 5 в системе настраивается на давление, превышающее номинальное на 5-7 %. К недостаткам системы пневматического управления относятся: необходимость тщательной очистки воздуха от механических примесей, масла и влаги; несвоевременное удаление конденсата из системы может приводить к ее замерзанию в холодное время. В системах автоматизированного управления рабочими органами, а также при рулевом управлении пневмоколесных машин применяются следящие системы гидропривода. Следящей называют такую гидравлическую систему, которая имеет обратную связь и в которой происходит усиление мощности. На рис 4 представлена схема рулевого управления следящего действия. Принцип действия этой системы состоит в следующем. При повороте рулевого колеса 3, например, вправо, поршень гидроцилиндра рулевой колонки 4 перемещается влево, навинчиваясь по нарезке вала руля. При этом он вытесняет часть жидкости из левой полости в сервоцилиндр 7. Под действием давления
Рис.4. Схема рулевого управления следящего действия
жидкости поршень сервоцилиндра переместится влево и сдвинет следящий золотник 8 из нейтрального положения II в положение III. При этом жидкость от насоса 2 поступит к двойному управляемому обратному клапану 9, откроет его и переместит поршень рабочего цилиндра 10. Из полости рабочего цилиндра 12 жидкость через клапан 9 и золотник 8 поступит в сливную линию. При этом будет осуществлен поворот колес машины на определенный угол. При остановке золотника поршень будет перемещать траверсу 11, а последняя через жесткую обратную связь-корпус следящего золотника влево до восстановления положения II. При этом подача жидкости к цилиндру 10 и, следовательно, поворот колес прекратятся. Для дальнейшего поворота колес или восстановления первоначального положения колес рулевое колесо управления поворачивается в соответствующую сторону на определенный угол. Таким образом, поворот колес осуществляется по методу слежения за поворотом рулевого колеса. Пружинный аккумулятор 13 с зарядными клапанами 14 и обратными клапанами 5 и 6 служит для пополнения системы управления маслом в случае его утечки через уплотнения, клапаны 15 и 16 - для регулирования системы. Применение гидравлической и пневматической систем дает возможность дистанционного управления и автоматизации работы машины с использованием электроники и микропроцессорной техники. Наиболее целесообразны комбинации различных систем управления-электрогидравлических и электропневматических. ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН Назначение, структура, виды, характеристики оборудования Ходовое оборудование предназначено для передачи нагрузок на опорное основание и для передвижения машин. Оно бывает активное (самоходные) и пассивное (на буксире за тягачом). Ходовое оборудование (ХО) состоит из движителя, подвески, опорной рамы или осей, механизма передвижения. По типу движителя ХО подразделяют на: гусеничное, шинноколесное (пневмоколесное), рельсоколесное и специальное (шагающее, вездеходное и др.). Гусеничное ходовое оборудование применяют для передвижения по бездорожью. Это машины малой мощности массой 1-2 т и мощные с массой в сотни и тысячи тонн. Они обеспечивают восприятие значительных нагрузок при сравнительно низком давлении на грунт, большие тяговые усилия и хорошую маневренность. Недостатки – значительная масса, материалоемкость, недолговечность, высокая стоимость ремонтов, низкие КПД и скорость движения. Передвигаются своим ходом только в пределах стройплощадок. Для их перевозки используют тягачи со специальными прицепами – трайлерами. Шинноколесное ходовое оборудование - для машин, где транспортная операция – главная (самоходные скреперы до 3 км), где часто меняются рабочие площадки, отстоящие одна от другой на значительных расстояниях. Особенность – повышенные транспортные скорости, большая мобильность, долговечность и ремонтопригодность. Рельсоколесное ходовое оборудование. Оно отличается простотой устройства, невысокой стоимостью, достаточной долговечностью и надежностью. Это тележка, оборудованная двумя осями с металлическими одно- или двухребордными колесами. Такие машины используют энергию внешней электросети. Недостатки: сложность перебазирования, дополнительные затраты на устройство и эксплуатацию рельсовых путей. Это ходовое оборудование применяют для башенных и железнодорожных кранов, цепных и роторно-стреловых экскаваторов, экскаваторов-профилировщиков. Специальное ходовое оборудование имеет несколько конструктивных решений. Выпускают с механическим и гидравлическим приводом. Шагающий ход обеспечивает низкие удельные давления на грунт и высокую маневренность. Недостаток: малые скорости передвижения (до 0,5 км/ч). Для мощных экскаваторов - драглайнов. Основные технико-эксплуатационные показатели ХО: скорость передвижения, проходимость – способность передвигаться в различных эксплуатационных условиях (по рыхлым и переувлажненным грунтам) и маневренность – это способность машин изменять направление движения в стесненных условиях. Давление на грунт – от 0,03 до 0,7 МПа. Тяговые усилия – 45-60% от массы машины. Обеспечение машиной необходимых величин давления на грунт, тягового усилия и клиренса (расстояние от поверхности дороги до наиболее низкой части машины) характеризует ее проходимость. Проходимость определяется глубиной колеи h (м), которая увеличивается с ростом давления р на контактную поверхность между опорной частью ходового оборудования и грунтом. , (1) где c – коэффициент постели (с=0,1-0,5 МПа/м – свеженасыпной песок, влажная мягкопластичная глина; с=20-100 МПа/м – скальные грунты, известняки, песчаники, мерзлота). Маневренность характеризуется радиусом разворота R и шириной дорожного коридора Вд.к.. В стесненных условиях применяют короткобазовые пневмоколесные, двухосные гусеничные машины, имеющие меньшие радиусы поворота. Система технической эксплуатации
В процессе эксплуатации особо важное место отводится поддержанию машин в технически исправном состоянии. Для поддержания машин в технически исправном состоянии существует многоуровневая система ремонта или технической эксплуатации. Эта система является составляющим элементом дорожно-строительной организации. Этот элемент-позволяет обеспечивать работоспособное состояние парка машин. Вследствие вышесказанного роль системы технической эксплуатации немаловажна в дорожно-строительном производстве.
Поддержание машин в технически исправном состоянии может быть выполнено при соответствующей организации системы технической эксплуатации. Анализ научных работ, где рассматривается совершенствование системы технической эксплуатации, показал, что большое количество работ посвящено совершенствованию планирования и организации ТО и ремонта машин, наиболее значительные работы выполнены авторами: В.Г. Гаркави /15, 71/, Д.П. Волковым /10/, СЕ. Канторером /49/, Б.С. Ивановым /27/ С.Н. Николаевым /10, 70/, A.M. Шейниным /129, 130/, В.М. Михлиным /61/, О.А. Бардышевым /75/, А.В. Каракулевым /39, 40/, П.Т. Фроловым /115/, P.M. Пе-туховым /71/, Р.Н. Колегаевым /46/, С.К. Полянским /90/, А.П. Крившиным /49, 88/, Е.С. Кузнецовым /51,52/, Б.С. Филипповым /130/, Ф.Ю. Керимовым /130/, Б.С. Клейнером /44, 45/, Б.Ф. Хазовым /67/ и другими учеными, выполнявшими исследования в данной области, что нашло отражение в следующих работах: /1, 20, 21, 27, 37, 48, 61, 62, 63, 66, 67, 68, 76, 84, 87, 107, 113, 116, 117,120,131,132/.
Влиянию факторов эксплуатации на использование машин и режим их работы посвящены работы Н.Г. Гаркави /15/, А.В. Каракулева /39, 40/, Р.А. Макарова /133/, Д.П. Волкова, С.Н. Николаева /10,70/ и других авторов /12,24,26,42,67,75,79,117/.
Необходимость поддержания высокого уровня работоспособности требует, чтобы большая часть неисправностей была предупреждена. Задача ТО состоит в предупреждении возникновения отказов и неисправностей, а ремонта — в их устранении.
В нашей стране ТО и ремонт дорожно-строительных машин и механизмов, как и сельскохозяйственных машин, станков, автомобилей, транспортных средств и др., производятся на плановой основе проведения диагностики технического состояния машин, представляющей собой систему ТО и ремонта. Согласно /97/ система ТО и ремонта, основанная на диагностировании технического состояния техники, представляет собой совокупность мероприятий по организации и технологии ТО и ремонта, хранения машин, материально-технического обеспечения, направленных на поддержание машин в работоспособном состоянии.
Современное состояние системы ТО и ремонта строительных машин является результатом длительного развития и совершенствования, отражающих динамику изменения парка строительных машин. Истоками развития данной области, положившими начало исследованию в направлении совершенствования эксплуатации машин, можно считать период 20-30-х годов, когда были введены заявочные текущие и капитальные ремонты, выполнение которых осуществлялось по мере необходимости. Совершенствование парка техники потребовало разработки концепций поддержания машин в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации. Поэтому в начале 30-х годов создается послеосмотровая система, а для ведущих машин вводится система стандартных ремонтов. К концу 30-х годов были сформулированы основные положения системы периодических ремонтов.
Существующая в настоящее время система ТО и ремонта машин предусматривает мероприятия по поддержанию и восстановлению работоспособ 18 ности, выполняемые на основе проведённого диагностирования технического состояния. Система ремонта и ТО , основанная на проведении диагностирования технического состояния машин, в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства имеет свои особенности, связанные с принятыми в отрасли условиями и режимом эксплуатации техники.
Независимо от особенностей системы ремонта и ТО , принятой в отрасли, основные цели и задачи могут быть сведены к следующим: — обеспечение высокого уровня надежности машин в эксплуатации за счет периодического ремонта и ТО ; — обеспечение максимальной производительности машин при минимальных затратах в эксплуатации; — развитие производственно-технической базы и обеспечение материальными ресурсами и технической документацией; — сокращение простоев машин в ремонте и ожидании ремонта; — совершенствование организации и технологии технической эксплуатации машин; — повышение эффективности использования парка машин при своевременном проведении профилактических мероприятий.
До 2000 г. действовала планово-предупредительная система ТО и ремонта, основанная на прогнозировании технического состояния узлов и агрегатов машин.
Основные положения планово-предупредительной системы ТО и ремонта машин в строительстве определялись СНиП Ш-1-76 и «Рекомендациями по организации ТО и ремонта строительных машин», разработанными ЦНИИОМТП и ВНИИстройдормашем, которые были определены в 1978 г. /96/.
Общая методика теоретических исследований
43 Решение поставленных в работе задач проводилось на основе базовых положений методологии системного анализа:
1. Постановка задачи - определяют объект, цели и задачи исследования, а также критерии для изучения и управления объектом.
2. Анализ решаемой задачи - назначают границы изучаемой системы и определяют ее структуру; объекты и процессы, имеющие отношение к поставленной цели, разбивают на изучаемую систему и внешнюю среду. Затем выделяют отдельные составляющие части системы, устанавливают взаимодействие между ними и внешней средой. Составляют математические модели подсистем и системы в целом.
3. Решение поставленной задачи - исследование полученных математических моделей подсистем и системы в целом с целью определения количественной оценки связей между структурными составляющими системы. Затем формулируют выводы и принимают решения, подлежащие реализации.
Системный анализ объекта опирается на математическое описание тех или иных фактов, явлений, процессов. В настоящее время широкое распространение получило слово "модель". Понятие "модель" допускает много различных трактовок, существует классификация моделей и т.д. Под понятием "модель" понимается некоторое описание, отражающее именно те особенности изучаемого процесса, которые и интересуют исследователя. Точность, качество такого описания определяются прежде всего соответствием модели тем требованиям/которые предъявляются к исследованию.
Если при описании моделей используется язык математики, то говорят о математических моделях/99, 100, 121/.
Как уже упоминалось выше, основную часть теоретических исследований составляет математическое моделирование. Построение математических моделей является основой всего системного анализа. Составленная модель с достаточной степенью точности должна отражать исследуемые свойства объектов. В данной работе модель описывает парк дорожно-строительных ма 44 шин и ремонтную базу различными показателями, которые представлены в виде систем уравнений и неравенств. При этом, чтобы модель действительно работала, необходимо, чтобы были заданы первоначальные исходные данные, граничные условия, в пределах которых может варьироваться каждая из величин, а также численные значения используемых коэффициентов.
Математическая модель, составленная в данной работе, обладает с точки зрения автора следующим преимуществом. Рассматриваются две системы одновременно, можно более точно координировать их совместное управление. Тем самым ликвидируется несогласованность работы двух систем, возникающая из-за неучёта связей между ними. Одним из показателей, который необходимо назначать исходя из функционирования подсистем технической и производственной эксплуатации, является периодичность проведения ТО и ремонта парка дорожно-строительных машин. Разумеется, в процессе моделирования приходилось прибегать к некоторого рода допущениям.
В экономико-математической модели коэффициент дисконтирования приведён для постоянной нормы дисконта. Это позволяет исследовать системы в масштабах настоящего времени. В последнее время наблюдается незначительный рост инфляции, что также можно отразить в созданной модели.
При определении рациональной периодичности проведения ремонта приходилось разбивать общий интервал наработки на более мелкие интервалы. Для скреперов интервал наработки 10 000 машиночасов был разбит на пять частей. Продолжительность каждого интервала составила 2 000 машиночасов. Условно было принято, что через такое количество наработанных машино-часов происходит отказ машины. Для бульдозеров интервал наработки 7 000 машиночасов был разбит на три части. Первый интервал составил 3 000 машиночасов, остальные два - по 2 000 машиночасов.
При определении значения рациональной периодичности на различных интервалах было принято следующее условие Jfy-(tpany пу) іршу. Для определения значения рациональной периодичности проведения ремонта продолжительность следующего интервала составит Ну — ( рацу Щ) "г Ну+\, где Ну, Ну+\ - начальный и последующий интервалы наработки, маш. ч ; /рац ,-значение рациональной периодичности проведения ремонта; пу- количество ремонтов. Следующее допущение будет использовано при переводе продолжительности ремонта в трудоёмкость с помощью следующей формулы: f=t/L, (2.1) где Т -трудоёмкость ремонта, чел.-ч; t- продолжительность ремонта, ч; L — количество ремонтников, чел. В качестве допущения будет принято, что количество ремонтников выполняющих один ремонт, для скреперов составляет 1 чел./смену, для бульдозеров - 2 чел./смену. В модели используется динамика изменения эксплуатационной производительности машин, изменяющаяся с увеличением наработки. Этот эксплуатационный показатель исследуется при помощи двух методов анализа: вероятностного и регрессионного.
Исследование эксплуатационной производительности машин вероятностным методом позволило установить закон распределения случайной величины, его количественные характеристики, а главное, доверительные интервалы рассеивания случайной величины при установленной надёжности или коэффициенте доверия /74, 104, 106/.
Математическое описание влияния периодичности ремонта на продолжительность использования машины, работающей на объекте
Для оценки функционирования различных систем существует множество критериев. Поскольку в настоящей работе рассматривается функционирование системы "дорожно-строительное предприятие" и её составляющих, систем технической и производственной эксплуатации, то необходимо определить наиболее подходящий критерий.
Одним из наиболее приемлемых экономических показателей является прибыль. Этот показатель наиболее полно позволяет оценить степень эффективности функционирования дорожно-строительного предприятия. Для определения этого показателя используется следующая формула: Л = Р-С-Н, (3.3) где П — прибыль в рублях; Р — выручка от реализации продукции (по ценам, установленным в централизованном или договорном порядке) в рублях; С — себестоимость продукции в рублях; И — общая сумма налогов и выплат из балансовой прибыли в рублях.
Однако в настоящей работе исследованию подвержены системы технической и производственной эксплуатации, в отношении которых необходимо использовать показатели, оснащённые не только экономическими, но и отражающими технические параметры.
К моменту написания данной работы было предложено несколько методик, в том числе и для оценки функционирования систем технической и производственной эксплуатации /38/. Наиболее широкое применение в качестве критерия оценки эффективности получили приведённые и удельные приве 58 денные затраты. Приведённые затраты представляют собой сумму себестоимости и нормативной прибыли: Z=C + EHK, (3.4) где Z - приведённые затраты единицы продукции (работ) в рублях; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; К - удельные капитальные вложения в рублях.
Наряду с преимуществами этого показателя, существует весомый недостаток. Отражение только затрат при функционировании системы не позволяет оценить её в глобальном масштабе, поэтому необходим такой показатель, который бы учитывал экономические результаты, получаемые в результате предпринимаемых мероприятий.
Такие показатели были постепенно выработаны в методиках, последовательно сменявших друг друга /58/. Это следующие показатели: - чистый дисконтированный доход; - индекс доходности; - внутренняя норма доходности; - срок окупаемости. Из всех показателей эффективности важнейшим является чистый дисконтированный доход (NPV) /58/. Если в течение расчётного периода не происходит инфляционного изменения цен или расчёт производится в базовых ценах, то величина NPV для постоянной нормы дисконта вычисляется NPV ZCEt-RtJ-a!, (3.5) ы где Е - норма дисконта, выраженная в долях единицы в год; Я[ - стоимостная оценка результатов осуществления мероприятий за расчётный период; а/ - коэффициент дисконтирования.
Норма дисконта используется для приведения разновременных затрат, результатов и эффектов и равна приемлемой для инвестора норме дохода на капитал. При оценке функционирования систем технической и производственной эксплуатации соизмерение разновременных показателей осуществляют путём приведения {дисконтирования) их к ценности в начальном периоде.
Дисконтирование денежного потока на 1-м шаге (расчётном периоде) осуществляется путём умножения его значения на коэффициент дисконтирования.
Значение денежного потока или экономического эффекта за расчётный период приводится в методике 1994 г. и определяется по следующей формуле: т щ-zi (3.6) где ф/ - экономический эффект мероприятия за расчётный период; Z/ - стоимостная оценка затрат на осуществление мероприятия за расчётный период. В методике 2000 г. /58/ коэффициент дисконтирования предлагается определять по следующей формуле Щ= ! -, (3.7) (1 + ЕУ - где //-момент окончания 1-го шага, = \,L ;L- горизонт расчёта; f — момент приведения.
Для того чтобы признать функционирование систем технической и производственной эксплуатации эффективным, необходимо, чтобы чистый дисконтированный доход (ЧДД) был положительным; при сравнении альтернативных вариантов функционирования этих систем предпочтение должно отдаваться тому варианту, у которого большее значение ЧДД. Кроме вышеупомянутых критериев, в методических рекомендациях предлагается использование других: границы безубыточности, укрупнённой оценки устойчивости проекта и т. д. Выбор и обоснование критерия оценки эффективности основаны на том, насколько используемый показатель или показатели смогут отразить эффективность функционирования систем технической и производственной эксплуатации. В настоящей работе рассматриваются составляющие такой системы, как дорожно-строительное предприятие; вследствие этого необходим такой критерий, который бы содержал помимо экономических и технические параметры. Но прежде чем приспособить экономический критерий к описанию функционирования технических систем, необходимо выбрать наиболее подходящий показатель или показатели оценки.
В методике 2000 г. /58/ рекомендуется использовать показатель ЧДД. Преимуществом этого показателя является то, что помимо затрат на функционирование систем технической и производственной эксплуатации можно учитывать и результаты от проделанной работы. Использование этого показателя позволяет более полно оценить функционирование технических систем, в частности, систем технической и производственной эксплуатации. Важным достоинством этого критерия является то, что и затраты, и результаты, и эффекты можно приводить к базисному моменту времени.
В настоящей работе особое внимание будет уделено динамике изменения эксплуатационной производительности, которая, в свою очередь, влияет на доход, который приносит эксплуатируемая машина /41, 46, 86/.
Издержки, связанные с работой системы технической эксплуатации, можно показать через стоимость ремонточаса, которая является составляющей показателя ЧДД /58/.
Определение вероятностных параметров эксплуатационной производительности бульдозеров
Существует множество работ, посвященных определению рациональной периодичности проведения ТО и ремонта /51, 90, 130/.
В настоящее время одними из самых распространённых методов определения рациональной периодичности проведения ТО и ремонта являются технико-экономический и экономико-вероятностный. Эти методы нашли широкое применение в области планирования проведения ТО и ремонта, однако существенным недостатком этих методик является то, что назначение рациональной наработки между ТО, ремонтами определяется на основе затрат, связанных с функционированием только технической системы эксплуатации. Недостатком такого подхода является односторонность, субъективность определения рациональной периодичности проведения ТО и ремонта. Другими словами, наработка между ТО и ремонтами задаётся без учёта снижения эксплуатационных показателей, которые в свою очередь влияют на показатели эффективности работы парка дорожно-строительных машин /29/.
В данной работе уделено внимание разработке метода для определения рациональной периодичности проведения ремонтов дорожно-строительных машин. Особенностью предлагаемой методики является учёт изменения в процессе эксплуатации такого показателя, как эксплуатационная производительность.
В работе /129/ A.M. Шейнин отмечает, что в результате проведения ТО и ремонта возникают простои, которые снижают значение эксплуатационной производительности дорожно-строительных машин. Однако эксплуатационная производительность рассматривается только как функция надёжности и влияние на неё предлагается отображать через коэффициент технического использования. Учитывая влияние только простоев в зоне ТО и ремонта, не учитывается влияние остальных факторов. К этим факторам причисляются следующие: организационные, технологические, социальные, метеорологические/5,134/.
В результате, необходимо учитывать динамику изменения эксплуатационной производительности дорожно-строительных машин с учётом влияния вышеприведённых факторов.
Предлагаемое в данной работе совершенствование методики определения рациональной периодичности позволит оценивать дату выхода машины в ремонт, учитывая затраты, не только связанные с проведением профилактических мероприятий, но и недополученными финансовыми результатами от падения эксплуатационной производительности машин.
Определение рациональной периодичности проведения ТО и ремонтов для скреперовВ качестве одного из исследуемых объектов был выбран самоходный скрепер марки ДЗ-.11П.
Для машин данной марки были определены зависимости изменения эксплуатационной производительности с учетом различных факторов и продолжительности ТО и ремонта машин в процессе эксплуатации.
Наработка скрепера рассматривалась на интервале 63-6000 машиночасов. Наработка машины была разбита на три интервала. В каждом интервале машины наблюдается различная интенсивность падения часовой эксплуатационной производительности. Интенсивность падения часовой эксплуатационной производительности зависит во многом от технического состояния машины. Назначение такой рациональной периодичности, которая учитывала бы интенсивность падения часовой эксплуатационной производительности, позволяет более эффективно использовать парк мащин.
Для определения рационального межремонтного цикла каждый интервал в 2000 маш. ч был разбит на десять частей и составлял: 100, 200, ...., 2000 машиночасов.
Для расчёта использовались результаты регрессионного анализа изменения часовой эксплуатационной производительности и продолжительности проведения ТО и ремонта, полученные при доверительной вероятности 0,95. Для каждого значения регрессионного анализа существуют верхняя и нижняя границы доверительного интервала.
Исходя из вышесказанного, каждое полученное значение рациональной периодичности будет иметь верхнюю и нижнюю границы рассеивания при доверительной вероятности 0,95. Значения рациональной периодичности рассчитывались для скрепера при выполнении разработки и перемещении грунта до 400 м.
Для определения недополученных финансовых результатов, связанных с падением эксплуатационной производительности машин, затрат на проведение ТО и ремонта были использованы формулы (3.65) - (3.70). Результаты расчёта для интервала № 1 сведены в табл. 4.30.
Результаты расчёта затрат из-за падения производительности и проведения ТО и ремонта скреперов для остальных интервалов приведены в табл.П2.1 - П2.4 прил. 2. Значения рациональной периодичности для скрепера, определённые на каждом из интервалов, сведены в табл. 4.31. По полученным данным был построен график изменения суммарных затрат в зависимости от выбранного межремонтного цикла (рис. 4.37).
Каждая из кривых была описана полиномом 5-й степени: zBc = -3 х Ю-16 Л5 +7 х О-12 4-5xlO"V+ 0,0001 Л2- 0,0647 + 1097,4;(4.12) zMOc = -2 х lO- V +2 xlO"-12 к4 - 8 х Ю"9 Л3 - 2 х10-5 + 0,101 \к+ 54,2;(4.13) z„c = -6x 10 16/с5+ 1 х Ю"п/с4-1 х Ю 7 Л3+ 0,0004 Л2-0,3361 +659,0,(4.14) где zcB, zcM0, zcH — соответственно значения рациональной периодичности для верхней границы, среднего значения и нижней границы; к— наработка, маш.
Анализируя полученную зависимость, можно сказать о том, что с увеличением наработки наблюдается рост значения рациональной периодичности. Рост значения рациональной периодичности свидетельствует о влиянии значения эксплуатационной производительности и объёма ТО и ремонта на доход, получаемый от использования единичной машины. Полученные результаты будут более точными, если учитывать фактическое значение эксплуатационной производительности и продолжительности ТО и ремонта единичной машины. Полученные зависимости могут быть использованы при аварийно-восстановительной, планово-предупредительной, по техническому состоянию стратегиям. Характер изменения зависимости рациональной периодичности для скрепера свидетельствуют о том, что с увеличением наработки экономически целесообразнее, чтобы межремонтная наработка увеличивалась. Несоответствие фактического значения межремонтной наработки с рациональным значением периодичности будет свидетельствовать о недополученных финансовых результатах при эксплуатации скрепера.
Способы энергосбережения в электрических двигателях сдм. Энергосбережение при эксплуатации электродвигателей
В соответствии с Федеральным законом РФ "Об энергосбережении" на промышленном предприятии должны быть разработаны мероприятия по экономии электроэнергии применительно к каждой электроустановке. В первую очередь это относится к электромеханическим устройствам с электрическим приводом, основной элемент которого электродвигатель. Известно, что более половины всей производимой в мире электроэнергии потребляется электродвигателями в электроприводах рабочих машин, механизмов, транспортных средств. Поэтому меры по экономии электроэнергии в электроприводах наиболее актуальны.
Задачи энергосбережения требуют оптимального решения не только в процессе эксплуатации электрических машин, но и при их проектировании. В процессе эксплуатации двигателя значительные потери энергии наблюдаются в переходных режимах и в первую очередь при его пуске.
Потери энергии в переходных режимах могут быть заметно снижены за счет применения двигателей с меньшими значениями моментов инерции ротора, что достигается уменьшением диаметра ротора при одновременном увеличении его длины, так как мощность двигателя при этом должна оставаться неизменной. Например, так сделано в двигателях краново-металлургических серий, предназначенных для работы в повторно-кратковременном режиме, с большим числом включений в час.
Эффективным средством снижения потерь при пуске двигателей является пуск при постепенном повышении напряжения, подводимого к обмотке статора. Энергия, расходуемая при торможении двигателя, равна кинетической энергии, запасенной в движущихся частях электропривода при его пуске. Энергосберегающий эффект при торможении зависит от способа торможения. Наибольший энергосберегающий эффект происходит при генераторном рекуперативном торможении с отдачей энергии в сеть. При динамическом торможении двигатель отключается от сети, запасенная энергия рассеивается в двигателе и расхода энергии из сети не происходит.
Наибольшие потери энергии наблюдаются при торможении противовключением, когда расход электроэнергии равен трехкратному значению энергии, рассеиваемой в двигателе при динамическом торможении. При установившемся режиме работы двигателя с номинальной нагрузкой потери энергии определяются номинальным значением КПД. Но если электропривод работает с переменной нагрузкой, то в периоды спада нагрузки КПД двигателя понижается, что ведет к росту потерь. Эффективным средством энергосбережения в этом случае является снижение напряжения, подводимого к двигателю в периоды его работы с недогрузкой. Этот способ энергосбережения возможно реализовать при работе двигателя в системе с регулируемым преобразователем при наличии в нем обратной связи по току нагрузки. Сигнал обратной связи по току корректирует сигнал управления преобразователем, вызывая уменьшение напряжения, подводимого к двигателю в периоды снижения нагрузки.
Если же приводным является асинхронный двигатель, работающий при соединении обмоток статора "треугольником", то снижение подводимого к фазным обмоткам напряжения можно легко реализовать путем переключения этих обмоток на соединение "звездой", так как в этом случае фазное напряжение понижается в 1,73 раза. Этот метод целесообразен еще и потому, что при таком переключении повышается коэффициент мощности двигателя, что также способствует энергосбережению.
При проектировании электропривода важным является правильный выбор мощности двигателя. Так, выбор двигателя завышенной номинальной мощности ведет к снижению его технико-экономических показателей (КПД и коэффициента мощности), вызванных недогрузкой двигателя. Такое решение при выборе двигателя ведет как к росту капитальных вложений (с ростом мощности увеличивается стоимость двигателя), так и эксплуатационных расходов, поскольку с уменьшением КПД и коэффициента мощности растут потери, а, следовательно, растет непроизводительный расход электроэнергии. Применение двигателей заниженной номинальной мощности вызывает их перегрузку при эксплуатации. Вследствие этого растет температура перегрева обмоток, что способствует росту потерь и вызывает сокращение срока службы двигателя. В конечном счете возникают аварии и непредвиденные остановки электропривода и, следовательно, растут эксплуатационные расходы. В наибольшей степени это относится к двигателям постоянного тока из-за наличия у них щеточно-коллекторного узла, чувствительного к перегрузке.
Большое значение имеет рациональный выбор пускорегулирующей аппаратуры. С одной стороны, желательно, чтобы процессы пуска, торможения реверса и регулирования частоты вращения не сопровождались значительными потерями электроэнергии, так как это ведет к удорожанию эксплуатации электропривода. Но, с другой стороны, желательно, чтобы стоимость пускорегулирующих устройств не была бы чрезвычайно высокой, что привело бы к росту капитальных вложений. Обычно эти требования находятся в противоречии. Например, применение тиристорных пускорегулирующих устройств обеспечивает наиболее экономичное протекание процессов пуска и регулирования двигателя, но стоимость этих устройств пока еще остается достаточно высокой. Поэтому при решении вопроса целесообразности применения тиристорных устройств следует обратиться к графику работы проектируемого электропривода. Если электропривод не подвержен значительным регулировкам частоты вращения, частым пускам, реверсам и т.п., то повышенные затраты на тиристорное либо другое дорогостоящее оборудование могут оказаться неоправданными, а расходы, связанные с потерями энергии, - незначительными. И наоборот, при интенсивной эксплуатации электропривода в переходных режимах применение электронных пускорегулирующих устройств становится целесообразным. К тому же следует иметь в виду, что эти устройства практически не нуждаются в уходе и их технико-экономические показатели, включая надежность, достаточно высоки. Необходимо, чтобы решение по применению дорогостоящих устройств электропривода подтверждалось технико-экономическими расчетами.
Решению проблемы энергосбережения способствует применение синхронных двигателей, создающих в питающей сети реактивные токи, опережающие по фазе напряжение. В итоге сеть разгружается от реактивной (индуктивной) составляющей тока, повышается коэффициент мощности на данном участке сети, что ведет к уменьшению тока в этой сети и, как следствие, к энергосбережению. Эти же цели преследует включение в сеть синхронных компенсаторов. Примером целесообразного применения синхронных двигателей является электропривод компрессорных установок, снабжающих предприятие сжатым воздухом. Для этого электропривода характерен пуск при небольшой нагрузке на валу, продолжительный режим работы при стабильной нагрузке, отсутствие торможений и реверсов. Такой режим работы вполне соответствует свойствам синхронных двигателей.
Используя в синхронном двигателе режим перевозбуждения, можно достичь значительного энергосбережения в масштабе всего предприятия. С аналогичной целью применяют силовые конденсаторные установки ("косинусные" конденсаторы). Создавая в сети ток, опережающий по фазе напряжение, эти установки частично компенсируют индуктивные (отстающие по фазе) токи, что ведет к повышению коэффициента мощности сети, а следовательно, к энергосбережению. Наиболее эффективным является применениеконденсаторных установок типа УКМ 58 с автоматическим поддержанием заданного значения коэффициента мощности и со ступенчатым изменением реактивной мощности в диапазоне от 20 до 603 квар при напряжении 400 В.
Необходимо помнить, что энергосбережение направлено на решение не только экономических, но и экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.