книги из ГПНТБ / Ермолов, Л. С. Основы надежности сельскохозяйственной техники учебное пособие

Планирование потребности в запасных частях для сель­ скохозяйственной техники связано с решением задачи прогнозирования расхода деталей на предстоящий плано­ вый период и определения количества деталей, необходимых для запаса в целях обеспечения ритмичной работы ремонт­ ных предприятий и бесперебойной работы машин.

Расход запасных частей зависит от большого числа слу­ чайных факторов: величины ресурсов и степени вариации этих ресурсов, годовой наработки и межремонтного ресурса машины, на которой установлена деталь, старения машины, почвенно-климатических особенностей эксплуатации, уров­ ня технического обслуживания и ремонта машин.

Впериод проектирования, испытания и в первые годы эксплуатации машин наиболее приемлемы методы опреде­ ления норм расхода запасных частей, основанные на при­ менении экспериментальных данных об интенсивности из­ нашивания деталей.

Для уточнения норм, полученных в процессе эксплуата­ ции, применяются статистические методы с использованием сведений о замене деталей в реальных условиях эксплуа­ тации.

Врезультате исследований расхода деталей для тракто­

ров и комбайнов различных марок, выполненных в Целин­ ном филиале ГОСНИТИ, разработаны три метода прогно­ зирования расхода запасных частей с учетом возрастного состава и основных ремонтных и эксплуатационных харак­ теристик машин: среднестатистический, вариационно-ста­ тистический и расчетно-экспериментальный.

Схема выполнения расчетов при прогнозировании рас­ хода запасных частей показана на рисунке 60.

Среднестатистический метод прогнозирования расхода деталей наиболее применим для сельскохозяйственной техники, длительное время находящейся в эксплуа­ тации.

При этом прогнозирование расхода деталей ведется на основании норм расхода, дифференцированных по срокам службы машины. В свою очередь, эти нормы определяют по фактическим данным расхода деталей, полученным в ре­ зультате наблюдений за «подопытными» машинами, сгруп­

пированными по годам работы, и на основании расхода за каждый год.

Пересчитывают расход деталей на 100 машин и полу­ чают в первом варианте нормы расхода деталей последова­ тельно за каждый год службы.

152

Рис. 60. Схема расчетов при прогнозировании расхода запасных частей различными методами.

Скорректировав полученные нормы с учетом возможно­ сти восстановления деталей, качества дефектовочных ра­ бот при ремонте и уровня технического обслуживания, окон­ чательно получают уточненные нормы расхода деталей, диф­ ференцированные по годам службы машин.

Расход деталей на t-й с момента расчета год можно определить по формуле

где Nj — годовая норма расхода детали на /-й год службы машин, шт.;

/И;_; — число машин (/ — i)-й возрастной группы в мо­ мент расчета, шт.;

Т„ — срок службы машин, находящихся в эксплуа­ тации наиболее длительное время, годы.

153

В этой формуле коэффициент Кс характеризует про­ гнозируемое изменение нормы расхода, обусловленное улучшением технической эксплуатации и ремонта машин, а также совершенствованием их конструкции и повыше­ нием качества изготовления.

Вариационно-статистический метод прогнозирования рас­ хода деталей сложнее среднестатистического. Однако он позволяет определить расход запасных частей через меньшее время после начала поступления машин данной модифика­ ции в сельское хозяйство (через 3—4 года). Этот метод точ­ нее, так как учитывает вариацию ресурса деталей.

Исходными данными для расчетов при использовании вариационно-статистического метода служат распределения ресурсов деталей, получаемые на основании статистических данных замены деталей во время эксплуатации и при ре­ монте машин.

Процесс замены деталей машин — это процесс восста­ новления, а поэтому при прогнозировании расхода запас­ ных частей можно использовать теорию восстановления.

Для деталей сельскохозяйственной техники рассматри­ вают три случая процесса восстановления.

1.Вышедшую из строя деталь заменяют деталью с теми же характеристиками, т. е. параметры функции распреде­ ления ее ресурса не изменяются при последовательных заменах деталей (простой процесс восстановления).

2.Отказавшую первый раз деталь каждый раз заменяют деталью с другими параметрами функции распределения ре­ сурса. При последующих заменах параметры этой функции не изменяются (квазипростой процесс восстановления).

3.Вышедшую из строя деталь заменяют деталью с дру­ гими параметрами функции распределения (общий процесс восстановления).

Для перечисленных процессов восстановления задачи определения расхода решают следующим образом.

П р о с т о й п р о ц е с с в о с с т а н о в л е н и я относится к деталям, ресурс которых значительно больше ресурса узла или сопряжения, в составе которого они рабо­ тают, а также для деталей, выполняющих заданные им технологические функции изолированно от других узлов или сопряжений машины (например, рабочие органы плу­ гов, сеялок и других сельскохозяйственных машин или шины колесных тракторов и сельхозмашин).

Самой важной характеристикой, определяющей расход деталей, является функция их восстановления Я (0, т. е.

154

Т— наработка машины за / лет службы, у. га, мото-часы;

В— плановый срок службы машины, годы.

Всвязи с тем что непосредственный расчет функции восстановления вариационно-статистическим методом весьма затруднителен, для облегчения прогнозирования расхода запасных частей разрабатывают специальные номограммы

итаблицы.

При прогнозировании учитывают средние ресурсы ис­ ходной (новой) детали, эксплуатируемой в доремонтном пе­ риоде машин, и . замененной детали, эксплуатируемой в межремонтный период. Эти ресурсы 2Ф(D) и 2Ф(D) могут быть неодинаковыми, чему способствует процесс старения машины. С целью уменьшения варьирующих исходных величин их нормируют.

156 ,

Для этого наработку t, средние фактические ресурсы, среднее квадратическое отклонение ресурсов ст исходных (новых) и замененных деталей выражают в виде безразмер­ ных отношений:

в целях упрощения одинаковым для исходной и замененной деталей.

Показатель с учитывает влияние старения узла или агрегата.

Значения функций восстановления по расчетным форму­ лам для распределения ресурса по закону Вейбулла и наи­ более часто встречающимся в практике нормированным ис­ ходным характеристикам определяют на ЭВМ «Минск-22».

Для нормального распределения ресурса детали расчет выполняется вручную.

Определить среднее количество запасных частей можно также по таким статистическим данным, как средняя нара­ ботка до отказа /ср или наработка на отказ Т.

Если известно tcp или Т, то среднее количество запасных частей определяют по формуле

(П5)

где Nn — количество изделий, находящихся в эксплуатации;

пи — количество однотипных деталей или сборочных единиц в изделии, работающих в одинаковом ре­ жиме;

t — наработка изделий, для которых определяют не­ обходимое количество запасных частей;

М — расход ресурса детали или сборочной единицы за расчетный период.

При определении запаса сменных деталей на расчетный период эксплуатации, чтобы избежать их дефицита, кроме значений tcp или Т следует учитывать и следующие фак­ торы: характер отказа (устранимый или неустранимый, срочный или несрочный); число однотипных деталей и за­ кон распределения их отказов в течение времени t; интен­ сивность старения деталей в период их хранения; органи­

157

зация ремонта и снабжения предприятия или хозяйства запасными деталями, включая их восстановление; продол­ жительность и стоимость доставки запасных частей; необ­ ходимость замены дефектных деталей, обнаруженных в пе­ риод приработки.

П л а н и р у е м а я с р е д н я я г о д о в а я п о т ­ р е б н о с т ь в з а п а с н ы х ч а с т я х определенного наименования для эксплуатационных потребностей и всех видов ремонта будет

талей, заменяемых при текущем и капиталь­ ном ремонтах;

Nr — количество текущих ремонтов за t лет;

исходя из реальных условий эксплуатации машин.

Если задаться вероятностью того, что в рассматривае­ мый период t не будет простоев из-за отсутствия запасных частей данного наименования, можно определить норвду Ка запаса, соответствующую этой вероятности:

а = Р (т ^Ка),

где т — число отказов деталей данного наименования за определенный период времени t.

Следовательно, вероятность того, что запас заменяемых деталей данного наименования для рассматриваемого пе­ риода времени достаточен, можно определить по формуле

<7з= 1 — а,

где q3— вероятность простоя из-за недостатка запасных частей.

Зная КСр и <7з> по табличным данным [2] определяют норму запаса Ка-

Если количество отказов в рассматриваемом промежутке времени распределяется по закону Пуассона, то, используя

зависимость р = можно по соответствующей таблице

определить норму запаса запасных частей данного наимено­ вания для различных значений а.

158

Для изделий, у которых распределение наработки до отказа не подчиняется экспоненциальному закону или за­ кону Пуассона, среднее количество запасных частей опре­ деляют из выражения

Случайная суммарная наработка машины до полного из­ расходования запасных частей и последующего отказа составит

Чум =

1=1

где ii — наработка до i-го отказа запасной части, установ­ ленной на машину (i = 1, 2,..., Ка + !)•

Чем больше значение Ка + 1, тем распределение /сум ближе к нормальному закону, для которого

г г _(^а~М) — Кср

“ v l ^ + 1 -

где U — значения случайной величйны t при

Р (t)<Ua = a;

О

v = 7- ---- коэффициент вариации наработки до отказа.

*ср

При больших значениях /Сср значение

Ка ^ ?Кср

где

r = l + Z + |z a,

а

7 _ РдУ

V1Q '

Значение г в зависимости от Z можно также определить из таблицы.

Если в комплект запасных частей входят детали k ти­ пов, то, обозначив через qt вероятность того, что из-за не­ достатка деталей i-го типа будет простой, можно записать

k

1 - ( 7з = П С1 ~Чд- 1—1

159

Учитывая, что значения qt обычно малы, это выражение можно преобразовать следующим образом

k

q3~ Y > q i- t=i

При ^ з ^ 0 ,1 0 ошибка в расчетах не превышает 6%, т. е. точность для практики будет достаточной.

Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования рас­ хода деталей, основанный на использовании информации об износах деталей, целесообразно применять для новых машин.

Для получения данных об износостойкости или скоро­ стях изнашивания необходимо проводить микрометраж дета­ лей во время эксплуатации и ремонта машин.

Расчет расхода запасных частей на основе распределе­ ний их скоростей изнашивания позволяет избежать ошибок, связанных с нарушением технологии ремонта и технического обслуживания машин и получить технически обоснованную потребность в сменяемых деталях.'.

Прогнозирование расхода деталей расчетно-эксперимен­ тальным методом ведется следующим образом.

Процесс изнашивания приближенно описывают элемен­ тарной случайной степенной функцией. По распределению скорости изнашивания или износостойкости детали опре­ деляют параметры ее предельного ресурса. При этом поль­ зуются теоремой преобразования случайных величин.

Распределение предельного ресурса можно получить и непосредственно, рассчитав значение этого ресурса для каждого значения скорости изнашивания и обработав затем полученный ряд значений обычными методами.

Применение допустимых размеров предопределяет при ремонте Замену деталей, имеющих износ, превышающий допустимый. Поэтому нормальный (технически обоснован­ ный) ресурс рассматриваемых деталей меньше предельного.

После всего этого определяют функцию восстановления, норму расхода и годовой расход деталей вариационно­ статистическим методом по формулам (112), (113) и (114).

Расчетно-экспериментальным методом решать задачу прогнозирования расхода деталей можно для двух случаев: без учета и с учетом вариации межремонтного ресурса машины.

П р о г н о з и р о в а н и е р а с х о д а д е т а л е й б е з у ч е т а в а р и а ц и и р е с у р с а возможно то­

160

гда, когда машины ставят на ремонт при достижении ими межремонтной наработки или когда межремонтная нара­ ботка имеет небольшую вариацию.

В этом случае находят плотность распределения предель­ ного ресурса исходных деталей и определяют интервалы ресурса деталей, заменяемых при ремонте и имеющих от­ казы в процессе эксплуатации. Интегрируя плотность рас­ пределения ресурса по соответствующим интервалам, под­ считывают вероятность замен и отказов детали.

ность двух процессов восстановления (ресурса детали и межремонтного ресурса отремонтированной машины, в ко­ торой будет работать деталь) со случайными дискретными приращениями вследствие взаимодействия этих процессов.

Контрольные вопросы

1.Какова общая схема расчета машины на надежность?

2.Как оценить вероятность безотказной работы машин при совмест­ ном действии износных и внезапных отказов?

3.Какие известны основные виды соединений элементов системы, различаемые в теории надежности?

4.Как определить вероятность безотказной работы системы при раз­ личных видах соединений элементов?

5.Как установить допустимый износ деталей?

6. Каковы особенности определения допустимых изноеов и допусти­

мых зазоров сопряжений, имеющих недолговечные сменные детали? 7. В чем заключается методика прогнозирования потери работоспо­

собности машин и сроков службы?

8. Каков порядок расчета оптимальной долговечности (сроков службы)

сельскохозяйственной техники?

9.Как прогнозируется расход запасных частей?

10.Каковы методы расчета расхода запасных частей и их сущность?

6 Ермолов Л, С.