автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Ресурсосберегающая методика определения допускаемых при эксплуатации износов элементов, отклонений параметров машин

На правах рукописи

о ии34ЭО!Э1

ДОРОГОЙ Владимир Николаевич

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСКАЕМЫХ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗНОСОВ ЭЛЕМЕНТОВ, ОТКЛОНЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ МАШИН

05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

су

Москва - 2009

Нянв ?о,В

003490191

Работа выполнена в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГОСНИТИ)

Научный руководитель академик РАСХН, доктор технических

наук, профессор

Черноиванов Вячеслав Иванович

Защита состоится 4 февраля 2010 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 006.034.01 Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д.1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д.1.

Автореферат разослан и опубликован на сайте http://www.qosniti.ru 28 декабря 2009 г.

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Голубев Иван Гоигорьевич

кандидат технических наук, доцент Харазов Анатолий Михайлович

Ведущая организация Московский государственный

агроинженерный университет

Ученый секретарь диссертационного совета

Соловьёв РЮ.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существующая методика определения допускаемых нормативов ТО и ремонта характеризуется применением одного допускаемого износа конкретной детали, соединения, отклонения параметра (далее износ) при заданной периодичности междуТО или ремонтом.

Однако износы в процессе эксплуатации не одинаковы за определенный период работы из-за различной скорости изнашивания детали, отклонения параметра машины. Поэтому один норматив износа при различных скоростях изнашивания оказывается целесообразным только для определенного количества элементов с близким рассеиванием скорости изнашивания. Для других деталей один допуск оказывает отрицательное влияние: увеличивается число постепенных отказов при большой скорости изнашивания и неоправданная отбраковка при малой скорости.

Цель и задачи исследования. Цель исследования заключается в разработке новой ресурсосберегающей методики, применение которой устраняет принципиальный недостаток существующей методики. Согласно сформулированной цели обоснованы частные задачи:

1. Обосновать зависимости, обеспечивающие ресурсосберегающую методику определения допускаемого износа детали, отклонения параметрам -

2. Осуществить проверку ресурсосберегающей методики определения • допускаемого износа детали, отклонения параметра машин.

3. Разработать рекомендации по освоению ресурсосберегающей методики определения допускаемого износа детали, отклонения параметра машин.

4. Провести технико-экономическую оценку освоения ресурсосберегающей методики определения допускаемого износа детали, отклонения параметра машин на примере автомобилей и тракторов.

Научная гипотеза заключается в разработке методики определения допускаемых износов, применение которой обеспечивает снижение числа отказов и повышение фактической наработки деталей, параметров состояния машин в 1,5 - 2 и более раз.

Научная новизна работы заключается:

- в выявлении зависимостей, позволяющих определять допускаемые износы деталей машин в целях уменьшения их постепенных отказов и повышения фактически использования ресурса;

- в разработке методики определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров элементов машин перед каяедым межконтрольным периодом.

Предмет исследования: зависимости, обусловливающие разработку методики определения допускаемого при ТО и ремонте износа деталей, в целях снижения числа отказов и увеличения их ресурса.

Объект исследования: состояние элементов машин.

На защиту выносятся.

1. Новая ресурсосберегающая методика определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров машин.

2. Алгоритм определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров машин.

3. Рекомендации по освоению ресурсосберегающей методики определения допускаемого износа, отклонения параметра машин.

Практическая ценность исследований состоит в разработке рекомендаций по:

- расчету допускаемых износов в зависимости их динамики изнашивания деталей и периодичности контроля деталей

- освоению ресурсосберегающей методики определения допускаемого износа, отклонения параметра машин;

- определению технико-экономической оценки разработанной новой методики определения допускаемого износа;

Достоверность результатов. Основные положения и полученные соискателем результаты исследований подтверждены:

- теоретическим анализом результатов определения новой методики определения допускаемых износов деталей;

-достаточной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация результатов. Диссертационная работа и ее отдельные результаты докладывались, обсуждались и получили одобрение на Международной научно-технической конференции "Научные проблемы развития ремонта, технического обслуживания машин, восстановления и упрочнения деталей 11 -12 декабря 2007 г. (ГНУ ГОСНИТИ, Москва); на совещании «Организация ТО и ремонт импортных машин» 15 июля 2008 г., на конференции «Научные проблемы развития ремонта, ТО машин, восстановления и упрочнения деталей» 7 и 8 октября 2008 г., на международной научно-практической конференции «Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса в АПК» 15 -18 апреля 2009 г. в Минске, Республика Беларусь.

Реализация работы. Проведенные исследования реализованы:

в научных отчетах ГОСНИТИ за 2008 год: «Провести исследования надежности импортной самоходной сельскохозяйственной техники в услови-

ях реальной эксплуатации»; «Оптимальная система встраиваемых в с.х. тракторы средств диагностирования и прогнозирования остаточного ресурса для мониторинга технического состояния при эксплуатации»; в подготовке заявки на изобретение «Устройство для диагноза, обслуживания и ремонта конструктивных элементов для повышения их безотказности».

Публикации. Материалы работы нашли отражение в 7 опубликованных работах, в том числе в 2, рецензируемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, общих выводов и результатов работы, списка использованных литературных источников и приложений. Работа содержит 155 страниц машинописного текста, 24 рисунков, 19 таблиц, список использованных источников из 105 наименований, 2 приложения.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ведении обоснована актуальность работы и ее цель. Показаны недостатки существующей методики определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров.

В первом разделе «Современное состояние вопроса» рассмотрены основные эксплуатационные нормативы деталей, соединений, параметров состояния машин, в том числе их допускаемый износ. Отмечены недостатки существующей методики определения допусков. Показаны зависимости, применяемые при определении допускаемого износа деталей.

На основе рассмотренных вопросов обоснованы задачи исследования и составлены общая программа и методика работы.

Основоположником обоснования допускаемого износа является видный ученый ГОСНИТИ к.т.н. Юрий Николаевич Артемьев, который в 1964 году опубликовал «Методику расчета допускаемых при ремонте размеров, зазоров и натягов тракторных деталей и сопряжений». В методике он предложил учитывать при определении допуска ряд принципиальных положений:

- трактор или его отдельные узлы подвергают периодическому ремонту примерно через одинаковую наработку.

- межремонтный срок работы узла ориентировочно устанавливают равным сроку службы наименее долговечной его детали или соединения;

- в процессе ремонта вышедшие из строя детали или соединения восстанавливают или заменяют новыми;

- в связи с отсутствием обоснованной методики расчетов допускаемых при ремонте размеров вопрос замены деталей решается произвольно, что повышает стоимость ремонта;

Межремонтный период работы агрегата, например двигателя Д-54, устанавливался равным сроку службы наименее долговечного ресурсного элемента - гильза-поршень (2000 моточасов). В этой связи при ремонте необходимо было заменить изношенные гильзы и, при необходимости и новые поршни. Все остальные соединения независимо от вида ремонта (текущий или капитальный) должны иметь запас срока службы не меньший, чем отремонтированное соединение гильза-поршень;

Наряду с рядом правильных положений в методике Ю.Н. Артемьева допущены определенные достаточно грубые допущения: прямая, линейная зависимость между наработкой и износом детали; износ одноименных деталей протекает под одинаковым углом к оси координат и др.

В большинстве соединений и их деталей по мере увеличения зазора интенсивность изнашивания возрастает. Величина износа обычно подчиняется для одноименных соединений закону распределения - нормальному, Вейбулла и т. д. Это обстоятельство было недостаточно учтено в методике.

Дальнейшее развитие методики в основном осуществлялось в ГОСНИТИ. До 2000 г. по обоснованию допускаемых нормативов защищено около 10 диссертаций. В 2008 г. А.Б. Гузема защитил диссертацию по совершенствованию методики обоснования TT на дефекгацию деталей при ремонте. Однако принципиальный недостаток методики оставался прежним.

Динамика изнашивания в большинстве случаев характеризуется не прямолинейной, а степенной функцией, предложенной академиком ВАСХ-НИЛ А.И. Селивановым. Анализ рассмотренной работы и результатов других исследований, учитывающих сроки службы и межремонтные ресурсы машин: A.C. Гальперина, A.C. Говорущенко, Р.Н. Колегаева, А.И. Селиванова, М.А. Халфина; предельные и допускаемые износы деталей машин: Л.В. Дехтеринского, В.И. Кузнецова, В.И. Черноиванова; безотказность и расход деталей - Я.Б. Шора, техническое диагностирование: В.А. Аллилуева, И.Г. Голубева, Н.С.Ждановского, В.М. Михлина и др. позволяет сформулировать задачу выявления зависимостей, обеспечивающих ресурсосберегающую методику определения допускаемого при эксплуатации износа детали без рассмотренных достаточно грубых допущений.

Динамику размера детали, параметра при степенной случайной функции следует аппроксимировать выражением

ГУ0 = Пн +AU+ V- ta ± z(u) (1)

при увеличении размера в течение наработки (например, отверстия)

ni(f) = nH-At/-V- ta±z{u) (2)

при уменьшении размера по мере наработки (например, вала), где /7/0

- изменение размера детали в зависимости от наработки £ Пп и Пн - предельный и номинальный размер детали; ли-показатель, характеризующий приработку детали, численно равный значению функции при 1=0, ед. износа (параметра); г(и) - случайная величина в момент принимающая как положительное, так и отрицательное значения, характеризующая отклонение размера, параметра от плавной теоретической кривой - у .¡а под влиянием эксплуатационных факторов. Показатель У является скоростью изнашивания при í = 1, уменьшенной в а раз. Величина г(и) обычно подчиняется нормальному закону распределения.

Второй раздел посвящен устранению недостатков, присущих одному допуску. На рис. 1 показано влияние одного допускаемого износа О и межремонтного ресурса ^ на вероятности отказа - О/(заштрихованная площадь) и предупредительные замены (не заштрихованная) одноименных деталей.

3 -4 <

Наработка, м = 500 ед.

Рис. 1. Вероятности отказа деталей О,, 02 и предупредительной их замены при одном допускаемом износе О

Видно, как от О зависят вероятности отказа и предупредительного восстановления. Уменьшая О, можно вероятность отказа свести к нулю, а увеличивая до предельного износа - ир - к единице. В первом случае уменьшается использованный ресурс деталей из-за увеличивающегося количества предупредительно заменяемых. Во втором случае (О = ир) все детали в работе откажут.

Из рис. 1 видно, как от величины D зависят вероятности отказа и предупредительной замены деталей. Например, в начале 3-го периода предупредительно заменяют свыше 50% деталей (от f2 до t3). При этом больше половины из них могли надежно работать не только в 3-м, но и 4-м межконтрольных периодах. Анализируя рис. 1, можно вывести формулу

вероятности отказа в зависимости от показателей D и /'■ tM , при линейном

износе. Если плотность распределения ресурса - i3(t) при D < Up, то вероятность отказа во втором межремонтном периоде составит:

Q,{D,tM)= f <p(t)-dt, (3)

<i

где f? = (L/p/D) ■ tM. (4)

Из таблицы 1 видно, насколько сильно, один допускаемый износ влияет на вероятность безотказной работы и ресурс детали.

Таблица 1

Показатели надежности элемента

Допускаемый износ в долях предельного D Вероятность безотказной работы £XD,tM) Фактически используемый ресурс T„(D,Ti ) Степень использования ресурса %

0,60 0,84 2,315 77

0,70 0,74 2,570 85

0,80 0,56 2,783 93

0,90 0,30 2,938 98

1,00 0,00 3,000 100

Величина t. определяется из подобия треугольников:

= ~ где /=2,3, 4 и т.д. (5)

Более сложную динамику изнашивания аппроксимируют степенной случайной функцией:

и(0 = Аи + Г-Г +г(и). (6)

Для предупреждения отказа вместо ^.используем Нм и определим в долях несколько допусков:

А = '-г--V,- где / = 21 м ,3/д, и т. д. (7)

При степенной гладкой функции изнашивания с показателем степени а имеем допуски перед каждым периодом работы:

8

Негладкую функцию износа, изменения параметра аппроксимируют двумя функциями: гладкой усредненной в виде математического ожидания и функцией отклонения от матожидания Вторую функцию выражают среднеквадратическим отклонением - а2, умноженным на квантиль-В, характеризующий доверительную вероятность безотказности детали.

С учетом выражения (8), получим допускаемый износ при негладкой кривой изнашивания:

/-1

II,, ± В - сги. (9)

При рассмотрении следующих периодов им методический подход

остается без изменений. Увеличивается лишь /', что, естественно, повышает допускаемый износ по формуле (8).

Допускаемые износы определяют с числом периодов между ремонтами, охватывающими распределение ресурса элемента.

На рис. 2 представлены допускаемые износы по новой методике в виде жирных горизонтальных линий перед каиедым межконтрольным периодом, охватывающих реализации износа деталей, которые могут отказать в данном периоде. Вместо отказа при второй методике будет наблюдаться предупредительная замена.

Сравним результаты применения существующей и предлагаемой методик определения допускаемых износов детали.

Исходные данные. Имеется деталь с предельным износом ир= 100 %, показателем степени функции изнашивания а =1 и одним допускаемым износом, установленным по существующей методике, равным 60 % (рис. 1) предельного ир. При й = ир распределение ресурса детали подчиняется нормальному закону с 1"^= 2000 ед. и а = 600 ед.

Будем сравнивать вероятности отказов и использованные ресурсы детали при двух методиках определения допусков. Вероятности отказа при одном допуске детали составят (см. рис. 1):

Проинтегрировав выражения (10) при приведенных исходных данных, получим:

е = 0,00621; е = 0,02191; 2,+ 6,= 0,02811. Фактически использованный ресурс представляет собой сумму отрезков наработки до отказа и до предупредительной замены детали. Он имеет вид:

2',»

:»5 /+1

}<г>«Л+ + } + Г <Р(1)Л. (11)

/=2 ,

2 3 4 5

Наработка, = 500 ед.

Рис. 2. Вероятности отказа деталей 2, и предупредительной их замены при нескольких допускаемых износах

Используя программу ТУРБО НЭК, разработанную ГОСНИТИ, определим зависимость использованного ресурса элемента от одного допускаемого износа. Пределы интегрирования в уравнении устанавливаем, как и

используя формулу (4) - = ир • Нм IИ при а = 1 ; =ир-им IИ

или 100-1000/60= 1667; 100-1500/60 =2500; ^=3333;

*5= 4167 часов и т.д.

Суммарный фактически использованный ресурс элемента:

Гг/.1(Дгд/) = 2,1+9,8+20,4+87,1+762,3+378,4+32,9+0,6= 1291,5 часов.

Таким образом, по 1 -й методике применения допускаемого износа вероятность отказа составила 0,02811, а использованный ресурс -1291,5 часов.

Определим значения упомянутых показателей при предлагаемой методике не одного, а нескольких допускаемых износов (рис. 2). Вероятность отказа в этом случае будет наблюдаться только в первом периоде в связи с тем, что в начале этого периода невозможно определить скорость изнашивания (деталь новая).

Эта вероятность отказа составит, как и ранее, 0,= 0,00621.

Допускаемые износы детали при предлагаемой методике определяем по формуле (7). Отличительная особенность при этом заключается в том, что предупредительная замена в связи с несколькими О. каждый раз будет затрагивать только один период. Использованный ресурс составит:

При существующем одном допускаемом износе вероятность отказа за срок службы детали - 0,02811; фактически использованный ресурс детали -1291,5 часов; средняя вероятность отказа за межконтрольный период: 0,02811/(1291,5:500) = 0,01088. При нескольких допускаемых износах имеем: вероятность отказа детали за срок ее службы - 0,00621; использованный ресурс детали -1751,6 часов; средняя вероятность отказа за межконтрольный период: 0,00621/(1751,6:500) = 0,00177.

Вероятность отказа за межконтрольный период во 2 - м случае оказалась в 0,01088/0,00177 = 6,15 раза меньше.

Третий раздел посвящен сравнению предлагаемой методики определения допускаемого износа с существующей. Рассмотрены способы проверки новой методики:

- прямой способ сравнения результатов, когда имеются данные функции или плотности распределения, межконтрольного периода, номинального и предельного значений износа, отклонения параметра, а также функции динамики изнашивания детали, отклонения параметра, характеризуемые показателем степени а;

- применение пакета компьютерной программы ТУРБО НЭК, разработанной ГОСНИТИ, для оценки существующей методики;

TCP2(D,tM)= \t(p(t)dt + ^it

hi /=7

О

(12)

- определение необходимых показателей динамики изнашивания по итогам уже проведенных экспериментов, в результате которых используют износы и наработки элементов.

Для проверки ресурсосберегающего метода определения допускаемого износа, отклонения параметра машин применимы все три основных метода, отличающиеся между собой продолжительностью и трудоемкостью. Рассмотрим их применительно ктракторам и автомобилям.

К наиболее простым способам проверки относятся первый и второй. Для того чтобы ими воспользоваться, необходимо располагать показателями гладкой и ломаной аппроксимирующих кривых согласно выражениям (1) и (2). Применение доремонтного периода не оказывает влияние на допускаемые износы, так как в начале этого периода допускаемый износ не применяют из-за неизвестных скоростей изнашивания элементов машины. Первый допускаемый износ используют только в начале второго периода - межремонтного.

При ломаной кривой изнашивания устанавливают усредненную гладкую кривую и среднеквадратическое отклонение, используя отклонения г(и) от усредненной кривой - рис. 3.

г(и) /——__»*г ^ А***' '/ т

2 \

«и) /Г^ 2(и)

\

О 1м 21м 31м

Наработка

Рис. 3. Динамики износа детали по ломаной кривой 1 ■ усредненная кривая; 2 - фактическая кривая; Ли- показатель приработки; Пп, Пн- предельный и номинальный размеры; г (и)- отклонение от усредненной кривой

Применение ресурсосберегающей методики обеспечивается четкой последовательностью нахождения допускаемых размеров деталей, параметров машины по результатам их изменения. На основе такой последова-

тельности представляется возможным разработать соответствующую компьютерную программу.

Последовательность определения допускаемого износа по новой методике заключается в следующем:*

1. Осуществляют сбор информации о динамике изнашивания совокупности одноименных деталей путем микрометрирования износов и учета наработки.

2. Аппроксимируют изнашивание деталей универсальной степенной функцией, используя метод наименьших квадратов.

3. Устанавливают предельный износ - ир и среднеквадратическое отклонение износа - а от функции его гладкой кривой - у. ¡а.

4. Вычисляют параметры распределения ресурса детали: средний ресурс- Тер, коэффициент вариации ресурса - ,9 и другие показатели.

5. Учитывают период tMl^л количество ¿мот 1 до п (рис. 2), охватывающих интервал от начала наработки до окончания распределения ресурса одноименных деталей, параметров состояния.

6. Вычисляют ряд допускаемых износов, начиная с /=2 и кончая п для гладкой кривой изнашивания по формуле (8).

7. При Д£/ -ф. О в качестве предельного износа принимают ир1= ир - и вычисляют ряд допускаемых износов по формуле:

8. При ломаной кривой изнашивания определяют ряд допусков с учетом заданной доверительной вероятности В и о-

9. Устанавливают износ, параметры, износ, отклонение которых, заканчивается в точках пересечения вертикальных линий с линией предельного износа (см. рис. 2) при /' =1 до / = 6:

10. Проверяют расчет, используя выражение в столбце 5 табл. 2 или:

(13)

(14)

= А /(/« • г)а .

(15)

(16)

получая при 1, 2, 3 и др. величины 2, 3,...л = 6.

"Патент выдан Федеративной Республикой Германии, № 20 2009 ООО 546.1 от 19.03.2009 г.

11. При оценке методики ее результаты сравнивают с существующей методикой, заложенной в ТУРБО НЭК.

В разделе 4 «Алгоритм определения допускаемых износов по ресурсосберегающей методике» разработана блок- схема определения допусков согласно предложенной методике. Алгоритм представлен в виде 11 блоков, где в последовательности с учетом формул (5-16) приведены операции определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров элементов машин.

Он отражает три варианта определения допускаемых износов. Первый вариант направлен на определение допускаемых износов при гладкой кривой изнашивания и показателе приработки, равном нулю (табл. 2) на примере давления масла в подшипниках двигателя ЗИЛ-130. Второй учитывает гладкую кривую изнашивания, но при показателе приработки не равном нулю. Третий вариант учитывает негладкую кривую изнашивания при показателе приработки как равном, так и неравном нулю.

Таблица 2

Результат проверки расчета допускаемого давления масла

в подшипниках двигателя ЗИЛ-130

Номер межконтрольного периода /' С*-0е- тыс. км Ом ('м 0 / »01 Г ¡+1

2 40 0,666667 60,000 3,000 4,0

3 60 0,75 80,000 4,000 5,0

4 80 0,8 100,000 5,000 6,0

5 100 0,833333 120,000 6,000 7,0

6 120 0,857143 140,000 7,000 8,0

7 140 0,875 160,000 8,000 9,0

8 160 0,888889 180,000 9,000 10,0

9 180 0,90000 200,000 10,000 11,0

Пятый раздел посвящен освоению ресурсосберегающей методики. Рекомендации направлены на детальный учет показателей и практическую ее реализацию. Они изложены по этапам:

1. Составление перечня наиболее часто отказываемых деталей.

2. Определение показателей динамики изнашивания отказываемых элементов, параметров состояния.

3. Соблюдение в процессе работы машин плановой периодичности ТО и ремонта с учетом обоснованных допусков.

4. Учет числа периодов работы машины перед установкой новых деталей и соединений.

5. Учет деталей, устанавливаемых при ремонте вместо отказавших или предупредительно замененных.

6. Ведение базы данных «истории болезни» машины для отражения показателей деталей, их отказов и периодов работы.

Первый этап относится к определению перечня часто отказываемых деталей машины, а также к издержкам, связанных с отказами, заключается в статистическом установлении числа отказов - п1 и затрат - а; на устранение их последствий с учетом издержек, связанных с простоем машин. На этой основе определяют общие затраты в течение одного сезона

А, = агп, (17)

На основе ряда общих затрат, устанавливают последовательность определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров по машине, начиная с максимальных затрат.

Второй этап заключается в определении показателей динамики изнашивания выбранных отказываемых п- деталей машины по показателям приработки ли, скорости V и степени функции изнашивания а. Рекомендуется воспользоваться аппроксимирующей степенной функцией изнашивания. При этом учитывают три особенности. Первая особенность заключается в том, что динамику изнашивания аппроксимируют или гладкой кривой, или усредненной функцией, когда износ детали характеризуется фактической ломаной кривой. Вторая особенность заключается в учете направления изменения износа, например, при увеличении со временем (представительный элемент - отверстие). Размер детали в этом случае уменьшается на Во.

При уменьшении стечением наработки или временем работы размер детали, значение параметра (представительный элемент-вал) предельный и номинальный размеры меняются местами.

Третья особенность связана с удобством измерения износа детали механиком, диагностом и т.д. и представления результатов этой операции. Как правило, при контроле, диагностировании измеряют размеры деталей, соединений, значения параметров. Затем, учитывая номинальные значения, переходят непосредственно к износам, отклонениям параметров. Их сравнивают с допускаемыми износами, отклонениями. Для удобства измерений, уменьшения вычислительных работ лицам, осуществляющим контроль, представляется необходимым вернуться техническим требованиям: от износов деталей, отклонений параметров к размерам деталей и параметров, естественно, с учетом найденных и использованных допусков.

Следует проверять результаты расчетов допусков (табл. 2).

Третий этап направлен на соблюдение в процессе работы машин периодичности ТО и ремонта.

Четвертый этап, посвящен учету числа периодов работы машины перед установкой новых деталей с применением соответствующего допус-

каемого износа детали. В основном это относится к деталям, которые в определенном периоде были заменены.

Шестой этап освоения методики определения допускаемых износов, отклонений параметров заключается в ведении базы данных для учета перечисленных выше показателей, в том числе отказов деталей, параметров состояния, периодов работы и т.д.

Для технико-экономической оценки освоения новой методики определения допускаемого износа, отклонения параметра необходимо определить вероятности отказов, фактически использованной ресурс, а также издержки, вызванные простоем техники при отказах, и на их основе определить очередность снижения затрат.

Исследованиями д.т.н. Савина И.Г установлено, что издержки, связанные с простоем машин - Спр, в первую очередь, зависят от отклонений продолжительности работ от агросроков. Потери, связанные с отклонением работы из-за простоев по техническим причинам, желательно определять по формуле

Спр = Ц-У-Л.1¥с-ки2(ТНА-ТКА)'Кг, (18)

где Ц - средняя закупочная цена сельскохозяйственной культуры, руб./т; У- ее потенциальная урожайность, когда выполняются сроки возделывания и уборки, т/га; Я - рентабельность выполняемой работы, %; \Л/С - суточная эксплуатационная производительность МТА, га/сутки; к12-доля потерь сельскохозяйственной культуры за одни сутки при работе до (к,) и после (к2) агросрока Тт, Тм; - начало и конец агросрока; Кр- коэффициент, учитывающий простои МТА в работе.

Коэффициент Кр равен

где ТЛР- продолжительность простоя при устранении последствий отказа, часы.

Издержки и потери, вызванные устранением последствий отказа в течение года, могут быть представлены выражением

Сотг = Сзр + Сзч + ¿тД0Р - С;Р> + Спр, (20)

¡-1

где Сзр- затраты на ремонтные материалы руб.; Сзч - затраты на запан-ные части руб.; т^- продолжительность у- й работы по ремонту, часы; с)р - тарифная ставка рабочего, руб./час.

Запасные части с ремонтными материалами составляют примерно 60 % общих затрат. Тогда уравнение (20) при устранении последствий отказов с учетом затрат на предупредительные ремонты будет иметь вид: Сотг = 30,0 • 0,6 + 30,0 • 0,4 + 28,8 = 58,8 тыс. руб.

Годовой экономический эффект от применения новой методики определяется путем деления издержек, вызванных отказами за год. Подставляя численные значения показателей и учитывая, что новая методика сократит число постепенных отказов в 2 раза, получим для трактора в течение года.

Л 0,85- 58,8

Эг = ^—- - 0,5 = 24,5 ТЫС.руб.

Здесь 0,85 - коэффициент, учитывающий постепенные отказы. Последняя составляющая, равная 0,5 тыс. руб. характеризует затраты на освоение новой методики определения допускаемых износов, отклонений параметров трактора в течение года.

Годовой экономический эффект на один трактор составит минимум 24,5 тыс. рублей в ценах 2008 г. При применении методики на 1000 тракторах минимальный экономический эффект составит 24,5 миллионов рублей.

Основные выводы и результаты работы

1. В результате проведенного исследования выявлены зависимости, позволяющие разработать ресурсосберегающую методику определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров машин, устраняющие принципиальное противоречие между существующим одним допускаемым износом элементов машин и многочисленными величинами их скоростей изнашивания.

2. Полученные зависимости позволили впервые определить количество и значения допускаемых износов от числа межконтрольных периодов и показателей функций изнашивания деталей. Примеры замены одного допускаемого износа детали или параметра несколькими допусками показали уменьшение вероятности отказа элемента за межконтрольный период до 1,5 - 2 и более раз.

3. Допускаемые износы деталей, отклонения параметров, определяемые по новой методике, являются постоянными вне изменения условий работы и законов распределений ресурсов.

4. Имеется несколько способов проверки новой методики определения допускаемого износа или отклонения параметра, в т. ч.:

- прямой способ сравнения результатов, когда имеются данные оценки существующей методики;

- применение пакета компьютерной программы ТУРБО НЭК для определения показателей динамики изнашивания по результатам уже проведенных в производстве экспериментов.

При проверке предлагаемой методики определения допусков исследованы три варианта динамики изнашивания: гладкая степенная веерная

функция с показателем приработки, равным нулю; то же, с показателем приработки, не равным нулю и ломаная функция с показателем приработки равным и неравным нулю.

Ломаную кривую изнашивания следует аппроксимировать гладкой усредненной степенной функцией и функцией среднеквадратического отклонения, умноженного на квантиль с заданный доверительной вероятностью безотказной работы.

5. Для подготовки программы определения допускаемых износов по ресурсосберегающей методики составлена блок-схема, характеризующая алгоритм определения нескольких допусков по одноименному элементу.

Для оценки погрешности вычислений в блок-схеме выведена формула, характеризующая предупредительно замененные детали при определенном допускаемом износе в начале следующего межремонтного периода: 2-го, 3-го и т. д. Погрешность расчета при гладкой кривой изнашивания не превышала 0,001%.

6. Для применения предлагаемой методики рекомендуется выполнить следующие этапы ее освоения:

- составление перечня наиболее часто отказываемых деталей, параметров состояния, рабочих характеристик;

- определение показателей динамики изнашивания деталей. Это относится к показателям приработки, скорости и степени функции изнашивания или изменения параметра;

- соблюдение в процессе работы машин плановой периодичности ТО и ремонта с учетом обоснованных допусков;

- учет числа периодов работы машины перед установкой новых деталей, а также бывших в употреблении, но годных в работе с применением допускаемого износа, отклонения параметра;

- ведение базы данных «истории болезни» машины для оценки отказов деталей, параметров состояния, периодов работы.

7. Экономический эффект ресурсосберегательной методики определения допускаемых износов зависит от издержек, вызванных простоем техники при отказах, и затрат на устранение их последствий. Потери от простоев по техническим причинам зависят от отклонений продолжительности проведения работ от агросроков. При учете затрат следует учитывать: цену сельхозкультуры, ее потенциальную урожайность, рентабельность выполняемой работы, производительность МТА, долю потерь сельхозкультуры при работе после агросрока, его продолжительность.

Расчет годового экономического эффекта освоения разработанной методики определения допускаемых износов деталей, отклонений параметров на 10ОО тракторов составил 24,5 млн. руб.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Дорогой В.Н.. О возможности предупреждения постепенных отказов элементов машин в 1,5...2 и более раз [Текст] // Труды ГОСНИТИ: Сб. трудов / М.: 2008 - № 101, - с. 72-75.

2. Михлин В.М., Дорогой В.Н. Метод определения допускаемых изно-сов деталей, обеспечивающий повышение их безотказности [Текст] // Вестник машиностроения-2008.- № 7. - с. 11-14.

Публикации в других изданиях

3. Дорогой В.Н., Михлин В.М. Алгоритм ресурсосберегающей методики определения и оценки допускаемых износов [Текст] //Труды ГОСНИТИ: Сб. трудов / М.: 2008 - № 102, - с. 191-194.

4. Дорогой В.Н. Новая методика определения допускаемых износов деталей и соединений машин [Текст] //Журнал МТС, № 3,2008, - с.

5. Дорогой В.Н. Увеличение безотказности детали, соединения машин путем управления их допускаемыми износами [Текст] // Методы менеджмента качества, № 5, 2008, - с.

6. Михлин В.М., Дорогой В.Н. Ресурсосберегающая методика определения допускаемых износов элементов машин [Текст]. Доклад на Международной научно-практической конференции. Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса в АПК, 2009. с. 46-51.

7. Патент на полезную модель, выданный Федеративной Республикой Германии, № регистрации 20 2009 000 546.1 от 19.03.2009 г.: «Устройство для диагноза, обслуживания и ремонта конструктивных элементов для повышения их безотказности».

Подписано в печать 18.12.2009 г. Печать офсетная. Гарнитура "Ариэль". Формат 60x84/16. Объем 1,0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 763.

ГНУ ГОСНИТИ 109428, Москва, 1-й Институтский пр., д. 1.