Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF THE RELIABILITY OF WOOD HARVESTING MACHINES

Skrypnikov A.V. 1 Kondrashova E.V. 1 Burmistrova O.N. 2 Yakovlev K.A. 1
1 Voronezh State Forestry Academy
2 Ukhta State Technical University
С целью совершенствования теоретических основ технической эксплуатации проведены исследования по выявлению влияния дорожных и транспортных факторов на показатели эффективности технической эксплуатации автопоездов (ТЭА) с целью разработки методики корректировки нормативов ТЭА и клас-сификации условий эксплуатации в зависимости от действия вышеуказанных факторов. Ни один из су-ществующих и принятых в настоящее время показателей не способен решить перечисленные задачи. В представленных исследованиях предложен комплексный показатель надежности, отражающий оценоч-ные показатели всех свойств машины (в самом общем случае долговечность безотказность, ремонтопри-годность и сохраняемость), полученных в одинаковых условиях работы. Экономический эффект от внедрения результатов исследований по корректированию нормативов технической эксплуатации авто-мобилей в зависимости от условий эксплуатации достигается за счёт снижения затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт в результате повышения средневзвешенного значения коэффициента корректирования периодичности технического обслуживания и уменьшения средневзвешенного значе-ния коэффициента корректирования удельной трудоемкости текущего ремонта.
In order to improve the theoretical foundations of technical operation carried out research to identify the impact of traffic and transport factors on the effectiveness of technical operation of trains (TOT) to develop standards of TOT adjustment method and the classification of conditions depending on the action of the above factors. None of the existing and the currently accepted indicators is able to solve these problems. In the present study offered a comprehensive reliability index, which reflects the estimates of all the properties of the machine (in the general durability of reliability, maintainability, and persistence), obtained under identical conditions. The economic effect of implementing the results of studies on technical standards for correcting operation of vehicles, depending on operating conditions is achieved by reducing costs for maintenance and repair due to higher average values of the correction frequency of maintenance and reduction of the average values of the correction of the specific complexity of maintenance.
wear and tear.
congestion
parts and components reliability
forest machines

Надежность автомобилей тесно связана с трудоемкостью работ по их техническому обслуживанию и ремонту. Низкий уровень надежности снижает конкурентоспособность отечест­венных автомобилей на мировом рынке, загружает промышленность дополнительными заказами на производство запасных частей и, самое главное, вместе с ростом автомобильного парка приводит к неоправданному пропорциональному росту численности ремонтных рабочих в автотранспортных предприятиях, которое может достичь внушительного числа.

Назначение комплексного показателя вытекает из его наз­вания. С его помощью должна производиться абсолютная и сравни­тельная оценки надежности как автомобиля в целом, так и его составных частей. Поэтому указанный показатель должен включать в себя оценку всех свойств надежности. Он обязательно должен определяться на основании статистических данных, быть достаточ­но простым, а также способным оценивать надежность как автомобиля в целом, так и его отдельных агрегатов.

Ни один из существующих и принятых в настоящее время по­казателей не способен решить перечисленные задачи.

Использование для этой цели коэффициента технической готовности неправомерно по следующим причинам.

Во-первых, коэффициент технической готовности может слу­жить комплексным показателем не всех свойств надежности, а только безотказности и ремонтопригодности. Долговечность и сохраняемость автомобиля оценивается им лишь в какой-то мере косвенно.

Во-вторых, с его помощью можно оценивать автомобиль в целом, но его нельзя использовать для оценки надежности агрегатов автомобиля.

И, наконец, в-третьих, в формулу коэффициента готовности в скрытом виде входит техническая скорость движения автомобиля. Действительно, за определенный пробег

, но , (1)

где – среднесуточное время в движении за , час/сутки; – среднетехническая скорость, км/ч.

Поэтому сравнивать надежности автомобилей, имеющих не одну и ту же техническую скорость в силу, скажем, конструктивных причин, будет некорректно.

Обобщенные показатели, приводимые в ГОСТах, также неприемлемы для наших целей, так как ни один из них не включает в себя всех показателей свойств надежности. Что же делать для комплекс­ной оценки надежности [2-4]?

Можно попытаться комплексный показатель надежности предста­вить для самого общего случая в виде произведения четырех вероят­ностей, каждая из которых характеризует одно из свойств надеж­ности

, (2)

где - вероятность надежной работы изделия за межремонтный ресурс (обобщенный показатель надежности); - вероятность, характеризующая сохраняемость (вероятность того, что за период хранения у изделия не возникнут отказы, время на устранение которых превысит заданное); - вероятность, характеризующая безотказность (вероятность того, что за межремонтный ресурс параметр потока отка­зов не превысит заданный); - вероятность, характеризующая ремонтопригодность (вероят­ность того, что время восстановления одного отказа не превысит заданного); - вероятность, характеризующая долговечность (вероятность сохранения работоспособности до предельного состояния с необходимыми перерывами для ТО и Р).

Однако использование такого показателя требует знания парамет­ров, например предельного времени устранения одного отказа, опре­деление истинных значений которых для автомобилей, работающих в лесном хозяйстве, весьма затруднительно. Поэтому использование описанного вероятностного показателя в качестве комплексного в настоящее время нецелесообразно.

Комплексный показатель надежности должен не только отражать оценочные показатели всех ее свойств (в самом общем случае долго­вечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости), по­лученных в одинаковых условиях работы, но и обладать определенным физическим смыслом.

Конечным результатом процессов, определяемых в ходе эксплуатации автомобилей их надежностью, являются работы по устра­нению возникающих отказов. Чем таких работ меньше, тем выше уровень надежности данного изделия. Поэтому, очевидно, будет правильным считать, что если удельную трудоемкость устранения отказов на единицу пути удастся связать с долговечностью, сохраняемостью и условиями работы, то можно будет получить выраже­ние, позволяющее оценивать надежность данного изделия целиком [1].

В практике надежностных расчетов радиоэлектронной техники встречается величина произведения параметра потока отказов на среднее время восстановления (или трудоемкость ).

Физический смысл этого выражения состоит в том, что оно определяет среднее время восстановления на единицу времени работы изделия (чел.·час/час). Применительно к автомобилям размер­ность изменится (чел.·час/км), и при умножении на 103 будет получен показатель, называемые удельной трудоемкостью текущего ремонта. Действительно, для автомобиля в целом

, (3)

где - параметр потока отказов за пробег ; - средняя трудоемкость восстановления одного отказа за пробег , чел.·час; - наработка на отказ за пробег , .

Отнеся полученную величину к показателям сохраняемости и долговечности, а также введя коэффициент приведения, учитывающий влияние дорожных и климатических условий, а также особенностей подвижного состава, получим выражение, которое в самом общем случае можно рассматривать как комплексный показатель оценки надежности

, (4)

или

, (5)

где - абсолютное значение комплексного показателя надёжности; - ресурс до первого капитального ремонта, км; - средний срок сохраняемости, лет; - средняя трудоёмкость восстановления одного отказа, чел.·час; - наработка на отказ за пробег , км; - удельная трудоёмкость текущего ремонта, ; - суммарный коэффициент приведения; - коэффициенты приведения дорожных условий, подвижного состава и климатических условий.

Физический смысл комплексного показателя надежности в самом общем случае - это удельные затраты на устранение отказов, отнесенные к единице пробега до первого капитального ремонта и каждому году средней сохраняемости.

При расчете комплексного показателя надежности для автомоби­лей, работающих в лесном хозяйстве, как уже указывалось выше, показатель сохраняемости может не учитываться. В этом случае абсолютное значение комплексного показателя упростится.

, (6)

, (7)

Для автомобилей комплексный показатель можно рассматривать как удельную трудоемкость на устранение отказов и неисправностей, возникших при одинаковых условиях эксплуатации и отнесенных к едини­це пробега до первого капитального ремонта. Вполне естественно, что чем полученная величина будет меньше, тем выше уровень надёжности у данного автомобиля или агрегата. В случае полного отсутствия отказов или наработки до первого капитального ремонта, равной бесконечности, комплексный показатель надежности достигнет предела оптимального значения, равного нулю. И, наоборот, наихудшее значение примет при или , равных бесконечности, и или , равных нулю.

В некоторых случаях для автомобилей и их агрегатов целесообразно использовать сравнительное значение комплексного показателя, которое в общем случае может быть определено [1], как

, , (8)

, , (9)

где - сравнительный комплексный показатель надёжности, ; - коэффициент приведения ; - коэффициент долговечности

, (10)

где и - долговечность соответственно базового и оцениваемого автомобилей или агрегата, или соответствующий норматив, км; - коэффициент сохраняемости

, (11)

где - сохраняемость соответственно базового и оцениваемого автомобилей или значение соответствующего норматива.

Так же как и в предыдущем случае для автомобилей, используемых в лесном комплексе, сравнительный комплексный показатель надёжности упростится

(12)

(13)

Комплексный показатель надёжности может использоваться:

- для оценки надёжности автомобилей данной марки;

- для оценки надёжности автомобилей разных марок;

- для оценки надёжности агрегатов, установленных на различных автомобилях;

- для оценки надёжности автомобиля (или агрегата) одной и той же марки, но различных годов выпусков (прошедших ремонт), или одного года выпуска, но работающих в неодинаковых условиях;

- для сравнительной оценки надёжности различных агрегатов, установленных на одном автомобиле, и сопоставления их с надёжностью одного автомобиля.

Оценка надёжности автомобиля различной марки производится путём сопоставления абсолютного комплексного показателя надёжности, полученного при использовании в качестве исходных данных требований, содержащихся в ГОСТ, с абсолютным комплексным показателем надёжности, вычисленным для данной марки автомобиля

, (14)

где - оценка надёжности, %; - абсолютный комплексный показатель надёжности для оцениваемого автомобиля; - абсолютный комплексный показатель надёжности для требований ГОСТ по долговечности, безотказности и ремонтопригодности.

Оценка надёжности автомобилей и их агрегатов во всех остальных случаях производится по формулам (5)-(14). Разработанная методика позволила произвести сравнение надёжности целой группы автомобилей.

Полученные результаты в некоторых случаях проверялись на ранговую корреляцию. Для этой цели использовался выборочный коэффициент ранговой корреляции Кендалла [5], по которому можно оценить связь между двумя качественными признаками

, (15)

где - сумма рангов; - объём выборки.

Значимость найденного коэффициента проверялась по критической точке

, (16)

где - критическая точка двухсторонней критической области, которую находят по таблице функции Лапласа.

Значимая ранговая корреляционная связь существует, если .

Вывод. Экономический эффект от внедрения результатов исследований по корректированию нормативов технической эксплуатации автомобилей в зависимости от условий эксплуатации достига­ется за счёт снижения затрат на техническое обслуживание и текущий ремонт в результате повышения средневзвешенного значения коэффициента корректирования периодичности техничес­кого обслуживания и уменьшения средневзвешенного значения коэффициента корректирования удельной трудоемкости текущего ремонта.

Рецензенты:

Подольский Владислав Петрович – д.т.н., профессор, зав. кафедрой строительства и эксплуатации автомобильных дорог ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет», г. Воронеж.

Устинов Юрий Фёдорович – д.т.н., профессор, профессор кафедры строительной техники и инженерной механики ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет», г. Воронеж.