Сельское
хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства
Д.т.н. Галиев И. Г.,
к.т.н. Яхин С. М., к.т.н. Валиев А. Р.,
Мухаметшин А. А., Хусаинов Р. К.
Казанский
государственный аграрный университет, Россия
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КРИТЕРИЕВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
НАДЕЖНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
Галиев И.Г., Яхин С.М., Валиев А. Р., Мухаметшин А.А., Хусаинов Р.К.
При ремонте сельскохозяйственной техники агрегат заменяется предупредительно – по состоянию и определяется величиной его остаточного ресурса. В некоторых случаях одновременно заменяются несколько агрегатов. При попутном ремонте агрегатов ряд операций (транспортирование, очистка трактора, часть разборочно-сборочных работ, подкраска, обкатка) выполняется однократно. В этом случае уменьшается время простоя машины по сравнению со временем индивидуальной замены агрегатов, уменьшается вероятность отказа агрегатов, имеющих невысокий остаточный ресурс. Однако в этом случае недоиспользуется технический ресурс агрегатов, заменяемых попутно. Следовательно, целесообразность попутной замены необходимо проверять через экономический критерий на основе сравнения затрат на поддержание работоспособности машин по двум вариантам.
Вариант первый – агрегат заменяется попутно с агрегатом, исчерпавшим ресурс. Затраты З1, связанные с попутной заменой, складываются из прейскурантной стоимости агрегата и затрат на устранение последствий отказов в дальнейшей эксплуатации, определяемых остаточным ресурсом агрегата.
Вариант второй – агрегат не заменяется попутно с отказавшим агрегатом. Затраты З2 определяются как сумма издержек на устранение последствий отказов, обусловленных величиной остаточного ресурса агрегата, а также полных затрат на замену агрегата после выработки ресурса. Если З1£З2, то агрегат заменяют попутно с отказавшим. В противном случае попутная замена рассматриваемого агрегата нецелесообразна. В капитальный ремонт (КР) трактор отправляют в том случае, когда он теряет работоспособность и текущий ремонт экономически нецелесообразен.
Тракторы ставятся на хранение в соответствии с ГОСТ 7751-79: межсменное, когда перерыв в использовании машины меньше или равен 10 дням; кратковременное – от 10 дней до 2 месяцев и длительное – более 2 месяцев. Время использования машины по назначению в некотором году определяется коэффициентом сменности, установленным для данного периода, кроме того, учитывается время простоя машины в техническом обслуживании (ТО) и ремонте. Время нахождения машины в ТО регламентировано [1]. Предполагается, что ежесменное техническое обслуживание (ЕТО), ТО-1, ТО-2 проводятся вне времени смены, следовательно, при использовании машины по назначению в рассматриваемый период необходимо учитывать только время нахождения машины в ТО-3. Время нахождения машины в текущем ремонте складывается из времени на устранение последствий отказов и времени на предупредительную замену агрегатов. Продолжительность устранения последствий отказа определяется в зависимости от групп сложности отказа [2]. Время на замену агрегата определяется по технологическим картам [3]. Машина находится на хранении, если не используется по назначению и не ремонтируется свыше нормативного времени.
Нарушение работоспособности трактора происходит вследствие отказа какого-либо агрегата. Отказ агрегата связан, как правило, с отказом одного из его элементов. Если отказал элемент, определяющий технический ресурс агрегата, то необходим капитальный ремонт агрегата. Агрегат демонтируется и заменяется на работоспособный. Агрегат, исчерпавший ресурс, может быть заменен на новый или капитально отремонтированный. При замене необходимо учитывать состояние остальных агрегатов трактора.
По трудоемкости и
стоимости устранения последствий отказов среди агрегатов трактора наибольшее
значение имеет двигатель, поэтому он рассматривается обособленно. При замене
вспомогательного агрегата двигателя ресурс обменного агрегата
При замене агрегатов
остальных систем машин остаточный ресурс обменного агрегата
Если трактор новый или капитально отремонтированный, то учитывается регламентная наработка. Наработка до ремонта и в периоды после первого и второго КР уточняются при очередном ТО-3.
В качестве оценки
ресурса нового (капитально отремонтированного) агрегата для практических расчетов
принимается его среднее значение остаточного ресурса
Средний ресурс новых агрегатов больше среднего ресурса капитально отремонтированных [4]. Условие (1) говорит о том, что остаточный ресурс заменяемого вспомогательного агрегата двигателя не должен лимитировать остаточный ресурс двигателя, условие (2) – о том, что замененный агрегат должен иметь остаточный ресурс не меньше, чем остаточный ресурс наработок после первого и второго КР машины. Однако новый агрегат имеет не только больший остаточный ресурс, но и большую стоимость, чем капитально отремонтированный. Следовательно, необходимо выбрать такой вариант замены, чтобы остаточные ресурсы основных агрегатов машины не лимитировались и затраты на замену были минимальными.
Учитывая вышеизложенное, естественным является введение правила выбора обменного агрегата. Для вспомогательных агрегатов двигателя оно формулируется следующим образом: если остаточный ресурс двигателя меньше среднего значения остаточного ресурса капитально отремонтированного агрегата, то выбирается капитально отремонтированный; если остаточный ресурс двигателя больше среднего остаточного ресурса капитально отремонтированного агрегата, то выбирается новый. Для остальных агрегатов машины правило формулируется аналогично, только в качестве ориентира выбирается остаточный ресурс соответствующей межремонтной наработки машины. Другими словами, степень восстановления j-го агрегата определяется с учетом условий (1), (2) следующим образом:
– для агрегатов двигателя:
– для остальных агрегатов машины:
где
В целях управления надежностью тракторов целесообразным представляется построение календарного плана, предусматривающего оптимальный выбор машин для выполнения технологических и ремонтно-обслуживающих работ в зависимости от их технического состояния.
В результате построения календарных планов появляется возможность прогнозирования динамики производственного процесса, а также оценки заданных объемов работ с позиции возможностей реализации. Такие особенности использования сельскохозяйственной техники, как наличие большого количества машин, имеющих различное техническое состояние, влияние объективных факторов – погодных условий и т. д. – создают определенные препятствия при оптимизации управленческих процедур. Значение оптимизации календарного плана особенно возрастает, когда основным источником повышения эффективности управления производственным процессом являются резервы, мобилизация которых может быть достигнута только за счет оптимизации внутрихозяйственных процессов, без привлечения трудовых и материальных ресурсов. Календарный план решает в первую очередь проблему согласования (синхронизации) действия производственных звеньев, выполняющих технологические операции, звеньев по ТО и т.д. Анализ календарных планов позволяет получить оценку ресурсов (денежные затраты, горюче-смазочные материалы, запчасти и т. д.), необходимых для выполнения заданных объемов работ.
В математическом программировании созданы эффективные вычислительные методы, позволяющие решать экстремальные задачи с большим числом переменных и ограничений на них [5]. Для теории математического программирования и основных ее приложений характерен однофазовый, одношаговый выбор оптимального решения, таких как распределение выпуска нужной продукции между несколькими производственными участками, определение наилучшего плана перевозок и т. д.
Когда система рассматривается в развитии, одношаговое решение становится непригодным. В этом случае решение должно быть принято на определенное число шагов вперед и задача оптимизации становится многошаговой, динамической. Если для одношаговой задачи основное значение имело нахождение оптимального решения, то для многошаговой задачи, наряду с определением самой программы оптимального развития систем, не меньшее значение имеет и ее практическая реализация, то есть собственно задача управления.
Любая многошаговая задача может рассматриваться и как статическая, а для ее решения возможно привлечение методов математического программирования. Однако непосредственное применение этих методов для решения многошаговых задач обычно не приводит к цели: получающиеся при этом задачи линейного и нелинейного программирования имеют настолько большую размерность, что их невозможно решить даже с помощью современной вычислительной техники. Наиболее эффективным для решения таких задач является вариационный подход, называемый «дискретным принципом максимума».
Литература
1. Галиев, И. Г. Определение межремонтной наработки трактора / И. Г. Галиев, А. А. Мухаметшин, В. Г. Калимуллина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2010. – №12. – С. 18 – 19.
2. Павлов, А. М. Упаковка, транспортировка, хранение машин и оборудования / А. М. Павлов, В. И. Цыганов.– М.: Машиностроение, 1984. – 234 с.
3.
Ульман И. Е. Ремонт машин / И. Е. Ульман. – М.: Колос, 1977. –
448 с.
4.
Колегаев, Р. Н. Установление оптимальной системы ремонта машин / Р. Н.
Колегаев, В. Д. Демченко // Оптимальные сроки службы и экономическая
эффективность ремонта машин и оборудования. – Минск, 1971. –
С. 160 – 162.
5. Волков, М. К. Исследование и совершенствование способов получения достоверной информации об отказах сельскохозяйственной техники: Автореф. Дис. … канд. техн. наук / М. К. Волков. – Челябинск, 1982. – 18 с.