Муздыбаев М.С, Муздыбаева А.С..

Восточно-Казахстанский государственный технический университет имени Д. Серикбаева, Усть-Каменогорск, Казахстан

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ

ТРАНСПОРТНЫХ, ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

При эксплуатации транспортных, дорожных и строительных машин по причине отказов их недостаточно надежных деталей возникает простой комплекса совместно работающих машин, что оборачивается значительными потерями. Повышение безотказности машин связано с задачей обеспечения надежности их наиболее часто отказывающей системы, например, гидропривода экскаваторов. Оптимизация комплекса работ текущего ремонта с целью снижения затрат на поддержание надежности позволит сократить количество ремонтов и планировать ремонтные воздействия с целью предупреждения возникновения отказов при работе машин в наряде. Вследствие этого задача оптимизации затрат на поддержание надежности машин продолжает быть актуальной.

Сокращение числа постановок машин в ремонт достигается путем выявления разновидностей текущего ремонта (РТР) и оптимальной стратегии замен их часто отказывающих деталей. Однако при групповых заменах конструктивных элементов, как правило, не производится оптимизация их использования, что приводит к потерям их остаточного ресурса и стоимости. Развитие исследований в данном направлении позволит улучшить использование деталей машин, определять оптимальные затраты на поддержание надежности машин на основе характеристик распределений ресурсов их элементов.

В результате ранее выполненных исследований в области теории восстановления работоспособности машин были получены зависимости расчета вероятности F_{k ij}(t) и плотности f_{k ij}(t) композиции распределений случайной величины численным способом, восполнившие пробел в математическом аппарате расчета показателей процессов восстановления.

Следует отметить, что подобный подход определения показателей процессов восстановления ранее не использовался. В результате появляется возможность решения задач управления надежностью машин путем расчета затрат на поддержание их надежности за период эксплуатации вне зависимости от затруднений, связанных с видом теоретического закона, описывающего распределения наработок деталей на отказ.

В целях снижения затрат на поддержание надежности машин в эксплуатации следует сокращать число ремонтов за счет групповых и комбинированных систем замен деталей, при этом разрабатывается карта РТР. Для повышения эффективности управления надежностью машин необходимо использовать принципиально новые подходы. Предложена усовершенствованная методика формирования оптимальных РТР, позволяющая учитывать не только технологический фактор, но и характеристики стоимости и долговечности заменяемых деталей. При этом необходимо производить оптимизацию использования их ресурсов (b_р) и стоимости (b_с) на основе компьютерного моделирования показателей надежности.

На этой основе разработана математическая модель оптимизации разновидностей текущего ремонта по технико-экономическому критерию с целевой функцией вида

(1)

На примере деталей, лимитирующих надежность гидропривода экскаватора, были выявлены конструктивно-технологические группы совместных замен. Анализ ресурсных и стоимостных характеристик деталей показал, что коэффициент их использования неоптимальный. Это объясняется тем, что указанные детали имеют неравноценные стоимости и ресурсы, а их сочетание не позволяет наилучшим образом использовать детали при совместных заменах. С помощью компьютерного моделирования были определены характеристики долговечности и стоимости дорогой и дешевой деталей, сочетание которых позволяет оптимизировать использование их ресурсов (рисунок 1). При этом в динамике коэффициента стоимостного использования группы деталей b_c выявлены три характерные зоны (рисунок 1,б), а также точка максимума, что позволяет производить оптимизацию использования ресурсов и стоимостей деталей группы. Это позволяет подобрать на рынке запасных частей детали с характеристиками, близкими к оптимальным. В случае отсутствия деталей с необходимым качеством изготовления и надежностью предусмотрена разработка технического задания на изготовление деталей требуемой надежности.

Рисунок 1 - Результаты оптимизации использования ресурсов деталей узла

В результате моделирования на ЭВМ определены оптимальные значения затрат на поддержание работоспособности узлов гидропривода при повышении ресурса их наиболее часто отказывающей детали. На рисунке 2 представлены результаты повышения долговечности и качества изготовления наиболее часто отказывающих деталей (уплотнителей) гидроцилиндра рукояти без и с использованием групповой замены деталей. Установлено, что повышение качества изготовления и использование групповой замены деталей позволяют достигнуть более высокого прироста значений показателей надежности узла. В частности, средняя наработка узла до первого отказа может быть повышена на 23,3 % (рисунок 2,а), а уровень надежности – на 76,2 % (рисунок 2,б), суммарные удельные минимальные затраты на изготовление узла и поддержание его надежности снизятся на 10,1 % (рисунок 2,в), а экономия затрат в эксплуатации составит 32,6 % (рисунок 2,г).

Рисунок 2 - Результаты моделирования показателей надежности узла

Практическая ценность достигнутых результатов заключается в том, что определено оптимальное сочетание ресурсных и стоимостных характеристик совместно заменяемых деталей. Это позволяет увеличить безотказность узла в целом, а также сократить число его ремонтов для замены указанных деталей, что ведет к снижению затрат на поддержание надежности.