Дорошев Ю.С., Нестругин С.В. Повышение технологической надежности карьерных экскаваторов

61

Рис. 2.4. Зависимости формализованных показателей

от показателей надежности экскаваторов

Из диаграммы видно, что только между комплексным показателем на-

дежности экскаватора К

г

и формализованным Ф

пк

существует корреляционная

зависимость и может быть выражена в виде аналитической функции вида

К

г

= b

0

+ b

1

Ф

пк

,

где b

0

и b

1

– коэффициенты линейного приближения. Эти коэффициенты по ме-

тоду наименьших квадратов вычисляются по формулам:

∑∑

∑∑∑

==

===

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

=

N

i

N

i

N

i

ii

N

i

N

i

xNx

yxNyx

b

1

2

1

111

1

;

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−=

∑∑

==

N

i

N

i

xby

N

b

1

0

1

. (2.12)

Подставляя данные табл. 2.14 в формулы (2.12), получим значения b

1

=

0,112; b

0

= 8,0 . Следовательно, искомая зависимость имеет вид:

К

г

= 8,0 + 0,112Ф

пк

. (2.13)

Максимальная относительная погрешность вычислений по (2.13) состав-

ляет 0,73 %.

62

ВЫВОДЫ

1. Для оценки уровня технического состояния предложена методика оп-

ределения качества экскаваторов. Выбраны единичные показатели качества на

основании имеющейся информации по суточным отчетам начальников смен

Лучегорского разреза за 758 суток:

• из показателей ремонтопригодности – среднюю оперативную продол-

жительность плановых ремонтов Тпл.ср. и среднее время восстановления Тв.ср.;

• из показателей безотказности

– наработку на отказ Т

о

;

• из комплексных показателей – коэффициент готовности К

г

.

2. На основании статистической обработки имеющейся информации по-

лучены абсолютные значения за рассматриваемый период:

• средней продолжительности и количества простоев по причинам ава-

рийного и планового отсутствия электроэнергии (Т

э.ав

, n

э.ав

, Т

э.пл

, n

э.пл.

);

• средней продолжительности и количества плановых ремонтов (Т

пл.

, n

пл.

,);

• средней продолжительности и количества аварийных ремонтов (Т

ав

, n

ав

).

3. Для расчета численных значений (абсолютных и относительных) еди-

ничных показателей качества выбран главный параметр экскаваторов – факти-

ческое среднее значение годового объема выполненных работ и произведен

расчет главного параметра для всех экскаваторов по данным службы главного

механика и из паспортов экскаваторов.

4. Произведено ранжирование экскаваторов по величине комплексного

показателя – коэффициента готовности

и единичного показателя наработки на

отказ. Дана интерпретация полученных результатов. Получены математические

модели надежности экскаваторов Лучегорского разреза.

5. Для каждого экскаватора построены диаграммы аварийности (модели

технического состояния) основных узлов и механизмов, получены обобщенные

диаграммы экскаваторов шагающих, карьерных и роторных, дающие возмож-

ность в рамках предприятия планировать первоочередные мероприятия и необ-

ходимый

ремонтный фонд узлов и механизмов в соответствии с их вкладом в

обеспечение надежности экскаваторов. Все модели технического состояния от-

личаются друг от друга, следовательно, каждый экскаватор требует индивиду-

ального подхода в организации и проведении технического обслуживания и

ремонта. Получены математические модели аварийности экскаваторов Луче-

горского разреза.

6. Предложен способ формализации качественных

показателей и опреде-

ления величины коэффициента, определяющего уровень квалификации обслу-

живающего персонала экскаваторов. Выявлена аналитическая зависимость ме-

жду комплексным показателем надежности экскаватора – коэффициентом го-

товности и уровнем квалификации бригады.

63

Г л а в а 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ

РЕМОНТНОГО ЦИКЛА ПО ФАКТИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ

ЭКСКАВАТОРНОГО ПАРКА

3.1. Методика определения оптимальной структуры

ремонтного цикла методом комбинаторного анализа

Одним из методов установления оптимальной структуры ремонтного

цикла является комбинаторный анализ [19, 77, 96].

Любой плановый ремонт экскаватора включает несколько регламентиро-

ванных форм, каждая из которых выполняется с собственной периодичностью.

При этом минимальные убытки от простоев экскаватора будут в том случае, ес-

ли периодичность каждой последующей формы является наименьшим общим

кратным всех предыдущих

форм, т.е. выполняется условие

,

,...,

1

...

11

121

3

21

2

1

1 n

n

t

qqq

t

qq

t

q

t

−

====

(3.1)

где q

1

,…, q

n-1

– коэффициенты периодичности; n – число коэффициентов нату-

рального ряда.

Принимаемые допущения

1. Периодичность капитального ремонта совпадает с техническим ресур-

сом основных базовых деталей и сборочных единиц, т.е. справедливо равенство

t

к

= t

б

, (t

к

– периодичность капитального ремонта экскаватора; t

б

– технический

ресурс базовых деталей).

2. Минимальная возможная периодичность планового ремонта должна

быть не больше времени наработки быстроизнашиваемой детали (комплекта

деталей) экскаватора, т.е. t

i

≤ t

min

; где t

min

– наработка на отказ быстроизнаши-

ваемой детали.

3. В качестве t

к

принимаем нормативную наработку до капитального ре-

монта [145, 146] в соответствии с табл. 3.1.

4. В качестве t

min

принимаем фактические наработки на отказ Т

о

данного

экскаватора в соответствии с табл. 2.4, полученные в результате эксперимен-

тальных исследований экскаваторного парка Лучегорского угольного разреза.

Ниже дана методика определения оптимальной структуры ремонтного цикла.

1. Выполняем каноническое разложение частного наработки базовой де-

тали к наработке быстроизнашиваемой:

,,...,

2

1

min

n

б

ууу

t

ααα

ρ

==

(3.2)

где ρ – число структур ремонтного цикла; у

1

, у

2

, …, у

n

– основания каноническо-

го разложения (ряд первых простых чисел); α

1

, α

2

,…, α

n

– показатели канониче-

ского разложения (натуральные числа).

64

2. Рассчитываем число практически возможных структур ремонтного

цикла (число возможных перестановок из n оснований канонического разложе-

ния). Если среди n элементов канонического разложения имеется α

1

элементов

одного вида, α

2

– другого и т.д., то число возможных перестановок с повторе-

ниями определится по формуле:

,

!,...,!!

)!(

21

1

n

i

стр

N

ααα

α

∑

=

(3.3)

а без повторений – по формуле

N

стр

= n!. (3.4)

3. Определяем максимальное возможное число видов ремонта (с повторе-

ниями):

,

1

∑

=

n

i

iр

N

α

(3.5)

а без повторений:

N

р

= n. (3.6)

4. Заносим основания канонического разложения в матрицу перестановок:

,

,...,,

..............................

,...,,,

,....,,,

1)1(

2322212

1312111

nnkkn

k

ууу

уууу

−

(3.7)

где k – число элементов в строке, равное числу видов ремонта, не считая первого;

n – число строк матрицы, равное числу возможных структур ремонтного цикла.

5. Для каждой структуры ремонтного цикла определяем коэффициенты

периодичности q

i

:

- для структуры №1 q

2

= у

11

, q

3

= q

2*

у

21

,…., q

k

= q

k1-1*

у

k1

;

- для структуры №2 q

2

= у

12

, q

3

= q

2*

у

22

,…., q

k

= q

k1-1*

у

k2

;

- для структуры №n q

2

= у

kn

, q

3

= q

2*

у

kn

,…., q

k

= q

k1-1*

у

1n

. (3.8)

6. Для каждой структуры ремонтного цикла определяем межремонтные

периоды Т

1

– Т

2

– Т

3

– К:

Т

1

= t

min

, Т

2

= t

min*

q

2

, Т

3

= t

min*

q

3

, К = t

min*

q

k

. (3.9)

7. Изображаем графически варианты структуры ремонтного цикла, опре-

деляем число текущих ремонтов.

8. Для всех возможных структур ремонтного цикла определяем суммар-

ную трудоемкость на техническое обслуживание и ремонт. За оптимальную

принимаем структуру ремонта с наименьшими затратами.

65

3.2. Определение расчетной трудоемкости ремонта

Для определения расчетной трудоемкости по каждому виду ремонта най-

дем теоретическую функцию трудоемкости в зависимости от наработки в часах.

Для определения вида этой зависимости представим ее в виде графика

(рис. 3.1). По виду графика на рис. 3.1 функциональная зависимость может

быть представлена степенной функцией Y=b

0

X

b1

, где Y – нормативная трудоем-

кость, чел. час., X – наработка в часах до соответствующего вида ремонта. Ап-

проксимация этих зависимостей для каждого типа экскаватора произведена по

методу наименьших квадратов по формулам (3.10):

()

∑∑

∑∑ ∑

==

== =

−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

=

N

i

N

i

N

i

N

i

N

i

iiii

xNx

yxNyx

b

1

2

1

11 1

1

lnln

lnlnlnln

,

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−=

∑∑

==

N

i

N

i

ii

xby

N

b

11

10

ln

1

exp

. (3.10)

Рис. 3.1. График зависимости нормативной трудоемкости ремонтов

карьерных экскаваторов от их наработки

66

Необходимые данные для аппроксимации взяты из работы [146] – табли-

цы нормативных сроков проведения текущих, средних и капитальных ремонтов

для всех типов экскаваторов Лучегорского разреза, определены расчетом и

представлены в табл. 3.1, 3.2. Вычисления по формулам (3.10) производились

на программируемом калькуляторе МК-52, для чего была составлена програм-

ма 3.1.

Программа 3.1

Расчет коэффициентов степенного приближения функции

ХП0 ХП7 0 ХП3 ХП4 ХП5 ХП6 ПХ7 ПХ0

1

С/П ХП1 Fln ХП8 ПХ3

ХП3 ПХ8

Fx

2

ПХ4

ХП4 ПХ1 С/П ХП2 Fln ХП9 ПХ5

ХП5 ПХ8 ПХ9

ПХ6

ХП6 FL0 07

ПХ3 ПХ5

ПХ7 ПХ6

ПХ3 Fx

2

ПХ7

ПХ4

ХПВ ПХ5 ПХ3 ПХВ

ПХ7

Fe

х

ХПА С/П ПХВ С/П

Инструкция к программе:

N, с/п, х

1

, с/п, у

1

, с/п, …, х

n

, с/п, у

n

, с/п → b

1

, с/п → b

0

.

Теоретическую производительность экскаваторов определяем по формуле

ц

tKк

nKзV

Q

*

**3600*

=

Γ

, (3.11)

где

Γ

Q

– годовая производительность экскаватора, м

3

; V – емкость ковша, м

3

;

Kз – коэффициент загрузки ковша, Kз = 0,8; n – число часов работы экскаватора

в год без учета плановых ремонтов и технического обслуживания, (n = 22 ча-

са

*

26 суток

*

11 месяцев = 6270 ч.); Кк – коэффициент, учитывающий крепость

пород (для пород, крепостью до 1V категории Кк = 1,2); t

ц

– рабочий цикл экс-

каватора, с.

Для роторного экскаватора

33

.84,76270/1250 ммлнчасчмtQQ

ГTГ

=⋅=⋅=

Часовая теоретическая производительность экскаватора:

6270/

г

QQч

=

, м

3

/ч.

67

Таблица 3.1

Нормативные параметры экскаваторов

Теоретическая наработка

До капиталь-

ного ремонта

До среднего

ремонта

До текуще-

го ремонта

№

п.п

Марка экскаватора

Нормативный срок служ-

бы,Тн,лет

Рабочий цикл экскаватора,

t

ц,

с.

Годовая/часовая теоретиче-

ские производительности,

Q

г

/Q

ч

, млн.м

3

/м

3

Теоретическая наработка за

нормативный срок службы,

Нсл., млн.м

3

Н

нк,

млн.м

3

t

нк,

мин.

Н

нс,

млн.м

3

t

нс

час.

Н

нт,

млн.м

3

t

нт

час.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 ЭШ-

6/45

15 42 2,2

351

33 6,4 1529018 3,2 9117 1,1 3134

2 ЭШ-

13/50

18 45 4,3

686

77,4 18 2200186 9 13120 3 4373

3 ЭШ-

10/70

15 54 2,8

446

42 19 3566571 7,5 16816 2,5 5605

4 ЭШ-

11/70

15 53 3,1

494

46,5 17 2882322 8,5 17206 2,8 5668

5 ЭКГ-

4У

15 30 2,0

319

30 6,6 1734480 3,3 10345 1,1 3448

6 ЭКГ-

5У

15 30 2,5

398

37,5 8 1681920 4 10050 1,3 3266

8 ЭКГ-

5А

15 28 2,7

430

40,5 7,2 1401600 3,6 8372 1,2 2791

9 ЭКГ-

6,3У

15 35 2,7

430

40,5 9,6 1868800 4,8 11163 1,6 3721

10 ЭКГ-

8И

15 26 4,6

734

69 10,8 1234017 5,4 7357 1,8 2452

11 ЭКГ-

8У

15 35 3,4

542

51 12 1855058 6 11070 2 3690

12 ЭКГ-

10

15 26 5,8

925

87 14 1268689 7 7567 2,3 2486

68

Окончание табл. 3.1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 ЭКГ-

15

18 28 8,1

1292

145,8 21 1362666 10,5 8127 3,5 2709

14 ЭР-

1250

15 7,84

1250

117,5 15 1005612 7,5 6000 2,5 2000

Нормативная наработка до капитального t

нк

, среднего t

нс

, текущего t

нт

ре-

монтов:

t

нк

= (Н

нк

/Q

г

)

*

525600, мин.;

t

нс

= Н

нс

/Q

ч,

ч.;

t

нт

= Н

нт

/ Q

ч,

ч.

Таблица 3.2

Аппроксимация графиков трудоемкость = ƒ(наработки)

X

Нормативная наработка, час.

Значения

коэффициентов

зависимости

Y=b

0

X

b1

№

п.п.

Марка экскаватора

Y

Нормативная трудоемкость, чел.час.

b

0

b

1

1 2 3 4 5 6

X

624 3134 9117 25484

1 ЭШ-6/45

Y

290 2000 2600 6640

1,94 0,8084

X

624 4373 13120 36700 2 ЭШ-13/50

Y

555 3900 5200 13000

5,167 0,7482

X

624 5605 16816 59443 3 ЭШ-10/70

Y

555 3900 5200 13000

8,138 0,677

X

624 5668 17206 48039 4 ЭШ-11/70

Y

555 3900 5200 13000

6,632 0,703

X

624 3448 10345 28908 5 ЭКГ-4У

Y

485 2400 3850 9600

4,086 0,7555

X

624 3266 10050 28032 6 ЭКГ-5У

Y

485 2400 3850 9600

4,036 0,7595

69

Окончание табл. 3.2

1 2 3 4 5 6

X

624 2791 8372 23360 7 ЭКГ-5А

Y

485 2400 3850 9600

3,284 0,796

X

624 3721 11163 31147 8 ЭКГ-6,3У

Y

485 2400 3850 9600

4,401 0,7419

X

624 2452 7357 20567 9 ЭКГ-8И

Y

485 2400 3850 9600

2,88 0,821

X

624 3690 11070 30917 10 ЭКГ-8У

Y

485 2400 3850 9600

4,37 0,743

X

624 2486 7567 21145

11 ЭКГ-10

Y

695 3500 5600 14000

4,207 0,8186

X

624 2709 8127 22711 12 ЭКГ-15

Y

695 3500 5600 14000

4,462 0,806

X

624 2000 6000 16760 13 ЭР-1250

Y

630 4100 8330 16030

1,842 0,956

3.3. Пример расчета оптимальной структуры ремонтного цикла

с учетом фактического технического состояния экскаватора

Произведем расчет оптимальной структуры ремонтного цикла экскавато-

ра ЭШ-6/45 № 1.

1. По табл. 3.1 определяем t

к

= t

б

= 1529018 мин = 25484 ч. Для экскавато-

ра ЭШ-6/45 № 1 фактическая наработка на отказ по данным исследований со-

ставляет Т

0

= 22811 мин (табл. 2.4). Принимаем t

min

= Т

о

= 22811 мин = 380 ч.

ρ = 25484/380 = 67.

Число 67 – простое (табл. 6 [162]), поэтому принимаем ρ = 66. Канониче-

ское разложение числа 66 на ряд первых простых чисел составляет:

ρ = 66 = 2

*

3

*

11.

Все показатели канонического разложения равны 1 (α

i

= 1).

2. Рассчитываем число практически возможных структур ремонтного

цикла:

N

стр

= (3!)/(1!

*

1!

*

1!) = 6.

3. Определяем максимальное возможное число видов ремонта:

N

р

= 1+1+1 = 3.

70

4. Заносим основания канонического разложения в матрицу перестановок:

2 3 11

2 11 3

3 2 11

3 11 2

11 2 3

11 3 2

5. Определяем коэффициенты периодичности:

структура №1 q

2

= 2, q

3

= 2

*

3 = 6, q

4

= 6

*

11 = 66,

структура №2 q

2

= 2, q

3

= 2

*

11 = 22, q

4

= 11

*

3 = 66,

структура №3 q

2

= 3, q

3

=3

*

2 = 6, q

4

= 6

*

11 = 66,

структура №4 q

2

= 3, q

3

=3

*

11 = 33, q

4

=33

*

2 = 66,

структура №5 q

2

= 11, q

3

= 11

*

2 = 22, q

4

= 22

*

3 = 66,

структура №6 q

2

= 11, q

3

= 11

*

3 = 33, q

4

= 33

*

2 = 66.

6. Определяем межремонтные периоды по (3.9) и заносим в табл.3.3.

Таблица 3.3

Структуры ремонтного цикла экскаватора ЭШ-6/45 № 1

Коэффициенты периодичности

Номер

структуры

ремонтного

цикла

q

2

q

3

q

4

Межремонтные периоды

Т

1

– Т

2

– Т

3

– К, час.

1 2 3 4 5

1 2 6 66 380 – 760 – 2280 - 25080

2 2 22 66 380 - 760 - 8360 - 25080

3 3 6 66 380 – 1140 – 2280 - 25080

4 3 33 66 380 – 1140 – 12540 - 25080

5 11 22 66 380 – 4180 – 8360 - 25080

6 11 33 66 380 – 4180 – 12540 – 25080

7. Создаем графическое изображение вариантов структур ремонтного цикла.

Дорошев Ю.С., Нестругин С.В. Повышение технологической надежности карьерных экскаваторов

Подождите немного. Документ загружается.