Токарев А.Н. Основы теории надёжности и диагностика. Учебник
Подождите немного. Документ загружается.
110
Для повышения качества сборки изделий желательно на
производстве иметь систему непрерывного контроля. Это
позволит снизить процент не качественной продукции.
5.3 Поддерживание надёжности машин в эксплуатации
5.3.1 Основные положения по эксплуатации машин
В нормативно-технической литературе эксплуатация
определяется как «стадия жизненного цикла изделия, на которой
реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество»
[15,16,21].
Стадия эксплуатации начинается с этапа реализации и
завершается утилизацией (списанием) машины после её
использования. Процесс эксплуатации включает в себя в общем
случае использование изделия по назначению, транспортирование,
хранение, техническое обслуживание и ремонт.
Использование машины по назначению – это применение
машины для целей, предусмотренных техническими условиями.
Так, например, автомобиль предназначен для перевозки людей и
грузов.
Транспортирование, хранение, техническое обслуживание
и ремонт машины это процессы технической эксплуатации
машины. Основная цель технической эксплуатации – это
поддерживание автомобиля в технически исправном
(работоспособном) состоянии, т.е. поддержание показателей
надёжности машины, таких как вероятность безотказной работы,
срок службы и т.д., на требуемом уровне. Из сказанного видно, что
вопросами поддержания надёжности машин занимается, в
основном, техническая эксплуатация машины.
Основным понятием технической эксплуатации машин
является понятие технического состояния машины.
Техническое состояние машины – это состояние,
определяющее уровень его работоспособности. Как известно
любая машина может находиться в следующих состояниях:
работоспособном, неисправном и не работоспособном.
Нахождение машины в состоянии от работоспособного до
неработоспособного и есть техническое состояние машины.
111
Чтобы машина в процессе эксплуатации находилось в
технически исправном (работоспособном) состоянии необходимо
выполнять определённые виды работ, направленных на
поддержание и восстановление работоспособности машины.
Все эти работы подразделяются на:
- работы, направленные на поддержание технического
состояния машины;
- работы, направленные на восстановление технического
состояния машины.
Исходя, из этого весь комплекс работ по обеспечению
технически исправного состояния машины подразделяется на:
а) техническое обслуживание (ТО);
б) ремонт.
К техническому обслуживанию относятся работы
связанные с пополнением машины техническими жидкостями
(если они имеются); регулированием зазоров в механизмах;
смазочные и крепёжные работы. ТО имеет профилактический
характер.
К ремонтным работам относятся работы направленные на
замену у машины отказавших деталей, узлов или агрегатов.
При выполнении ТО и ремонтных работ проводятся и
диагностические работы. Диагностирование - это определение
технического состояния машины без разборки. Назначение
диагностирования - выявить фактическую потребность машины в
ТО и ремонте.
Для большинства машин на период их
эксплуатации
разрабатываются и реализуются целые системы технического
обслуживания. Так, например, на автомобильном транспорте для
поддерживания автомобиля в техническом исправном состоянии
действует планово–предупредительная система ТО и ремонта.
Эта система возникла не сразу после появления автомобиля, а
постепенно. Она развивалась от примитивной системы до систем
сегодняшнего дня.
Рассмотрим историю развития этой системы, которая
характерна для многих машин, и в ней отображены практически
все существующие виды систем ТО и ремонта машин.
112
5.3.2 История развития технического обслуживания
Вопросы технического обслуживания автомобилей стали
актуальны со времен создания первого автомобиля, поскольку
первые автомобили, как и последующие, имели одно неприятное
свойство - выходили из строя или «ломались» и их необходимо
было «чинить». Так и возникло техническое обслуживание
автомобилей.
Исходя из сегодняшнего видения истории, рассмотрим
динамику
совершенствования системы сервисного технического
обслуживания (см. рис. 5.4)
Система № 1. Система ремонта автомобиля по потребности.
Эта система технического обслуживания (системой можно
назвать чисто условно) состоит в проведении ремонтных операций
по мере возникновения неисправностей, т.е. по мере потребности.
Она сложилась стихийно, с момента создания автомобиля. Эта
система отличается большими эксплуатационными
затратами,
наличием большого количества «аварийных» отказов,
повышенной опасностью эксплуатации автомобиля. В тоже время
эта система имеет одно преимущество - ресурс некоторых деталей,
узлов и агрегатов автомобиля используется полностью. Следует
отметить, что это преимущество весьма условно, поскольку, из-за
возникновения аварийных отказов, только некоторые детали
полностью исчерпывают свой ресурс, в то время как
большинство
деталей из-за аварийных отказов выходит из строя
преждевременно.
Система №2. Система принудительного ремонта.
Суть системы планово-принудительного ремонта (СППР)
состоит в том, что рекомендуется большинство агрегатов, узлов и
даже деталей ремонтировать принудительно, по плану, через
определенный период работы автомобиля, несмотря на их
истинное техническое состояние.
Система принудительного
ремонта позволяет значительно
сократить аварийные отказы, повысить безопасность эксплуатации
автомобиля и несколько снизить суммарные затраты на ТО и
113
ремонт (до 80-90%). Тем не менее эта система имеет большие
затраты на ремонт.
С
Σ
- суммарные затраты
Рисунок 5.4 - История развития системы ТО и ремонта
автомобилей
Система №3. Планово-предупредительная система
технического обслуживания и ремонта автомобилей.
Суть планово-предупредительной системы (ППС) состоит
в том, что в плановом порядке, принудительно, через
определенную наработку (пробег) проводятся профилактические
работы (техническое обслуживание), а ремонтные работы
выполняются по мере потребности,
которая выявляется либо в
процессе проведения профилактики, либо по мере возникновения
отказа. Переход на эту систему был вызван экономичной
неэффективностью применения системы принудительного
ремонта.
114
Преимущества этой системы перед другими состоят в том,
что снижаются суммарные затраты на техническое обслуживание
(примерно до 65 - 70%), уменьшается число аварийных отказов,
увеличивается срок службы агрегатов, узлов и деталей за счет
исключения принудительных, порой бесполезных ремонтов,
увеличивающих износ деталей.
К недостаткам этой системы можно отнести то, что
аварийные отказы остаются,
хотя их доля уменьшается; не
полностью используется ресурс деталей; имеет место большая
трудоемкость профилактических работ.
Система №4. Планово-предупредительная система ТО и
ремонта с контрольно - диагностическими работами.
Эта система сегодняшнего дня. Она, по сути, является
усовершенствованной планово-предупредительной системой. Суть
усовершенствования состоит в том, что в плановом порядке
проводятся не
только профилактические, но и контрольно-
диагностические работы. Необходимость проведения контрольно-
диагностических работ вызвана, с одной стороны - возросшими
скоростями движения, возросшими нагрузками на автомобиль; с
другой - повышением требований к автомобильному транспорту с
точки зрения безопасности движения, регулярности работы и
экономичности.
Преимущества системы: снижается количество аварийных
отказов, повышается надежность работы автомобиля за
счет
своевременного выявления неисправностей через
диагностирование.
К недостаткам можно отнести увеличение объема
контрольно-диагностических работ в общем объеме работ по ТО,
увеличение расходов на приобретение дорогостоящего
диагностического оборудования.
Система №5. Многоступенчатая планово-
предупредительная система ТО и ремонта.
В последние годы (начиная с 90 годов) на автомобильном
транспорте наметился переход на
многоступенчатую планово-
предупредительную систему ТО и ремонта (МППС). Это вызвано
тем, что еще в СССР был построен Волжский автомобильный
115
завод (ВАЗ), а с 90 годов в РФ хлынул поток автомобилей
импортного производства. Все эти автомобили рекомендуется
обслуживать по так называемой многоступенчатой системе ТО и
ремонта. Суть этой системы состоит в том, что ТО автомобилей
рекомендуется проводить через определенные интервалы пробега,
но номенклатура работ у каждого ТО разная.
Перспективные системы.
В
настоящее время ведутся разработки по дальнейшему
усовершенствованию системы ТО и ремонта. В перспективе
планируется переход на систему ремонта по потребности,
выявленной в процессе диагностирования (в первоначальном виде
эта система уже существует), а в дальнейшем переход и на
выполнение по потребности и профилактических работ.
Не стоят на месте и разработчики конструкции
автомобилей. Они работают над разработкой такой конструкции
автомобиля, которая требовала бы минимума работ по ТО и
ремонту. Один из вариантов конструкции это создание такого
автомобиля, у которого все узлы и агрегаты были бы безотказны
на определенном сроке эксплуатации, после которого автомобиль
подлежал бы утилизации.
5.3.3 Принципы построения системы технического
обслуживания и
ремонта
Для построения системы технического обслуживания и
ремонта необходимо выявить:
- ресурс всех элементов машины;
- элементы, имеющие ресурс меньше чем сама машина;
- вид операции, необходимой для восстановления
работоспособности отказавшего элемента;
- величину наработки, при которой необходимо проводить
профилактические или ремонтные операции;
- построить систему ТО и ремонта.
Ресурс элементов машины
определяется либо на основе
расчётных данных по надёжности машины полученных при
проектировании машины, либо, что наиболее часто встречается, на
основе специальных испытаний, цель которых – определить
показатели надёжности элементов машины и машины в целом.
116
После определения ресурса каждого элемента машины и
ресурса машины в целом, несложно определить те детали, у
которых ресурс меньше ресурса самой машины.
Вид операции, необходимой для восстановления
работоспособности элемента определяется исходя из назначения и
конструкции этого элемента. В практике эксплуатации машин
принято, что все заправочные, регулировочные, смазочные,
контрольные и крепёжные работы
относятся к работам
профилактического характера, а все работы связанные с заменой
отказавшего элемента – к ремонтным. Исходя из этого, весь
комплекс работ по обеспечению работоспособности машины
подразделяется на техническое обслуживание (профилактические
работы) и ремонт (ремонтные работы).
Определение величины наработки машины, при которой
необходимо проведение ТО или ремонта – это одна из наиболее
сложных задач построения системы ТО и ремонта. В практике
эксплуатации транспортных машин принято проводить все
профилактические работы планово, в принудительном порядке
через определённую величину наработки. Эту величину принято
называть периодичностью ТО. Существует несколько методов
определения периодичности ТО. Неотъемлемой частью каждого
метода является информации о надёжности элементов машины.
Рассмотрим определение периодичности
ТО на примере
автомобильного транспорта. На автомобильном транспорте, где
имеется масса однотипных машин определять периодичность ТО
для каждой машины не целесообразно, т.к. это экономически не
выгодно. Поэтому периодичность ТО определяют для
совокупности одноимённых машин (например: автомобилей одной
марки или семейства марок).
Для этих целей собирают статистику по отказам
рассматриваемого элемента
по нескольким автомобилям данной
марки. Затем материал обрабатывают и получают характеристики
надёжности данного элемента машины. Имея данный материал,
определяют периодичность ТО одним из методов. Наиболее
распространённым и наиболее часто используемым является метод
определения периодичности ТО по допустимому уровню
безотказности.
117
Определение периодичности ТО по допустимому уровню
безотказности.
Этот метод основан на выборе такой рациональной
периодичности, при которой вероятность отказа элемента (Pо) не
превышает заранее заданной величины, называемой риском (Рр).
Предположим, что на основе испытаний мы имеем
характеристики надёжности элемента, представленные на рисунке
5.5. Задаёмся величиной риска, которая может быть выражена
либо
через вероятность отказа, либо через вероятность
безотказной работы.
Общепринято, что для агрегатов и механизмов автомобиля,
обеспечивающих безопасность движения величина риска равна
Р=0,02-0,1 (R=0,98-0,9), для прочих узлов и агрегатов - Р=0,1-0,15.
По выбранной величине риска определяем величину наработк (ℓо)
которую и принимаем за периодичность технического
обслуживания.
Рисунок 5.5 - Определение периодичности ТО по допустимому
уровню безотказности
118
Определённая таким образом периодичность значительно
меньше средней наработки на отказ (
l ) и допускает, что в
эксплуатации часть изделий откажет до проведения профилактики
(Рр – заштрихованная площадь на рис. 5.5), но для основной части
изделий ТО будет проведено своевременно.
Следует отметить, что периодичность ℓто сильно зависит от
велечины вариации наработки на отказ (см. рис. 5.6) и зависит от
принятой допустимой вероятности безотказной работы.
Рисунок 5.6 - Влияние вариации на оптимальную периодичность
На рис. 5.6 приведены распределения наработки на отказы
двух элементов (1 и 2), имеющих одинаковые среднии наработки
(
21
ll =
), но разные вариации, причём V1<V2. При определении
для этих элементов периодичности ТО, при равной величине
риска, видно, что
0201
ll >
.
Формирование системы технического обслуживания.
Определение величины периодичности ТО даётся ответ на
вопрос когда проводить техническое обслуживание данному
элементу машины. Но сложная машина состоит из большого
количества элементов, у каждого из которых своя периодичность
ТО. Если следовать этим периодичностям, то машине в целом
практически ежедневно необходимо проводить ТО того или иного
элемента. Это может привести к большим сложностям в
организации работ и значительным потерям рабочего времени.
119
Поэтому, после определения периодичности ТО каждого
элемента машины приступают к группировке операций, т.е. к
формированию системы ТО. Методы группировки различные, но
все они направлены на уменьшение количества видов ТО и
уменьшения времени простоя машины на техническом
обслуживании. Однако, следует иметь в виду, что группировка
операций неизбежно связана с отклонением
периодичности ТО
данного вида от оптимальных периодичностей ТО отдельных
элементов машины.
Так на автомобильном транспорте система ТО состоит из
трёх видов обслуживания:
− ежедневное техническое обслуживание (ЕО);
− первое техническое обслуживание (ТО-1);
− второе техническое обслуживание (ТО-2).
Таблица 5.1
Автомобили ЕО ТО-1,
тыс. км
Т
О-2,
т
ыс.км.
Легковые ежедневно 4000 16 000
Автобусы ежедневно 3500 14 000
Г
рузовые и автобусы на базе
г
рузовых автомобилей
ежедневно 3000 12 000
Каждый вид ТО отличается тем, что он имеет свою
периодичность и свою номенклатуру работ (перечень элементов
которым необходимо поводить ТО). В таблице 5.1 приведены
оптимальные периодичности ТО отечественных автомобилей.
5.3.4 Основы планово-предупредительной системы
технического обслуживания и ремонта принятой на
автомобильном транспорте
На автомобильном транспорте в РФ (на автотранспортных
предприятиях
(АТП) общего пользования) принята планово-
предупредительная система ТО и ремонта подвижного состава.
Принципиальными положениями такой системы ТО и ремонта
являются: