Токарев А.Н. Основы теории надёжности и диагностика. Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

200

Таблица 9.1

Нормы пробега автомобилей и основных агрегатов до

капитального ремонта (согласно Положению 1986г.), тыс. км.

втомобили

втомобил

Двигатель Коробка

передач

Передняя

ось

Задний

мост

Рулевой

механиз

Легковые

автомобили

125-300

125-200

125-250

125-300

Автобусы 260-400 180-220 180-220 150-220 180-400 150-220

Грузовые

автомобили

100-320

100-275

100-300

100-320

Нормы ресурса используются при определении средних

программ по капитальному ремонту автомобилей и его агрегатов

на предприятии, а также при определении норм расхода запасных

частей.

9.2 Оценка технического состояния машины

Оценить техническое состояние машины можно двумя путями:

- по характеристикам её надёжности;

- по величине инструментального (структурного

или диагностического) параметра.

9.2.1 Определение технического состояния машины

по характеристикам её надёжности

Методику определения технического состояния машины

по характеристикам её надежности рассмотрим на конкретном

примере из области автомобильного транспорта. Предположим,

что на основании литературных источников или проведенных

исследований имеются характеристики надежности автомобиля

конкретной марки.

Предположим, что на рисунке 9.2 приведен график

изменения безотказности работы

автомобиля. Требуется дать

оценку технического состояния двух однотипных автомобилей,

один из которых имеет пробег 40, а второй - 80 тыс. км.

Как видно из графика, вероятность безотказной работы

первого автомобиля составляет 0,98; а второго - 0,90. Таким

201

образом, первый автомобиль имеет повышенные характеристики

надежности и, следовательно, имеет лучшее техническое

состояние, чем второй.

Из литературных источников известно, что автомобиль

считается находящимся в хорошем техническом состоянии, если

его вероятность безотказной работы выше 0,85. Из графика видно,

что R(l)=0,85 соответствует пробегу автомобиля l=120 тыс. км.

Следовательно, остаточный ресурс до ухудшения технического

состояния

у первого автомобиля составляет 80, а у второго – 40

тыс. км.

Рисунок 9.2 - Изменение безотказности работы автомобиля

Из приведенного примера видно, что дать оценку

технического состояния конкретного автомобиля по характеристикам

надежности можно только в общем виде, через вероятность отказа.

Поэтому, чаще всего, по характеристикам надежности даётся оценка

технического состояния парка автомобиля, т.е. массива.

Предположим, что необходимо оценить техническое

состояние парка автомобилей

в количестве 100 шт. Известны:

средний пробег всех автомобилей l

ср

=80 тыс. км и характеристики

надежности (приведены на рис. 9.2). В этом случае при l

ср

=80 тыс.

км согласно графику вероятность безотказной работы составит

=0,9. Следовательно, в данном предприятии из 100 автомобилей

10 находятся в неисправном состоянии, а 90 – в работоспособном.

202

Следует отметить, что при оценке технического состояния

автомобилей следует пользоваться показателями надёжности,

приведёнными как в зависимости от пробега автомобиля, так и от

его возраста. Дело в том, что эти характеристики несколько

отличаются друг от друга, т.к. одни детали автомобиля имеют

ограниченный ресурс по пробегу, другие (кузов автомобиля,

резинотехнические изделия и

т.д.) – по времени.

Пример: предположим, что у автомобиля имеющего пробег

40 тыс. км. возраст составляет 10 лет, а у автомобиля имеющего

пробег 80 тыс. км. – возраст один год. Требуется определить

состояние этих автомобилей.

Судя по характеристикам надёжности, составленным в

зависимости от пробега автомобиля (смотри пример, описанный

выше), состояние автомобиля имеющего пробег 40 тыс

. км. лучше,

чем второго автомобиля. Но у первого автомобиля часть деталей,

таких как кузов автомобиля, который подвергается коррозии,

резиновые изделия, которые разрушаются от времени, находятся в

предотказовом (неудовлетворительном) состоянии. Поэтому при

оценке этих автомобилей необходим ещё дополнительный

материал по показателям надёжности, составленным в

зависимости от времени.

9.2.2 Определение технического состояния

машины

по величине диагностического параметра

Существует несколько методов оценки технического

состояния машины по величине диагностического параметра,

отличающиеся друг от друга количеством информации

используемой при оценке.

метод применяется там, где имеется только информация

о результатах диагностики машины в данный момент, т.е. текущая

информация. При наличии только текущей информации, оценку

технического состояния машины можно произвести путем

сравнения текущего значения диагностического параметра с

предельно-допустимым.

Рассмотрим это на примере автомобильного транспорта.

Предположим, что в момент измерения значение

диагностического

203

параметра соответствует Si, а пробег - li. Из графика (рис. 9.3)

видно, что техническое состояние автомобиля в данный момент

определяется точкой А. Точка А находится в зоне

работоспособного состояния. Следовательно, автомобиль

работоспособен и может быть отправлен в эксплуатацию. Для

сравнения автомобиль с параметрами технического состояния

автомобиля l

и S

(точка Б) находится в предотказном состоянии

и требует ремонта.

Рисунок 9.3 - Схема определения технического состояния

автомобиля по величине диагностического параметра.

Таким образом, при наличии только информации о

значении диагностического параметра, оценка технического

состояния автомобиля сводится к сравнению текущего значения

диагностического параметра S

с предельно-допустимым

значением Sпд.

метод оценки технического состояния. При оценке

используется информация о величине диагностического параметра

и априорная информация об изменении этого диагностического

204

параметра в зависимости от наработки (веерные кривые на рис.

9.4).

Рисунок 9.4 – Схема оценки технического состояния

автомобиля с использованием априорной информации

Оценка заключается в сравнении текущего значения

диагностического параметра с предельно-допустимым значением.

Если S

>Sпд, то автомобиль находится в предотказовом состоянии

и его необходимо направить на профилактику или ремонт. Если

<Sпд, то автомобиль исправлен и может быть направлен в

эксплуатацию. В этом случае мы можем определить не только

состояние автомобиля (работоспособное или не работоспособное),

но и с определённой точностью определить момент наступления

отказа, а через него остаточный ресурс (подробно это рассмотрено

в § 7.6). Следовательно, это более точный метод оценки

технического

состояния машины, т.к. он позволяет определить её

остаточный ресурс.

метод. Оценка технического состояния машины по её

конкретному состоянию (по её реализации).

В этом случае используется следующая информация:

- значение диагностического параметра в данный момент;

- априорная информация об изменении этого параметра для

совокупности одноименных элементов;

205

- информация об изменении диагностического параметра

конкретной машины.

Пример:

Предположим, что в процессе эксплуатации

автомобиля у него через каждые 10 тыс. км. пробега измеряется

какой-то структурный или диагностический параметр

(предположим зазор в подшипнике коленчатого вала). Имеются

нормативные значения: S

=70мк; Sпд=170мк.

Таблица 9.2

10 20 30 40 50

S 72 75 80 80 90

Требуется:

определить техническое состояние автомобиля в

данный момент.

Решение:

1. На основе данных, приведённых в таблице 9.2

определяется вид аппроксимирующей функции S=S

+V*C*l

для

конкретного элемента.

2. Строится график изменения параметра по рассчитанной

функции (рис 9.5).

Рисунок 9.5 – Схема оценки технического состояния

автомобиля с использованием индивидуальной информации

206

3. Определяется отклонение значений параметра от средней

величины функции (величина Z)

4. Сравнивается текущее значение параметра с допустимым:

если S

> Sпд, то требуется ремонт; если S

< Sпд – автомобиль

исправен.

5. Прогнозируется момент наступления отказа, т.е. момент

достижения кривой предельного значения с учетом величины Z.

Аппроксимирующая функция в этом случае будет иметь вид:

S=S

+Vc*l

±Z

где Z – отклонение истинного значения параметра от

теоретической кривой.

При наличии информации о величине Z, имеется

возможность определить более точно остаточный ресурс

автомобиля, т.к. согласно прогнозу, параметр S достигнет

предельного значения в точке B с отклонениями (т. В

1 и т. В2 ), где

и наступит отказ (l

отк

)

В этом случае, остаточный ресурс (l

ост

)

элемента составит

ост

ср

остост

lll ∆= m

Следовательно, оценка технического состояния автомобиля при

и S

по изменению параметра будет следующая: автомобиль

исправен и будет еще исправен на пробеге

ост

ср

ост

ll ∆m .

Из описанных выше методов оценки видно, что чем больше

информации о машине, тем точнее можно сделать оценку её

технического состояния.

9.3 Построение системы технического обслуживания и

ремонта машин

Как было сказано ранее, для поддержания машин в

работоспособном состоянии на предприятиях, занимающихся их

эксплуатацией, применяется система технического обслуживания

и ремонта

этих машин.

Одним из принципиальных положений такой системы

является выполнение планово, в принудительном порядке

определённого комплекта работ по техническому обслуживанию

(ТО) машин через установленный период. В технической

207

эксплуатации машин этот установленный период (норматив)

получил название периодичность ТО.

При определении величины периодичности ТО

необходимо установить момент, когда, при какой наработке,

машине или её элементу необходимо проведение технического

обслуживания.

Определение момента наступления необходимости

проведение таких работ может происходить двумя путями:

- по величине наработки или времени работы машины;

- по техническому

состоянию машины в данный момент,

определённом с помощью диагностирования.

Первый путь наимение затратный, но и недостаточно

точный. Второй путь требует систиматического слежения за

техническим состоянием машины с использованием контрольно-

диагностической аппаратуры, а поэтому он более затратный, но в

тоже время, достаточно точный.

Рассмотрим решение этих вопросов на примере

автомобильного транспорта.

На автомобильном транспорте

наибольшее применение получил первый путь, т.е. определение

момента проведения прафилактических работ по наработке.

Следует напомнить, что в качестве величины наработки

используется величина пробега автомобиля выраженная в

километрах.

Используя первый путь определяют рациональную

величину периодичности для всей массы однотипных

автомобилей, считают её постоянной и все профилактические

работы повторяют

с этой периодичностью на всём периоде

эксплуатации автомобиля.

Существует несколько методов определения рациональной

периодичности ТО. Самый простой и наиболее распространённый

- это метод с использованием информации о надёжности

профилактируемого элемента (узла,агрегата) автомобиля.

Определение периодичности по допустимому уровню

безотказности.

Напомним, что этот метод основан на выборе такой

рациональной периодичности, при

которой вероятность отказа

элемента (Рэ) не превышает заранее заданной величины,

208

называемой риском (Рр) (рис. 5.5). Подробно этот метод изложен в

§ 5.3.3.

Следует отметить, что существуют и другие методы

определения оптимальной периодичности. Это технико-

экономический, экономико-вероятностный методы, основанные

как на характеристиках надёжности элементов машины, так и на

экономических характеристиках проведения ТО и ремонта

машины. Подробно они изложены в литературе [13, 15, 16, 21,22].

9.4 Расчет потребности в

запасных частях

При поддержании изделия в работоспособном состоянии

необходимо наличие требуемой номенклатуры и количественного

состава запасных частей для своевременного восстановления

изделия, находящегося в эксплуатации. Число запасных частей

имеет большое значение для обеспечения работоспособности

изделия. Научный подход к определению необходимого

количества запасных частей позволяет обеспечить надежность

машин в процессе эксплуатации.

Если в составе

склада и документации заложено мало

запасных частей, а в них есть потребность, то это приводит к

невыполнению машиной поставленной задачи. С другой стороны,

если заложено слишком большое число запасных частей, то это

приводит к излишним затратам, к залеживанию дефицитных

материалов на складах в течение длительного времени.

Расчёт норм запасных

частей необходим для планирования

материально-технического снабжения предприятия. С этим

связано и представление обоснованных заявок на запасные части в

органы снабжения.

Расчет потребности в запчастях можно производить

несколькими методами (в зависимости от наличия той или иной

исходной информации):

− по характеристикам надежности элементов машины;

− по значению диагностического параметра на

текущий

момент с использованием априорной информации о

среднестатистическом изменении диагностического параметра

(расчёт по среднестатистическому);

− по фактическому изменению диагностического параметра

209

от начала эксплуатации до текущего момента (расчёт по

реализации).

Номенклатура и объем запасных частей может быть

определен двумя способами:

а) методом инженерного анализа;

б) расчетным методом.

Метод инженерного анализа используют в том случае,

когда имеется достаточно сведений об отказах элементов и узлов,

полученных из практики их эксплуатации в аналогичных

машинах. Например, если средняя наработка детали больше

средней наработки самой машины (

авт

ср

дет

ср

ll > ), то запчастей по

этой детали не нужно, и наоборот. В этом случае полученные

сведения позволяют инженеру-конструктору без расчетов принять

решение о включении элемента или узла в номенклатуру запасных

частей.

Расчетные методы применяют в том случае, когда

определение номенклатуры и объём запасных частей методом

инженерного анализа затруднительно. Рассмотрим наиболее

распространённые

методы расчёта необходимого количества

запасных частей.

Приближенные методы расчета необходимого количества

запасных частей

В практике эксплуатации машин используются несколько

способов приближённого расчёта необходимого количества

запасных частей. Рассмотрим эти способы на примере

автомобильного транспорта.

1) Простейший способ определения необходимого количества

запасных частей

Наиболее простой способ определения потребности в запасных

частях – это деление заданного срока службы на наработку на

отказ, что позволяет найти требуемое среднее число запасных

частей: