Инженерная методика для обоснования ресурсосберегающего запаса деталей из утилизированных агрегатов
Метод повышения эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых путем создания ресурсосберегающего запаса деталей из утилизированных агрегатов. Расчет ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 26.05.2017 |
Размер файла | 194,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»
ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЗАПАСА ДЕТАЛЕЙ ИЗ УТИЛИЗИРОВАННЫХ АГРЕГАТОВ
Чеботарев Михаил Иванович д.т.н., профессор
Шапиро Евгений Александрович к.т.н., доцент
Черноиванов Александр Геннадьевич
Краснодар
В настоящей статье рассматривается метод повышения надежности и эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых путем создания ресурсосберегающего запаса деталей из утилизированных агрегатов. Рассмотрены теоретические предпосылки к расчету ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов. Рассмотрены четыре условия, при которых полиномиальный закон распределения c достаточной степенью точности сводится к другим математическим моделям. Для оценки рабочей гипотезы было проведено исследование накопленных частот коэффициента сменяемости Кс преобладающей номенклатуры расходуемых запасных частей (ЗПЧ) к зерноуборочным комбайнам 9880i SNS (John Deere), СR-9060 (New Holland) и РСМ-181 «Торум-740». Для проверки рабочей гипотезы также исследовались данные по отказам конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов Lexion 580, эксплуатируемых в хозяйствах Краснодарского края утилизированный ресурсосберегающий запас деталь
Ключевые слова: РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЙ ЗАПАС, АГРЕГАТЫ, УТИЛИЗАЦИЯ, ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ, ЗЕРНОУБОРОЧНЫЕ КОМБАЙНЫ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Актуальность темы исследования. Повышение надежности и эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых имеет большое экономическое значение, поскольку затраты на техническую эксплуатацию средств механизации намного превышают их первоначальную стоимость, а решение проблемы надежности позволяет экономить значительные средства.
Эффективное использование зерноуборочных комбайнов всегда было одним из важнейших условий выполнения работ в оптимальные агротехнические сроки. Оснащение с.-х производства новыми высокопроизводительными тракторами, широкозахватными орудиями, уборочными машинами повышенной пропускной способности, расширение сети стационарных пунктов первичной переработки продукции - все это требует новых организационных форм ведения механизированных работ в целях обеспечения эффективного использования машин и получения высоких урожаев.
Одна из таких форм, учитывающая коллективный характер труда, сложность эксплуатации современной техники и особенности технологических процессов, _ организация технологических линий и комплексов.
Вместе с тем, применяемые в настоящее время методы повышения надежности и эффективности функционирования технологических комплексов, не учитывают в достаточной мере предусматриваемого теорией надежности принципа резервирования составных частей машин путем создания ресурсосберегающего запаса деталей из утилизированных агрегатов.
В настоящей статье рассматривается метод повышения надежности и эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых путем создания ресурсосберегающего запаса деталей из утилизированных агрегатов.
Весомый вклад в разработку проблемы повышения надежности и эффективности использования средств механизации сельского хозяйства внесли: А.И. Бурьянов, А.Т. Лебедев, П.П. Лезин, Э.И. Липкович, В.П. Лялякин, Г.Г. Маслов, В.М. Михлин, В.Н. Плешаков, В.Б. Рыков, А.Т. Табашников, Е.И. Трубилин, М.И. Тишкин, Ю.А. Царев, М.И. Чеботарев, С.С. Черепанов, Е.А. Шапиро и многие др. ученые [1.3,5,7,8,12].
В качестве одного из направлений повышения надежности и эффективности функционирования производственных процессов, использования агрегатов, звеньев, технологических комплексов и поточных линий ученные рассматривают обоснование ресурсосберегающего запаса деталей и узлов.
Однако, применяемые в настоящее время методы повышения надежности и эффективности функционирования технологических комплексов, не учитывают в достаточной мере принципа ресурсосбережения при создании ресурсосберегающего запаса деталей и узлов в хозяйствах для использования их в условиях технологических линий. На основании вышеизложенного были сформулированы цель, задачи и гипотеза исследования.
Цель работы - повышение надежности и эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых в хозяйствах АПК Краснодарского края путем создания ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов.
Объект исследования - процесс функционирования технологических комплексов уборки зерновых в условиях АПК Краснодарского края.
Предмет исследования - методы повышения надежности и эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых путем создания ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов в хозяйствах АПК Краснодарского края, для использования их при отказах комбайнов в рядовых условиях эксплуатации.
Рабочая гипотеза исследования _ теоретический анализ предмета исследования позволил сделать предположение о том, что в основу общей математической модели формирования ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов в хозяйствах, для повышения эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых, может быть положен полиномиальный закон распределения. При этом делается допущение, что в математической модели полиномиального закона распределения, вероятностью наступления двух и более кратных отказов деталей и узлов зерноуборочных комбайнов можно пренебречь.
Задачи исследования:
1. Разработать предусматриваемые теорией надежности математические модели расчета ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов в хозяйствах, для использования их при отказах комбайнов в рядовых условиях эксплуатации.
2. Выполнить экспериментальную проверку выдвинутой гипотезы: на основе анализа установить допустимость применения полиномиального закона распределения для описания процесса формирования ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов, для использования их при отказах комбайнов в полевых условиях;
Для проверки гипотезы исследования была разработана исходная математическая модель оценки и обоснования ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов.
В этой модели реализован инновационный метод повышения надежности и эффективности функционирования технологических комплексов уборки зерновых, основанный на применении полиномиального закона распределения:
(1)
где n - количество зерноуборочных комбайнов в технологическом звене;
m0, m1, m2, …,mk (_ соответственно количество безотказных исходов; количество конструктивных элементов, отказавших один раз, дважды, …, k- раз с вероятностями P0, P1, P2,…, Pk за период t, под которым можно понимать сезон эксплуатации комбайнов, интервал между смежными поставками деталей и узлов из утилизированных агрегатов и т.д.
Вероятность (1) вычисляется непосредственно (при малых nr) или путем логарифмирования. Если nr велико, а Рj(j=0,1,…r) имеют порядок 1/nr для вычисления вероятности (1) можно использовать распределение Пуассона:
(2)
где _ многомерное распределение Пуассона, для которого значение функции Y(m;nrPj) табулировано.
Поскольку вероятностью наступления двух и более кратных отказов конструктивных элементов комбайнов можно пренебречь, т.е. для j=0,1 выражение (9) можно заменить биномиальным распределением
(3)
где _ число сочетаний из mi элементов по nr.
Рассмотрены теоретические предпосылки к расчету ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов.
Рассмотрены четыре условия, при которых полиномиальный закон распределения c достаточной степенью точности сводится к другим математическим моделям.
Условие 1. При nr>? и kс> 0 так, что nrkс остается постоянной, биномиальное распределение сходится к распределению Пуассона с параметром л=nrkc. Приближение по данным теории вероятностей вполне приемлемо для случая nr>0,10.kс< 0,10.
Поэтому при расчетах ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов предлагается использовать следующие математические модели
(4)
(5)
где r - число конструктивных элементов одного наименования в конструкции комбайна; kc - коэффициент сменяемости конструктивных элементов.
Условие 2. При nr>? биномиальное распределение сходится к нормальному распределению с параметрами =nrkc и ?2 =nrkc(1 _kc)
При nrkc(1-kc) > 9 и можно использовать приближенные зависимости
(6)
где (t) - дифференциальная функция (функция плотности вероятности) стандартного нормального распределения наработки t, которая определяется из выражения
(7)
При этом функция вероятности Fm(t) определяется соотношением:
(8)
где Ф0 (t) - интегральная функция стандартного нормального распределения наработки t.
Условие 3. В случаях отсутствия отказов при подконтрольной эксплуатации зерноуборочных комбайнов (m=0) вероятность наступления хотя бы одного отказа конструктивного элемента комбайна при nr испытаниях равна
(9)
Выражение (9) вычисляется непосредственно, при этом для расчета ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов можно использовать бином Ньютона, разложение которого имеет вид
(10)
где a,b - переменные; N - неотрицательное число.
С учетом выражений (9) и (10), получим:
(11)
В этом выражении коэффициент сменяемости kc довольно мал. С учетом этого выражение для вероятности Рm=1(t) принимает вид
(12)
Условие 4. В инженерных расчетах для определения ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов можно использовать также рекуррентную формулу биномиального распределения
(13)
где f (x+1; nr,kc) - рекуррентная формула биномиального распределения.
Для оценки гипотезы исследования было проведено исследование накопленных частот коэффициента сменяемости Кс преобладающей номенклатуры расходуемых запасных частей (ЗПЧ) к зерноуборочным комбайнам 9880i SNS (John Deere), Lexin-580 (Claas), СR-9060 (New Holland) и РСМ-181 «Торум-740». В результате исследования было установлено, что преобладающая номенклатура ЗПЧ для этих комбайнов (более 90%) имеет значение Кс < 0,5 (рисунок 1). Это удовлетворяет первому условию гипотезы исследования.
Рисунок 1 Накопленные частоты коэффициента сменяемости Кс
Конечно, в отдельных случаях коэффициенты сменяемости конструктивных элементов для зерноуборочных комбайнов за сезон эксплуатации могут быть и больше единицы, а отдельные элементы за сезон эксплуатации вообще могут не отказывать, но в нашем случае речь идет о расходуемых запасных частях, что и указывает рисунок 1.
Поэтому для деталей, технический ресурс которых распределен по нормальному и экспоненциальному законам распределения (коэффициент вариации соответственно равен н = 0,3 и н =1,0) с помощью методики [1] были рассчитаны (таблица 1) и построены зависимости вероятности (рисунок 2).
Таблица 1
Вероятности безотказных исходов, наступления одно, двух, трех кратных отказов (замен) деталей при значении коэффициента вариации их ресурса н=0,3
Коэффициент, Кс |
Вероятности |
||||
Р0 |
Р1 |
Р2 |
Р3 |
||
0 |
1,000 |
0 |
0 |
0 |
|
0,2 |
0,788 |
0,212 |
0,000 |
0,000 |
|
0,4 |
0,601 |
0,387 |
0,012 |
0,000 |
|
0,6 |
0,420 |
0,562 |
0,018 |
0,000 |
|
0,8 |
0,233 |
0,737 |
0,030 |
0,000 |
|
1,0 |
0,088 |
0,881 |
0,081 |
0,001 |
|
1,2 |
0,030 |
0,762 |
0,206 |
0,002 |
|
1,4 |
0,009 |
0,600 |
0,387 |
0,004 |
Анализ этих зависимостей позволил обосновать основную и первую дополнительную гипотезу, поскольку в расчетах вероятностью наступления 2-х и более кратных отказов можно пренебречь.
Изучение литературных источников [1,3,5,7,8,10,12] позволило установить, что около 60% сменяемых конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов имеет значение коэффициента вариации их ресурса н?0,3.
Рисунок 2 Графики зависимости
В таблице 2 приведены результаты расчета, а на рисунке 3 представлены графики вероятностей наступления j=0,1,2,…,4 кратных отказов (замен) конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов отечественного и зарубежного производства в течение сезона эксплуатации.
Эти графики были рассчитаны при значении коэффициента сменяемости Кс =0,5 для случая распределения технического ресурса конструктивного элемента по нормальному закону (н=0,3). Здесь также же представлены графики накопленных вероятностей: вероятности того, что кратность замен элементов в течение сезона эксплуатации будет не более некоторого числа
К = 0,1,…4:
, (14)
а также вероятности того, что кратность замен конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов в течение сезона их эксплуатации буде больше заданного числа К=0,1,…,4:
. (15)
Аналогичные зависимости для вероятностей Рm (Kc =0,5), и рассчитаны и при н=1,0 (таблица 2).
Из рисунка 1 следует, что для конструктивных элементов со значением Кс ? 0,5 шт/комбайн •сезон эксплуатации вероятность наступления в течение сезона эксплуатации уже при двух и более кратных отказах (заменах) ничтожно мала.
Таблица 2
Вероятности наступления отказов конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов при значении коэффициента вариации их ресурса н= 0,3 и 1,0, и коэффициенте сменяемости Кс =0,5
Вероятности, P |
Количество отказов, j |
|||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
||
Коэффициент вариации ресурса н=0,3 |
||||||
Рm (Кс =0,5) |
0,492 |
0,492 |
0,015 |
0,000 |
0,000 |
|
Р |
0,492 |
0,984 |
0,999 |
0,999 |
0,999 |
|
Р |
0,508 |
0,016 |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
|
Коэффициент вариации ресурса н=1,0 |
||||||
Рm (Кс =0,5) |
0,6065 |
0,3033 |
0,0758 |
0,0126 |
0,0016 |
|
Р |
0,6065 |
0,9098 |
0,9856 |
0,998 |
0,999 |
|
Р |
0,3935 |
0,0902 |
0,0144 |
0,0018 |
0,000 |
Представленные на рисунке 3 аналитические зависимости вероятностей наступления j=0,1,2,…,4 кратных отказов конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов в течение сезона эксплуатации также подтверждают правомерность основной и первой дополнительной гипотезы. Из рисунка можно видеть, что уже при К=2 вероятность Р ничтожно мала.
Кратность отказов
Рисунок 3 Вероятности наступления j = 0,1,2,…,4 кратных отказов
Для проверки ранее сформулированной гипотезы исследовались также данные по отказам конструктивных элементов зерноуборочных комбайнов Lexion 580, эксплуатируемых в хозяйствах Краснодарского края.
Оценка соответствия экспериментальных данных теоретическому закону на примере отказов пальца противорежущего двойного (чертежный номер 626 295.1R, страна производитель Италия), приведена в таблице 3.
Таблица 3
Оценка соответствия экспериментальных данных на примере отказа пальца двойного (поз. 626.295.1R) теоретическому закону
Число замен за декаду mi |
Эмпирические частоты, ni |
mini |
Вероятность, Р{mi} |
Теоретические частоты |
||
0 |
9 |
0 |
0,30 |
10,80 |
0,11 |
|
1 |
14 |
14 |
0,36 |
12,96 |
0,08 |
|
2 |
8 4 13 1 |
16 |
0,22 |
7,92 3,24 12,24 1,08 |
0,05 |
|
3 |
12 |
0,09 |
||||
4 |
4 |
0,03 |
||||
Сумма |
n = 36 |
46 |
1,00 |
36 |
ч2 = 0,24 |
|
k = 3, н=k-2=1; P(ч2) > 0,90 |
Анализ этих данных показал, что биномиальный закон распределения сводится к закону Пуассона.
Заключение
1. В качестве вероятностной модели для описания процесса формирования ресурсосберегающего запаса деталей и узлов из утилизированных агрегатов в хозяйствах, для использования их при отказах зерноуборочных комбайнов, работающих в составе технологических комплексов, можно использовать полиномиальный закон распределения. Теоретически обоснованные показатели процесса формирования ресурсосберегающего запаса подтверждены экспериментальными данными.
2. Исследование накопленных частот коэффициента сменяемости основных деталей и узлов 14 зерноуборочных комбайнов в течение сезона эксплуатации подтверждает теоретические выводы о том, что вероятностью наступления двух и более кратных отказов зерноуборочных комбайнов можно пренебречь.
3. Достаточным вероятностным математическим описанием полиномиального закона распределения является биномиальный закон распределения и закон распределения Пуассона.
Для доказательства этого была рассмотрена рабочая гипотеза, _ исследовались данные по отказам конструктивных элементов 14 зерноуборочных комбайнов John Deere 9880i SNS, Lexin-580, New Holland СR-9060 и Торум-740, эксплуатируемых в хозяйствах Краснодарского края.
Анализ этих данных показал, что биномиальный закон распределения с достаточной степенью точности сводится к закону распределения Пуассона. Оценка экспериментальных данных по критерию согласия Пирсона ч2 с вероятностью 0,90 позволила подтвердить выдвинутую гипотезу.
Список литературы
1. Черноиванов А.Г. Качество ремонта и надежность машин, используемых в сельском хозяйстве: /А.Г. Черноиванов, Е.А. Шапиро // Учебное пособие/КубГАУ. Краснодар, 2010. 50 с.
2. Черноиванов А.Г. Методические рекомендации по расчету объемов работ и затрат средств на ремонт новой сельскохозяйственной техники (в условиях Краснодарского края) / А.Г. Черноиванов, Е.А. Шапиро // Кубан. гос. аграр. ун-т. Краснодар. 2010. 48 с.
3. Черноиванов А.Г. Проблема комплектации агроинженерных технических систем и комплексов запасными частями / А.Г. Черноиванов, Е.А. Шапиро, А.Е. Шапиро // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. №9. 2011. С. 33-37.
4. Черноиванов А.Г. Особенности проведения утилизации сельскохозяйственной техники в агрохозяйствах АПК Краснодарского края/ А.Г. Черноиванов, Е.А. Шапиро, А.Е. Шапиро // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт, 2012. №5. С. 31-34.
5. Черноиванов А.Г. Износ, списание и утилизация с. х техники: опыт комплексного исследования / А.Г. Черноиванов, Е.А. Шапиро// Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс] // - Краснодар: КубГАУ, 2013. № 86(02). С. 230-252. IDA[articleID]: 1071503079. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/02/pdf/17.pdf.
6. Черноиванов А.Г. Анализ организации и технологии утилизации с. х техники и пути повышения ее эффективности /А.Г.Черноиванов, Е.А. Шапиро// Политематический сетевой электронный научный журнал кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс] // Краснодар: КубГАУ, 2013. № 86(02). С. 392-415.-IDA[articleID]: 1071503079. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/02/pdf/17.pdf.
7. Тарасенко Б.Ф. Физические основы инновационной технологии обработки машин и механизмов ремонтно-восстановительными составами (РВС) / Б.Ф. Тарасенко, Е.А. Шапиро // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс] // Краснодар: КубГАУ, 2013. № 86(02). С 1-24. IDA[articleID]: 1071503079. Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/02/pdf/17.pdf.
8. Чеботарев М.И. Сравнительный анализ концепций технического сервиса в сельском хозяйстве / М.И. Чеботарев, Е.А. Шапиро // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2015. №52. С. 250-255.
9. Чеботарев М.И. Классификация методов технического обслуживания и ремонта автомобилей / М.И. Чеботарев, Е.А. Шапиро, А.Г. Черноиванов // Актуальные направления научных исследований ХХI века: теория и практика. 2015. Т.3. №4-1(15-1). С. 228-232.
10. Черноиванов А.Г. Качество ремонта и надежность автомобилей, используемых в лесном хозяйстве /А.Г. Черноиванов, Е.А. Шапиро // Учебное пособие / КубГАУ. Краснодар, 2015. 50 с.
11. Шапиро Е.А. Оценка надежности капитально отремонтированных автомобилей: Учебное пособие /КубГАУ. Краснодар, 2015. 43 с.
12. Рекомендации по организации технологических комплексов уборки зерновых в хозяйствах АПК Краснодарского края / Учебное пособие/ А.Г. Черноиванов, М.И. Чеботарев, Н.А. Черный, А.Е. Шапиро, Н.А. Погорелый, Е.А. Шапиро. Краснодар, КубГАУ, 2016. 52 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Организация технологического процесса работ по ремонту деталей, узлов и агрегатов автомобиля. Текущий ремонт агрегатов трансмиссии, сцепления, коробки передач, привода передних колес и карданной передачи. Стенд для выпрессовки шпилек ступиц колёс.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 15.10.2013Характеристика критериев надежности газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. Классификация отказов оборудования, диагностика деталей, омываемых маслом. Изучение методов исследования текущего технического состояния ГПА в период эксплуатации.
диссертация [2,3 M], добавлен 10.06.2012Суть использования принципа взаимозаменяемости деталей, сборочных единиц и агрегатов. Внедрение систем общетехнических стандартов и контроль за соблюдением их требований. Расчет и выбор посадок для различных соединений, выбор полей допусков и посадок.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 18.08.2012Технология изготовления деталей и узлов подсвечника, выбор материалов. Обоснование технологии изготовления деталей, выбор технологических переходов и операций. Последовательность изготовления художественного изделия методом обработки деталей давлением.
курсовая работа [419,5 K], добавлен 04.01.2016Неразъемным называют такое соединение деталей и узлов, разборка которого невозможна без повреждения деталей. Сварка процесс соединения металлических и пластмассовых деталей путем установления межатомных связей между соединяемыми частями при нагреве.
реферат [978,0 K], добавлен 17.01.2009Методика выполнения кинематических, силовых и прочностных расчетов узлов и деталей энергетического оборудования. Особенности выбора материалов, вида термической обработки для узлов и деталей оборудования электростанций, а также системы их обеспечения.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 14.12.2010Классификация механизмов, узлов и деталей. Требования, предъявляемые к машинам, механизмам и деталям. Стандартизация деталей машин. Технологичность деталей машин. Особенности деталей швейного оборудования. Общие положения ЕСКД: виды, комплектность.
шпаргалка [140,7 K], добавлен 28.11.2007Показатели физико-механических и технологических свойств материалов. Обоснование выбора моделей и деталей кроя. Параметры образования клеевых соединений. Характеристика применяемых машинных строчек. Анализ основных методов обработки деталей и узлов.
курсовая работа [880,9 K], добавлен 03.12.2011Основные виды дефектов в металлах. Обработка концов деталей и труб шлифовальной машиной. Изготовление подкладок и прокладок. Разметка и резка труб вручную. Должностная инструкция для слесарей по изготовлению узлов и деталей технологических трубопроводов.
курсовая работа [20,6 K], добавлен 03.02.2011Технические характеристики центробежных насосных нефтеперекачивающих агрегатов. Выбор насоса и устранение его дефектов и поломок. Технология ремонта деталей и правки отдельных узлов насосного агрегата АЦНС-240 для закачки воды в продуктивные пласты.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 15.06.2014