Файл: Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин..pdf

существенно. Причем во всех зонах с увеличением коэф­ фициента вариации несущей способности вероятность безотказной работы снижается. Из графика (рис. 30) видно, что увеличение вероятности безотказной работы возможно за счет увеличения отношения средних значе­ ний несущей способности и действующих внешних сил и снижения коэффициента вариации несущей способности. Снижение коэффициента вариации меньше чем 0,15 обес­ печивает нечувствительность вероятности безотказной ра­ боты к запасу прочности. Эта величина является верхним пределом увеличения качества изготовления.

Увеличение вероятности R за счет увеличения сред­ них значений К показано на рис. 29 при постоянном коэффициенте вариации несущей способности равном 0,3. Как видим, вероятность безотказной работы существен­ но возрастает при увеличении К от 0,5 до 2, а при К> 3 изменяется мало. Таким образом, повышение средней несущей способности в сравнении со средней действую­ щей нагрузкой более чем в три раза позволяет ослабить влияние начального качества изготовления детали.

На основании проведенного анализа можно наметить пути повышения надежности машин. Отметим, что коэф­ фициент вариации несущей способности характеризует стабильность технологии изготовления детали. Его сни­ жение возможно за счет улучшения существующего тех­ нологического процесса (сужение поля допуска на чисто­ ту обработки, точность, твердость, механические харак­ теристики И Т . д . ) .

Увеличение коэффициента К можно обеспечить при­ менением материалов с более высокими механическими характеристиками, более эффективных технологических процессов, наплавкой, накаткой, закалкой и т. д.

Полученные условия для внезапных отказов могут быть использованы и для постепенных, поскольку общая формула вероятности безотказной работы при фиксиро­ ванном i имеет тот же вид, что и для внезапных отка­ зов (формула 4.17).

Условие для коэффициента запаса будет иметь вид

а + Ы0

где /0 — заданный ресурс детали (v= l).

Если это условие не выполняется, то вводят запасные части. Е1еобходимое среднее число запасных частей п оп-

115

ределяется из того же условия, если подставить вместо to фактический ресурс детали ^ равный

увеличением которых можно обеспечить удовлетворение условия (6.3).

Определим рассеивание начального качества, которое мало влияет на вероятность безотказной работы изде­ лия. Условие нечувствительности имеет вид:

Заметим, что полученное условие содержит характе­ ристики начального качества и рассеивания скорости из­ носа (ов), которые также зависят от начального качест­ ва изготовления, поэтому начальное качество следует понимать в широком смысле.

Увеличение среднего числа запасных частей повы­ шает требования к рассеиванию начального качества, поскольку отклонения по всем замененным деталям сум­ мируются. Поскольку точность изготовления запасных деталей не выше основных, то для обеспечения безотказ­

116

ной работы изделия в основном обеспечивают удовлетво­ рение условия за счет повышенного расхода запасных элементов.

Для усталостных поломок, используя те же рекомен­ дуемые соотношения по рассеиванию и коэффициенту запаса начального качества, можно получить

п

<0,15.

3 £

Глава VI I . ПОКАЗАТЕЛИ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СРОКОВ ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

1. Общие положения

Под ремонтопригодностью, согласно ГОСТу 13377— 67, понимается свойство конструкции, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведе­ ния технического обслуживания и ремонта. Следователь­ но, при рассмотрении ремонтопригодности машин необ­ ходимо изучать практически все вопросы обеспечения надежности машин в эксплуатации—оптимальное время обслуживания и ремонта машин, расчет числа ремонт­ ных служб, числа и номенклатуры запасных элементов, требования по ремонтопригодности к конструкции созда­ ваемых машин и т. д.

Известно, что в процессе эксплуатации машин их надежность снижается. Зачастую для поддержания необходимого уровня надежности в эксплуатации мер, принятых на этапе конструирования и производства, не­ достаточно. Поэтому существуют и специально разра­ батываются меры по техническому обслуживанию и ремонту машин, которые позволяют обеспечить высокую работоспособность изделий на всем сроке его эксплуата­ ции вплоть до сроков морального устаревания.

Являясь эффективным средством повышения надеж­ ности машин, обслуживание и ремонт вместе с тем

117

существенно уменьшают фонд времени, в течение кото­ рого машина может использоваться по прямому назна­ чению, то есть уменьшают коэффициент готовности и

коэффициент технического использования (формулы

(3.19) и (3.20).

Кроме того, для выполнения указанных работ тре­ буется большой штат специалистов, дорогое оборудова­ ние и, следовательно, большие эксплуатационные рас­ ходы.

На рис. 31 показан принципиальный характер изме­ нения вероятности безотказной работы R(t), коэффи­ циента технического использования Кт. и и эксплуата­ ционных расходов С в зависимости от объемов техниче­ ского обслуживания и ремонта машин Q, уровня ремон­ топригодности П.

Из рис. 31 следует, что все показатели надежности существенно зависят от уровня ремонтопригодности, объема обслуживания и ремонта машин. Чем выше ремонтопригодность машин, тем лучше их надежность, меньше затраты при одном и том же объеме обслужива­ ния и ремонта.

Актуальность проблемы повышения ремонтопригод­ ности непрерывно возрастает в связи с усложнением машин и ростом требований к их надежности, поскольку возрастает объем профилактики, усложняется процесс обнаружения и устранения отказов, увеличивается объем запасных частей и т. д.

Основные пути решения проблемы ремонтопригодно­ сти следующие:

исследование тенденций развития систем техническо­

118

го обслуживания, ремонта машин и разработка опти­ мальных стратегий. Анализ ремонтопригодности конст­ рукций действующих машин, оборудования и сбор ин­ формации в условиях эксплуатации;

разработка технических требований и рекомендаций по обеспечению ремонтопригодности при создании ма­ шин.

Комплекс мероприятий по техническому обслужива­ нию и ремонту машин условно можно разделить на две группы: I — работы, связанные в основном с предупреж­ дением отказов (плановые технические уходы и ремонты для сезонно работающих машин, обслуживание и ремонт

время эксплуатации).

По характеру работ различают профилактику с при­ нудительной заменой агрегатов, узлов и с заменой по их техническому состоянию. Последний способ является весьма перспективным, поскольку позволяет сохранить в эксплуатации большее число работоспособных узлов и деталей. При этом способе требуются уточненные мето­ ды определения состояния изделия (желательно безразборные) и прогнозирования его будущего состояния. Такое направление в технике обслуживания является весьма перспективным. Его называют технической ди­ агностикой.

2. Факторы, определяющие ремонтопригодность и требования к конструкции по ее обеспечению

Применительно к сложным сельскохозяйственным машинам ремонтопригодность означает:

приспособленность конструкции машины к прогрес­ сивным методам выполнения технического обслуживания и ремонта при эксплуатации (в сезоне работы);

приспособленность машины к выполнению отдельных плановых и внеплановых операций обслуживания и ре­ монта.

Ремонтопригодность в общем плане может быть оце­ нена показателями, введенными в третьей главе.. Для того, чтобы повысить ремонтопригодность изделия недо­ статочно только оценить уровень ремонтопригодности. Необходимо проанализировать факторы, определяющие

119

ремонтопригодность конструкции с тем, чтобы выявить «узкие» места.

К числу основных факторов, определяющих ремонто­ пригодность, относят: доступность к объектам обслужи­ вания, их контролепригодность и легкосъемность; взаимо­ заменяемость агрегатов и узлов; преемственность конт­ рольно-проверочного оборудования; унификацию систем, узлов, агрегатов машин.

Доступность к объектам обслуживания и ремонта.

Для оценки доступности пользуются коэффициентом доступности Кц

где Тлоп — трудоемкость дополнительных работ при ремонте, обслуживании, из-за ухудшенной доступности, чел-ч;

7"1осн — основная трудоемкость выполнения работ при ремонте и обслуживании, чел-ч.

Коэффициент доступности находится в пределах 0,5— 0,6 для машины, узла. Для отдельных узлов он дости­ гает максимальных значений 0,9, а минимальных —

0,15.

Легкосъемность агрегатов, узлов. Не следует смеши­ вать легкосъемность с доступностью.

Легкосъемность означает пригодность агрегата, узла к замене с минимальными затратами труда и времени.

Легкосъемность во многом определяется системой крепления узлов, конструкцией соединений, весом и габаритами съемных элементов.

Необходимо, чтобы все изнашивающиеся детали, а также часто отказывающие элементы были в эксплуата­ ции легкосъемными. Легкосъемность проявляется глав­ ным образом при замене отказавших элементов и ремон­

где Тд—м, э — трудоемкость демонтажно-монтажных ра­ бот по агрегату (эталонная), чел.-ч. Эталонной считается трудоемкость, при­ емлемая для данного класса машин);

120

А7д_м — повышение трудоемкости демонтажно­ монтажных работ по агрегату в сравнении с эталонным значением, чел-ч.

Для комплексной оценки технического обслуживания и ремонта используется коэффициент ремонтопригод­ ности

К0

где Га — активная часть трудоемкости, затраченной на восстановление и сохранение работо­ способности;

Тб — балластная часть трудоемкости обслужива­ ния за цикл эксплуатации (например, до первого капитального ремонта).

Разработка требований по обеспечению ремонтопри­ годности создаваемых машин — одна из важных и сложных задач. Рассмотрим основные из них:

1. Требования в отношении приспособленности маши­ ны к прогрессивным методам выполнения технического обслуживания.

В конструкциях машин должна предусматриваться возможность широкого применения при эксплуатации: агрегатно-узлового метода ремонта, метода замены и ремонта агрегатов по фактическому техническому сос­ тоянию, метода проверки параметров агрегатов без съемки с машины.

2. Требования к выполнению смазочных контрольно­ крепежных, контрольно-регулировочных операций:

минимизировать количество и унифицировать типы применяемых смазок, масленок и других устройств для смазки;

обеспечить легкий доступ к резьбовым соединениям, требующим проверки момента затяжки болтов, сокра­ тить количество типоразмеров крепежных деталей, уни­ фицировать размеры под ключ-шоловок болтов и гаек;

обеспечить выводные устройства в агрегатах, изде­ лиях для замера определяющих технических параметров при техническом обслуживании без их съемки с машины, унифицировать присоединительные места для подсоеди­ нения к машине контрольно-измерительной аппаратуры.

3. Требования к конструктивному выполнению и раз­ мещению на машине отдельных агрегатов:

121

обеспечить доступность, легкосъемность и взаимоза­ меняемость агрегатов.

Оценка уровня ремонтопригодности машины осу­ ществляется путем сравнения количественных показате­ лей, полученных для данной машины, с уровнем, задан­ ным в требованиях, или со значениями, полученными для аналогичного образца, принятого за эталон.

3. Планирование номенклатуры и расчет числа запасных элементов

Показатели ремонтопригодности изделий существен­ но зависят от обеспечения их необходимым количеством запасных элементов. При эксплуатации машины необ­ ходимо иметь полный комплект запасных частей к наи­ более часто отказывающим и изнашивающимся узлам и деталям. Однако создание больших запасов деталей и узлов экономически невыгодно, так как при этом про­ исходит «замораживание» огромных средств и зачастую дефицитных элементов.

Таким образом имеются две противоположные тен­ денции, с одной стороны — стремление увеличить число запасных частей для повышения ремонтопригодности, с другой — уменьшить их с целью сокращения излишних расходов и трудозатрат на изготовление. Поэтому воз­ никает задача оптимального выбора запасных частей по числу и номенклатуре. Оптимальной системой обес­

временных ресурсов позволяет наилучшим образом сни­ жать возможность возникновения отказов и обеспечи­ вать необходимое восстановление изделий в более ко­ роткие сроки.

Применение системы запасных частей представляет собою один из видов резервирования — резервирование замещением, поскольку запасные части ожидают уста­ новки взамен изъятых негодных деталей.

Рассмотрим методику расчета числа запасных частей. Пусть средний срок службы (ресурс) детали равен Тэ =3 года, а потребный Ти—6 годам. Тогда на весь срок

122