CC BY
15Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(25), 2017 г., [81-99] УДК 631.347
Д. В. Сухарев, В. В. Журба, Е. А. Чайка
Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск, Российская Федерация
К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ «ФРЕГАТ» НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Целью работы являлась оценка показателей надежности дождевальной машины «Фрегат», используемой в хозяйствах Ростовской области. Оценивались следующие показатели: средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы, параметр потока отказов, интенсивность отказов, среднее квадратическое отклонение, коэффициенты вариации и асимметрии генеральной совокупности. Для достижения поставленной цели был проведен анализ основных неисправностей ДМУ «Фрегат», для которых установлен закон распределения отказов в результате износа. Приведен пример расчета показателей надежности клапана-распределителя (ДМ-06.110) с построением графиков зависимостей: частот распределения отказов, плотности распределения наработок на отказ, теоретической и эмпирической зависимости вероятности безотказной работы от продолжительности эксплуатации, а также опасности выхода из строя. По критерию согласия Пирсона подтверждена гипотеза о нормальном распределении значений наработок на отказ при заданном уровне значимости и числе степеней свободы. В результате исследований установлено, что наименьшую надежность имеют: клапан-распределитель (ДМ-06.110) (износ штока), регулирующий клапан (ДМ-06.240) (выход из строя в связи с работой в водной среде), регулятор скорости движения тележек (ДМ-06.160) (потеря упругости пружины), система гидравлической защиты (ДМ-06.010) (истирание и потеря герметичности полиэтиленового трубопровода). После 1000 ч эксплуатации надежность дождевальной машины становится практически равной нулю, так как к этому времени вероятность отказа регулятора скорости движения тележек и регулирующего клапана близка к единице. Результаты проведенных исследований надежности элементов ДМУ «Фрегат» позволят определить потребность в запасных частях, квалифицированно планировать их техническое обслуживание и вносить необходимые коррективы в план водопользования.
Ключевые слова: дождевальная машина, надежность, параметр потока отказов, интенсивность отказов, вероятность безотказной работы, износ.
D. V. Sukharev, V. V. Zhurba, E. A. Chaika
Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University, Novocherkassk, Russian Federation
ON RELIABILITY INDICATORS ASSESSMENT OF THE "FREGAT" IRRIGATION MACHINE ELEMENTS DURING THE OPERATION PHASE
The aim of the work was to evaluate the reliability indicators of "Fregat" used in farms of the Rostov region. The following parameters were evaluated: the mean time to failure, the probability of failure-free operation, the failure flow parameter, failure rate, standard deviation, variation and asymmetry coefficients of the universe general population. To achieve this goal the analysis of the main faults of sprinkling machine "Fregat" for which the failure dis-
tribution law due to wear was set has been conducted. An example of reliability indicators calculation of the distributor valve (DM-06.110) with graph plotting is given: failure frequency distribution, the distribution density of time between failures, developments to failure, theoretical and empirical dependence of probability of failure-free operation on the operational duration, as well as the danger of failure. According to Pearson's fitting criterion the hypothesis of a normal distribution time between failures for a given level of significance and the number of degrees of freedom was confirmed. The studies found out that the valve distributor (DM-06.110) (stock wear), the control valve (DM-06.240) (failure in connection with the work in the aquatic environment), carts speed control valve (DM-06.160) (loss of the spring elasticity), the hydraulic protective system (DM-06.010) (attrition and loss of polyethylene pipe integrity) have the lowest reliability. After 1000 hours of the sprinkler operation its reliability practically becomes equal to zero, because by this time the probability of failure of the cart speed control valve and a control valve is equal to one. The results of the DMU "Fregat" elements reliability studies will determine the need for spare parts, to plan their maintenance and make the necessary adjustments in water use schedule.
Keywords: irrigation machine, reliability, failure flow parameter, the failure rate, the probability of failure-free operation, wear.
Введение. Поливная техника является завершающим звеном в цепочке водозабор - транспортирование - распределение воды на орошаемых полях. Поэтому эффективность орошения в конечном счете наряду с другими факторами определяется нормативной обеспеченностью орошаемых полей поливной техникой и уровнем ее совершенства и надежности [1].
В регионах Южного федерального округа количество дождевальных машин и установок с истекшим нормативным сроком эксплуатации колеблется от 66 до 90 % [2]. Основу действующего парка дождевальной техники Ростовской области составляют ДМУ «Фрегат», их количество, несмотря на продолжающееся списание и замену импортными, несколько увеличивается за счет поступления новых из г. Николаева (Украина), продажи реставрированных (г. Энгельс Саратовской области) и расконсервации ранее работавших. Парк дождевальных машин «Фрегат» в Ростовской области с 2005 по 2015 г. вырос с 323 до 356 единиц [3, 4].
В то же время требуется повысить надежность как новых дождевальных машин, так и восстановленных [1].
Надежность дождевальных машин можно повысить как за счет новых инженерно-технических решений, позволяющих увеличить ресурс из-
нашивающихся деталей, применения производственных методов, включающих создание методик контроля показателей надежности, так и эксплуатационных методов, основанных на анализе факторов, влияющих на надежность дождевальной техники, совершенствовании правил эксплуатации и технического обслуживания дождевальных машин путем изучения закономерностей возникновения их отказов [5, 6].
Для оценки показателей надежности была выбрана дождевальная машина «Фрегат», так как в настоящее время она достаточно распространена в хозяйствах Ростовской области и, несмотря на то, что характеризуется наиболее частыми поломками входящих в нее элементов, эксплуатируется на многих предприятиях, выработав свой нормативный срок [3].
Материалы и методы. Для исследования надежности ДМУ «Фрегат» применялись показатели, базирующиеся на анализе данных по отказам, а для получения показателей использовались методы математической статистики и теории надежности сельскохозяйственного машиностроения [5-8].
На практике для определения вероятности безотказной работы Р^) или вероятности отказа Q(t) по результатам статистических данных об отказах элементов дождевальных машин при их эксплуатации используют обычно метод непосредственного подсчета вероятностей. В общем виде надежность или вероятность безотказной работы элемента в произвольный момент времени t определяется по формуле [7]:
РЦ)=1-N ^)/N, (1)
где Nx ^) - число изделий, отказавших по времени t;
N - общее число наблюдаемых изделий.
Теория и практика надежности имеет дело со случайными величинами, например, интенсивностью износа, продолжительностью работы до отказа, продолжительностью устранения неисправностей и т. д. Особенностью случайных величин является их рассеивание или вариация, ко-
торая может быть охарактеризована табличными данными (рядом рассеивания) графически и аналитически в виде математических законов распределения вероятностей появления тех или иных значений случайной величины. Знание законов распределения наработок на отказ отдельных деталей и узлов позволит, используя имеющийся математический аппарат, определить количественные показатели надежности дождевальных машин и решать практические задачи их технического обслуживания и ремонта [9-13].
Анализ статистических данных по отказам ДМУ «Фрегат» в результате износа их элементов проводился методом сбора и обработки информации по двум хозяйствам Ростовской области с 2013 по 2015 г. (в течение трех поливных сезонов). Выявлены элементы, у которых возникают отказы в конце первого и в течение второго и третьего поливных сезонов, а именно: клапан-распределитель (ДМ-06.110), регулятор скорости движения тележек (ДМ-06.160), регулирующий клапан (ДМ-06.240), система гидравлической защиты (ДМ-06.010), регулирующий кран (ДМ-06.690), гидроцилиндр в сборе (ДМ-02.250). В качестве примера приведен расчет показателей надежности клапана-распределителя (ДМ-06.110).
Результаты и обсуждения. Результаты хронометражных наблюдений за работой ДМУ «Фрегат» в хозяйствах «Агропредприятие Бессерге-невское» и «Кадамовское» показали, что значения наработок на отказ клапана-распределителя (ДМ-06.110) находятся в пределах от 1123 до 1483 ч и составляют следующие величины: 1123; 1186; 1245; 1245; 1303; 1313; 1365; 1364; 1425; 1425; 1125; 1185; 1246; 1300; 1184; 1368; 1304; 1311; 1250; 1363; 1425; 1422; 1304; 1300; 1303; 1365; 1390; 1366; 1350; 1246; 1310; 1247; 1180; 1425; 1483; 1431; 1365; 1305; 1249; 1240; 1240; 1185; 1183; 1310; 1305; 1360; 1480; 1425; 1480; 1480.
Для выполнения сводки данных наблюдений все значения были разбиты на k интервалов одинаковой длины. Число интервалов определено
по приближенной формуле Стерджесса [7]:
k «1+3,322-^ п «1+3,322-^50 « 7,
где п - объем выборки, округленный до целого числа. Определяем длину интервала по формуле [10]:
д=¿щ*-™. = 1483-1123 = 51,43 ч, к 7
где ¿шах - максимальное значение наработки на отказ, ч; tmin - минимальное значение наработки на отказ, ч. Интервальный ряд распределения представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Интервальный ряд распределения наработок на отказ клапана-распределителя (ДМ-06.110)
Интервал 1123,0- 1174,4- 1225,9- 1277,3- 1328,7- 1380,1- 1431,6-
(наработка, ч) 1174,4 1225,9 1277,3 1328,7 1380,1 1431,6 1483,0
Количество 2 6 9 12 9 8 4
отказов пк
Статистический ряд характеризуется значениями, представляющими собой величины середин каждого интервала и соответствующих им частот распределения отказов (таблица 2).
Таблица 2 - Статистический ряд распределения наработок на отказ клапана-распределителя (ДМ-06.110)
Значение середин интервалов ¿к, ч 1148,7 1200,1 1251,6 1303,0 1354,4 1405,9 1457,3
Количество отказов пк 2 6 9 12 9 8 4
Относительная частота отказов /к = пк / п 0,04 0,12 0,18 0,24 0,18 0,16 0,08
Для построения гистограммы относительных частот необходимо знать значения длин интервалов Д (основания прямоугольников) и высоты
hi =/- (плотность относительной частоты отказов). Все необходимые данные занесем в таблицу 3.
Таблица 3 - Данные для построения гистограммы относительных частот распределения отказов клапана-распределителя
(ДМ-06.110)
Значение середин интервалов , ч 1148,7 1200,1 1251,6 1303,0 1354,4 1405,9 1457,3
Плотность относительной частоты отказов ^ 0,001 0,002 0,004 0,005 0,004 0,003 0,002
Строим гистограмму относительных частот распределения отказов (рисунок 1).
Рисунок 1 - Гистограмма относительных частот распределения отказов
По виду гистограммы, приведенной на рисунке 1, выдвигаем гипотезу о нормальном распределении наработок на отказ клапана-распределителя (ДМ-06.110).
Вычислим основные статистические показатели [7]:
- определяем выборочное среднее значение:
Ъп 1
Тср = ^-—(1148,7-2+1200,1-6+...+1457,3-4)=1313,29 ч;
р п 50
- определяем значения: а) дисперсии:
- ^ср)2 п ,
D=^-=—1(1148,7-1313,29)2 -2+(1200,1-1313,29)2 -6+...+
п-1 49
+(1457,3-1313,29)2-4]= 6801,2 ч,
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(25), 2017 г., [81-99] где Тср - выборочное среднее значение наработки на отказ, ч;
б) среднего квадратического отклонения:
а=л/Ь = Л/6801,2=82,47 ч;
- коэффициента вариации:
ПЛ Л >-!
V=—-100 %=-,--100 %=6,28 % < 10 %.
Т 1313,29
ср
Вариация значений наработок на отказ является незначительной, так как составляет менее 10 %. Найдем показатели мер косости и крутости, вычислив коэффициенты [7]:
- асимметрии:
7 .
т -Тср)3 щ 1
Ь=---=---- {(1148,7-1313,29)3 -2+(1200,1-1313,29)3 -6+...+
«•о3 50-(82,47)3
+(1457,3-1313,29)3 -4}=-0,029;
- эксцесса:
7 ,
- Тср)3 « .
Е=^-2--3=-- {(1148,7-1313,29)4-3 + (1200,1-1313,29)4 х
п - о4 50 - (82,47) 7
х-5 +...+(1457,3-1313,29)4-1} - 3=-0,875.
Так как А < 0, то асимметрия - левосторонняя. Эксцесс Е < 0, следовательно, линия распределения наработок на отказ проходит ниже кривой нормального распределения.
Определяем ошибки среднего выборочного значения наработки
на отказ (тТ ), среднего квадратического отклонения (то), коэффициента
ср
вариации (mV), асимметрии (тА) и эксцесса (тЕ) [7]:
о 82,47 тТ =—^=—^^=11,66 ч,
> 4п л/50 т = 0,71-тТ = 0,71-11,66=8,28 ч,
° ' Тср ' '
тт
V
1
0,5 +
V2
V П у
6,28 750^
0,5 +
'6,28^2
50
* 0,64 %,
т. = —=— = 0,35,
п
50
тЕ = 2• тА = 2• 0,35=0,7 .
Оценка достоверности показателей производится путем вычисления отношения величины рассматриваемого показателя к его ошибке:
Тер 1313,29
тч
11,66
=112,6
ср
, =82,47=9,96.
т
8,28
,=V=628=9
mV 0,64
(=_А=-00^=_0,08,
т
0,35
Е - 0,875 , ^ ?=—=—--=-1,26.
т
Е
0,7
Сравниваем полученные показатели достоверности со стандартной величиной ¿к а при числе степеней свободы к=п -1=50-1=49 и уровне
значимости а=0,05, ¿49 0 05 = 2, 01 [7]. Так как значения показателей достоверности для выборочной средней, среднего квадратического отклонения и коэффициента вариации больше, то перечисленные показатели достоверны на уровне значимости 5 %. Значения показателей достоверности для асимметрии и эксцесса оказываются меньше, чем ¿49.0 05 = 2, 01, следовательно,
асимметрия и эксцесс недостоверны на уровне значимости 5 %, и можно считать, что косость и крутость у эмпирической кривой распределения практически отсутствуют, то есть А « 0 и Е « 0.
При заданном уровне значимости а=0,05 проверим по критерию
Пирсона гипотезу о нормальном распределении наработок на отказ. Для этого необходимо найти теоретические частоты К* и сравнить их по критерию согласия с эмпирическими частотами Кк. Предполагая, что отказы клапана-распределителя (ДМ-06.110) распределены по нормальному закону, вычислим теоретические частоты К* [7]:
щ2
,* п-Д 1 , к* =---¡=-е 2
*
* о л/2л
t - Т
=
к
о
где п - общее число отказов (объем выборки);
Д - длина интервала группирования наработок на отказ; Щ - промежуточный расчетный параметр;
а - среднее квадратическое отклонение. Все необходимые вычисления сведем в таблицу 4. Таблица 4 - Определение теоретических частот распределения отказов
1 tk tк Тср и* фЩк) К
1 1148,7 164,57 -1,996 0,054 1,70
2 1200,1 113,14 -1,372 0,156 4,85
3 1251,6 -61,71 -0,748 0,302 9,40
4 1303,0 -10,29 -0,125 0,396 12,35
5 1354,4 41,14 0,499 0,352 10,99
6 1405,9 92,57 1,122 0,213 6,63
7 1457,3 144,00 1,746 0,087 2,71
Сравним эмпирические Кк и теоретические К* частоты с помощью критерия Пирсона [7] (таблица 5):
х 2 = £ К - К )2 А , * •
*=1 К
По таблице критических точек распределения х2 с заданным уровнем значимости а=0,05 и числу степеней свободы, определяемому по формуле [7], находим критическую точку левосторонней критической области %2р = 9,5 .
Таблица 5 - Проверка согласия функций эмпирического и
теоретического распределений наработок на отказ
1 К К к- К (Кк - кк)2 (Кк - Кк)2/ К*
1 2 1,70 0,301 0,091 0,053
2 6 4,85 1,145 1,311 0,270
3 9 9,40 -0,404 0,163 0,017
4 12 12,35 -0,346 0,120 0,010
5 9 10,99 -1,986 3,946 0,359
6 8 6,63 1,373 1,886 0,285
7 4 2,71 1,291 1,666 0,615
I 50 48,60 = 2 59 Афакт
Так как х факт < Хкр (2,59 < 9,50), то нет оснований отвергать гипотезу
о нормальном распределении отказов клапана-распределителя (ДМ-06.110). Таким образом, получаем теоретическую функцию плотности распределения наработок на отказ, для которой Тср =1313,29 ч, а=82,47 ч:
к
(t-1313,29)
1
72^-82,47
ДО--е 2-( 82,47)
Для построения графика этой функции используем точки, абсциссами которых служат tk - середины выбранных интервалов (к = 1, 2, ..., 7). Вычисление значений / ) можно упростить:
/ (^)=82,47),
тт tk-1313,29
где ик =--.
к 82,47
При этом можно воспользоваться аналогичными данными из таблицы 4. Все необходимые вычисления сведем в таблицу 6.
Таблица 6 - Данные для построения теоретической кривой плотности распределения наработок на отказ
1 X X—Хь и1= о ф(и) /(х)=1 - ф(и) о
1 2 3 4 5
1 1148,7 -1,996 0,054 0,0007
2 1200,1 -1,372 0,156 0,0019
3 1251,6 -0,748 0,302 0,0037
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(25), 2017 г., [81-99] Продолжение таблицы 6
1 2 3 4 5
4 1303,0 -0,125 0,396 0,0048
5 1354,4 0,499 0,352 0,0043
6 1405,9 1,122 0,213 0,0026
7 1457,3 1,746 0,087 0,0011
На основе данных таблицы 6 строим график функции плотности распределения наработок на отказ (рисунок 2).
Рисунок 2 - Плотность распределения наработок на отказ
Вычислим доверительные интервалы в соответствии с [4, 12, 13]: - для средней наработки на отказ:
Т„ - ? • тт < Т„ < Т + ? • т7
сР
Тср ^ср ^СР
СР
1289,8 < Тср < 1336,7;
- для коэффициента вариации (V):
V-?• ту <¥<¥ + ?• ту, 5,0 ^ < 7,6;
- для среднего квадратического отклонения (о):
а • (1-д) < о < о • (1+д),
где д=д(в,п)=0,21, определяется по [7].
65,2 < о < 99,8.
Запишем кратко полученные результаты в следующей последова-
тельности:
ХЬ ± тХь =1313,29 ± 23,4 ч,
о ± то = 82,47 ±17,3 ч, V ± т = 6,3 ±1,3 %.
Вероятность безотказной работы клапана-распределителя (ДМ-06.110) при нормальном распределении отказов определяется вероятностным интегралом [8]:
РЦ) = 1
1 t 2о2
—е dt,
Ол/2п 0
то есть:
РЦ)=1-
1
^-1313,29 )2 2-(82,47 )2
- е Ш.
л/2я -82,47
Изменение надежности клапана-распределителя (ДМ-06.110) в зависимости от продолжительности работы ДМУ «Фрегат» показано на рисунке 3.
1
0,9 0.8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
о
1С г; с.
53 О X
м и
Ь ^
и с
с
X
с;
с.
у
Й
о
|
\ х. X \
2
1 \ ■ \
\
\\
■
1000
1100 1200 1300 1400 1500 наработка, ч
1 - эмпирическая зависимость; 2 - теоретическая зависимость
Рисунок 3 - Зависимости вероятности безотказной работы клапана-распределителя (ДМ-06.110) от времени эксплуатации
На рисунке 4 представлен график зависимости опасности выхода из строя от продолжительности эксплуатации, которая определялась из соотношений [8]:
*) ^
п,
Пх А
П-1
2
где Апх - число отказов за интервал времени Аt; Аt - интервал времени;
П-1 - число исправно работающих элементов в конце интервала времени А;
- число исправно работающих элементов в начале.
Рисунок 4 - Зависимость опасности выхода из строя от продолжительности эксплуатации
Расчеты сведены в таблицу 7.
После проведения аналогичной обработки статистических данных об отказах остальных элементов ДМУ «Фрегат» определены соответствующие показатели надежности. При этом рассматривались отказы, возникающие в результате износа, когда выполнение присущих отказавшему
элементу функций становится невозможным. Результаты расчета показателей надежности элементов ДМУ «Фрегат» приведены в таблице 8.
Таблица 7 - Исходные данные для построения графика опасности выхода из строя клапана-распределителя (ДМ-06.110) в зависимости от наработки
1 А П-1 Пг Пх Апх Апх )
1 50 48 49,0 1148,7 56287,0 2 0,00003553
2 48 42 45,0 1200,1 54006,4 8 0,00014813
3 42 33 37,5 1251,6 46933,9 17 0,00036221
4 33 21 27,0 1303,0 35181,0 29 0,00082431
5 21 12 16,5 1354,4 22348,1 38 0,00170037
6 12 4 8,0 1405,9 11246,9 46 0,00409003
7 4 0 2,0 1457,3 2914,6 50 0,01715518
Таблица 8 - Результаты обработки значений наработок на отказ элементов ДМУ «Фрегат»
Показатель Наименование узлов
Л (О г-, Регулятор скорости движения тележек (ДМ-06.160) « и) Ы- г-. Система гидравлической защиты (ДМ-06.010) Регулирующий кран (ДМ-06.690) р д)
Клапан-распределит (ДМ-06.1К Регулирующ клапан (ДМ-06.24( Гидроцилин в сборе (ДМ-02.25(
Среднее время 1313,29 955,00 1078,00 1144,00 2280,00 2157,00
наработки на от-
каз, ч
Среднее квадра- 82,47 73,13 74,24 77,12 127,90 108,80
тическое откло-
нение, ч
Коэффициент ва- 6,28 6,14 7,80 10,10 16,60 19,90
риации, %
Интервал надеж- 1065,88 735,61 855,28 912,64 1896,30 1830,60
ной работы, ч
В результате расчета показателей надежности элементов ДМУ «Фрегат» были получены зависимости вероятностей безотказной работы от продолжительности эксплуатации по каждому из исследуемых элементов. Распределение времени наработок на отказ с достаточной точностью аппроксимируется нормальным законом распределения. Для удобства проведения анализа результаты расчета приведены в таблице 9.
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(25), 2017 г., [81-99] Таблица 9 - Сводная таблица результатов определения надежности
основных элементов ДМУ «Фрегат»
Время непрерывной работы, наработка, ч Надежность элементов
Клапан-распределитель (ДМ-06.110) Регулятор скорости движения тележек (ДМ-06.160) Регулирующий клапан (ДМ-06.240) Система гидравлической защиты (ДМ-06.010) Регулирующий кран (ДМ-06.690) Гидроцилиндр в сборе (ДМ-02.250) Надежность машины
0 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
200 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
400 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
600 1,000 0,982 1,000 0,992 1,000 1,000 0,974
800 0,995 0,846 0,961 0,941 1,000 1,000 0,761
1000 0,915 0,051 0,626 0,759 1,000 1,000 0,022
1200 0,564 0,000 0,055 0,436 1,000 1,000 0,000
1400 0,147 0,000 0,000 0,153 1,000 1,000 0,000
1600 0,012 0,000 0,000 0,029 1,000 1,000 0,000
1800 0,000 0,000 0,000 0,003 1,000 1,000 0,000
2000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,972 0,944 0,000
2200 0,000 0,000 0,000 0,000 0,671 0,457 0,000
2400 0,000 0,000 0,000 0,000 0,151 0,035 0,000
2600 0,000 0,000 0,000 0,000 0,006 0,000 0,000
2800 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Выводы. Выборочная средняя наработки на отказ клапана-распределителя (ДМ-06.110) составляет 1313,29 ч, а генеральная средняя находится в интервале от 1289,80 до 1336,70 ч. Гарантированная (на уровне значимости 5 %) минимальная наработка на отказ составит 1289,80 ч, а возможная максимальная - 1336,70 ч.
Изменчивость величины наработок на отказ характеризуется средним квадратическим отклонением, которое для выборочной совокупности составляет о = 82,47 ч, коэффициент вариации равен V = 6,28 %, что говорит о незначительной изменчивости величины наработок на отказ. В генеральной совокупности среднее квадратическое отклонение находится в интервале от 65,2 до 99,8 ч, а коэффициент вариации - от 5,0 до 7,6 %.
Из рисунков 3 и 4 видно, что после 1200 ч работы надежность клапана-распределителя (ДМ-06.110) резко понижается.
Анализ полученных результатов определения надежности основных элементов ДМУ «Фрегат» (таблица 9) показывает, что наименьшую надежность имеют: клапан-распределитель (ДМ-06.110) (износ штока), регулирующий клапан (ДМ-06.240) (выход из строя в связи с работой в водной среде), регулятор скорости движения тележек (ДМ-06.160) (потеря упругости пружины), система гидравлической защиты (ДМ-06.010) (истирание и потеря герметичности полиэтиленового трубопровода). Недостаточную надежность имеет также гидроцилиндр (ДМ-02.250) в связи с истиранием эмалированной защиты по причине некачественного изготовления и регулирующий кран (ДМ-06.690) (коррозия металлического шара).
После 1000 ч эксплуатации надежность дождевальной машины практически становится равной нулю, так как к этому времени вероятность отказа регулятора скорости движения тележек (ДМ-06.160) и регулирующего клапана (ДМ-06.240) близка к единице. Поэтому в конце, а иногда и в течение поливного периода необходимо несколько раз производить ремонт и (или) замену исследуемых элементов. Естественно, что при уменьшении нагрузки частота ремонтов снижается. Замена регулирующего крана (ДМ-06.690) не требует больших затрат времени. Отказ же регулятора скорости движения тележек (ДМ-06.160) и регулирующего клапана (ДМ-06.240) влечет за собой большие потери рабочего времени, так как для его замены требуется 5-7 ч.
Результаты проведенных исследований надежности элементов ДМУ «Фрегат» позволят выявить потребность в запасных частях, квалифицированно планировать их техническое обслуживание и вносить необходимые коррективы в план водопользования. Продолжительность восстановления отказавших элементов при этом является основным критерием общей оценки и повышения эксплуатационной надежности машины, связанной с определением комплексного показателя надежности - допустимого коэффициента готовности.
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(25), 2017 г., [81-99] Список использованных источников
1 Чураев, A. A. Метод оценки надежности дождевальных машин / А. А. Чураев // Проблемы строительства и инженерной экологии: материалы науч.-практ. конф., по-свящ. 70-летию строительного фак. ЮРГТУ. - Новочеркасск, 2000. - С. 14-17.
2 Лайко, Д. В. Надежность полива дождеванием в условиях современного состояния парка дождевальных машин / Д. В. Лайко. - Новочеркасск: НГМА, 2006. -186 с.
3 Центральная база статистических данных Федеральной службы государственной статистики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https:yandex.ru/search/site/? searchid=2252602&text=%D0%B4%D0%BE%D0%B6%D0%B40/oD00/oB50/oD0%B2%D0% B0%D0%BB%D 1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D 1%82%D0%B5%D 1%85%D0 %BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0&web=0&l 10n=ru.
4 Анализ рынка дождевальной и поливной техники в России в 2009-2013 гг., прогноз на 2014-2018 гг. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:marketing. rbc.ru/research/562949985147903.shtml.
5 Надежная работа «Фрегата» / А. И. Рязанцев [и др.] // Сельский механизатор. -2010. - № 3. - С. 8.
6 Щедрин, В. Н. Эксплуатационная надежность оросительных систем / В. Н. Щедрин, Ю. М. Косиченко, А. В. Колганов. - М.: Росинформагротех, 2005. - 392 с.
7 Маркин, Н. С. Основы теории обработки результатов измерений / Н. С. Маркин. - М.: Изд-во стандартов, 1991. - 176 с.
8 Рябинин, И. А. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем / И. А. Рябинин. - М.: Радио и связь, 1981. - 263 с.
9 Чупров, Л. Н. Распределение требований к надежности между частями сложной системы / Л. Н. Чупров // Основные вопросы теории и практики надежности. - М.: Сов. радио, 1975. - С. 98-106.
10 Панков-Козочкин, Р. А. Определение характеристик надежности сложных развивающихся систем управления с общим резервированием элементов / Р. А. Панков-Козочкин // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. - 2003. - № 5. -С. 71-73.
11 Русаков, А. В. Расчетно-экспериментальная методика обеспечения надежности элементов конструкций летательных аппаратов с учетом условий эксплуатации / А. В. Русаков, Ю. Л. Тарасов // Вестник самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки. - 2000. - № 9. - С. 66-76.
12 Сушко, В. В. Надежность дождевальных машин / В. В. Сушко // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 1996. - № 2. - С. 72.
13 Слюсаренко, В. В. Определение параметров надежности дождевальных машин / В. В. Слюсаренко, С. Р. Хабибов, А. В. Русинов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2006. - № 3. - С. 171-173.
References
1 Churaev A.A., 2000. Metod otsenki nadezhnosti dozhdevalnykh mashin [Method of assessment of the operational reliability of sprinklers]. Problemy stroitelstva i inzhenernoy ekologii: materialy nauchno-prakticheskoy konferentsii posvyashchennoy 70-letiyu stroitelnogo fakulteta YURGTU [Problems of Construction and Environmental Engineering: Proceed. of scientific and practical conference devoted to the 70th anniversary of the civil engineering faculty SRSTU]. Novocherkassk, pp. 14-17. (In Russian).
2 Layko D.V., 2006. Nadezhnost poliva dozhdevaniem v usloviyakh sovremennogo sostoyaniya parka dozhdevalnykh mashin [Irrigation sprinkler reliability in current state of
sprinklers park]. Novocherkassk, NSMA, 186 p. (In Russian).
3 Tsentralnaya baza statisticheskikh dannykh Federalnoy sluzhby gosudarstvennoy statistiki [The central statistical database for the Federal service of the state-term statistics], available: https://yandex.m/searc^te/?searchid=2252602&text=%D0%B40/oD0%BE%D0% B6%D0%B4%D0%B5%D0%B2%D0%B0% D0% BB% D1% 8C% D0% BD% D0% B0% D1% 8F% 20% D1% 82% D0% B5% D1% 85% D0% BD% D0% B8% D0% BA% D0% B0 &web=0&l10n=ru. (In Russian).
4 Analiz rynka dozhdevalnoy i polivnoy tekhniki v Rossii v 2009-2013, prognoz na 2014-1018 [Market analysis of sprinkling and irrigation equipment in Russia in 2009-2013, the forecast for 2014-2018], available: http:marketing.rbc.ru/research/562949985147 903.shtml. (In Russian).
5 Ryazantsev A.I. [et al.], 2010. Nadezhnaya rabota "Fregata" [Reliable operation of "Frigate"]. Selskiy mekhanizator [Rural Mechanic], no. 3, 8 p. (In Russian).
6 Shchedrin V.N., Kosichenko Yu.M., Kolganov A.V., 2005. Ekspluatatsionnaya nadezhnost orositelnykh sistem [Operational reliability of irrigation systems]. Moscow, Rosinformagroteh Publ., 392 p. (In Russian).
7 Markin N.S., 1991. Osnovy teorii obrabotki rezultatov izmereniy [Fundamentals of measurement results processing theory]. Moscow, Standards Publ., 176 p. (In Russian).
8 Ryabinin I.A. 1981. Logiko-veroyatnostnye metody issledovaniya nadezhnosti strukturno-slozhnykh sistem [Logistic-probability research methods of a of structural-complicated systems relability]. Moscow, Radio and Communications, 263 p. (In Russian).
9 Chuprov L.N., 1975. Raspredelenie trebovaniy i nadezhnosti mezhdu chastyami slozhnoy sistemy [Distribution of reliability requirements between parts of a complex system]. Osnovnye voprosy teorii i praktiki nadezhnosti [The Main Issues of Theory and Practice of Safety]. Moscow, Sov. Radio Publ., pp. 98-106. (In Russian).
10 Pankov-Kozochkin R.A., 2003. Opredelenie kharakteristik nadezhnosti slozhnykh razvivayushchichsya sistem upravleniya s obshchim rezervirovaniem elementov [Defining Characteristics of Reliability in Complex Developing Control Systems with Common Reserving of the Elements]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Elektromekhanika [Proceed. of the Higher Educational Institutions. Electromechanics], no. 5, pp. 71-73. (In Russian).
11 Rusakov A.V., Tarasov Yu. L., 2000. Raschetno-eksperimentalnaya metodika obespecheniya nadezhnosti elementov konstrukstiy letatelnykh apparatov s uchetom usloviy ekspluatatsii [Calculation-experimental methodology to ensure the aircraft structure component reliability taking into account the operating conditions]. Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo technicheskogo universiteta. Fiziko-matematicheskie nauki [Bulletin of the Samara State Technical University. Series: Physics and mathematics], no. 9, pp. 66-76. (In Russian).
12 Sushko V.V., 1996. Nadezhnost dozhdevalnykh mashin [Reliability of sprinklers]. Traktory i selskokhozyaystvennye mashiny [Tractors and Agricultural Machinery], no. 2, 72 p. (In Russian).
13 Slyusarenko V.V., Habibov S.R., Rusinov A.V., 2006. Opredelenie parametrov nadezhnosti dozhdevalnykh mashin [Determination of reliability parameters of sprinklers]. Vestnik Samarskoy gosudarstvennoy selskokhozyaystvennoy akademii [Bull. of the Samara State Agricultural Academy], no. 3, pp. 171-173. (In Russian).
Сухарев Денис Владимирович
Ученая степень: кандидат технических наук Должность: доцент
Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет»
Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]
Sukharev Denis Vladimirovich
Degree: Candidate of Technical Sciences Position: Associate Professor
Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University
Affiliation address: st. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428
E-mail: [email protected]
Журба Виктор Викторович
Ученая степень: кандидат технических наук Должность: доцент
Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]
Zhurba Viktor Viktorovich
Degree: Candidate of Technical Sciences Position: Associate Professor
Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University
Affiliation address: st. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428
E-mail: [email protected]
Чайка Евгений Анатольевич
Ученая степень: кандидат технических наук Должность: доцент
Место работы: Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кор-тунова федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Донской государственный аграрный университет» Адрес организации: ул. Пушкинская, 111, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346428 E-mail: [email protected]
Chaika Evgeny Anatolievich
Degree: Candidate of Technical Sciences Position: Associate Professor
Affiliation: Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute of Don State Agrarian University
Affiliation address: st. Pushkinskaya, 111, Novocherkassk, Rostov region, Russian Federation, 346428
E-mail: [email protected]
