CC BY
005.20.03 - ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ _В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ (ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ)_
М.К. Бураев, д-р техн. наук, проф., e-mail: buraev@mail.ru А.В. Шистеев, канд. техн. наук, доц., e-mail: drive-er@yandex.ru
Иркутский государственный аграрный университет им. А.А. Ежевского, г. Иркутск
УДК 631.3.02.004.67:621.795.4
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ АВТОТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ КОРРЕКТИРОВАНИЕМ РАСХОДА ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ СЕРВИСЕ
В статье рассматривается вопрос корректировки норм запасных частей при ремонте автотракторной техники. Отмечено, что динамика параметров деталей широко варьируется в связи с нестабильностью внутренних возмущающих факторов и вероятностным характером влияния внешних условий эксплуатации машин. Наблюдается вероятностный характер связи между предельным отклонением параметра элемента машины и его отказом. При решении задач повышения надежности автотракторной техники в очередном межремонтном периоде, существует проблема назначения при ремонте допускаемых отклонений и значений параметров их составных частей (элементов). Отсутствуют рекомендации по определению допускаемых отклонений в зависимости от эксплуатационных условий работы машин и их составных частей. Отсюда вытекает необходимость углубления анализа, развития и дополнения методик с целью уточнения допускаемых и предельных параметров элементов машин.
Ключевые слова: ремонт, технический сервис, запасные части, допускаемые отклонения, ресурс, изнашивание.
M.K. Buraev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
A.V. Shisteev, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
ENSURING THE EFFICIENCY OF MOTOR-AND-TRACTOR EQUIPMENT BY ADJUSTING THE CONSUMPTION OF SPARE PARTS
FOR TECHNICAL SERVICE
The article deals with the issue of adjusting the norms of spare parts in the repair of automotive equipment. It is noted that the dynamics of the parameters of parts varies widely due to the instability of internal disturbing factors and the probabilistic nature of the influence of external operating conditions of machines. There is a probabilistic nature of the relationship between the limiting deviation of the parameter of the machine element and its failure. In solving the problems of improving the reliability of automotive equipment in the next overhaul period, there is a problem of appointment in the repair ofpermissible deviations and parameter values of their components (elements). There are no recommendations for determining the tolerances depending on the operating conditions of the machines and their components. This implies the need to deepen the analysis, development and addition of techniques in order to clarify the allowable and limit parameters of machine elements.
Key words: repair, technical service, spare parts, permissible deviations, resource, run-out.
Введение
Существенное ухудшение показателей надежности сельскохозяйственной техники, повышение затрат и снижение производительности происходит, в числе многих причин, по мере повышения жесткости климата [1]. Высокая стоимость запасных частей, ограниченное информационное обеспечение со стороны изготовителя по вопросам надежности составных частей машин делают тему исследований по обоснованию и уточнению норм потребности запасных элементов в зависимости от климатической зоны эксплуатации машин актуальной [2], имеющей практическое значение. Ряд работ сотрудников ИСХИ, СибИМЭ, НГАУ, КемСХИ и дру-
гих научных работ в данной области показали отсутствие рекомендаций по уточнению нормативов запасных частей с учетом показателей вариации фактических отклонений параметров от теоретических реализаций, зависящих от эксплуатационных условий работы машин и их составных частей. Необходимость конкретизации научных положений по корректировке норм потребности запасных частей при техническом сервисе автотракторной техники с учетом влияния зональных факторов, влияющих на работоспособность тракторов и повышение их потребительских качеств послужила основанием для проведения настоящих исследований [3].
Постановка задачи
Если временно расширить в допускаемых пределах технические требования на замену деталей, можно снизить вероятность их замены. При этом в целях сохранения безотказности дефицитных составных частей на прежнем уровне следует ужесточить технические требования на замену деталей, имеющихся в избытке, учитывая издержки на устранение последствий отказа и предупредительное восстановление элемента [4]. В работах В.М. Михлина, А.А. Сельцера, А.В. Тураева, М.Г. Рахутина, А.П. Мартышкина и других рассмотрены методы и принципы установления предельных и допускаемых отклонений параметров состояния деталей с учетом условий эксплуатации и на этой основе прогнозируется потребность в запасных частях при техническом сервисе машин. Увеличивая допускаемое отклонение параметра, в частности допускаемый износ, можно значительно уменьшить число предупредительно заменяемых деталей, тем самым повысить их фактически используемый ресурс, снизить потребность в их замене. Это сократит дефицит деталей. Естественно, что увеличение допускаемого износа детали несколько увеличит вероятность ее отказа в процессе эксплуатации.
Обсуждение результатов
Обеспечение работоспособности автотракторной техники достигается путем уменьшения простоев корректированием расхода запасных частей при техническом сервисе и снижения на этой основе потребности в запасных частях при техническом сервисе [5].
За срок службы машины и оборудование неоднократно требуют замены элементов через определенные периоды работы, когда износы деталей приводят к отказам. Связь между интенсивностью изнашивания и ресурсом /-детали имеет обратно пропорциональную зависимость
uii т i
= (1)
u2i т i
где иц , и U2i - интенсивность изнашивания /-й детали соответственно в стандартных (заводских, средних по стране) и зональных условиях, мкм/мото-ч; Т/ - ресурс /-й детали по заводским рекомендациям, мото-ч; Тi - средний ресурс /-й детали в зональных условиях, мото-ч.
Известно, что за срок службы R необходимое среднее (стандартное) количество /-х запасных частей определяется из выражения [6]
r
пср i =—. (2)
По аналогии в зональных условиях
- r
п =7г ■ (3)
Т i
Тогда для получения коэффициента корректировки норм запасных частей /-го наименования необходимо сравнить ресурсы
7 Пг Тг
К = — = ■ (4)
' п Т V 7
Коэффициент корректировки может влиять на снижение дефицита запасных частей за
счет расширения в допускаемых пределах технических требований на замену и тем самым снизить вероятность их замены. Такой подход позволяет обеспечить требуемую вероятность безотказной работы в очередном межремонтном периоде (рис. 1).
f, и
I II III номер контроля
Рисунок 1 - Схема допускаемых отклонений параметров деталей: Д1, Д2, Д3 - допускаемые отклонения параметров при первом, втором, третьем контроле;
Тм - межремонтная наработка; Т1 Т2 Тз, - средний ресурс 1-го, 2-го, 3-го и т.д. элементов по лимитирующему параметру; I, II, III - номер контроля (ремонта); А-Б-В - линия,
аппроксимирующая трансформацию допускаемого отклонения параметров по Т при разных ремонтах; А*-Б*-В* - то же с использованием нижней доверительной границы рассеивания
ресурса Т(у)
Закономерность изменения параметра состояния выражена через средний ресурс tcp посредством элементарной функции [7]
и(Т)t = сt • Ttа , (5)
где u(T)i - изменение износа i-й детали за наработку Tt, мкм; Ci - показатель скорости изнашивания, мкм/мото-ч; а - показатель степени, характеризующий необратимый процесс накопления износа с увеличением наработки.
Выражение для допускаемого отклонения Д параметра запишется в виде:
Дt = Фt -ТМ/ = Ci Tt(M,)t, (6)
где Тм - межремонтный ресурс.
Используем нормирование допускаемого отклонения параметра Д1 в долях предельного износа uni, а среднего ресурса элемента Tcpi - в долях межремонтной наработки Тм
д т
— = до„ — = т01, (7)
и Т
nt м
где Доoi - нормированное допускаемое отклонение параметра i-й детали; Toi - нормированный средний ресурс i-й детали.
После преобразований получим следующее выражение для определения величины допускаемого отклонения параметра
V
до,=
1
т
т ог У
(8)
Нижняя доверительная граница рассеивания ресурса Т(у) при односторонней доверительной вероятности у (для случая ЗНР) равна
т(у) = т [1 - нк( у>] (9)
где Нк- квантиль распределения ЗНР; V - показатель вариации ресурса. С учетом выражений (8) и (9) запишем:
До!
1 1
т т (у )
т ° о!( у; J (10)
Тогда формулу (10) коэффициента корректировки норм запасных частей можно записать в виде
к, =-. (11)
Тм (1 - аД,)
Результаты исследования по сельскохозяйственным предприятиям Иркутской области позволили установить ряд наработок до первого капитального ремонта и сезонные по годам эксплуатации техники в умеренно холодном климате. Осуществлено прогнозирование долговечности по параметрам состояния рабочих поверхностей деталей [8], для чего рассчитывались также предельные износы по каждому из выбранных параметров таблицы 1.
Таблица 1
Параметры состояния деталей (фрагмент таблицы)
а
Наименование и номер детали ПоЗ. Параметры распределения износов Абсолют. ошибка 5 Параметры кривой изнашивания
и с исм V с а
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Двигате ль КамАЗ
Вал коленчатый I 0,076 0,030 0,016 0,507 0,005 5,71 10-5 0,845
2 0,079 0,029 0,0 19 0,47 0,068 3,98 10 "5 0,878
Поршень I 0,20 0,15 0,0 15 0,86 0,032 2,66 10 "4 0,74
2 0,1 24 0,05 0,005 0,58 0,01 1,57 10 "4 0,762
3 0,074 0,035 0,005 0,509 0,0 10 7,73 10 "7 1,32
Вал распределительный I 0,1 96 0,1 26 0,006 0,665 0,0 17 1,98 10 "4 0,745
2 0,1 29 0,053 0,005 0,433 0,01 4,69 10 "4 0,733
Гильза цилиндров I 0,1 17 0,039 0,0 01 0,3 14 0,005 3,14 10 "4 0,684
Палец поршневой I 0,039 0,027 0,03 0,73 0,01 1,44 10 "5 0,88
2 0,026 0,0 19 0,0 01 0,76 0,003 6,12 10 -6 0,948
Шестерня I 0,4 57 0,3 59 6,042 0,79 0,1 37 3,92 10 -5 1,1 17
2 0,567 0,1 96 0,002 0,34 0,029 1,45 10 -4 0,788
3 1,93 0,96 0,028 0,58 0,15 2,49 10 -3 0,775
4 0,079 0,044 0,003 0,57 0,006 8,8 10 -3 0,21
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Шестерня I 0,666 0,367 0,002 0,535 0,051 9,42 10 -5 1,016
2 0,3 07 0,1 71 0,0 15 0,025 0,025 1,02 10 -3 0,64
3 1,92 1,01 0,02 0,5 34 0,14 0,036 0,44
4 0,055 0,037 0,002 0,6 61 0,006 1,78 10 -3 0,34
Муфта I 0,524 0,264 0,024 0,528 0,040 1,93 10 -4 0,899
2 1,98 0,96 0,003 0,498 0,14 0,004 0,69
Трансмиссия МТЗ-1221
I 0,553 0,363' 0,025 0,689 0,092 5,63 10 -7 1,58
2 0,316 0,242 0,018 0,807 0,062 1,79 10 -6 1,36
Муфта I 0,497 0,268 0 0,54 0,069 1,08 10-2 0,41
2 0,3 07 0,3 12 -0,004 1, 0 0,079 4,7 10-5 0,957
Вал I 0,2 14 0,13 0,008 0,66 0,021 3,24 10-7 ^52
2 0,019 0,008 0,01 0,91 0,014 7,88 10-3 0,6
3 0,024 0,0 11 0,01 0,78 0,054 2,1 10-4 0,92
Вал I 0,402 0,242 0,04 0,67 0,036 3,26 10-6 ^07
2 0,037 0,022 0,01 0,826 0,044 3,18 10-4 0,494
Втулка I 0,492 0,225 0 0,457 0,043 8,49 10-5 0,988
2 0,225 0,093 0 0,4 16 0,0 13 2,20 10-3 0,51
Втулка 2 0,448 0,260 0,0 15 0,78 0,095 7,39 Ю-2 0,46
Диск 2 0,2 21 0,1 14 0,01 0,543 0,0 16 7,80 10-4 0,62
Диск I 0,422 0,248 0,02 0,63 0,035 1,88 10-3 0,57
Муфта I 0,5 30 0,20 0,055 0,422 0,5 37 1,11 10-2 0,44
2 0,5 92 0,202 0,1 45 0,4 51 0,030 2,52 10-2 0,36
Шестерня 2 0,526 0,294 0,0 15 0,567 0,048 2,07 10-3 0,624
3 0,024 0,0 12 0,01 0,0З7 0,037 1,15 10-6 М3
4 0,37 0,3 01 -0,008 0,796 0,055 7,55 10-6 ^21
Шестерня I 0,3 53 0,209 0,003 0,5 97 0,032 1,46 10-6 ^40
2 0,444 0,3 06 0,023 0,73 0,046 1,16 10-4 ^46
Тарелка I 0,257 0,1 35 -0,009 0,506 0,028 6,91 10-4 0,67
2 0,037 0,0 15 0,01 0,566 0,03 2,1 10-4 0,5 88
3 0,3 23 0,1 69 -0,015 0,5 38 0,035 2,39 10-6 !,36
Барабан 2 0,39 0,29 -0,013 0,733 0,044 3,91 10-5 ^04
3 0,407 0,253 0,01 0,64 0,036 3,21 10-4 0,734
Полуось 2 0,42 0,255 0 0,606 0,040 6,85 10-4 0,72
3 0,34 0,267 0,003 0,77 0,038 6,11 10-3 0,95
Ступица I 0,636 0,3 85 0,23 0,628 0,081 6,60 10-4 0,766
2 0,026 0,022 0,01 1,37 0,083 1,44 10-3 0,31
4 0,03 0,01 0,01 0,76 0,04 1,03 10-5 0,82
Примечания: и - средний износ; иСм - смещение кривой распределения износа; о - среднеквадра-тическое отклонение; V - коэффициент вариации.
Наработка, Тш, тыс. мото-ч Наработка, Т, тыс. мото-ч
Рисунок 2 - К определению предельного износа деталей трактора МТЗ-1221
Коэффициенты корректирования норм запасных частей автомобилей КамАЗ по климатическим зонам с учетом доверительных границ рассеивания ресурса Т(у) при односторонней доверительной вероятности у = 0,95 (для случая ЗНР) приведены в таблице 2.
Таблица 2
Корректирование норм расхода запасных частей на ТО и ремонт автомобилей КамАЗ
Наименование группы Групповые коэффициенты
Умеренно холодный климат Холодный климат Очень холодный климат
ki ь "-imin ь "-imax ki Ь "-imin ь "-imax ki ь "-imin ь "-imax
1. Амортизирующие детали 1,03 0,97 1,06 1,15 1,07 1,18 2,34 2,25 2,38
2. Подвижные уплотнители 1,4 1,36 1,42 1,65 1,58 1,69 2,26 2,18 2,34
3. Уплотнители силовых передач 1,32 1,28 1,35 1,56 1,51 1,60 2,18 2,12 2,24
4. Защитные и вспомогательные детали 1,02 1,0 1,03 1,10 1,06 1,13 2,06 1,96 2,16
5. Склонные к хладноломкости механические детали, работающие при знакопеременных нагрузках 1,01 0,98 1,02 1,06 1,01 1,09 1,99 1,92 2,03
6. Подшипники скольжения 1,18 1,16 1,19 1,37 1,34 1,39 1,94 1,88 1,97
7. Изделия электрооборудования автомобиля, использование которых с понижением температуры окружающей среды возрастает 1,25 1,21 1,27 1,5 1,44 1,54 1,86 1,77 1,91
8. Механические детали двигателя и трансмиссии, удельная нагрузка на которые с понижением температуры окружающего воздуха возрастает 1,2 1,1 1,27 1,4 1,26 1,48 1,72 1,51 1,83
Коэффициент корректирования норм запасных частей для технического сервиса автотракторной техники по климатическим районам Иркутской области приведен в таблице 3.
Таблица 3
Районные коэффициенты корректирования норм расхода запасных частей по стоимости
Коэффициент
Климатический район корректирования
КамАЗ МТЗ-1221
Умеренно холодный 1,1 1
Холодный 1,24 1,15
Очень холодный 1,45 1,35
В случае когда курируемая ремонтным предприятием зона охватывает несколько климатических районов, предлагается определять средневзвешенные значения коэффициентов корректирования суммарных стоимостных и подетальных норм запасных частей.
Выводы
Разработана методика расчета дифференцированных по зонам эксплуатации нормативов потребности в запасных частях с учетом допускаемых отклонений параметров состояния и характеристик распределения ресурсов по контролируемому параметру детали на момент ТО и ремонта. Разработанный метод позволяет обосновывать указанные технические требования и нормативы для деталей в конструкциях машин с учетом их ресурса в целом. В соответствии с этим не более 15-20 % от номенклатуры деталей автомобиля поставляются в запасные части. Из них 43,4 % приходится на различного рода резинотехнические изделия, 32,3 % составляют детали электрооборудования, 8,7 % занимает подвеска машин и 5,6 % - подшипники скольжения.
Библиография
1. Бережное Н.Г., Сырбаков А.П. Влияние климатических факторов на эксплуатацию машин // Сб. тр. КемСХИ, вып. № 7. - Кемерово, 2000. - С. 92-97.
2. Ефанов Л.А. Разрушительные процессы и технологические способы повышения ресурса деталей машин, эксплуатируемых в условиях Севера. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 1988. - 168 с.
3. Луговнин С.Ю., Бураев М.К., Луговнина В.В. Зональные особенности классификации запасных частей при техническом сервисе тракторов // Вестник ИрГСХА. - 2016. - Вып. 74. - С. 109-116.
4. Мартышкин А.П., Маскайкина С.Е., Полуешина Н.И. и др. Анализ методов оптимизации допускаемых отклонений параметров элементов машин и разработка методики их установления с заданной вероятностью безотказной наработки // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ». - 2016. - Т. 8, № 3. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/39TVN316.pdf (доступ свободный).
5. Методика определения дифференцированных норм расхода запасных частей для технических изделий, эксплуатируемых в районах с холодным климатом. - Якутск: Изд-во ИФТПС, 1989. - 55 с.
6. Михлин В.М. Управление надежностью сельскохозяйственной техники. - М.: Колос, 1984. - 334 с.
7. Немцев А.Е., Коротких В.В. Основы формирования системы технического сервиса в АПК Сибири. Сиб. отд-ние РАСХН. - Новосибирск: Изд-во СибИМЭ, 2009. - 153 с.
8. Тураев А. В. Прогнозирование нормативов потребности в запасных частях для ремонта редукторов уборочной техники (на примере коробки передач кормоуборочного комбайна Е-281) : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / Тураев Александр Владимирович. - Ульяновск: Изд-во УСХИ, 1990. - 25 с.
Bibliography
1. Berezhnov N.G., Sherbakov A.P. The influence of climatic factors on the operation of machinery // Proceedings of KemSAI, No. 7. - Kemerovo, 2000. - P. 92-97.
2. Efanov L.A. Destructive processes and technological methods to increase the service life of machine parts operating in the North. - Irkutsk: Publishing house of ISU,1988. - 168 p.
3. Lugovnin S.Yu., BurievM.K., Lugovkina V.V. Zonal features of the classification of spare parts in the technical service of tractors // Bulletin of ISAA. - 2016. - Issue 74. - P. 109-116.
4. Martishkin A.P, Maskaikina S.E., Polueshina N.I. et al. Analysis of optimization methods for permissible deviations of the parameters of machine elements and the development of methods for their establishment with a given probability of failure-free operation // Internet-journal " Science Studies". - 2016. - Vol. 8, N 3. - URL: http://naukovedenie.ru/PDF/39TVN316.pdf (access is free).
5. The method of determining the differentiated norms of consumption of spare parts for technical products operated in areas with cold climates. - Yakutsk: Publishing house of IPTPN, 1989. - 55 p.
6. Mikhlin V.M. Management of reliability of agricultural machinery. - M.: Kolos, 1984. - 334 p.
7. Nemtsev A.E., Korotkikh V.V. Fundamentals of formation of the system of technical service in the agroindustrial complex of Siberia. Sib. branch of RAAS. - Novosibirsk:Sib.IME, 2009. - 153 p.
8. TuraevA.V. Forecasting the requirements for spare parts for repairing gearboxes of harvesting equipment (for example, the gearbox of an E-281 forage harvester): autoref. Diss. ... cand. Techn. Sciences: 05.20.03 / Turaev Alexandr Vladimirovich. - Ulyanovsk: UAI, 1990. - 25 p.
