Научная статья на тему 'Оптимизация вероятности безотказной работы стрелы одноковшового экскаватора'

Оптимизация вероятности безотказной работы стрелы одноковшового экскаватора Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

CC BY
81
12
Поделиться
Ключевые слова
ОПТИМИЗАЦИЯ / РЕСУРС / СТРЕЛА / ОДНОКОВШОВЫЙ ЭКСКАВАТОР

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Котесова Анастасия Александровна

Оптимизация вероятности безотказной работы (ВБР) для заданного усталостного ресурса стрелы как базовой детали одноковшового экскаватора, является важной экономической задачей. Оптимальное значение ВБР может быть получено в результате рассмотрения различных вариантов изготовления стрелы экскаватора. Таким образом при вероятности безотказной работы Р=0,999 за 20 тыс. часов, оптимальным вариантом является конструкция из стали 15ХСНД с толщиной стенки 12 мм.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Котесова Анастасия Александровна,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Оптимизация вероятности безотказной работы стрелы одноковшового экскаватора»

Оптимизация вероятности безотказной работы стрелы одноковшового экскаватора

А.А. Котесова

(Ростовский государственный строительный университет, Ростов н/Д) Оптимизация вероятности безотказной работы (ВБР) для заданного усталостного ресурса стрелы как базовой детали одноковшового экскаватора, является важной экономической задачей [1].

Оптимальное значение ВБР может быть получено в результате рассмотрения различных вариантов изготовления стрелы экскаватора.

В качестве возможных вариантов, связанных с изменением прочностных характеристик и действующего напряжения в опасном сечении стрелы, предлагается:

1. Увеличение толщины стенки стрелы (с 10 на12 мм).

2. Изменение марки стали (со Ст3 на 09Г2Сили 15ХСНД).

В связи с этим рассмотрено 6 вариантов изготовления детали (табл. 1).

Таблица 1

Возможные варианты изготовления стрелы одноковшового экскаватора

№ варианта Марка стали Толщина стенки, мм

1 Ст3 10

2 Ст3 12

3 09Г2С 10

4 09Г2С 12

5 15ХСНД 10

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6 15ХСНД 12

Для разных вариантов изготовления стрелы одноковшового экскаватора рассчитана величина удельных затрат как отношение суммарных затрат на изготовление (цена) стрелы и эксплуатационных затрат к объему разработанного одноковшовым экскаватором грунта. Учитывая, что объем разработанного грунта как произведение технической производительности на ресурс экскаватора (в том числе и стрелы) принимается детерминированной величиной, то рассматривается изменение только суммарных затрат (не удельных), в зависимости от вариантов изготовления стрелы одноковшового экскаватора [1].

Суммарные затраты, связанные только с устранением отказов

З = З + З

з Зр, Зс, ^ Зд, >

где с - затраты на приобретение (цена) детали;

З д - затраты, связанные с отказами i-й детали

з = з(1) • о

Зд1 Зд1 о>

0(1)

зд. • ~

где д i - затраты, связанные с одним отказом i-й детали;

0 - среднее количество отказов i-й детали за ресурс Тр.

З (1) = З(1) + З(1) + У(1) ,

Дi ycmPi 3ni пРт ’

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

з(1)

где устр - затраты на устранение одного отказа (поиск отказа, разборка, сборка детали);

З.(1)

зщ

затраты на приобретение одной запасной части;

У() - ущерб от простоя машины, а также машин, работающих с ней в общем комплексе, из-за одного отказа детали

у (1) =Уу

пРю пРі ’

Где '^Упр. - суммарный ущерб от простоя всех машин учавствующих в работе, суммарные затраты

З = Ц + З ,

тт . сум і ^ Сі Рі 5

где Цсі - /-я цена стрелы.

Моделирование ресурса Тр проводилось в соответствии с [2]. Полученные значения минимального ресурса Тртіп, вероятности безотказной работы (ВБР) Рі, цена детали Цсі, суммарные затраты Зрі приведены в табл.2.

Таблица 2

Значения вероятности безотказной работы стрелы за 20тыс.ч. Рі, цена стрелы Цс/, ______________________________суммарные затраты Зрі і_______________________

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

№ варианта Р/ б р ь? р у б Зсумі-, руб

1 0,048 96000 148477,4704 244477,5

2 0,196 120000 146381,8713 266381,9

3 5 136000 88847,08117 224847,1

4 0,745 166000 57994,78036 223994,8

5 0,855 188000 36469,69869 224469,7

6 0,99999 230000 13982,28045 243982,3

По данным табл.2 построен график оптимизации ВБР за ресурс стрелы 20 тыс.часов (зависимости цены стрелы Цс, затрат, связанных с устранением отказов Зр, и суммарных затрат Зсум ): а) - интервал вероятности 0 - 1,0; б) - интервал вероятности

0,99-0,95 (рис.1)

Цс, Зр, Зсум, тыс. р.

250

200

150

100

50

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0

Цс. Зр, Зсик, тыс. р.

250

200

150

100

50

О

Зсум -*

— А, А Л > А

Зр 1

г Цс

ч

) 0 ,2 0 4 0 6 0 Р) =0,991 ,8

Зсум

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

у 1с

Зо

\ ■ ■

0.999

Р1=0,999

0,9992

0,9994

0,9996

0,9998

Р.

Рис.2. Оптимизация ВБР за ресурс стрелы 20 тыс.часов (зависимости цены стрелы Цс, затрат, связанных с устранением отказов Зр, и суммарных затрат Зсум ): а) - интервал вероятности 0 - 10; б) - интервал вероятности 0,99-0,95

Таким образом при вероятности безотказной работы Р=0,999 за 20 тыс.часов, оптимальным вариантом является конструкция из стали 15ХСНД с толщиной стенки 12 мм.

Список литературы:

1.Касьянов В.Е. Методика и результаты оптимизации при повышении безотказности серийных одноковшовых экскаваторов / Рост. инж. строит. ин -т. - Ростов - на - Дону. 1980. - 16с. - Деп. в ЦНИИТЭ. строймаше. 5.08.80 №216

2. Зайцева М.М., Котесова А.А., Котесов А.А. Анализ вариантов изготовления стрелы одноковшового экскаватора ; Рост. гос. строит. ун-т. - Ростов-на-Дону, 2011. -7 с.: ил. - Библиогр. 5 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ, № 07.04.2011 №164 - В2011

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.