CC BY
79
УДК 69.002.5 : 621.879
ASSESSMENT OF ORGANIZATIONAL AND TECHNOLOGICAL RELIABILITY OF OPERATION OF BOOM
CRANES
Anferov Valery Nikolaevich, Doctor of Engineering, professor, professor of the Siberian state university of means of communication, avn43@mail.ru
Aydyn Elena Valeryevna, Candidate of Economic Sciences, associate professor,
associate professor of the Siberian state university of means of communication,
hiljko@mail.ru
Koltunova Anna Anatolyevna, teacher of the Siberian state university of means of communication, smot@mail.ru
Abstract. In article questions of an assessment of technical reliability of operation of boom cranes are considered.
Keywords: technical reliability, imitating model, database.
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ СТРЕЛОВЫХ КРАНОВ
Анферов Валерий Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор
Сибирского государственного университета путей сообщения, avn43@mail.ru
Айдын Елена Валерьевна, кандидат экономических наук, доцент, доцент Сибирского государственного университета путей сообщения, hiljko@mail.ru
Колтунова Анна Анатольевна, преподаватель Сибирского государственного университета путей сообщения, kaa1969@inbox.ru
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы оценки технической надежности работы стреловых кранов.
Ключевые слова: техническая надежность, имитационная модель, база данных.
Введение
Производительность крана является одним из важнейших технико-экономических показателей. Вследствие влияния многих факторов (погодные условия, возраст и техническое состояние машин, квалификация оператора и др.) конкретная производительность в каждом случае будет различной, то есть эксплуатационная производительность случайная величина и заранее точно предсказать её невозможно. Однако на основе опыта можно установить долю тех случаев, когда выполняются нормы соответствующих ЕНиРов. Эта доля и будет оценкой вероятности выполнения нормативов.
В связи с этим ещё на стадии проектирования организационнотехнологических решений необходимо использовать вероятностные представления о технологическом процессе и производительности машин (кранов), что позволит учесть возможность отклонений фактических параметров рабочих операций от намеченных, увеличения сроков выполнения работ и завершения проекта.
Для оптимизации работы парков, комплектов и отдельных машин авторами создается база данных технических и экономических показателей и результатов натурных испытаний стреловых кранов
[1-5].
Базы данных.
Создаваемая база данных основана на результатах натурных испытаний крана СКГ-25 (таблица 1) [6].
В таблице 1 величины, начиная со времени работы крана и кончая коэффициентом эффективности, являются случайными. Случайной называется величина, которая в результате испытания может принять то или иное возможное значение, неизвестное заранее, но обязательно одно.
Для анализа работы машин собрана информация по их работе в реальных производственных условиях (время работы, технологических перерывов и простоев машин). При этом для случайных величин была проведена логическая и математическая обработка статистической информации [7; 8].
Таблица 1
Технические и экономические показатели эксплуатации крана СКГ-25
Показатель Обозначение
Марка крана Марка
Заводской номер крана Ыз
Время работы за смену, ч Т 1р
Продолжительность технологических перерывов за смену, ч Ттп
Продолжительность простоев за смену, ч Тп
Коэффициент использования по времени Кв
Коэффициент готовности К
Коэффициент технического использования Кти
Коэффициент эффективности Кэ
Комплексные показатели надежности.
При анализе работы стреловых кранов в статье рассматриваются только комплексные показатели надежности: коэффициент
готовности, коэффициент оперативной готовности, коэффициент технического использования и коэффициент сохранения эффективности.
Под коэффициентом готовности Кг понимается вероятность того, что гидротранспортная система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение крана по назначению не предусматривается.
Коэффициент готовности представляет собой отношение времени исправной работы к сумме времени исправной работы и вынужденных простоев объекта, взятых за один и тот же календарный срок.
Коэффициент готовности определяется по формуле
К
Тр + Тп
(1)
где Тр - суммарное время исправной работы объекта; Тп - суммарное время вынужденного простоя.
Для перехода к вероятностной трактовке величины Тр и Тп заменяются математическими ожиданиями времени между соседними отказами и времени восстановления:
К г =
Т
. (2)
Тн + Тв 47
где Тн - средняя наработка на отказ; Тв - среднее время восстановления.
На рис. 1 и 2 показаны надежность коэффициента готовности крана и плотность распределения вероятности коэффициента готовности крана, полученные при ежегодном анализе по результатам обработки натурных испытаний машин [2].
Приведённая на графиках рис. 1, 2 информация позволяет оценить надёжность коэффициента готовности
Плотность, ед.
Коэффициент оперативной готовности Ког показывает вероятность того, что гидротранспортная система окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение крана по назначению не предусматривается, и с этого момента будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.
Коэффициент оперативной готовности характеризует надежность изделия, необходимость применения которого возникает в произвольный момент времени, после которого требуется безотказная работа изделия в течение заданного интервала времени. Значение коэффициента оперативной готовности определяется по формуле:
K, = K, Р, (3)
где Р - вероятность безотказной работы крана в течение заданного интервала времени.
Авторы предлагает определять вероятность безотказной работы по формуле вероятности нормального распределения:
_ Он -Тн )2 1 Т0 +Т1 2 — 2
Р = 1---ñ- ] e н dTm, (4)
aj2p i
где Тн - время наработки на отказ; Тн - среднее время наработки на отказ; — - среднее квадратическое отклонение времени наработки
на отказ; Т0 - время с начала наработки на отказ; Т1 - планируемый
период времени безотказной работы крана.
Значения коэффициента оперативной готовности используются при оценке эффективности крана, а также расчетных значений надежности по результатам работы крана.
Коэффициент технического использования Кти характеризует отношение математического ожидания суммарного времени пребывания крана в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к математическому ожиданию суммарного времени пребывания крана в работоспособном состоянии и простоев, 40
обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период.
Коэффициент технического использования можно рассматривать как вероятность того, что в данный произвольно взятый момент времени объект работоспособен, а не находится в ремонте.
Авторы предлагают следующую формулу для расчета коэффициента технического использования:
(5)
К =
где Кв - коэффициент использования по времени; Кг - коэффициент готовности.
На рис. 3 и 4 показаны надежность коэффициента технического использования крана и плотность распределения вероятности коэффициента технического использования крана, полученные при ежегодном анализе по результатам обработки натурных испытаний работы крана.
использования крана
Коэффициент сохранения эффективности Ксэ показывает отношение значения показателя эффективности использования крана по назначению за определенную продолжительность
эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленному при условии, что отказы крана в течение того же периода не возникают.
Авторы предлагают коэффициент сохранения эффективности эксплуатации крана рассматривать по формуле:
1 п
к =-------У к , (6)
сэ „ ту шах в 5 ^ '
ПК в ¿=1
где Кв - коэффициент использования по времени по месяцам; п -количество рассматриваемых месяцев; Квшах - максимальное значение коэффициент использования по времени.
Коэффициент сохранения эффективности крана можно вычислять по формуле
Кс, = - У К, ,
п ¿=
(7)
¿=1
где Кэ - коэффициент эффективности; п - количество рассматриваемых месяцев.
Коэффициент сохранения эффективности, вычисленный по этой формуле, показывает эффективность использования крана за конкретный промежуток времени (рис. 5 и 6).
Коэффициент эффективности
Рис. 6. Плотность распределения вероятности коэффициентов эффективности работы
крана
В табл. 2 приведены параметры выборок, коэффициентов готовности, коэффициентов технического использования и коэффициентов эффективности крана.
Из представленных в таблице 3 результатов следует, что рассматриваемые факторы подчиняются закону нормального распределения, так как вычисленное значение критерия Пирсона меньше табличного.
Вывод. Предложен метод количественной оценки технической надежности работы стреловых кранов, позволяющий прогнозировать основные комплексные показатели работы конкретного крана. Этот метод является универсальным и его можно использовать для оценки технической надежности любых машинных систем, комплектов и отдельных машин.
Таблица 2
Характеристика выборки коэффициентов готовности, коэффициентов технического использования и коэффициентов эффективности
Показатель Величина
Фактор Кг Кти Кэ
Количество опытов 960 960 960
Количество связей 3 3 3
Уровень значимости 0,05 0,05 0,05
Минимальное значение фактора 0,901 0,723 0,811
Максимальное значение фактора 1,000 0,954 1,000
Выборочное среднее значение фактора 0,952 0,843 0,935
Среднее линейное отклонение фактора 0,0129 0,0299 0,0327
Среднее квадратическое отклонение фактора 0,0162 0,0372 0,0402
Стандартное отклонение фактора 0,0162 0,0372 0,0402
Средняя квадратическая ошибка фактора 0,00052 0,00120 0,00130
Ошибка, % от среднего значения фактора 0,055 0,142 0,139
Эмпирическая дисперсия выборки 0,00026 0,00139 0,00162
Вариации отклонения от среднего значения 0,00017 0,00089 0,00107
Риск отклонения от среднего значения 0,0129 0,0299 0,0327
Коэффициент вариации 0,0170 0,0441 0,0430
Вычисленное значение критерия Пирсона 1,29 7,98 3,93
Табличное значение критерия Пирсона 8,13 8,13 8,13
Количество интервалов 11 11 11
Библиографический указатель:
1. Кузнецов С.М. Информационная технология подбора монтажных кранов для строительства сооружений / С.М. Кузнецов // Монтажные и специальные работы в строительстве, 2005. - № 2. -С. 13-15.
2. Кузнецов С.М., Сироткин Н.А. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 4030 «Подбор монтажного крана» от 22.11.2004 г.
3. Анферов В.Н. Организационно-технологическая надежность эксплуатации башенных кранов / В.Н. Анферов, С.М. Кузнецов, С.И. Васильев // Системы. Методы. Технологии. - 2013. - № 2. - С. 35-41.
4. Демиденко О. В. Экономико-математическая модель работы стреловых кранов / О.В. Демиденко, В.Н. Анферов, С.М. Кузнецов, М.Ю. Серов, С.И. Васильев // Омский научный вестник. ОмГТУ. -2013. - № 3 (119). - С. 74-80.
5. Анферов В.Н. Имитационная модель оценки организационно-технологической надежности работы стреловых кранов / В.Н. Анферов, С.М. Кузнецов, С.И. Васильев // Изв. вузов. Строительство. - 2013. - № 1. - С. 70-78.
6. Кузнецов С.М. Оценка организационно-технологической надежности работы стреловых кранов» / С.М. Кузнецов, Н.В. Хо-ломеева, С.Э. Ольховиков // Научно-исследовательские публикации. - 2014. - № 3 (7). - С. 17-22.
7. Кузнецов С.М. Обработка результатов натурных испытаний при техническом и тарифном нормировании / С.М. Кузнецов, К.С. Кузнецова // Экономика железных дорог. - 2010. - № 7. - С. 88-99.
8. Кузнецов С.М. Совершенствование обработки результатов натурных испытаний при техническом и тарифном нормировании / С.М. Кузнецов // Экономика железных дорог. - 2013. - № 7. - С. 90-97.
Статья поступила в редакцию 16.02.2014
