CC BY
41
About the authors: Vasily L. Andreev, Dr. Sci. (Engineering), professor,
head of the chair «Technical service, organization of transportation and transport management»
Address: Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics,
606340, Russia, Knyaginino, Oktyabrskaya Street, 22a
E-mail: [email protected]
Spin-code: 2413-8670
Anton S. Komkin, Ph. D. (Engineering), associate professor «Operation and repair of the machine and tractor park» Address: Vyatka state agricultural academy, 610017, Russia, Kirov, October prospect, 133 E-mail: [email protected] Spin-code: 2192-4928
Vladislav A. Odegov, Ph. D. (Engineering), associate professor «Technological and power equipment» Address: Vyatka state agricultural academy, 610017, Russia, Kirov, October prospect, 133 E-mail: [email protected] Spin-code: 9365-3698
Vladimir V. Shilin, Ph. D. (Engineering), associate professor «Operation and repair of the machine and tractor park» Address: Vyatka state agricultural academy, 610017, Russia, Kirov, October prospect, 133 E-mail: [email protected] Spin-code: 4347-3104
Contribution of the authors:
Vasily L. Andreev: research supervision, implementation of experiments, analysing and supplementing the text, translation in to English, made the layout and the formatting of the article. Anton S. Komkin: writing of the draft, computer work, analysing and supplementing the text. Vladislav A. Odegov: writing of the draft, put results of the study in diagrams, analysing and supplementing the text. Vladimir V. Shilin: implementation of experiments, writing of the draft, analysing and supplementing the text, translation in to English, made the layout and the formatting of the article.
All authors have read and approved the final manuscript.
05.20.03 УДК 631.354.2
РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ДОН-1500 Б
© 2018
Александр Евгеньевич Крупин, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технический сервис»
Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия) Евгений Алексеевич Лисунов, доктор технических наук, профессор кафедры «Технический сервис» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия) Александр Александрович Калашов, старший преподаватель кафедры «Технический сервис» Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, Княгинино (Россия)
Аннотация
Введение: для поддержания высокого уровня готовности техники к применению по назначению следует проводить мероприятия связанные с выявлением наиболее уязвимых элементов сложной системы. Оценка надежности сложной технической системы должна проводиться на всех этапах ее жизненного цикла. Особо важным является анализ работоспособности техники в процессе ее эксплуатации. Для повышения качества и достоверности получаемой в процессе наблюдений за техникой информации необходимо выбрать наиболее оптимальный план испытаний, который назначается с учетом количества испытываемых объектов, наличия восстановления их работоспособности и исходя из объема проводимых испытаний. Также необходимо учитывать вид получаемой информации, которая может быть полной, усеченной или многократно усеченной. Материалы и методы: известно, что надежность объекта оценивается его единичными и/или комплексными показателями безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, значения которых определяют в условиях различных проектных и исследовательских организаций. Также необходимо принимать во
42
внимание, что для определения гамма-процентного и среднего ресурса техники не обязательно проводить длительные испытания до достижения предельного состояния всеми машинами партии. Достаточно получить данные о ресурсе наиболее слабых машин (не более 60 % от общего количества испытуемых машин). Результаты: в целом определение значений показателей надежности позволяет планировать работу ремонтной службы и заранее подготавливать необходимые запасные части, исходя из опыта предыдущих лет. Заключение: также, к примеру, проводимые испытания позволят выделить область внезапных отказов во время приработки, когда кривая параметра потока отказов превышает его среднее значение или значительное возрастание данной кривой в конце периода испытаний. Это позволит сделать вывод о том, что в машинах начинают преобладать постепенные отказы, которые зависят от общего объема работы, выполненной техникой за период эксплуатации.
Ключевые слова: безотказность, восстановление, группа сложности, долговечность, единичный показатель, испытание, комбайн, комплексный показатель, надежность, наработка, отказ, план, работоспособность, ремонтопригодность, ресурс.
Для цитирования: Крупин А. Е., Лисунов Е. А., Калашов А. А. Расчет показателей надежности зерноуборочного комбайна ДОН-1500 Б // Вестник НГИЭИ. 2018. № 2 (81). С. 42-53.
THE RELIABILITY ANALYSIS OF COMBINE HARVESTER DON-1500 B
© 2018
Aleksandr Evgen'evich Krupin, Ph. D. (Engineering), assistant professor of the chair «Technical service»
Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino (Russia) Evgenij Alekseevich Lisunov, Dr. Sci. (Engineering), professor, professor of the chair «Technical service» Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino (Russia) Aleksandr Aleksandrovich Kalashov, assistant professor of the chair «Technical service» Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, Knyaginino (Russia)
Abstract
Introduction: to maintain a high level of readiness of technology for application on purpotion should be performed, activities related to identifying the most vulnerable elements of a complex system. Evaluation of reliability of complex technical systems should be carried out at all stages of its life cycle. Particularly important is the analysis of health technology in the course of its operation. To improve the quality and reliability of the process of observation of the technique of information it is necessary to select the optimum test plan that is assigned based on the number of the test objects, the presence of the recovery of their health and based on the volume of tests conducted. It is also necessary to take into account the type of information received, which may be complete, truncated or truncated multiple times. The materials and methods: it is known that the reliability of the object is evaluated in single and/or integrated performance of reliability, durability, maintainability and persistence, the values of which determine conditions in the various project and research organizations. It is also necessary to take into account that to determine the gammapercent and average capacity of the equipment do not have to conduct long-term testing to achieve the ultimate state of all machines of the party. Enough to get the resource the most weak machines (not more than 60% of the total number of examinees machines).
Results: in General, the determination of the values of indicators of reliability allows us to plan the work of maintenance services in advance and prepare the necessary spare parts, based on experience from previous years. Conclusion: also, for example, ongoing trials will identify the area of catastrophic failure during running, when the curve parameter of stream of refusals exceeds its average value or a significant increase in the curve at the end of the test period. This will allow us to conclude that the machines begin to dominate the gradual failures, which depend on the total amount of work performed by the equipment during the period of operation.
Key words: reliability, recovery, group complexity, durability, single display-tel, test, combine, composite index, reliability, operating time, failure, plan, performance, maintainability, resource.
For citation: Krupin A. E., Lisunov E. A., Kalashov A. A. The reliability analysis of combine harvester DON-1500 B // Bulletin NGIEI. 2018. № 2 (81). P. 42-53.
Введение
Методика сбора данных о надёжности машин в процессе эксплуатации.
Цель работы - освоить методы сбора и обработки результатов испытаний (наблюдений) и расчёта основных показателей безотказности, ремонтопригодности, долговечности и комплексных показателей надёжности машин.
Для обеспечения заданной точности и достоверности получаемых результатов необходимо заранее провести планирование испытаний. Согласно [1; 2] для восстанавливаемых объектов, к которым относится и сельскохозяйственная техника, обычно выбирается план испытаний [NMT]. По этому плану под наблюдение выбирают N объектов, отказавшие машины восстанавливают после каждого отказа (М) и наблюдения за ними продолжают в течение всего
№ объекта / object
наработка / operating time (t), га / ho
Рис. 1. Схема процесса эксплуатации машин (поток отказов) Fig. 1. Diagram of the operation of machinery (stream failure)
сезона до выполнения заданного объема работ -Т или заданного суммарного количества отказов -г [3, с. 275]. Обычно задают требуемую точность (относительную ошибку 5 = 0,10) и достоверность (доверительную вероятность в = 0,90). Тогда суммарное количество отказов будет равно 130...250, а общая наработка машин зависит от их производительности и надежности [4; 5]. В условиях реальной эксплуатации для выполнения указанных требований ГОСТа наблюдения проводятся за партией из 10.30 машин.
Процесс эксплуатации машин может быть представлен в виде отрезков времени t2 ... ^ исправной работы, чередующихся с периодами времени ^ь ... простоя машины на устранении отказов (рисунок 1), которые являются, как известно случайными событиями [6, с. 22].
Материалы и методы
В процессе испытаний все периоды работы и время простоев записываются в журнал наблюдений по каждой машине. Затем отказы распределяются по группам сложности в зависимости от вида, затрат времени и способа их устранения. Результаты испытаний партии машин примерно одинакового технического состояния (новые или капитально отремонтированные) сводятся в общую таблицу 1 для статистического анализа.
Как известно, показатели надежности делятся на комплексные и единичные. Разновидностью последних, в свою очередь, являются единичные показатели безотказности [7; 8].
Определение показателей безотказности ведётся по интервалам наработки и в целом за весь период испытаний. Для этого наработка машины за период испытаний разбивается на 8-12 интервалов. Величина интервала должна быть целым числом (обычно кратным 10). Она вычисляется по формуле: ^ = ^тах - tmin)/К = (390 - 0): 10 = 39 га, где tmax - наибольшая наработка машины в данной партии (см. графу 2);
tmin - наработка машины до начала испытаний (обычно tmin = 0);
К - число интервалов.
Обычно принимают: К= 8.16, а Лt - кратным 10 или 2. Примем Лt = 40 га, тогда К = 10 интервалов.
Таблица 1. Результаты испытаний комбайнов ДОН-1500Б на надёжность Table 1. The results of the tests of combines DON-1500B reliability
№ машины / machinery Наработка, га / Operating time, ha Наработка на момент обнаружения отказа, га / Time between the time of detection failure, ha Число отказов / The number of failures
Время восстановления работоспособности, час / The restoration time, hour Всего / Total По группам сложности: / Groups of difficulty:
За период испытаний / For the test period До предельного состояния / To limit state 1 группы сложности / The 1st group of complexity 2 группы сложности / 2 groups of complexity 3 группы сложности / 3 groups of complexity 1 2 3
6
7
8
9
10 11 12 13
2 3 8 & m ^
210 2052
315 >315
255 1865 390 >660
388 >388
350 1592
280 1905
320 1624
256 1210 247 1415 290 2105 196 1480 266 2240
3763 17488
12 18 55 75 101 112 157 186 17 58 196
0,2 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 3,3 5,0 4,5
5 7 37 109 152 212 280 16 183 205
0,3 0,4 0,2 0,5 2,0 0,3 1,2 3,0 3,5 5,8
4 20 63 115 154 191 202 247 53 165 192
0,2 0,9 0,2 0,5 0,2 0,6 0,6 1,0 3,0 5,0 2,6
5 15 65 79 149 163 182 312 13 100 173
0,2 0,2 0,4 0,6 0,1 0,2 0,3 0,8 2,7 5,4 2,7
1 22 78 105 166 168 298 358 101 181 238
1,0 2,0 1,0 2,4 3,1 0,3 0,7 1,2 5,3 4,5 6,1
35 66 97 117 126 154 295 345 16 55 112
1,0 0,6 1,0 0,5 0,2 0,5 1,3 1,4 3,6 2,1 4,5
6 10 122 130 143 151 258 30 44 166
0,3 0,2 0,4 1,3 1,1 1,0 0,3 3,7 4,8 6,2
29 129 156 276 123 182 196
1,5 0,5 0,2 0,8 4,0 2,9 3,6
2 66 93 118 126 170 205 218 56 177 211
0,2 0,6 0,5 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 4,3 5,2 2,4
4 9 25 66 81 130 158 26 36 133
0,2 1,2 1,2 0,3 0,7 0,8 2,4 2,6 2,3 2,7
5 29 52 65 84 124 264 10 43 69
0,4 0,9 0,3 0,6 0,3 0,9 1,2 2,2 2,6 5,3
5 10 35 39 139 153 192 23 105 182
0,7 0,6 0,4 0,6 0,9 1,2 0,3 2,7 3,4 2,9
21 46 93 108 116 180 205 218 16 177 219
0,9 0,6 0,5 0,7 0,8 0,3 0,8 0,5 4,9 5,2 3,4
201 4,5
242 2,5
310
133 204 7,2 5,5 215 315 10,0 --245 9,0
275 365 390 1,5 1,6 --388, 0 14 8 4 3,5 5,8 --130 285 322 350 4,5 3,8 7,3 ---
14 8 4
12 7 3
13 8 4
14 8 5
368
171 261 1,7 3,8 217 320 4,5 --235 2,1
60 247 7,5 --79 288 259 234 1,9 5,0 8,8 10,7 188 191 196 4,5 2,5 --235 257 2,1 4,2
Всего отказов / Total failures Устранённых / Fixed bounce
15 8 5 12 7 5
9 4 4
12 8 4
12 7 3 14 7 5
13 7 5 13 8 5
167 95 56 16 160 95 56 9
5
2
Таблица 2. Определение показателей безотказности комбайнов Table 2. The definition of indicators of reliability of combine harvesters
№ машины / machinery Наработка за период испытаний, га / Число отказов по интервалам наработки / The number of failures, interval developments Всего отказов / total failures
0 41 81 121 161 201 241 281 321 361
Time for the test period, ha 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400
12 196 5 0 1 2 5 0 0 0 0 0 13
1 210 3 3 2 2 2 2 0 0 0 0 14
10 247 5 2 1 3 0 0 1 0 0 0 12
3 255 2 2 1 1 3 1 3 0 0 0 13
9 256 1 2 2 1 2 4 0 0 0 0 12
13 266 2 1 3 0 2 4 1 0 0 0 13
7 280 3 1 0 4 2 0 2 0 0 0 12
11 290 3 5 1 1 0 1 2 1 0 0 14
2 315 4 0 1 1 1 3 1 1 0 0 12
8 320 1 0 0 3 2 1 1 1 0 0 9
6 350 2 2 3 3 0 0 0 2 3 0 15
5 388 2 1 2 0 3 1 0 2 1 2 14
4 390 3 2 1 1 3 0 1 1 0 2 14
Сумма / amount 3763 36 21 18 22 25 17 12 8 4 4 167
Сумма устраненных отказов / 36 21 18 22 24 17 11 6 3 2 160
The amount of resolved failures
Ny 13 13 13 13 12,9 11,3 8,6 5,1 2,8 1,5 ---
гср(Э^) 2,77 1,62 1,38 1,69 1,94 1,50 1,40 1,57 1,43 2,67 ---
w(t) To
P(T, T+Dt)
0,069 0,041 0,035 0,042 0,049 0,038 0,035 0,039 0,036 0,067 0,044 14,5 24,4 28,6 23,8 20,4 26,3 28,6 25,6 27,8 14,9 22,5 0,063 0,198 0,252 0,185 0,144 0,223 0,247 0,208 0,239 0,069 ---
На основании данных табл. 1 все отказы каждой машины распределяются по интервалам наработки и вносятся в табл. 2 (независимо от группы сложности). Для удобства дальнейших расчётов в табл. 2 машины располагаются в порядке увеличения наработки за период испытаний. Далее определяется суммарное число отказов всех машин в каждом интервале, а также суммарное время восстановления работоспособности после отказов каждой группы сложности и общее время, затраченное на устранение всех отказов (табл.3).
Условное количество всех машин, работающих в каждом интервале, определяется по выражению:
этот комбайн наработал 196 - 160 = 36 га, или 36:40=0,90 интервала, остальные 12 комбайнов проработали полностью в течение всего данного интервала (по 40 га). Поэтому можно считать, что в пятом интервале условно работало 12,9 комбайнов из 13, находившихся на испытаниях.
Далее определяется среднее число отказов на одну машину в каждом интервале. Например, в пятом интервале имеем:
Гср (А) =
'N
Е Г (At)
/ N
усл-
(2)
гср (At) = 25 :12,9 = 1,94 отказа.
N
Nyen = Е (tf)/At,
(1)
N
где £ - суммарная наработка всех машин в данном интервале.
Применительно к пятому интервалу условное количество машин равно:
%сл = (40-12+36):40 = 12,9 машины. Так как наработка комбайна № 12 за период испытаний в данном сезоне составила 196 гектаров. Следовательно, в пятом (161.200 га) интервале
Аналогичным образом подсчитывается условное количество машин и среднее число отказов в каждом интервале (см. табл.2).
Заранее зная плановую наработку (Тпл = 240 га) машины на предстоящий период (год, сезон, месяц), можно определить ожидаемое число отказов: Кпп 5
г(Тпл) = £ гср(Ы) = £гср(Ы) = 2,77 +1,62 +1,38 +1,69 +1,94+1,50 = 10,9я 11 отказов,
где Кпл - число интервалов плановой наработки. Кпл = Тпл^ = 240:40 = 6, так как плановая сезонная нагрузка принята равной 240 га.
Следовательно, ожидаемое число отказов одного комбайна за сезон (за 6 интервалов наработки) в среднем будет равно 11 отказов на одну машину. Для устранения этих отказов необходимо планировать работу ремонтной службы и заранее подготовить необходимые запасные части, исходя из опыта предыдущих лет.
Результаты
Показатели безотказности данной партии машин вычисляются по приведенным формулам на основании данных (табл.1).
1. Параметр потока отказов в каждом интервале рассчитывается по формуле [9, с. 35; 10, с. 44]:
ю(Л) = гСр(Л1')1 Л отк/га. (3)
Среднее значение параметра потока отказов за весь период испытаний равно: ю = 167:3763 = 0,044 отк/га,
2. Средняя наработка на отказ определяется [11, с. 77; 12, с. 76]:
-0,035-14
= 0,61.
в каждом интервале:
T0 Е tf j : Ц (Ai)j> = 1/a(t);
(4)
средняя наработка за весь период испытаний: ТО = 3763:167 = 1:0,044=22,5 га. по группам сложности: 1й группы сложности: ТО1 = 3763:95 = 39,6 га; 2й группы сложности: ТО2 = 3763:56 = 67,2 га; 3й группы сложности: ТО3 = 3763:16 = 235,2 га; 3. Вероятность безотказной работы машины в заданный период наработки от ti до t2 в общем случае определяется по формуле [13]:
12
- J a(t)-dt P(112) = e t1 . (5)
При этом предполагается, что при наработке t1 машина работоспособна. Для малых промежутков наработки параметр потока отказов можно принимать постоянным ra(t) = const, тогда предыдущая формула примет вид [14]:
Pih ,h ) = e-a(t>(t 2-t1).
(6)
Принимая постоянным значение параметра потока отказов в пределах одного интервала, определяют вероятность безотказной работы:
- в каждом интервале:
Р(г,г + Лг) = е-®(г)*Лг; (7)
- в течение одной смены в любом интервале:
Р(Сс) = е~а№сс . (8)
Для третьего интервала при сменной наработке tсм = 14 га вероятность безотказной работы будет равна:
Р('3, ?3 + *см) = Р(81...95) = е
Это значит, что в течение одной смены безотказно будет работать 61 процент комбайнов. У остальных 39 % машин следует ожидать появление хотя бы одного отказа.
Показатели ремонтопригодности
1. Среднее время восстановления работоспособности согласно ГОСТ [15, с. 9] может быть рассчитано по всем устранённым отказам (см. табл. 3):
за весь период испытаний:
N N ч
Тв = 2 г / 2 г = 339,4:160 = 2,12 ч
в устр
N N
в каждом интервале: Те = 2ге1 : 2густр
;
а также по отказам каждой группы сложно-
сти:
1-й группы сложности:
1 _ N 1 N 1
Тв = Е te : Е густр
■■ 63,5 /95 = 0,67 ч,
2-й группы сложности:
T =&2: IrLp = 204,1:56 = 3,64 ч,
3-й группы сложности:
3 N з N з
Te = 113 :1 Густр = 70: 8 = 8,75
где ^ - суммарное время восстановления работоспособности после всех отказов (или отказов соответствующей группы сложности);
N
2 густр - общее число отказов всех машин,
устранённых за весь период испытаний.
Если отказы не устранялись в течение испытаний, то по ним не указывается время восстановления (прочерк в табл.1). Обычно это ресурсные отказы 3 группы сложности, для устранения которых необходима замена основных агрегатов или капитальный ремонт машины. При необходимости такого ремонта машина снимается с испытаний и направляется в ремонтное предприятие.
2. Вероятность восстановления работоспособности в течение заданного времени (примем Тз =6 часов) [16]:
„ т \ 1 -Тз/Те л -6:2,12 „„.
Р(ге < Тз) = 1 - е = 1 - е = 0,94.
Следовательно, в отведённое время ремонтной службой будет устранено 94 % отказов. Остальные более сложные отказы потребуют большего времени восстановления или дополнительных рабочих.
Таблица 3. Определение показателей ремонтопригодности комбайнов Table 3. The indicators of the maintainability of the harvesters
Время восстановления (по интервалам наработки), час / Общее время восстановления, час / The total recovery time, hour
№ машины / machinery Recovery time (at intervals of groundwork),hour
0 41 81 121 161 201 241 281 321 361 Всего / Total По группам сложности / Groups of complexity
40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 1 2 3
12 5,0 0,0 3,4 2,1 10,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 20,7 4,7 16,0 0
1 3,9 5,6 0,6 7,4 4,8 10,0 0,0 0,0 0,0 0,0 32,3 2,3 17,3 12,7
10 7,5 7,8 0,7 5,9 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 21,9 6,8 7,6 7,5
3 1,1 3,2 0,5 0,2 8,2 0,6 12,5 0,0 0,0 0,0 26,3 4,2 13,1 9,0
9 0,2 4,9 0,7 0,2 5,5 5,1 0,0 0,0 0,0 0,0 16,6 2,6 14 0
13 5,8 0,6 2,0 0,0 5,5 6,8 4,2 0,0 0,0 0,0 24,9 5,1 19,8 0
7 4,2 4,8 0,0 3,8 7,9 0,0 4,1 0,0 0,0 0,0 24,8 4,6 20,2 0
11 3,5 10,7 0,3 0,9 0,0 10,7 10,0 5,0 0,0 0,0 41,1 4,6 17 19,5
2 3,6 0,0 0,5 2,0 3,5 16,1 1,2 0,0 0,0 0,0 26,9 4,6 12,3 10,0
8 1,5 0,0 0,0 4,7 6,5 4,5 0,8 0,0 0,0 0,0 18 3 15,0 0
6 4,6 2,7 6,0 5,2 0,0 0,0 0,0 5,1 8,7 0,0 32,3 6,5 18,5 7,3
5 3,0 1,0 7,7 0,0 7,9 6,1 0,0 4,2 1,2 5,8 36,9 11,7 19,4 5,8
4 3,1 1,0 5,4 0,1 3,2 0,0 1,5 0,8 0,0 1,6 16,7 2,8 13,9 0
Сумма / amount 43,9 41,3 22,4 32,4 60 59,9 32,8 14,31 9,9 5,8 339,4 63,5 204,1 71,8
Тв 1,22 1,97 1,24 1,47 2,5 3,52 2,98 2,39 3,3 2,9 2,12 0,67 3,64 7,98
Кг 0,86 0,86 0,92 0,89 0,8 0,79 0,83 0,84 0,81 0,72 0,84 — — —
Комплексный показатель надёжности - коэффициент готовности. Он характеризует одновременно безотказность и ремонтопригодность и определяется на основании этих же данных испытаний [17, с. 84; 18, с. 40]:
Кг = а • То /(а • То + Тв) = 0,5 • 22,5 : (0,5 • 22,5 + 2,12) = 0,84. где а - коэффициент перевода единиц наработки (га, т, км, моточасы) в часы чистой работы машины. Этот коэффициент может быть определён по формуле: а=1/^г, где 'т га/час - расчётная производительность машины. Для комбайна ДОН-1500 Б примем: 'т = 2 га/ч.
Коэффициент готовности может рассчитываться за весь период испытаний (сезон работы), а также по интервалам наработки.
В третьем интервале:
Кг = а ■ То /(а ■ То + Те) = 0,5 ■ 28,6 : (0,5 ■ 28,6 +1,24) = 0,92.
Это значит, что 8% рабочего времени в этом интервале (при наработке от 81 до120 га) машины простаивали на устранении отказов.
Долговечность.
Она для машин данной партии оценивается ресурсом, т. е. наработкой до предельного состояния (капитального ремонта или списания).
Средний ресурс приближённо рассчитывается по формуле [19; 20]:
N
Ясс = ( XК1 )/Ыг = 18851: 10 « 1885 га, 1
N „ ,
где XЯ1 - суммарный ресурс всех машин (га, т, км,
1
моточасы);
Кг - число машин данной партии, достигших предельного состояния. Чем больше это число приближается к общему количеству испытуемых машин, тем точнее получаемое значение среднего ресурса.
Для оценки рассеяния ресурсов вычислим среднее значение ресурса машин, достигших предельного состояния:
Ясс.пр. = ^XЯии^ / Ыг = 17488:10 « 1750 га
затем определим среднее квадратичное отклонение [21]:
S = J X Я - Ree пр.)2 / Nr = V 1012144/10 = 318 га
и коэффициент вариации [22]: v = S /(Ясс .пр. - R min пр.) = 318: (1750 - 1210) = 0,59.
По величине коэффициента вариации можно предположить, что распределение ресурса данной партии комбайнов описывается распределением Вейбулла.
Для определения гамма-процентного ресурса необходимо значение ресурсов отдельных машин -Я (из табл.1, графа 3), расположить в вариационный ряд в порядке возрастания (в табл.4 - ресурсы машин, не достигших предельного состояния, располо-
жить в конце таблицы). Присвоить им порядковые номера - ^ начиная с нулевого. Найти эмпирическую функцию распределения Р(Ш) = i/N и вычислить вероятность Р(Ш) = 1-Б(Я1) того, что машина не достигнет предельного состояния при наработке Ш.
Таблица 4. Вариационный ряд ресурсов комбайнов Table 4. The variation of the number of resource harvesters
Ri i F(Ri) P(Ri) Ri - Rср.пр. (Ri - Rср.пр.)Л2
Rо = Rmin 1 210 0 0 1 -540 291 600
R1 1 415 1 0.077 0.923 -335 112 225
R2 1 480 2 0.154 0.846 -270 72 900
R3 1 592 3 0.231 0.769 -158 24 964
R4 1 624 4 0.308 0.692 -126 15 876
R5 1 865 5 0.385 0.615 115 13 225
R6 1 905 6 0.462 0.538 155 24 025
R7 2 052 7 0.538 0.462 302 91 204
R8 2 105 8 0.615 0.385 355 126 025
R9 2 240 9 0.692 0.308 490 240 100
R10 >315 10 0.769 0.231 --- ---
R11 >388 11 0.846 0.154 --- ---
R12 >660 12 0.923 0.077 --- ---
Сумма / amount 18851 — --- --- --- 1 012 144
R ср.пр. 1750 --- --- --- --- ---
Гамма-процентным ресурсом Яу будет такое значение ресурса Ш, для которого Р(Ш) = у: 100, где у — заданное значение вероятности [23].
Обычно для сельскохозяйственной техники у = 80 %. Это значит, что 80 % машин должны проработать до предельного состояния (капитального ремонта или списания) не менее Яу га.
Если полученные значения Р(Ш) не совпадают с заданным значением у/100, то величина Яу находится методом интерполяции. В данном примере Яу находится между значениями Я2 и Я3. Яу = Я2 + (Я3 - Я2) • [р(Я2) - у/100]: р(Я2) - Р(Я3)]=
= 1480 + (1592 -1480) • [0.846 - 0.8]: [0.846 - 0.769] = 1547 га.
Из табл. 4 видно, что для определения гамма-процентного и среднего ресурса не обязательно проводить длительные испытания до достижения предельного состояния всеми машинами данной партии. Достаточно получить данные о ресурсе наиболее слабых машин (не более 60 % от общего количества испытуемых машин). Остальные данные при расчёте Яу не учитываются.
По данным табл. 4 строится график вероятности Р(Я1) недостижения машиной предельного состояния (кривая убыли ресурса - рис. 2). На нем отмечаются точки Rmin, Яу, Яср. Минимальное значение ресурса машин данной партии - Rmin
характеризует смещение (сдвиг) кривой убыли ресурса относительно начала координат.
Разница ЛЯср значений, полученных расчётом и по графику при Р(Яср) = 0,5 (рис. 2), составляет абсолютную ошибку, возникающую вследствие того, что не все испытуемые машины достигли предельного состояния, и малого количества машин, поставленных на испытания.
Вычислим абсолютную и относительную ошибки полученных результатов: абсолютная ошибка: ДЯср = Яср -Я'ср = 1885 - 1980 = 95 га, относительная ошибка: 5ЯСР = ДЯСР / ЯСР = 95 : 1885 = 0,05 или 5 %.
Заключение Для анализа отказов по причинам и времени возникновения следует построить график изменения параметра потока отказов и коэффициента готовности по интервалам наработки (рис. 3). На этот же график наносится пунктирная линия, соответствующая среднему значению параметра потока отказов за весь период испытаний - ю. На графике можно выделить область внезапных отказов во время приработки (Тпр), когда кривая ю^) превышает среднее значение та. Если в конце сезона работы (периода испытаний) заметно значительное возрастание данной кривой, это значит, что в машинах
начинают преобладать постепенные отказы и по завершении работ требуется проведение ремонта.
Если же значение параметра потока отказов стабилизируется на низком уровне (ниже ю - см. рис. 3), характеризующем появление в основном
т
внезапных отказов под воздействием внешних условий эксплуатации, то после окончания данного сезона работы ремонт машин проводить не следует. Иначе в начале следующего сезона вновь будут преобладать приработочные отказы.
1,0 0,8 0,6 OA 0,2 0,0
у =80 % 1
1 у =50 % 1 4 1
1 Rmm 1 Ry \ | | 1 \ R'cp 1 I
R, za /ha
500 700 900 1100 1300 1S00 1700 1900 2100 2300
Рис. 2. Кривая убыли ресурсов Fig. 2. Curve loss resources
Кг
1.0 0,9 0.8 0.7 0.6 0.5 OA 0.3 0.2 0.1 О
Кг
--- ч ___
т(Н
\ \ /
\ г,\//у / /
— \ --- --- \ -- /- -
- — - -- (
CO ft)
0.1
0,08 0,06 ¿7/74 0,02
о t га / ha
0 W 80 120 160 200 2U1 280 320 360 WO Рис. 3. Изменение параметра потока отказов и коэффициента
готовности по интервалам наработки Fig. 3. The change of the parameter of stream of refusals and ratio readiness for the intervals of achievements
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность. ИПК издательство стандартов. Москва, 1989. 78 с.
2. Александровская Л. Н., Аронов И. З., Круглов В. И. Безопасность и надежность технических систем: учебное пособие. М. : Логос, 2008. 376 с.
3. Пучин Е. А., Дидманидзе О. Н., Лезин П. П., Лисунов Е. А., Кравченко И. Н. Надежность технических систем / Под ред. Е. А. Пучина и О. Н. Дидманидзе. М. : УМЦ «Триада», 2005. 353 с.
4. Мельников С. В., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов; 2-е изд. перераб. и доп. Л. : Колос. Ленингр. отд-ние, 1980. 168 с.
5. Синдяев Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных: учеб. пособие для магистров; 2-е изд., перераб. и доп. Серия: Магистр М. : Издательство Юрайт, 2014. 495 с.
6. Токарев А. Н. Основы теории надежности и диагностика. Учебник. Барнаул: Изд. АлтГТУ, 2008. 168 с.
7. Курчаткин В. В., Тельнов Н. Ф., Ачкасов К. А., Савченко В. И. и др. Надежность и ремонт машин. М. : Колос, 2000. 775 с.
8. Малкин В. С. Надежность технических систем и техногенный риск. Учебное пособие. Ростов-на-Дону: Феникс, 2010. 432 с.
9. Малафеев С. И., Копейкин А. И. Надежность технических систем. Примеры и задачи: Учебное пособие. СПб. : Издательство «Лань», 2012. 320 с.
10. Сугак Е. В. Надежность техники. Теоретические основы. Часть 1. Lambert Academic Publishing, 2014.
410 с.
11. Дорохов А. Н., Керножицкий В. А., Миронов А. Н., Шестопалова О. Л. Обеспечение надежности сложных технических систем. Учебник. СПб. : Издательство «Лань», 2011. 352 с.
12. Тимошенков С. П., Симонов Б. М., Горошко В. Н. Основы теории надежности. Учебник и практикум. Юрайт, 2015. 446 с.
13. Гуськов А. В., Милевский К. Е. Надежность технических систем и техногенный риск: учебник. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2012. 425 с.
14. Шашурин В. Д. и др. Надежность технических систем. Резервирование, восстановление: учебное пособие. М. : Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, 2009. 60 с.
15. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М. : Издательство стандартов. 1989. 38 с.
16. Сазонова С. А., Колодяжный С. А., Сушко Е. А. Надежность технических систем и техногенный риск: учебное пособие. Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет. 2013. 147 c.
17. Шишмарев В. Ю. Надежность технических систем: учебник для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 304 с.
18. Половко А. М., Гуров С. В. Основы теории надежности. БХВ-Петербург, 2006. 704 с.
19. Яхьяев Н. Я., Кораблин А. В. Основы теории надежности и диагностика: учебник для студ. высш. учеб. заведений. М. : Издательский центр «Академия», 2009. 256 с.
20. Каштанов В. А., Медведев А. И. Теория надежности сложных систем. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2010. 609 с.
21. Зорин В. А. Основы работоспособности технических систем: учебник для студ. высш. учеб. заведений. М. : Издательский центр «Академия», 2009. 208 с.
22. Старов В. Н., Жулай В. А., Нилов В. А. Основы работоспособности технических систем: учебное пособие. Воронеж: Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2012. 272 c.
23. Исаенко П. В., Исаенко А. В. Основы работоспособности технических систем. Учебное пособие с грифом УМО. Томск. : Из-во Том. гос. архит. ун-та, 2014. 324 с.
Дата поступления статьи в редакцию 19.12.2017, принята к публикации 11.01.2018.
Информация об авторах: Крупин Александр Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технический сервис» Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а E-mail: [email protected] Spin-код: 1002-3800
Лисунов Евгений Алексеевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технический сервис»
Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, 606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а E-mail: [email protected] Spin-код: 1948-8977
Калашов Александр Александрович, старший преподаватель кафедры «Технический сервис»
Адрес: Нижегородский государственный инженерно-экономический университет,
606340, Россия, Княгинино, ул. Октябрьская, 22а
E-mail: [email protected]
Spin-код: 9018-9543
Заявленный вклад авторов: Крупин Александр Евгеньевич: сбор и обработка материалов, написание окончательного варианта текста. Лисунов Евгений Алексеевич: общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи. Калашов Александр Александрович: поиск аналитических материалов в отечественных и зарубежных источниках.
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. GOST 27.410-87. Nadezhnost' v tehnike. Metody kontrolja pokazatelej nadezhnosti i plany kontrol'nyh ispytanij na nadezhnost' [GOST 27.410-87. Reliability in technique. Inspection methods of reliability indices and plans of check tests on reliability]. IPK izdatel'stvo standartov. Moscow, 1989. 78 p.
2. Aleksandrovskaja L. N., Aronov I. Z., Kruglov V. I. Bezopasnost' i nadezhnost' tehnicheskih system [The safety and reliability of technical systems]: uchebnoe posobie. Moscow: Logos, 2008. 376 p.
3. Puchin E. A., Didmanidze O. N., Lezin P. P., Lisunov E. A., Kravchenko I. N. Nadezhnost' tehnicheskih system [Reliability of technical systems]. In Puchina E. A., Didmanidze O. N. [eds]. Moscow: UMC «Triada», 2005. 353 p.
4. Mel'nikov S. V., Aleshkin V. R., Roshhin P. M. Planirovanie jeksperimenta v issledovanijah sel'skohozjajstvennyh processov [Experiment planning in researches of agricultural processes]. 2-e izd. pererab. i dop. L : Kolos. Leningr. otd-nie, 1980. 168 p.
5. Sindjaev N. I. Teorija planirovanija jeksperimenta i analiz statisticheskih dannyh: ucheb. posobie dlja magistrov [The theory of planning of experiment and analysis of statistical data]. 2-e izd., pererab. i dop. Serija: Magistr. Moscow: Publ. Jurajt, 2014. 495 p.
6. Tokarev A. N. Osnovy teorii nadezhnosti i diagnostika [Fundamentals of reliability theory and diagnostics]. Uchebnik. Barnaul: Publ. AltGTU, 2008. 168 p.
7. Kurchatkin V. V., Tel'nov N. F., Achkasov K. A., Savchenko V. I. i dr. Nadezhnost' i remont mashin [Reliability and repair of machines]. Moscow: Kolos, 2000. 775 p.
8. Malkin V. S. Nadezhnost' tehnicheskih sistem i tehnogennyj risk [Reliability of technical systems and technogenic risk]. Uchebnoe posobie. Rostov-na-Donu: Feniks, 2010. 432 p.
9. Malafeev S. I., Kopejkin A. I. Nadezhnost' tehnicheskih sistem. Primery i zadachi [Reliability of technical systems. Examples and problems]: Uchebnoe posobie. Saint-Peterburg: Publ. «Lan'», 2012. 320 p.
10. Sugak E. V. Nadezhnost' tehniki. Teoreticheskie osnovy. Chast' 1 [The reliability of the equipment. The theoretical foundations. Part 1]. Lambert Academic Publishing, 2014. 410 p.
11. Dorohov A. N., Kernozhickij V. A., Mironov A. N., Shestopalova O. L. Obespechenie nadezhnosti slozhnyh tehnicheskih system [Ensuring reliability of complex technical systems]. Uchebnik. Saint-Peterburg: Publ, «Lan'», 2011.352 p.
12. Timoshenkov S. P., Simonov B. M., Goroshko V. N. Osnovy teorii nadezhnosti [Fundamentals of reliability theory]. Uchebnik i praktikum. Jurajt, 2015. 446 p.
13. Gus'kov A. V., Milevskij K. E. Nadezhnost' tehnicheskih sistem i tehnogennyj risk [Reliability of technical systems and technogenic risk]: uchebnik. Novosibirsk: Novosibirskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 2012. 425 p.
14. Shashurin V. D. i dr. Nadezhnost' tehnicheskih sistem. Rezervirovanie, vosstanovlenie [Reliability of technical systems. Backup, recovery]: uchebnoe posobie. Moscow: Moskovskij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet imeni N. Je. Baumana, 2009. 60 p.
15. GOST 27.002-89. Nadezhnost' v tehnike. Osnovnye ponjatija. Terminy i opredelenija [GOST 27.002-89. Reliability in technique. Basic concepts. Terms and definitions]. Moscow: Publ. standartov. 1989. 38 p.
16. Sazonova S. A., Kolodjazhnyj S. A., Sushko E. A. Nadezhnost' tehnicheskih sistem i tehnogennyj risk: uchebnoe posobie [Reliability of technical systems and technogenic risk]. Voronezh: Voronezhskij gosudarstvennyj arhitekturno-stroitel'nyj universitet. 2013. 147 p.
17. Shishmarev V. Ju. Nadezhnost' tehnicheskih sistem [Reliability of technical systems]: uchebnik dlja stud. vyssh. ucheb. Zavedenij. Moscow: Publ.«Akademija», 2010. 304 p.
18. Polovko A. M., Gurov S. V. Osnovy teorii nadezhnosti [Fundamentals of reliability theory]. BHV-Peterburg, 2006. 704 p.
19. Jah'jaev N. Ja., Korablin A. V. Osnovy teorii nadezhnosti i diagnostika [Fundamentals of reliability theory and diagnostics]: uchebnik dlja stud. vyssh. ucheb. zavedenij. Moscow: Publ. «Akademija», 2009. 256 p.
20. Kashtanov V. A., Medvedev A. I. Teorija nadezhnosti slozhnyh system [Reliability theory of complex systems]. Moscow: FIZMATLIT, 2010. 609 p.
21. Zorin V. A. Osnovy rabotosposobnosti tehnicheskih sistem [Foundations of systems health technical]: uchebnik dlja stud. vyssh. ucheb. zavedenij. Moscow: Publ. «Akademija», 2009. 208 p.
22. Starov V. N., Zhulaj V.A., Nilov V.A. Osnovy rabotosposobnosti tehnicheskih sistem [Foundations of systems health technical]: uchebnoe posobie. Voronezh: Voronezhskij gosudarstvennyj arhitekturno-stroitel'nyj universitet, JeBS ASV, 2012. 272 p.
23. Isaenko P. V., Isaenko A. V. Osnovy rabotosposobnosti tehnicheskih system [Foundations of systems health technical]. Uchebnoe posobie s grifom UMO. Tomsk.: Publ. Tom. gos. arhit. un-ta, 2014. 324 p.
Submitted 19.12.2017, revised 11.01.2018.
About the authors:
Aleksandr E. Krupin, Ph. D. (Engineering), assistant professor of the chair «Technical service»
Address: Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics,
606340, Russia, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a
E-mail: [email protected]
Spin-code: 1002-3800
Evgenij A. Lisunov, Dr. Sci. (Engineering), professor, professor of the chair «Technical service»
Address: Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics,
606340, Russia, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a
E-mail: [email protected]
Spin-code: 1948-8977
Аleksandr А. Kalashov, assistant professor of the chair «Technical service» Address: Nizhny Novgorod State University of Engineering and Economics, 606340, Russia, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a E-mail: [email protected] Spin-code: 9018-9543
Contribution of the authors: Aleksandr E. Krupin: collection and processing of materials, writing the final text. Evgenij A. Lisunov: managed the research project, analysing and supplementing the text. Aleksandr А. Kalashov: search for analytical materials in Russian and international sources.
All authors have read and approved the final manuscript.
05.20.01 УДК 631
СТИМУЛЯЦИЯ ПРОБУЖДЕНИЯ СЕМЯН И РАЗВИТИЯ РАСТЕНИЙ РАПСА МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ
© 2018
Евгений Геннадьевич Иванов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология металлов и ремонт машин» Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород (Россия)
Елена Евгеньевна Чавачина, магистрант Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород (Россия) Анна Александровна Гаврилова, кандидат биологических наук, доцент кафедры «Физика и прикладная механика» Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород (Россия)
Никита Владимирович Кокорин, аспирант Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, Нижний Новгород (Россия)
