Развитие новой методики определения допускаемого износа деталей при эксплуатации Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

вание для села. 2001. - №7. - С. 7-9.

5. Горшков Ю. Г., Валеев Г. А. Скорость движения и дорожно-транспортные происшествия// Сб. науч. тр. - ЧИМЭСХ, 1991. - 350с.

6. Лопатин А. Н. Повышение безопасности операторов средств механизации мелиоративных работ в АПК за счет инженерно-технических мероприятий. - автореф. дис. канд. техн. наук. - СПб, 2002. - 26 с

7. Правила дорожного движения Российской Федерации. - ИД Третий Рим, - 2009. - Стр. 5.

AN ASSESMENT METHOD OF OPERATORS INJURY OF MOBILE WHEELED VEHICLES IN THE COMISSION OF ROAD TRAFFIC ACCIDENTS

N.S. Sergeev, A.A. Kalugin

Summary. The article is devoted to the risk assesment of injury to operators of mobile wheeled vehicles. The main sources of injury to the operator in the cabin of wheeled vehicle are considered. We give estimative coefficients for the various factors affecting the severity of injury. The complex index of risk of injury is proposed.

Key words: mobile wheeled vehicle, complex danger index, traumatism, speed, accident.

РАЗВИТИЕ НОВОЙ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСКАЕМОГО ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

П.А. ТАБАКОВ, кандидат технических наук, профессор

A. А. СОЛОМАШКИН, инженер,

B.М. МИХЛИН, доктор технических наук, главный научный сотрудник

E-mail: Vladmihlin28@mail.ru

Резюме. Ошибки существующей методики определения допускаемого износа деталей вызваны случайной скоростью процесса изнашивания. Допускаемый износ в существующей методике принят постоянной величиной. Это резко увеличивает число постепенных отказов и преждевременных замен деталей. Разработанная методика основана на использовании нескольких различных допускаемых износов детали. Как показал анализ, это устраняет ошибки существующей методики. Статья содержит формулы для определения нескольких допускаемых износов для новых и замененных деталей. Это стало возможным в результате определения плотности распределения ресурса 1-й, 2-й и т.д. замененных деталей и других особенностей процесса изнашивания.

Ключевые слова: метод, допускаемый износ, скорость процесса изнашивания, постепенный отказ, плотность распределения ресурса, замененные детали, степень динамики процесса изнашивания.

Для предупреждения постепенных отказов и более полного использования ресурса деталей и узлов в технических условиях на обслуживание и ремонт машин применяют норматив - допускаемые износы деталей, соединений, отклонений параметров. При допускаемом износе (отклонении параметра) элемент должен надежно работать до следующего планового контроля, диагностирования.

Однако существующая методика определения таких нормативов характеризуется применением одного допускаемого износа конкретной детали. В то же время износы деталей в процессе эксплуатации не одинаковы за определенный период работы из-за различной скорости изнашивания. В этой связи рассеивание износов характеризуется плотностью распределения ресурса детали со значительным коэффициентом вариации. Поэтому один норматив целесообразен только для небольшого числа одноименных элементов с близким рассеиванием скорости изнашивания в пределах одного межконтрольного периода. В других случаях он ока-

УДК 621

зывает отрицательное влияние: увеличивается число постепенных отказов в эксплуатации в случае большой скорости изнашивания и количество неоправданной отбраковки при малой скорости.

Этот принципиальный недостаток пытались устранить в лучшем случае путем оптимизации одного допускаемого износа по экономическому критерию, учитывая издержки, связанные с устранением последствий отказа и простоем машины. Однако решающих положительных результатов достичь не удалось.

Мы разработали новую ресурсосберегающую методику [1, 2, 3], которая основана на использовании нескольких допускаемых износов, каждый из которых учитывает скорость изнашивания в соответствующем межконтрольном периоде.

Динамику изнашивания детали аппроксимировали степенной случайной функцией

и(^ =Аи + + z(u) (1)

где ли - показатель, характеризующий приработку детали, численно равный значению функции износа при наработке t=0; V - показатель скорости изнашивания; а -показатель степени функции; z(u) - случайная величина в момент t, которая принимает как положительное, так и отрицательное значения и характеризует фактическое отклонение износа от плавной теоретической кривой -№ под влиянием эксплуатационных факторов. Величина z(u) обычно подчиняется нормальному закону распределения и характеризуется среднеквадратическим отклонением - ои и математическим ожиданием, равным нулю.

Применение новой методики обеспечивает прогнозирование износа по мере увеличения наработки с учетом скорости изнашивания.

На рис. 1 приведена случайная элементарная (после приработки) функция линейного износа, формирующая вейбулловское распределение ресурса элементов при допускаемом износе Di = 0. Верхняя горизонтальная линия характеризует предельный износ (ир).

На основе анализа функции динамики изнашивания совокупности одноименных деталей (параметров) методом наименьших квадратов определяют показатель степени а. Кроме того, находят среднее значение показателя скорости V,, среднеквадратическое отклонение скорости изменения и величину приработки:

У г =

2(4 - у, Р )2

ы__________

т-1

(2)

Установлено, что при степенной гладкой функции изнашивания с показателем степени а допускаемый износ следует определять перед каждым i-м периодом работы по формуле:

(■

Di =( 1'*м~'м I • ир ; /=1, 2, 3 и т. д., (3)

V 1 • 'м )

где i - номер межконтрольного периода; tM - его величина в единицах наработки. Причем 1-м периодом считается период начала функции распределения с учетом параметра смешения - tc (см. рис. 1).

Негладкую функцию изнашивания, отклонения параметра аппроксимируют двумя функциями: гладкой в виде математического ожидания и функцией отклонения от матожидания - z(u). Вторую функцию выражают среднеквадратическим отклонением - аи. умноженным на квантиль - В, характеризующий доверительную вероятность безотказной работы детали. С учетом выражения (2), определяют допускаемый износ с заданной доверительной вероятностью:

(■ а

0Р =| 1 • *м - *м | . ир ± в

(4)

Анализ новой методики показал, что применение несколько допусков позволяет уменьшить вероятность отказов новых деталей в 1,5-3 раза и более при одновременном повышении использованного ресурса элемента [1] на 30 %.

Это обусловливает второй поток отказов и предупредительных замен уже замененных деталей, что характеризуется соответствующей плотностью распределения ресурса замененной детали. Причем вторая плотность распределения, как правило, отличается от первой относительно меньшим средним ресурсом в связи с повышением скорости изнашивания (см. рис. 2). То же относится к деталям, замененным второй, третий раз и так далее.

Проведенный анализ показал, что зависимости (3) и (4) разработанной методики справедливы и для деталей, установленных вместо отказавших и предупредительно снятых с учетом показателей второй плотности распределения ресурса одноименных деталей (см. рис. 2). Вторую (третью и так далее) плотность распределения ресурса детали, как и ранее, предварительно следует устанавливать путем статистического анализа.

Для определениядопускаемыхизносовзамененных деталей вначале необходимо установить износ - u(t) и наработку - t|. Так как показатель скорости изнашивания конкретной детали:

ц (0

,

га

то, зная предельный износ ир, соответствующий ресурс детали -

/ . / Л1/“

(5)

можно определить Т:

Рис. 2. Плотность распределения ресурса деталей в межконтрольных периодах: 1 - новых деталей, 2 - замененных деталей.

Рассчитав ресурсы совокупности деталей, устанавливают средний их ресурс, например, для нормального закона распределения:

Рис. 1. Случайная элементарная функция износа: Пн - номинальный размер элемента; ПП - предельный износ; и - текущий износ; ли - величина приработки; tC - параметр смещения от межконтрольного периода до начала распределения ресурса, D - допускаемый износ.

Формулы (3) и (4) применимы для новых деталей. Поэтому была поставлена цель определить допускаемый износ для замененных деталей соединений.

Условия, материалы и методы. Для достижения поставленной цели мы провели статистические исследования ресурса одноименных новых и замененных деталей, с помощью компьютерной программы [4] установили функции плотностей их распределения, определили показатели приработки, скорости и степени изнашивания замененной детали.

Результаты и обсуждение. Как показали исследования, интенсивность изнашивания замененной детали больше, чем новой, в связи с износом оставшейся детали соединения с повышенной приработкой.

-5т/

т

(7)

где т - число деталей, взятых под наблюдение. Затем находят среднеквадратическое отклонение ресурса:

аТ =ч

1Е( - Тс

т-1

(8)

а также плотность распределений ресурсов, например, при нормальном законе:

гл/2л

ехр

(Т - тСр

2а2т

(9)

Допускаемые износы деталей второго и следующих плотностей распределений устанавливают также по формулам (1).. .(9). Уточняют только величину предельного износа - ир, показатели степени - а и приработки

AU = 0. Предельная величина износа равна разности распределения устанавливают, как и при первой, ме-

предельного и номинального размера детали: тодом наименьших квадратов [4].

UP= ПП - ПН. (10) Следует отметить, что формулы (10. ..12) характе-

В случае AU >0 при новых деталях (рис. 1 и 2) по- ризуют износ деталей, размер которых со временем

казатель приработки увеличивается согласно системе «Отверстие».

UP = ПП - ПН - AU. (11) Выводы. Таким образом, при определении доПри второй и следующих плотностях распределения пускаемых износов замененных деталей следует

ресурса применять формулы (3) и (4) с UPj вместо UP и а

UP1 = ПП - ПН - AU, (12) вместо а.

где АЦ > aU. Показатель j характеризует номер за- Разработанная методика дает возможность опре-

мены деталей (1, 2,...n.). делять допускаемые износы как для новых, так и для

Показатель степени при второй и других плотностях заменяемых деталей.

Литература.

1. Михлин В.М., Дорогой В.Н. Метод определения допускаемых износов деталей, обеспечивающий повышение их безотказности // Вестник машиностроения - 2008.- № 7. - с. 11-14.

2. Дорогой В.Н. О возможности предупреждения постепенных отказов элементов машин в 1,5...2 и более раз // Труды ГОСНИТИ: Сб. трудов/М.: 2008 - № 101. - с. 72-75.

3. Патент на полезную модель, выданный ФРГ: Устройство для диагноза, обслуживания и ремонта конструктивных элементов для повышения их безотказности, № регистрации 20 2009 000 546.1 от 19.03.2009 г.

4. Компьютерная программа: Остаточный ресурс и допускаемые значе-ния параметра. Свидетельство о регистрации программы № 2010610170.

DEVELOPMENT OF THE NEW METHOD OF DEFINITION ALLOWABLE WEAR OF DETAILS AT OPERATION P.A. Tabakov, A.A. Solomashkin, V.M. Mikhlin

Summary. Errors of an existing method of testing of admissible deterioration of details are connected with casual speed of wear process. Admissible deterioration of details in an existing method - a constant. It sharply increases numbers of gradual refusals and premature replacements of details. The new method is based on use of several various admissible of wear. As has shown the analysis, it eliminates errors of an existing method.

Article contains formulas for definition a little admissible of wears both for new, and for the replaced details. It became possible as a result of definition of density of distribution of a resource of 1st, 2nd etc. replaced details and other features of wear process.

Key words: Method. Supposed deterioration. Speed of wear process. Gradual refusal. Density of distribution of a resource. The replaced details. A wear process exponent.

УДК 631.3.06

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМБИНИРОВАННОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ПОДГОТОВКИ ПОЧВЫ

Г.С. ЮНУСОВ, доктор технических наук, профессор Марийский ГУ

А.Р. ВАЛИЕВ, кандидат технических наук, проректор

Б.Г.ЗИГАНШИН, доктор технических наук, профессор

Казанский ГАУ

Р.М. ГИЛЯЗОВ, аспирант

Марийский ГУ

E-mail: zigan66@mail.ru

Резюме. Предложен комбинированный агрегат, способный за один проход готовить почву под посев мелкосеменных культур. Определены его оптимальные конструктивно-технологические параметры. На основе результатов производственных испытаний рассчитан экономический эффект.

Ключевые слова: комбинированный агрегат, машина, параметры орудия, энергетическая оценка, экономический эффект.

Одно из определяющих звеньев повышения урожайности сельскохозяйственных культур, окупаемости вложенного труда и средств - оснащение предприятий машинами для предпосевной подготовки почвы. Применение эффективных способов ее проведения и качественное выполнение работ создает оптимальные условия для решения агротехнических задач [1-7].

Требования к подготовке почвы для посева мелкосеменных культур более строгие. Она должна быть мелкоструктурной с размерами частиц от 0,25 до 10 мм без растительных остатков. Существующие машины не обеспечивают требуемого крошения и макроагре-гатного состава почвы за один проход. Приходится

дополнительно выравнивать, культивировать, бороновать и прикатывать. Это влечет за собой чрезмерное уплотнение почвы ходовыми системами тракторов. Кроме того, увеличиваются затраты на горюче-смазочные материалы. Это приводит к нарушению технологии работ и агротехнических сроков их проведения [8, 9].

В Марийском государственном университете на кафедре механизации производства и переработки сельскохозяйственной продукции создана и испытана новая конструкция комбинированного агрегата для подготовки почвы под посев мелкосеменных культур (см. рисунок).

Агрегат работает следующим образом. Дисковые ножи 6 под действием силы тяжести и скорости движения ма-

Рисунок. Комбинированный агрегат для предпосевной подготовки почвы: 1 - рама несущая; 2 - редуктор; 3 - кронштейн крепления вала фрезы; 4 - фреза с «Г» образными ножами; 5 - кронштейн батареи сферических дисков; 6 - диски сферические; 7 - гидроцилиндр; 8 - кронштейн крепления опорных колес; 9 - колесо опорное; 10 - вал привода редуктора; 11 - корпус подшипника; 12 - вал карданный; 13-редуктор