Выбор оптимальной периодичности технического обслуживания и ремонта лесозаготовительных машин фирмы Джон Дир в условиях Вологодской области Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО

обслуживания и ремонта лесозаготовительных машин фирмы джон дир в условиях вологодской ОБЛАСТИ

Ф.А. ДАЦ, асп. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ

От технического состояния техники зависит количество и качество производимой продукции, эффективность использования рабочего времени, дополнительные затраты на топливо и трудоемкость текущих ремонтов.

В результате исследования технической готовности тракторов Джон Дир в условиях Вологодской области было установлено, что эргономичность, экологичность и производительность работы техники, на наш взгляд, в целом отвечает требованиям для работы в лесу. Однако более глубокий анализ, основанный на обработке данных исследования коэффициента технической готовности и производительности машин, показал высокие простои техники, порой достигающие 24 часов и более [1]. Проведенный анализ основных отказов харвестеров и форвардеров по системам и агрегатам независимо от наработки с учетом структуры функционирования представлен в табл. 1,2 и на рис. 1.

На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы.

60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 %

Рис. 1. Диаграмма распределения отказов харвестеров и форвардеров по системам и агрегатам

dac_fedor@mail.ru

Отказы в гидравлической системе

форвардера (43,2 %) встречаются не так часто, как у харвестера (52,9 %). Следовательно, гидравлическая система харвестера загружена в 1,3 раза больше, чем форвардера в связи с тем, что манипулятор, харвестерный агрегат, система поворота, трансмиссия харвестера работают в более агрессивной лесной среде (особенно при рубках ухода). Из-за большого количества гидрошлангов и гидроагрегатов отказы в гидравлической системе случаются довольно часто.

Отказы в системе управления у форвардера (22,1 %) и харвестера (15,1 %). Причиной столь частых отказов в этой системе является то, что приборы, как у харвестера, так и у форвардера, работают в неблагоприятных условиях (переменные режимы работы, вибрации (внутренние - от двигателя, внешние - от дороги) от рабочего процесса, повышенная влажность, переменные температурные режимы и т.д.).

Отказы в ходовой части и износ рамы форвардера встречаются в полтора раза чаще, чем у харвестера (12,6 % против 9,2 %). Это можно объяснить тем, что ходовая часть и рама форвардера нагружены сильнее, чем у харвестера. Ведь в них у харвестера входят рама, кабина, трансмиссия, грузовой отсек, колеса, гусеницы. Эти элементы постоянно находятся под действием силы тяжести от перемещаемой массы груза (пачки сортиментов).

Тормозная система харвестера и фор-вардера имеет примерно одинаковое количество отказов (2,5 % и 0 %). У форвардера это наиболее надежная система.

У харвестера такой системой является электрооборудование (3,4 %), в то время как у форвардера оно стоит на предпоследнем месте (9,5 %).

Прочие системы харвестера и форвардера имеют по 7 % и 2 % отказов соответственно.

124

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 1

Распределение отказов харвестеров по системам и агрегатам

Наименование Количество отказов по номе рам ха рвестеров Итого по системам и агрегатам

№ № № № № № № №

системы или агрегата 2121 540 458 453 1093 855 8041 856 количество %

Топливная система 1 2 1 2 1 - 3 3 13 10,9

Тормозная система 1 - 1 1 - - - - 3 2,5

Гидравлическая система 5 6 8 13 7 8 11 5 63 52,9

Электрооборудование 1 1 1 - - 1 - - 4 3,4

Система управления 4 5 2 3 1 1 2 - 18 15,1

Ходовая часть и рама 1 3 - 2 2 1 3 2 14 11,8

Прочее - 1 - 1 - 2 1 - 5 4,2

Итого по номерам 13 18 13 22 11 13 19 10 119 100,0

Таблица 2

Распределение отказов форвардеров по системам и агрегатам

Наименование Количество отказов по номерам форвардеров Итого по системам

№ № № № № № № № № и агрегатам

системы или агрегата 3582 2314 376 3025 3661 3663 1735 634 887 количество %

Топливная система 2 1 1 2 - 2 1 - 1 10 10,5

Тормозная система 0 0,00

Гидравлическая система 6 2 5 5 3 3 11 4 2 41 43,2

Электрооборудование 1 - 1 1 - 1 3 1 1 9 9,5

Система управления 2 3 2 3 2 2 4 1 2 21 22,1

Ходовая часть и рама 2 3 1 1 1 - 2 - 2 12 12,6

Прочее - - 1 - - 1 - - - 2 2,1

Итого по номерам 13 9 11 12 6 9 21 6 8 95 100,00

Таким образом, у харвестера наиболее надежным элементом является электрооборудование (3,4 %), а наименее надежным - гидравлическая система (52,9 %). У форвардера наиболее надежный элемент - тормозная система (0 %), наименее надежный - гидравлическая система (43,2 %).

Как видно из рис. 2 б, производительность тракторов резко меняется и падает с увлечением наработки. С целью установления основных причины ухудшения производительности проанализированы коэффициент технической готовности (Ктг) зарубежных тракторов и наработка на отказ. У харвестера - изменяется резкими скачками, но большинство значений для Ктг не превышает отметки 0,8. Однозначно соответствует ему график наработки на отказ. При анализе зависимости производительности и затрат на запасные части от К (рис. 2 а) можно сделать вывод, что средний коэффициент технической готовности не является оптимальным для обеих характеристик.

Анализ этих кривых показывает, что минимальное количество отказов наблюдается сразу после очередного ТО и далее по мере работы тракторов резко увеличивается, что говорит о необходимости более подробного анализа и обоснования новой оптимальной периодичности технических воздействий тракторов Джон Дир в условиях Вологодской области [1].

Время простоев по организационным причинам - это важная составляющая, которая зависит от реализации на предприятии таких организационно-технических мероприятий, как:

- создание запасов материальных средств и наличие площадей зон ТО и ремонта;

- обеспечение квалифицированным персоналом операторов и ремонтников;

- совершенствование технологии ТО и ремонтов с использованием высокопроизводительного производственного оборудования.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

125

К-т тех. готовности

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 3

Распределение отказов харвестеров по системам и агрегатам

Марка машины Джон Дир Наработка, мото-ч

450 973 1561 1878 2078 2253 2586 3033 3337 3701 4232 4548

Ктг

Харвестер 1270С 0,62 0,606 0,98 0,55 0,3 0,47 0,6 0,49 0,38 0,82 0,57 0,95

Форвардер 1010D 0,97 0,98 0,9 0,7 0,43 0,38 0,71 0,95 0,67 0,7 0,89 0,67

Итого Ктг ср 0,68

1,2

Ч

Д

D

0,8

0,6

0,4

0,2

ю

Е?

д

н

о

о

д

Д

Ч

1)

н

д

ч

о

д

со

Д

О

&

160

н

140

120

100

80

60

40

20

250-

200-

150-

100-

50-

Харвестер 1270С

— К-т тех. готовности

— Наработка на отказ (мото-час) “ Производительность м3/смена

О СД О 'П -t 'П СД

со -t сд сд 40 -t

СД tT) О СД СП tT) 00

СД Г"- — Г"- О

t^^-fooor4 О СД 40 00 СП

СД СД СД СД СП

x©

o4

Д

H

О

о

д

д

ч

D

Ё

ч

о

д

со

Д

О

&

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Наработка (мото-час) а) Производительность, Ктг и наработка на отказ харвестера 1270С за 2007 г.

о4-

100

90

80

70

60

50

40

30

20

Харвестер 1270С

— Производительность %

— Расходы на запчасти %

10

0

,r: o' Ч о" 'О, о" °® о" °\ -Г

о о о о о

К-т тех. готовности

б) Зависимость производительности и затрат на запчасти от Ктг

Рис. 2. Анализ основных характеристик техники Джон Дир

1

0

0

0

0

Рис. 3. График дифференциальной функции распределения отказов

126

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Наиболее полно учитывает влияние различных факторов на эффективность эксплуатации машин коэффициент технической готовности [2]

К =MD /MD , (1)

где MD - машино-дни в исправном состоянии;

MDx- машино-дни пребывания в хозяйстве.

Реальный коэффициент технической готовности для зарубежных лесозаготовительных машин сведен в таблицу и имеет огромный разброс в зависимости от наработки (табл. 3).

Целью вышеприведенного исследования является оптимальная периодичность ТО и Р на основании полученных данных по отказам, наработке, запасным частям и Ктг. Данная статистическая информация по исследованию параметра обрабатывается с целью установления законов распределения исследуемых показателей.

Для обработки экспериментальных данных используются два метода определения периодичности машин фирмы Джон Дир в условиях Вологодской области. Определение периодичности по допустимому уровню безотказности и метод статистических испытаний. Для реализации методов обработки экспериментальных данных строятся графики, гистограммы, полигон распределения с выходом на дифференциальную кривую (рис. 3).

Первый метод основан на выборе такой рациональной периодичности, при которой вероятность отказа F элемента не превышает заранее заданной величины (рис.3), называемой риском.

Оптимальная периодичность

l0= Рх (2)

где в - коэффициент рациональной периодичности, учитывающий величину и характер вариации наработки на отказ. Коэффициент вариации ресурса и = 0,2-0,55.

Таким образом, чем меньше вариация случайной величины, тем большая периодичность ТО при прочих равных условиях может быть назначена. Более жесткие требования к безотказности снижают рациональную периодичность ТО. На основании экспериментальных данных с использованием метода

посчитана рациональная периодичность проведения ТО зарубежных лесозаготовительных машин в условиях Вологодской области в послегарантийный период (табл. 4). Для сравнения в табл. 5 представлена периодичность, рекомендованная фирмой Джон Дир, и периодичность, которую использовали в леспромхозах до исследований.

На первый взгляд, периодичность, рекомендованная фирмой Джон Дир, не вызывает подозрений, но она является не опытной, а округленной. Она была выведена следующим образом. За рубежом машины работают по 10 часов пять дней в неделю, следовательно, ежедневное обслуживание - каждые 10 мото-часов; ТО1- через 50 мото-часов, еженедельное обслуживание; ТО2 - через 250 мото-часов, обслуживание каждые 5 недель; ТО3; ТО4 и ТО5 соответственно обслуживание каждые 10, 20 и 40 недель. Бесспорно, это удобно для составления графика проведения ТО, но такая периодичность не является оптимальной для всех видов почвенно-климатических условий.

Второй метод статистических испытаний основан на имитации (моделировании) реальных случайных процессов ТО, он дает возможность ускорить испытания, исключить влияние побочных факторов, резко сократить стоимость экспериментов, провести при необходимости исследования с целью выбора наиболее пригодного варианта. Исходным материалом для моделирования служат как фактические данные, график дифференциальной функции (рис. 3) и интегральная кривая, полученные при наблюдении, так и законы распределения случайных величин. При определении оптимальной периодичности ТО схема моделирования сводится к следующему (рис. 4).

Предварительно назначается на основании имеющегося опыта или наблюдений (рис. 3) одно или несколько значений периодичностей ТО (например l1l2 и т.д.), как мы это сделали с помощью метода определения периодичности ТО по допустимому уровню безотказности. По результатам расчетных данных создаются два массива: наработка на отказ- x. (t.) и та же наработка на отказ только с учетом новой периодичности ТО (рис. 4).

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010

127

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Таблица 4

Оптимальная периодичность ТО и Р техники Джон Дир

№ ТО Оптимальная периодичность l0, мото-ч Коэффициент рациональной периодичности, в Средняя наработка на отказ, X, мото-ч

1 55 0,55 100

2 233,75 0,55 425

3 552 0,8 690

4 976 0,8 1220

5 1800 0,8 2250

Таблица 5

Периодичность ТО и Р, рекомендованная фирмой Джон Дир

Рис. 4. Схема определения рациональной периодичности ТО с помощью имитационного моделирования

128

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2010