Обеспечение надежности технической эксплуатации машинных парков в транспортном строительстве
На правах рукописи
КИРПИЧНИКОВ АНТОН ЮРЬЕВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИННЫХ ПАРКОВ В ТРАНСПОРТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ Специальность: 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно транспортные машины
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Новосибирск 2013
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет путей сообщения»
Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Манаков Алексей Леонидович
Официальные оппоненты:
Смоляницкий Борис Николаевич доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН)», заместитель директора по научной работе, г. Новосибирск.
Сорокин Владимир Николаевич доктор технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет (ОмГТУ)», профессор кафедры "Основы теории механики и автоматического управления", заведующий лабораторией "Волновая механика".
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)", г. Москва
Защита состоится « 7 » июня 2013 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.250.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира,5, зал заседаний.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)».
Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета.
Телефон для справок (3812) 65-07-66;
e-mail: [email protected].
Автореферат диссертации разослан « 29 » апреля 2013 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.250.02, доктор технических наук Кузнецова Виктория Николаевна
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Современная транспортная стратегия России характеризуется увеличением объемов грузоперевозок и ростом объемов строительно-монтажных работ. Поэтому более острой становится проблема управления технической эксплуатацией (ТЭ) строительных, дорожных, путевых, транспортных и других машин, их комплектов и систем в целях повышения уровня технического использования машинных парков (МП). Непредвиденные отказы дорожно-строительных машин (ДСМ) могут приводить не только к су щественному экономическому ущербу, но и к возникновению чрезвычайных си туаций. Это обстоятельство вызывает необходимость повышения надежности системы технической эксплуатации машинных парков (СТЭМП), позволяющей оперативно реагировать на изменение состояния машин и эффективность рабо ты всех структурных подразделений эксплуатационных предприятий (ЭП), обеспечивающих техническое обслуживание и ремонт машин (ТО и Р).
Увеличение времени использования машин по назначению может быть достигнуто не только за счет назначения оптимальной периодичности ТО и Р, зависящей от изнашивания отдельных их элементов, но и за счет снижения не предвиденных отказов, возникающих из-за ошибок человека. Вместе с тем, вы полняемые в настоящее время теоретические исследования и практические ре комендации по совершенствованию системы ТО и Р, недостаточно полно осве щают вопросы минимизации непредвиденных отказов, уделяя основное внима ние периодичности технических воздействий.
Все это позволяет считать, что обеспечение надежности технической экс плуатации машинных парков, достигаемой за счет повышения результативно сти технических, технологических и организационных мероприятий, направ ленных на поддержание исправного и работоспособного состояния машин, яв ляется актуальным.
Степень разработанности темы. Разработке теоретических основ техни ческого сервиса, организации ТО и Р посвящен достаточно большой ряд иссле дований, из которых наиболее близкие к рассматриваемой тематике провели:
В.А. Зорин, В.Н. Иванов, А.В. Каракулев, Б.Г. Ким, Е.С. Локшин, В.М. Михлин, С.П. Озорнин, П.В. Привалов, С.В Репин, Р.Ф. Салихов, О.В. Ядрошников и многие другие. Однако системный анализ факторов, определяющих надежность ТЭ, не получил в этих работах подробного освещения. Обусловлено это тем об стоятельством, что непредвиденные отказы, в отличие от прогнозируемых из носовых, являются случайными и зависят от множества факторов, преимущест венно субъективных.
Цель работы. Повышение эффективности использования парков ДСМ за счет обеспечения надежности их технической эксплуатации.
Задачи исследования.
1. На основе анализа эксплуатационных отказов ДСМ обосновать и сфор мулировать требования к системе технической эксплуатации, обеспечивающие повышение ее надежности.
2. Выполнить синтез структурно-ориентированной системы технической эксплуатации машинных парков.
3. Сформировать структуру обобщенной машины и предложить методику оценки полноты информации о техническом состоянии отдельной машины и парка.
4. Создать систему непрерывного мониторинга технического состояния ма шин, базирующуюся на дистанционной диагностике их предотказного состояния.
5. Разработать концептуальную модель обеспечения надежности техниче ской эксплуатации ДСМ и методику ее количественной оценки.
Объект исследования. Техническая эксплуатация машинных парков до рожно-строительных машин.
Предмет исследования. Методы повышения надежности и безопасности эксплуатации машин, машинных комплектов и систем.
Содержание рассматриваемых в работе вопросов отвечает паспорту спе циальности 05.05.04 и области исследования по пункту 5 паспорта (Методы по вышения долговечности, надежности и безопасности эксплуатации машин …).
Научная новизна.
1. В результате анализа и классификации эксплуатационных отказов вы явлено перспективное направление совершенствования систем ТО и Р, связан ное с обеспечением их надежности.
2. Обоснована операционная структура и разработана модель системы технической эксплуатации машинных парков, требуемая надежность которой достигается введением в систему корректирующих операций, являющихся управляющими факторами.
3. Установлена необходимость и доказана возможность непрерывного мо ниторинга технического состояния машинных парков, для реализации которого создана система дистанционной диагностики, составлен алгоритм и методика определения предотказного состояния основных агрегатов, систем и узлов ДСМ.
4. Сформирована концептуальная модель многофакторной системы тех нической эксплуатации с обратной связью, управляемой по обобщенному пока зателю надежности и разработана методика расчета параметров ее оптимиза ции.
5. В качестве главного показателя уровня надежности технической экс плуатации впервые введено понятие коэффициента надежности ТЭ, опреде ляющего изменение степени технического использования машинных парков.
Теоретическая и практическая значимость работы состоит в том, что результаты исследования позволяют:
- создать методологическую основу для количественной оценки надежно сти систем технической эксплуатации, что открывает возможности для коррек тировки их эффективности в ходе имитационного моделирования СТЭМП;
- сократить объем и количество технических воздействий, снизить про стой машин за счет раннего обнаружения предотказного состояния и оператив ного планирования способа, времени и места проведения ТО и Р;
- повысить эффективность эксплуатации машинных парков на основе мак симального использования ресурса критичных по изнашиванию элементов ма шин;
- использовать их в учебном процессе при изучении дисциплин, связанных с технической эксплуатацией ДСМ.
Методология и методы исследований. Методологической основой ис следований является совокупность необходимых для системного анализа тех нической эксплуатации моделей: операционной структуры;
обобщенной ДСМ;
структурно-диагностической схемы;
обеспечения надежности. Адекватность моделей подтверждена численными и натурными экспериментами с использо ванием методик расчета: параметров оптимизации;
предотказного состояния машин;
технического использования машинного парка;
уровня надежности.
Методы исследований включают: анализ и обобщение предшествующих работ;
математическое и физическое моделирование;
методы теории надежно сти, вероятности и планирования эксперимента;
информационные технологии.
Положения, выносимые на защиту.
1. Операционная структура технической эксплуатации машинных парков содержит основные и корректирующие технические, технологические и орга низационные операции, влияние которых на надежность системы ТЭ осуществ ляется по схеме структурного резервирования.
2. Двухуровневая структурно-диагностическая модель обобщенной машины содержит семь основных систем и агрегатов первого уровня, полнота информации о которых определяется уменьшением энтропии технического состояния.
3. Методика определения предотказного состояния элементов машин ба зируется на расчете их остаточного ресурса и реализуется с использованием системы дистанционной диагностики и алгоритма, обеспечивающего контроль состояния ДСМ по 26 параметрам.
4. Модель обеспечения надежности технической эксплуатации представ ляет собой управляемую систему с обратной связью, в которой корректирую щие операции выполняют роль параметров оптимизации, определяющих уро вень надежности системы и диапазон изменения коэффициента технического использования машинного парка.
Степень достоверности научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается использованием апробированных методов теоретических и экспериментальных исследований, достаточным объемом и сходимостью ре зультатов натурных испытаний и положительным опытом внедрения в практи ческую деятельность рекомендаций по обеспечению надежности технической эксплуатации.
Реализация работы. Основные результаты приняты к внедрению в ОАО «Восточная техника» (официальный дистрибьютор фирмы Caterpillar);
в Ди рекции по ремонту и эксплуатации путевых машин Западно-Сибирской желез ной дороги (филиал ОАО «РЖД»);
в ООО «Строймеханизация» и используются в учебном процессе при изучении дисциплин «Техническая эксплуатация Т и ТТМО», «Техническая диагностика», «Современные проблемы и направления развития технической эксплуатации Т и ТТМО» для подготовки бакалавров и магистров по направлению 190600 – Эксплуатация транспортно технологических машин и комплексов.
Апробация работы. Основные результаты доложены на V научно технической конференции «Наука и молодежь ХХI века» (Новосибирск, 2007);
6-ой международной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» (Брянск, 2008);
международной научно практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2010» (Одесса, 2010);
конференции с участием ино странных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (ИГД СОРАН, Новосибирск, 2010);
IX научно-технической конфе ренции «Наука и молодежь ХХI века» (Новосибирск, 2010);
VII Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2010);
международной научно-практической конференции «Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе» (Новосибирск, 2012).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 работы в изданиях, внесенных в перечень ВАК РФ, 2 работы в за рубежных изданиях. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель «Система мониторинга технического состояния транспортно го средства» от 04.10.2012 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений и содержит 135 страниц текста, 21 таб лицу, 41 рисунок и список использованной литературы из 132 наименований.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность.
В первой главе «Анализ технической эксплуатации дорожно строительных машин» рассмотрены машинные парки, используемые в транс портном строительстве, проведена систематизация ДСМ и их комплектов, предложена классификация эксплуатационных отказов, дана оценка сущест вующих СТОР.
Парки, комплектуемые строительными и эксплуатационными предпри ятиями, представляют собой отдельные группы общестроительных, транспорт ных, дорожных, путевых и других согласованно работающих машин. К харак терным особенностям этих парков следует отнести большую номенклатуру машин, срок эксплуатации которых колеблется в широком диапазоне и дости гает 20 и более лет.
Из всех эксплуатационных отказов 80-90% специалисты относят к износо вым. Периодичность технических воздействий (ТВ), сроки службы агрегатов, узлов и деталей машин, нормы их расхода и другие материалы по ТО и Р осно ваны, главным образом, на результатах износовых испытаний машин. Поэтому исследованию проблемы старения машин посвящены работы В. П. Горячкина, И. В Крагельского, Д. Н. Гаркунова, Д. Мура, А. В. Чичинадзе, А. И. Селивано ва, М. А. Бабичева, М. М. Хрущова, Н. М. Михина и многих других ученых. Но это общепринятый подход. Вместе с тем, проведенные исследования показали, что при эксплуатации машин до вольно часто наблюдаются отказы, вызываемые нарушением техноло гических процессов ТО и Р, которые могут достигать 40-60%.
На рисунке 1 приведена диа грамма, иллюстрирующая причины отказов общестроительных и путевых машин. Из нее следует, что сущест венное влияние на количество отказов Рисунок 1 – Диаграмма отказов оказывают ошибки человека, обу общестроительных и путевых машин словленные неквалифицированным воздействием на объект.
Вероятность отказов МП может возрастать как за счет увеличения общего количества машин, так и в результате влияния на ТЭ дополнительных факто ров, определяемых организацией производства на ЭП. Поэтому возникает не обходимость интеграции технических и организационных причин отказов в единую многофакторную систему, выбор факторов которой может быть прове ден при анализе существующих СТОР, разработке теоретических основ кото рых посвящены исследования В. А. Зорина, В. Н. Иванова, А. В. Каракулева, Б.
Г. Кима, В. М. Локшина, В. М. Михлина, С. Н. Озорнина, П. В. Привалова, С.
В. Репина, Р. Ф. Салихова и многих других ученых.
В настоящее время существуют две СТОР, которые можно отнести к базо вым: планово-предупредительная (ППР) и контрольно-профилактическая (КПС), в основе которых лежит нормированная периодичность выполнения ТО, Р или диагностических операций.
Вместе с тем, имеется необходимость в формировании новой концепции ТЭ. Она должна включать в себя не только базовые элементы существующих СТОР, но и учитывать влияние на техническое состояние машин ряда факто ров, определяемых эффективностью функционирования всех структурных под разделений ЭП. Такую систему можно обозначить как структурно ориентированную СТЭМП.
Вторая глава «Синтез системы технической эксплуатации машинных парков» посвящена моделированию операционной структуры технической экс плуатации, включающей в свой состав организационные операции, мониторинг технического состояния машин и технологические операции.
ГОСТ Р 27.601 «Управление надежностью. Техническое обслуживание и его обеспечение» устанавливает общие требования к менеджменту, процессам и методам, являющимися операциями, относящимися к ТО и его обеспечению.
Применительно к ТЭ операции представляют собой все виды деятельно сти, связанные с преобразованием технического состояния, машин, материалов, информации, персонала. Поэтому их можно рассматривать как комплекс орга низационно-технических операций, которые необходимо разделить на основ ные и корректирующие или операции поддержки, которые могут дополнять, но не заменять основные При таком подходе физическую модель СТЭМП можно представить в ви де технической системы со структурным резервированием, содержащей основ ные и корректирующие операции, взаимодействующие между собой в режиме нагруженного резерва и обеспечивающие повышение ее надежности, в первую очередь, безотказности.
Корректировка любой основной операции с вероятностью безотказной ра боты Роо(t), даже при малых значениях безотказности корректирующей опера ции Рко(t), имеет смысл, т. к. всегда будет соблюдаться условие:
Роо(t) 1- [1- Роо(t)][1- Рко(t)]. (1) В качестве примера при имитационном моделировании системы ТЭ вы браны 6 корректирующих операций: производственный аутсорсинг;
подготовка кадров;
тотальное качество;
новые технологии;
применение модификаторов трения;
непрерывный мониторинг технического состояния МП.
Машины, используемые в транспортном строительстве, имеют достаточ ное количество однотипных или сходных узлов, что позволяет построить структурно-логическую модель обобщенной ДСМ, содержащей 7 силовых аг регатов и 26 узлов.
В третьей главе «Дистанционная диагностика технического состояния машинного парка» исследована энтропия технического состояния машины и парка, описана методика количественной оценки параметров состояния систем, агрегатов и узлов, определены источники информации и каналы связи, разрабо тан алгоритм диагностирования, приведены результаты экспериментального исследования дистанционной диагностики.
Выбор и определение количества необходимых источников информации о техническом состоянии машины, а также расчет количества информации, необ ходимой для постановки диагноза, выполняются с использованием структурно диагностической схемы, приведенной на рисунке 2.
Транспортно-технологическая машина Y у1 у2 у3 у4 у5 у6 у х1- х6 х7- х10 х11-х13 х4- х18 х19-х22 х23-х24 х25-х X Рисунок 2 – Структурно-диагностическая схема машины Основной задачей мониторинга является определение момента наступле ния предотказного состояния агрегата. Поэтому два уровня схемы представля ются достаточными для постановки диагноза «исправен-неисправен».
Агрегаты имеют различные вероятности безотказной работы, расчет или назначение которых в рассматриваемом случае имеет субъективный характер.
Но при равных возможностях узлов быть причиной неисправности машины, энтропия будет максимальной, равной 4,7 бит.
Диагностирование машины с заданной глубиной поиска дефекта преду сматривает последовательную ее проверку по уровням, которые могут рассмат риваться как зависимые системы Y (I уровень) и Х (II уровень). Поэтому полная условная энтропия:
Нм=Н(X/Y)=H(X)+H(Y/X). (2) В результате расчета энтропии обобщенной машины получены значения энтропий ее агрегатов: Н1=1,09;
Н2=0,72;
Н3=0,53;
Н4=0,90;
Н5=0,72;
Н6=0,37;
Н7=0,37. По результатам сопоставления рассчитанных значений Н(Х), Н(X/Y) может корректироваться число датчиков, устанавливаемых на агрегате.
Дальнейшей задачей является получение, кодирование и передача информа ции. В качестве прототипа выбрана система контроля расхода топлива СКРТ-45, осуществляющая контроль маршрута, расхода топлива и времени работы машин в режиме реального времени. К остальным входам могут быть подключены 7 до полнительных датчиков. Принцип взаимодействия оборудования СКРТ-45 при дистанционной диагностике (ДД) показан на рисунке 3.
терминал CAN-шина датчики GSМ антенна GPS чип GSМ модем контроллер Рисунок 3 – Схема взаимодействия оборудования бортового терминала Сигнал с бортового терминала через транслятор (спутник) передается на сервер центрального диспетчерского пункта. Задача диспетчера – определение реализации, отвечающей конкретному диагностическому объекту, изменение технического состояния которого может быть описано показательной или це лой рациональной функцией n-го порядка.
Начальное Sн и предельное Sп значения параметра технического состояния назначаются по данным, приведенным в технической документации. Определяя из уравнения регрессии случайную скорость его изменения и = dS/dt, с исполь зованием показательной функции Sп(t)=Sн + иt (3) можно найти неслучайный, постоянный для определенного узла показатель степени, и рассчитать остаточный ресурс:
1/ S п Si t ост t i1 1. (4) S(i1) Si Для автоматизации расчетов разработан алгоритм ДД, содержащий блока. При диагностировании машины находится агрегат с минимальным зна чением остаточного ресурса и определяется узел, лимитирующий этот ресурс.
Экспериментальные исследования ДД выполнялись на путевой машине ВПРС-500 и экскаваторе-погрузчике САТ-428Е, находящемся в реальных экс плуатационных условиях. Так как основной задачей являлась отработка мето дики ДД, то для проведения эксперимента выбрано минимальное количество измеряемых параметров: давление картерных газов, масла в КПП, двигателе и гидронасосе;
давление включения первой передачи;
температура охлаждающей жидкости (рисунок 4) и масла в КПП;
уровень расхода топлива.
Температура, 0С Время Рисунок 4 – Диаграмма изменения температуры охлаждающей жидкости Проведенные испытания показали, что предлагаемый метод дистанцион ной диагностики применим для оценки технического состояния ДСМ.
В четвертой главе «Надежность технической эксплуатации машинных парков» обоснованы и выбраны показатели надежности, разработана методика расчета параметров оптимизации, создана концептуальная модель обеспечения надежности ТЭ, выполнена технико-экономическая оценка СТЭМП.
Техническую эксплуатацию необходимо рассматривать как организаци онно-техническую систему со специфическими показателями ее надежности.
Определяющим показателем можно считать ее безотказность, характеризуемую способностью каждой операции поддерживать исправность ДСМ в течение за данного промежутка времени. Под долговечностью следует понимать возмож ность сохранения эффективности реализации всех организационных, техниче ских и технологических операций в течение их жизненного цикла. Ремонтопри годность может трактоваться следующим образом: сформированная СТЭМП должна быть доступна для корректировки всех операций. Показатель сохра няемости применим к ТЭ в полной мере, поскольку разработанные ранее опе рации, находясь в состоянии ожидания, не должны терять своей актуальности в течение жизненного цикла системы.
Из многих возможных путей поиска оптимальных условий представляется целесообразным провести численный эксперимент, позволяющий определить как необходимое количество и вид корректирующих операций, так и степень их воздействия на СТЭМП, которая может рассматриваться как управляемая сис тема с обратной связью, показанная на рисунке 5.
РН Система техниче PH (t) 3 ского обслужи Выбор Управ вания и ремонта ление сис операции машин темой (СТОР) k ТИ Рисунок 5 – СТЭМП с обратной связью Корректирующие операции являются управляющими факторами, степень влияния которых на СТЭМП устанавливается через количественные оценки их надежности. При этом надежность самой системы будет являться параметром ее оптимизации, в качестве которого принят коэффициент технического ис пользования МП – kТИ. Для его расчета используется обобщенная функция же лательности, которая позволяет установить связь между натуральными значе ниями показателей, представленных в разных шкалах и несопоставимых еди ницах, и предпочтениями экспертов, отображаемых на шкале кодированных значений показателей z, изменяющихся в диапазоне:
-3 z 3.
По найденным показателям можно найти их частные желательности d = exp[-exp(-z)] (5) и рассчитать безразмерные обобщенные показатели надежности каждой из операций:
В качестве натуральных показателей корректирующих операций выбраны:
безотказность Р, долговечность или гамма-процентный ресурс %, рентабель ность R и вес показателя G.
Зная количественные оценки компонентов, можно перейти к построению модели СТЭМП с резервированием, один из возможных вариантов которой представлен на рисунке 6.
I II IV III V Рисунок 6 – Модель скорректированной СТЭМП Основное соединение компонентов модели представляет собой сущест вующую ППР, содержащую операции: I – планирование;
II – ТО;
III – Р;
IV – МТО;
V – кадры. Показатель надежности основного соединения, состоящего из n операций:
n Р осн ( t ) П Pi ( t ). (7) i Каждой из операций может быть присвоен показатель надежности, на пример: PI = PII = PIII = PIV = PV = 0,95. В этом случае Росн(t)=0,774.
Операции 1 и 2 являются резервными для III, поэтому показатель надеж ности основной операции III, имеющей m-1корректирующих:
m Р рез ( t ) 1 П[1 Pi ( t )]. (8) j Расчеты показателей надежности всех скорректированных операций ос новного соединения показывают, что надежность рассматриваемой СТЭМП повышается до РНрез=0,871.
Сопоставляя между собой показатели надежности исходной и разрабаты ваемой систем, можно найти коэффициент надежности технической эксплуата ции, являющийся параметром оптимизации СТЭМП:
k НТЭ Р Нрез / Р Н. (9) В приведенном примере его величина kНТЭ=1,12. При меньшей начальной надежности ТЭ эффект от резервирования возрастает. Так, например, при и, при тех же обобщенных показателях надежности:
;
.
Следовательно, корректирующие операции, даже при их невысокой на дежности, существенно повышают надежность ТЭ. Поэтому можно считать, что изменение параметров и совершенствование корректирующих операций являются способами обеспечения надежности.
Эффективность СТЭМП оценивается повышением коэффициента техни ческого использования парка kТИ, достигаемым за счет увеличения наработки на отказ агрегатов и узлов машин t. Кроме того, сокращается среднее время восстановления tв после износовых и внезапных отказов и время простоев ма шин при плановых и внеплановых обслуживаниях tоб, поскольку при выполне нии тех или иных ТВ исключается необходимость проведения работ, которые не диктуются фактическим состоянием агрегатов и узлов.
Таким образом, коэффициент технического использования может быть представлен в виде:
t k ТИ. (10) t ( t в t об )k НТЭ Показатель степени в (10) может принимать значения 1 2. Если при неизменном времени простоев в ТО и Р увеличивается наработка, то = 1. Но если при этом сокращается время простоев в ТО и Р, то = 2.
В качестве примера для этих двух случаев на рисунке 7 показан диапазон изменения kТИ одноковшового экскаватора с гидравлическим приводом 4-й размерной группы в предположении, что непредвиденные отказы достигают 60%, из которых 30% устраняются при выполнении ТО-2 или СО и 30% требу ют проведения текущего ремонта.
Таким образом, обеспечение надежности технической эксплуатации МП осуществляется ее поддержкой корректирующими операциями. Их эффектив ность должна определяться относительно невысокой технической и организа ционной сложностями, доступностью для широкого круга ЭП, возможностью регулирования уровня значимости, стоимостью и другими существенными для конкретного предприятия показателями.
1, коэффициент надежности kНТЭ 1, = 1, = 1, 1, 1, 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0, коэффициент технического использования kТИ Рисунок 7 – Диапазон изменения коэффициента технического использования Экономический эффект от внедрения СТЭМП при 100 машинах в парке и сроке их эксплуатации, равном одному ремонтному циклу, зависит от исходной надежности ППР и может достигать 30-130 тыс. руб. в год на одну машину.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. На основе анализа эксплуатационных отказов дорожно-строительных машин установлено, что до 50-60% непредвиденных отказов обусловлено не достатками существующих систем технического обслуживания и ремонта, для устранения которых необходимо обеспечить повышение надежности всей сис темы технической эксплуатации машинных парков за счет совершенствования взаимосвязанных технических, технологических и организационных операций, определяемых производственно-функциональной структурой эксплуатационно го предприятия.
2. Разработана модель системы технической эксплуатации машинных пар ков, представляющая собой организационно-техническую операционную структуру, в которой для обеспечения надежности базовых элементов системы технического обслуживания и ремонта в качестве их поддержки введены кор ректирующие операции: новые технологии, аутсорсинг, модификация трения, непрерывный мониторинг технического состояния парка, тотальное качество, подготовка кадров.
3. Сформирована двухуровневая структурно-диагностическая схема обобщенной машины, содержащая 7 агрегатов и систем первого уровня и 26 уз лов и механизмов второго, общих для всех дорожно-строительных машин.
Предложена методика оценки полноты информации о техническом состоянии каждой машины, измеряемой уменьшением энтропии, величина которой, необ ходимая для постановки диагноза, не превышает 5 бит.
4. Обоснована необходимость непрерывного мониторинга технического состояния основных систем, агрегатов и узлов машин, что позволяет перейти от периодических технических обслуживаний и ремонтов к выполнению техниче ских воздействий, объем и время проведения которых определяется фактиче ским состоянием обслуживаемых элементов. Для его реализации создана сис тема дистанционной диагностики, элементной основой которой является 10 канальный терминал, обеспечивающий кодирование и передачу информации через спутниковую связь.
5. Разработана концептуальная модель обеспечения надежности техниче ской эксплуатации, в которой управляющими факторами являются корректи рующие операции, степень влияния которых устанавливается через количест венные оценки их надежности. В качестве одного из показателей эффективно сти системы технической эксплуатации машинных парков введен коэффициент надежности технической эксплуатации, увеличение которого в 1,3-1,5 раза по вышает коэффициент технического использования машинного парка в среднем на 5-6%.
6. Установлено, что экономическая эффективность разработанной систе мы технической эксплуатации машинных парков зависит от количества и на дежности корректирующих операций, численности машинного парка, долго вечности системы дистанционной диагностики, исходного уровня надежности технической эксплуатации, достигнутого эксплуатационным предприятием, при этом годовой экономический эффект может составлять от 30 до 130 тыс.
руб. в расчете на одну машину.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ Публикации в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ:
1. Кирпичников, А. Ю. Поиск системного оптимума. [Текст] / А. Ю. Кир пичников // Мир Транспорта. – М., 2011. – № 2. – С. 18-21.
2. Манаков, А. Л. Производственный аутсорсинг и подготовка кадров в технической эксплуатации машинных парков [Текст] / А. Л. Манаков, А. Ю.
Кирпичников // Вестник Иркутского государственного технического универси тета. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. – Выпуск 5. – С. 109-113.
3. Верескун, В. Д. Энтропия технического состояния парка строительных и дорожных машин [Текст] / В. Д. Верескун, А. Л. Манаков, А. Ю. Кирпичников // Мир транспорта. – М., 2012. – № 3. – С. 4-9.
Публикации в зарубежных изданиях:
4. Манаков, А. Л. Операционный менеджмент технической эксплуатации машинных парков. Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, обра зовании, производстве и транспорте 2010» [Текст] / А. Л. Манаков, А. Ю. Кир пичников. – Одесса, 2010. – 5 т. – С. 244-247.
5. Манаков, А. Л. Системный анализ и тотальное качество технической эксплуатации машинных парков в транспортном строительстве [Текст] / А. Л.
Манаков, А. Ю. Кирпичников // Вестник КазАТК. – Алматы, 2012. – № 3. – С. 3-7.
Публикации в других изданиях:
6. Кирпичников, А. Ю. Совершенствование системы технической эксплуа тации путевых машин на основе новых технологий. Материалы V научно технической конференции «Наука и молодежь XXI века» [Текст] / А. Ю. Кир пичников, А. Н. Коровин. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2007. – С. 36-37.
7. Кирпичников, А. Ю. Совершенствование системы ремонтно-восстано вительных работ для смешанных парков. Сборник научных трудов 6-ой меж дународной научно-технической конференции «Проблемы качества машин и их конкурентоспособности» [Текст] / А. Ю. Кирпичников, А. Л. Манаков, А. В.
Белоедов. – Брянск: Изд-во БГТУ, 2008. – С. 541-543.
8. Каргин, В. А. Структурно-ориентированная система технической экс плуатации парков строительных машин. Труды конференции с участием ино странных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» ИГД СО РАН [Текст] / В. А. Каргин, А. Л. Манаков, А. Ю. Кирпич ников. – Новосибирск: Машиноведение, 2010. – 3 т. – С. 244-247.
9. Манаков, А. Л. Формирование системы технической эксплуатации транс портных и технологических машин. Политранспортные системы. Материалы VII Всероссийской научно-технической конференции [Текст] / А. Л. Манаков, В. А.
Каргин, А. Ю. Кирпичников. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010. – С. 425-429.
10. Кирпичников, А. Ю. Планирование обслуживаний транспортно-техно логических машин на основе мониторинга технического состояния. Политранс портные системы: материалы VII Всероссийской научно-технической конфе ренции [Текст] / А. Ю. Кирпичников, А. С. Алехин, А. А. Игумнов, С. А. Ко ларж. – Красноярск, Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010. – С. 306-310.
11. Кирпичников, А. Ю. Непрерывный мониторинг транспортных и транс полртно-технологических машин. Материалы IX научно-технической конфе ренции «Наука и молодежь XXI века» [Текст] / А. Ю. Кирпичников, А. C. Але хин. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2011. – С. 67-68.
12. Кирпичников, А. Ю. Анализ и перспективы развития технической экс плуатации строительно-дорожных машин. Тезисы международной научно практической конференции «Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе» [Текст] / А. Ю. Кирпичников. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2012. – С. 333-335.
13. «Система мониторинга технического состояния транспортного средст ва». Решение о выдаче патента на полезную модель [Текст] / А. Л. Манаков, Игумнов А. А., Кирпичников А. Ю.;
патентообладатель Федеральное государ ственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет путей сообщения». – Заявка № 2012142455/08(068292);
заявл. 04.10.2012. – 4 с.
Кирпичников Антон Юрьевич Обеспечение надежности технической эксплуатации машинных парков в транспортном строительстве Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Специальность 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Подписано в печать 17.04.2013г.
Печ. л. 1,0. Тираж 125 экз. Заказ № Издательство ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения» 630049, г.Новосибирск, ул. Д.Ковальчук, 191 Тел./факс (383)