CC BY
1УДК 622.331.002.5
Горлов И.В.
Горлов Игорь Васильевич, д. т. н., профессор кафедры технологии и автоматизации машиностроения, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет», Тверь, набережная Афанасия Никитина, д. 22, gorloviv@yandex.ru
Полетаева Е.В.
Полетаева Елена Валентиновна, к. т. н., доцент, доцент кафедры технологии и автоматизации машиностроения, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет», Тверь, набережная Афанасия Никитина, д. 22, epolet2010@mail.ru
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ РЕСУРСОМ АГРЕГАТОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОРФЯНЫХ МАШИН
Аннотация. В статье рассмотрены проблемы, связанные с определением остаточного ресурса агрегатов, и представлено решение задачи определения критерия наработки до ремонта торфяных машин.
Ключевые слова. Торфяные машины, надежность, наработка на отказ, остаточный ресурс, ремонт.
Gorlov I.V.
Gorlov Igor Vasilyevich, Doctor of technical Sciences, Professor the Chair of technology and automation of machine-building, Tver State Technical University, Tver, Afanasy Nikitin Embankment, 22, gorloviv@yandex.ru
Poletaeva E.V.
Poletaeva Elena Valentinovna, Candidate of technical Sciences, associate Professor, the Chair of technology and automation of machine-building, Tver State Technical University, Tver, Afanasy Nikitin Embankment, 22, epolet2010@mail.ru
SOLUTION TO THE PROBLEM OF RESOURCE MANAGEMENT OF UNITS DURING OPERATION OF PEAT MACHINES
Abstract. The article discusses the problems associated with determining the residual life of units and presents a solution to the problem of determining the criterion for operating time before repair of peat machines.
Keywords. Peat machines, reliability, mean time between failures, residual life, repair.
Эксплуатация торфяных машин (ТМ) сезонная (добыча происходит с середины мая до конца августа в регионах центра России), процесс добычи торфа в большой мере зависит от метеорологических условий. В сезоне бывает от 40 до 60 метеоблагоприятных дней для добычи торфа (когда уборка торфа возможна). По статистическим данным, более половины операций по восстановлению работоспособности торфяных машин проводится в метеоблагоприятные дни, что приводит к снижению объема добычи торфа. Наиболее полное использование метеоблагоприятных дней обеспечивает максимальную сезонную производительность, и как следствие, высокую эффективность эксплуатации ТМ.
Система планово-предупредительного обслуживания и ремонтов, которая в основном используется в настоящее время при эксплуатации различных машин в нашей стране, не обеспечивает оптимального использования ресурсов, так как не учитывает индивидуального состояния каждой машины [1, 2].
Работоспособность машин во многом зависит от состояния ее трибоузлов, поэтому своевременная и точная диагностика наиболее важных параметров позволяет достаточно точно определить остаточный ресурс и принять соответствующие меры к его поддержанию.
Выявление наиболее значимых видов износа и их устранение в реальной практике эксплуатации оборудования не всегда возможно, поэтому для правильной оценки состояния и прогнозирования ресурса можно использовать динамику изменения диагностируемого параметра и его влияние на эффективность использования машины [3].
Оптимальное решение задачи по распределению ресурсов при эксплуатации ТМ возможно только при использовании информационных технологий и специальных технических средств диагностики, обеспечивающих качественный сбор информации и анализ изменения суммарного экономического эффекта от наработки изделия. Это позволяет достаточно точно определить граничные условия при реализации алгоритма информационных технологий и получить максимальный экономический эффект от использования торфяных машин [4].
Использование информационных технологий при эксплуатации ТМ с учетом характера изменения экономического эффекта позволит оперативно по каждому конкретному изделию определить целесообразность дальнейшего
использования при любой наработке с начала эксплуатации и стимулировать у персонала ответственное отношение к сохранению ресурса техники.
В соответствии с выработанным ресурсом, техническим состоянием (уточненным по результатам диагностики) и наработкой, планируемой на рассматриваемый период, разрабатываются годовые и месячные планы-графики ТО и ремонтов, а также проверяется достаточность имеющихся технических средств, материалов и оборотных агрегатов.
Остаточный ресурс машины или агрегата определяют на основе изменения диагностического параметра И, предельного значения этого параметра Ипр и характера изменения параметра состояния И в зависимости от наработки [5]. Для решения практических задач изменения параметра с достаточной точностью можно выразить формулой
И = И ± К га
-"ном -1 ус11 ,
где Ином - номинальное значение параметра после этапа приработки; Кс - коэффициент, характеризующий скорость изменения параметра и зависящий от условий эксплуатации и режимов работы; ^ - наработка машины в момент измерения параметров; а - показатель степени, характеризующий интенсивность изменения параметра во всем диапазоне наработки и зависящий от материала и конструкции изделий, условий эксплуатации и режимов работы.
Для определения остаточного ресурса достаточно знать приращение изменения параметра относительно его начального значения (рис. 1):
АН = Ксг ,'а,
где = Ь - Снач. В практических расчетах величиной Ьнач можно пренебречь и принять Ь' = Ь.
Тогда остаточный ресурс будет равен разности между предельной наработкой Ьпр, соответствующей предельному значению параметра Ипр, и наработкой Ь ' при диагностировании ТМ,
^ост ^пр .
Выразив Спр через ДИпр и Ь' через ДИ,, получим
Т =
ост
АИп V
\1/а
- г' = г'
V КсУ
1/а / ч1/а ^
К
ФИ
-1
= г'
гш1а Л
ФИ
(1)
К.,
/
/
1 Я с
я <i
к \ К « w
/ At ^осг
Puc. 1. Определение остаточного ресурса машины Fig. 1. Definitions of remaining machine life
При неизвестной наработке с начала эксплуатации до момента диагностирования остаточный ресурс можно определить по двум замерам параметра через интервал наработки At:
At - ti-ti-1 -
/ \l/a
/ si la
к
На
откуда
К.
На
На
к,а = -
At
Учитывая, что
Ш)'а
А Л =■
МАИ
1/а
К1 /а Щ><*
подставив значение At,- в формулу (1), получим
toCT
Л/а
fila ,
_ At(AH„p -Ш)'а)
АИ
U а
Достоверность прогнозирования остаточного ресурса, как правило, определяется точностью показателя степени а.
Значения контролируемых параметров могут отличаться в несколько раз у отдельных объектов диагностирования. По данным исследований гидросистем ТМ, коэффициент по-
дачи десяти сдвоенных аксиально-поршневых насосов 223.25 торфяных экскаваторов при наработке 5,5 тыс. моточасов изменялся от 0,2 до 0,8 при среднем значении 0,57. Результаты изменения коэффициента подачи этих насосов отражены на рис. 2 (кривые 1-10).
б t-10-Ч
Рис. 2. Зависимость коэффициента подачи насосов от наработки
Fig. 2. Dependence of pump flow rate on operating time
Предельного состояния (Ка = 0,75) девятый и десятый подконтрольные насосы достигают при наработке 2,5 тыс. моточасов, а второй и третий - при наработке 6 тыс. моточасов. Среднестатистическому значению коэффициента подачи для предельного состояния соответствует наработка 4,2 тыс. моточасов. Значения показателя а для рассматриваемых насосов изменяются на порядок. Прогнозирование остаточного ресурса на основе среднестатистического значения аср приводит к существенным погрешностям. Анализ данных по изменению коэффициента подачи показывает, что ошибка прогнозирования остаточного ресурса по аср составляет 50%. Таких ошибок можно избежать при определении значений а по каждому диагностируемому объекту при очередных контрольных мероприятиях. В реальных условиях эксплуатации значение а можно определять по двум замерам диагностического параметра, решая систему уравнений
где / = 1,..., т; т - порядковый номер диагностики при Ьост = 0. После преобразований получаем
= Ь(А/<+1/А/<)
! чиь) .
С увеличением т точность а повышается. Для прогнозирования ресурса определяется средневзвешенное значение коэффициента
т
а =-
св т ,
м
где АЬ/ - интервал наработки между двумя замерами контролируемого параметра.
Анализ результатов Ьост с учетом значений а показывает хорошую сходимость экспериментальных данных с расчетными (ошибка не превышает 5%).
При использовании информационных технологий на участке диагностирования ТМ прогнозирование остаточного ресурса можно проводить по всем сборочным единицам и машине в целом, используя специальный алгоритм [1].
Алгоритм работает на трех уровнях функционирования, в соответствии с ключевым параметром. Самый низкий уровень использует банк данных, сформированный ранее на более высоком уровне программы. На вход поступает и обрабатывается текущая информация по диагностике данной системы или ее подсистемы (дата, наработка, параметр диагностики), потом на печать отправляется расчетная текущая информация или информация, накопленная по данной подсистеме, либо текущая информация и все содержимое БД.
Применение информационных технологий при определении состояния ТМ и прогнозировании остаточного ресурса обеспечит эффективную эксплуатацию техники в период добычи торфа за счет наиболее полного использования метеоблагоприятных дней. С помощью информационной системы в любой момент времени можно получить данные о текущем состоянии машины и рекомендации по проведению обслуживаний и ремонтов для
конкретной машины, в том числе с использованием самых современных технологий восстановления [6-8].
Библиографический список
1. Михайлов А.В. Состояние технического перевооружения машинно-тракторного парка торфодобывающих компаний / А.В. Михайлов, С.Л. Иванов, Ю.Ю. Бондарев // Научно-технические ведомости СПбГПУ -2014. - № 3 (202). - С. 229-235.
2. Михайлов А.В. Формирование и эффективное использование машинного парка торфодобывающих компаний / А.В. Михайлов, С.Л. Иванов, В.В. Габов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. - 2015. -№ 14. - С. 82-91.
3. Болотов А.Н. Теоретические и экспериментальные исследования процессов в триботехнических системах / А.Н. Болотов, В.В. Измайлов, М.В. Новоселова. - Тверь, 2019. - 164 с.
4. Лянденбурский В.В. Техническая диагностика на транспорте: учебное пособие / В.В. Лянденбурский, П.И. Аношкин, А.С. Иванов, А.М. Белоковыльский. - Пенза: ПГУАС, 2012. - 252 с.
5. Максименко А.Н. Диагностика строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин: учеб. пособие / А.Н. Максименко, Г.Л. Антипенко, Г.С. Лягушев. - СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 302 с.
6. Магомедов Ф.М. Управление техническим ресурсом автомобилей / Ф.М. Магомедов, М.П. Золотарев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. -№ 9. - С. 18.
7. Горлов И.В. Инновационные технологии восстановления работоспособности машин торфяного комплекса / И.В. Горлов, А.Н. Болотов. - Тверь: Издатель Кондратьев А.Н., 2012. - 170 с.
8. Горлов И.В., Болотов А.Н. Информационная составляющая системы управления работоспособностью торфяных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ 2013. - № 1. - С. 216-221.
