Показники надійності сільськогосподарської техніки

перевищує 0,2 (0,3Р0,2). Таким чином, прийнятий теоретичний закон експоненціального розподілення ресурсу лемешів не суперечить дослідним даним.

Аналогічні розрахунки критерію Х2 для перевірки гіпотези про те, що ресурс лемешів розподілений по нормальному закону, дають значно гірший результат (ймовірність збігу дослідних і теоретичних даних Р<(0,1).

При висуванні гіпотези про теоретичний закон розподілення ресурсу об’єкта, що випробовується, завжди виходять із величини отриманого за результатами дослідів коефіцієнта варіації ресурсу.

Таблиця.1.

Розрахунок критерію х2.

№ інтервалу	Границі інтервалу Тmin…Tmax	Границі інтервалу з врахуванням зміщення tmin…tmax	Частота в інтервалі n1						NPi	ni-NPi	(ni-NPi)2
1 2 3 4 5 6 7 8 9	18-21 21-24 24-27 27-30 30-33 33-36 36-39 39-42 42-45	0-3 3-6 6-9 9-12 12-15 15-18 18-21 21-24 24-27	57 30 21 15 9 5 4 5 4	0 0,43 0,86 1,29 1,71 2,14 2,57 3,00 3,43	0,43 0,86 1,29 1,71 2,14 2,57 3,00 3,43 3,86	1 0,650 0,424 0,297 0,181 0,118 0,076 0,050 0,032	0,650 0,424 0,297 0,181 0,118 0,076 0,050 0,032 0,021	0,350 0,226 0,127 0,116 0,063 0,042 0,026 0,018 0,011	52,5 33,9 19,0 17,3 9,4 6,3 3,9 2,7 1,7	4,5 -3,9 2,0 -2,3 -0,4 -1,3 -0,1 2,3 2,3	14,2 12,6 4,0 7,2 0,16 4,1 0,01 7,2 7,2	0,27 0,37 0,21 0,42 0,017 0,65 0,03 3,13 4,23
								Х2=9,327

При цьому враховують, що для нормального закону розподілення V≤0,3; для закону Вейбулла V>0,3; при експоненціальному розподіленні V=1.

1.8 Напрацювання на відмову

Основним показником, який оцінює безвідмовність сільськогосподарської техніки є напрацювання на відмову – Тв.

Напрацювання на відмову – середнє напрацювання відновлюваного об’єкту між двома відмовами. Цей показник визначається за результатами спостережень за формулою:

(21)

де N – кількість об’єктів, які взяті на спостереження;

t1 – напрацювання і-го об’єкту за час спостереження;

n1 – кількість відмов і-го об’єкту за час спостереження.

Згідно ДСТУ 70/23.2.8 – 79 “Випробування сільськогосподарської техніки. Трактори і машини сільськогосподарські. Надійність. Збір і обробка інформації”, відмови складних виробів (тракторів, комбайнів і їх агрегатів) по трудомісткості усунення поділяються на 3 групи (найбільш складні – 3-ої групи). При оцінці безвідмовності цих об’єктів величина напрацювання на відмову повинна визначатися шляхом обробки результатів окремо по кожній групі складності.

Для тракторів і їх агрегатів, які пройшли капітальний ремонт, в якості їх безвідмовності прийнято рахувати кількість відмов кожної групи складності за кожні 1000 мото-годин роботи двигуна. В нормативах надійності капітально відремонтованих тракторів вказано допустима середня кількість відмов тієї чи іншої групи складності за кожну тисячу мото-годин роботи двигуна. Якість ремонту цих об’єктів з точки зору їх післяремонтної безвідмовності визначається встановленням фактичного середнього числа відмов кожної з трьох груп складності на тисячу мото-годин і порівнюємо їх з нормативними значеннями.

Для визначення фактичного середнього числа відмов кожної з трьох груп складності на тисячу мото-годин спочатку за результатами випробувань знаходять середнє кількість відмов даного виду mT у об’єкта за напрацювання Т, на протязі якого проводились спостереження. Потім підраховують напрацювання на відмову Т0 і визначають середню кількість відмов за 1000 мото-годин.

При цьому

(22)

де mij – кількість відмов і-го об’єкту в j-ом інтервалі напрацювання;

Nj – кількість працюючих об’єктів в j-ом інтервалі напрацювання;

K – кількість інтервалів, на які розбивається напрацювання (не менше 6).

(23)

(24)

1.9 Визначення середньої кількості відмов певної складності

( приклад).

Приклад. Визначити середню кількість відмов другої групи складності відремонтованого трактора за 1000 мото-годин роботи, якщо при випробуванні отримано наступні дані (табл.2).

Таблиця 2

Інтервальний ряд відмов другої групи складності

№ інтервалу	Інтервал напрацювання, мото-годин.	Кількість працюючих тракторів в інтервалі	Кількість відмов 2-ої групи складності
1	До 200	15	6
2	200-400	15	7
3	400-600	12	8
4	600-800	9	4
5	800-1000	3	2
6	1000-1200	2	1

Рішення. Визначаємо середню кількість відмов одного трактора за наробіток 1200 мото-годин.

Визначаємо середнє напрацювання на відмову

(мото-годин)

Середня кількість відмов другої групи складності за 1000 мото-годин роботи трактора.

Крім напрацювання на відмову (Т0), безвідмовність об’єкту оцінюється і за іншими показниками по ДСТУ 13377 – 75:

ймовірність безвідмовної роботи;

інтенсивність відмов;

параметр потоку відмов;

1.10 Ймовірність безвідмовної роботи

Ймовірність безвідмовної роботи Р(t) – ймовірність того, що за час роботи t відмова не відбудеться.

Як показують спостереження за роботою сільськогосподарських машин, цей показник з збільшенням часу роботи зменшується, як правило, за експоненціальним законом, то

(25)

де Т0 – напрацювання на відмову.

Графік цієї функції наведений на рис.6.

Рис.6. Залежність ймовірності безвідмовної роботи машини від напрацювання t.

Таким чином, якщо відома величина напрацювання на відмову для певної машини, то за формулою можна знайти ймовірність її безвідмовної роботи на протязі будь-якого проміжку часу.

Приклад. За результатами випробування, напрацювання на відмову у тракторів Т-150 і МТЗ-80 дорівнює 73 і 81 год. відповідно. Визначимо ймовірність безвідмовної роботи даних машин на протязі однієї зміни (8 год.) і десяти змін (80 год.).

Виконані розрахунки показують, що ймовірність безвідмовної роботи тракторів невисока.

Ще менше напрацювання на відмову мають за даними спостережень різних організацій, зернозбиральні, бурякозбиральні і інші комбайни.

1.11 Ймовірність безвідмовної роботи машинно-тракторних агрегатів

Відомо, що усі агротехнічні операції виконуються за допомогою машинно-тракторних агрегатів. В цьому випадку разом з трактором працюють причіпні або начіпні сільськогосподарські машини. Оскільки, відмова в роботі будь-якої машини в цьому випадку призводить до відмови всього агрегату, ймовірність безвідмовної роботи агрегату визначається, відповідно положень теорії ймовірності, як похідна ймовірності безвідмовної роботи машин, що входять до складу агрегату.

Таким чином, ймовірність безвідмовної роботи машинно-тракторного агрегату завжди менше ймовірності безвідмовної роботи будь-якої з машин, які складають цей агрегат, і завжди зменшується із збільшенням числа машин в агрегаті.

1.12 Інтенсивність і параметр потоку відмов

Інтенсивність відмов для невідновлюваних об’єктів або і параметр потоку відмов для відновлюваних об’єктів , характеризує кількість відмов об’єкту за одиницю напрацювання. Цей показник безвідмовності, як свідчать спостереження, на протязі часу використання виробу не залишається постійним. Залежність параметру потоку відмов від тривалості експлуатації наведена на рис.7.

Рис. 7. Залежність параметру відмов від тривалості експлуатації об’єкта.

Як видно з графіка, ймовірність відмови об’єкту за одиницю напрацювання в перші часи “життя” виробу значно перевищує цей показник при наступній експлуатації виробу. Це пояснює наявність в нового чи відремонтованого виробу так званих “скритих” дефектів.

І – період обкатки; ІІ – період нормальної експлуатації; ІІІ – період проявлення поступових (зношувальних) відмов.

Справа в тому, що при виготовленні чи ремонті машини деталі, з яких складається машина, проходять перевірку не по всім параметрам, які впливають на їх якість. При цьому не виключено, що при складанні машини, в ній можуть бути деякі деталі з скритими дефектами (наприклад, внутрішніми раковинами в матеріалі тощо). Ці слабкі по міцності деталі вийдуть з ладу, як тільки на машину при введенні її в експлуатацію почнуть діяти експлуатаційні навантаження. В подальшому, по мірі заміни дефектних деталей, інтенсивність відмов знижується і до кінця обкатки (30...50 годин для тракторів і комбайнів) встановлюється на більш чи на менш постійному рівні. В “житті” машини наступає період нормальної експлуатації. В цей період проявляються так звані раптові відмови, настання яких раніш передбачити не вдається.

Прикладом раптової відмови може бути відмова в роботі зернозбирального комбайна через те, що в комбайн попала залишена на полі лапа культиватора. Ця подія може виникнути і на початку, і в середині, і в кінці збирання врожаю. Тобто, ймовірність цієї події для будь-якого часу експлуатації буде однаковою.

В кінці “життя” виробу інтенсивність відмов збільшується через появу поступових відмов. До поступових відмов відносяться відмови, що виникають внаслідок зносу деталей і спряжень до своїх граничних величин. Спрацювання, як відомо, є процесом поступового руйнування поверхневих шарів матеріалу деталі через тертя, в результаті чого в спряженнях машин розміри отворів збільшуються, а розміри валів зменшуються.

Будь-яке спряження має певний ресурс, в межах якого спрацювання практично не впливає на нормальну роботу машини. Коли ж цей запас вичерпаний, при граничному спрацюванні деталей, нормальна робота спряження порушується, і машину приходиться зупиняти для регулювання чи ремонту.

Характер зміни інтенсивності відмов на протязі експлуатації виробів (рис.7) необхідно враховувати інженерній службі, яка експлуатує машини і обладнання. Особливо це стосується періода обкатки. Враховуючи сезонність робіт в сільському господарстві, необхідно велику увагу приділяти періодам масового вводу машин в роботу, завчасно готувати пересувні ремонтні майстерні і інші засоби ремонту до початку посівних, збиральних і інших робіт.

2 Властивості ремонтопридатності

До властивостей ремонтопридатності належать слідуючі:

Контролепридатність

Доступність

Легкоз’ємність

Блочність

Взаємозамінність

Відновлюваність

Контролепридатність характеризує пристосованість об’єкту до контролю його технічного стану.

Ця властивість особливо важлива для складних машин, в яких

50 % часу відновлення витрачається на визначення характеру і місця відмови.

Основною характеристикою контролепридатності є рівень оснащення машини вмонтованими засобами контролю.

Ці засоби поділяють на дві групи – безперервного і періодичного контролю.

Засоби безперервного контролю знаходяться, як правило, в кабіні на панелі приладів; засоби періодичного контролю – поза кабіною.

Прилади безперервного контролю: покажчик тиску моторної оливи, датчик засміченості повітряного і паливного фільтра, покажчик температури охолоджувальної рідини і інші прилади.

Прилади можуть мати виконавчі механізми, які перекривають подачу палива.

Прилади перервного контролю – пристрої для вимірювання рівня моторної оливи, рівня охолоджувальної рідини, масла в агрегатах трансмісії і інше.

Контролепридатність оцінюють коефіцієнтом контролепридатності

(26)

де Nб.з. – кількість агрегатів, які контролюють без зняття з машини

Nз – кількість агрегатів, які контролюють із зняттям з машини.

Доступність - пристосуваність об’єкту до зручного виконання ремонту і операцій ТО з мінімальним обсягом додаткових розбирально - складальних робіт.

До додаткових відносяться роботи по відкриттю і закриттю панелей, кришок, люків, демонтажу і монтажу встановленого поруч обладнання, і деталей для доступу до елементу, що обслуговується або ремонтуються.

В поняття “доступність” також входить зручність роботи виконавця роботи. Це виключення роботи на дотик, видимість зони робочого місця, зручна поза виконавця, можливість інструменту надійно захоплювати елемент, на який він діє.

По мірі ускладнення конструкції машин доступність вступає в протиріччя з тенденцією скорочення об’ємів для розміщення обладнання. Кількість приладів і обладнання нових машин зростає при незначному збільшенні об’єму для їх розміщення.

В умовах великого скупчення обладнання підвищується трудомісткість виконання монтажно-демонтажних робіт.

Доступність визначається коефіцієнтом доступності

(27)

де Тосн- трудомісткість виконання основних робіт;

Тдод – трудомісткість виконання додаткових розбирально - складальних робіт.

Наприклад, для регулювання клапанів ГРМ необхідно зняти повітроочисний фільтр, кришки головок і т.і.

Легкоз’ємність – пристосованість об’єкта до заміни складової одиниці з мінімальними витратами часу і праці, пристосованість машини до операції розбирання і складання. Необхідно, щоб недовговічні деталі були легкоз’ємними.

Легкоз’ємність оцінюється коефіцієнтом легкоз’ємності:

(28)

де ∆Тдм – збільшення трудомісткості демонтажно-монтажних робіт агрегата, порівняно з еталоном;

Тдм – еталонна трудомісткість монтажно-демонтажних робіт агрегата.

Блочність – пристосованість конструкції об’єкта до розбирання на окремі агрегати і складові одиниці.

Наприклад, блочно-модульна система двигуна Д-181Т трактора ЛТЗ – 155.

Блок-модулем двигуна є циліндри і головки, які мають однакову конструкцію для 8, 4 і 2 – циліндрових двигунів Володимирського тракторного заводу.

При блочно-модульному принципі конструювання спрощується конструювання, виробництво машин і її експлуатація.

Підвищується ресурс машини за рахунок можливості переустановки блок-модуля. На тракторі ЛТБ – 155 можна проводити діагональну переустановку бортовин редукторів з поворотними кулаками. В результаті їх ресурс можна підвищити в 1,5-2 рази.

Блочність оцінюють коефіцієнтом блочності

(29)

N – кількість деталей, які монтуються і демонтуються в блоках;

Nз – загальна кількість деталей. У трактора ЛТЗ-155 коефіцієнт блочності дорівнює Кб = 0,92

Взаємозамінність – властивість конструкції об’єкту яка забезпечує можливість їх заміни при ТО і ремонті без підгоночних робіт.

Існує зовнішня, внутрішня і функціональна взаємозамінність.

Зовнішня взаємозамінність характеризує форму і розміри поверхонь, що приєднуються, а також основні експлуатаційні показники.

Наприклад, електродвигун : форма і розміри фланця, потужність, частота обертання.

Внутрішня взаємозамінність характеризує розміри деталей, які входять в складові одиниці, агрегати, вузли.

Функціональна взаємозамінність характеризує забезпечення не тільки складання, заміни при ремонті, а і забезпечення оптимальних службових функцій.

Наприклад, взаємозамінний насос гідросистеми повинен мати не тільки певну продуктивність, тиск, але і ресурс.

Взаємозамінність оцінюють коефіцієнтом взаємозамінності.

(30)

де Тзам - трудомісткість робіт по заміні складової одиниці, люд-год;

Тпідг – трудомісткість підгоночних робіт, люд-год.

Відновлюваність – пристосованість конструкції до відновлення втраченої працездатності з мінімальними витратами праці і засобів.

Відновлюваність характеризується:

Складністю або простотою технологічного процесу розбирання і складання машини

Наявність базових поверхонь на деталях

Наявність запасів метала у деталей

Наявність запасів міцності і жорсткості у деталей, які обробляються під ремонтні розміри

Одним із основних показників ремонтопридатності машин є середній час ТВ відновлення працездатного стану об’єкту або усунення відмови.

Середній час відновлення працездатного стану також, як і напрацювання на відому, визначається шляхом статистичної обробки результатів спостережень за роботою машин за формулою:

(31)

де tBi – час відновлення і-ої відмови (і=1, 2,...,n);

n – кількість відмов за період спостережень.

Оцінка ремонтопридатності за допомогою ТВ не розкриває недоліки в конструкції машини, які призводять до її низької надійності через недостатню ремонтопридатність. З врахуванням цього академіком А.І.Селівановим запропоновано оцінювати ремонтопридатність машини коефіцієнтом ремонтопридатності.

(32)

де Q – трудомісткість необхідних робіт, які пов’язані з усуненням відмови (з ремонтом);

Qб – трудомісткість додаткових робіт для усунення відмови.

До числа додаткових робіт А.І.Селіванов відносить роботи, які пов’язані з розбиранням машини, її очищенням, дефектацією і тощо. Якщо машина добре пристосована до ремонту, то трудомісткість додаткових робіт у ній зведена до мінімуму і, відповідно, машина має високий коефіцієнт ремонтопридатності.

3 Показники збереженості

Пристосованість машин до зберігання, можна оцінювати через питому вартість або питому трудомісткість зберігання. Ці показники визначаються за наступними залежностями

(34)

де ∑Сзб і ∑Тзб – відповідно сумарні затрати (грн.) і трудомісткість зберігання (люд-год) за рік використання машини;

W – напрацювання машин за цей період.

4. Комплексні показники надійності

Крім показників, за допомогою яких оцінюється окремі складові або властивості надійності сільськогосподарської техніки, існують ще і комплексні показники надійності. До них відносяться коефіцієнт готовності, коефіцієнт технічного використання і коефіцієнт збереження ефективності.

Коефіцієнтом готовності (Кг) є ймовірність того, що об’єкт буде працездатним в будь-який момент часу, крім запланованих періодів, на протязі яких використання об’єкта за призначенням не передбачається. При організації обслуговування, яка передбачає негайне відновлення працездатного стану об’єкту, коефіцієнт готовності, визначається за формулою:

(35)

де Тб – середній час безвідмовної роботи.

Тб - середній час усунення відмов

Оскільки, при обчисленні Кг використовуються показники безвідмовності (ТБ) і ремонтопридатності (ТВ), цей коефіцієнт є комплексною оцінкою надійності.

Коефіцієнт технічного використання (Кт.в.) визначається за результатами спостережень за роботою сільськогосподарської техніки і визначається за формулою:

(36)

де tсум – сумарний час знаходження усіх спостерігаємих об’єктів в роботі (“чистий” час роботи усіх об’єктів);

tрем – сумарний час простоїв об’єктів через планові і незаплановані ремонти усіх об’єктів;

tобс –сумарний час пристроїв об’єктів через планові і незаплановані технічні обслуговування.

При підрахунку Кт.в. за результатами спостережень час простою об’єктів по організаційним причинам не враховується.

Коефіцієнт збереження ефективності - це відношення значення показника ефективності використання об’єкту за призначенням за певний період експлуатації до номінального значення цього показника при умові, що відмови об’єкта за цей період не виникли.

(37)

П – фактичний прибуток;

Пн – умовний прибуток при відсутності відмов об’єкта .

Коефіцієнт збереження ефективності характеризує зміну ефективності використання об’єкту в залежності від тривалості його експлуатації.

За даними машиновипробувальних станцій для просапних тракторів

Кг =0,945-0,991 і Ктв= 0,905-0,979, тракторів загального призначення Кг=0,946-0,991 і Ктв=0,860-0,979. За даними ГОСНИТИ коефіцієнт готовності зернозбиральних комбайнів не перевищує 0,80. Сільськогосподарські машини мають більш низькі коефіцієнти готовності: для борони БДТ –30 – 0,74, саджалки СН-46 – 0,7, культиватора КОН-2,8 – 0,46.

Література

Докуніхін В.З. Обробка інформації про показники надійності машин. Методичні рекомендації. Житомир, ДАУ, 2002.

Ломоносов С.В. Надежность машин. Челябинск , ЧИМАСХ, 1982.

Надійність машин в завданнях та прикладах. Анілович В.Я., Гринченко О.С., Литвиненко В.Л. За ред. В.Я. Аніловича .- Харків: Око, 2001. – 320 с.

Надежность и