WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

КУТУЗОВ Виктор Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН С УЧЕТОМ

ИЗМЕНЕНИЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

05.05.04  - «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные

машины»

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена в Государственном учреждении высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» на кафедре «Строительные, дорожные, подъемно-транспортные машины и оборудование».

Научный

руководитель:

кандидат технических наук,

доцент Максименко Алексей Никифорович,

профессор кафедры «Строительные, дорожные и подъемно-транспортные машины и оборудование», Белорусско-Российского университета

Официальные

оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Зорин Владимир Александрович,

Академик Академии проблем качества, заслуженный деятель науки Российской Федерации, декан Факультета дорожных и технологических машин МАДИ, заведующий кафедрой «Производства и ремонта автомобилей и дорожных машин» МАДИ

кандидат технических наук,

доцент Абгарян Артур Разминович

Генеральный директор Казенного предприятия города Москвы «Бизнес-инкубатор «Зеленоград»

Ведущая организация:

ОАО «Амкодор»

Защита состоится “  20  ” сентября 2012 г. в  час на заседании диссертационного совета ВАК РФ Д 212.126.02 ВАК РФ при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, Москва, Ленинградский проспект, д.64, ауд. 42.

Телефон для справок (495) 155-93-24

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ и Белорусско-Российского университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета. Копию отзыва просим прислать на e-mail uchsovet@madi.ru.

Автореферат разослан “  ” 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, профессор Н.В. Борисюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. При выполнении строительных и дорожных работ актуальной проблемой является безотказная работа техники на строительной площадке и повышение продолжительности этапа ее эксплуатации. Данная проблема решается в разрезе технической эксплуатации строительных и дорожных машин (СДМ). Повышать эффективность работы СДМ необходимо с учетом индивидуальных показателей по каждой машине (процесса старения, сезонных условий эксплуатации, показателей надежности и т. д.) и внедрения новых методов планирования и организации технической эксплуатации.

Анализ затрат на поддержание и восстановление работоспособности СДМ показывает, что они в 6–10 раз превышают стоимость новой машины, а трудоемкость изготовления СДМ составляет только 4–5 % от общей трудоемкости на технические обслуживания и все виды ремонтов за срок их службы. С увеличением наработки с начала эксплуатации производительность, коэффициент технического использования и коэффициент внутрисменного режима работы значительно снижаются при повышении эксплуатационных затрат. Так, эксплуатационная производительность снижается (до трех раз), а себестоимость машиночаса повышается на 40–70 % на этапе эксплуатации жизненного цикла машины.

Объект исследования – СДМ с их выходными параметрами на этапе эксплуатации жизненного цикла.

Предмет исследования – изменения выходных параметров и технико-экономических показателей СДМ в зависимости от их наработки, внутрисменного режима работ и комплексного показателя надежности.

Цель исследования – повышение эффективности технической эксплуатации СДМ за счет индивидуального учета технического состояния и изменения технико-экономических показателей на этапе эксплуатации их жизненного цикла.

Основные задачи исследования:

1) разработать стратегию обеспечения работоспособности СДМ с учетом диагностического оборудования и нормативно-технической документации на предприятии, а также изменений технико-экономических показателей на этапе эксплуатации жизненного цикла машины;

2) провести анализ исходных данных учета эксплуатации СДМ для формализации и автоматизации планирования поддержания и восстановления работоспособности СДМ, а также оценки эффективности их использования на любом этапе наработки с начала эксплуатации;

3) определить количественные зависимости изменения коэффициента внутрисменного режима работы СДМ от их наработки с начала эксплуатации;

4) разработать метод определения планируемой годовой наработки СДМ с учетом изменений коэффициента внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования от их наработки с начала эксплуатации;

5) разработать методику и алгоритм поддержания и восстановления  работоспособности СДМ путем проведения диагностирования и планирования постановки машины в ремонт на основе изменения текущих значений контролируемых параметров от ее наработки с начала эксплуатации;

6) разработать методику технико-экономической оценки работы СДМ,  определения наработки окупаемости и прибыльной эксплуатации, а также определения целесообразности ремонта или списания машины.

Научная новизна:

– установлены зависимости коэффициента внутрисменного режима работы, коэффициента перехода от количества часов рабочего времени к плановой наработке, продолжительности простоев в ремонтах, плановой годовой наработки, наработки окупаемости затрат на приобретение новой машины, наработки проведения капитального ремонта и списания от наработки машины с начала эксплуатации;

– разработан метод определения планируемой годовой наработки, учитывающей изменения коэффициента внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования;

– разработана методика планирования и организации поддержания и восстановления работоспособности машин дорожной отрасли с учетом интенсивности изменения диагностических параметров конкретной машины от наработки ее с начала эксплуатации, наличия диагностического обеспечения и нормативно-технической документации по предприятию;

– разработана методика индивидуального подхода к технико-экономической оценке целесообразности использования строительных и дорожных машин с учетом затрат на поддержание и восстановление их работоспособности, а также стоимости выполненных объемов работ, позволяющую определять наработки: окупаемости, максимальной прибыли, проведения ремонта и (или) списания машины.

Практическая ценность работы заключается в повышении точности получаемых результатов, суммарной наработки и прибыли при планировании и организации использования СДМ на основе учета изменений технико-экономических показателей машины на этапе эксплуатации жизненного цикла.

Внедрение результатов работы.

Результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» и в организациях Департамента «Белавтодор» Министерства транспорта и коммуникаций Республики Беларусь эксплуатирующих СДМ в Республике Беларусь. Результаты работы составляют основу разработанного дорожно-методического документа «Рекомендации по совершенствованию технического обслуживания и ремонта дорожно-строительных машин с учетом целесообразности их эксплуатации на любом этапе с начала использования», используемого в организациях Департамента «Белавтодор», осуществляющих эксплуатацию СДМ при строительстве, реконструкции, ремонте и содержании автомобильных дорог.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях (НТК): республиканских НТК «42 студенческая НТК» (Могилев, 2006); «Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности» (Могилев, 2006–2009); «Развитие приграничных регионов Беларуси и России на современном этапе: проблемы и перспективы» (Могилев, 2006); международных НТК «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии» (Могилев, 2005–2010); «ИНТЕРСТРОЙМЕХ» (Москва, 2006; Самара, 2007; Владимир, 2008; Бишкек, 2009; Белгород, 2010, Могилев, 2011); «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 62 научные работы, из них 34 в изданиях рекомендованных ВАК (15 статей в журналах Российской Федерации, 19 – Республики Беларусь), один патент Республики Беларусь на изобретение и один нормативно-технический документ.

На защиту выносятся:

  1. стратегия повышения работоспособности СДМ, отличающаяся тем, что оценка, поддержание и восстановление технического состояния машины производится с учетом наличия диагностического обеспечения и нормативно-технической документации на предприятии, а также изменений технико-экономических показателей на этапе эксплуатации ее жизненного цикла;
  2. установленные зависимости изменения коэффициента внутрисменного режима работы СДМ от их  наработки с начала эксплуатации;
  3. метод определения планируемой годовой наработки СДМ и продолжительности нахождения их в ТО и ремонтах с учетом изменений внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования от наработки с начала эксплуатации;
  4. методика и алгоритм поддержания и восстановления работоспособности СДМ путем проведения диагностирования и планирования постановки машин в ремонт на основе изменений текущих значений контролируемых параметров;
  5. методика технико-экономической оценки работы СДМ, позволяющая определять наработки: окупаемости, прибыльной эксплуатации, проведения ремонта и (или) списания машины.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Работа представлена на 95 страницах (не учитывая 18 иллюстраций на 11,5 страницах, 10 таблиц на 7,5 страницах, списка литературы и приложений).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается важность и актуальность темы исследования, приводится краткая характеристика исследуемых вопросов и предлагаемых подходов к их решению, показана практическая ценность работы.

В первой главе представлен обзор и анализ работ, посвященных вопросам повышения эффективности технической эксплуатации СДМ. Проведенный анализ литературных источников позволил выявить 3 этапа становления уровня технической эксплуатации СДМ. Первый этап – период становления и развития системы планово-предупредительных ТО и ремонтов (ППР). Второй – начало использования диагностирования для оценки технического состояния машин. Третий – переход к обеспечению индивидуаль­ного подхода к поддержанию и восстановлению работоспособности СДМ с применением диаг­ностики и информационных технологий (ИТ). Из основных направлений совершенствования технической эксплуатации, в рамках данных этапов, выделены: совершенствование методов ТО и ремонтов, определение их оптимальных ре­жимов, повышение точности планирования и организации поддержания и восстановления работоспособности СДМ. Основные задачи этих направлений и работ – обеспечение безотказной работы машины на объекте, снижение времени простоев и трудоемкости ТО и ремон­тов.

Вопросами повышения эффективности использования, техники занимались В. И. Баловнев, А. В. Вавилов, Д. П. Великанов, В. М. Власов, Д. П. Волков, П. Н. Волков, Н. Г. Гаркави, Н. Г. Домбровский, В. А. Зорин, Б. Г. Ким, Ф. Ю. Керимов, Б. С. Клейнер, Г. В. Крамаренко, Р. В. Кугель, Е. М. Кудрявцев, Е. С. Кузнецов, Е. С. Локшин, И. А. Луйк, А. Н. Максименко, В. С. Малкин, В. М. Михлин, А. Н. Островцев, С. К. Полянский, С. Е. Ровках, С. В. Репин, В. К. Руднев, И. А. Ушаков, Б. Ф. Хазов, А. М. Харазов, A. M. Шейнин и многие другие. Из иностранных авторов можно выделить B. S. Dhillon, Heinz P. Bloch, Fred K. Geitner, Bruce Hawkins, Timothy C. Kister, Wallace R. Blischke, D. N. Prabhakar Murthy, Lindley Higgins, Keith Mobley, Anthony Kelly и многих других.

Проведенный анализ показал необходимость использования комплексного подхода к существующим методам обеспечения безотказной работы СДМ на объекте. Так, с точки зрения затрат на поддержание и восстановление работоспособности СДМ наиболее целесообразным является применение статистико-вероятностных методов до наработки 0,5 ресурса, когда вероятность предельного состояния соответствует 0,97. После этого значения наработки целесообразно применять методы, основанные на индивидуальном учете технического состояния СДМ и показателях их работы.





Во второй главе представлена стратегия повышения эффективности технической эксплуатации СДМ, особенность которой заключается в объединении предлагаемой системы, основанной на индивидуальном подходе к планированию и организации эксплуатации СДМ и существующих систем поддержания и восстановления работоспособности машин. Структурная схема обеспечения работоспособности СДМ, представлена на рис. 1.

ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СДМ




Реализация планово-предупредительных обслуживаний (ППР) ТО, ремонтов (текущих  и капитальных) с нормированием режимов (периодичности и трудоемкости) ТО и ремонтов

Реализация ППР с нормированной периодичностью ТО и ремонтов (трудоемкость, расход материалов и потребность запасных частей и СЕ для восстановления работоспособности машины регламентируются ее техническим состоянием по результатам диагностирования)

Организация технической эксплуатации на основе типовых технологических процессов ТО и проведение ремонтов агрегатным методом по результатам диагностирования

Проведение ТО и диагностирования в соответствии с нормированием ТО и возможностью корректировки периодичности его проведения в зависимости от условий эксплуатации (ремонты проводятся по техническому состоянию машин, определяемому по результатам диагностирования)

РЕШАЕМЫЕ

ЗАДАЧИ

Составление годовых планов и месячных планов-графиков в соответствии с использованием ИТ

Составление годовых планов и месячных планов-графиков с использованием ИТ. Определение трудоемкости, расхода запасных деталей, СЕ и материалов на ремонты по результатам диагностирования

Составление годовых планов и месячных планов-графиков с использованием ИТ. Определение трудоемкости, расхода материалов, запасных деталей и СЕ для проведения ремонтов по результатам диагностирования с распределением их по месяцам

Составление годовых планов и месячных планов-графиков по ТО и диагностированию. Определение месяца постановки машины в ремонт, совмещение его с ТО с использованием ИТ. Определение потребностей материалов, запасных деталей и СЕ с распределением их по месяцам

Рис. 1 – Структурная схема обеспечения работоспособности СДМ

Первая подсистема (ПС1) – это реализация системы ППР. Вторая подсистема (ПС2) строится на реализации ППР с учетом наличия нормативной и технической баз по диагностированию, когда проведение ТО и ремонтов осуществляется с периодичностью, установленной заводом-изготовителем, а расход материалов, запасных частей, сборочных единиц (СЕ) и необходимая трудоемкость для восстановления работоспособности машины регламентируются ее техническим состоянием по результатам диагностики. Третья подсистема (ПС3) основывается на типовых технологических процессах ежесменного, первого, второго, третьего и сезонного ТО. Четвертая подсистема (ПС4), предлагаемая, основана на индивидуальном подходе к планированию и организации эксплуатации СДМ. Особенность ее заключается в широком применении диагностики и ИТ для оценки технического состояния и прогнозирования постановки машины в ремонт по фактическим значениям контролируемых параметров.

В основе всех четырех подсистем лежит учет фактических данных по СДМ. Для автоматизации такого учета была произведена формализация исходных данных по надежности, технико-экономическим показателям и данным о работе машины и предложена новая форма учета работы СДМ. В ней основу составляет первичная информация трех отделов: «механизации и энергетики», «производственный» и «планово-экономический». В качестве основных отчетных промежутков времени используются месяц, квартал и год. В карточку заносится информация о нахождении машины в хозяйстве и в работе; об использовании в наряде в часах, работе в машиночасах и наработка по данным счетчика моточасов; по простоям машины в ТО, ремонтах, и прочим причинам; по трудоемкости проводимых ТО и ремонтов; расходу топливо-смазочных материалов; информации об объемах выполняемых работ, их стоимости и затратам на содержание техники. Налаженный учет первичной информации по работе СДМ согласно предложенной форме является основной составляющей для планирования и организации их эксплуатации.

Анализ работы СДМ в филиалах ОАО ДСТ № 3 (г. Могилев) и других организациях департамента «Белавтодор», а также хронометраж работы машин позволили выявить изменения большинства технико-экономических показателей работы машин в зависимости от наработки с начала эксплуатации. Анализ эксплуатации СДМ показал, что время использования их по целевому назначению изменяется от 30 до 80 % продолжительности смены. Такие изменения в расчетах учитываются через коэффициент внутрисменного режима работы (Кв), для определения которого в процессе эксплуатации СДМ предложена формула:

,                                                (1)

где Кп – коэффициент перехода от продолжительности смены в машиночасах к наработке двигателя в моточасах, моточас/машиночас; – коэффициент, учитывающий потери полезного времени из-за работы двигателя на холостых оборотах, машиночас/моточас.

При выключении двигателя во время всех перерывов в работе машины  = 1, то есть Кв = Кп. Практически, в процессе эксплуатации СДМ, Кв < Кп при одинаковом качественном их изменении в зависимости от наработки. Проведенные исследования показывают отличие значений Кв от Кп в пределах 015 %, что дает возможность в расчетах использовать значения Кп вместо Кв, определяя их упрощенными методами, например, по данным карточек учета работы СДМ.

Для целей планирования работы СДМ на длительный промежуток времени, а также оценки их эксплуатации были проведены экспериментальные исследования оценки изменения коэффициента внутрисменного режима работы в зависимости от наработки с начала эксплуатации.

На основании статистической информации, данных счетчиков моточасов и проводимого хронометража, используя корреляционно-регрессионный анализ, такая взаимосвязь была установлена с достаточной точностью (величина коэффициента корреляции R = 0,81) и описывалась линейным уравнением. Зависимость Кп как от наработки на примере погрузчика грузоподъемностью 3 т  представлена на рис. 2. Данная зависимость описывается уравнением:

Кп = 0,82  – 3,7·10-5 Н. (2)

Аналогично установлены зависимости изменения Кп от наработки по большинству СДМ, эксплуатируемых в филиалах ОАО ДСТ № 3.

1- фактические значения 2 - аппроксимация

Рис. 2 – Влияние наработки на Кп

Для целей краткосрочного планирования, а также более точной оценки коэффициентов Кв и Кп, снижения трудоемкости их определения совместно с фирмой ОДО СТРИМ (г. Могилев) был разработан прибор, предназначенный для определения наработки, времени нахождения СДМ в работе, работе под нагрузкой, коэффициентов Кп и Кв, а также информирования оператора о необходимости проведения планового ТО или ремонта.

Также для данных целей можно использовать устанавливаемые на СДМ системы мониторинга на основе систем GPS и ГЛОНАС задав необходимые параметры контроля и методы их обработки.

Индивидуальный подход к оценке работоспособности машины позволяет повысить эффективность ее использования. Проведенные исследования выявили изменения Кп в зависимости от сезона и наработки с начала эксплуатации. Для подконтрольного погрузчика она отражена на рис. 3, что в свою очередь позволило определить динамику изменения часовой эксплуатационной производительности и себестоимости механизированных работ от данных факторов (рис.4).

Рис. 3 – Влияние сезона и наработки с начала эксплуатации погрузчика на Кп

Рис. 4 – Влияние сезона эксплуатации и наработки с начала использования погрузчика на часовую эксплуатационную производительность (а), себестоимости механизированных работ (б)

Изменения внутрисменного режима работы от наработки с начала эксплуатации  оказывают влияние на технико-экономические показатели СДМ (планируемую годовую наработку, эксплуатационную производительность, себестоимость механизированных работ и др.), поэтому при индивидуальном подходе к работе машины парка их необходимо учитывать.

Обеспечение безотказной работы СДМ требует от эксплуатирующих организаций заранее планировать необходимую потребность в материально-технических и трудовых ресурсах и обеспечивать высокую точность при составлении годовых планов и планов-графиков на месяц проведения ТО и ремонтов. В качестве одного из основных значений исходных данных для расчетов используется планируемая годовая наработка машины (Нпл). Для точного ее расчета разработан метод определения планируемой годовой наработки, отличающийся тем, что учитывает процесс старения техники через комплексный показатель надежности – коэффициент технического использования; изменение внутрисменного режима работы через коэффициент сменности и коэффициент внутрисменного режима работы. Особенность разработанного метода заключается также в учете изменений продолжительности простоев машины в ТО и ремонтах (Дрем) в зависимости от внутрисменного режима работы и коэффициента технического использования (Кти):

сут,                                 (3)

где Дк – общее количество суток в году, сут.; Дп – продолжительность всех перерывов в работе за исключением простоев в ТО и ремонтах, сут.

Планируемая годовая наработка с учетом процесса старения, сезонности работ, времени простоя машины в ремонтах и нахождении машины в капитальном ремонте(КР) будет определяться по формуле

, моточас,        (4)

где Тч – время работы машины в течение года, машиночас; Tсм – продолжительность смены, ч; Дкр – продолжительность простоя машины в капитальном ремонте (включается только в год его проведения), сут; Ксм – коэффициент сменности.

Предложенная методика определения Нпл применима для всех 4-х подсистем, небольшое отличие только для ПС4, где значение Дрем определяется на основании остаточного ресурса СЕ и машины в целом.

Нпл, определяемая по предложенной методике, имеет высокую сходимость с фактическими значениями (рис. 5), максимальная ошибка не превышает 8 %,  по сравнению с существующей методикой по которой максимальная ошибка может достигать 98%.

Для автоматического расчета Нпл с использованием ИТ, построения годового плана и планов-графиков на месяц проведения ТО и ремонтов, разработаны соответствующие алгоритмы, реализованные в разработанном программном продукте PlanGraph.

После определения Дрем, Тч, Нпл, и других показателей, важность приобретает определение трудоемкости мероприятий, направленных на поддержание и восстановление работоспособности СДМ, анализ изменения которой, позволил выявить ее изменения от наработки с начала эксплуатации от 28 до 67 %.

Рис. 5 – Сравнение фактических значений наработки (Нф) и планируемой годовой наработки (Нпл) погрузчика грузоподъемностью 3 т

в зависимости от наработки с начала эксплуатации

С учетом таких изменений предложен способ определения планируемой годовой трудоемкости () ТО и ремонтов для одной машины с учетом процесса старения по формуле

, чел.-ч, (5)

где , , , – соответственно среднее значение трудоемкости ТР, сезонных обслуживаний, ТО-2 и ТО-1 по предприятию (при их отсутствии принимается нормативная трудоемкость), чел.-ч; Тркр – трудоемкость КР, чел.-ч.; Ккр, Ктр, Кто-2, Кто-1 – соответственно количество КР, ТР, ТО-2 и ТО-1. kрем – коэффициент, учитывающий продолжительность простоя машины в ТО и ремонтах с увеличением наработки ее с начала эксплуатации, определяемый по формуле

,                                                (6)

где Дрем.ср – среднее значение рабочих суток нахождения машины в ТО и ремонтах по годам за межремонтный цикл, сут.

Для оценки эффективности поддержания и восстановления работоспособности СДМ определяется удельная трудоемкость на моточас () и машиночас () по формулам:

,чел.-ч/моточас,(7)

,чел.-ч/машиночас. (8)

Такое планирование и фактический учет трудоемкости позволяют оценивать возможности ремонтной базы и более эффективно организовывать работу СДМ.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлена методика оценки работоспособности СДМ с учетом диагностирования СЕ, систем, агрегатов и машины в целом. Реализация методики представлена на примере погрузчиков на пневмоколесном ходу грузоподъемностью 3 т («Амкодор 332» (ТО-18)). Показатели надежности определялись в соответствии с ГОСТ 27.002-89  на основе анализа 200 погрузчиков «Амкодор 332», эксплуатирующихся в организациях Могилевской области. Так, из общего количества подконтрольных погрузчиков к наработке 1000 моточасов вероятность безотказной работы P1000, для основных СЕ, составляла от 0,98 до 0,4 (рис. 6, рис.7).

1 – рабочее оборудование; 2 – системы управления; 3 - рама; 4 – кабина (подвеска сиденья); 5 – трансмиссия; 6 – гидросистема рабочего оборудования; 7 – двигатель;

8 – электрооборудование; 9 – гидропривода погрузчика (в целом)

Рис. 6. Зависимость вероятности безотказной работы погрузчика

Амкодор 332 от наработки с начала эксплуатации

1 – гидронасос; 2 – РВД; 3 - гидроцилиндры; 4 – гидрораспределитель; 5 – гидросистема рабочего оборудования

Рис. 7 Зависимость вероятности безотказной работы сборочных единиц гидропривода рабочего оборудования погрузчика Амкодор 332 от наработки с начала эксплуатации

Значения параметра потока отказов незначительно уменьшаются в период обкатки с последующим ростом. По подконтрольным погрузчикам продолжительность восстановления составляла 1,2 суток в гарантийный период эксплуатации, а после его окончания она увеличивалась в 3–5 раз и исчислялась в отдельных случаях месяцами при отказах сложных СЕ. Исключить такие продолжительные простои возможно при агрегатном методе ремонта с наличием новых или отремонтированных СЕ и агрегатов. Для подконтрольных погрузчиков в качестве основных СЕ, агрегатов и систем, лимитирующих наработку машины на отказ можно выделить гидропривод в целом, трансмиссию, электрооборудование, двигатель и др.

Исследуя параметры надежности погрузчиков на основании анализа их технического состояния, по актам рекламации, были выявлены наиболее частые отказы, произведен их анализ и выявлены их взаимосвязи на выходные и сопутствующие параметры работоспособности машины. Для поиска, локализации и прогнозирования появления конкретной неисправности были составлены структурно-следственные схемы оценки работоспособности, выбраны диагностические параметры и составлены матрицы локализации дефектов. Собранная и представленная информация, таким образом, позволяет автоматизировать процесс диагностирования с использованием ИТ и дает возможность разработки программных продуктов, позволяющих оценивать работоспособность СДМ на любом этапе их наработки с начала эксплуатации.

Переход от обеспечения работоспособности СДМ по усредненным показателям надежности к фактическому состоянию машины является основной задачей 4ПС поддержания и восстановления работоспособности машин. В ее основе лежит определение остаточного ресурса всех элементов машины, интенсивности их изменения и определение времени постановки машины в ремонт на основании диагностирования.

Для сокращения затрат на процесс диагностирования в предлагаемой методике диагностика СДМ производится не с самого начала эксплуатации, а через определенный период времени. Для этого определяется время начала диагностирования (tнд). При наличии информации по наработке на отказ ремонтируемых деталей и наработки до отказа не ремонтируемых деталей можно установить tнд, которое будет равно минимальному значению наработки на отказ или наработки до отказа (tнд = Tmin). При отсутствии Tmin за основу берется значение наработки, попадающее в интервал средней наработки и удовлетворяющее правилу двух сигм (Тср – 2σ), когда отказ не наступит с вероятностью, равной 0,97.

Когда значение tнд определено, выполняется оценка технического состояния СДМ по результатам диагностирования с определением остаточного ресурса (tост) и интенсивности изменения контролируемых параметров СЕ машины.

Определив значения tост по всем агрегатам и СЕ, находится время постановки машины в ремонт (tрем) по их минимальному значению tост:

где  tрем се, tрем агрегатов, tрем машины – соответственно время ремонта СЕ, агрегата, машины, моточас; , , – соответственно минимальное значение tост СЕ, агрегата, машины, моточас; , – соответственно минимальное значение времени ремонта СЕ и машины, моточас.

Рис. 8 – Алгоритм восстановления работоспособности машины

С учетом совмещения проводимых ТО и ремонтов с диагностикой время постановки машины в ремонт определяется на основании того, что минимальное значение tост не будет превышать периодичности ТО или ремонтов:

, моточас, (10)

где Птор – периодичность ТО или ремонтов, моточас; – минимальное значение остаточного ресурса, моточас; – возможная погрешность, моточас.

При использовании ИТ планирование и организация восстановления работоспособности СДМ с учетом диагностирования осуществляется в соответствии с алгоритмом (рис. 8). Согласно алгоритму в зависимости от вводимых значений контролируемых параметров определяются tост, дата проведения ремонта и вырабатываются рекомендации по времени и объему выполнения операций по ремонту в соответствии с техническим состоянием контролируемого объекта, а также планируется потребность обменного фонда для обеспечения агрегатного метода ремонта.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлена методика индивидуального подхода к технико-экономической оценке целесообразности использования СДМ. Оценка эффективности эксплуатации СДМ производится на основании планируемого и текущего состояний, по разработанным алгоритмам. Фактический расчет осуществляется на основании данных учета работы СДМ, трудоемкости ТО и ремонтов, эксплуатационных затрат и прибыли с оценкой эффективности эксплуатации машины. Планирование основывается на данных учета индивидуальных технико-экономических показателей по машине и интенсивности их изменений.

В основе определения периода эксплуатации и наработок окупаемости, получения максимальной прибыли, проведения ремонта или списания используется критерий эффективности использования машины – прибыль, определяемый по формуле

, р,                         (11)

где Сu – стоимость СДМ, р.; – приведенная себестоимость механизированных работ, р./м3 (р./м2, р./т и т. д.); Пт – техническая производительность машины, м3/ч (м2/ч, т/ч и т.д.); Кс – коэффициент, учитывающий изменения Пт от наработки; Н – наработка с начала эксплуатации до КР, моточас.

Наработка окупаемости (Hок) определяется из условия значения прибыли, равной нулю, и ее производной более нуля по формуле

, моточас.                        (12)

Прибыль, получаемую после наработки окупаемости, можно определить выразив стоимость машины (Cu) через Нок, тогда выражение (11) примет вид:

, р.                        (13)

Наработка получения максимальной прибыли находится решением уравнения dП/dH = 0 (определяется точка экстремума П = 0).

В процессе организации эксплуатации СДМ важно увеличить наработку, при которой интенсивность роста эксплуатационных затрат на поддержание и восстановление работоспособности машины ниже интенсивности снижения стоимости полезно выполняемой работы. В этом случае П > 0 и при оптимальной наработке (Нопт), которая соответствует равенству П = 0, эксплуатация машины должна быть прекращена и нужно провести ремонт или списание машины. Все дополнительные затраты, позволяющие увеличить значения П и Нопт, оправданы, т. к. в итоге увеличивается суммарная прибыль.

Проведение КР и их количество определяется ростом суммарной прибыли, т. е. П  max. Важно обеспечить после ремонта меньшее значение удельных затрат, что соответствует неравенству Ср / Ноптр < Cu / Нопт, где Нопт, Ноптр – соответственно значение оптимальной наработки до и после проведения ремонта, моточас; а Ср – стоимость КР, р. Следующим этапом повышения жизненного цикла машины и прибыли, получаемой во время ее эксплуатации, согласно проведенному анализу показателей надежности СДМ, является дополнительное проведение КР гидропривода, при наработке соответствующей предельному значению КПД, т. к. он в наибольшей степени влияет на производительность СДМ.

Количественные значения суммарного экономического эффекта на этапе эксплуатации жизненного цикла СДМ, а также определения наработки окупаемости, получения максимальной прибыли и наработки списания выполнены на примере погрузчика «Амкодор 332». Анализ исследований показывает, что этап эксплуатации жизненного цикла с учетом проведение КР погрузчика при наработке соответствующей Hопт по сравнению с традиционным подходом позволяет повысить прибыль на в 2–3 раза. Организация агрегатного метода ремонта гидропривода и КР машины в целом при наработках, соответствующих максимальной прибыли увеличивает этап эксплуатации жизненного цикла до 23–55 % с ростом прибыли на один моточас до 65%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена стратегия поддержания и восстановления работоспособности СДМ в зависимости от диагностического обеспечения и нормативно-технической документации на предприятии. Предложенный комплексный подход объединяет предлагаемую систему, основанную на индивидуальном подходе к планированию и организации эксплуатации СДМ и существующих систем поддержания и восстановления работоспособности машин.

Разработанная подсистема поддержания и восстановления работоспособности СДМ основана на индивидуальном учете выходных параметров машины и динамики их изменений на этапе эксплуатации ее жизненного цикла. Ее реализация при эксплуатации СДМ позволяет обеспечивать безотказную работу машин на строительной площадке, повысить их производительность, а также дает возможность оценивать эффективность мероприятий по поддержанию и восстановлению работоспособности, затраты и получаемую прибыль от работы каждой конкретной машины на любом этапе наработки с начала эксплуатации.

2. Установлено влияние наработки с начала эксплуатации и сезонных условий использования СДМ на их внутрисменный режим работы (коэффициент внутрисменной работы (Кв) и коэффициент перехода от количества часов работы к часам наработки в моточасах (Кп)). Определено, что фактические значения могут соответствовать значениям от 0,9 до 0,3 и изменяются в зависимости от сезона и наработки с начала эксплуатации.

3. Разработан метод определения планируемой годовой наработки (Нпл) с учетом изменений внутрисменного режима работы СДМ и коэффициента технического использования от наработки с начала эксплуатации. Особенностью разработанного метода является учет изменений продолжительности простоев машины (Дрем) в ТО и ремонтах в зависимости от внутрисменного режима работы и комплексного показателя надежности (коэффициента технического использования).

4. Выполнен анализ показателей надежности СДМ на примере погрузчиков «Амкодор 332» с выявлением систем, определяющих их работоспособность и разработкой рекомендаций по рациональной наработке замены СЕ гидропривода и выбору диагностических параметров.

5. Разработана методика и алгоритм планирования и организации поддержания и восстановления работоспособности СДМ на основе остаточного ресурса СЕ, систем и агрегатов конкретной машины по интенсивности изменения диагностических параметров.

6. Разработана методика индивидуального подхода к технико-экономической оценке целесообразности использования на этапе эксплуатации жизненного цикла каждой машины с учетом ее стоимости, затрат на поддержание и восстановление работоспособности, объемов и стоимости выполненных работ, которая позволяет определять наработки окупаемости, прибыльной эксплуатации, капитального ремонта и списания. По совокупности результатов исследования для погрузчика «Амкодор 332» этап эксплуатации жизненного цикла увеличивается на 23–55 %.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

Статьи в научных изданиях из перечня ВАК Российской Федерации

  1. Использование информационных технологий при планировании технической эксплуатации строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, С. Е. Кравченко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Г. С. Тимофеев, В. В. Васильев // Грузовик &. – 2006. – № 5. – С. 20–22.
  2. Разработка годовых планов и месячных план-графиков ТО и ремонта с использованием информационных технологий / А. Н. Максименко, С. Е. Кравченко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, А. И. Лопатин, Г. С. Тимофеев, В. В. Васильев // Грузовик &. – 2006. – № 9. – С. 38–41.
  3. Повышение эффективности эксплуатации техники при использовании информационных технологий / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, А. А. Максименко // Грузовик &. – 2006. – № 12. – С. 42–43.
  4. Выбор режимов тестового воздействия и прогнозирование работоспособности механических трансмиссий мобильных машин / А. Н. Максименко, Б. М. Моргалик, А. Н. Федосов, В. В. Кутузов // Механизация строительства. – 2006. – № 12. – С. 10–13.
  5. Влияние наработки на технико-экономические показатели строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, С. Е. Кравченко, А. И. Лопатин, Г. С. Тимофеев // Грузовик &. – 2007. – № 2. – С. 32–36.
  6. Влияние качества рабочей жидкости на работоспособность гидропривода / А. Н. Максименко, Д. В. Бездников, В. В. Кутузов, В. В. Васильев, О. В. Борисенко // Грузовик &. – 2007. – № 7. – С. 26–28.
  7. Планирование и организация восстановления работоспособности строительных и дорожных машин с учетом их технического состояния / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников // Механизация строительства. – 2008. – № 1. – С. 9–12.
  8. Определение выходных параметров сезонной техники в дорожном строительстве / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Г. С. Тимофеев, А. И. Лопатин, С. Е. Кравченко // Грузовик &. – 2008. – № 3. – С. 26–31.
  9. Планирование и организация эксплуатации сезонной техники при строительстве и ремонте автомобильных дорог / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Г. С. Тимофеев, А. И. Лопатин, С. Е. Кравченко // Автомобильные дороги и мосты. – 2008. – № 2 – С. 89–94
  10. Повышение работоспособности гидропривода строительно-дорожных машин / А. Н. Максименко, Д. В. Бездников, В. В. Кутузов, В. В. Васильев // Грузовик &. – М.: Машиностроение. – 2008. – № 9. – С. 23–27.
  11. Максименко, А. Н. Определение целесообразности использования строительно-дорожных машин и оценка эффективности их эксплуатации / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов // Механизация строительства. – 2009. – № 3. – С. 14–20.
  12. Влияние сезона и наработки с начала эксплуатации на производительность строительных и дорожных машин и себестоимость механизированных работ / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, А. Н. Сидоров // Грузовик &. – 2010. № 2 – С. 16–21.
  13. Максименко, А. Н. Реализация импульсного метода диагностирования трансмиссий СДМ / А. Н. Максименко, Б. М. Моргалик, В. В. Кутузов // Механизация строительства. – 2010. – № 3. – С. 20–23.
  14. Повышение работоспособности гидропривода строительных и дорожных машин при внедрении агрегатного метода ремонта и диагностики / А. Н. Максименко, И. В. Лесковец, В. В. Кутузов,  Д. В. Бездников, Н. Н. Федосов, В. В. Сентюров // Грузовик &. – 2010. – № 4. – С. 5–11.
  15. Максименко, А. Н. Оценка эффективности использования гидрофицированных машин на всех этапах их эксплуатации / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Е. В. Кутузова // Механизация строительства. – 2010. – №10. – С. 17–19.

Статьи в научных изданиях из перечня ВАК Республики Беларусь

  1. Диагностирование строительных и дорожных машин с использованием информационных технологий / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, Б. М. Моргалик, В. В. Кутузов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2006. – № 3. – С. 38–46.
  2. Максименко, А. Н. Организация эксплуатации строительных и дорожных машин с учетом их технического состояния / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2006. – № 4. – С. 28–31.
  3. Планирование строительного производства с учетом наработки применяемых машин и использованием информационных технологий / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, С. Е. Кравченко, А. И. Лопатин, Г. С. Тимофеев // Строительная наука и техника. – 2007. – № 2. – С. 42–49.
  4. Повышение работоспособности гидропривода строительно-дорожных машин / А. Н. Максименко, Г. Л. Антипенко, Д. В. Бездников, В. В. Кутузов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2007. – № 4. – С. 24–30.
  5. Влияние наработки с начала эксплуатации на эффективность использования строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, Г. С. Тимофеев, В. В. Кутузов, А. А. Максименко, А. И. Лопатин, С. Е. Кравченко // Строительная наука и техника. – 2007. – № 6. – С. 73–77.
  6. Антипенко, Г. Л.  Экспериментальные исследования импульсной системы диагностирования двигателя и трансмиссии / Г. Л. Антипенко, В. А. Судакова, В. В. Кутузов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2008. – № 1. – С. 10–20.
  7. Формирование диагностических параметров оценки работоспособности трансмиссий при проектировании машин / А. Н. Максименко, Б. М. Моргалик, А. М. Даньков, В. В. Кутузов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2008. – № 3. – С. 6–13.
  8. Оценка эффективности использования машин в строительном производстве / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников, Г. С. Тимофеев, А. И. Лопатин // Строительная наука и техника. – 2008. – № 5(20). – С. 37–43.
  9. Влияние внутрисменного режима работы и наработки с начала эксплуатации на эффективность использования строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Е. В. Кутузова, Ю. Б. Барковский, С. Е. Кравченко, Г. С. Тимофеев // Строительная наука и техника. – 2009. – № 1(22). – С. 102–106.
  10. Влияние наработки с начала эксплуатации строительных и дорожных машин на показатели эффективности их использования / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Е. В. Кутузова, Е. В. Зезюлина // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2009. – № 2. – С. 36–43
  11. Влияние качества изготовления и технической эксплуатации на работоспособность строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко,  В. В. Кутузов, А. Н. Федосов, В. В. Кляусов // Строительная наука и техника. – 2009. – № 3(24). – С. 68–73.
  12. Влияние наработки с начала эксплуатации на производительность СДМ и себестоимость механизированных работ / А. Н. Максименко,  В. В. Кутузов, Е. В. Кутузова, Г. С. Тимофеев, А. И. Лопатин, В. В. Васильев // Строительная наука и техника. – 2009. – № 6. – С. 73–76.
  13. Максименко, А. Н. Планирование годового количества рабочего времени и годовой наработки строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, А. Н. Сидоров // Автомобильные дороги и мосты. – 2010. – № 1. – С. 77–81.
  14. Учет и оценка эффективности использования каждой машины парка в строительстве / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Г. С. Тимофеев, В. В. Васильев // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2010. – № 4. – С. 21–29.
  15. Выбор параметров и оценка работоспособности гидрофицированных машин / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников, А. Н. Федосов, В. В. Сентюров // Строительная наука и техника. – 2010. – № 1–2. – С. 136–141.
  16. Оценка этапа эксплуатации жизненного цикла погрузчика Амкодор 332 / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников, А. Н. Федосов, В. В. Сентюров, А. И. Лопатин, О. В. Борисенко // Грузовик &. – 2011. – № 3. – С. 24–27.
  17. Индивидуальная оценка эффективности использования машин в дорожной отрасли / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Г. С. Тимофеев, В. В. Васильев, Е. Г. Мартусевич, Л. В. Тимофеева // Автомобильные дороги и мосты. – 2011. – № 1. – С. 78–86.
  18. Повышение этапа эксплуатации жизненного цикла гидрофицированных машин / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников, А. Н. Федосов, В. В. Сентюров // Строительная наука и техника. – 2011. – № 4. – С. 42–45.
  19. Кутузов, В. В. Определение трудоемкости технических обслуживаний и ремонтов строительных и дорожных машин с учетом их наработки с начала эксплуатации / В. В. Кутузов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2012. – № 2. – С. 17–21.

Другие публикации:

  1. Максименко, А. Н. Организация технической эксплуатации строительных и дорожных машин с использованием информационных технологий / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов // Сборник материалов международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2006. – Москва: МГСУ АПК, 2006. – С. 346–348.
  2. Планирование и организация восстановления работоспособности строительных и дорожных машин с учетом их технического состояния / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников // Материалы международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2007. – Самара: СГАСУ, 2007. – С. 259–263.
  3. Влияние наработки на технико-экономические показатели строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников // Материалы международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2007. – Самара: СГАСУ, 2007. – С. 292–296.
  4. Определение целесообразности использования строительных и дородных машин (СДМ) / А. Н. Максименко, Д. Ю. Макацария, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников // Материалы международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2008. – Владимир, 2008. – С. 244–249.
  5. Максименко, А. Н. Влияние внутрисменного режима работы и показателей надежности на годовую наработку строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Е. В. Кутузова // Материалы международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2009. – Бишкек, 2009. – С. 265–268.
  6. Максименко, А. Н. Основы реализации импульсного метода диагностирования трансмиссий строительных и дорожных машин / А. Н. Максименко, Б. М. Моргалик, В. В. Кутузов // Материалы международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2009. – Бишкек, 2009. – С. 269–272.
  7. Максименко, А. Н. Методика оценки остаточного ресурса механических трансмиссий колесных машин / А. Н. Максименко, Б. М. Моргалик, В. В. Кутузов // Материалы международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ 2010. – Белгород, 2010. – С. 45–49.
  8. Влияние наработки с начала эксплуатации строительных и дорожных машин на их выходные параметры / А. Н. Максименко, Г. С.Тимофеев, Е. В. Кутузова, В. В. Кутузов // ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2011: материалы междунар. науч.-техн. конф. – Могилев: Белорусско-Российский Университет. – 2011. – С.369 – 372.
  9. Кутузов В. В. Повышение работоспособности строительных и дорожных машин с учетом изменения их технико-экономических показателей на этапе эксплуатации жизненного цикла / В. В. Кутузов // ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2011: материалы междунар. науч.-техн. конф. – Могилев: Белорусско-Российский Университет. – 2011. – С.354 – 357.

Нормативно-технический документ

1. Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь. Департамент «Белавтодор». Рекомендации по совершенствованию технического обслуживания и ремонта дорожно-строительных машин с учетом целесообразности их эксплуатации на любом этапе с начала использования : ДМД 02191.7.008-2009. – Введ. 01.03.09. – Минск : БелдорНИИ, 2009. – 90 с.

Патент

1. Способ измерения наработки двигателя машины: пат. BY 14392 Респ. Беларусь, МПК6 G 01L 3/00, G 01M 15/00, G 07C 3/00 / А. Н. Максименко, В. В. Кутузов, Д. В. Бездников, И. В. Лесковец .; заявитель Бел.-Рос. ун-т. – № а20090581; заявл. 20.04.2009; опубл. 30.06.2011 // Афiцыйны бюл. / Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. – 2011. – № 3(80). – С. 131.

Подписано в печать 29.06.2012 г. Формат 60х84/16/

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Печать трафаретная. Усл.-печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,3.Тираж 100 экз. Заказ №436

Издатель и полиграфическое исполнение

Государственное учреждение высшего профессионального образования

«Белорусско-Российский университет»

ЛИ №02330/375 от 29.06.2004 г.

212000, г. Могилев, пр. Мира, 43.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.