Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства

Д.т.н. Галиев И. Г., к.т.н. Яхин С. М., к.т.н. Валиев А. Р.,

Хусаинов Р. К., Мухаметшин А. А.

Казанский государственный аграрный университет, Россия

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Условия функционирования оказывают влияние на интенсивность расхода ресурса и технико-экономические показатели через снижение затрат времени и средств на устранение отказов при оптимизации сроков ремонта и службы [1].

Для конкретной зоны оптимизация производится путем построения рационального процесса расхода ресурса агрегатов и систем трактора, предусматривающего следующие ремонтно-обслуживающие воздействия: техническое обслуживание (ТО), текущий ремонт (ТР) и устранение последствий отказа, капитальный ремонт. В связи с тем, что ТО проводится в плановом порядке, а ТР и устранение отказов по мере их появления, в зависимости от интенсивности расхода ресурса и условий, при которых трактор выполняет сельскохозяйственные операции, сроки до списания и проведения капитальных ремонтов будут различны.

Проведение плановых ремонтных воздействий направлено на улучшение технического состояния тракторов, снижение интенсивности расхода ресурса и сокращение количества отказов. По мере роста трудоемкости ремонтных воздействий они оказывают большое влияние на улучшение технического состояния тракторов, в связи с этим при оптимизации интенсивности расхода ресурса из всех возможных вариантов ремонтных воздействий выбирают наиболее эффективные. Их реализация обеспечит минимальные затраты на поддержание и восстановление работоспособности трактора. Поэтому при проектировании процесса оптимизации интенсивности расхода ресурса необходимо расчетным путем оценить затраты на обеспечение работоспособности трактора и осуществить выбор рациональных вариантов ремонтных воздействий для достижения минимума этих затрат.

Методика обоснования рациональных вариантов ремонтных воздействий предполагает осуществить имитацию процесса обеспечения работоспособности трактора, имеющего определенное исходное доремонтное и послеремонтное техническое состояние, за весь срок его службы. При определении доремонтных и межремонтных наработок, планирование номерных технических обслуживаний трактора проводилось через регламентную периодичность. Замена узлов и агрегатов трактора осуществлялась по мере исчерпания их технических ресурсов. Для блочных систем агрегатов предусматривалась предупредительная замена низкоресурсных сборочных единиц трактора. После замены узлов и агрегатов и капитального ремонта трактора дальнейшее проектирование процесса оптимизации интенсивности расхода ресурса осуществлялось из условия, что отремонтированные сборочные единицы имеют технические ресурсы, значения которых равны средним послеремонтным.

Объемы ремонтных воздействий по устранению последствий отказов всех групп сложности трактора в интервалах наработки будут определяться расчетным путем в зависимости от его технического состояния. Управляющими воздействиями оптимизации интенсивности расхода ресурса трактора являются доремонтная и послеремонтная наработки. В качестве управляемого показателя процесса выбраны удельные затраты на поддержание и восстановление работоспособности трактора в течение срока службы Т_н. Необходимо определить такие значения доремонтной и межремонтной наработки трактора, чтобы удельные затраты на обеспечение его работоспособности были минимальными.

Целевые функции (У) для определения оптимальных значений доремонтной, межремонтной наработок и наработки до списания выглядят следующим образом [2]:

; (1)

; (2)

, (3)

где С₁, С₂, С₃, С₄ – соответственно затраты на техническое обслуживание, устранение последствий от отказа, замену агрегата и капитальный ремонт в течении доремонтного, межремонтного перидов и периода до списания, руб.;

Т_д, Т_м, Т_с – соответственно доремонтная, межремонтная наработки и наработка до списания.

Исходное техническое состояние трактора в начале доремонтного, межремонтного периодов и периода до списания можно представить в виде совокупности средних ресурсов агрегатов С^-х систем, т.е.

, (4)

где – соответственно средние значения доремонтных, межремонтных ресурсов и ресурса до списания j^-х агрегатов С^-х систем
трактора, ч.

Затраты на техническое обслуживание пропорциональны в силу их планового характера:

С₁(Т_д,м,с)=С_то ×Т_д,м,с, (5)

где С_то – удельные затраты на ТО, руб/м.ч.

Затраты на проведение текущих ремонтов и устранение отказов учитываются совместно, как непрерывная функция на интервале между капитальными ремонтами. На характер этой функции решающее влияние оказывает уровень технической эксплуатации трактора. При каждой замене составной части в процессе текущего ремонта машина частично обновляется, что выражается в деформации кривой потока отказов (следовательно и на функции затрат), снижающей установившийся темп ее роста. Ухудшение уровня технической эксплуатации, а так же доля привлечения тракторов к энергоемким процессам приводит к увеличению интенсивности расхода ресурса, ускоренному выходу узлов и агрегатов из строя, что вызывает рост затрат на устранение отказов. При этом затраты на проведение текущего ремонта, устранение отказов и потери от простоя будут выражаться формулой:

С₂(Т_дмс)=, (6)

где m_i(T_дмс) – количество отказов i-ой группы сложности в ремонтных периодах;

(Т_дмс) – затраты на устранение последствий отказов i^-ой группы сложности в ремонтных периодах, руб.;

З_п – потери продукции из-за часового простоя трактора по причине отказа, руб.;

t_i(Т_дмс) – продолжительность простоя по причине отказа в ремонтные периоды, руб.;

– коэффициент учитывающий снижение затрат от отказов и простоев в связи с оптимизацией интенсивности расхода ресурса, который зависит от повышения уровня технической эксплуатации тракторов и изменения уровня производственной эксплуатации тракторов.

Количество отказов трактора определяется как сумма количеств отказов в доремонтный, межремонтный периоды и период до списания, т.е. за период Т_дмс:

m_i(Т_дмс)= m_i(Т_д)+ m_i(Т_м)+ m_i(Т_с). (7)

Количество отказов трактора в доремонтном периоде определяется по формуле [3]:

, (8)

где – максимальное значение ресурса С^-ой системы трактора;

– показатель изменения интенсивности расхода ресурса С^-ой системы трактора в доремонтном периоде.

Первое составляющее суммы в формуле определяет количество отказов, которые устраняется ремонтным способом j^-го агрегата С^-ой системы, вторая составляющая – определяет количество отказов устраняемые способом замены. После замены С^-х систем трактора они имеют межремонтное состояние .

Количество отказов трактора i^-ой группы сложности в межремонтном периоде определяется из выражения:

m_i(Т_м)=, (9)

где – максимальное значение ресурса С^-ой системы трактора;

– показатель изменения интенсивности расхода ресурса С^-ой системы трактора в межремонтном периоде.

Количество отказов трактора i^-ой группы сложности в период до списания определяется из выражения:

m_i(T_c)=, (10)

где – максимальное значение уровня работоспособности С^-ой системы трактора в периоде до списания, величина которого устанавливается экспериментальным путем;

- показатель изменения интенсивности расхода ресурса С^-ой системы трактора в периоде до списания.

C учетом зависимостей (8), (9), (10) формула (7) для оценки количества отказов трактора за срок службы примет следующий вид:

+

++. (11)

Затраты на устранение последствий отказов трактора за доремонтный, межремонтный периоды и период до списания определяется по формуле:

С₂(Т_дмс)=х

х+

+ +. (12)

Затраты на замену сборочных единиц трактора определяется из выражения:

С₃(Т_дмс)=, (13)

где С_j – затраты на замену j^-го агрегата, руб;

n_j(Т_дмс) – количество замен j^-го агрегата за межремонтные периоды.

Количество замен j^-х агрегатов трактора определяется как сумма количеств их замен в доремонтном n_j1, межремонтном n_j2 периодах и периоде до списания n_j3:

n_j(Т_дмс)= n_j1+ n_j2+ n_j3. (14)

Количество замен j- го агрегата в доремонтный период определяется по формуле:

n_j1=, Т_д>. (15)

В межремонтный период количество замен j- го агрегата трактора находится из выражения:

n_j2=, Т_м>. (16)

В период до списания количество замен j- го агрегата трактора находится по формуле:

n_j3=, Т_с>. (17)

С учетом формул (15), (16), (17) выражения (14) примет вид:

n_j(Т_дмс)= ++. (18)

Затраты на капитальный ремонт трактора определяется по формуле:

С₄(Т_дмс)=С_кр, (19)

где С_кр – стоимость капитального ремонта трактора, руб.

С учетом формул (4), (12), (13) и (18) целевая функция примет вид:

У(Т_дмс)=(С_то×Т_дмс+х

х++

++ +С_кр)/Т_дмс®min. (20)

При этом накладывается следующее ограничение:

У(Т_д)>У(Т_м)>У(Т_с). (21)

Для определение оптимальных значений Т_д, Т_м и Т_с необходимо найти производные функции по этим параметрам, приравнять их к нулю и решить данную систему уравнений. Однако из-за сложности нахождения производных функций (20) реализация такого подхода затруднено. Поэтому решение задачи можно осуществить численным методом, заключающимся в целенаправленном переборе различных вариантов на ЭВМ, характеризующихся определенным сочетанием искомых показателей с учетом ограничений (21) для определения минимума удельных затрат на обеспечение работоспособности трактора.

Очевидно, что межремонтная наработка трактора зависит от его технического состояния. Исходное техническое состояние трактора в начале доремонтного, межремонтного периодов и периода до списания характеризуется системами показателей, которые являются величинами доремонтных и послеремонтных технических ресурсов его сборочных единиц.

На величину технических ресурсов сборочных единиц тракторов значительное влияние оказывают их конструктивно-технологические свойства и производственные условия, которые характеризуются природно-климатическими факторами, дифференциацией тракторов по сельскохозяйственным работам и качеством ремонтно-обслуживающих воздействий. С учетом информации о технических ресурсах основных сборочных единиц тракторов сельскохозяйственного назначения, представляется целесообразным проводить по этим данным расчеты и корректировку межремонтной наработки тракторов на основе разработанной методики.

Литература

1. Галиев, И. Г. Управление работоспособностью техники с учетом условий аграрного производства. / И. Г. Галиев, И. Р. Исхаков, А. Р. Шамсутдинов, А. А. Мухаметшин // Вестник Казанского ГАУ. – 2010. – № 3 (17). – С.86 – 88.

2. Taylor I.S. A statistical theory of depreciation. The journal of American Statistical Association, December, 1923.

3. Галиев, И. Г. Повышение эффективности использования тракторов с учетом условий их функционирования / И. Г. Галиев.- Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2002.– 204 с.