Основные показатели ремонтопригодности и сохраняемости машин и оборудования

Конструкция машины оказывает существенное влияние на показатели надежности не только с точки зрения долговечности отдельных элементов и узлов, но и в зависимости от ее приспособленности к ремонту и техническому обслуживанию. Свойство изделия, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов и повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания, называется ремонтопригодностью (ГОСТ 13377--75). Большое влияние на ремонтопригодность машины оказывает применение стандартных и унифицированных узлов, рациональное членение машины на сборочные узлы и блоки, доступность отдельных механизмов. Преимуществом всегда обладает также то изделие, которое отвечает требованиям ТУ при наибольшей простоте конструкции, с минимальным числом сопряжений и деталей. Сконструировать простое изделие данного назначения труднее, чем сложное. Обычно считают, что ремонтопригодность является таким же свойством изделия, как долговечность и безотказность. С таким мнением вряд ли можно согласиться. Ремонтопригодность машины может проявляться лишь при ее ремонте, а необходимые перерывы для ремонта и технического обслуживания связаны с понятием долговечности изделия.

Поэтому ремонтопригодность машины при всей ее роли в формировании показателей надежности является лишь составной частью показателя долговечности. Основным показателем ремонтопригодности могут служить относительные ремонтные потери z, которые оценивают трудоемкость ремонтных работ:

Где -время простоя из-за ремонта данной i-й детали или узла машины; -срок службы (наработка) до отказа i-й детали или узла машины,

- продолжительность (трудоемкость) ремонта i-й детали машины, включая разборку, сборку, выверку.

Поскольку на значение влияет технология ремонта , и конструкция изделия , при сравнении конструкций следует регламентировать значение или принимать = 0. Здесь под понимаются затраты времени на ремонт, производимый вне машины (например, восстановление демонтированной детали), когда конструкция машины не оказывает влияния на значение .

Относительные затраты времени на ремонт и техническое обслуживание являются случайной величиной, поскольку дисперсию имеют как сроки службы (или время работы изделия до предельного состояния), так и потери, связанные с восстановлением утраченной работоспособности .

В качестве характеристики ремонтопригодности отдельных элементов машины применяются сред нее время восстановления и его дисперсия . Оценка этих показателей производится по закону распределения времени восстановления, который может быть получен на основании эксплуатационных наблюдений или специальных испытаний на ремонтопригодность.

На значение оказывает влияние не только конструкция машины, но и методы организации ремонта, его техническая оснащенность, квалификация ремонтников и другие организационно- технические и эргономические факторы. Кроме того, следует различать суммарную продолжительность ремонта или ТО, которая включает все виды простоев изделия, в том числе по организационным причинам, и оперативное время, связанное только с производством и подготовкой ремонтных работ (ГОСТ 18322--73).

Для характеристики ремонтопригодности машины должно учитываться оперативное время. Поскольку время восстановления -- случайная величина, в качестве показателя применяется также вероятность восстановления, которая представляет собой вероятность того, что время восстановления не превзойдет заданного (нормативного) значения :

Все основные показатели ремонтопригодности могут быть интерпретированы в экономическом плане, когда вместо затрат времени характеристикой служат затраты средств. Так определяются затраты средств на устранение последствий отказов, техническое обслуживание и ремонт машины (абсолютные и относительные), отнесенные к единице времени эксплуатации или к единице произведенной продукции.

1.1 Факторы, определяющие ремонтопригодность машины

Специфическое свойство ремонтопригодности машины заключается в том, что она зависит от конструкции машины, а проявляется в конкретных условиях эксплуатации. В зависимости от этих условий потенциальные возможности конструкции могут быть использованы в большей или меньшей степени. При конструировании машины на ее ремонтопригодность основное влияние оказывают следующие факторы:

общая компоновка машины с точки зрения доступности к ее узлам и механизмам для контроля их состояния, обслуживания и проведения ремонтных работ;

простота разборки и монтажа узлов и сопряжений в первую очередь тех, которые могут входить в межремонтное обслуживание, быстросменность элементов, обладающих малой стойкостью;

применение принципа агрегатирования, когда машина легко расчленяется на отдельные узлы, агрегаты и блоки, причем при соединение их к машине не требует применения специальных приемов;

использование стандартных узлов и элементов, применение принципа унификации, когда ремонтники и эксплуатационники встречаются с однотипными и одинаковыми узлами и механизмами в различных машинах;

применение принципов автоматической подналадки и компенсации износа, саморегулирования параметров машины, автоматизации профилактических операций;

простота обнаружения отказов или повреждений за счет встроенных приборов, контролирующих выходные параметры машины, и возможностей по диагностике состояния машины;

возможность производить регулировку, замену износившихся элементов, осуществлять диагностику и другие работы простыми методами, без применения высококвалифицированной рабочей силы.

1.2 Влияние трудоемкости сборочно-разборочных работ на параметры ремонтной системы

На выбор оптимального значения межремонтного периода существенное влияние оказывает возрастание сборочно-разборочных работ, при переходе от одновременной к последовательной разборке узла и при замене нескольких его деталей. Характеристикой ремонтопригодности узла является коэффициент . Чем больше узел приспособлен к замене и демонтажу отдельных деталей, чем меньше времени требуется на отладку и настройку узла после замены или ремонта его деталей, чем больше воплощен принцип быстросменности малостойких деталей, тем ближе значение к единице и тем больше возможностей по повышению межремонтного периода. Значение коэффициента определяется либо непосредственно путем хронометража процесса сборочно-разборочных работ либо по формуле:

Где - трудоемкость сборки, разборки и выверки, приходящий на данную группу деталей при одновременном ремонте узла; - трудоемкость одновременного ремонта этих деталей; - трудоемкость сборочных работ для ремонта i-ой детали; -трудоемкость ремонта i-ой детали; n- число деталей в узле, которое может быть переведено в межремонтное обслуживание; вероятность отказа данной детали в межремонтной период.

Коэффициент вводится для тех деталей, которые за счет рассеивания сроков службы не всегда выходят из строя в межремонтный период. Поэтому трудоемкость сборки и ремонта этих деталей при последовательном ремонте уменьшится в а раз, а при одновременном ремонте уменьшится только трудоемкость ремонта. Для заменяемых деталей, имеющихся на складе в качестве запасных, = 0.

Часто на практике желательно выяснить целесообразность повышения или понижения существующего межремонтного периода. Для ответа на этот вопрос представим графически оптимальный межремонтный период, при , рис.1.

Рис.1.

Если на рис. 1 точка, соответствующая фактическим значениям и -- лежит выше кривой х= 1, то межремонтный период целесообразно повышать, если ниже -- понижать. При увеличении межремонтного периода необходимо предусматривать объем профилактических мероприятий (промывок, осмотров, регулировок), не допускающих появления прогрессивных износов. Ремонтопригодность машины и ее показатели z и непосредственно влияют на один из основных параметров ремонтной системы -- длительность межремонтного периода.

1.3 Обеспечение машин запасными частями

На трудоемкость ремонта большое влияние оказывает возможность быстрой замены поврежденного узла или детали машины и восстановления за счет этого утраченной работоспособности. Обычно для эксплуатации машин предусматриваются запасные части, номенклатура которых должна отражать характер типичных повреждений, возникающих в машине, а их количество соответствовать потребности, исходя из сроков службы и методов ремонта. Конструкция машины должна быть приспособлена к осуществлению быстросменности. Наличие запасных частей значительно сокращает время и стоимость ремонта и, как правило, полностью восстанавливает утраченную работоспособность, поскольку эти детали изготовлены в тех же условиях, что и установленные в машине и обладают необходимыми показателями качества. Это дает большой экономический эффект, увеличивает межремонтный период, способствует эксплуатации машин в разнообразных условиях. В различных отраслях машиностроения создаются специализированные заводы или подразделения для производства запасных частей, причем это производство занимает обычно существенную долю в общем объеме продукции. Однако правильное планирование выпуска запасных частей является сложной задачей. Во-первых, установление номенклатуры быстроизнашивающихся частей на стадии проектирования или для новой машины, не имеющей опыта эксплуатации, не всегда представляется возможным.

Отсутствие данных по скорости изнашивания и срокам службы, недостаточная информация об эксплуатации прототипов или аналогичных изделий, неточность методов расчета сроков службы -- все это приводит к тому, что конструктор может установить перечень быстроизнашивающихся деталей лишь с грубым приближением. Во-вторых, при определении потребности в запасных частях на весь период эксплуатации машины не всегда известны спектры предполагаемых или имеющих место эксплуатационных нагрузок и условий работы и ремонта машины. Поэтому часто трудно оценить даже средние значения сроков службы или скоростей изнашивания отдельных деталей и сопряжений и по ним -- потребность в объеме запасных частей. Количество необходимых запасных частей при эксплуатации парка машин можно оценить двумя основными способами: на основании статистических данных из сферы эксплуатации, что дает достаточно точную картину лишь для устойчивых в конструктивном отношении моделей машины и при постоянном анализе тенденций в потребности запасных частей; методом расчета в сочетании со статистическим моделированием; расчет показателей надежности на стадии проектирования, рас смотренный выше, является базой и для оценки потребности в запасных частях. Следует подчеркнуть, что наличие в машине запасных частей, которые заменяются при межремонтном обслуживании или при текущих плановых ремонтах, накладывает отпечаток и на конструкцию машины. Помимо удобства демонтажа и установки заменяемой части необходимо, чтобы заменялся как можно меньший по массе и простой по конфигурации узел. Это часто связано с применением специальных конструктивных решений, которые упрощают и удешевляют ремонт и эксплуатацию машины, а также производство запасных частей. Например, при износе сложного кулачка может заменяться не весь кулачок, а лишь изношенная часть профиля, при смятии отверстий под пальцы у рычагов и многозвенных механизмов должен заменяться не рычаг, а его головка или втулки под отверстия и т. п. Конструкция машины должна соответствовать требованиям ремонтопригодности.

1.4 Ремонтосложность машин

Помимо характеристики ремонтопригодности часто возникает потребность в оценке сравнительной трудоемкости ремонта машин различного конструктивного оформления и различной сложности. При планировании ремонтных работ удобно выбрать одну из машин за эталон, с которым сравнивать трудоемкость ремонта всех остальных моделей, оценивая ее в относительных показателях (коэффициентах).

Этот метод удобен тем, что для вновь создаваемой машины можно с достаточной степенью приближения подсчитать показатель ремонтосложности R, если известно влияние на него основных конструктивных факторов и технических характеристик. Эти корреляционные зависимости, получены на основании исследования и анализа фактической трудоемкости различных изделий. Ведущее влияние на показатель ремонтосложности оказывают вес машины и ее габариты, мощность привода, общее число деталей или сопряжений в машине, конструктивные параметры данной модели и т. п.

2. Показатель сохраняемость

Сохраняемость - свойство объекта сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хранения и транспортирования. Практическая роль этого свойства особенно велика для приборов.

Сохраняемость объекта характеризуется его способностью противостоять отрицательному влиянию условий и продолжительности хранения и транспортирования на его безотказность, ремонтопригодность и долговечность. Сохраняемость представляют в виде двух составляющих, одна из них проявляется во время хранения, а другая - во время применения объекта после хранения и/или транспортирования. Очевидно, что продолжительное хранение и транспортирование в необходимых условиях для многих объектов может отрицательно влиять не только на их поведение во время хранения или транспортирования, но и при последующем применении объекта. Вторая составляющая сохраняемости имеет особенно существенное значение. Основными показателями сохраняемости являются: средний срок сохраняемости и гамма-процентный срок сохраняемости.

Первый из указанных показателей представляет собой математическое ожидание срока сохраняемости, а второй - срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью, выраженный в процентах.

Средний срок сохраняемости определяется по формуле:

где f(t) - плотность распределения наработки до срока сохраняемости.

Гамма-процентный срок сохраняемости определяется из уравнения

где Ty - гамма-процентный срок сохраняемости.

При у = 100% гамма-процентный срок сохраняемости называется установленным сроком сохраняемости, а при у = 50% - медианным сроком сохраняемости.

Срок сохраняемости - это такая продолжительность пребывания объекта в режимах хранения и/или транспортирования, при которой изменения значений показателей безотказности, ремонтопригодности и долговечности объекта, обусловленные его хранением и транспортированием, находятся в допускаемых пределах.

Следует различать сохраняемость объекта до ввода в эксплуатацию и сохраняемость объекта в период эксплуатации (при перерывах в работе). Во втором случае срок сохраняемости входит составной частью в срок службы.

В зависимости от особенностей и назначения объекта срок сохраняемости его до ввода в эксплуатацию может включать в себя срок сохраняемости в упаковке и/или законсервированном виде, срок монтажа и/или срок хранения на другом упакованном и/или законсервированном более сложном объекте.

Кроме указанных показателей для количественной оценки свойства сохраняемости могут использоваться и другие вероятностные и статистические показатели (например, вероятность работоспособного состояния в течение срока хранения и/или транспортирования и др.). При их определении используются данные об отказах объекта в режиме (состоянии) хранения и транспортирования.

Список использованной литературы