Подземный транспорт Контактный электровоз К14

ПРЕДПОСЫЛКИ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТА
ГОРНО-ШАХТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО КРИТЕРИЮ
МИНИМИЗАЦИИ РЕСУРСНЫХ ЗАТРАТ
Характер протекания процесса старения узлов и деталей ГШО, как практически и всех технических систем, зависит от времени. Эта зависимость характеризуется тремя основными периодами (рис. 1).

Рис. 1. а) Закономерности изменения физико-механических свойств материалов и удельных нагрузок в процессе старения типовых элементов машин;
б) Изменение технико-экономических эксплуатационных показателей типовых элементов машин в процессе их старения:
1 – Коэффициент трения К;
2 – Энергозатраты Э;
3 – Абсолютный износ i.
в) Вероятностно-статистические характеристики надежности для определения межремонтного периода типовых элементов машин:
1 – ƒ(t);
2 – λ₁(t)=t_itgα₁;
3 – λ₂(t)=t_jtgα₂–b₁;
4 – λ(t);
5 – λ*(t).

Зона «0-t₁», связанная с уменьшением интенсивности отказов λ(t), скорости изнашивания и удельных энергозатрат, называется периодом приработки. Именно в этот период наиболее отчетливо проявляются дефекты деталей, приобретенные в результате ошибок на этапах конструирования, производства и эксплуатации. Основная доля дефектов, как правило, связана с производственными ошибками: несоблюдением техпроцесса, износом станков и оборудования, неудовлетворительным качеством материалов и комплектующих, и др. Ошибки конструирования могут быть вызваны недостаточным учетом реальных условий работы деталей и механизмов.
Для начала эксплуатации весьма важным моментом является обоснованный выбор режима работы (приработки), при котором обеспечивается минимальный первичный износ деталей.
Зона «t₁-t₂» соответствует периоду установившихся режимов эксплуатации и характеризуется стабилизацией интенсивности отказов. Расходы на ремонт и энергозатраты в этот период минимальны. На этом участке λ(t)≈const, т.е. имеет место экспоненциальный закон распределения контролируемых параметров работы машин.
По мере накопления остаточных деформаций и износа несущих поверхностей деталей, нарушается нормальная работа триботехнических сопряжений, увеличивается коэффициент трения К и растут удельные энергозатраты Э (рис 1, б) [3, 4]. Начиная с момента t₂ оборудование вступает в третью зону эксплуатации — ускоренного старения, при котором интенсивность отказов возрастает, точка перелома, как правило, связана с наступлением предельного состояния.
Для определения верхнего предела области изменения удельных затрат на ремонт и, соответственно, периода нахождения машины в эксплуатации, ограниченной пределом существования механической системы, необходимо определить значение ординаты характерной точки перелома λ характеристики.
Можно принять, что физико-механические свойства, являясь случайной величиной с диапазоном рассеяния от S_М1 до S_М2, в ходе эксплуатации по мере развития процессов старения ухудшаются и математическое ожидание значений этих свойств (см. рис. 1, а, линия В) падает.
Возрастающая удельная нагрузка, воздействующая на изделие, также является случайной величиной с начальным рассеиванием S_Н1 и последующим его возрастанием до S_Н2, а математическое ожидание (см. рис. 1, а, линия А) изменяется во времени, что также связано с развитием процессов старения. Очевидно, что отказы из-за старения произойдут в области перекрытия S распределений ƒ₁(σ_М) и λ₂(σ_Н) с определенной вероятностью отказов. Характерная точка M[λ(t),t] перелома эмпирической λ* характеристики, как правило, соответствует области перекрытия распределений ƒ₁(σ_М) и ƒ₂(σ_Н) и объясняется нарастающим во времени удельным нагружением деталей и снижением их несущей способности, приводящим к соответствующим отказам. Точка перелома на кривых интенсивностей отказов, как правило, располагается в правой части кривой распределения (см. рис. 1, в).
Таким образом, очевидно, что эффективный период восстановления нормированного состояния системы связан с зоной ускоренного старения – M[λ(t),t]. Наличие характерной точки перелома зависимости λ*(t) позволяет выявить период установившихся процессов старения и этим предотвратить эксплуатацию в третьей зоне, характеризующейся возрастающей интенсивностью отказов, увязав межремонтный период с этой точкой, и решить рассматриваемую задачу в случае нормального закона и закона распределения Вейбулла сопоставлением и исследованием статистических зависимостей λ*(t) и ƒ*(t). При явно выраженной корреляции роста затрат на ремонт с интенсивностью отказов (рис. 1, б), определяемая величина верхнего предела периода эксплуатации Т^В_П.С. (рис. 1, в) на основе статистических моделей состояния будет адекватна моменту постановки оборудования на ремонт по критериям минимизации ремонтных затрат и энергосбережения.
С целью определения координаты характерной точки перелома М[λ(t),t] (см. рис. 1, в) в соответствии с методикой [5] общая совокупность λ*(t) разбивается на две – i е и j е совокупности, причем соотношение соседних (по интервалам) величин эмпирической интенсивности отказов принимается λ_i(t)/λ_j(t)≥2 и составляются два линейных уравнения: