Прогнозирование надежности двигателя ЯМЗ-240н при эксплуатации в северных условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат технических наук Бояршинов, Анатолий Леонидович

• Бояршинов, Анатолий Леонидович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Бояршинов, Анатолий Леонидович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КАРЬЕРНОГО САМОСВАЛА БЕЛАЗ-7548 В УСЛОВИЯХ ХОЛОДНОГО КЛИМИТА.

1.1. Характеристика карьерного самосвала БелАЗ

1.2. Влияние условий эксплуатации на работоспособность карьерных самосвалов БелАЗ - 7548.

1.3. Оценка эффективности использования самосвала БелАЗ

ГЛАВА 2. СИСТЕМА СБОРА И ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ САМОСВАЛА БЕЛАЗ-7548 В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА.

2.1. Свойства и показатели надёжности.

2.2. База данных об отказах двигателя самосвала БелАЗ

2.3. Статистическая обработка информации работоспособности двигателей ЯМЗ-240н.

ГЛАВА 3. МЕТОД СТРУКТУРНОЙ МИНИМИЗАЦИИ РИСКА ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯМ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ЯМЗ-240н

3.1. Выбор метода для определения вероятностных параметров заданного объекта.

3.2. Восстановление функции плотности вероятности температур

3.3. Метод структурной минимизации риска в задачах восстановления функции плотности вероятности температур.

3.4. Модель прогноза отказов в вычисленном интервале температур

ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ ПОВЫШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ТЕХНИКИ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

4.1 Анализ существующих принципов нормирования и распределения за пасных частей.

4.2. Методы корректирования норм расхода запасных частей с учётом климатических условий.

4.3. Методика определения дифференцированных норм расхода запасных частей.

4.4. Определение зональных коэффициентов корректирования норм расхода запасных частей.

4.5. Расчёт годовой потребности в запасных частях для техники, эксплуатирующейся в условиях холодного климата.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогнозирование надежности двигателя ЯМЗ-240н при эксплуатации в северных условиях»

Актуальность работы. Суровые природно-климатические условия районов холодного климата предъявляют повышенные требования к автотранспортным средствам, эксплуатирующимся в этом регионе. При эксплуатации карьерных автосамосвалов с понижением температуры возрастает количество отказов. Ущерб от простоев по устранению отказов усугубляется увеличением времени ремонта из-за отсутствия необходимых запасных частей. Около 70% всех карьерных автосамосвалов эксплуатируется в условиях холодного климата. Автомобиль БелАЗ-7548, имеющий двигатель ЯМЗ-240н, представляет собой двухосный короткобазный самосвал с приводом на заднюю ось, обладающий высокими эксплуатационными качествами и соответствующий особенностям работы в карьерах. Широкое применение данного автосамосвала позволяет сократить сроки ввода в эксплуатацию предприятий горнодобывающей промышленности и гидроэнергетики, снизить расходы на приобретение и эксплуатацию оборудования и содержание коммуникаций, резко повысить производительность труда. Поэтому анализ отказов и прогнозирование надёжности двигателя ЯМЗ-240н является задачей, решение которой позволяет осуществить ряд организационных и технических мероприятий, направленных на снижение потерь из-за неприспособленности техники к северным условиям.

Использование методов прогнозирования, основанных на ресурсных расчётах, представляет собой трудоёмкий вычислительный процесс, поэтому возникает необходимость в разработке новых методик, позволяющих быстро и эффективно определять количество отказов.

Работа выполнена в Якутском Государственном университете имени М.К. Аммосова и Институте физико-технических проблем Севера СО РАН в рамках: темы 1.11.1.10. "Разработка методов моделирования неравновесных процессов в гетерогенных материалов и создание новых материалов, технологий и основ оптимального проектирования для повышения надёжности и работоспособно5 сти конструкции и машин, работающих под действием статических и динамических нагрузок в условиях Крайнего Севера". Раздел 4 № ГР 01.9.6003475.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка математической модели прогноза надёжности двигателей ЯМЗ-240н БелАЗ-7548 с учётом восстановления многомодальной функции плотности вероятности температур.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:

- разработать и создать базу данных об отказах двигателей ЯМЗ-240н в районе холодного климата;

- выявить детали, системы и механизмы, лимитирующие работоспособность двигателя ЯМЗ-240н;

- провести анализ надёжности двигателя ЯМЗ-240н при эксплуатации в северных условиях;

- разработать математическую модель прогноза надёжности двигателя ЯМЗ-240н в условиях низких температур с учётом восстановления многомодальной функции плотности вероятности температур;

- провести ретроспективный анализ вычисленных значений математической модели с фактическими данными об отказах двигателя ЯМЗ-240н;

- с использованием предложенной математической модели разработать методику расчёта коэффициента коррекции расхода запасных частей для техники, эксплуатируемой в северных условиях.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- построена математическая модель прогноза возникновения отказов двигателя ЯМЗ-240н автосамосвала БелАЗ-7548 с учётом восстановления многомодальной функции плотности вероятности температур;

- разработана методика прогнозирования надёжности двигателя ЯМЗ-240н с использованием построенной математической модели; 6

- рассчитаны корректирующие коэффициенты к нормам расхода запасных частей, основанные на численных значениях метематической модели прогнозирования надёжности двигателя ЯМЗ-240н.

Практическая ценность. На основе имеющегося фактического материала о надёжности двигателя ЯМЗ-240н, эксплуатируемого в условиях низких температур, создана база данных. Разработаны и рассчитаны коэффициенты, корректирующие нормы расхода запасных частей.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: международной научно-технической конференции, г.Тюмень; научно-практической конференции, посвященной 40-летию Якутского государственного университета, г.Нерюнгри; пятой городской научно-практической конференции, посвященной пятилетию Мирнинского филиала ЯГУ им. М.К.Аммосова, г. Мирный.

Всего опубликовано 9 научных работ, из которых 7 отражают основное содержание диссертации.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и приложения. Содержит 106 страниц, включая рисунков 12,таблиц 25, приложения 6 и список использованной литературы из 81 наименований.

Заключение диссертации по теме «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», Бояршинов, Анатолий Леонидович

ВЫВОДЫ

В результате выполненных исследований в диссертационной работе осуществлено теоретическое обобщение и решение научной задачи, имеющей важное народно-хозяйственное значение - разработка и реализация комплекса организационных факторов по повышению работоспособности и эффективности использования автосамосвалов БелАЗ-7548 на горных предприятиях.

1. Разработана и создана база данных об отказах двигателей ЯМЗ- 240н, которая включена в банк данных «Техника Севера».

2. В результате статистической обработки информации выявлены системы и механизмы, лимитирующие надёжность двигателя ЯМЗ-240н - это система охлаждения (коэффициент корреляции К равен -0.673 и кривошипно-шатунный механизм (Я = - 0.763).

3. В результате статистической обработки отказов системы охлаждения и КШМ двигателя ЯМЗ-240н выявлены детали, наиболее подвержены влиянию низких температур, прокладка головки блока (Я = -0.692); головка блока цилиндров (II = - 0.612) и поршни (И. = - 0.747).

4. Построена математическая модель прогноза надёжности двигателя ЯМЗ-240н с учётом восстановления многомодальной функции плотности вероятности температур.

5. Предложена методика применения метода структурной минимизации риска для прогноза надёжности двигателя ЯМЗ-240н.

6. Численный расчёт по предложенной математической модели показал удовлетворительное совпадение результатов прогноза с фактическими данными, ошибка составляет 22%.

7. Разработана методика расчёта коэффициента коррекции расхода запасных частей с использованием математической модели прогнозирования отказов.

91

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Бояршинов, Анатолий Леонидович, 2000 год

1. Андерсон T.B. Статический анализ временных рядов.Изд. Мир. М.: 1976,754с.

2. Айвазян С.А., Бежаева З.И., Староверов О.В. Классификация многомерных наблюдений. -М.: Статистика, 1974.

3. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика . -М.: Финансы и статистика, 1983.

4. Айзерман М.А., Браверман Э.М., Розоноэр Л.И. Метод потенциальных функций в теории обучения машин. М.: Наука, 1970.

5. Алгоритмы обучения распознаванию образов. Под ред. Вапника В.Н. -М.:Советское радио, 1973

6. Бодман Г. Результаты научных исследований экспедиции к Южному полюсу 1901-1903г.г. (т.2). Стокгольм.

7. Букин A.A. «Исследования и пути улучшения эксплуатационных режимов работы грузовых автомобилей в зонах сурового климата». Дис.на соискание уч. степени к.т.н. М., МАДИ, 1963г.(168).

8. Бруевич Н.Г. Надёжность, долговечность, точность. В кн. "О надёжности сложных технических систем", "Советское радио", 1966, С. 7-26.

9. Бруевич Н.Г. Сергеев В.И. Основы нелинейной теории прочности и надёжности устройств. М., "Наука", 1976. 136с.

10. Берещадский Д.Г. Практическое программирование на Dbase. М.: Финансы и статистика, 1989, - 192с.

11. Браверман Э.М., Мучник И.В. Структурные методы обработки эмпирических данных,- М.: Наука, 1983.

12. Вейбулл В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М.: Машиностроение, 1964, 275с.

13. Верлань А.Ф., Сизиков B.C. Методы решения интегральных уравнений с программами на ЭВМ. Киев: Наукова думка, 1978.

14. Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по империческим данным. -М.: Наука, 1972

15. Вапник В.Н., Червоненкис А.Я. Теория распознавания образов. М.: Наука, 1974.

16. Вапник В.Н., Стефанюк А.Р. Непараметрические методы восстановления плотности вероятности. Автоматика и телемеханика, 1978, № 8, с. 38-52 с.

17. ГОСТ 16350-70. Климатические зоны СССР. Районирование по воздействию климата на технические изделия и материалы. Статистические параметры климатических факторов. М., Изд. Стандартов, 1970, 28с.

18. Григорьев P.C. и др. Хладноломкость металлоконструкций и деталей машин. М., Наука, 1969, 96с.

19. Григорьев P.C., Иванов Е.Е., Ишков A.M., Степанов В.П. Вероятность отказов автомобилей при низких температурах. В сб. Работоспособность техники в условиях климатических низких температур, Якутск, Изд. ЯФ СО АН СССР, 1978, с. 19-25.

20. Григорьев P.C. Ларионов В.П. Уржумцев Ю.С. Методы повышения работоспособности техники в северном исполнении, - Новосибирск, Наука, 1987, - 253с.

21. Григорьев P.C., Иванов Е.Е., Зудов Г.Ю., Яковлев П.Г. Коэффициент отказов систем автосамосвалов большой грузоподъёмности. В сб. Повышение хладостойкости и несущей способности конструкций. Якутск. Изд. ЯФ СО АН СССР, 1987.93

22. ГОСТ 13377-75. Надёжность в технике. Термины и определения. М., Изд. Стандартов, 1975, 21с

23. Гренандер У. Лекции по теории образов. Синтез образов. М.: Мир, 1979.

24. Гренандер У. Лекции по теории образов. Анализ образов. М.: Мир, 1981.

25. Гренандер У. Лекции по теории образов. Регулярные структуры. М.: Мир, 1983.

26. ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические пара метры климатических факторов для технических целей. Государственный комитет СССР по стандартам. М., 1981, 140с.

27. Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен. М.: Мир, 1976.

28. Зудов Г.Ю. «Надёжность карьерных автосамосвалов в условиях холодного климата». Дис. Нап соискание уч. степени к.т.н., Якутск, ИФТПС, 1996г.(125).

29. Ишков A.M. «Исследование эксплуатационных свойств автомобилей в условиях холодного климата». Автореферат на соискание уч. степени к.т.н. Москва, МАДИ, 1982,18с.

30. Иващенко Н.И., Трикозюк В.А., Тесяк A.A. Определение потребности в запасных частях при внезапных отказах деталей. Автомобильная промышленность N1, 1976, с.11-13.

31. Иващенко Н.И., Трикозюк В.А. К методике определения количества запасных частей по данным интенсивности изнашивания деталей автомобилей. Автомобильная промышленность N9, 1974, с. 26-28.

32. Карьерные самосвалы и их модификации. Руководство по эксплуатации. Республика Беларусь. 1997г.

33. Кох П.И. Надёжность горных машин при низких температурах. М., Недра, 1972, 192с.

34. Козлов А.Г. Микова А.И. Григорьев P.C. Принципы инженерного рай -онирования холодного климата. В сб. Работоспособность техники в условиях94климатических низких температур, Якутск, Изд. ЯФ СО АН СССР, 1978, с. 3-9.

35. Крамаренко Г.В., Николаев В.А. Безгаражное хранение автомобилей, М., Высшая школа, 1975, 72с.

36. Крамаренко Г.В. Техническая эксплуатация автомобилей. М., Транспорт, 1972, 440с.

37. Кузьмин В.Р. Ишков A.M. Прогнозирование хладостойкости конструкций и работоспособности техники на Севере. М., Машиностроение, 1996г. 304с.

38. Канторович JI.B., Анилов Г.П. Функциональный анализ в нормированных пространствах. М., 1959.

39. Колегаев Р.Н. Определение оптимальной долговечности технических систем. М., Советское радио, 1967.

40. Колмогоров А.Н., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. -М.: Наука, 1976.

41. Лосавио Г.С. «Эксплуатация автомобилей при низких температурах» Транспорт, Москва, 1973г. (117).

42. Лукинский B.C., Зайцев E.H. «Прогнозирование надёжности автомобилей», Политехника, Ленинград, 1991г. 224с.

43. Ларионов В.П., Ковальчук В.А. Хладостойкость и износ деталей машин сварных соединений. Изд. Наука,СО АН СССР, Новосибирск, 1976, 206с.иио

44. Лейкам Э.Я. Статистические методы определения расхода деталей сельскохозяйственных машин. Труды ГОСНИТИ т.9, 1966.

45. Ларионов В.П., Ишков A.M., Зудов Г.Ю., Кузьминов М.А. и др. Методика определения дифференцированных норм расхода запасных частей для технических изделий, эксплуатируемых в районах холодного климата. г.Якутск, изд. ЯНЦ СО АН СССР, 1989. 53с.

46. Миркин Б.Г. Анализ качественных признаков. М.: Статистика, 1980.

47. Методика нормирования расхода запасных частей к автомобильной технике (руководящий материал). Минавтопром СССР, М., 1988.

48. Методика разработки нормативов потребности запасных частей в arpe95гатах к автомобилям, тракторам и сельхозмашинам на ремонтно эксплуатаци -онные нужды. Издательство ГОСНИТИ, М., 1974.

49. Методика исследования и разработки норм расхода запасных частей на ремонт подвижного состава автомобильного транспорта. ЦНИЛ, М., 1974, 37с.

50. Наумов Г.В. «Западная Якутия» Москва, Наука, 1962г.8с.

51. Нисневич А.И. Исследование вопросов установления общесоюзных норм расхода запасных частей. В кн. Общие вопросы надёжности тракторных конструкций. Труды НАМИ, вып.232. М., 1974, с.35-45.

52. Прикладной климатологический справочник Северо-Востока СССР (под редакцией Клюкина Н.К.). Магаданское книжное издательство. 1960, 427с.

53. Пронников A.C. Надёжность машин. М.: Машиностроение, 1978, -592с.

54. Проников A.C. Основы надёжности и долговечности машин. М, Изд. Стандартов, 1969. 160с.

55. Проников A.C. Параметрическая надёжность машин. М, "Знание", 1976. 46с.

56. Положения по техническому обслуживанию и ремонту подвижного состава автомобильного транспорта. М., Транспорт, 1972, 56с.

57. Положение о техническом обслуживании и текущем ремонте подвижного состава авто -транспорта. Автоиздат, 1963.

58. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта (2 редакция). М., 1982, 116с.

59. Положение о техническом обслуживании и ремонте подвижного состава автомобильного транспорта, изд. "Транспорт", М., 1986.

60. Программа « Сибирь». Рекомендации по повышению работоспособности горнотранспортной техники. (ИФТПС) г. Якутск, 1990.

61. Резник Л.Г. и др. Температурный режим основных агрегатов и топливная экономичность автомобилей. В сб. Проблемы адаптации автомобиля к суровым климатическим условиям Севера и Севера. Вып. 63, Тюмень, 1977, с. 2030.96

62. Растригин J1.A., Эренштейн Р.Х. Метод коллективного распознавания. -М.: Энергоиздат, 1981.

63. Разработка предложений по нормам расхода запасных частей для грузовых автомобилей отечественного производства. Отчёт НИР, НИИАТ. М., 1976, 171с.

64. Спесивцева H.A. «Климатические особенности Западной Якутии» в кн. «Геокриологическое исследование в Западной Якутии» г. Новосибирск 1980г

65. Телушкин В.Д. и др. Строительные и дорожные машины для районов с холодным климатом. М., Машиностроение, 1978,198с.

66. Толковый словарь по вычислительной технике. М.: Машиностроение, 1989. - 585с.

67. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. -М.: Наука, 1974.

68. Фукунага К. Введение в статистическую теорию распознования образов. -М.: Наука, 1979.

69. Фу К. Последовательные методы в распознавании образов и обучения машин. М.: Наука, 1971.

70. Шейнин A.M. Эксплуатационная надёжность автомобилей /ЦНТБ. М.: 1973.-73 с.

71. Шишонок H.A. Репкин В.Ф. Бравинский Л.Л. Основы теории надёжности и эксплуатации радиотехнической аппаратуры. Изд. "Советское радио", 1964.

72. Шишонок H.A. Надёжность радиоэлектронной аппаратуры. Лекции 17-18,КВИРТУ, 1963.

73. Шишонок H.A., Сенецкий С.А. О влиянии вида законов распределения времени безотказной работы и времени восстановления на характеристики надёжности дублированной системы. Труды КВИРТУ, 1965, № 38.

74. Шишонок H.A., Ластовченко М.М. Обоснование периодичности проведения профилактических мероприятий. Труды КВИРТУ, 1963, № 34.

75. Шор Я.Б. Статические методы анализа и контроля качества и надёжно97сти. М.: Изд."Советское радио", 1962.-552с.

76. Шейнин A.M. Методы определения и поддержания надёжности автомобилей в эксплуатации. М.: Транспорт, 1968. - 97с.

77. Шор Я.Б., Поплавский О.Ф. Метод расчёта средних норм запасных частей. В кн. Квали метрические проблемы управления качеством продукции Научные труды ВНИИС, вып. 17, 1974.

78. Экономические и географические проблемы северной техники. М. МГУ, 1972, 290с.

79. Яговкин А.И. Температурный и скоростной режим воздуха, обдувающего агрегаты трансмиссии. В сб. Автомобильный транспорт., вып. 49, Тюмень, ТИИ, 1975, с.134-138.98