ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ОСНОВЫ  ПОВЫШЕНИЯ  ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ  НАДЕЖНОСТИ  ПОПЕРЕЧНЫХ  ГРАБЛЕЙ  СЕНА

Акопян  Оганес  Тельманович

канд.  техн.  наук,  доцент  Национального  аграрного  университета  Армении,  Республика  Армения,  г.  Ереван

Е-mail: 

TECHNICAL  AND  TECHNOLOGICAL  PRINCIPLES  OF  INCREASING  HAY  DUMP  RAKE  OPERATIONAL  RELIABILITY

Hovhannes  Hakobyan

сandidate  of  Technical  Sciences,  Associate  professor  of  National  Agrarian  University  of  Armenia,  Republic  of  Armenia,  Erevan

АННОТАЦИЯ

Представлены  результаты  исследований  эксплуатационной  надежности  поперечных  граблей  сена  при  работе  на  горных  природных  сенокосах,  засоренных  камнями.  На  основании  анализа  полученных  результатов  предложены  технико-технологические  мероприятия  по  повышению  их  надежности  и  производительности. 

ABSTRACT

The  article  presents  the  research  results  on  operational  reliability  of  hay  dump  rake  while  working  on  stone-covered  highland  natural  grasslands.  Based  on  the  obtained  results  we  propose  technical  and  technological  measures  for  increasing  the  dump  rake  reliability  and  performance. 

Ключевые  слова :  горный  природный  сенокос;  сено;  поперечные  грабли;  эксплуатационная  надежность;  производительность.

Keywords :  highland  natural  grassland;  hay;  dump  rake;  operational  reliability;  performance.

В  республике  Армения  более  56  %  сена  для  стойлового  содержания  скота  добывается  из  природных  сенокосов,  однако  около  600  тыс.  га  кормовых  угодий  покрыты  поверхностными  и  полускрытыми  камнями,  что  препятствует  работе  сеноуборочных  машин  [2,  с.  95].  В  таких  условиях,  при  столкновении  с  камнями,  очень  часто  возникают  различные  отказы  —  ослабления,  деформации  или  поломки  деталей.  На  рис.  1  приведены  фрагменты  характерных  отказов  поперечной  грабли  ГПП  —  6,0  Г  при  работе  на  сенокосах,  засоренных  камнями.  Отказы  снижают  эксплуатационную  надежность  сеноуборочных  машин,  следовательно  и  их  производительность,  в  итоге  повышается  себестоимость  и  снижаются  качество  и  количество  убранного  корма.  Для  разработки  мероприятий  по  повышению  эксплуатационной  надежности  сеноуборочных  машин  в  2011—2014  гг.  нами  проводились  исследования  на  природных  сенокосах  альпийского  пояса  Гегамского  хребта  Котайского  региона  РА. 

Рисунок  1.  Фрагменты  характерных  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г  при  работе  на  сенокосах,  засоренных  камнями

Под  наблюдением  находились  все  сеноуборочные  машины  различных  марок  —  косилки,  грабли,  пресс-подборщики.  В  качестве  основых  критериев  надежности  выбраны:  среднее  время  безотказной  работы  Т_ср  и  восстановления  ,  интенсивность  возникновения    и  восстановления    отказов,  вероятность  безотказной  работы  P(t)  и  восстановления  ,  а  также  коэффициенты  готовности  К_г  и  восстановления  К_В  машины  и  др.

При  помощи  указанных  критериев  нами  оценена  степень  надежности  отдельных  машин  сеноуборочного  комплекса,  однако  в  данной  статье  приведены  лишь  материалы  надежности  поперечной  грабли  ГПП-6,0  Г.

В  процессе  эксплуатации  грабля  ГПП-6,0  Г  возникли  226  отказов.  После  обработки  статистических  данных  сумма  длительности  безотказной  работы  составила  час.  Для  построения  диаграммы  плотности  вероятностей  безотказной  работы,  число  интервалов  определили  по  формуле:

.                                (1)

Распределение  интервалов  безотказной  работы  ГПП  –  6,0  Г  приведено  в  таблице  1.

Таблица  1.

Распределение  интервалов  безотказной  работы  по  времени

Для  каждого  интервала  определили  статистическую  плотность  вероятностей  распределения  времени  безотказной  работы  по  формуле:

  ,                                      (2)

где:    —  количество  отказов  в    интервале;

  —  величина  интервала,  ч;

Статистическая  диаграмма  плотности  вероятностей  безотказной  работы  грабля  ГПП-6,0  Г  представлена  на  рис.  2. 

Рисунок  2.  Диаграмма  плотности  вероятностей  безотказной  работы  грабля  ГПП-6,0  Г

Рисунок  3.  График  изменения  экспериментальной  и  теоретической  функций  вероятности  безотказной  работы  грабля  ГПП-6,0  Г

Данные  таблицы  1  и  диаграммы  (рис.  2)  показывают,  что  эксплуатационная  надежность  грабля  невелика.  Так,  после  ввода  грабля  в  эксплуатацию  общее  количество  отказов  при  работе  до  0,9  ч.  составило  около  20  %,  до  1,8  ч.  —  37  %,  до  4,5  ч.  —  80  %,  до  6,3  ч.  —  97  %.  Для  определения  закономерности  изменения  статистической  и  вероятной  функции  надежности  расчитаны:  математическое  ожидание  —  T_ср  =  2,9  ч;  интенсивность  возникновения  отказов  λ=0,34;  среднее  квадратическое  отклонение  –σ=2,14  ч;  коэффициент  вариации  —  .

Полученные  величины  дали  возможность  рассчитать  цифровые  значения  статистической  функции  вероятности    безотказной  работы  грабля  ГПП-6,0  Г  в  интервале  времени  и  построить  ее  график.

В  момент  начала  работы  грабля  на  100  %  работоспособна,  что  соответствует  первому  интервалу  —  t  =0.  Следовательно,  вероятность  равна  единице  —  P  (0)  =  1.

Расчеты  проведены  также  для  других  интервалов  по  формуле:

  ,                                        (3)

и  построен  график  изменения  статистической  функции  надежности  грабля  ГПП-6,0  Г  по  времени  (рис.  3).  Из  рис.  3  и  значения  коэффициента  вариации  видно,  что  для  расчета  функции  вероятности  и  построения  графика  можно  применять  экспоненциальный  закон  распределения:

  .                                           (4)

Подставляя  полученные  расчетные  данные  в  диаграмму  (рис.  3),  получим  график  теоретической  функции  надежности.

Из  рис.3  видно,  что  статистические  и  теоретические  функции  совпадают,  что  указывает  на  достоверность  полученных  величин.  Это  проверено  и  критерием  Пирсона    [1,  с.  104].  В  этом  случае  результаты  также  удовлетворительны.

Из  графика  (рис.  3)  также  видно,  что  эксплуатационная  надежность  грабля  ГПП-6,0  Г  очень  низкая.

При  применении  экспоненциального  закона  распределения  случайных  величин,  доверительные  границы  функции  надежности  рассчитываются  по  формулам:

,                (5) 

,                         (6)

где  значения  величин    и  определяются: 

,      (7)

,             (8)

где    и    —  коэффициенты  оценки  точности  параметра  Т_ср,  цифровые  значения  которых  по  таблице  8.4  [3,  с.  272]  для  значений  достоверности  γ  =  90  %  и  числа  отказов  n=226,  совставляют:  =  0,91  и  =1,12.

Тогда 

.                   (9)

  ,  (10)

:          (11)

На  основании  расчетов  проделанные  по  формулам  (10)  и  (11)  построен  график  (рис.  4).

Рисунок  4.  График  доверительной  границы  функции  надежности  грабля  ГПП-6,0  Г

Рисунок  5.  Гистограмма  распределения  длительности  восстановления  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г

Математическая  суть  графика  заключается  в  следующем:  в  любой  точке  поверхности  замкнутой  кривыми    и    вероятность  исправного  состояния  грабля  соответствует  ординате  этой  точки.

Характеристики  ремонтопригодности  грабля  рассчитаны  тем  же  методом,  что  и  характеристики  безотказной  работы.

По  статистическим  данным,  время,  затраченное  на  ликвидацию  226  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г  равно  144  ч.

После  обработки  этих  данных  получили:

отк/ч.

Распределение  интервалов  возникновения  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г  приведено  в  таблцие  2.

На  рис.  5  показана  гистограмма  распределения  времени  восстановления  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г,  построенная  на  основании  данных  таблицы  2.

Отказы  в  основном  кратковременные.  Так,  число  отказов  (132),  имеющих  длительность  меньше  0,6  ч,  составляет  58  %,  а  число  отказов  имеющих  длительность  меньше  0,9  ч,  составляет  90  %  от  общего  числа  отказов.  Это  обьясняется  тем,  что  при  столкновении  с  камнями  отказы  в  основном  возникают  у  пальцев,  которые  ломаются,  изгибаются  и  т.  д.

Таблица  2.

Распределение  интервалов  возникновения  отказов  по  времени

В  других  интервалах  длительность  отказов  велика  (1,2—2,7  ч),  однако  их  количество  небольшое.

Анализ  гистограммы  и  величина  коэффициента  вариации  показывают,  что  случайное  время  восстановления    подчиняется  закону  распределения  Эрланга.  Это  подтверждается  и  критерием  Пирсона  .Следовательно,  для  выяснения  закономерностей  изменения  функций  статистической  и  теоретической  вероятностей  использованы  следующие  расчетные  формулы: 

    (  12)  ; 

  (13)  .

На  основании  расчетов,  на  рис.  6  приведены  закономерности  изменения  функций  статистической  и  теоретической  вероятностей  восстановления  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г.  Из  рис.  6  видно,  что  статистические  и  теоретические  закономерности  совпадают.  Это  означает,  что  закон  Эрланга  выбран  верно.  Рис.  6  позволяет  определить  и  спланировать  требуемую  вероятность.  Например,  для  ликвидации  отказов  в  интервале  0—0,6  ч,  которые  составляют  58  %  от  общих  отказов,  средняя  вероятность  составляет  всего  24  %,  для  интервала  1,2—1,8  ч.  —  94  %,  а  для  интервала  1,8—2,7  ч.  (всего  1,33  %  от  общего  числа  отказов)  требуется  приблизительно  100  %-ная  вероятность.

Анализ  результатов  производственных  испытаний  показывает,  что  эксплуатационная  надежность  грабля  ГПП-6,0  Г  низкая  —  в  течении  797  ч  работы  возникло  226  отказа.  Это  означает,  что  через  3,5  ч  грабля  прекратит  свою  работу.  Длительность  времени  безотказной  работы  грабля  составила  653  ч,  а  на  восстановление  отказов  было  затрачено  144  ч,  т.  е.  в  течении  797  ч  работы  грабля,  неполезная  работа  составляет  18  %.  Необходимо  учесть,  что  во  время  производственных  испытаний  грабля  ГПП-6,0  Г  принимались  во  внимание  только  те  отказы,  которые  возникали  вследствие  столкновения  рабочих  органов  грабля  с  камнями.

Рисунок  6.  Закономерности  изменения  функций  статистической  и  теоретической  вероятностей

Рисунок  7.  График  доверительной  границы  функции  вероятности  восстановления  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г

Для  более  наглядного  представления  об  уровне  надежности  грабля,  было  рассчитано  среднее  статистическое  значение  коэффициента  готовности:

.  (14)

Это  означает,  что  из  общего  времени,  равного  797  ч,  полезная  работа  грабля  составила  82  %.  Это  в  том  случае,  когда  установлено,  что  коэффициенты  готовности  машин  и  оборудования  для  животноводства  и  кормопроизводства  должна  быть  не  меньше  0,94.

Определено  также  возможное  значение  неизвестного  параметра    восстанавливаемости  грабля  ГПП-6,0  Г  с  достоверностью  .  Число  отказов  n  =  226,  время  восстановления  отказов  .

Из  таблицы  8.5  [3,  с.  276]  для  n  =  226,  определились:    и  .

Максимальное  и  минимальное  доверительные  границы  для  :

  .  (15)

Доверительная  граница  вероятности    восстановления  отказов  находится  в  интервале  между  уравнениями: 

  (16) 

  (17)

По  формулам  (16)  и  (17)  построен  график  доверительной  границы  функции  вероятности  восстановления  отказов  грабля  ГПП-6,0  Г  (рис.  7).

Большое  количество  отказов  и  низкая  эксплуатационная  надежность  грабля  обусловлены  засоренностью  камнями  горных  сенокосов.  Уборка  камней  даст  возможность  повысить  эксплуатационную  надежность  до  90  %.

Список  литературы:

1.Волчкевич  Л.И.  Надежность  автоматических  линий.  М.:  Машиностроение,  1969.  —  309  с.

2.Тарвердян  А.П.,  Акопян  О.Т.,  Айрапетян  Д.Т.  Технико-технологические  основы  повышения  эксплуатационной  надежности  сеноуборочных  машин//Известия  Национального  аграрного  университета  Армении.  2013.  №  4.

3.Шишонок  Н.А.,  Репкин  В.Ф.,  Барвинский  Л.Л.  Основы  теории  надежности  и  эксплуатации  радиоэлектронной  техники.  М.:  Советское  радио,  1964.  —  552  с.