Глава 5.
НАДЕЖНОСТЬ И СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА ЛОКОМОТИВОВ, ПУТИ ЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ.
19. НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА, ЕЕ ПАРАМЕТРЫ.
Опыт эксплуатации современных машин и технических устройств показывает, что затраты на поддержание (восстановление) надежности путем ремонта за срок службы в несколько раз превышают затраты на их создание с определенным уровнем надежности. Именно этот факт вызывает необходимость совершенствования, оптимизации системы ремонтного обслуживания машин.
Изменение эксплуатационных показателей машин, в том числе локомотивов, при их использовании — естественный процесс. Карл Маркс отмечал, что «Повреждения; которым подвержены отдельные части машин и т. д., по природе своей случайны, а потому так же случаен и обусловливаемый ими ремонт. Однако из массы этих ремонтных работ выделяются два вида, которые имеют более или менее постоянный характер и приходятся на различные периоды жизни основного капитала: болезни детства и несравненно более многочисленные болезни возраста, вышедшего за пределы средней продолжительности жизни. Например, какой бы совершенной конструкции машина ни вступила в процесс производства, при ее употреблении на практике обнаруживаются недостатки, которые приходится . исправлять дополнительным трудом» . Справедливость этих слов подтверждается всем ходом развития средств производства.
Современные машины состоят из отдельных сборочных единиц и агрегатов, имеющих различные технические ресурсы, что обусловливается их назначением, свойствами материалов и различными условиями эксплуатации. Иногда полагают, что следует стремиться проектировать машину состоящей из деталей с одинаковым сроком службы, которым и будет оцениваться ее долговечность. Такая идеальная машина при эксплуатации не требовала бы никакого ремонта и ее после износа деталей целесообразно было бы заменить новой. Однако создание машин из равнопрочных деталей в ближайшем будущем маловероятно и экономически нецелесообразно, следовательно, сохраняется необходимость в их ремонте.
За счет ремонта достигается наиболее полное использование технических ресурсов деталей, сборочных единиц и агрегатов машины, что обусловливает его экономическую целесообразность. Даже в условиях неспециализированных заводов восстановленная деталь стоит значительно ниже новой.
В нашей стране разработана и внедрена система плановопредупредительных ремонтов (ППΡ), которая, отражая специфику социалистического хозяйства, явилась важнейшим прогрессивным мероприятием, способствующим повышению долговечности оборудования. Система ППР выдержала испытание временем и за период своего более чем 50-летнего существования показала преимущества перед другими системами ремонта: послеосмотровой, стандартной и др. [16, 17].
Важнейшим преимуществом системы ППР является то, что она предусматривает комплекс профилактических мероприятии, исключающих возникновение катастрофического износа и уменьшающих вероятность неожиданного выхода из строя оборудования.
Под системой технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава понимается совокупность техникоэкономических положений, определяющих содержание локомотивного парка в работоспособном состоянии и регламентирующих следующие параметры:
номенклатуру ремонтных обслуживаний (виды осмотров и ремонтов и их количество);
цикличность (чередование) осмотров и ремонтов, т. е. структуру ремонтного цикла;
периодичность ремонтных обслуживаний (межремонтные пробеги и сроки работы;
глубину восстановлений (характеристики осмотров и ремонтов, т. е. объемы ремонтных и контрольно-профилактических работ).
В соответствии с этими параметрами разрабатываются положения, определяющие организацию и технологию технического обслуживания и ремонта. Они являются входными, yправляемыми и влияют на выходные показатели эффективности системы технического обслуживания и ремонта.
Под восстановительной работой понимается некоторое единовременное воздействие на техническую систему (локомотив), целью которого является либо определение состояния системы и ликвидация отказа (если он имеет место), либо улучшение характеристик безотказности, работоспособности и экономичности. Каждая восстановительная работа может быть охарактеризована тремя особенностями, влияющими на ее длительность или на потери, вызванные ее проведением.
Во-первых, восстановительная работа (ремонт) проводится в некоторый случайный момент (например, при отказе локомотива между плановыми ремонтами) или в заранее назначенное время (плановые обслуживание и ремонты). Ремонт в случайный, заранее неизвестный момент может потребовать дополнительного времени на организацию ремонтной бригады, подготовку рабочего места, что увеличивает время восстановления и затраты. К этому необходимо добавить ущерб, наносимый народному хозяйству задержкой поездов из-за отказа локомотива, потерей провозной способности дорог.
Во-вторых, система (локомотив, узел) в начале восстановительной работы может находиться в работоспособном или неработоспособном состояниях. В первом случае необходимо затратить дополнительное время на поиск отказавшего элемента и ликвидацию последствий отказа.
В-третьих, глубина восстановления может быть различной. Она характеризуется тем, какая часть системы обновляется и до какого* уровня в результате проведения данного ремонта. В зависимости от глубины восстановления изменяются характеристики безотказности локомотива при дальнейшей работе.
При классификации восстановительных работ локомотивов можно выделить следующие случаи глубины восстановления: никакого обновления в локомотиве не производится;
после восстановительной работы локомотив полностью обновляется, т. е. все рабочие параметры и характеристики каждого узла и детали восстанавливаются до уровня, предусмотренного техническими условиями на изготовление;
после восстановительной работы обновляется часть элементов локомотивов.
Следует отметить, что восстановительная работа, не обновляющая ни одного элемента, проводится только в работоспособной системе (локомотиве). В этом случае она совершается для определения состояния системы, т. е. является диагностической. В остальных случаях восстановительная работа может проводиться как с работоспособной системой, так и с отказавшей.
Между этими группами работ могут существовать различные соотношения в зависимости от принятых критерия оптимальности и стратегии в проведении технического обслуживания. Но в любом случае основное требование, предъявляемое к системе ремонтного обслуживания, состоит в том, чтобы обеспечить максимальную вероятность того, что в некоторый произвольный момент времени машина окажется исправной и выполнит поставленную задачу, а затраты труда, времени и средств для поддержания машины в исправном состоянии будут минимальны.
В зависимости от назначения и сложности машины профилактические работы могут производиться: по достижении определенной наработки (профилактика по наработке), допустимых значений рабочих параметров (профилактика по состоянию) или по обоим названным показателям (комбинированная профилактика).
Номенклатура видов ремонтов и обслуживании, входящих в ремонтный цикл, определяется, сложностью машины и, в частности, тем, на сколько групп элементов, имеющих одинаковую долговечность, можно разделить машину.
Применяемые в различных отраслях промышленности (в том числе для локомотивов железных дорог) системы ППР предусматривают для однотипного оборудования неодинаковое число видов технического обслуживания и ремонтов в цикле (от 4 до 12), различную структуру ремонтного цикла (порядок чередования ремонтов), различные соотношения между объемами восстановительных работ для отдельных видов ремонта.
В работах, посвященных исследованию систем ремонта технических устройств, наибольшее внимание уделяется вопросам структуры ремонтного цикла [17], величины межремонтных периодов [18, 19] и объема восстановительных работ на отдельных видах ремонта.
Большой вклад в развитие и совершенствование системы ремонта механического оборудования внес проф. А. С. Проников [17, 20]. Ему принадлежат работы в области анализа и оптимизации структуры ремонтного цикла. В основу выбора оптимального числа ремонтов в цикле положен минимум относительных ремонтных потерь
определяющий коэффициент долговечности
где Tj — срок службы (долговечность) j-й детали;
τj время (трудоемкость) ремонта j-й детали:
Рассмотренный метод, однако, имеет тот недостаток, что величины τj и Tj предполагаются детерминированными, тогда как в реальных условиях они являются случайными, распределенными по тому или иному закону. Кроме того, предположение о равенстве объемов ремонтных работ по всем группам деталей, имеющих одинаковую долговечность, является сомнительным.
Определение оптимальных межремонтных периодов в работах [17, 20] является вторым этапом после структуры цикла при разработке системы ремонта. В работе [20] приводится метод, позволяющий корректировать существующие межремонтные периоды, т. е. опре- 116
Определение оптимальных межремонтных периодов в работах [17, 20] является вторым этапом после структуры цикла при разработке системы ремонта. В работе [20] приводится метод, позволяющий корректировать существующие межремонтные периоды, т. е. определять целесообразность их увеличения или уменьшения. Критерием необходимости изменения межремонтного периода здесь принят минимум затрат на ремонтное обслуживание. В этом методе при определении межремонтного периода структура цикла также предполагается известной. Следует отметить, что более целесообразно в первую очередь определить оптимальные межремонтные сроки узлов и деталей, после чего группировать их по видам ремонта и находить число ремонтов в цикле.
Вопросы анализа и совершенствования системы ремонта разрабатываются и в других отраслях народного хозяйства, в частности в сельском и автомобильном.
Задача совершенствования системы ремонтного обслуживания стоит и перед работниками локомотивного хозяйства железных дорог. Решение этой задачи возможно на научной основе, позволяющей произвести точный количественный анализ технического состояния и параметров системы ремонта с учетом всех основных факторов, влияющих на эффективность использования локомотивов. В этом плане все большее значение и. распространение имеют статистические методы анализа качества, надежности и эффективности работы машин.
Среди первых работ, посвященных определению целесообразных пробегов тепловозов между плановыми ремонтами, следует назвать исследования М. Д. Рахматулина [21], Н. Г. Лугинина, К. И. Домбровского, А. Б. Подшивалова и М. В. Победина [22, 23]. Суть предложенной М. Д. Рахматулиным методики заключается в учете загрузки. дизеля, степень которой рассчитывается по фактическому расходу топлива. При этом предполагается наличие пропорциональности между износом деталей и сборочных единиц тепловоза и расходом топлива. Таким образом, в работе [21] предлагаются не единые для всей сети дорог межремонтные пробеги, а дифференцированные, зависящие от условий работы тепловозов в различных депо. Однако вопрос об экономической целесообразности, т. е. оптимальности межремонтных пробегов, в данной работе не рассматривался.
Авторами работ [23] при определении сроков работы между ремонтами предлагается учитывать экономические показатели эксплуатации и ремонта тепловозов, т. е. выдвигается идея оптимизации межремонтных пробегов. Исследования, проведенные Н. А. Малоземовым и В. А. Шапошниковым [24], показывают, что знание фактической безотказности и долговечности агрегатов тепловозов также является необходимым условием для правильного определения межремонтных пробегов.
Для решения вопросов, связанных с установлением рациональных сроков эксплуатации локомотивов между ремонтами, представляются важными исследования надежности электроподвижного состава, проводимые в Московском институте инженеров железнодорожного транспорта под руководством И. П. Исаева [25, 26]. За критерий оптимальности в работе [25] взят минимум приведенных затрат, связанных с плановыми и неплановыми ремонтами электровозов. В основу разработки периодичности положен принцип кратности межремонтных пробегов.
С 1967 года начались исследования по вопросам анализа надежности и оптимизации длительности работы тепловозов и их сборочных единиц между плановыми ремонтами в Омском институте инженеров железнодорожного транспорта под руководством Е. С. Павловича [27]. В них рассмотрены теоретические и прикладные вопросы оптимизации параметров системы ремонта тепловозов и, в частности, межремонтных пробегов. При этом в качестве критериев оптимальности приняты минимум удельных суммарных затрат на плановые и неплановые ремонты с учетом порч тепловозов на линии, а также обеспечение заданной вероятности безотказной работы между плановыми ремонтами.