1.5.2. Определение срока службы по ресурсным параметрам

Срок службы по другим ресурсным параметрам (РП) определяется временем достижения предельного состояния (ВДПС) по данному виду ресурса. ВДПС зависит от начального и предельного значений РП, закона изменения РП (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Параметры остаточного ресурса по другим характеристикам

Зависимость производительности Q(t) от срока службы описывается формулой (1.31) (рис. 1.21) . Восьмидесяти процентный уровень снижения производительности считается предельным Q_пред [9].

Рис. 1.21. Модель остаточного ресурса по минимуму производительности

Эксплуатационные данные (количество внезапных отказов НР(t) и время восстановления после отказа Т_В) позволяют определить необходимый набор показателей надежности (рис. 1.22):

– среднюю наработку на отказ:

(1.44)

– приведенную интенсивность отказов:

ч^-1, (1.45)

– вероятность безотказной работы на отрезке времени T:

(1.46)

а)	б)	в)

Рис. 1.22. Зависимость показателей надежности от срока службы экскаватора: а) наработки на отказ ; б) приведенной интенсивности отказов ; в) вероятности безотказной работы за определенный период времени , равный 50, 100, 200, 500 м-ч

Каждому показателю задается предельное значение и соответствует своя модель срока службы. Так, срок службы и остаточный ресурс машин по выбранному минимальному значению коэффициента готовности определяются выражениями:

(1.47) . (1.48) Рис.1.23. Оценка остаточного ресурса по коэффициенту готовности

1.5.3 Влияние режимов эксплуатации на динамику коэффициента готовности машин

Наличие эксплуатационной информации позволяет реализовать способ учета влияния режимов эксплуатации на коэффициент готовности. Эксплуатация строительных машин является многорежимной – сочетаются периоды более и менее интенсивной работы, простоев по организационным причинам, хранения. Значения показателей старения β_t в различные периоды будут отличаться. Динамика Кг в зависимости от чередования периодов (i) эксплуатации (рис. 1.24) рассчитывается по рекуррентной формуле:

(1.49)

Рис. 1.24. Динамика коэффициента готовности по периодам эксплуатации

Посредством показателей надежности оценивается безопасность технических систем, одной из характеристик которой является техногенный риск. Риск возникает в результате внезапных отказов техники, его средняя величина может быть получена как произведение потерь при наступлении неблагоприятного события на вероятность этого события.

1.5.4 Динамика коэффициента оперативной готовности

Коэффициенты готовности Кг и технического использования Кти описывают состояние парка, рассчитанное по соотношению продолжительностей работоспособного и неработоспособного состояний за определенный, довольно значительный промежуток времени, или (только для коэффициента готовности) в контрольный момент времени. Насколько гарантированно парк машин способен выполнить поставленную задачу по параметру безотказности (отработать безотказно заданный промежуток времени) – данные коэффициенты не дают ответа.

Поэтому в качестве характеристики безотказной работы парков машин в течение заданного промежутка времени можно использовать коэффициент оперативной готовности Ког [4]. Коэффициент оперативной готовности  вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.

Из определения следует, что в функции срока службы (t) коэффициент оперативной готовности может быть рассчитан по формуле

, (1.50)

где Кг(t)  коэффициент готовности; Р(t,Т)  вероятность безотказной работы объекта в течение времени (Т), необходимого для безотказного использования по назначению. Выражение (1.50) может быть представлено и в функции наработки Т с начала эксплуатации.

Для часто используемого в расчетной практике простейшего потока отказов с интенсивностью λ(t) для экспоненциального закона распределения внезапных отказов машин:

. (1.51)

Согласно данным, изложенным в работах отечественных ученых Бирючева Б.Н. и Каракулева А.В. [1] средняя наработка машин на отказ в зависимости от возраста составляет:

- для экскаваторов (1.52)

- для бульдозеров (1.53)

Кг зависит от времени простоя в неплановых ремонтах [формула (1.6)]. Чем хуже система ТОиР и старее парк машин, тем больше простои. Коэффициент готовности можно выразить через интенсивности потоков отказов λ(t) и восстановлений μ(t):

(1.54)

Интенсивности отказов и восстановлений подчиняются экспоненциальному закону распределения [9], поэтому их можно принять равными обратным величинам наработки на отказ Тот и времени восстановления Тв соответственно, т.е.:

, . (1.55)

Тогда

. (1.56)

Приведенные формулы показывают, что управление работоспособностью парка можно производить через показатели интенсивностей потоков отказов λ(t) и восстановлений μ(t), зависящих от возраста парка машин и уровня функционирования системы ТОиР соответственно.

На рис. 1.25 представлены результаты расчета показателей в Mathcad в зависимости от возраста t экскаватора, планируемой продолжительности выполнения задания Т часов и времени восстановления работоспособности машины после внезапного отказа.

Рис. 1.25. Влияние продолжительности времени восстановления после внезапного отказа на коэффициент оперативной готовности