138
А.У. АХМЕДЬЯНОВ, Р.К.НИЯЗБЕКОВА, К.К.АХМЕДЬЯНОВ
МЕТОДИКА ВЫБОРА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭКСКАВАТОРОВ
(Евразийский национальный университет им. Л.Н.Гумилева, г. Астана)
На основе структурного и статистического анализа, разработана методика выбора количественных показателей качества механических систем, исходя из требований, предъявляемых к ним.
Анализ условий эксплуатации одноковшовых экскаваторов выявил основные требования, предъявляемые к ним, в соответствии с которыми присвоены «веса» исследуемой номенклатуре количественных показателей.
Сравнительная степень соответствия между показателями с учетом их функциональной взаимосвязи и предъявляемым к ним требованиям определены по формулам (1-3).
Таким образом, в соответствии с требованиями к показателям качества и их функциональной взаимосвязью определены номенклатура и последовательность (по степени значимости) количественных показателей качества.
При выборе номенклатуры показателей качества механических систем по функциональной математической взаимосвязи количественных показателей между собой возникает ряд вопросов:
- неясно, какому показателя отдать предпочтение в случае одинаковых рангов;
- какова значимость показателя, имеющего нулевой ранг;
- значимость количественных показателей зависит не только от их функциональной связи с другими показателями, но и от ряда требований, предъявляемых к ним.
Исходя из этого, для решения вышеуказанных вопросов, необходимо рассматривать структурную схему показателей качества с учетом требований, предъявляемых к ним.
К показателям качества одноковшовых экскаваторов [1,2,3] можно предъявить следующие основные требования:
1.Полнота оценки надежности изделия.
2. Функциональная взаимосвязь с другими показателями.
3. Учет факторов, определяющих надежность изделия.
4. Использование при инженерных расчетах.
5. Использование в качестве технических параметров изделия.
6. Удобство и быстрота проверки в процессе эксплуатации изделия.
7. Неизменность в течении длительного промежутка времени.
8. Простота определения.
9. Простота единиц изменения.
10. Применимость к восстанавливаемым изделиям.
11. Применимость к невосстанавливаемым изделиям.
В соответствии с вышеуказанными требованиями необходимо присвоить «веса» исследуемой номенклатуре количественных показателей. На основании целевого назначения безотказность экскаваторов достаточно полно отражается следующими показателями:
- вероятность безотказной работы - P (t);
- вероятность отказа - Q (t);
- частота отказов - f(t);
- параметр потока отказа - ω (t);
- интенсивность отказов - λ(t);
- среднее время безотказной работы - Тср.; - наработка на отказ - Т0;
- дисперсия времени безотказной работы - σ;
- коэффициент вариации - V.
Данные показатели позволяют оценить качество машин в эксплуатационных условиях в кратчайшие сроки и доступными инженерными методами расчета.
Например, для показателя вероятность безотказной работы P(t) одноковшового экскаватора, предлагается следующее качественное описание его соответствия вышеприведенным требованиям:
1. Достаточно полно характеризует качество изделия, т.к. оценивает его изменение во времени с учетом большинства факторов;
2. Входит во многие характеристики изделия;
3. Учитывает большинство факторов, влияющих на качество изделия;
139
4. Поддается инженерному расчету на этапе проектирования;
5. Используется для различных технических расчетов, связанных с практическим использованием изделия, однако характеризует надежность систем до первого отказа;
6. Сравнительно просто определяется в процессе эксплуатации и испытания машин;
7. Подвержен значительному изменению;
8. Сравнительно просто определяется расчетным путем в процессе проектирования систем;
9. Безразмерная величина (простота единиц измерения);
10. Применим для восстанавливаемых систем;
11. Применим для невосстанавливаемых систем.
Аналогичным образом можно описать и другие показатели безотказности. На основе такого описания построена матрица соответствия «весов» количественных показателей безотказности предъявляемым к ним требованиям (таблица 1), в которой значимым показателям и требованиям присваиваются более высокие «веса».
Таблица 1 Соответствие «весов» показателей безотказности требованиям
Номер требо- вания
Вес требо- вания
Наименование показателей безотказности
f(t) P (t) Тср. λ(t) Q (t) ω (t) To σ V
«Вес» количественных показателей безотказности 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
9 9 7 5 4 7 7 7 9 9 9
8 8 5 9 8 4 1 4 9 9 9
4 7 4 6 6 8 6 3 8 0 7
7 5 9 7 5 6 9 5 9 0 7
6 6 3 3 7 3 4 6 9 9 9
5 4 8 4 3 5 5 2 8 8 0
3 3 6 8 9 9 8 9 8 8 0
2 2 2 2 2 2 3 1 9 9 9
1 1 1 1 1 2 3 8 9 9 9 Для определения степени соответствия показателей требованиям перемножаем соответственно их «веса» (таблица 1) по формуле:
N ki = ak∙li (1) где: N ki – степень соответствия i- го показателя k-му требованию;
li – «вес» i- го показателя;
аk – «вес» k-го требования;
Суммарная степень соответствия i-го показателя всем предъявляемым к ним требованиям определяется по формуле:
ni =
m
k
nki 1
(2)
где: m – количество предъявляемых требований.
Полученные результаты заносим в таблицу 2.
Таблица 2 Матрица соответствия показателей безотказности требованиям
Номер тре бо-
Наименование показателей безотказности
f(t) P (t) Тср. λ(t) Q (t) ω (t) To σ V
140
вания «Вес» количественных показателей безотказности 1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
9.9 9.0 6.3 4.0 2.8 4.2 3.5 2.8 2.7 1.8 0.9
8.8 8.0 4.5 7.2 5.6 2.4 0.5 1.6 2.7 1.8 0.9
4.4 7.0 3.6 4.8 4.2 4.8 3.0 1.2 2.4 0 0.7
7.7 5.0 8.1 5.6 3.5 3.6 4.5 2.0 2.7 0 0.7
6.6 6.0 2.7 2.4 2.9 1.8 2.0 2.4 2.7 1.8 0.9
5.5 4.0 7.2 3.2 2.1 3.0 2.5 0.8 2.4 1.6 0
3.3 3.0 5.4 6.4 6.3 5.4 4.0 3.6 2.4 1.6 0
2.2 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.5 0.4 2.7 1.8 0.9
1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 1.2 1.5 3.2 2.7 1.8 0.9
m 47.9 44 36 43.4 34.2 32.3 41.4 17.5 17.8
Сравнительная степень соответствия между Cij двумя показателями с учетом их функциональной взаимосвязи и предъявляемым к ним требованиям (таблица 2) определяется по формуле:
Cij =
j j i i
z n z n
2
2 (3) где: zi, zj – число связей соответственно i- го j-го показателя.
Результаты расчетов по формуле 3 сведены в таблицу 3.
Таблица 3 Матрица степени соответствия Cij
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
- 8,675 7,364 8,438 9,825 8,0 14,75 13,15 12,3
8,675 - 7,269 8,313 9,7 7,785 16,625 13,025 12,175
7,394 7,269
- 7,032 8,419 6,594 13,344 11,744 10,894
8,438 8,313 7,032
- 9,469 7,638 14,388 12,788 11,938
9,825 9,7 8,419 9,469
- 9,025 15,775 14,175 13,325
8,0 7,785 6,594 7,638 9,025
- 13,95 12,35 11,5
14,75 16,625 13,344 14,388 15,775 13,95
- 19,1 18,25
13,15 13,025 11,744 12,788 14,175 12,35
19,1 - 16,615
12,3 12,175 10,894 11,938 13,325 11,5 18,25 16,65
-
Для вычисления «весов» количественных показателей нужны не абсолютные, а относительные величины, поэтому целесообразно все значения матрицы Cij разделить на меньшие из них (в данном случае C36 =6,594) и получить таким образом коэффициенты влияния kij (таблица 4).
Таблица 4 Матрица коэффициентов влияния kij
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
- 1.316 1.121 1.28 1.489 1.213 2.237 1.994 1.865
1.316 - 1.102 1.261 1.471 1.181 2.251 1.975 1.846
1.121 1.102
- 1.066 1.277 1.0 2.024 1.781 1.652
1.28 1.261 1.066
- 1.436 1.158 2.182 1.939 1.81
1.489 1.471 1.277 1.436
- 1.369 2.392 2.15 2.021
1.213 1.181 1.0 1.158 1.369
- 2.116 1.873 1.744
1.237 2.251 2.024 2.182 2.392 2.116
- 2.897 2.768
1.994 1.975 1.781 1.939 2.15 1.873 2.897
- 2.525
1.865 1.846 1.652 1.81 2.021 1.744 2.768 2.525
-
141
Перемножив все члены матрицы А непосредственных путей графа на соответствующие коэффициенты влияния Кij (таблица 4), получим новую матрицу А1 непосредственных путей графа, но уже с учетом математической связи количественных показателей и предъявляемых к ним требованиям.
Таблица 5 Матрица А1 с учетом «весов» количественных показателей
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 1.316 1.121 1.28 1.489 1.213 0.0 0.0 0.0
1.316 0.0 1.102
0.0 1.471 1.181 0.0 0.0 0.0
1.211 1.102 0.0 1.066 1.277 1.0 2.024 1.171 1.1652
1.28 0.0 1.066
0.0 0.0 1.158 2.182 0.0 0.0
1.489 1.471 1.277 0.0 0.0 1.369
0.0 0.0 0.0
1.213 1.181 1.0 1.158 1.369 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 2.024 2.182 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 1.781
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
0.0 0.0 1.652
0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Далее возводим матрицу А1 (таблица 5) непосредственных путей графа с учетом «весов»
количественных показателей во вторую степень и получим матрицу А12
(таблица 6).
Таблица 6 Матрица А12
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
8.523 4.958 5.928 2.696 4.143 6.261 5.244 1.418 2.0
4.958 6.505 4.534 4.228 4.983 4.712 2.23 1.29 1.821
5.929 4.534 13.188
7.01 4.659 5.643 2.326 0.0 0.0
2.696 4.228 7.009 8.877 4.847 2.619 2.158 1.248 1.761
5.143 4.983 4.659 4.851 7.886 4.82 2.585 1.495 2.11
6.261 4.712 5.643 2.619 4.82 7.081 4.551 1.171 1.652
5.244 2.230 2.326 2.158 2.585 4.551 8.857 2.37 3.344
1.418 1.290 0.0 1.248 1.495 1.171 2.37 1.371 1.935
2.0 1.821
0.0 1.761
2.11 1.652 3.344 1.934 2.729 Для получения рангов R1i исследуемых показателей безотказности, сложим матрицу А1 с матрицей А1
2, т.е. получим новую матрицу – матрицу доминирования С1 (таблица 7).
Таблица 7 Матрица доминирования С1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ΣR1i
1 2 3 4 5 6 7 8 9
8.523 6.274 7.140 3.976 6.632 7.474 5.244 1.418 2.0
6.274 6.505 5.636 4.288 6.654 5.893 2.230 1.290 1.821
7.14 5.636 13.188
8.075 5.936 6.643 4.350 1.781 1.652
3.976 4.288 8.075 8.877 4.851 3.777 4.340 1.248 1.761
6.632 6.454 5.936 4.851 7.886 6.189 2.585 1.495 2.110
7.474 5.893 6.643 3.777 6.189 7.081 4.551 1.171 1.652
5.244 2.230 4.350 4.340 2.585 4.551 8.857 2.370 3.344
1.418 1.290 1.781 1.248 1.495 1.171 2.370 1.371 1.934
2.0 1.821 1.652 1.761 2.110 1.652 3.344 1.934 2.729
46.681 40.591 54.401 41.199 44.138 44.431 37.871 14.078 19.003 Таким образом, в результате расчета методами структурного и статистического анализа определена, в соответствии с требованиями к показателям качества и их функциональной
142
взаимосвязью следующая номенклатура и последовательность (по степени значимости) количественных показателей безотказности:
- частота отказов - f(t);
- вероятность безотказной работы - P (t);
- среднее время безотказной работы - Тср.; - интенсивность отказов - λ(t);
- параметр потока отказов - ώ(t);
- вероятность отказа - Q (t);
- наработка на отказ - Т0; - коэффициент вариации - V;
- дисперсия времени безотказной работы – σ.
Предлагаемая методика выбора номенклатуры показателей качества с учетом их функциональной взаимосвязи и требований, предъявляемых к ним, позволяет распространять ее на показатели, характеризующие ремонтопригодность, долговечность и сохраняемость не только экскаваторов, но и других механических систем.
Выводы
1. На основе структурного анализа установлена по значимости, с учетом требований, предъявляемых к ним, номенклатура показателей качества одноковшовых экскаваторов.
2. Предлагаемая методика выбора номенклатуры показателей качества, с учетом предъявляемых к ним требованиям, позволяет распространять ее на показатели качества различных механических систем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. МУ 3-99 Методика выбора номенклатуры нормируемых показателей надежности технических устройств. М.: Машиностроение, 1999.- 45 с.
2. Фомин В.Н. Метод выбора количественных характеристик надежности технических устройств. М.: Знание,1989.-124 с.
3. ГОСТ 13377-75 Надежность в технике. Термины и определения. М.: Стандартов, 1975. 24с.
Экскаваторлардың эксплуатациялық сапа көрсеткіштерін таңдау әдістемесі
Құрылымдық және статистикалық талдау негізінде механикалық жүйелердің, оларға қойылатын талаптарға сәйкес, сандық сапа кӛрсеткіштерін таңдау әдістемесі әзірленді. Біршӛмішті экскаваторлардың жұмыс істеу жағдайын талдау оларға қойылатын негізгі талаптарды анықтады, соған сәйкес зерттелетін сандық кӛрсеткіштер номенклатурасына «салмақ» берілді.
Кӛрсеткіштер арасындағы салыстырмалы сәйкестік дәрежесі функционалдық қарым-қатынас пен оларға қойылатын талаптарды ескере отырып (1-3) формулалары арқылы анықталды.
Сонымен, сапа кӛрсеткіштеріне және олардың функционалдық қарым-қатынасына қойылатын талаптарға сәйкес сандық сапа кӛрсеткіштерінің (маңыздылық дәрежесіне сәйкес) номенклатурасы мен реті анықталды.
The methods of choice of quality performance figures of excavators Akhmedyanov A.
The methods of figures’ choice of mechanical systems’ quality are developed reasoning from qualifying standards on basis of structural and statistical analysis.
The analysis of service conditions of single-bucket excavators revealed main qualifying standards in compliance with are given weights to studied figures’ nomenclature.
Comparative degree of correspondence between figures taking into account their functional interdependence and qualifying standards are determined by formulas.
Thus in compliance with qualifying standards and their functional interdependence are defined the nomenclature and consecution of figures.