T9 Niezawodno eksploatacyjna

Niezawodność eksploatacyjna
środków transportu
•
•
•
•
Niezawodność obiektów eksploatacji
Niezawodność i trwałość obiektów eksploatacji
Niezawodność obiektu (środka transportu) jest to jego zdolność
do zachowania istotnych właściwości w dopuszczalnych
granicach, w określonych warunkach istnienia obiektu, w ciągu
określonego czasu. Zatem niezawodność obiektu jest to
prawdopodobieństwo spełnienia przez obiekt stawianych mu
wymagań.
Teoria niezawodności jest nauką, która zajmuje się
zapobieganiem powstawania uszkodzeń, a tym samym
zmniejszeniem ich skutków. Zajmuje się metodami syntezy i
analizy oraz badań niezawodności systemów technicznych na
etapie projektowania, wytwarzania i eksploatacji.
Problematyka teorii niezawodności obejmuje nie tylko
techniczne aspekty istnienia i funkcjonowania urządzeń.
W fazie tworzenia systemów, organizowania ich eksploatacji i
sposobu odnowy, pojawiają się problemy oceny efektywności
różnych możliwych rozwiązań i wyboru wariantu najlepszego z
punktu widzenia celu, któremu ma on służyć.
• Obok wskaźników technicznych, określających jakość i
niezawodność działania systemu, należy uwzględnić
ekonomiczną stronę rozwiązania - oczekiwany dochód z
systemu, koszty z nim związane, ewentualne straty z
powodu przestoju.
• Badania niezawodności mają głównie na celu opracowanie
sposobów postępowania prowadzących do budowy
układów, charakteryzujących się możliwie największą
niezawodnością w aktualnych warunkach eksploatacji.
• Realizacja tego celu wymaga określenia ilościowych miar
niezawodności, opracowania metod przeprowadzania
badań i oceny niezawodności, znalezienia sposobów
wykrywania przyczyn powodujących uszkodzenia,
zbadania możliwości usuwania tych przyczyn lub
zmniejszenia ich intensywności, zapobiegania
uszkodzeniom przez stosowne procedury obsługowe.
• Kształtowanie niezawodności maszyn jest możliwe
przez realizację następujących celów:
- uwzględnienie trwałości i niezawodności zespołów w
konstruowaniu i technologii wytwarzania,
- wdrożenie programów i metod badań eksploatacyjnych
trwałości i niezawodności oraz ustalenie stanów
granicznych w celu wykrycia słabych ogniw,
- wprowadzenie metod i kryteriów oceny technicznej i
ekonomicznej trwałości i niezawodności maszyn.
• Realizacja tych celów winna doprowadzić do zwiększenia
efektywności układów, ich gotowości i zdolności
eksploatacyjnych, zmniejszenia kosztów eksploatacji, w
tym kosztów użytkowania, obsługiwań technicznych,
części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.
W systemie badań niezawodności obiektów
mechanicznych stosowane są metody:
• badań modelowych, w tym badań symulacyjnych,
• badań stanowiskowych,
• badań eksploatacyjnych (statystycznych i
programowanych),
• badań eksploatacyjno-stanowiskowych.
W eksploatacji obiektów technicznych
uszkodzenia występują w sposób przypadkowy.
Uszkodzeniami są zdarzenia losowe powodujące
przejście obiektu ze stanu zdatności w stan
niezdatności podczas pracy, podczas postoju lub
przechowywania.
• Przypadkowe uszkodzenia powodują poważne
komplikacje w procesie użytkowania obiektów
technicznych, lecz nie muszą eliminować
obiektów technicznych z dalszej eksploatacji pod
warunkiem usunięcia uszkodzenia czyli naprawy.
• Konieczność wykonywania napraw powoduje,
że musimy przechowywać elementy, części
zamienne lub całe urządzenia.
• Pojęciem powiązanym z niezawodnością jest
trwałość obiektu. Trwałość określana jest jako
zdolność obiektu do zachowywania w czasie
eksploatacji wymaganych własności w
określonych granicach przy ustalonych warunkach
użytkowania.
• Trwałość obiektu limituje niezawodność jego
działania.
• Zmiany własności obiektu technicznego, po których co
najmniej jedna z jego cech nie odpowiada własnościom,
których spełnienie konieczne jest do prawidłowego
działania nazywamy uszkodzeniem i definiuje się je
jako utratę zdatności.
• Zdatność – określa zdolność obiektu do wykonywania
funkcji wyznaczonych przez dokumentację techniczną.
• Badania niezawodnościowe pozwalają ustalić słabe
ogniwa obiektu, a więc te elementy, które należy
diagnozować w pierwszej kolejności. Umożliwiają także
ustalenie średniego czasu właściwej pracy między
kolejnymi uszkodzeniami, które są przybliżonymi
terminami diagnozowania obiektów technicznych.
• Zespół czynności doprowadzający obiekt uszkodzony
do stanu zdatności nazywamy odnową.
Odnowa ma na celu przywrócenie cechom
charakteryzującym dany obiekt własności początkowych
lub wartości do nich zbliżonych.
Zmiana własności obiektu technicznego
Analiza niezawodności obiektów technicznych
• Im bardziej złożone obiekty, tym bardziej odpowiedzialne
spełniają funkcje i zależy nam na niezawodnym ich działaniu.
• Wyższa niezawodność obiektu powoduje mniejszą liczbę jego
napraw, przez co eksploatacja obiektu jest tańsza. Może się
zdarzyć, że obiekt posiada wysoką niezawodność, ale
jednocześnie ma niskie wskaźniki techniczne.
• W sytuacji odwrotnej, gdy ma niską niezawodność a wysokie
wskaźniki techniczne, to tracą one swoje znaczenie praktyczne,
gdyż nie będą wykorzystywane.
Przy projektowaniu maszyn i urządzeń uwzględniając
wymagania niezawodnościowe należy działać w trzech
etapach:
1 – porównanie i analiza niezawodności znanych konstrukcji i
wybór wariantu,
2 – zakończenie analizy niezawodności wariantu konstrukcji oraz
budowa prototypu !
3 – badanie prototypu i porównanie z analizą wykonaną w punkcie
2 ( rzeczywiste wartości obciążeń można zmierzyć w
prototypie).
• W złożonych obiektach technicznych
wyróżniamy następujące struktury
niezawodnościowe:
- szeregową (rys. 1), w której obiekt jest w stanie
zdatności, gdy wszystkie elementy są w stanie
zdatności,
- równoległą (rys. 2), w której obiekt jest w stanie
zdatności, gdy choć jeden element jest w stanie
zdatności.
- szeregowo-równoległą (rys. 3), za pomocą której
można eliminować słabe ogniwo.
Obiekt jest uszkodzony, gdy wszystkie jego
elementy są uszkodzone.
Rys.1
Szeregowa struktura niezawodnościowa
Rys.2
Równoległa struktura niezawodnościowa
Rys.3
Szeregowo – równoległa struktura niezawodnościowa
Główne czynniki wpływające na trwałość środka transportu można
ująć w następujące grupy:
• Indywidualne predyspozycje, umiejętności i
przygotowanie oraz świadomość techniczna
kierującego, nazywana sposobem użytkowania środka
transportu,
• Wykształcenie i świadomość techniczna personelu
obsługującego oraz wyposażenie techniczne stacji
obsługi,
• Warunki ruchu środka transportu oraz jego
obciążenie, określone jako charakter eksploatacji,
• Warunki drogowe,
• Warunki klimatyczne, zależne od umiejscowienia
geograficznego wykonywanych zadań transportowych
>
-
Wpływ warunków użytkowania środka
transportu na jego trwałość
Sposób użytkowania środków transportu:
Kawaleryjska jazda,
Sposób wykorzystania sprzęgła,
Ręka na dźwigni zmiany biegów,
Duża prędkość przejazdu przez „wyboje”,
Obciążanie całkowite samochodu,
Sposób mocowania i rozmieszczenia ładunku,
Ciśnienie w ogumieniu,
Właściwe przełożenie skrzyni biegów,
Techniczne wyposażenie stacji obsługi i
kwalifikacje personelu obsługującego
Podstawowe zadania personelu technicznego
stacji obsługowo naprawczej:
- Przygotowanie i utrzymanie pomieszczeń i stanowisk
pracy, oraz wyposażenie ich w odpowiednie narzędzia,
przyrządy pomiarowe itp.,
- Prawidłowa pod względem asortymentu i dostawy
gospodarka częściami zamiennymi,
- Gromadzenie dokumentacji wymaganej do sprawnego
funkcjonowania stacji,
- Ciągłe podnoszenie kwalifikacji i racjonalizacja
organizacji pracy
- Opracowanie planów czynności obsługiwania technicznego
pojazdów oraz przestrzeganie założonych harmonogramów i
dokładna ich realizacja (dotyczy głównie stacji obsługi
przedsiębiorstw transportowych)
W zakresie technicznym i technologicznym do zadań personelu
należy:
- Wykonywanie czynności obsługowych i naprawczych o
charakterze awaryjnym i losowym,
- Likwidację wszelkich niedomagań obsługiwanego sprzętu,
stwierdzonych podczas przeglądów oraz zgłaszanych przez
kierowców lub użytkowników pojazdów,
- Eliminowanie wszelkich czynników powodujących przyspieszenie
procesów zużywania się zespołów (w myśl zasady: usuń skutek
oraz przyczynę),
- Zapewnienie odpowiednio wysokiej jakości i fachowości
realizowanych zadań obsługowo naprawczych,
- Przeprowadzenie badania kontrolnego stanu technicznego pojazdu
po wykonaniu czynności obsługowo naprawczych, a przed
przekazaniem pojazdu do dalszej eksploatacji.
Miarą fachowości i odpowiedzialności personelu technicznego
stacji obsługowo naprawczej jest współczynnik gotowości
technicznej.
Współczynnikiem gotowości technicznej pojazdu jest stosunek
liczby dni, w których pojazd jest sprawny technicznie do liczby
dni w rozpatrywanym okresie (miesiąc, kwartał, rok).
Charakter eksploatacji
Należy tutaj rozumieć warunki ruchu pojazdu, takie jak
częstość hamowania, liczba zatrzymań, rozpędzanie
pojazdu, prędkość jazdy, liczba rozruchów silnika,
sposób rozpoczęcia jazdy po długim postoju pojazdu,
sposób zatrzymania silnika.
Przebiegi międzynaprawcze samochodów
eksploatowanych w warunkach ruchu miejskiego są
zdecydowanie krótsze niż eksploatowanych w systemie
pracy pozamiejskiej.
Jeden rozruch silnika w zależności od temperatury
otoczenia to zużycie gładzi cylindrów odpowiadające
przebiegowi pojazdu od 50 do 500 km.
> Samochód dostawczy rozwożący pieczywo do sklepów
pokonuje np. 45 km, podczas gdy rzeczywiste zużycie
silnika odpowiada (np. przy 20 rozruchach licząc średnie
zużycie silnika np.
150 km/rozruch) 3000 przejechanych km.
> Częstym błędem jest np. nadawanie dużej prędkości
obrotowej zaraz po jego uruchomieniu lub dłuższa praca
zimnego silnika na biegu jałowym.
> Najmniejsze zużycie zimnego silnika można osiągnąć
rozpoczynając jazdę po kilkudziesięciu sekundach pracy
silnika i kontynuowanie jej bez osiągania dużych
prędkości obrotowych aż do osiągnięcia normalnej
temperatury pracy silnika ( generalnie na odcinku 3-7 km
w zależności od temp. zewnętrznej)
Wpływ temperatury otoczenia na czas dopływu oleju klasy lepkości15W/40 do
węzłów współpracy w fazie rozruchu silnika.
•
-
Warunki drogowe:
Profil drogi,
Rodzaj nawierzchni,
Stan tej nawierzchni,
Zastaną aktualnie sytuację na drodze,
Zwężenie jezdni,
Wszystkie te czynniki prowadza do zwiększenia
liczby hamowań, częstą zmianę przełożeń w
skrzyni biegów, pracę silnika z nieustalonymi
prędkościami obrotowymi, zwiększenie obciążeń
układu przeniesienia napędu i zawieszenia.
• Zmniejsza się również ekonomiczność
realizowanego zadania przewozowego:
Zwiększenie zużycia paliwa, w związku ze
zwiększeniem współczynnika oporów
toczenia kół.
Gdy koła toczą się po miękkiej nawierzchni
lecz bez nierówności, zużycie opon jest
mniejsze niż w przypadku eksploatacji
pojazdu na nierównej niezależnie miękkiej
czy twardej nawierzchni. Wynika to z
konieczności unoszenia się kół w chwili
przejeżdżania przez te nierówności
• Warunki klimatyczne:
- Temperatura otoczenia, zarówno
występującą w trakcie wykonywania
zadania przewozowego jak i średnie roczne
warunki tego parametru
- Kierunek i siła wiejących wiatrów,
- Ilość opadów deszczu i śniegu.