Báo cáo khoa học: "Cơ sở tối ưu hoá chu kỳ sửa chữa các chi tiết và cụm chi tiết trên đầu máy có xét tới h- hỏng không tham số và chi phí sửa chữa"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt: Nội dung bài báo trình bày cơ sở tối -u hoá chu kỳ sửa chữa của chi tiết và cụm chi tiết trên đầu máy có xét tới các h- hỏng không tham số (h- hỏng đột xuất) và các chi phí cho sửa chữa trong kế hoạch và ngoài kế hoạch. Đã thiết lập ch-ơng trình tính toán mối quan hệ giữa thông số dòng hỏng của các h- hỏng đột xuất với thời gian làm việc ?(l) và mối quan hệ giữa số lần sửa chữa đơn vị tổng cộng quy đổi theo thời gian làm...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Cơ sở tối ưu hoá chu kỳ sửa chữa các chi tiết và cụm chi tiết trên đầu máy có xét tới h- hỏng không tham số và chi phí sửa chữa"

C¬ së tèi −u ho¸ chu kú söa ch÷a c¸c chi tiÕt vµ côm chi tiÕt trªn ®Çu m¸y cã xÐt tíi h− háng kh«ng tham sè vµ chi phÝ söa ch÷a GS. TS. ®ç ®øc tuÊn Bé m«n §Çu m¸y – Toa xe Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: Néi dung bμi b¸o tr×nh bμy c¬ së tèi −u ho¸ chu kú söa ch÷a cña chi tiÕt vμ côm chi tiÕt trªn ®Çu m¸y cã xÐt tíi c¸c h− háng kh«ng tham sè (h− háng ®ét xuÊt) vμ c¸c chi phÝ cho söa ch÷a trong kÕ ho¹ch vμ ngoμi kÕ ho¹ch. §· thiÕt lËp ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng cña c¸c h− háng ®ét xuÊt víi thêi gian lμm viÖc ω(l) vμ mèi quan hÖ gi÷a sè lÇn söa ch÷a ®¬n vÞ tæng céng quy ®æi theo thêi gian lμm viÖc S(L) phôc vô cho viÖc x¸c ®Þnh chu kú söa ch÷a tèi −u cña c¸c chi tiÕt vμ bé phËn trªn ®Çu m¸y. Summary: The paper presents optimizing fundamentals for repair period of details and units in locomotives with consideration of non-parameter failures (random failures) and repair cost in and out of plan. a program has been set up to calculate relationship between failure stream of parameter random failures with working time ω(l) and relationship between the number of ultimate repaired units converted into working time S(L), which is used to determine the best repair period for details and units in locomotives. CT 2 i. §Æt vÊn ®Ò Trong qu¸ tr×nh khai th¸c, viÖc b¶o d−ìng kü thuËt vµ söa ch÷a ®Çu m¸y ®ßi hái chi phÝ mét khèi l−îng lín vÒ vËt liÖu vµ nh©n c«ng. V× vËy, ®Ó n©ng cao hiÖu qu¶ vËn dông, gi¶m c¸c chi phÝ vËn doanh vµ vèn ®Çu t− cÇn cã nh÷ng gi¶i ph¸p kü thuËt thiÕt thùc trong b¶o d−ìng söa ch÷a, trong ®ã cã viÖc nghiªn cøu hoµn thiÖn hÖ thèng b¶o d−ìng söa ch÷a hiÖn hµnh cña ®Çu m¸y. C¸c h− háng trªn ®Çu m¸y bao gåm hai d¹ng chÝnh: h− háng dÇn dÇn hay h− háng tiÖm tiÕn (h− háng tham sè) vµ h− háng ®ét xuÊt (h− háng kh«ng tham sè). XuÊt ph¸t tõ c¸c h− háng trªn, viÖc söa ch÷a ph©n ra thµnh hai lo¹i lµ söa ch÷a cã kÕ ho¹ch (söa ch÷a ®Þnh kú) vµ söa ch÷a ®ét xuÊt (söa ch÷a kh«ng kÕ hä¹ch hoÆc ngoµi kÕ ho¹ch). HÖ thèng chu kú söa ch÷a cã kÕ ho¹ch ®−îc thiÕt lËp trªn c¬ së c¸c h− háng tiÖm tiÕn (h− háng dÇn) cña c¸c chi tiÕt trªn ®Çu m¸y th«ng qua c¸c tham sè vÒ c−êng ®é hao mßn hoÆc giµ ho¸, gi¸ trÞ c¸c th«ng sè kü thuËt ban ®Çu vµ c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n cña chóng. C¸c h− háng ®ét xuÊt, th−êng kh«ng cã quy luËt, do ®ã bªn c¹nh c¸c söa ch÷a cã kÕ ho¹ch th−êng ®i kÌm c¸c söa ch÷a ®ét xuÊt. Tuy nhiªn trªn thùc tÕ, trong nh÷ng tr−êng hîp cô thÓ nµo ®ã, c¸c h− háng ®ét xuÊt vÉn cã thÓ cã tÝnh quy luËt nhÊt ®Þnh, vµ nÕu x¸c ®Þnh ®−îc c¸c quy luËt ®ã th× vÉn cã thÓ xem xÐt chóng d−íi gãc ®é c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch.
D−íi ®©y tr×nh bµy c¬ së tèi −u ho¸ chu kú söa ch÷a cña chi tiÕt vµ côm chi tiÕt trªn ®Çu m¸y trªn c¬ së cã xÐt tíi c¸c h− háng kh«ng tham sè (h− háng ®ét xuÊt) vµ c¸c chi phÝ cho b¶o d−ìng söa ch÷a trong kÕ ho¹ch vµ ngoµi kÕ ho¹ch. ii. C¬ së tèi −u ho¸ chu kú söa ch÷a chi tiÕt vμ côm chi tiÕt trªn ®Çu m¸y [1] - [4] Th«ng th−êng, th«ng sè dßng háng thay ®æi tuú thuéc vµo kho¶ng thêi gian lµm viÖc, nh− thÓ hiÖn trªn h×nh 1. Toµn bé kho¶ng thay ®æi cña th«ng sè dßng háng cã thÓ chia ra lµm ba giai ®o¹n: 1. Giai ®o¹n ch¹y rµ Sau khi b¾t ®Çu vËn dông hoÆc sau khi tiÕn hµnh cÊp söa ch÷a tiÕp theo nµo ®ã, th«ng sè dßng háng t¨ng lªn ®ét biÕn (cã b−íc nh¶y), sau ®ã gi¶m dÇn tíi mét møc x¸c ®Þnh. §Æc tr−ng nµy cña mèi quan hÖ ω(l) ®−îc lý gi¶i bëi sù tån t¹i c¸c khuyÕt tËt ngÇm trong c¸c chi tiÕt vµ bé phËn, bëi chÊt l−îng chÕ t¹o cña chóng, bëi c¸c vi ph¹m vÒ c«ng nghÖ khi tiÕn hµnh c¸c nguyªn c«ng söa ch÷a. 2. Giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng §−îc ®Æc tr−ng bëi th«ng sè dßng háng kh«ng thay ®æi, v× r»ng trong giai nµy xuÊt hiÖn chñ yÕu c¸c h− háng ®ét xuÊt x¶y ra thuÇn tuý lµ do c¸c nguyªn nh©n ngÉu nhiªn vµ ®−îc ph©n bè t−¬ng ®èi ®ång ®Òu theo toµn bé kho¶ng thêi gian lµm viÖc. Th«ng sè dßng háng chØ ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c ®Æc ®iÓm vµ sù hoµn thiÖn kÕt cÊu cña trang thiÕt bÞ cô thÓ, bëi c¸c ®iÒu kiÖn vµ chÕ ®é vËn dông (khai th¸c) cña nã. CT 2 3. Giai ®o¹n hao mßn gia t¨ng hoÆc giµ ho¸ §Æc tr−ng c¬ b¶n cña nã lµ sù gia t¨ng th«ng sè dßng háng, x¶y ra do sù hao mßn vµ giµ ho¸ c¸c bé phËn vµ c¸c chi tiÕt, sù gia t¨ng khe hë trong c¸c phÇn tö l¾p ghÐp, dÉn ®Õn sù rung ®éng cña chóng gia t¨ng, xuÊt hiÖn c¸c va ®Ëp, c¸c xung lùc ®éng t¨ng lªn, x¶y ra sù kÑt dÝnh c¸c mèi ghÐp di ®éng, ®é bÒn c¬ häc cña chóng gi¶m xuèng, cßn ®èi víi c¸c vËt liÖu cã c¸ch ®iÖn th× ®é bÒn ®iÖn gi¶m xuèng, x¸c suÊt ®Ó c¸c t¶i träng xung v−ît qu¸ giíi h¹n bÒn, ®· bÞ gi¶m ®i do hao mßn hoÆc giµ ho¸ cña phÇn tö, t¨ng lªn. ω ω1 + a 2 (l − l2 ) ω0 − a1l ω0 ω1 I II III l l1 l2 H×nh 1. Sù thay ®æi th«ng sè dßng háng theo thêi gian lμm viÖc
§Ó ng¨n ngõa c¸c h− háng cña chi tiÕt vµ côm chi tiÕt ®Çu m¸y do hao mßn ng−êi ta thiÕt lËp hÖ thèng söa ch÷a dù phßng - cã kÕ ho¹ch, mµ ë ®ã tiÕn hµnh phôc håi hoÆc thay thÕ c¸c chi tiÕt vµ côm chi tiÕt cã c¸c th«ng sè kü thuËt gÇn ®¹t tíi c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n. HiÓn nhiªn, viÖc thiÕt lËp c¸c söa ch÷a cã kÕ ho¹ch tr−íc khi xuÊt hiÖn giai ®o¹n hao mßn (h− háng) t¨ng nhanh lµ v« nghÜa. Ch¼ng h¹n, viÖc tiÕn hµnh söa ch÷a cã kÕ ho¹ch vµo thêi ®iÓm, khi thêi gian lµm viÖc ®¹t trÞ sè L1 (h×nh 2), kh«ng nh÷ng kh«ng cã lîi, mµ thËm chÝ cßn cã h¹i; lóc nµy sè l−îng c¸c söa ch÷a ®ét xuÊt t¨ng lªn do sù xuÊt hiÖn c¸c h− háng mang tÝnh ch¹y rµ. ë ®©y viÖc söa ch÷a cã kÕ ho¹ch sÏ lµ hîp lý nÕu nã ®−îc tiÕn hµnh ë thêi ®iÓm lµm viÖc L 2 nµo ®ã, mµ ë ®ã sè l−îng c¸c h− háng Δm 2 , ®Æc tr−ng bëi sù t¨ng th«ng sè dßng háng, sÏ lín h¬n sè h− háng mang tÝnh ch¹y rµ Δm1 . H×nh 2. Sù thay ®æi th«ng sè dßng háng ë c¸c qu·ng ®−êng ch¹y kh¸c nhau gi÷a c¸c lÇn s÷a ch÷a CT 2 H×nh 3. Sù thay ®æi th«ng sè dßng háng trong c¸c kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c lÇn s÷a ch÷a CÇn x¸c ®Þnh mét c¸ch hîp lý c¸c thêi h¹n tiÕn hµnh söa ch÷a cã kÕ ho¹ch, mµ ë ®ã c¸c chi phÝ tæng céng cho viÖc tiÕn hµnh c¸c söa ch÷a trong kÕ ho¹ch còng nh− ngoµi kÕ ho¹ch lµ nhá nhÊt. NÕu ë cÊp söa ch÷a cã kÕ ho¹ch tiÕn hµnh phôc håi mét c¸ch ®Çy ®ñ cho chi tiÕt, tøc lµ hµm ω(l) sau khi söa ch÷a sÏ lÆp l¹i hoµn toµn nh− nã ®· tõng cã tr−íc khi tiÕn hµnh söa ch÷a, th× trong kho¶ng thêi gian lµm viÖc ®ñ lín cña ®Çu m¸y, mèi quan hÖ ω(l) sÏ cã d¹ng nh− thÓ hiÖn trªn h×nh 3. ë ®©y L, 2L, 3L, … t−¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm tiÕn hµnh c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch. Mèi quan hÖ ω(l) trong c¸c kho¶ng [0, L], [L, 2L], [2L, 3L] … hoµn toµn t−¬ng ®−¬ng nhau, v× vËy chØ cÇn xem xÐt mét kho¶ng [0, L] lµ ®ñ. Sè l−îng c¸c h− háng t−¬ng øng víi nã lµ sè l−îng c¸c lÇn söa ch÷a ®ét xuÊt trong kho¶ng [0, L]: L H(l) = ∫ ω(l).dl , (1) 0 Khi ®ã sè l−îng c¸c h− háng trung b×nh ë kho¶ng thêi gian lµm viÖc ®ñ lín l: L NDX = H(l) = ∫ ω(l).dl , l (2) L0
l NKH = Sè l−îng c¸c lÇn söa ch÷a trong kÕ ho¹ch trong kho¶ng [0, l]: (3) L NÕu c¸c chi phÝ trung b×nh cho mét lÇn söa ch÷a ®ét xuÊt cã tÝnh tíi c¸c tæn hao do sù ph¸ vì biÓu ®å ch¹y tµu t¹o thµnh lµ CDX , cßn c¸c chi phÝ trung b×nh cho mét lÇn söa ch÷a theo kÕ ho¹ch lµ C KH , th× c¸c chi phÝ tæng céng cho viÖc tiÕn hµnh c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch vµ ngoµi kÕ ho¹ch (®ét xuÊt) trong kho¶ng [0, l ]: L ∫ ω(l), dl + CKH L , l l C = CDX (4) L0 Chia biÓu thøc nµy cho l , ta nhËn ®−îc c¸c chi phÝ tæng céng trung b×nh cho viÖc tiÕn hµnh phôc håi c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch vµ ngoµi kÕ ho¹ch: 1⎡ ⎤ L q(L ) = ⎢CDX ∫ ω(l).dl + C KH ⎥ , (5) L⎢ ⎥ ⎣ ⎦ 0 §¹i l−îng q(L) lµ chØ tiªu tèi −u cña c¸c qu·ng ®−êng ch¹y gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a cña c¸c bé phËn vµ chi tiÕt cña ®Çu m¸y, nhËn ®−îc trªn c¬ së th«ng tin vÒ c¸c h− háng cña chóng. §Ó tÝnh to¸n chØ tiªu tèi −u q(L ) theo c«ng thøc (5) cÇn ph¶i biÕt mèi quan hÖ cña th«ng sè dßng háng ω víi thêi gian lµm viÖc l . D−íi d¹ng tæng qu¸t, mèi quan hÖ nµy cã thÓ ®−îc xÊp xØ víi ®é chÝnh x¸c cao b»ng ®Þnh thøc bËc n. khi l ≤ l1 (giai ®o¹n ch¹y rµ); ⎧ ω − a .ln 0 1 ⎪ ⎪ ω(l) = ⎨ ω1 khi l1 ≤ l ≤ l2 (giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng); CT 2 ⎪ω + a (l −l )n ⎪1 ⎩ 2 2 khi l2 ≤ l (giai ®o¹n hao mßn vµ giµ ho¸). §Ó ®¬n gi¶n ho¸ tÝnh to¸n, mèi quan hÖ nµy cã thÓ ®−îc xÊp xØ b»ng ph−¬ng ph¸p tuyÕn tÝnh ph©n ®o¹n. §©y lµ ph−¬ng ph¸p hoµn toµn cã thÓ tho¶ m·n ®èi víi c¸c tÝnh to¸n thùc tÕ [1], [2]: khi l ≤ l1 ; ⎧ ω0 − a1.l ⎪ ω(l) = ⎨ ω1 khi l1 ≤ l ≤ l2 ; ⎪ω + a (l −l ) ⎩1 2 2 khi l2 ≤ l . Trong tr−êng hîp nµy viÖc söa ch÷a kÕ ho¹ch - c−ìng bøc ®−îc tiÕn hµnh mét c¸ch hîp lý chØ sau khi ®· xuÊt hiÖn giai ®o¹n hao mßn khèc liÖt (h− háng gia t¨ng), tøc lµ khi L > l2 . Khi ®ã tÝch ph©n trong biÓu thøc (4) ®−îc ph©n thµnh ba: l1 l2 L L ∫ ω(l).dl = ∫ (ω0 − a1l).dl + ∫ ω1.dl + ∫ [ω1 + a2 (l − l2 )].dl , 0 0 l1 l2 (ω0 − ω1 ) , ta cã: Sau khi biÕn ®æi víi l−u ý lµ a1 = l1
a 2 (L − l2 )2 2 L a1l1 ∫ ω(l).dl = + ω1L + , (6) 2 2 0 Sau khi thay biÓu thøc (6) vµo c«ng thøc (5), ta ®−îc: ⎛ C a l2 ⎞ ⎜ DX 1 1 + C ⎟ ⎜ KH ⎟ a 2 CDX (L − l 2 )2 ⎝ 2 ⎠ q(L ) = CDX ω1 + + (7) 2L L a 2 CDX (L − l 2 )2 Hµm q(L) cã mét ®iÓm cùc tiÓu (h×nh 4), v× r»ng sè h¹ng thø hai t¨ng lªn 2L 2 C DX a1l1 2 + C KH cïng víi sù t¨ng qu·ng ®−êng ch¹y gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a L, sè h¹ng thø ba L gi¶m, cßn ®¹i l−îng CDX ω1 lµ kh«ng ®æi trong toµn bé ph¹m vi thay ®æi cña c¸c qu·ng ®−êng ch¹y gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a, kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn vÞ trÝ hoµnh ®é cña ®iÓm cùc tiÓu L 0 , nh−ng ¶nh h−ëng tíi tung ®é q(L 0 ) cña nã. §Ó x¸c ®Þnh qu·ng ®−êng ch¹y tèi −u gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a ta lÊy ®¹o hµm q' (L ) vµ cho nã b»ng kh«ng: )− C ( a 2 CDX L2 − l 2 2 / 2 + C KH DX a1l1 q ' (L ) = = 0, 2 2 2 2L L tõ ®ã CT 2 2 a1l1 2C KH + l2 + L0 = , (8) 2 a2 a 2 CDX Tõ biÓu thøc (8) nãi riªng, thÊy r»ng söa ch÷a kÕ ho¹ch ®−îc tiÕn hµnh trong giai ®o¹n h− háng gia t¨ng, v× r»ng L 0 > l 2 . Ngoµi ra, khi kh«ng cã c¸c h− háng mang ®Æc tÝnh hao mßn vµ ch¹y rµ, tøc lµ khi a1 → 0 , a 2 → 0 , ω(l) → ω1 = const , qu·ng d−êng ch¹y tèi −u gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a L 0 → ω , cã nghÜa lµ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i tiÕn hµnh söa ch÷a kÕ ho¹ch, bëi v× nã kh«ng thÓ ng¨n ngõa ®−îc sù xuÊt hiÖn cña c¸c h− háng ®ét xuÊt. q a 2 C DX (L − l 2 )2 2L q(L0) ⎛ C a l2 ⎞ ⎜ DX 1 1 + C ⎟ / L ⎜ KH ⎟ 2 ⎝ ⎠ C DX ω1 L L0 H×nh 4. Mèi quan hÖ cña c¸c chi phÝ ®¬n vÞ tæng céng víi qu·ng ®−êng ch¹y gi÷a c¸c lÇn s÷a ch÷a
C¸c h− háng ®ét xuÊt ¶nh h−ëng tíi gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña c¸c chi phÝ ®¬n vÞ tæng céng cho c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch vµ söa ch÷a ®ét xuÊt. §iÒu nµy thÊy ®−îc tõ biÓu thøc (7), v× r»ng trong biÓu thøc nµy cã mét sè h¹ng CDX ω1 , trong ®ã ω1 - gi¸ trÞ cña th«ng sè dßng háng trong giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng, mµ t¹i ®ã c¸c h− háng ®ét suÊt cña bé phËn ®ang xÐt lµ ¸p ®¶o. Tuy nhiªn vÞ trÝ trªn trôc hoµnh cña ®iÓm cùc tiÓu cña c¸c chi phÝ ®¬n vÞ tæng céng, ®−îc thÓ hiÖn bëi biÓu thøc (8), kh«ng phô thuéc vµo gi¸ trÞ ω1 , mµ ®−îc x¸c ®Þnh chñ yÕu b»ng tèc ®é thay ®æi th«ng sè dßng háng trong giai ®o¹n ch¹y rµ a1 vµ trong giai ®o¹n hao mßn gia t¨ng hoÆc giµ ho¸ a2 . Kho¶ng thêi gian ch¹y rµ l1 phô thuéc ®¸ng kÓ vµo d¹ng söa ch÷a tr−íc ®ã cña nã, v× vËy khi cÊu tróc cña chu tr×nh söa ch÷a cßn ®ang ®−îc x¸c ®Þnh, th× sÏ kh«ng cã mét th«ng tin nµo ®ã vÒ giai ®o¹n l1 . Ngoµi ra, giai ®o¹n ch¹y rµ l1 th−êng chØ chiÕm mét phÇn nhá cña thêi gian vËn dông b×nh th−êng [l1, l2], vµ nh− vËy, mét c¸ch tæng qu¸t, qu¸ tr×nh ch¹y rµ s¬ bé cña s¶n phÈm cã thÓ coi nh− b»ng kh«ng, v× vËy sè h¹ng thø nhÊt trong biÓu thøc (8) cã thÓ bá qua. Nh− vËy, qu·ng ®−êng ch¹y tèi −u gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a ®−îc x¸c ®Þnh chñ yÕu bëi thêi gian cña giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng [l1, l2] vµ phô thuéc vµo quan hÖ (tû sè) cña c¸c gi¸ thµnh söa ch÷a kÕ theo ho¹ch CKH vµ söa ch÷a ngoµi kÕ ho¹ch (söa ch÷a ®ét xuÊt) CDX , còng nh− tèc ®é gia t¨ng cña th«ng sè dßng háng a2 trong giai ®o¹n hao mßn gia t¨ng hoÆc giµ ho¸, tøc lµ c−êng ®é cña c¸c qu¸ tr×nh nµy, mµ chÝnh c−êng ®é ®ã cho phÐp tiªn liÖu ®−îc tuæi thä cña c¸c phÇn tö chÞu hao mßn vµ giµ ho¸. CT 2 iii. ThiÕt lËp mèi quan hÖ cña th«ng sè dßng háng víi thêi gian lμm viÖc [1], [2], [3] Trong mét sè c«ng tr×nh nghiªn cøu [1], [2], [3] còng nh− trong qu¸ tr×nh kh¶o s¸t thùc tÕ, c¸c tÝnh to¸n th«ng sè dßng háng cña c¸c bé phËn trªn ®Çu m¸y trong c¸c ®iÒu kiÖn vËn dông cô thÓ trong ngµnh ®−êng s¾t ViÖt Nam cho thÊy, ®Æc tr−ng cña chóng nhiÒu khi kh¸ ®a d¹ng vµ kh¸c biÖt mét c¸ch ®¸ng kÓ so víi ®Æc tr−ng lý thuyÕt “cæ ®iÓn” (h×nh 1). Trªn thùc tÕ, cã nh÷ng chi tiÕt vµ bé phËn ®−îc kh¶o s¸t cã thÓ kh«ng cã: - hoÆc giai ®o¹n ch¹y rµ; - hoÆc giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng; - hoÆc giai ®o¹n h− háng gia t¨ng; - hoÆc ®Æc tr−ng cña th«ng sè dßng háng lµ tæ hîp cña c¸c giai ®o¹n nãi trªn. Cã nh÷ng chi tiÕt vµ bé phËn ngay sau giai ®o¹n ch¹y rµ c−êng ®é dßng háng b¾t ®Çu t¨ng lªn. MÆt kh¸c, sù gia t¨ng th«ng sè dßng háng trong nh÷ng giai ®o¹n thêi gian lµm viÖc kh¸c nhau cña bé phËn diÔn ra hoÆc víi c−êng ®é nh− nhau hoÆc kh¸c nhau. Qua ®©y thÊy r»ng ®Æc tr−ng thay ®æi cña th«ng sè dßng háng cña c¸c bé phËn trªn ®Çu m¸y cã thÓ ®−îc ®Ò xuÊt vµ ph©n nhãm nh− sau (b¶ng 1). Khi ®ã c¸c ®Æc tr−ng th«ng sè dßng háng t−¬ng øng lµ:
- kh«ng cã giai ®o¹n ch¹y rµ (d¹ng 2a - 2c, 3a - 3c); - kh«ng cã giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng (d¹ng 1b - 1c, 2b - 2c, 3a - 3d); - kh«ng cã giai ®o¹n h− háng gia t¨ng (d¹ng 1a - 1c, 2a - 2c); - hoÆc ®Æc tr−ng cña th«ng sè dßng háng lµ tæ hîp cña c¸c thêi kú nãi trªn. Nh− vËy, mÆc dï kh¸ ®a d¹ng nh−ng ®Æc tr−ng th«ng sè dßng háng cã thÓ ph©n thµnh ba nhãm c¬ b¶n sau ®©y: Nhãm thø nhÊt: bao gåm c¸c phÇn tö hoÆc bé phËn cña ®Çu m¸y cã th«ng sè dßng háng mang ®Æc tr−ng “ch¹y rµ” trong suèt thêi kú quan tr¾c cho tíi kú söa ch÷a kÕ ho¹ch tiÕp theo. Trong tr−êng hîp nµy kh«ng nªn thiÕt lËp chu kú söa ch÷a cã kÕ ho¹ch v× sÏ lµm gi¶m xÊu tr¹ng th¸i kü thuËt cña chóng. ViÖc söa ch÷a cã kÕ ho¹ch cña nhãm nµy ®−îc tiÕn hµnh tr−íc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn h− háng gia t¨ng. Nhãm thø hai: c¸c phÇn tö hoÆc bé phËn cña ®Çu m¸y cã th«ng sè dßng háng dao ®éng ngÉu nhiªn xung quanh mét gi¸ trÞ trung b×nh nµo ®ã trong suèt qu¸ tr×nh quan tr¾c. ViÖc phôc håi kh¶ n¨ng lµm viÖc cña lo¹i chi tiÕt vµ côm chi tiÕt nµy nªn tiÕn hµnh mét c¸ch hîp lý theo nhu cÇu- tøc lµ tuú theo møc ®é xuÊt hiÖn cña c¸c h− háng. Nhãm thø ba: c¸c phÇn tö hoÆc bé phËn cña ®Çu m¸y cã th«ng sè dßng háng cã xu h−íng gia t¨ng vµo thêi ®iÓm kÕt thóc quan tr¾c, tøc lµ ®· x¶y ra sù gi¶m xÊu tr¹ng th¸i kü thuËt cña c¸c bé phËn ®ã theo sù gia t¨ng thêi gian lµm viÖc. §©y chÝnh lµ c¬ së cho viÖc x¸c ®Þnh c¸c thêi h¹n tiÕn hµnh c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch cña chóng. B¶ng 1. C¸c d¹ng mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng víi thêi gian lμm viÖc ω(l) CT 2 Mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng vµ thêi gian lµm viÖc ω(l) Nhãm 1 (D¹ng 1) Kh«ng cã giai ®o¹n h− háng gia t¨ng D¹ng 1a D¹ng 1b D¹ng 1c Mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng vµ thêi gian lµm viÖc ω(l) Nhãm 2 (D¹ng 2) Kh«ng cã giai ®o¹n ch¹y rµ D¹ng 2a D¹ng 2b D¹ng 2c
Mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng vµ thêi gian lµm viÖc ω(l) Nhãm 3 (D¹ng 3) Kh«ng cã giai ®o¹n vËn dông b×nh th−êng D¹ng 3a D¹ng 3b D¹ng 3c D¹ng 3d Trong nhãm 3 cã hai d¹ng 3c vµ 3d lµ ®Æc tr−ng nhÊt. Víi ®Æc tr−ng thay ®æi th«ng sè dßng háng nh− vËy, hµm cña nã cã thÓ biÓu diÔn d−íi d¹ng c¸c ®o¹n th¼ng: khi 0 ≤ l ≤ l1 ; ⎧ a1.l + b1 ⎪ ω(l) = ⎨a 2 (l − l1 ) + b 2 khi l1 ≤ l ≤ l2 ; (9) ⎪a (l −l ) + b ⎩3 2 3 khi l2 ≤ l . Trong biÓu thøc cña hµm ω(l) bao gåm t¸m hÖ sè a1, a2, a3, l1, l2, b1, b2, b3, cÇn x¸c ®Þnh theo quan hÖ thùc nghiÖm ®· cã ω* (l) - tøc lµ theo biÓu ®å th«ng sè dßng háng thùc nghiÖm. Tuy nhiªn cã mét vµi hÖ sè trong ®ã lµ thõa, v× r»ng tõ ®iÒu kiÖn liªn tôc cña hµm ω(l) ta cã c¸c ®¼ng thøc biªn (®−êng biªn) nh− sau: CT 2 ω1 (l1 ) = ω2 (l1 ) ω2 (l2 ) = ω3 (l2 ) Tõ ®©y b 2 = a1l1 + b1 ; b 3 = a 2 (l 2 − l1 ) + a1l1 + b1 . Cuèi cïng hµm c¸c th«ng sè dßng háng cã d¹ng: ω1 (l) = a1l + b1 khi 0 ≤ l ≤ l1 ; ω2 (l) = a 2 (l − l1 ) + a1l1 + b1 khi l1 ≤ l ≤ l2 ; (10) ω3 (l) = a 3 (l − l2 ) + a 2 (l2 − l1 ) + a1l1 + b1 khi l2 ≤ l . ë ®©y, trong biÓu thøc ω(l) chØ cßn s¸u hÖ sè h»ng sè: a1, a2, a3, b1, l1, l2, mµ ®Ó x¸c ®Þnh chóng ph¶i ®−a bµi to¸n xÊp xØ biÓu ®å thùc nghiÖm cña th«ng sè dßng háng thùc nghiÖm ω* (l) b»ng hµm lý thuyÕt ω(l) . ViÖc xÊp xØ, tøc lµ thay thÕ hµm thùc nghiÖm ω* (l) b»ng hµm lý thuyÕt ω(l) , trong tr−êng
hîp nµy sÏ cho c¸c kÕt qu¶ chÝnh x¸c h¬n, nÕu sè l−îng c¸c h− háng, tÝnh to¸n theo ω* (l) vµ ω(l) , sÏ cã sù sai lÖch tèi thiÓu, tøc lµ cã xÐt tíi c¸c yªu cÇu cña ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng bÐ nhÊt. Hµm môc tiªu cho viÖc xÊp xØ th«ng sè dßng háng sÏ lµ biÓu thøc ( ), 2 n y=∑ Si − Si* (11) i =1 trong ®ã: Si vµ Si* - t−¬ng øng víi sè l−îng h− háng lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm trong kho¶ng thø i cña qu·ng thêi gian lµm viÖc; n - sè kho¶ng thêi gian lµm viÖc (c¸c bËc cña biÓu ®å). Sè l−îng c¸c h− háng thùc nghiÖm Si* ®−îc x¸c ®Þnh b»ng diÖn tÝch cña h×nh ch÷ nhËt cña kho¶ng thø i cña biÓu ®å ω* (l) : Si* = ωi* Δl , (12) Khi xÊp xØ b»ng tuyÕn tÝnh-ph©n ®o¹n sè l−îng lý thuyÕt cña c¸c h− háng Si ®−îc x¸c ®Þnh b»n diÖn tÝch cña h×nh thang li − 1 ; ω(li − 1) ; li , tøc lµ: Si = ω(x i )Δl , (13) trong ®ã: CT 2 ω(x i ) - gi¸ trÞ lý thuyÕt cña hµm ω(l) t¹i ®iÓm gi÷a (trung b×nh) cña kho¶ng thø i; Δl - ®−êng trung b×nh cña h×nh thang. Sau khi thay c¸c biÓu thøc (12) vµ (13) vµo (11), ta cã [ ] ∑ [ω( ) ], 2 2 n n y = ∑ ω( ) x i Δl − ωi* Δl 2 x i − ωi* = Δl (14) i =1 i =1 V× r»ng Δl2 - lµ mét nh©n tö kh«ng ®æi, nªn ®iÒu kiÖn tèi −u cña biÓu thøc (14) t−¬ng ®−¬ng víi hµm môc tiªu tèi thiÓu: [ ] 2 n z = ∑ ω(x i ) − ωi* → min , (15) i =1 Trong khi ®ã viÖc xÊp xØ biÓu ®å th«ng sè dßng háng ®−îc ®−a vÒ viÖc xÊp xØ tuyÕn tÝnh ) ( ph©n ®o¹n hµm thùc nghiÖm ω* (l) , ®−îc cho bëi n ®iÓm víi c¸c to¹ ®é x i ; ωi* , trong ®ã x i - ®iÓm gi÷a cña ®o¹n thø i cña biÓu ®å ω* (l) ; ωi* - gi¸ trÞ cña th«ng sè dßng háng trong ®o¹n thø i. L−u ý tíi biÓu thøc (10) hµm môc tiªu (15) cã thÓ viÕt nh− sau:
z = ∑ A2 + ∑ B2 ∑ C2 , + xi ≤ l1 l1< xi ≤l2 l2 < xi trong ®ã: A, B, C - c¸c sai lÖch cña hµm th«ng sè dßng háng so víi c¸c gi¸ trÞ thùc nghiÖm t−¬ng øng, trªn c¸c ®o¹n thay ®æi thêi gian lµm viÖc t−¬ng øng: A = (a1x i + b1 ) − ωi* ; B = a 2 (x i − l1 ) + a1l1 + b1 − ωi* C = a 3 (x i − l2 ) + a 2 (l2 − l1 ) + a1l1 + b1 − ωi* Hµm môc tiªu (15) phô thuéc vµo c¸c th«ng sè a1, a2, a3, l1, l2, b1, nh−ng ®Ó ý r»ng l1 vµ l2 trïng víi c¸c ®−êng biªn cña c¸c kho¶ng cña biÓu ®å ω* (l) , miÒn x¸c ®Þnh cña chóng ®−îc h¹n chÕ bëi bé l1, l2,…, ln. V× vËy ®Ó h¹ bËc cña hÖ c¸c biÕn sè, nªn cè ®Þnh c¸c gi¸ trÞ l1 vµ l2 vµ x¸c ®Þnh cùc tiÓu côc bé (®Þa ph−¬ng) cña hµm môc tiªu z, sau ®ã lÆp l¹i c¸ch gi¶i víi tæ hîp kh¸c cña l1 vµ l2 vµ v.v…, cßn tõ tÊt c¶ c¸c lêi gi¶i tiÕn hµnh chän lÊy lêi gi¶i mµ nã ®¶m b¶o gi¸ trÞ tèi thiÓu cña hµm môc tiªu. Nh− vËy, khi cè ®Þnh l1vµ l2 hµm cña bèn ®èi sè z = (a1, a 2 , a 3 , b1 ) ®−îc tèi thiÓu ho¸. Trªn c¬ së lý thuyÕt tr×nh bµy ë trªn ®· tiÕn hµnh x©y dùng ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng cña c¸c h− háng ®ét xuÊt víi thêi gian lµm viÖc ω(l) . Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n ®−îc thùc hiÖn nh− sau: 1. Sè liÖu thèng kª vÒ h− háng ®ét xuÊt cña c¸c bé phËn vµ chi tiÕt trªn ®Çu m¸y ®−îc CT 2 nhËp vµo ch−¬ng tr×nh (hoÆc sè liÖu ®· nhËp tr−íc ®ã ®−îc më tõ file); 2. Lùa chän b−íc tÝnh Δl vµ tiÕn hµnh tÝnh to¸n ph©n nhãm sè liÖu theo b−íc Δl , tõ ®ã tÝnh to¸n x¸c ®Þnh ®−îc c¸c gi¸ trÞ th«ng sè dßng háng thùc nghiÖm ωi* (Δl) t−¬ng øng víi mçi kho¶ng Δl thø i nµo ®ã. C¸c th«ng sè dßng háng thùc nghiÖm t−¬ng øng víi mçi kho¶ng Δl ®−îc biÓu thÞ b»ng mét biÓu ®å cét trong to¹ ®é ωi* (l) − l ; 3. TÝnh to¸n lùa chän c¸c th«ng sè a1, a2, a3, b1, l1, l2 víi ®iÒu kiÖn cña ph−¬ng ph¸p b×nh ph−¬ng bÐ nhÊt; 4. TÝnh to¸n thiÕt lËp hµm tuyÕn tÝnh ph©n ®o¹n biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng víi thêi gian lµm viÖc ω(l) vµ vÏ ®å thÞ. iv. C¬ së thiÕt lËp chu kú söa ch÷a tèi −u cña chi tiÕt vμ bé phËn trªn ®Çu m¸y [1], [2] TÝch ph©n hµm th«ng sè dßng háng, n»m trong hµm môc tiªu (5), ®−a vµo mét, hai hoÆc ba tÝch ph©n thµnh phÇn tuú thuéc vµo d¹ng cña hµm ω(l) : l1 l2 L L ∑ ω(l)dl = ∫ (a1l + b1 )dl + ∫ [a 2 (l − l1 ) + b 2 ]dl + ∫ [a 3 (l − l2 ) + b 3 ]dl 0 0 l1 l2 Sau khi tÝnh tÝch ph©n ta ®−îc
L ∫ ω(l)dl = 0,5a1l1 + b1l1 + 0,5a 2 (l 2 − l1 )2 + b 2 (l 2 − l1 ) + 0,5a 3 (L − l 2 ) + b 3 (L − l 2 ) , 2 (16) 0 Thay c¸c biÓu thøc cña c¸c hÖ sè b2 vµ b3 vµo (6), ta t×m ®−îc: L + (a1l1 + b1)(l2 − l1 ) + 0,5a3 (L − l2 )2 + [a2 (l2 − l1 ) + (a1l1 + b1 )](L − l2 ) ∫ ω(l)dl = 0,5a1l1 + b1l1 + 0,5a2 (l2 − l1) (17) 2 2 0 Thay biÓu thøc (17) vµo (5), sau khi lÊy ®¹o hµm theo L vµ cho nã b»ng kh«ng, ta nhËn ®−îc biÓu thøc x¸c ®Þnh qu·ng ®−êng ch¹y tèi −u gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a: [ )] ( − a1l1 + a2 l2 − l1 2 2 2CKH + l2 + 2 L0 = , (18) 2 a3 a3 CDX Ph©n tÝch biÓu thøc (18) thÊy r»ng, c¸c qu·ng ®−êng ch¹y tèi −u gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a phô thuéc ®¸ng kÓ vµo mèi quan hÖ (tû sè, t−¬ng quan) cña c¸c chi phÝ CDX vµ CKH cho viÖc tiÕn hµnh c¸c söa ch÷a kÕ ho¹ch vµ ngoµi kÕ ho¹ch. C¸c chi phÝ cho söa ch÷a kÕ ho¹ch bao gåm c¸c chi phÝ cho vËt t− hoÆc phô tïng C1, chi phÝ cho tiÒn c«ng lao ®éng C2 vµ c¸c tæn hao do dõng ®Çu m¸y C3, tøc lµ: C KH = C1 + C 2 + C 3 C¸c chi phÝ cho söa ch÷a ngoµi kÕ ho¹ch (®ét xuÊt), ngoµi c¸c ®¹i l−îng ®· nªu C1 , C2 vµ C3, cßn bao gåm c¸c tæn hao C4, g©y ra bëi h− háng cña ®Çu m¸y trªn ®−êng vËn hµnh, tøc lµ: CDX = C1 + C 2 + C 3 + C 4 CT 2 Nh− vËy, CDX ≥ C KH , ®ång thêi CDX = C KH chØ x¶y ra ®èi víi c¸c phÇn tö, mµ c¸c h− háng cña chóng kh«ng g©y ra thiÖt h¹i cña ®Çu m¸y trªn ®−êng vËn hµnh. Cho ®Õn nay vÉn ch−a cã mét nghiªn cøu chÝnh thøc nµo vÒ viÖc x¸c ®inh thiÖt h¹i do viÖc dõng ®oµn tµu trªn khu gian, hoÆc gi¶ nÕu cã th× còng kh«ng ph¶n ¸nh mét c¸ch ®Çy ®ñ thiÖt h¹i do h− háng g©y ra. V× vËy, mÆc dï ë c¸c xÝ nghiÖp ®Çu m¸y ®Òu cã th«ng tin vÒ thêi gian dõng cña ®Çu m¸y trªn c¸c khu gian sau khi bÞ h− háng, nã còng kh«ng cã kh¶ n¨ng ®¸nh gi¸ mét c¸ch tin cËy thµnh phÇn C4 cña c¸c chi phÝ cho söa ch÷a ngoµi kÕ ho¹ch c¸c trang thiÕt bÞ ®Çu m¸y, vµ hÖ qu¶ cña nã lµ kh«ng thÓ tÝnh to¸n ®−îc gi¸ trÞ tuyÖt ®èi cña c¸c chi phÝ tæng céng trung b×nh. Tuy nhiªn, sö dông c¸c gi¸ trÞ t−¬ng ®èi cña CDX vµ CKH , cã thÓ x¸c ®Þnh qu·ng ®−êng ch¹y gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a L0, mµ nã t−¬ng øng víi gi¸ trÞ tèi thiÓu cña c¸c chi phÝ ®¬n vÞ tæng céng trung b×nh q(L0), tøc lµ qu·ng ®−êng ch¹y tèi −u gi÷a c¸c lÇn söa ch÷a. Tû sè chi phÝ cho söa ch÷a kÕ ho¹ch vµ ngoµi kÕ ho¹ch: CDX K= , (19) CKH V× r»ng CDX ≥ C KH , cho nªn K ≥ 1 . BiÓu diÔn CDX th«ng qua K vµ CKH sau khi thay nã vµo c«ng thøc (5), ta nhËn ®−îc:
⎡L ⎤ CKH ⎢k ∫ ω(l)dl + 1⎥ ⎢0 ⎥ ⎣ ⎦, q(L ) = (20) L VÒ ý nghÜa vËt lý, ®¹i l−îng, n»m ë tö sè cña ph©n sè (20) - ®ã lµ c¸c chi phÝ tæng céng cho söa ch÷a ngoµi kÕ ho¹ch vµ trong kÕ ho¹ch, v× vËy biÓu thøc trong ngoÆc chÝnh lµ sè l−îng c¸c L lÇn söa ch÷a tæng céng quy ®æi, tøc lµ ®¹i l−îng K ∫ ω(l)dl lµm cho sè l−îng tæng céng c¸c söa 0 L ∫ ω(l)dl ch÷a ngoµi kÕ ho¹ch ®−îc quy vÒ sè l−îng t−¬ng ®−¬ng theo gi¸ thµnh c¸c söa ch÷a 0 trong kÕ ho¹ch. ⎡L ⎤ ⎢K ∫ ω(l)dl + 1⎥ ⎢0 ⎥ S(L ) = ⎣ ⎦, Quan hÖ (21) L gäi lµ sè lÇn söa ch÷a ®¬n vÞ quy ®æi cho mét ®¬n vÞ thêi gian lµm viÖc. Trªn c¬ së lý thuyÕt nªu trªn ®· tiÕn hµnh x©y dùng ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n gi¸ trÞ hµm S(L) biÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a sè l−îng c¸c lÇn söa ch÷a ®¬n vÞ tæng céng quy ®æi theo thêi gian lµm viÖc S(L) víi c¸c tû sè kh¸c nhau gi÷a chi phÝ söa ch÷a ®ét xuÊt vµ söa ch÷a kÕ ho¹ch k, x¸c ®Þnh gi¸ trÞ chu kú söa ch÷a tèi −u ®èi víi c¸c gi¸ trÞ t−¬ng øng cña k vµ vÏ ®å thÞ. CT 2 vi. KÕt luËn C¬ së lý thuyÕt ®· nªu cïng c¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n mèi quan hÖ gi÷a th«ng sè dßng háng cña c¸c h− háng ®ét xuÊt víi thêi gian lµm viÖc ω(l) vµ mèi quan hÖ gi÷a sè lÇn söa ch÷a tæng céng ®¬n vÞ quy ®æi theo thêi gian lµm viÖc S(L) ®· ®−îc thiÕt lËp sÏ lµ ph−¬ng tiÖn h÷u Ých phôc vô cho qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, x¸c ®Þnh chu kú söa ch÷a tèi −u cña c¸c chi tiÕt vµ bé phËn trªn ®Çu m¸y cã xÐt tíi c¸c h− háng kh«ng tham sè vµ t−¬ng quan gi÷a chi phÝ söa ch÷a cã kÕ ho¹ch vµ söa ch÷a ®ét xuÊt t−¬ng øng. KÕt qu¶ nghiªn cøu cô thÓ ®èi víi c¸c ®Çu m¸y ®ang sö dông trªn ®−êng s¾t ViÖt Nam sÏ ®−îc c«ng bè trong c¸c sè T¹p chÝ tiÕp theo. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. §ç §øc TuÊn. §¸nh gi¸ hao mßn, ®é bÒn vµ ®é tin cËy cña chi tiÕt vµ kÕt cÊu ®Çu m¸y dizel. NXB Giao th«ng VËn t¶i, Bé Giao th«ng VËn t¶i, Hµ Néi, 2005. [2]. Горский А. В, Воробьев А. А. Оптимизация системы ремонта тепловозов. Москва, Транспорт 1994. [3]. Пузанков A. Д. Надежность конструкций локомотивов. Москва. MИИТ. 1999. [4]. Галкин В. Г., Парамзин В. П. Четвергов В. А., Надежность тягового подвижного состава. Москва.”Транспорт”.1981