Расчет системы ремонта электровозов

2.1 Расчет оптимальной структуры плановых ремонтов локомотивов

Надежная работа локомотива в эксплуатации обеспечивается, в первую очередь, за счет научно обоснованной и экономически оправданной системы их технического обслуживания и ремонта. Эта система, предназначенная для предупреждения постепенных отказов электроподвижного состава, строится на планово-предупредительном принципе. При построении системы планово-предупредительных ремонтов ЭПС стремятся как можно полнее исчерпать ресурс деталей и узлов, заложенный при их изготовлении.

Так как система планово-предупредительных ремонтов имеет целью предупреждение постепенных отказов ЭПС, то пробеги между ремонтами различного вида целесообразно устанавливать в зависимости от интенсивности износа наиболее ответственных узлов и деталей.

Исходной информацией для построения оптимальной по экономическим критериям системы планово-предупредительных ремонтов локомотивов являются значения гамма-процентных ресурсов изнашиваемых деталей ЭПС и стоимости их восстановления (таблица 2.1), расположенные в порядке возрастания ресурса.

Таблица 2.1 - Показатели надежности деталей ЭПС

стар. № Вид ремонта Ресурс, тыс. км Стоимость восст., ед.
Обточка бандажей колесных пар
Смена шестерен тяговых редукторов
Смена вкладышей моторно-осевых подшипников
Пропитка изоляции тяговых двигателей
Смена бандажей колесных пар
Обточка коллекторов тяговых двигателей
Замена изоляции тяговых двигателей

На межремонтные пробеги накладываются следующие ограничения:

1. По надежности:

Для того чтобы обеспечивался принятый уровень надежности, необходимо ремонтировать детали при пробегах L не превышающих гамма-процентные ресурсы детали.

Li ≤ li (2.1)

2. По кратности межремонтных пробегов:

Система ремонта локомотивов строится на основе принципа кратности пробегов между ремонтами с различными объемами. При этом в перечень работ каждого следующего более крупного по объему ремонта включаются все работы предыдущего, меньшего по объему ремонта.

Соблюдение принципа кратности требует, чтобы для любых 2-х, следующих друг за другом, деталей отношение их межремонтных пробегов было целым числом, называемым коэффициентом кратности:

Расчет системы ремонта электровозов - student2.ru (2.2)

3. С учетом коэффициентов кратности межремонтные пробеги всех деталей могут быть выражены через межремонтный пробег 1-й детали, называемый базовым пробегом.

В качестве целевой функции при определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива естественно принять суммарные удельные затраты на восстановление всех изнашиваемых деталей:

Расчет системы ремонта электровозов - student2.ru (2.3)

Таким образом, задача об определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива сводится к нахождению таких значений L1, L2,…, Ln, при которых функция суммарных удельных затрат q на ремонт принимает минимальное значение.

Рассчитаем оптимальную структуру ремонтного цикла шести изнашиваемых деталей.

Начальный межремонтный пробег определяется по формуле:

Расчет системы ремонта электровозов - student2.ru (2.4)

Расчет системы ремонта электровозов - student2.ru тыс. км

Расчет оптимальной структуры межремонтного цикла проведем при L1 = 120 тыс.км ( распечатку лабораторного расчета на компьютере см. прил.3).

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 7-й детали и соответствующие им удельные затраты на ремонт.

  Пробег тыс.км   Удельные затраты у.е./тыс.км  
L7 = q7 = 860/125 = 6,88  
    860/250 = 3,44  
    860/375 = 2,29  
    860/500 = 1,72  
    860/625 = 1,38  
    860/750 = 1,15  
    860/875 = 0,98  
    860/1000 = 0,86  
    860/1125 = 0,76  
    860/1250 = 0,69  
    860/1375 = 0,62  
    860/1500 = 0,57  
    860/1625 = 0,53  
    860/1750 = 0,49  
    860/1875 = 0,46  
    860/2000 = 0,43 860/2125 = 0,4 860/2250 = 0,38       min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 6-й (и 7-й) детали:

При L6 = 125 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/125 + 6,88 =6,98  
    12,5/125 + 3,44 = 3,54  
    12,5/125 + 2,29 = 2,39  
    12,5/125 + 1,72 = 1,82  
    12,5/125 + 1, 38 = 1,48  
    12,5/125 + 1,15 = 1,25  
    12,5125 + 0,98 = 1,08  
    12,5/125 + 0,86 = 0,96  
    12,5/125 + 0,76 = 0,86  
    12,5/125 + 0,69 = 0,79  
    12,5/125 + 0,62 = 0,72  
    12,5/125 + 0,57 = 0,67  
    12,5/125 + 0,53 = 0,63  
    12,5/125 + 0,49 = 0,59  
    12,5/125 + 0,46 = 0,56  
    12,5/125 + 0,43 = 0,53 12,5/125 + 0,4 = 0,5 12,5/125 + 0,38 = 0,48     min

При L6 = 250 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/250 + 3,44 = 3,49  
    12,5/250 + 1,72 = 1,77  
    12,5/250 + 1,15 = 1,2  
    12,5/250 + 0,86 = 0,91  
    12,5/250 + 0,69 = 0,74  
    12,5/250 + 0,57 = 0,62  
    12,5/250 + 0,49 = 0,54  
    12,5/250 + 0,43 = 0,48 12,5/250 + 0,38 = 0,43   min

При L6 = 375 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/375 + 2,29 = 2,32  
    12,5/375 + 1,15 = 1,18  
    12,5/375 + 0,76 = 0,79  
    12,5/375 + 0,57 = 0,6  
    12,5/375 + 0,46 = 0,49 12,5/375 + 0,38 = 0,41   min

При L6 = 500 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/500 + 1,72 = 1,745  
    12,5/500 + 0,86 = 0,885  
    12,5/500 + 0,57 = 0,595  
    12,5/500 + 0,43 = 0,455 min

При L6 = 625 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/625 + 1,38 = 1,4  
    12,5/625 + 0,69 = 0,71  
    12,5/625 + 0,46 = 0,48 min

При L6 = 750 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/750 + 1,15 = 1,17  
    12,5/750 + 0,57 = 0,59 12,5/750 + 0,38 = 0,4   min

При L6 = 875 тыс.км:

L7 = 875 тыс.км q6 = 12,5/875 + 0,98 = 0,99  
  1750 тыс.км   12,5/875 + 0,49 = 0,5 min

При L6 = 1000 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/1000 + 0,86 = 0,87  
    12,5/1000 + 0,43 = 0,44 min

При L6 = 1125 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/1125 + 0,76 = 0,77 12,5/1125 + 0,38 = 0,39   min

При L6 = 1250 тыс.км:

L7 = 1250 тыс.км q6 = 12,5/1250 + 0,69 = 0,7 min

При L6 = 1375 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/1375 + 0,62 = 0,63 min

При L6 = 1500 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/1500 + 0,57 = 0,58 min

При L6 = 1625 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/1625 + 0,53 = 0,54 min

При L6 = 1750 тыс.км:

L7 = q6 = 12,5/1750 + 0,49 = 0,497 min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 5-й (6, 7-й) детали:

При L5 = 125 тыс.км:

L6 = q5 = 750/125 + 0,48 = 6,48  
    750/125 + 0,43 = 6,43  
    750/125 + 0,41 = 6,41  
    750/125 + 0,46 = 6,46  
    750/125 + 0,48 = 6,48  
    750/125 + 0,4 = 6,4  
    750/125 + 0,5 = 6,5  
    750/125 + 0,44 = 6,44  
    750/125 + 0,39 = 6,39 min
    750/125 + 0,7 = 6,7  
    750/125 + 0,63 = 6,63  
    750/125 + 0,58 = 6,58  
    750/125 + 0,54 = 6,54  
    750/125 + 0,497 = 6,497  
         

При L5 = 250 тыс.км:

L6 = q5 = 750/250 + 0,43 = 3,43  
    750/250 + 0,46 = 3,46  
    750/250 + 0,4 = 3,4 min
    750/250 + 0,44 = 3,44  
    750/250 + 0,7 = 3,7  
    750/250 + 0,58 = 3,58  
    750/250 + 0,497 = 3,497  

При L5 = 375 тыс.км:

L6 = q5 = 750/375 + 0,41 = 2,41  
    750/375 + 0,4 = 2,4  
    750/375 + 0,39 = 2,39 min
    750/375 + 0,58 = 2,58  

При L5 = 500 тыс.км:

L6 = q5 = 750/500 + 0,46 = 1,96  
    750/500 + 0,44 = 1,94 min
    750/500 + 0,58 = 2,08  

При L5 = 625 тыс.км:

L6 = q5 = 750/625 + 0,48 = 1,68 min
    750/625 + 0,7 = 1,9  

При L5 = 750 тыс.км:

L6 = q5 = 750/750 + 0,4 = 1,4 min
    750/750 + 0,58 = 1,58  

При L5 = 875 тыс.км:

L6 = q5 = 750/875 + 0,5 = 1,36  
    750/875 + 0,497 = 1,357 min

При L5 = 1000 тыс.км:

L 6= 1000 q = 750/1000 + 0.44 = 1.19 min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 4-й (5, 6, 7-й) детали:

При L4 = 125 тыс.км:

L5 = q4 = 250/125 + 6,39 = 8,39  
    250/125 + 5,4 = 5,4  
    250/125 + 4,39 = 4,39  
    250/125 + 3,94 = 3,94  
    250/125 + 3,68 = 3,68  
    250/125 + 3,4 = 3,4  
    250/125 + 1,357 = 3,357 250/125 + 1,19 = 3,19   min

При L4 = 250 тыс.км:

L5 = q4 = 250/250 + 3,4 = 4,4  
    250/250 + 1,94 = 2,94  
    250/250 + 1,4 = 2,4 250/250 + 1,19 = 2,19   min

При L4 = 375 тыс.км:

L5 = q4 = 250/375 + 2,39 = 3,06  
    250/375 + 1,4 = 2,07 min

При L4 = 500 тыс.км:

L5 = q4 = 250/500 + 1,94 = 2,44 250/500 + 1,19 = 1,69   min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 3-й ( 4, 5, 6, 7-й) детали:

При L3 = 125 тыс.км:

L4 = q3 = 220/125 + 3,19= 4,95  
    220/125 + 2,19= 3,95  
    220/125 + 2,07= 3,83  
    220/125 + 1,69= 3,45 min

При L3 = 250 тыс.км:

L4 = q3 = 220/250 + 2,19= 3,07  
    220/250 + 1,69= 2,57 min

При L3 = 375 тыс.км:

L4 = При L4 = L3= 500 тыс. q3 =   q3 = 220/375 + 2,07= 2,66   220/500 + 1.69 = 2,13 min   min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 2-й (3, 4, 5, 6, 7-й) детали:

При L2 = 125 тыс.км:

L3 = q2 = 375/125 + 3,45= 6,45  
    375/125 + 2,57= 5,57  
    375/125 + 2,66= 5,66 375/125 + 2,13 = 5,13   min

При L2 = 250 тыс.км:

L3 = q2 = 375/250 + 2,57 = 4,07 375/250 + 2,13= 3,63   min

При L2 = 375 тыс.км:

L3 = q2 = 375/375 + 2,66= 3,66 min

Рассмотрим возможные стратегии ремонта 1-й (2, 3, 4, 5, 6, 7-й) детали:

При L1 = 125 тыс.км:

L2 = q1 = 18/125 + 5,13 = 5,27 18/125 + 3,63 = 3,77 18/125 + 3,66 = 3,8   min
         
         

На основании проведенных расчетов построим диаграмму возможных стратегий ремонта данных элементов (рисунок 2.1).

Как видно из диаграммы, оптимальной структурой ремонтного цикла при базовом пробеге 125 тыс.км будет: L1 = 125 тыс. км, L2 = 250 тыс. км, L3 = L4 = 500 тыс. км, L5 = L6 = 1000 тыс. км, L7 = 2000 тыс. км (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2

Сохраняя неизменной структуру ремонтного цикла и увеличивая межремонтный пробег 1-й детали, получаем межремонтные пробеги всех деталей, показанные в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Межремонтные пробеги деталей при изменении пробега 1-й детали

L1, тыс. км L2, тыс. км L3, тыс. км L4, тыс. км L5, тыс. км L6, тыс. км L7, тыс. км
  а2 = 2 а3 = 2 а4 = 1 а5 = 2 а6 = 1 а6 = 2

Из таблицы 2.2 видно, что при L1 = 129 тыс.км, если не менять структуру ремонтного цикла, межремонтный пробег 5-ой детали превысит ее ресурс, равный l5 = 1030 тыс.км.

Следовательно, структура ремонтного цикла будет оптимальной при базовом пробеге 128 тыс.км. Рассмотрим эту структуру более подробно с привязкой межремонтных пробегов к конкретным видам ремонта на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3

Удельные затраты при такой структуре ремонтного цикла будут наименьшими и составят:

Расчет системы ремонта электровозов - student2.ru (2.5)

Расчет системы ремонта электровозов - student2.ru , у.е./тыс.км.

Оптимальный ремонтный цикл включает в себя ремонты 6 видов:

- Межремонтный пробег 26 тыс. км. Это соответствует ремонту объема ТР-1.

- Межремонтный пробег 128 тыс. км. Восстановление детали №1 (обточка бандажей колесных пар). Это соответствует ремонту объема ТО-4.

- Межремонтный пробег 256 тыс. км. Восстанавливаются детали №1,2 (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов). Это соответствует ремонту объема ТР-2.

- Межремонтный пробег 512 тыс.км. Восстанавливаются детали №1,2,3,4 (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей моторно–осевых подшипников). Это соответствует ремонту объема ТР-3.

- Межремонтный пробег 1024 тыс.км. Восстанавливаются детали №1,2,3,4,5,6 (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей моторно–осевых подшипников; смена бандажей колесных пар; обточка коллекторов ТЭД). Это соответствует ремонту объема СР.

- Межремонтный пробег 2048 тыс.км. Восстанавливаются все 7 деталей (обточка бандажей колесных пар; смена шестерен тяговых редукторов; пропитка изоляции ТЭД; смена вкладышей моторно–осевых подшипников; замена изоляции ТЭД). Это соответствует ремонту объема КР.

Наши рекомендации