Текущие признаки и оценка старения машин

Введение. По мере старения машина теряет свою эффективность. Под этим процессом в данном случае понимается комплексное явление, объединяющее снижение производительности машин и увеличение эксплуатационных издержек. Для обоснования управляющих нормативов, обеспечивающих максимальнодопустимую реализацию технического ресурса стареющей машины, необходимо исследовать динамику этих показателей [1, 2].

Результаты исследований и их обсуждение

Динамика производительности. Обозначим производительность машины y(t). Считая произ-

Вестник КрасГАУ. 2019. № 2 водительность единичной машины функцией времени, мы предполагаем возможность ее снижения в зависимости от возраста, или увеличения – в связи с заменой на новую, более современную (или модернизированную), соответствующую уровню технического прогресса на момент замены – t с . Экспериментально определить и аналитически выразить эту функцию технически непросто. Для этого необходимо было бы организовать репрезентативные наблюдения за парком однотипных машин разного возраста. Однако качественная взаимозависимость очевидна: старая машина менее производительна, чем новая. Но количественная характеристика этого качественного утверждения встречается редко, тем более в обобщенном виде.

Можно предположить, что мгновенная производительность, т.е. производственная мощность машины, от ее возраста зависит мало. Причины снижения производительности кроятся в простоях по техническим причинам, которые тесно коррелируют с показателями надёжности.

Это обстоятельство подтверждается количественными результатами, полученными Ю.А. Конкиным [3].

Таблица 1

Тяговый класс трактора	Наработка за 2-й год, у.э. га	Наработка за 10-й год, в % к 2-му	Примечания
5	3650	60,6
4	1425	79,1	За 8-й год
3	2450	78,8
1,4	1195	91,4

Динамика производительности машин в зависимости от их возраста

Зависимость производительности машины от возраста в общем виде можно выразить следующим образом:

y( τ ) = y 0 k и ( τ ) = y 0 (k тг ( τ ) -k пр )k исм ( τ ), (1)

где y(τ) – функция производительности машин в зависимости от их возраста; y0 – потенциальная годовая производительность новой машины в момент t0; kи – коэффициент технического использования машин парка со средним возрас- том τ ; kтг – коэффициент технической готовности; kпр – коэффициент простоя исправной машины по причинам, не связанным с техническими; kисм – коэффициент использования времени смены.

Коэффициент использования машин парка со средним возрастом τ (k и )

k и = ( k тг ( τ ) - k пр )k исм ( τ ).             (2)

Работоспособность машин наиболее полно отражает характеристика сменной производительности в течение года. Информация о количестве отработанных смен в году носит более обобщённый характер, поскольку она характеризует не только техническое состояние машины, но и уровень сервисного сопровождения.

Эксплуатационные издержки. Второй составляющей интегрального показателя – эффективности использования машин – являются эксплуатационные издержки. В общем виде просуммированные нарастающим итогом текущие эксплуатационные затраты в процессе старения машин можно представить в виде полинома n-й степени L(t)

L (t) = с(1+a i t+ a 2 t²+. . .+a n tⁿ), (3)

где с, α – коэффициенты полинома.

Академик ВАСХНИЛ А.И. Селиванов [4] рекомендует ограничиваться тремя членами такого полинома. Первый – связан с разовыми затратами, второй – с пропорциональными времени использования (топливо, трудовые затраты), третий – с прогрессирующими. На выбор рационального управления периодичностью ремонта и замены оказывают влияние только прогрессивно возрастающие затраты.

«Рыночный» товаропроизводитель не заинтересован в сокращении срока службы машин. Фактическая продолжительность использования машин увеличилась за последние 20 лет в 1,5 раза. Такое стихийное увеличение сроков приводит к необоснованному прогрессирующему росту эксплуатационных затрат.

Чтобы разрыв между стихийно сложившейся практикой и прежними расчетами получил достаточно логическое обоснование, приведём бо-

S T (t) l (t)

t 1 T d t 1 +T M                            t

Рис. 1. Формирование интенсивности текущих эксплуатационных затрат в неуправляемом процессе старения машины: 1 - l(t) - в доремонтном периоде; 2 - S(t) - в послеремонтном

лее адекватный подход к формированию эксплуатационных затрат по мере старения машин.

Интенсивность текущих эксплуатационных затрат (для неуправляемого процесса старения) найдется как производная от L (t)

l(t)=L'(t) =c(a i +2a 2 t + 3a s t ² + . . . + na n t^¹). (4)

Допустим , что через некоторое время Т д производится ремонт, в процессе которого полностью восстанавливается технический ресурс. Тогда интенсивность последующих текущих эксплуатационных расходов для любого момента t может быть найдена по кривой 1 (рис. 1), но с заменой аргумента t на аргумент t-vT Д , где v – порядковый номер ремонта (кривая 2) .

Как правило, капитальный ремонт не обеспечивает полного восстановления технического ресурса (напомним, что при капитальном ремонте q<1). Это обстоятельство подтверждается и распределениями безотказной работы f(t) и g(t), которые отличны друг от друга [5].

В этом случае отсчет текущих эксплуатационных затрат после ремонта, т.е., например, после момента 0 + T Д (см. рис. 1), следует начинать по кривой l ( t) не с нуля, а с момента t 1 = 0 + T Д -η 1 T Д = 0+ (1-η 1 ) T Д и продолжать его до момента t 1 + T M . Где η 1 ≤ 1 – показатель, характеризующий отношение экономичности эксплуатации отремонтированной машины к экономичности новой машины. В первом приближении величина η 1 эквивалентна степени восстановления технического ресурса при её капитальном ремонте, т.е. η 1 ~ q.

Таким путём можно определить начало и окончание отсчета текущих эксплуатационных затрат для машины, прошедшей два и более ремонта (см. рис. 1, кривая 1).

В связи с тем, что сервисное предприятие в определённый период развития имеет установленный уровень q (η 1 ~ q), можно допустить, что экономичность эксплуатации в каждом последующем межремонтном периоде уменьшается относительно одинаково по сравнению с предыдущим, т.е. если η 1 = η 2 = η 3 и т.д., то, в соответствии с формулой (4), можно обосновать динамику интенсивности текущих эксплуатационных затрат машины S Т :

S T⁽⁰⁾ = - до ремонта;

S T⁽¹⁾ = l[(1- q)T д + t] - после первого ремонта;

S T⁽²⁾ = l[( l – q ² ) T д +t] - после второго ремонта и т.д.

В зависимости от значений q и Т Д интенсивность изменения текущих эксплуатационных затрат S(t) изобразится семейством кусочногладких кривых (рис. 2). Каждая кривая соответствует вполне определенному управлению периодичностью ремонта. Поэтому, задавая эту характеристику управления в виде значений T мi и q i , мы имеем возможность пользоваться каждый раз одной соответствующей функцией S мi (t).

Рис. 2. График интенсивности текущих эксплуатационных затрат при различной периодичности ремонтов

Выводы . Установлена динамика производительности и эксплуатационных издержек, входящих в оценку эффективности использования машин, по мере их старения. Характер изменения этих показателей является одним из основных аргументов при обосновании параметров, управляющих составом РОР в зависимости от фактического технического состояния машин.