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:

(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:

(2.3)

Таким образом, задача об определении оптимальных межремонтных пробегов локомотива сводится к нахождению таких значений L₁, L₂,…, L_n, 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:

(2.4)

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:

(2.5)

, 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.