Phơng pháp xác định nhu cầu phụ tùng cho sửa chữa máy dựa trên cơ sở lý thuyết độ tin cậy TS. Trơng tất đích Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trờng Đại học GTVT Tóm tắt: Bi báo trình by phơng pháp xác định nhu cầu phụ tùng cho sửa chữa máy nói chung v ôtô nói riêng trên cơ sở tuổi thọ trung bình của chi tiết máy. Summary: This article presents a method of identifying demand for spare parts in machine repair, generally and in automobiles repair, particularly based on average lifetime of machine details. i. đặt vấn đề Có thể coi máy móc vận tải: ôtô, đầu máy, máy xây dựng nh một tập hợp của các tổng thành, cụm máy và chi tiết máy. Sự làm việc an toàn của nó dựa trên sự không hỏng của mỗi thành phần. Quá trình làm việc và sửa chữa máy đòi hỏi phải có một số lợng dự trữ phụ tùng để thay thế cần thiết, vừa đủ, không thiếu để khỏi gây ra đình trệ sản xuất, không thừa để khỏi gây ra sự ứ đọng vốn và tốn công bảo quản. Dựa trên lí thuyết độ tin cậy có thể xác định đợc nhu cầu đó một cách hợp lí. Do đó nó tạo ra cơ sở khoa học cho việc lập kế hoạch mua sắm phụ tùng phục vụ sửa chữa máy. ii. nội dung Để xác định nhu cầu phụ tùng, cần phải phân phụ tùng thành 3 loại: ít hỏng, hỏng đột xuất và hỏng do mòn dần. Trong đó cần phải tính toán nhu cầu phụ tùng cho 2 loại sau: 2.1. Đối với các chi tiết hỏng đột xuất Theo lí thuyết độ tin cậy, đối với các chi tiết hỏng đột xuất nh gãy, vỡ, bó kẹt thì dự trữ phụ tùng cần thiết phải thoả mãn điều kiện sau: = +<< 0000 T t U T t )t(v T t U T t P (2.1) Công thức (2.1) là cơ sở để tính toán dự trữ cần thiết để xe, máy hoạt động liên tục trong khoảng thời gian t. Trong hàm tin cậy này ta có: T o Thời gian làm việc an toàn trung bình - Độ lệch bình phơng trung bình của thời gian sống đó là thời gian kể từ khi phần tử bắt đầu làm việc đến khi xuất hiện h hỏng U - Phân vị chuẩn (t) Số h hỏng xuất hiện trong thời gian t - Xác suất tin cậy Khi nghiên cứu về máy xây dựng nh máy ủi, máy khoan, ta dùng thời gian t. Đối với ôtô có thể thay bằng hành trình L. Ta có hàm tin cậy: với hệ số = 1.1 khi Z = +<< 2/3 0 L 0 2/3 0 L 0 L L U L L )L(v L L U L L P i 1.5; = 1.2 khi Z i < 15. (2.2) Chú ý rằng tuổi thọ L o ở chi tiết không phục hồi là thời gian chạy cho đến khi thay thế; đối với chi tiết phục hồi L trong đó: (L) là số h hỏng xảy ra ứng với hành trình chạy L. Với L là hành trình từ khi sử dụng đến sửa chữa tính bằng 10 o là tuổi thọ tổng tính đến việc sử dụng hoàn toàn chi tiết, khi đó: 3 km. L o là tuổi thọ trung bình của chi tiết máy (10 3 km). Tỉ số K K.LLL P n P 00 += (2.6) = L/L t o gọi là hệ số thay thế của chi tiết. ở đây K - số lần phục hồi, là tuổi thọ của chi tiết mới P 0 L L là độ lệch bình phơng trung bình của mẫu thống kê tuổi thọ chi tiết. là mức tin cậy cần thiết để ớc lợng số h hỏng ứng với mức độ mạo hiểm = 1 - . là tuổi thọ của chi tiết giữa các chu kỳ phục hồi. P n L Với mỗi mức ta có tuổi thọ T tơng ứng. Thông thờng đối với ôtô mức tin cậy = 80 - 95% (nghĩa là cho phép xác suất đạt trong trạng thái giới hạn từ 5% - 20%). Tuy nhiên trong điều kiện đờng xá xấu, những nghiên cứu của chúng tôi cho thấy = 60 - 80%. Trờng hợp số mẫu nghiên cứu thực nghiệm bị hạn chế ta dùng phơng pháp toán đồ để xác định lợng dự trữ phụ tùng theo hàm số sau: m = f(,L,P m ) (2.7) Với m - lợng dự trữ phụ tùng để hoạt động an toàn trong hành trình L với mức tin cậy P Với mức tin cậy xe, máy không hỏng hóc trong suốt hành trình L thì dự trữ phụ tùng ít nhất phải bằng giới hạn trên của số h hỏng trong công thức (2.2) nghĩa là: m , cờng độ hỏng (l). Sau đó sử dụng toán đồ hình 1 để xác định m. 2/3 L 0 ,L L L U L L Z += (2.3) ở đây Z L, là dự trữ phụ tùng cần thiết. Đối với mỗi chi tiết máy loại i của ôtô, định mức phụ tùng tính cho 100 xe/năm là 2/3 0L L 0LL L i LT LU.m.100 TT L.m.100 T Z.m.100 Z += (2.4) Công thức (2.4) sử dụng khi có đủ các số liệu về mật độ phân bố của các h hỏng. Trờng hợp thiếu các số liệu đó, theo Bliudov, phải tính công thức sau: 0L i L.T L.m100 Z = (2.5) Hình 1. ta ký hiệu: 2.2. Định mức phụ tùng cho các chi tiết hỏng do mòn dần ( + = n 1 n 1 n 2 n 2 1 01 KK n a K K lnaP ) (2.14) Đối với các chi tiết hỏng do mòn dần việc tính tuổi thọ trung bình L o thực hiện theo 2 cách: () (2.15) ++ + = n 0 1n 1 1n 2 n 2 KK 1n a P =I 1. theo công thức: L o o H (2.8) gh với I o là độ chống mòn giới hạn của chi tiết =H 2. theo công thức: L o gh /K (2.9) + + = 1 2 1 21 03 K K lna K 1 K 1 aP cờng độ mòn (mm/1000Km) với K=1/I o ở đây ta tính toán theo giả thiết chi tiết đợc thay thế và chi tiết mới có cùng phân bố đối với trờng hợp dùng công thức (2.8); trờng hợp dùng công thức (2.9) khi hành trình tơng đối nhỏ, việc xác định phân bố tuổi thọ không thể thử nghiệm lâu dài. () = + n 2n 1n 1 1n 2 n KK 1n a (2.16) sẽ có: Ta coi cờng độ mòn K là một đại lợng ngẫu nhiên với mật độ là: f(k) = a 0 + a 1 k + a 2 k 2 ++ a n k n (2.10) với a 0 , a 1 , a n là các hệ số xác định bằng phơng pháp bình phơng cực tiểu theo mẫu thống kê về k, khi đó mật độ phân bố tuổi thọ của chi tiết có thể xác định theo công thức: (L) = = + + n 0n 2n 1n ghn L Ha (2.11) tuổi thọ trung bình xác định theo công thức: = 2 L 1 L 0 LL (L)dL (2.12) với L 1 = H gh /K 1 , L 2 = H gh /K 2 , K 1 , K 2 là các trị số min và max của cờng độ mài mòn K, do đó: () () = ++ = + + = n 0n 1n 1 1n 2 n n 1n n 1 n 2 n 2 1 0gh 0 KK 1n a KK n a ) K K ln(aH L (2.13) L 0 = P 1 H gh /P (2.17) 2 2 132ghL PPPH = (2.18) , thay các trị số L 0 L tính đợc từ (2.17), (2.18) vào (2.4) ta tính đợc định mức phụ tùng cho hành trình L. 2.3. Xác định định mức phụ tùng dựa trên hệ số thay thế Trong trờng hợp có thể thực hiện thống kê ngay từ khi bắt đầu sử dụng xe mới, việc thống kê không gián đoạn thì việc tính toán định mức phụ tùng có thể đơn giản hơn nhờ việc tính hệ số thay thế K t = L/L 0 khi đó: Z = 1000K .m/T (2.19) i t L Nếu việc thống kê h hỏng của một chi tiết máy của nhiều máy hoặc ôtô khác nhau ta gọi K t là hệ số thay thế của nhà máy, nếu ở các nhà máy khác nhau ta gọi K t là hệ số trung bình tích lũy. Lấy nhà máy ôtô để xét cho 2 trờng hợp trên, tính các hệ số thay thế K t nh sau: Bảng 1 thay thế trong 1 nhà máy. Bảng 2 thay thế trong nhiều nhà máy, theo kết quả nghiên cứu [1]. Bảng 1. Thay thế trong 1 nh máy. Thay thế thực tế ở ôtô sửa chữa Phần trăm thay thế Số chi tiết máy chung quan sát Số hiệu xe Tha y thế chung(%) Thay mới K Phục hồi Chung Thay mới Phục hồi K tm tp K tc (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 4 4 2 2 100 50 50 2 4 3 1 2 75 25 50 3 4 3 2 1 75 50 25 4 4 2 2 0 50 50 0 5 4 1 0 1 25 0 25 Tổng số 20 13 7 6 325 175 150 Bảng 2. Thay thế trong nhiều nh máy Nhà máy (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 10 3 2 1 0,3 0,2 0,1 2 18 5 3 2 0,28 0,16 0,12 3 12 3 3 - 0,25 0,25 - 4 4 2 1 1 0,282 0,146 0,146 5 5 1 1 - 0,2 0,2 - 6 8 2 1 1 0,25 0,125 0,125 Tổng số 60 16 11 5 1,562 1,081 0,491 K 0,26 0,18 0,08 tb Chú ý: - K tb đối với các cột 6, 7, 8 là tỉ số của K tc , K tm , K chia cho tổng số nhà máy. tP - Hệ số thay thế K t bằng một phần ba tổng của 2 hệ số K t m và K nhỏ nhất với K : tP tb 3 KKK K tbmintpmintm t ++ = (2.20) Kết quả tính cho các trờng hợp trên ghi ở bảng 3. Bảng 3. Kết quả tính cho các ví dụ trên Hệ số Một nhà máy (%) Nhiều nhà máy (%) K 46,66 23,6 tc K 36,6 15 tm K 26,66 10 tp III. Kết luận 1. Phơng pháp xác định nhu cầu phụ tùng cho sửa chữa máy nói chung, ôtô nói riêng đã đợc áp dụng ở một số xí nghiệp vận tải ôtô vùng mỏ Quảng Ninh, Bộ Giao thông vận tải và Bộ Thơng mại với mức độ chính xác đợc các cơ sở sản xuất chấp nhận. Quyết định áp dụng kết quả nghiên cứu của đề tài vào sản xuất của Bộ Mỏ và Than số 620 MT/KT4 và quyết định công nhận kết quả nghiên cứu này của Bộ Thơng mại số 674 TN/QĐ, tuy vậy nếu có các thiết bị chuẩn đoán và thiết bị đo đạc gián tiếp tốt để nghiên cứu đối chứng và hỗ trợ sẽ có độ chính xác cao hơn. Một số kết quả nghiên cứu về tuổi thọ của các chi tiết cơ bản (Tiếp theo trang 25) III. Kết luận v kiến nghị Trong phạm vi nghiên cứu về tuổi thọ của động cơ IAM Z236 trên ôtô MA Z5549 thuộc Bộ Thơng mại quản lý, ta có các kết luận sau: 1. Các kết quả tính toán có thể làm cơ sở cho công tác lập kế hoạch mua sắm phụ tùng loại ôtô đợc nghiên cứu, đồng thời đa ra đợc định ngạch thay thế sửa chữa hợp lý. 2. Phơng pháp định mức phụ tùng dựa trên hệ số thay thế chỉ nên để đối chứng vì có sai số lớn hơn tính theo công thức (2.4) nhng tính toán nhu cầu phụ tùng theo (2.4) đòi hỏi nhiều thời gian và công sức nghiên cứu. 2. Phơng pháp luận đợc áp dụng ở đây có thể mở rộng ra cho các loại động cơ khác trên toàn vùng lãnh thổ, giúp cho các đơn vị trong ngành có thể xây dựng định mức tiêu dùng phụ tùng, đồng thời tạo cơ sở khoa học để lập đơn hàng kinh doanh phụ tùng ôtô của ngành vật t Bộ Thơng mại. Tài liệu tham khảo [1]. Nguyễn Văn Tiến, Trơng Tất Đích và các cộng sự đề tài cấp Bộ mã số 87 - 78 - 015. Bộ thơng mại. Tài liệu tham khảo [2]. Trơng Tất Đích. Chi tiết máy. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, 2002. [1]. Nguyễn Văn Tiến, Trơng Tất Đích v các cộng sự. Đề tài mã số 87 78 015. Bộ Thơng mại. [3]. G.Flerische. Mài mòn và độ tin cậy. VEB Verlag Teenik Berlin, 1977. [2]. Trơng Tất Đích. Chi tiết máy. Nhà xuất bản Giao thông vận tải, 2002. [4]. B.V Gnedenko. Những phơng pháp toán học trong lý thuyết độ tin cậy. Những đặc trng cơ bản của độ tin cậy và phân tích thống kê. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1981 [3]. Rum - sixki. Các phơng pháp toán học xử lý kết quả thực nghiệm. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. Hà Nội, 1980. [4]. V - G Galusko. Các phơng pháp thống kê xác suất trong vận tải ôtô (bản tiếng Nga). Kiev, 1976 . chữa máy nói chung, ôtô nói riêng đã đợc áp dụng ở một số xí nghiệp vận tải ôtô vùng mỏ Quảng Ninh, Bộ Giao thông vận tải và Bộ Thơng mại với mức độ chính xác đợc các cơ sở sản xuất chấp. xuất bản Giao thông vận tải, 2002. [4]. B.V Gnedenko. Những phơng pháp toán học trong lý thuyết độ tin cậy. Những đặc trng cơ bản của độ tin cậy và phân tích thống kê. Nhà xuất bản Khoa học. 015. Bộ thơng mại. Tài liệu tham khảo [2]. Trơng Tất Đích. Chi tiết máy. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải, 2002. [1]. Nguyễn Văn Tiến, Trơng Tất Đích v các cộng sự. Đề tài mã số 87 78 015.