Phương pháp xác định nhu cầu phụ tùng cho sửa chữa máy dựa trên cơ sở lý thuyết độ tin cậy TS.. Trương tất đích Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT Tóm tắt: Bμi bá
Trang 1Phương pháp xác định nhu cầu phụ tùng
cho sửa chữa máy dựa trên cơ sở
lý thuyết độ tin cậy
TS Trương tất đích
Bộ môn Kỹ thuật máy Khoa Cơ khí - Trường Đại học GTVT
Tóm tắt: Bμi báo trình bμy phương pháp xác định nhu cầu phụ tùng cho sửa chữa máy nói
chung vμ 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 như 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 lượng 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 được 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 như gãy, vỡ, bó kẹt… thì dự trữ phụ tùng cần thiết phải thoả mãn điều kiện sau:
γ
=
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
⎪⎩
⎪
⎨
+
<
<
σ
0 0
0
t U T
t ) t ( v T
t U T
t
(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:
To – Thời gian làm việc an toàn trung bình
σ - Độ lệch bình phương trung bình của thời gian sống τ đó là thời gian kể từ khi phần
tử bắt đầu làm việc đến khi xuất hiện hư hỏng
Uγ - Phân vị chuẩn ν(t) – Số hư hỏng xuất hiện trong thời gian t
γ - Xác suất tin cậy Khi nghiên cứu về máy xây dựng như máy ủi, máy khoan,… ta dùng thời gian t Đối với ôtô có thể thay bằng hành trình L Ta có hàm tin cậy:
Trang 2với hệ số β = 1.1 khi Z
γ
=
⎪⎭
⎪
⎬
⎫
⎪⎩
⎪
⎨
+
<
<
σ
2 / 3 0
L
0 2
/
3
0
L
L U L
L ) L ( v L
L U
L
L
≥ 1.5;
β = 1.2 khi Zi < 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: ν(L) là số hư 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:
3km Lo là tuổi thọ trung bình của chi tiết máy (103km) Tỉ số
P n P 0
0 = + (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
σL là độ lệch bình phương trung bình của
mẫu thống kê tuổi thọ chi tiết
γ là mức tin cậy cần thiết để ước lượng số
hư hỏng ứng với mức độ mạo hiểm α = 1 - γ
là tuổi thọ của chi tiết giữa các chu
kỳ phục hồi
P n
L
Với mỗi mức γ ta có tuổi thọ Tγ tương ứng
Thông thường đối với ôtô mức tin cậy γ = 80 - 95%
(nghĩa là cho phép xác suất đạt trong trạng
thái giới hạn từ 5% - 20%) Tuy nhiên trong
điều kiện đường xá xấu, những nghiên cứu
của chúng tôi cho thấy γ = 60 - 80%
Trường hợp số mẫu nghiên cứu thực nghiệm bị hạn chế ta dùng phương pháp toán
đồ để xác định lượng dự trữ phụ tùng theo hàm số sau:
m = f(λ,L,Pm) (2.7) Với m - lượng dự trữ phụ tùng để hoạt
động an toàn trong hành trình L với mức tin cậy P
Với mức tin cậy γ xe, máy không hỏng
hóc trong suốt hành trình L thì dự trữ phụ tùng
ít nhất phải bằng giới hạn trên của số hư hỏng
trong công thức (2.2) nghĩa là:
m, cường độ hỏng λ (l) Sau đó sử dụng toán đồ hình 1 để xác định m
2 / 3 L
0 ,
L
L
L U L
L
+
ở đây ZL, γ 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 0 L
L
0 L L
L
i
L T
L U m 100 T
T
L m 100 T
Z
m
100
+
ư
(2.4) Công thức (2.4) sử dụng khi có đủ các số
liệu về mật độ phân bố của các hư hỏng
Trường hợp thiếu các số liệu đó, theo Bliudov,
phải tính công thức sau:
0 L i
L T
L m 100
Z =β (2.5)
Hình 1
Trang 3ta ký hiệu:
2.2 Định mức phụ tùng cho các chi
tiết hỏng do mòn dần
(
+
⎟⎟
⎞
⎜⎜
⎛
1
n 1 n 2 n
2
1 0
n
a K
K ln a
Đối với các chi tiết hỏng do mòn dần việc
tính tuổi thọ trung bình Lo thực hiện theo 2 cách:
( ) (2.15)
∑ + ư +
+
= n
0
1 n 1 1 n 2 n
1 n
a P
=I
1 theo công thức: Lo oH gh (2.8)
với Io là độ chống mòn giới hạn của chi tiết
=H
2 theo công thức: Lo gh/K (2.9)
+
⎟⎟
⎞
⎜⎜
⎛ +
⎟⎟
⎞
⎜⎜
⎛
ư
=
1
2 1 2 1 0 3
K
K ln a K
1 K
1 a P
cường độ mòn (mm/1000Km)
với K=1/Io
ở đây ta tính toán theo giả thiết chi tiết
được thay thế và chi tiết mới có cùng phân bố
đối với trường hợp dùng công thức (2.8);
trường hợp dùng công thức (2.9) khi hành trình
tương đối nhỏ, việc xác định phân bố tuổi thọ
không thể thử nghiệm lâu dài
( )
∑
=
ư
ư ư
ư
+ n 2 n
1 n 1 1 n 2 n
K K 1 n
a
(2.16)
sẽ có:
Ta coi cường độ mòn K là một đại lượng
ngẫu nhiên với mật độ là:
f(k) = a0 + a1k + a2k2 +…+ ankn (2.10)
với a0, a1, …an là các hệ số xác định
bằng phương pháp bình phương 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:
ƒ(L) = ∑
+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ n
0 n
2 n
1 n gh n L
H a
(2.11)
tuổi thọ trung bình xác định theo công thức:
∫
1
L ƒ(L)dL (2.12)
với L1 = Hgh/K1, L2 = Hgh/K2, K1, K2 là các trị
số min và max của cường độ mài mòn K, do
đó:
( ) ( )
∑
∑
=
+ +
=
ư +
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
ư +
ư
=
n
0 n
1 n 1 1 n 2 n
n
1 n
n 1 n 2 n
2
1 0
gh
0
K K 1 n a
K K n
a ) K
K ln(
a
H
(2.13)
L0 = P1Hgh/P 2 (2.17)
2 1 3 2 gh
L =H PP ưP
σ (2.18)
, σ thay các trị số L0 L tính được từ (2.17), (2.18) vào (2.4) ta tính được định mức phụ tùng cho hành trình L
2.3 Xác định định mức phụ tùng dựa trên hệ số thay thế
Trong trường 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 Kt = L/L0 khi đó:
Z = 1000K m/T i t L (2.19) Nếu việc thống kê hư hỏng của một chi tiết máy của nhiều máy hoặc ôtô khác nhau ta gọi Kt là hệ số thay thế của nhà máy, nếu ở các nhà máy khác nhau ta gọi Kt là hệ số trung bình tích lũy Lấy nhà máy ôtô để xét cho 2 trường hợp trên, tính các hệ số thay thế
Kt như sau: Bảng 1 thay thế trong 1 nhà máy Bảng 2 thay thế trong nhiều nhà máy, theo kết quả nghiên cứu [1]
Trang 4Bảng 1 Thay thế trong 1 nhμ máy
Thay thế thực tế ở ôtô sửa chữa Phần trăm thay thế
Số chi tiết
máy chung
quan sát
Số hiệu
xe
Thay thế chung(%) Thay mới
K
Phục hồi Chung Thay mới Phục hồi
K
Ktc (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
1 4 4 2 2 100 50 50
2 4 3 1 2 75 25 50
Tổng
Bảng 2 Thay thế trong nhiều nhμ máy
Chú ý: - Ktb đối với các cột 6, 7, 8 là tỉ số của Ktc, Ktm, K chia cho tổng số nhà máy tP
- Hệ số thay thế Kt bằng một phần ba tổng của 2 hệ số Kt m và K nhỏ nhất với K : tP tb
3
K K
K
Kt tmmin + tpmin + tb
Kết quả tính cho các trường hợp trên ghi ở bảng 3
Bảng 3 Kết quả tính cho các ví dụ trên
Hệ số Một nhà máy (%) Nhiều nhà máy (%)
Trang 5III Kết luận
1 Phương pháp xác định nhu cầu phụ
tùng cho sửa chữa máy nói chung, ôtô nói
riêng đã được áp dụng ở một số xí nghiệp vận
tải ôtô vùng mỏ Quảng Ninh, Bộ Giao thông
vận tải và Bộ Thương mại với mức độ chính
xác được 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 Thương 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 vμ kiến nghị
Trong phạm vi nghiên cứu về tuổi thọ của
động cơ IAM Z236 trên ôtô MA Z5549 thuộc
Bộ Thương 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 được nghiên cứu, đồng thời đưa ra
được định ngạch thay thế sửa chữa hợp lý
2 Phương 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) nhưng
tính toán nhu cầu phụ tùng theo (2.4) đòi hỏi
nhiều thời gian và công sức nghiên cứu
2 Phương pháp luận được 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 tư Bộ Thương mại
Tài liệu tham khảo
[1].Nguyễn Văn Tiến, Trương Tất Đích và các cộng
sự đề tài cấp Bộ mã số 87 - 78 - 015 Bộ thương
mại
Tài liệu tham khảo
[2] Trương Tất Đích Chi tiết máy Nhà xuất bản
sự Đề tài mã số 87 – 78 – 015 Bộ Thương mại
[3] G.Flerische Mài mòn và độ tin cậy VEB Verlag
Giao thông vận tải, 2002
[4] B.V Gnedenko Những phương pháp toán
học trong lý thuyết độ tin cậy Những đặc trưng
cơ bản của độ tin cậy và phân tích thống kê
Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội,
[3] Rum - sixki Các phương pháp toán học xử lý
kết quả thực nghiệm Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1980
[4] V - G Galusko Các phương pháp thống kê xác
