Как продлить ресурс дорожно-строительных машин и их компонентов (Часть 1)

От надежности основных узлов и деталей зависит продолжительность наработки на отказ дорожно-строительной машины, т. е. сколько времени машина будет работать с «родными» узлами и агрегатами до первого крупного ремонта. Американский журнал Construction Equipment регулярно проводит опросы руководителей строительных организаций и производителей машин о сроках службы (расчетных и практических) машин и их основных компонентов. Исследования проводят на строго научной основе. Используются не все полученные ответы: 20% самых коротких сроков и 20% самых длинных сроков из всех полученных ответов исключаются. По оставшимся 60% ответов определяют среднестатистический ресурс каждого компонента.

При анализе сроков службы используют понятие из научной статистики: «процентиль», что означает рубеж, ниже которого находится определенный процент полученных данных. Например, в данном исследовании 50-я процентиль – это срок службы, при котором половина обследованных одноименных компонентов выходит из строя. В технической литературе такой срок службы еще называют медианой, или В₅₀.

20-я процентиль означает срок службы, при котором 20% из всех обследованных одноименных компонентов выходят из строя. Такой срок службы обозначают B₂₀.

Ремонт по среднестатистическим данным

Производители называют 20-ю процентиль как предел надежности для большинства узлов и агрегатов при всех допустимых условиях эксплуатации. Если условия работы тяжелые или техническое обслуживание не проводится надлежащим образом, если вы знаете о компоненте только то, какой срок он отработал, именно в эти сроки (B₂₀) следует выполнить предупредительный ремонт либо заменить компонент восстановленной запчастью, поскольку вероятность выхода из строя компонента после срока B₂₀ резко возрастает.

В том случае, когда постоянная готовность машины к работе не имеет настолько важного значения и машина обслуживается должным образом, а для вас допустима некоторая доля риска в том, что машина внезапно откажет и время ее простоя увеличится, за срок проведения ремонта или замены компонента можно выбрать срок В₅₀. После прохождения срока В₅₀ риск выхода компонента из строя еще более стремительно возрастает.

Анализы масла – точнее

Условия работы существенно влияют на ресурс компонентов и машин целиком, поэтому некоторые специалисты считают, что слишком полагаться на среднестатистические данные по отрасли при выборе сроков ремонта и замены компонентов не стоит. Среднестатистические данные могут быть ориентиром, но гораздо точнее помогают оценить состояние компонента регулярные анализы смазочного масла и выявление содержания в нем продуктов износа металлических деталей, разложения масла, загрязняющих веществ, попавших извне и изнутри машины (включая воду/ конденсат), и сажи, особенно для точного определения ресурса двигателя – они отражают и реальные нагрузки, и прочие условия эксплуатации. Регулярные анализы смазочного масла позволяют предотвратить внезапный отказ компонента, помогают без лишнего риска увеличивать срок службы узлов и деталей свыше среднестатистического.

Например, «всплески» в уровнях содержания в масле свинца, алюминия или меди при отсутствии увеличения продуктов окисления говорят о том, что двигатель, вероятно, не прогревался в холодный период эксплуатации. В результате ресурс подшипников коленчатого вала сократился.

Кроме ресурса компонентов, по результатам анализов определяют остаточный ресурс самого масла, на основании которого выбирают оптимальные интервалы техобслуживания машины.

Можно ориентироваться и по расходу топлива. Контролировать этот параметр гораздо проще, чем регулярно проводить анализы масла. Однако интервалы техобслуживания и сроки замены компонентов в зависимости от расходов топлива выведены по среднестатистическим данным по отрасли и, как всякое осреднение, они не так точны, как интервалы по анализам масла.

Степень тяжести условий работы

Чтобы учесть влияние степени тяжести условий эксплуатации на ресурс компонентов при анализе результатов исследований, использовались понятия «тяжелые условия» и «условия средней тяжести».

Для экскаваторов-погрузчиков условия средней тяжести означают работы на основном производстве с равномерными рабочими циклами на грунтах средней и высокой плотности, с периодическим использованием навесных гидравлических орудий с нерегулируемым расходом в контуре. Глубина копания – до 3 м. «Тяжелые условия» определяются как «работы основного производственного процесса или разработка скалистого грунта. Постоянное использование навесных орудий с нерегулируемым расходом в контуре. Глубина копания – более 3 м.

Для сочлененных самосвалов условия средней тяжести определяются как эксплуатация при крупномасштабных земляных работах с эпизодическими перегрузками и воздействием ударных нагрузок. Движение по достаточно обустроенным дорогам в удовлетворительном состоянии с периодическим преодолением высокого сопротивления качению и движением при недостаточном сцеплении шин с грунтом, периодически – преодоление крутых уклонов. Тяжелые условия – это регулярные перегрузки, постоянное движение по плохим дорогам с высоким сопротивлением качению и недостаточным сцеплением шин с грунтом, частое воздействие ударных нагрузок и преодоление крутых уклонов.

Результаты исследований

Вот какие результаты получены при исследовании ресурса дорожно-строительных машин и их компонентов. Приведенные в таблицах цифры являются среднестатистическими по отрасли для машин, работающих в условиях средней тяжести.

Результаты анализа помогают владельцу машины решить, какой реальный риск выхода из строя определенного компонента можно допустить. Когда срок службы компонента выходит за рубеж В₂₀, вероятность его выхода из строя резко возрастает. Данные таблицы ярко иллюстрируют это утверждение: например, 20% всех двигателей 30-тонных сочлененных самосвалов выходят из строя к сроку 9000 моточасов. Следующие 30% всех двигателей выходят из строя в течение следующих 1000 моточасов или менее ²/₃ обычной годовой наработки.

Изменение ресурса в зависимости от условий работы

Как сказано выше, данные в таблице относятся к условиям эксплуатации средней тяжести. Исследования показали, что с увеличением степени тяжести условий ресурс компонентов (а следовательно, и всей машины) сокращается, но для различных компонентов и машин в разной степени. Например, у экскаваторов-погрузчиков, работающих в разных по тяжести условиях, сроки службы двигателей и трансмиссии отличаются мало. В тяжелых условиях среднестатистические сроки службы двигателей и трансмиссий сокращаются всего на несколько процентов.

Различие в условиях работы в большей степени сказывается на ресурсе мостов экскаваторов-погрузчиков. При тяжелых условиях среднестатистический ресурс мостов уменьшается почти на 19% (на 1900 моточасов) по сравнению с работой в условиях средней тяжести.

Сроки службы шин экскаваторов-погрузчиков также изменяются в широких пределах. В тяжелых условиях эксплуатации ресурс шин сокращается примерно на 19% (630 моточасов) по сравнению с работой в условиях средней тяжести. Также отмечается отчетливая разница в сроках службы шин до начала проколов. В тяжелых условиях проколы начинаются в среднем после 1000 моточасов эксплуатации, что составляет менее 40% срока «до прокола» шины, работающей в условиях средней тяжести. Общая наработка на отказ у экскаваторов-погрузчиков в тяжелых условиях эксплуатации сокращается на 26% по сравнению с условиями средней тяжести.

В большей степени сказываются тяжелые условия эксплуатации на сочлененных самосвалах. Ресурс двигателей и трансмиссий сокращается чуть менее чем на 10% по сравнению с работой в условиях средней тяжести, а сроки службы шин «до прокола» – почти на 20%. Как и в случае с экскаваторами-погрузчиками, у сочлененных самосвалов в тяжелых условиях в наибольшей степени сокращается ресурс мостов и подвески. Среднестатистический ресурс моста уменьшается примерно на 3600 моточасов, т. е. на 20% по сравнению с условиями средней тяжести. В тяжелых условиях эксплуатации мосты сочлененных самосвалов служат всего лишь чуть дольше, чем двигатели. Серьезный ремонт подвески требуется в среднем еще до истечения 3000 моточасов эксплуатации – сокращение ресурса на 31%.

Общая наработка на отказ сочлененных самосвалов в тяжелых условиях эксплуатации сокращается на 34% по сравнению с условиями средней тяжести.

Для двигателей гусеничных экскаваторов, работающих в тяжелых условиях, срок В20 уменьшается на 500 моточасов, но общий срок эксплуатации машин в условиях обоих типов (средней тяжести и тяжелых) составил примерно 8,5 лет.

Рекомендации

Что же рекомендуется владельцам техники, которые хотят повысить ресурс и надежность компонентов (а следовательно, и машин в целом)?

• Обеспечить первоклассное превентивное техническое обслуживание. Выполнять превентивное техобслуживание правильно и с применением высококачественных расходных материалов в установленные сроки или ранее.

• Опрашивать операторов машин. Опрос позволяет выявить ранние признаки снижения производительности машины и принять меры для предотвращения выхода из строя компонентов.

• Заблаговременно заменять изношенные детали. Заменять форсунки, манжеты и подшипники с истекающим сроком службы до того, как они выйдут из строя, чтобы продлить ресурс дорогих узлов и агрегатов.

• Держать на складе запас обменных узлов и быстро заменять их в случае выхода какого-либо узла из строя.