Модульно-блочная структура доильных установок и оценка их надежности

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 631. 3:636
МОДУЛЬНО-БЛОЧНАЯ СТРУКТУРА ДОИЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ОЦЕНКА ИХ НАДЕЖНОСТИ
В. А. Борознин, кандидат технических наук, доцент, А. В. Борознин, кандидат технических наук, доцент
Волгоградский государственный аграрный университет
Представлено модульно-блочное построение отдельных систем доильных установок и приведены модели для оценки надежности сложных технических систем, состоящих из последовательно-параллельно соединенных элементов. Приведены результаты оценки показателей надежности отдельных элементов доильного оборудования. Для изучения динамики изменения показателей безотказности, таких как наработка на отказ, параметр потока отказов ш (-), интенсивность отказов X 1 и вероятность безотказной работы, в зависимости от наработки доильного агрегата в течение года эксплуатации построены кривые распределения (рисунки 4, 5).
Ключевые слова: блок-модуль, наработка, надежность, доильная установка.
Различные модели доильных установок представляют собой совокупность отдельных восстанавливаемых сложных технических систем, которые, в свою очередь, состоят из последовательно и параллельно соединенных элементов (блок-модулей). Эти блоки или системы более низкого уровня выполняют определенно-заданную работу [4].
Так, все системы, входящие в комплект доильных установок, по функциональным признакам можно разделить на три группы блок-модулей: энергетические, исполнительные и обслуживающе-вспомогательные. Таким образом, в общем виде доильную установку можно представить в виде следующей схемы (рисунок 1).
ЭБ — энергетический блок, ИБ — исполнительный блок, ОИЭ — основной исполнительный элемент
Рисунок 1 — Схема доильной установки в общем виде
Для доильных установок в качестве энергетического блока-модуля выступает вакуумная система, состоящая из вакуумного насоса (1) с электродвигателем (ветродвигателем, ДВС и др.) и комплекта вспомогательных контрольно-регулировочно-стабилизирующих элементов, создающих поток энергии в виде вакуума (разряжения). Этот блок представлен на рисунке 3, а, он включает в себя: обратный клапан с диэлектрической вставкой (2), вакуумный баллон (3), вакуумрегулятор с вакуумметром (4), вакуумпровод (5) с кранами (6).
В качестве исполнительного блока-модуля (рисунок 3, в), который может извлекать молоко из вымени животного, транспортировать (перекачивать) его к местам сбора и хранения выступает молочная система, состоящая из доильного аппарата (7) (основной исполнительный элемент (ОИЭ)), молокопровода (11) с кранами (6'-), переключателя режимов работы (10), групповых счётчиков молока (9) (элементы 9 и 10 необязательны) и молокосборника (8). Основной исполнительный элемент в свою очередь состоит из доильных стаканов (74), коллектора (73), шлангов (72) и пульсатора (71)
(рисунок 3, б). Кроме этих двух, энергетической (вакуумной) и исполнительной (молочной) систем, в конструкцию доильной установки могут входить еще ряд различных дополнительных систем, таких как:
— система первичной обработки молока (СПОМ) (молочный насос (12), фильтр (13) и охладитель (14)) —
— система промывки доильной аппаратуры (СПДА), включающая бак автомата промывки (15), водонагреватель (16), систему клапанов (17), блок управления (18), промывочный стенд (19, 19'-), линию промывки (20), переключатель режимов работы (10) —
— система обмыва вымени животного (СОВ) в виде линии (29), с разбрызгивателями (30)) —
— система силового вакуума (ССВ), объединяющая подсистемы: 1 — раздачи концентрированных кормов (блок управления дозатором (23), привод дозатора кормов (24)), 2 — привода ворот (блок управления воротами (25), пневмоцилиндры привода ворот (26)), 3 — управления манипуляторами доения (блок управления манипулятором (27), пневмоцилиндры манипулятора (28)).
Все вышеперечисленные системы условно можно назвать обслуживающе-вспомогательными блоками (ОВБ), обеспечивающими возможность совершенствования процесса машинного доения за счет механизации и автоматизации отдельных операций, а следовательно, повышения качества молока, улучшения обслуживания животных и сокращения затрат ручного труда. С учётом этих систем общая схема доильной установки примет следующий вид (рисунок 2).
Рисунок 2 — Общая схема доильной установки с учетом обслуживающе-вспомогательных систем (Ж — животное).
Составляющие блоки-модули этой схемы можно изобразить в виде структурных схем, представленных рисунком 3.
В зависимости от модели доильная установка может быть сложной или простой, т. е. включать в свою структуру большое количество вспомогательных блок-модулей, а может состоять только из энергетического блока и одного или нескольких ОИЭ.
ж) ССВ (каждая система состоит из 8 и более линий)
Рисунок 3 — Структурные схемы блок-модулей доильной установки
На базе представленной выше элементной градации основных и вспомогательных систем доильных установок, могут быть представлены их обобщенные схемы функционирования в виде развертки схемы по рисунку 2.
Как видно из структурных схем блок-модулей доильных установок, приведённых на рисунке 3, к последовательно-соединённым элементам относятся ЭБ, ИБ и ОИЭ, к параллельно-соединённым все ОВБ (хотя сами они являются последовательными соединениями).
Тогда оценку надежности доильных установок в целом можно провести с помощью следующей модели [1]:
Рус ('-д) = п РЭБ1 (гд) • П РИБ1 & lt-
г=1 г=1
1 — П Р
ОИЭгУд-
(гд) -1 -[1 — Р)]4)
1 — П[1 — Роев, ('-д)]
(1)
Таким образом, для получения наибольшей эффективности использования ДМО, исходя из формулы (1), необходимо, чтобы Рус^д).
Проведенные исследования надежности доильных аппаратов (ОИЭ) [2] и вакуумной системы (ЭБ) [3] доильных установок показали, что отказы элементов этих блоков подчиняются трём законам распределения, поэтому оценку надежности по вероятности безотказной работы Р (^ и средней наработке на отказ Ш, используя выражения (2) и структурные схемы на рисунке 3 а, б, можно провести с помощью следующих моделей:
'-а =
Рус ('-д) =
П V
г
П V
1
42л ¦
Не)2 2от д
ЕЛ

(2)
) -42ж
& gt- '- '-е 2а& gt- д'-
-'-Ел -Е| е • е
д'-
(3)
Показатели безотказности, такие как наработка на отказ, параметр потока отказов ю (^, интенсивность отказов X i и вероятность безотказной работы для изучения динамики изменения были рассчитаны по формулам (3, 4) в зависимости от наработки доильного агрегата (^ в течение года эксплуатации. Полученные данные сведены в таблицу 1 и по ним построены кривые распределения (рисунки 4, 5).
Таблица 1 — Результаты статистического исследования безотказности ЭБ и ОИЭ
Показатели безотказности Интервал наработки доильного агрегата, ч
0−500 5 001 000 10 001 500 15 002 000 20 002 500 25 003 000
Э Б Ре (1) 0,759 0,391 0,228 0,048 0,017 0,005
0,0013 0,0016 0,0012 0,0008 0,0003 0,0001
X i = й / К 0,0018 0,0041 0,0055 0,0084 0,0101 0,0118
ю (0, 10−3 3,34 4,31 5,39 2,48 3,56 2,15
ОИЭ '-о 183 178 158 159 169 223
ю (0, 10−3 4,0 5,61 6,78 6,05 5,27 2,15
Р (0 0,866 0,678 0,451 0,248 0,072 —
п
п
к
1=1
со
а
≠1
е
е
е
ь


1
ад
е
Анализ результатов, представленных в таблице 1 и на рисунках 4 и 5, показывает, что значения показателей безотказности элементов доильного оборудования изменяются в зависимости от наработки. Причем, наименьшее количество отказов по всем элементам доильного оборудования приходится на наработку до 1000 часов, а наибольшее количество у элементов ЭБ на период с 600 до 1700 часов, а у ОИЭ — на период с 1000 до 2500 часов.
Используя полученные данные, можем сделать вывод: вероятность безотказной работы Рс (^ вакуумной системы доильной установки уменьшается с увеличением наработки в интервале 0−2500 ч. Плотность отказов вакуумной системы ОД наиболее велика в интервале 250−1500 ч.
Рисунок 4 — Динамика изменения показателей безотказности вакуумной системы: а) вероятность безотказной работы вакуумной системы: гистограмма — эмпирическая вероятность безотказной работы- б) плотность распределения отказов вакуумной системы: гистограмма — эмпирическая функция плотности- в) интенсивность отказов вакуумной системы: гистограмма — эмпирическая функция интенсивности- г) поток отказов Линия 1 — аппроксимация с помощью распределения Гаусса- линия 2 — аппроксимация с помощью распределения Вейбулла
Интенсивность появления отказов в вакуумной системе увеличивается пропорционально увеличению наработки. Полученные данные о безотказности доильного аппарата как агрегата в целом свидетельствуют о том, что для доильного аппарата период нормальной эксплуатации лежит в пределах наработки равной от 0 до 1000 часов. У основных элементов (шлангов, коллектора, пульсатора и доильных стаканов) уровень безотказности начинает резко снижаться при наработке 1000 ч и достигает своего низшего уровня к наработке 1750 ч (наиболее интенсивный летний период эксплуатации). Обусловлено это, в основном, нарастанием износных отказов, возникающих в первую очередь из-за несоблюдения правил эксплуатации (условия и порядок ТО, режимы эксплуатации), а также из-за недоработок в конструкции и нарушений технологии изготовления и сборки.
Рисунок 5 — Изменение наработки на отказо (t), параметра потока отказов ro (t) и вероятности безотказной работы P (t) работы доильного аппарата
Структуризация доильных установок на отдельные функциональные блоки-модули позволяет точнее оценить уровень надежности каждого элемента, входящего в структуру доильной установки, найти их взаимосвязь и подобрать систему диагностирования и технического обслуживания (обоснование необходимости выполнения тех или иных операций, их периодичности, классифицировать по сложности), а также позволяет проводить комплектацию доильных установок, исходя из поставленных задач (поголовье, продуктивность, качество молока, затраты труда, стоимость оборудования).
Библиографический список
1. Борознин, В. А. Вероятность эффективного использования доильно-молочного оборудования [Текст]/ В. А. Борознин, Е. А. Пучин // Вестник МГАУ. — 2005. — № 1. — С. 56−58.
2. Борознин, В. А. Эффективность использования доильных аппаратов в зависимости от их диагностирования [Текст]/ В. А. Борознин, А. В. Борознин //Materialy VIII mezinarodni vedecko — prakticka konference «Vznik moderni vedecke — 2012». — Dil 15. Biologicke vedy. Ekolo-gie. Zemepis a geologie. Zemedelstvi: Praha. Publishing House & quot-Education and Science& quot- s.r.o — 96 stran.
3. Борознин, В. А. Теоретическая оценка показателей надежности вакуумной системы доильной установки [Текст]/ В. А. Борознин, А. В. Борознин, Ю. В. Бобылев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее професиональное образование. -2009. — № 4 (16). — С. 113−117.
4. Карташов Л. П. Концепция развития доильных аппаратов [Текст]/ Л. П. Карташов, З.В. Макаровская// Техника в сельском хозяйстве. — 2003. — № 1. — С. 15−18.
E-mail: titusbav@mail. ru.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой