Báo cáo khoa học: "Nắm bắt cách mạng tri thức, cách mạng thông tin, nhanh chóng hiện đại hoá giao thông vận tải nước ta" doc

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