Untitled TAÏP CHÍ PHAÙT TRIEÅN KH&CN, TAÄP 18, SOÁ K7 2015 Trang 117 Xây dựng chương trình thiết lập mối quan hệ giữa thông số dòng hỏng với thời gian làm việc của chi tiết có hư hỏng đột xuất và xác[.]
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K7- 2015 Xây dựng chương trình thiết lập mối quan hệ thơng số dịng hỏng với thời gian làm việc chi tiết có hư hỏng đột xuất xác định chu kỳ sửa chữa tối ưu có xét tới chi phí sửa chữa Đỗ Đức Tuấn Nguyễn Đức Tồn Trường Đại học Giao thơng Vận tải, Khoa Cơ khí Võ Trọng Cang Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG Tp HCM (Manuscript Received on August 28th, 2015, Manuscript Revised September 03rd, 2015) TÓM TẮT Nội dung báo trình bày trình xây kỳ sửa chữa tối ưu chúng có xét tới chi dựng chương trình thiết lập mối quan hệ phí sửa chữa kế hoạch sửa chữa đột xuất thơng số dịng hỏng thời gian làm việc chi tiết có hư hỏng đột xuất xác định chu Từ khóa: thơng số dòng hỏng, hư hỏng đột xuất, chu kỳ sửa chữa, chi phí sửa chữa ĐẶT VẤN ĐỀ Trong trình làm việc, chi tiết phận máy móc thiết bị, bị hư hỏng mức độ khác Các hư hỏng bao gồm hai loại: hư hỏng mòn hư hỏng đột xuất Đối với chi tiết phận có hư hỏng mịn người ta xác định quy luật hao mòn theo thời gian làm việc, cường độ hao mịn từ đánh giá độ tin cậy xác định thời hạn làm việc hay chu kỳ sửa chữa có kế hoạch chúng [2] Đối với hư hỏng đột xuất, thống kê khoảng thời gian đủ lớn, phát quy luật thơng số dịng hỏng với thời gian làm việc chúng Đồng thời với số quy luật xác định đó, xác định thời hạn làm việc hay chu kỳ sửa chữa tối ưu theo kế hoạch có xét tới chi phí sửa chữa có kế hoạch sửa chữa đột xuất, tương tự trường hợp hư hỏng hao mịn Vì vậy, vấn đề đặt cần xây dựng chương trình tính tốn nhằm thiết lập mối quan hệ thơng số dịng hỏng với thời gian làm việc chi tiết phận có hư hỏng đột xuất, từ xác định thời hạn làm việc tối ưu chúng có xét tới chi phí sửa chữa có kế hoạch sữa chữa đột xuất CÁC SƠ ĐỒ THUẬT TỐN Trên sở lý thuyết trình bày [1], [3], sử dụng ngơn ngữ lập trình Matlab [4], tiến hành xây dựng chương trình tính tốn mối quan hệ Trang 117 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K7- 2015 thơng số dịng hỏng hư hỏng đột xuất với thời gian làm việc l , chương trình tính tốn giá trị hàm S(L), biểu thị mối quan hệ số lượng lần sửa chữa đơn vị tổng cộng quy đổi theo thời gian làm việc với tỷ số khác chi phí sửa chữa đột xuất sửa chữa kế hoạch K , xác định giá trị chu kỳ sửa chữa tối ưu giá trị tương ứng K vẽ đồ thị Hình 1a Thuật tốn xấp xỉ tuyến tính với phân đoạn Hình Thuật tốn xấp xỉ thơng số dịng hỏng Sơ đồ khối thuật toán thiết lập mối quan hệ thơng số dịng hỏng với thời gian làm việc chi tiết thể hình 1, 1a -1c Trang 118 Hình 1b Thuật tốn xấp xỉ tuyến tính với hai phân đoạn TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K7- 2015 Hình 1c Thuật tốn xấp xỉ tuyến tính với ba phân đoạn Hình Thuật toán xác định chu kỳ sửa chữa tối ưu chi tiết phận Sơ đồ khối thuật tốn tính tốn giá trị hàm S(L) thể hình 3.2 Chức năng, nhiệm vụ chương trình XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH Chương trình xử lý số liệu hư hỏng đột xuất bao gồm: 3.1 Các giao diện Giao diện nhập số liệu (hình 3a) Giao diện mở liệu từ file (hình 3b) Giao diện hiển thị số liệu thực nghiệm (hình 3c) Giao diện tính tốn vẽ đồ thị hàm tuyến tính phân đoạn l với bước l (hình 4a) Giao diện tính tốn vẽ đồ thị hàm S(L) với giá trị khác K (hình 4b) - Chương trình xấp xỉ thơng số dịng hỏng phân đoạn theo thời gian làm việc l ; - Chương trình thiết lập mối quan hệ số lượng lần sửa chữa đơn vị tổng cộng quy đổi theo thời gian làm việc S(L) Quá trình tính tốn thực sau: Số liệu thống kê hư hỏng đột xuất phận chi tiết nhập vào chương trình (hoặc số liệu nhập trước mở từ file) hình 3a Trang 119 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K7- 2015 biểu thị biểu đồ cột toạ độ i* l l (hình 4a) Tính tốn lựa chọn thơng số a1 , a2 , a3 , b1 , l1 , l2 với điều kiện phương pháp bình phương bé (hình 4a) Tính tốn thiết lập hàm tuyến tính phân đoạn biểu diễn mối quan hệ thông số dòng hỏng với thời gian làm việc (a) l vẽ đồ thị (hình 4a) Ở cần lưu ý sau: tệp liệu, chương trình tự động xử lý để thiết lập hàm thơng số dịng hỏng theo hàm đoạn, hàm hai đoạn hàm ba đoạn Sau chương trình so sánh dạng hàm để tìm dạng hàm phù hợp nhất, tức có sai số nhỏ (b) Tính tốn giá trị hàm S(L) biểu thị mối quan hệ số lượng lần sửa chữa đơn vị tổng cộng quy đổi theo thời gian làm việc với tỷ số khác chi phí sửa chữa đột xuất K , xác định giá trị chu kỳ sửa chữa tối ưu giá trị tương ứng K sửa chữa kế hoạch vẽ đồ thị (hình 4b) (c) Hình Các giao diện nhập số liệu từ bàn phím (a), mở liệu từ file (b) hiển thị số liệu thực nghiệm (c) l tiến hành tính tốn phân nhóm số liệu theo bước l , từ tính Lựa chọn bước tính tốn xác định giá trị thơng số dịng hỏng thực nghiệm i* l tương ứng với khoảng l thứ i Các thơng số dịng hỏng thực nghiệm tương ứng với khoảng l Trang 120 (a) TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K7- 2015 xử lý số liệu hư hỏng đột xuất tính chung cho hệ thống, đồng thời tiến hành xử lý số liệu cho hai loại chi tiết có số lượng hư hỏng nhiều cả, cụ thể sau: hệ thống hãm thiết bị phụ đầu máy D9E (2013), hộp bánh khế đầu máy D19E đồng hồ tốc độ đầu máy D19E (b) Hình Giao diện tính tốn vẽ đồ thị: (a)- hàm tuyến tính phân đoạn l với bước l ; (b)- hàm S(L) với giá trị K khác VÍ DỤ TÍNH TỐN 4.1 Số liệu thống kê Về mặt nguyên tắc, thiết lập chu kỳ sửa chữa tối ưu có xét tới hư hỏng đột xuất chi phí sửa chữa, bao gồm chi phí sửa chữa theo kế hoạch chi phí sửa chữa đột xuất, việc thống kê xử lý số liệu cần tiến hành chi tiết kiểu loại đầu máy Số liệu thống kê bao gồm 19 tệp liệu hư hỏng đột xuất chi tiết phận loại đầu máy sử dụng ngành đường sắt Việt Nam Tuy nhiên, ngành đường sắt Việt Nam sử dụng gần 300 đầu máy với 13 kiểu loại khác nhau, số lượng hư hỏng đột xuất dạng chi tiết loại đầu máy khơng lớn, chưa có đủ sở chắn để thiết lập chu kỳ sửa chữa tối ưu loại chi tiết Dưới đơn cử giới thiệu bảng số liệu thống kê hư hỏng phận đầu máy D19E nhằm phục vụ cho việc chạy chương trình (bảng 1) 4.2 Kết xử lý số liệu Trong q trình tính tốn có tính chất thăm dị với hệ thống loại đầu máy, thấy tất cụm chi tiết khảo sát thiết lập chu kỳ sửa chữa tối ưu Trong hệ thống nêu (19 hệ thống) có hệ thống có xu hướng tuân theo tính chất lý thuyết tối ưu hố nghiên cứu để thiết lập chu kỳ sửa chữa tối ưu Các hệ thống bao gồm: hộp bánh kế đầu máy D19E (hàm thơng số dịng hỏng đoạn); hệ thống hãm thiết bị phụ đầu máy D9E (2013) (hàm thông số dòng hỏng đoạn); hệ thống hãm thiết bị phụ đầu máy D13E (2013) (hàm thơng số dịng hỏng đoạn); hệ thống điều khiển đầu máy D13E (2013) (hàm thơng số dịng hỏng đoạn) đồng hồ tốc độ đầu máy D13E (hàm thơng số dịng hỏng đoạn) Đồ thị hàm thơng số dịng hỏng l hàm S(L) phận thể hình 5, 6, Mặc dù vậy, để minh hoạ cách tổng quát trình thiết lập chu kỳ sửa chữa tối ưu với chương trình xây dựng, ta tiến hành Trang 121 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K7- 2015 Bảng Số liệu thống kê hư hỏng phận đầu máy D19E Đồng hồ tốc độ đầu máy D19E Hộp bánh khế đầu máy D19E TT đầu máy Quãng đường chạy kể từ lắp đặt, km D19E 911 80.000 D19E 911 206.772 D19E 912 153.662 D19E 911 354.221 D19E 912 376.100 D19E 911 362.934 D19E 917 329.470 D19E 911 370.934 D19E 918 365.762 D19E 913 377.563 D19E 919 312.957 D19E 913 468.420 D19E 933 225.000 D19E 914 513.343 D19E 933 225.000 D19E 915 395.055 D19E 936 141.266 D19E 916 391.068 10 D19E 937 260.841 D19E 916 220.309 11 D19E 938 154.942 D19E 916 250.402 12 D19E 939 111.613 D19E 916 328.236 13 - - - D19E 916 346.276 14 - - - D19E 916 456.875 15 - - - D19E 920 330.239 16 - - - D19E 933 82.421 17 - - - D19E 937 68.630 18 - - - D19E 938 95.457 Số hiệu Hình Đồ thị hàm thơng số dịng hỏng Trang 122 Số lần hỏng đầu máy Quãng đường chạy kể từ lắp đặt, km Số lần hỏng Số hiệu l hàm S(L) hộp bánh khế đầu máy D19E TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K7- 2015 Hình Đồ thị hàm thơng số dịng hỏng l hàm S(L) hệ thống hãm-thiết bị phụ đầu máy D9E (2013) Hình Đồ thị hàm thơng số dịng hỏng l hàm S(L) đồng hồ tốc độ đầu máy D19E Bảng Các hàm hồi quy phân đoạn thơng số dịng hỏng theo thời gian làm việc hệ thống chi tiết đầu máy l TT Hư hỏng hệ thống Hộp bánh khế đầu máy D19E 1 l 8, 4988.1011 l 1, 2957.105 Hệ thống hãm thiết bị phụ đầu máy D9E (2013) 1 l 3,4602.109 l 0,00040196 l l1 51.103 km 2 l 4,9981.1010 l 0,0002 l l1 51.103 km Đồng hồ tốc độ đầu máy D13E 1 l 2,3669.1010 l 7,6923.106 l l1 130.10 km 2 l 7,1006.1011l 3, 2308.105 130.103 km l 260.103 km 3 l 8,9941.1011l 9,5385.106 l l2 260.103 km Mối quan hệ thông số dòng hỏng với thời gian làm việc, - Trang 123 SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT, Vol 18, No.K7- 2015 Bảng Chu kỳ sửa chữa tối ưu phận đầu máy với giá trị khác Hư hỏng hệ thống TT Các giá trị tối ưu L0, 103 km, với K K Hộp bánh khế đầu máy D19E 153,403 108,423 88,568 76,702 68,604 Hệ thống hãm thiết bị phụ D9E (2013) 156,874 150,362 148,128 146,998 146,316 Đồng hồ tốc độ đầu máy D13E 292,215 272,527 265,641 262,129 260,000 Giá trị hàm thông số dòng hỏng l hàm S(L) phận nêu thể bảng 2, KẾT LUẬN Chương trình đảm bảo đầy đủ chức năng: thiết lập mối quan hệ thơng số dịng hỏng thời gian làm việc dạng hàm tuyến tính phân đoạn l : đoạn, đoạn đoạn vẽ đồ thị; xây dựng hàm S(L) với tỷ số khác chi phí sửa chữa đột xuất sửa chữa kế hoạch K , xác định giá trị chu kỳ sửa chữa tối ưu giá trị tương ứng K vẽ đồ thị Chương trình có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, phù hợp với mục đích nội dung nghiên cứu Trang 124 Kết tính tốn bước đầu cho thấy, loại chi tiết có hư hỏng khơng tham số (hư hỏng đột xuất) có cường độ thơng số dòng hỏng gia tăng cuối thời kỳ quan trắc cần thiết lập chu kỳ sửa chữa có kế hoạch nhằm đảm bảo trạng thái kỹ thuật độ tin cậy cho chúng thời kỳ vận hành Tiếp theo nghiên cứu tối ưu hóa chu kỳ sửa chữa thiết bị vận tải, viết với [5, 6] phần chuẩn bị cho báo cáo đề tài nghiên cứu “Xây dựng phần mềm Tối ưu hoá chu kỳ sửa chữa TBVT sở độ tin cậy” tài trợ Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh (VNU-HCM) khn khổ đề tài mã số C2014-20-04 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 18, SỐ K7- 2015 A program for establishing the relationship between failure stream parameters and working time of details with sudden failure and determining their optimized repair cycles with considering the repair costs Đo Đuc Tuan Nguyen Đuc Toan University of Transport and Communications, Hà Nội, Vietnam Vo Trong Cang Ho Chi Minh City University of Technology, VNU-HCM ABSTRACT The paper presents the process of sudden failure; determining their optimized building a computer program to establish the repair cycles with considering the cost of the planned repair and sudden repair relationship between failure stream parameters and working time of details with Keywords: Failure stream parameters, Sudden failure, Optimized repair cycles, Repair costs TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Đức Tuấn (2006) Cơ sở tối ưu hoá chu kỳ sửa chữa chi tiết cụm chi tiết đầu máy có xét tới hư hỏng khơng tham số chi phí sửa chữa, Tạp chí “Khoa học Giao thông Vận tải”, số 16 [2] Đỗ Đức Tuấn (2013) Độ tin cậy tuổi bền máy, NXB GTVT, Hà Nội [3] Горский А.В, Воробьев А.А (1994) Оптимизация системы ремонта тепловозов, Москва, Транспорт [4] Matlab Documentation: http://www.mathworks.com/help/matlab/ [5] Đỗ Đức Tuấn, Võ Trọng Cang Cơ sở TUH thời hạn SC phận chạy ĐM TX mức cho trước ĐTC tham số Tạp chí “Khoa học Giao thông Vận tải” Số 17, tr 134-142, (tháng 4/2007) [6] Võ Trọng Cang Tối ưu hoá thời hạn sửa chữa phương tiện vận tải sở độ tin cậy tham số Tạp chí Phát triển KH&CN, ĐHQG HCM, T17, K7-2014, tr 35-44 Trang 125 ... TỐN 4.1 Số liệu thống kê Về mặt nguyên tắc, thiết lập chu kỳ sửa chữa tối ưu có xét tới hư hỏng đột xuất chi phí sửa chữa, bao gồm chi phí sửa chữa theo kế hoạch chi phí sửa chữa đột xuất, việc. .. xấp xỉ thơng số dịng hỏng phân đoạn theo thời gian làm việc l ; - Chương trình thiết lập mối quan hệ số lượng lần sửa chữa đơn vị tổng cộng quy đổi theo thời gian làm việc S(L) Q trình tính... 2015 thông số dòng hỏng hư hỏng đột xuất với thời gian làm việc l , chương trình tính tốn giá trị hàm S(L), biểu thị mối quan hệ số lượng lần sửa chữa đơn vị tổng cộng quy đổi theo thời gian