автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Технологии, технологические комплексы и технические средства для погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ в АПК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ОРГАНИЗАЦИЙ, ЭКОНОМИКЕ И ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО СНАБЖЕНИЯ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

(ВНИИМС)

Уу-. ги*.Ш//С-

' На правах рукописи

ШИЛКИН Вячеслав Иванович

ТЕХНОЛОГИИ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ И ТРАНСПОРХНО-СКЛАДСКИХ РАБОТ В АПК

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Рязань 1999

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте по организации, экономике и технологии материально-технического снабжения агропромышленного комплекса (ВНИИМС, г.Рязань)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук М.М. бирсов доктор технических наук С.И. Вахрамеев доктор технических наук, профессор М.Б. Угланов

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельскохозяйственного производства (ВЙМ)

Защита состоится 40й г. в 10 часов

на заседании диссертационного совета Д 169.06.01 в ОАО "Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения" им. В.Д.Горячкина - ОАО "ВИСХОМ".

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке ОАО "ВИСХ0М".

Диссертация в виде , р

научного доклада разослана " Vу щ Ор*? §^ ¿£/'41999 г.

РО сеий-схАд

ГОСУДАРСТВЕННАЯ

БЙБЛИОТБКД

Ученый секретарь ц р А £ ^

диссертационного совета - ^ доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Общий грузооборот в агропромышленном комплексе России превышает 5 млр.т в год. Транспортные и погрузочно-раз-грузочные работы составляют почти 30% объема всех сельскохозяйственных работ и на них приходится до 45$ всех затрат на производство сельскохозяйственной продукции.

Широкая номенклатура перерабатываемых грузов, поставляемых в упакованном виде и россыпью, многообразие их геометрических, весовых и физико-механических характеристик обусловливает применение большого числа погрузочно-разгрузочных и подъемно-транспортных машин и оборудования. Поэтому проблема разработки прогрессивных технологий, средств комплексной механизации для грузообработки на складах ресурсного обеспечения АПК имеет важное значение для современного сельскохозяйственного производства в условиях рыночных отношений.

Снижение издержек и повышение производительности при грузо-обработке позволит повысить эффективность всего сельскохозяйственного производства.

Исследования и разработки, составившие основу диссертации, выполнены в соответствии с планами научно-исследовательских работ ВНИИМСа на 1966-1998 гг., а также общесоюзной научно-технической программой 0.13.04 "Создать и освоить производство высокоэффективных средств механизации и автоматизации ПРТС работ? утвержденной постановлением ГКНТ СССР от 31.12.86г. № 535 и "Комплексной программой транспортного обеспечения сельского хозяйства на основе создания нового поколения машин в новых экономических условиях", разработанной Россель-хозакадемией на 1996-2000 гг.

Цель исследований. Разработка и внедрение прогрессивных технологий, технологических комплексов и технических средств грузообработки с целью повышения эффективности погрузочно-разгру-зочных и транспортно-складских работ в АПК.

Объекты исследований. Технологические процессы грузообработки на предприятиях ресурсного обеспечения АПК (системы Росаг-роснаба), модели функционирования погрузочно-разгрузочных машин, технологические комплексы, образцы машин и оборудования. Методы исследований. Для обоснования системы технологий и комплекса машин для грузообработки использовали функционально-

стоимостной и экономико-математический анализы. При разработке машин и оборудования применяли методы теоретической механики, гидравлики, математического моделирования. Результаты экспериментальных исследований обрабатывали с применением теории вероятностей и математической статистики.

Научную новизну составляют системно-комплексный и экономико-математический методы анализа грузообработки широкой номенклатуры грузов с учетом параметров и условий работы машин, оборудования и складских комплексов, а также математические модели расчета гидромеханической трансмиссии погрузчика-тягача на неустановившихся режимах работы в стесненных условиях складов и виброковша для грузов, склонных к слеживанию.

Практическую ценность составляют разработанные технологии грузообработки с использованием типовых транспортно-технологи-ческих процессов, система технологий и машин, типаж техники, методики расчета потребности, определения технического уровня и экономической эффективности погрузочно-разгрузочной техники, оборудования и складских комплексов, база данных прогрессивного складского технологического оборудования.

Реализация результатов исследований. На основании исследований разработаны агротехнические требования, технические задания и технико-экономические обоснования на 36 наименований складского технологического оборудования; организовано серийное производство: на заводах Минтяжмаша - грейферных кранов и ленточных конвейеров в химзащитном исполнении (выпущено и смонтировано в складах минеральных удобрений более 420 кранов и 600 комплектов ленточных конвейеров); на Кобринском ремонтно-механическом заводе Белсельхозтехники выпущено более 400 комплектов приемных бункеров БП-3,0; на опытном заводе ВНИИМСа изготовлено более 6000 стеллажных комплексов с подъемником ПМ-250; разработано 12 наименований стационарных и передвижных подъемников грузоподъемностью 0,1-5,От, высотой подъема 3,0-30м, которые выпускаются по индивидуальным договорам с заказчиками; разработаны типовые проекты (т.п. 705-1-134 и др.) складских комплексов, по которым построено более 200 комплексно-механизированных складов минеральных удобрений; на базе СГГРязаньвест" построен склад вместимостью 800т материалов основного производства с комплексной технологией грузообработки; в АПК РФ осуществлено перевооружение и реконструкция более 1700 действую-

щих баз, построено 26 крупных комплексно-механизированных баз республиканского, краевого и областного уровней.

Экономический эффект от внедрения технологических комплексов с оборудованием, разработанным с участием соискателя, составляет более 15 млн.руб. в год (в ценах 1987 г.), причем доля автора составляет до 20%.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций подтверждается высокой сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований (расхождение не превышает 10%), а также эффективностью использования машин и оборудования в производственных условиях.

Апробация. Основные положения диссертации доложены и одобрены на ученых советах ВНИИМСа (Рязань, 1985-1997), на НТС Госагро-прома СССР (1986, 1991), Бюро отделения механизации, электрификации и автоматизации Россельхозакадемии (1993, 1994, 1995),на Всесоюзном семинаре НТО сельского хозяйства (Кострома, 1982), научно-практических семинарах по механизации ПРТС работ в промышленности и сельском хозяйстве (Пенза, ЦДНТИ, 1988; Москва, ВДНХ СССР, 1990; Рязань, ВНИИМС, 1995; Рязань, ВНИПИагрохим, 1996), на конференциях Россельхозакадемии "Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России", ГОСНИТИ, ВИМ, Москва (1994, 1995, 1997, 1998) и других.

Публикации. Материалы исследований и разработок опубликованы в 87 работах, в том числе по теме диссертации в 69 работах, (монография, 7 брошюр и более 70 статей) общим объемом 57 п.л., объем публикаций лично автора составляет 35,2 п.л. Получено 18 авторских свидетельств.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ I. Состояние проблемы и постановка задач исследований.

Проблема выбора технологических комплексов машин для грузо-обработки связана с многокритериальностью. Для различных условий потребителей техники необходима научно-обоснованная оценка основных факторов не только технического и экономического характера, но и климатического, экологического, социального и других применительно к конкретному технологическому процессу грузообработки в АПК.

В отечественной практике не уделяется должного внимания оп-

тимальному решению этих задач, в стране отсутствует единая нормативно-техническая документация, регламентирующая выбор подъемно-транспортных машин и оборудования.

Вместе с тем, российская аграрная наука располагает глубокими научными исследованиями по проблемам формирования систем машин, оптимизации параметров агрегатов и технологических комплексов.

Методы рационального использования машин в сельскохозяйственном производстве разработаны в трудах В.А.Желиговского, Ф.С.Завалишина, Ю.К.Киртбая, Н.В.Краснощекова, В.М.Кряжкова, Б.С.Свирщевского и др. Проблема построения уборочно-транспорт-ных и транспортно-технологических комплексов нашла свое решение в трудах В.И.Анискина, А.Г.Акчурина, Н.Н.Колчина, Ю.А.Конкина, А.В.Пискарева, Г.Д.Петрова, С.Д.Сметнева, Р.Ш.Хабатова, Н.Е.Евтюшенкова и др. Существенный вклад в развитие теории в области складского хозяйства, определения технической политики в области строительства складов, их технологической и технической оснащенности внесли отечественные исследователи: А.А.Ар-тюшин, Г.П.Гриневич, А.А.Смехов, О.Б.Маликов, Н.Н.Колчин, Н.М.Марченко, В.А.Шмонин, Ю.И.Вахрамеев, Ю.И.Кочерыгин, А.X.Карагезов, М.Б.Угланов и др.

Значительный вклад в развитие теории конструирования техники для погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских(ПРТС) работ внесли М.П.Александров, А.Н.Гнутов, А.О.Дьячков, Н.Н.Иваш-ков, А.Й.Зерцалов, Р.Л.Лалаянц, В.М.Морсин, В.Н.Стогов, В.В.Гущин, М.С.Дыльков, М.М.Фирсов, А.А.Сорокин и др.

Однако в целом проблема повышения эффективности грузообработ-ки на складских объектах ресурсного обеспечения АПК и оптимизация ее процессов пока остается не решенной.

В соответствии с поставленной целью совокупность выполненных нами исследований была направлена на решение следующих задач:

1. Определение основных направлений развития технологий и техники для складирования и грузообработки основных массовых грузов производственно-технического назначения, поставляемых для АПК.

2. Разработка базовой методики расчета технико-экономической эффективности технологических комплексов для грузообработки.

3. Выполнение исследований, направленных на создание научно-

методической базы формирования технологических комплексов с применением ПЭВМ, включая базу данных прогрессивных машин и оборудования, систему технологий и машин, типаж техники, методики по определению технического уровня машин, оборудования, проектов складских комплексов.

4. Исследование, обоснование основных параметров, разработка и внедрение в производство прогрессивных образцов техники и технологических комплексов для грузообработки широкой номенклатуры тарно-штучных и сыпучих грузов сельскохозяйственного назначения (минеральных удобрений, запасных частей, продукции производственно-технического назначения и др.).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Система технологий, машин и оборудования для погрузочно-разгрузочных и складских работ в снабженческих организациях агропромышленного комплекса на период до 1995 г. и 1996-2000 годы.

2. Теория и расчет гидромеханической трансмиссии универсального автопогрузчика и виброковша для грузов, склонных к слеживанию.

3. Базовые методики расчета потребности, оценки технического уровня технологических комплексов, машин и оборудования для грузообработки.

4. Эффективность использования средств механизации грузообработки на базах и в складах.

2. Характеристика складского хозяйства Росагроснаба

Существенной особенностью процесса поступлений партий грузов в складской комплекс от заводов-изготовителей является неопределенность моментов прибытия транспортных средств с грузами. Случайный характер носит и поступление на базу снабжения заявок на товары от потребителей, а также состав заявок как по номенклатуре, так и по количеству товаров. Этому способствует и сезонный характер сельскохозяйственного производства .

Основной объем продукции для производственных нужд, посту-

пающий в АПК из промышленных отраслей, составляют тарно-штуч-ные грузы, которые поставляются как в упакованном виде, так и россыпью.

Линейные размеры, масса грузовых единиц находятся в широком диапазоне: от нескольких сантиметров до нескольких метров и от десятков граммов до сотен и тысяч килограммов, при этом грузы имеют разнообразную геометрическую конфигурацию. Виды и способы их упаковки многообразны и могут отличаться в различных партиях поставки одного завода-изготовителя даже по одной номенклатуре изделий и, как правило, различны у разных заводов-изготовителей /40/.

Эти обстоятельства обуславливают применение узкоспециализированных средств механизации грузообработки. Однако из-за неэффективности использования большого разнообразия таких средств остро выдвигаются требования максимальной универсальности складского оборудования и его унификации.

Механизация ПРТС работ в снабженческих организациях АПК в зависимости от рода и объема обрабатываемого груза, высоты и площади складских помещений обеспечивается применением различных погрузочно-разгрузочных и подъемно-транспортных машин, устройств и разнообразного вспомогательного оборудования. В таблице I приведена классификация основных комплексов технологического оборудования, используемого на базах и в складах ресурсного обеспечения АПК. Подавляющее большинство технологических комплексов разработано ВНИИМСом при нашем непосредственном участии.

На рис. I, 2 показаны темпы роста складских мощностей, производительности труда, уровня механизации на базах предприятий Росагроснаба за 1965-1990 гг., которые свидетельствуют , что базы и склады предприятий ресурсного обеспечения АПК интенсивно строились и оснащались прогрессивным складским оборудованием.

Следует признать, что несмотря на высокие темпы роста складских емкостей и уровня механизации ПРТС работ, до 1990 года проблемы эффективной организации материально-технического снабжения АПК в полном объеме решить не удалось. Качество снабжения отставало от показателей промышленно развитых стран, в частности США, в числе которых важнейшими являются:

J*

"ЛИЗ "/tf/vOOJ

'л^-ЗОО«!

Темпы роста складских мощностей (а) и производительности труда при выполнении ПРТС работ (б) за 1965-1990 гг.

325

Рис. í(а, б)

Рост уровня механизации (а) и снижение численности рабочих, занятых на ПРТС работах (б) за 1965-1990 гг.

Рис. 2(а, б)

быстрое выполнение заказов, отсутствие дефицита, ответственность производителей .техники за ее надежность и конкурентоспособность.

Положение осложнилось в 1991-1998 гг.: материально-техническая база большинства предприятий снабжения АПК РФ пришла в упадок, основная масса средств механизации грузообработки изношена, требует ремонта или замены. Отечественные производители машин и оборудования в подавляющем большинстве прекратили производство из-за финансовой несостоятельности.

3. Система технологий и машин

Систематизация технических средств имеет весьма важное значение для изготовителей и для потребителей средств механизации ПРТС работ. Она необходима для определения оптимальной концентрации и специализации производства, а также выбора конкретных видов и типов машин, максимально отвечающих требованиям технологии грузообработки.

Для более полного учета функциональных признаков машин на основе системного подхода к решению задач выбора целесообразно классифицировать технические средства грузообработки с позиции их применения.

Комплексная технология современного производства включает две разновидности процессов как совокупностей операций: технологические и транспортно-технологические. Регламент типовых транспортно-технологических процессов перемещения, складирования и комплектации организует перемещение сырья и материалов во всех фазах производственного цикла. Эти процессы направлены на изменение положения предметов труда в пространстве и во времени без изменения их свойств. Они оказывают существенное влияние на выбор и применение технических средств для перемещения грузов.

Комплекс технических средств обладает свойством общего и особенного. Свойство общего выражается в том, что все рассматриваемые средства обеспечивают единство процессов транспортирования, складирования и хранения разнообразных грузов. Свойство особенного выражается в обеспечении различных режимов, условий выполнения грузовых операций, причем грузы выделяются в единицы, партии и потоки. Грузопоток - отправной

показатель для организации процесса направленного перемещения грузов на рассматриваемом участке.

Выявлен�