автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Мониторинг технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники

На правах рукописи

СЕРЕБРОВСКИЙ Вадим Владимирович

РГБ ОД

« 7 ДЕК 1399

МОНИТОРИНГ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ (на примере гальванопокрытий)

05.20.03. - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1999

Работа выполнена на кафедре «Надежность и ремонт машин» им. И.С. Левитского Российского государственного аграрного заочного университета (РГАЗУ).

Научные руководители - заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Батищев А.Н.,

- доктор технических наук Голубев И.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Мороз В.П.,

- кандидат технических наук, с. н. с. Чавыкин Ю.И.

Ведущая организация - ОАО «Рыльский авторемонтный завод».

А9% бидиис

Зашита состоится ___

в часов на заседании диссертационного сйвета К 120.30.01 Российском государственном аграрном заочном университете.

1999

г. при

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 143900, г. Балашиха Московской области, РГАЗУ, ученому секретарю.

Автореферат разослан « » ¿Ь&и/аид' 1999

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических

наук, доцент О^и^Р^С Мохова О.П.

№ - 922. ГГ/; 0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Продовольственная безопасность Российской Федерации во многом зависит от состояния технической базы агропромышленного производства. За последние годы резко снизились количественные и качественные параметры машинно-тракторного парка АПК и, как следствие, технологический уровень аграрного производства. Оснащение сельского хозяйства новой техникой за последние 10 лет уменьшилось в 2,7 - 3,5 раза. Наряду с резким сокращением поступления техники сельским товаропроизводителям, снизилась ее надежность и качество ремонта машин. Одним из стратегических направлений ресурсосбережения в АПК является восстановление деталей. Однако за последние годы многие технологические процессы устарели. Поэтому в системе мер по развитию технологического сервиса в АПК предусмотрено создание и внедрение новых технологических процессов восстановления деталей, обеспечивающих конкурентность по важнейшим технико-экономическим показателям, в том числе ресурсосбережению и экономической безопасности. Для замены устаревших технологических процессов, а также для прогнозирования динамики развития необходимы данные об их состоянии. Для проведения такой работы в настоящее время отсутствуют методики инженерного мониторинга действующих и оценки технического уровня новых технологий восстановления деталей. Поэтому создание таких методик и проведение мониторинга технологических процессов восстановления деталей является актуальной задачей.

Работа осуществлялась в соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ Российского государственного аграрного заочного университета (РГАЗУ) и научно-исследовательского института информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса (Информагротех);

Цель работы. Разработать методики мониторинга и на их основе дать оценку состояния и технического уровня технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработать научно-методологические основы оценки технического уровня технологических процессов (ТП) восстановления деталей.

2. Разработать методику оценки технического уровня ТП по обобщенному показателю.

3. Разработать методику мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей.

4. Провести мониторинг состояния технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями.

5. По результатам мониторинга выявить тенденции и особенности применения гальванопокрытий в ремонтном производстве.

6. Провести оценку технического уровня технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытий по единичным и обобщенному показателям.

7. На основе мониторинга разработать практические рекомендации и определить их экономическую эффективность.

Научную новизну работы составляют научно-методические основы оценки технологических процессов восстановления деталей, результаты мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями, методика И результаты оценки технического уровня технологических процессов по обобщенному показателю (приведенным затратам).

Практическую ценность работы представляют разработанные методики проведения мониторинга технологических процессов восстановления деталей на сервисных предприятиях и практические рекомендации по использованию малоотходной технологии восстановления деталей железнением.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований использованы отделом испытаний Информагротех при проведении мониторинга состояния сельскохозяйственной техники и базы ее сервиса, в методических рекомендациях по проведению мониторинга состояния техники на сервисных предприятиях, изданных массовым тиражом, в предложениях в проект ОСТ 10.1.4-98 «Техника сельскохозяйственная. Система инженерного мониторинга в регионе. Порядок проведения работ», а также в учебном процессе РГАЗУ и Курской государственной сельскохозяйственной академии.

Достоверность и обоснованность результатов исследований, выводов и рекомендаций подтверждается использованием обоснованных и общепринятых методов исследований, обработкой на £>ВМ достаточного массива статистических данных, широкой их апробацией.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 работах, в том числе в двух аналитических обзорах и в методических рекомендациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и общих выводов и рекомендаций. Работа изложена на Ц страницах машинописного текста, содержит

/ / таблиц, рисунков, список использованной литературы из

наименований и £ приложений.

На защиту выносятся:

1. Концепция оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей.

2. Методика оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей по обобщенному показателю (приведенным затратам).

3. Результаты мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями.

4. Результаты оценки технологических процессов восстановления деталей по единичным и обобщенным показателям

5. Рекомендации по применению малоотходной технологии восстановления деталей железнением.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для проведения обоснованной технической политики в системе технического сервиса сельскохозяйственной техники Системой мер по стабилизации и развитию инженерно-технической базы АПК на 1999-2005 гг. и Концепцией развития технического сервиса в сельском хозяйстве Российской Федерации предусмотрено проведение сервиса машин на хорошо оснащенной ремонтно-технической базе с использованием ресурсосберегающих технологий. Одним из стратегических направлении ресурсосбережения в АПК является восстановление деталей. Оно обеспечивает значительное сокращение расхода запасных частей, экономию денежных средств и трудовых затрат при ремонте техники. Для большой номенклатуры деталей себестоимость их восстановления составляет 30...70% от цены новых, а ресурс зачастую значительно выше (благодаря использованию упрочняющих технологий). Данное направление ресурсосбережения соответствует тенденциям зарубежного опыта. По данным национальной ассоциации дилеров тракторных запасных частей, в США насчитывается около 500 предприятий и пунктов по восстановлению и реализации деталей и агрегатов сельскохозяйственной техники. Цены на восстановленные детали и сборочные единицы составляют около 60% от цен на новые. Однако объемы восстановления деталей на ремонтных предприятиях Российской Федерации за последние 10... 12 лет резко снизились. Если в 1986 г. доля восстановленных деталей в общем расходе запасных частей в АПК составляла 19,6, то в 1992 г. - только 9,2 %, то есть уменьшилась в 2,5 раза. В настоящее время она составляет около 2...8 %. По мнению многих ученых, высокая стоимость запасных частей вновь обусловит необходимость увеличения объемов восстановления деталей. В последние годы Министерством сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации принимаются меры по повышению объемов, качества и эффективности восстановления деталей. Это направление рассматривается как одно из приоритетных. Меры по увеличению восстановления деталей и изготовлению новых на ремонтных предприятиях АПК России (приказ Минсельхозпрода РФ № 351 от 08.08.97), в том числе направляемые лизинговые средства на закупку восстановленных деталей сельскохозяйственной техники, позволяет повысить их объемы.

В 1997 г. Комитет по стандартизации, и сертификации Российской Федерации и Минсельхозпрод РФ приняли совместное постановление о введении системы добровольной сертификации услуг по техническому обслуживанию и ремонту сельскохозяйственной техники, в том числе восстановлению изношенных деталей. В этом документе указывается на необходимость замены устаревших технологических процессов наиболее эффективными. Для этого необ-

ходимо провести обследование существующих технологических процессов, выявить тенденции в их использовании. За последние годы многие технологические процессы восстановления деталей, в том числе гальванические, устарели. Обследования, проведенные в различных регионах страны, показали, что свыше 60% установленного технологического оборудования требуют замены, а для финишной обработки восстановленных деталей используются станки, имеющие срок службы свыше 20 лет. Для оценки состояния и технического уровня технологических процессов восстановления деталей с целью их совершенствования необходимы результаты их мониторинга.

2. НАУЧНО - МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Для оценки технического уровня новых машин, оборудования и технологий разработано множество различных подходов и методов. Большинство моделей, позволяющих оценить технический уровень оборудования техпроцесса, основаны на сопоставлении единичных показателей образца (новой технологии) и аналога

п

£ £/

К ту = —1-, (1)

п

где кту - коэффициент технического уровня;

- относительный показатель образца и аналога; п - количество оценочных показателей.

Для оценки технологических процессов восстановления деталей используются и другие критерии, в частности энергетический, предложенный профессором Батищевым А.Н.

<Рэ1 = Кь„К" ->тш, (2)

К#

где КИ и Кп -коэффициенты энергоемкости и трудоемкости восстановления деталей I - тым способом;

¡(¿1 - коэффициент долговечности детали, восстановленной г - тым способом.

Для оценки эффективности различных вариантов восстановления деталей за счет нанесения покрытий с учетом затрат, связанных с обезвреживанием вредных выбрасов в окружающую среду, нами предлагается использовать приведенные затраты. При этом наиболее целесообразен вариант с наименьшими приведенными затратами , которые включают в себя практически все значимые затраты на выполнение технологических операций и обеспечение производственного процесса с учетом защиты окружающей среды.

ОБ.В. ' в ОБ.В. * Я "-в 1

с н т' ФОБВ-св т-ФОБ,г-св 'кд

где Прв - приведенные затраты на восстановление деталей, руб/шт (руб/дм2),

Сзп - зарплата рабочих, выполняющих технологические операции по нанесению покрытий, руб/шт (руб/дм2);

Эу„в - удельные затраты энергии на нанесение покрытий, кВт ч/шт (кВт ч/дм2);

Цэ - цена 1 кВт ч энергии, руб/кВт.ч;

Рй' ' балансовая стоимость го оборудования и оснастки для нанесения покрытий, в т.ч. для обезвреживания сточных вод и выбросов в атмосферу, руб.

Тоб.в.' ' ресурс 1 - го оборудования; ч;

Св - производительность технологии нанесения покрытий, шт/ч (дм2/ч);

Роб.сум. " годовая стоимость обслуживания всего комплекса оборудования по нанесению покрытий и обезвреживания сточных вод и выбросов в атмосферу, руб/год;

Фоб в " Действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

М' - расход 1 - го вида материалов (включая воду, газ) на нанесение покрытий, кг;

Т; - срок , в течение которого используется М'-е количество материала, ч;

Ц1 - стоимость 1 - го материала, руб/кг;

Срег' - стоимость регенерации 1 - х материалов, используемых при нанесении покрытий, в течении срока их использования, руб.;

Сст - годовые затраты на обезвреживание сточных вод и выбросов в атмосферу, руб/год;

Уп - объем помещения, используемого для нанесения покрытий,

м3;

Цзд - цена 1 м3 помещений, руб/м3;

На - норма амортизационных отчислений, %;

С Мех.уд. " удельная стоимость механической обработки перед нанесением и после нанесения покрытия, руб/шт (руб/дм2);

Кд - коэффициент долговечности (отношение ресурсов восстановленной и новой деталей).

При использовании этой формулы предприятие, проводящее восстановление деталей, должно рассчитать приведенные затраты на восстановление деталей по используемой технологии с соответствующим оборудованием. В расчет должны быть включены все значимые расходы материалов по видам и количеству, а также затраты на их приобретение и подготовку к использованию в техноло-

7

гическом процессе. Исходя из количества получаемых отходов, а также вредных выделений в атмосферу и сточные воды можно оценить эффективность соответствующих мероприятий по защите окружающей среды и связанные с этим затраты. Входящий в формулу коэффициент долговечности должен быть подтвержден проведенными испытаниями. Применительно к оценке технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями предложена формула:

рп . ^ОБ.СУМ.

ТОБ.П СГ фОБ.В СГ

УВ ' СВП ССТ

фОБ.В СГ фОБ.В СГ

v_EЖ¿_ СЭЛ.ОБ . +■ 2,-+-+

МЕХ УД

тФОБ.ВСГ КД

]— (4),

где Прг - приведенные затраты на нанесение гальванических покрытий при определенной средней толщине покрытий, руб/дм2;

Эудг - удельные затраты энергии на нанесение гальванических покрытий при определенной средней толщине, кВт ч/дм2;

Р„ - балансовая стоимость 1 - го оборудования и оснастки для нанесения покрытий, подготовительно-заключительных операций, вспомогательного оборудования, в т.ч. и обезвреживания сточных вод и выбросов в атмосферу, руб.;

Тоб п- - ресурс 1 - го оборудования, ч;

Сг - производительность технологической линии нанесения покрытий, дм2/ч;

Мд - удельный расход анодов на нанесение гальванических покрытий, кг/дм2;

Цд - цена анодов с учетом их подготовки к работе, руб/кг;

Сэл.. 1 ■ стоимость приготовления электролита 1 - й ванны, входящей в состав технологической линии, руб.;

Тэл ! - срок службы электролита ¡-й ванны, ч;

Сэл 0б - годовая стоимость работ по контролю, фильтрации и корректировке электролитов в ваннах, входящих в состав технологической линии, руб/год;

Ув - годовой расход промывочной воды при реализации технологического процесса нанесения гальванических покрытий, м3/год;

Свп - стоимость промывочной воды, руб/м3.

3. МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ И ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Организация работ по мониторингу состояния технологических процессов восстановления деталей на сервисных предприятиях предусматривает сбор данных:

о структуре технологических процессов, их разработчиках и численном составе,

об основной номенклатуре восстанавливаемых деталей и устраняемых дефектах,

о длительности использования технологических процессов, о состоянии технологического оборудования и темпах его обновления,

о надежности технологических процессов.

Сбор данных производился на сервисных предприятиях независимо от их форм собственности. Кроме того, анализировались разработанные технологические процессы восстановления деталей различными организациями, в том числе ВНПО «Ремдеталь» (ВНИИТУВИД), вузами Российской Федерации и стран СНГ. Нами было проанализировано около 1500 технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники. При сборе данных о состоянии технологических процессов учитывались особенности гальваники. Для этого был разработан рабочий лист для сбора данных и специальные формы для их накопления.

Сбор информации по надежности ТП восстановления деталей гальванопокрытиями проводили на операциях нанесения покрытий и их финишной обработки. Это связано с тем, что именно нарушения технологических процессов на этих операциях приводят к браку восстановленных деталей.

Надежность технологического процесса операции нанесения покрытия оценивали коэффициентом технологической надежности (Ктн)

Ктн = 1 - —, (5)

N

где п - количество дефектных деталей,

N - общее количество деталей, прошедших данную операцию.

Для обработки статистических данных применяли ПЭВМ PC Pentium-166 ММХ с пакетом прикладных программ для решения научных инженерных и экономических задач Statgrafics.

Оценку технического уровня технологических процессов восстановления деталей по обобщенному показателю производили путем сравнивания приведенных затрат. Для этого использовали полученную нами формулу (4).

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

Среди технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями (проанализировано свыше 400 технологических процессов) наибольшее применение нашло железнение и хромирование(рис. 1).

Рис. 1 - Применение гальванопокрытий для восстановления деталей

Технологические процессы восстановления деталей цинкованием, меднением, никелированием составляют не более.7% от общего, количества технологических процессов, основанных на нанесении гальванопокрытий.

Анализ технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями показал, что многие из них разработаны в странах СНГ (таблица 1).

Таблица 1 - Распределение технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями по странам - разработчикам

Наименование технологических процессов Доля в общем количестве технологических процессов, %

Россия страны СНГ

Железнение 59 41

Хромирование 42 58

Прочие 64 36

Анализ разработанных технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями показал, что из них предназначено для восстановления деталей типа «вал» - 60%, корпусных деталей - 15%.

Результаты анализа номенклатуры деталей, восстанавливаемых гальванопокрытиями на ремонтных предприятиях, даны на рис. 2.

%

60-,

50-

40-

54,2

Рис. 2 - Применение гальванопокрытий для восстановления различных типов деталей

Распределение посадок соединений, восстанавливаемых гальваническими покрытиями, дано в таблице 2.

Таблица 2 - Распределение посадок соединений, восстанавливаемых гальванопокрытиями, %

Наименование технологических процессов Посадка соединения

с зазором с натягом переходная

Железнение 36 74 78

Хромирование 62 22 14

Прочие 2 4 8

Наибольшее применение для восстановления корпусных деталей и деталей типа «вал» (в основном посадочные места под подшипники качения) нашло железнение.

Одним из больших недостатков технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями является недостаточная надежность по сцепляемости их с основным металлом. Результаты обработки информации о браке по сцепляемости железных покрытии на ремонтных предприятиях, имеющих гальванические участки, приведены в таблице 3 и на рис. 3.

Таблица 3 - Результаты по сцепляемости железных покрытий, нанесенных на гальванических участках ремонтных предприятий

Операции технологического процесса Доля предприятий в общем их количестве, имеющих брак

до 5% свыше 5%

Нанесение покрытий 46 54

Механическая обработка 62 38

Анализ данных таблицы 3 показывает, что для формирования оптимального качества технологических процессов необходимо вмешательство в технологию нанесения покрытий на 54% предприятий.

В последние годы разработаны новые технологические приемы нанесения гальванических покрытий, повышающие их качество, в частности, в электролит вводят легирующие элементы, например фосфор, повышающие износостойкость покрытий. Нами проведены исследования свойств покрытий, полученных из электролита с добавлением гипофосфита натрия.

С целью определения рациональных параметров электролиза была принята методика планирования эксперимента по латинскому квадрату, при этом все влияющие факторы варьируются на 5 уровнях. В качестве основных влияющих факторов были приняты: концентр. РеС12-4Н20, концентр. ЫаНгРОг'НгО, Бк, р, ^ В результате экспериментов составлена матрица значений, обработка которых позволила получить 36 одномерных функций, основные из которых приведены в диссертации. Исследования показали, что с повышением катодной плотности тока до 35 А/Дм2 и катодно-анодного показателя до 4,5 микротвердость покрытий возрастает и в дальнейшем остается постоянной (рис 4.14). Повышение микротвердости объясняется увеличением катодной поляризации. С увеличением концентрации двухлористого железа прочность сцепления повышается, а гипофосфита натрия, наоборот, снижается (рис. 4). Снижение сцепляемости при увеличении концентрации гипофосфита натрия объясняется тем, что покрытия осаждаются более твердые и напряженные. Этим же объясняется снижение сцепляемости при увеличении катодной плотности тока и катодно-анодного показателя. Повышение температуры электролита способствует снижению микротвердости и напряженности покрытий, в результате чего по-

0сц, МПа

оСЦ=1 (Ге)

100 200 300 400

РеС!2-4 Н20, г/л

псц, МПа оСЦ={ (па)

350 -г—

17 №Н2Р02, г/л

Рис. 3 - Влияние концентрации хлористого железа (а) и гипофосфита натрия (б) в электролите на прочность сцепления железных покрытий

повышается сцепляемость их с основным металлом. Уменьшение кислотности (ув. рН) электролита приводит к снижению прочности сцепления, объясняется защелачиванием прикатодного слоя электролита и увеличением хрупкости покрытия.

На основании результатов исследований получен оптимальный состав электролита и режимы нанесения железо-фосфорных покрытий.

H//, M Па

Hra=F(Dk)

Дк, A/Dm2

H p, МПа

Hm=F(b)

Рис. 4 - Влияние катодной плотности (а) и катодно-анодного показателя (6) на микротвердость железофосфорных покрытий

Двухлористое железо 300.. .350 г/л, гипофосфит натрия 10... 12 г/л, кислотность электролита 0,6...0,8 рН; показатель асимметрии тока - 5...6, катодная плоскость тока - 30-40 А/дм2; температура электролита - 30...40°С.

Предложенную модель оценки технологического уровня технологических процессов использовали при восстановлении золотников распределителей Р 75 железнением по общепринятой и малоотходной технологии. Расчет по формуле 2 показал, что приведенные затраты при восстановлении золотников по малоотходной технологии ниже, чем при общепринятой, почти на 20%.

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

На основе выполненных исследований разработаны методики, позволяющие осуществлять мониторинг технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники.

Результаты исследований использованы отделом испытаний Информагротех при проведении мониторинга состояния сельскохозяйственной техники, на сервисных предприятиях, рассмотрены и одобрены на заседании отдела испытаний Информагротех (протокол 1 от 23.12.1998 г.), предложениях в проект ОСТ 10.1.4-98 «Техника сельскохозяйственная. Система инженерного мониторинга в регионе. Порядок проведения |забот» , а также использованы в учебном процессе РГАЗУ и Курской государственной сельскохозяйственной академии.

На основании разработанной методики оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей по приведенным затратам предложена малоотходная технология железне-ния.

Она предусматривает следующие операции:

- монтаж деталей на подвеску и изоляция мест, не подлежащих покрытию;

- обезжиривание венской известью;

- промывка водой;

- анодная обработка поверхности в концентрированном электролите железнения;

- железнение при указанных выше рациональных условиях;

- промывка и нейтрализация деталей в анолите и католите, полученных разделением воды в электролизере;

- демонтаж деталей с подвески и удаление изоляции;

- сушка и контроль качества покрытий.

Экономическая эффективность предложенной технологии показана на примере восстановления золотников гидрораспределителя Р 75. Ожидаемый экономический эффект от использования разработанных рекомендаций для программ 10000 шт. составит свыше 17450 рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для оценки состояния и технического уровня технологических процессов восстановления деталей с целью их совершенствования необходимы результаты их мониторинга. Для этого необходимо совершенствовать существующие методики, так как они не учитывают современных тенденций в экономике Российской Федерации и особенностей работы сервисных предприятий в рыночных условиях.

2. Разработаны научно-методические основы оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей.

Для оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей, в том числе гальваническими покрытиями, в качестве обобщенного показателя целесообразно использовать приведенные затраты. Предложена формула для расчета приведенных затрат, учитывающая все значимые затраты на осуществление технологического процесса восстановления детали гальванопокрытиями, включая затраты на защиту окружающей среды.

3. Разработана методика мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей и оценки их технического уровня по приведенным затратам. Проведен мониторинг состояния технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями.

4. В последние годы на ремонтных предприятиях технологические процессы восстановления деталей, основанные на нанесении гальванических покрытий, составляют около 3%. В эти годы не произошло существенных изменений в структуре применяемых технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники. Как и десять лет назад основное количество технологических процессов составляют сварочно-наплавочные. В структуре вновь разработанных технологические процессы восстановления деталей гальваническими покрытиями составляют около 6%.

5. Среди технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями наибольшее применение нашли же-лезнение и хромирование. Технологические процессы восстановления деталей цинкованием, меднением, никелированием составляют йе более 7% от общего количества ТП, основанных на "нанесении гальванопокрытий.

6. Анализ разработанных технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями показал, что из них предназначено для восстановления деталей типа «вал»- 60%, «корпус» 15 %. Наибольшее применение для восстановления корпусных деталей и деталей типа «вал» (в основном посадочных мест под подшипники качения) нашли технологические процессы железнения.

7. Всего около 4% участков железнения имеют длительность использования до 10 лет, а более 80% были сданы в эксплуатацию более 20 лет назад. В общем количестве станков, используемых для механической обработки деталей после нанесения покрытий доля станков с длительностью использования до 10 лет составляет всего лишь 8,0 % , а свыше 20 лет - 41 %.

8. Для формирования технологических процессов оптимального качества необходимо вмешательство в технологию нанесения покрытий почти на половине обследованных сервисных предприятии. На 35% предприятий коэффициент технологической надежности операций финишной обработки деталей, восстановленных железнением, ниже нормативного.

9. На основании мониторинга результатов исследований предложен рациональный состав электролита и режим нанесения железо-фосфорных покрытий.

двухлористое железо - 300...350 г/л гипофосфит натрия 10... 12 г/л кислотность электролита 0,6...0,8 рН показатель асимметрии тока 5...6 Катодная плотность тока - 35-40 А/Дм2 Температура электролита - 35...40° С

10. Оценка технического уровня технологических процессов восстановления золотников распределителей Р 75 железнением по приведенным затратам показала целесообразность применения малоотходной технологии, разработанной в РГАЗУ.

11. На основе выполненных исследований разработаны методики, позволяющие осуществлять мониторинг технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники. Результаты исследований использованы отделом испытаний Инфор-магротех при проведении мониторинга состояния сельскохозяйственной техники и базы для ее сервиса, в методических рекомендациях по проведению мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники на сервисных предприятиях , в предложениях в проект ОСТ 10.1.4-98 «Техника сельскохозяйственная. Система инженерного мониторинга в регионе. Порядок проведения работ», а также использованы в учебном процессе РГАЗУ и Курской государственной сельскохозяйственной академии. На основании разработанной методики оценки технического .уровня технологических процессов восстановления деталей по приведенным затратам предложена малоотходная технология железнения.

12. Ожидаемый экономический эффект от использования разработанных рекомендаций при восстановлении золотников Р75 с годовой программой 10000 шт. составит свыше 17450 рублей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Браун Э.Д., Вершинский А.В., Серебровский В.В. Машина для испытания материалов на износостойкость//Информлисток № 94-96. Курский ЦНТИ, 1994.

2. Батищев А.Н., Голубев И.Г., Серебровский В.В. Расширение полей допусков восстановленных деталей при ремонте машин/ /Повышение эффективности функционирования АПК (тезисы докладов научно-практической конференции, март 1995 г). - Курск, Изд-во КГСХА, 1995.

3. Серебровский В.И., Серебровский В.В. Повышение износостойкости электролитического железа//Тезисы докладов I международной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения». Растениеводство, механизация и экономика. - Белгород, 1997.

4. Серебровский В.И., Серебровский В.В. Повышение долговечности деталей машин электролитическими покрытия-

ми/ /Совершенствование технических средств, их эксплуатации и ремонта для механизации сельскохозяйственного производства (Материалы научной конференции 12-14 марта 1997 г.). - Курск: Изд-во КГСХА, 1997.

5. Батищев А.Н., Юдин В.М., Серебровский В.В. Методические рекомендации по проведению мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники на сервисных предприятиях. - Орел, ОГСХА, 1999. - 15 с.

6. Голубев И.Г. Серебровский В.В. Анализ технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями/ /Аналитический обзор. - М.: Информагротех, 1999. -13 с.

7. Голубев И.Г., Юдин В:М., Серебровский В.В. Очистка стоков сервисных предприятий//Аналитический обзор. - М.: Информагротех, 1999.

^ . а о, - А*: х - 3

О X * ^ ^ ^ / / и/ ^ •>"/ V/

/

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Серебровский В.В.

МОНИТОРИНГ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ ( на примере гальванопокрытий)

05.20.03 - эксплуатация, восстановление и ремонт сельскохозяйственной техники

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научные руководители:

заслуженный деятель науки Российской Федерации доктор технических наук, профессор Батищев А.Н.

доктор технических наук Голубев И.Г.

Москва - 1999

РЕФЕРАТ

Объем диссертации составляет страниц, в том числе таблиц, иллюстраций, приложений, список литературы из источников.

Ключевые слова: сельскохозяйственная техника, соединение, деталь, восстановление, технологический процесс, гальванопокрытия, железнение, хромирование, мониторинг, состояние, технический уровень.

Объекты исследования: технологические процессы восстановления деталей сельскохозяйственной техники гальваническими покрытиями.

Цель исследования: разработать методики мониторинга и на их основе дать оценку состояния и технического уровня технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями.

В диссертационной работе разработаны научно-методологические основы оценки технического уровня технологических процессов, предложены методики и даны результаты мониторинга их состояния.

Результаты исследований использованы при проведении мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей сервисных предприятий. Приведена экономическая эффективность результатов исследований.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 11

1.1 Состояние восстановления деталей на сервисных предприятиях АПК 11

1.2 Анализ технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями 14

1.2.1 Характеристика и применение технологических процессов 14

1.2.2 Основные направления совершенствования технологических процессов 18

1.3 Необходимость проведения мониторинга технологических процессов восстановления деталей 25

Выводы, цель и задачи исследований 27

Глава 2. НАУЧНО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 31

2.1 Методы оценки технического уровня оборудования и технологий 31

2.2 Оценка технологических процессов восстановления деталей 36

2.3. Оценка технологических процессов восстановления деталей по

приведенным затратам 40

Выводы 43

Глава 3. МЕТОДИКА МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ И ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 44

3.1 Методика проведения работ по мониторингу состояния технологических процессов восстановления деталей 44

3.1.1 Сбор исходной информации о структуре технологических процессов 46

3.1.2 Сбор исходной информации о состоянии технологических процессов 47

3.1.3 Сбор исходной информации об экологической безопастности технологических процессов 49

3.2. Методика оценки технического уровня технологических

процессов восстановления деталей по приведенным затратам 49

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 54

4.1 Результаты мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями и их анализ 54

4.1.1 Структура технологических процессов 5 4

4.1.2 Состояние технологических процессов 60

4.1.3 Надежность технологических процессов 60

4.2 Результаты оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями и их анализ 65

4.2.1 Оценка технического уровня технологических процессов по единичным показателям 65

4.2.2 Оценка технического уровня технологических процессов по приведенным затратам 73

Выводы 77

Глава 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ 79

5.1 Реализация результатов исследования 79

5.2 Производственные рекомендации 80

5.3 Экономическая эффективность результатов исследований 82

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 87

ПРИЛОЖЕНИЯ

98

ВВЕДЕНИЕ

Продовольственная безопасность Российской Федерации во многом зависит от состояния технической базы агропромышленного производства и его машиностроения. За последние годы резко снизились количественные и качественные параметры машинно-тракторного парка АПК, и, как следствие, технологический уровень аграрного производства. Валовое производство сельскохозяйственной продукции в 1990 - 1997 гг. уменьшилось пропорционально снижению технической обеспеченности сельских товаропроизводителей. Оснащение сельского хозяйства новой техникой за последние 10 лет уменьшилось в 2,7 - 3,5 раз. III.

По данным академика РАСХН В.И. Черноиванова, в 1997 году обеспеченность сельского хозяйства тракторами составила 55... 57%, зерноуборочными комбайнами - 60%, кормоуборочной техникой - 65...67%, дождевальной - 50% 12 1. Наряду с этим в последние годы наметилась устойчивая тенденция снижения готовности сельскохозяйственной техники. /3 1. На 1.04.1998 г. готовность тракторов составляла 67%, плугов - 69%, культиваторов - 69%, сеялок 71%. Готовность техники по данным Госкомстата России на 1.03.1998 г. дана в таблице 1

Таблица 1

Количество исправных машин в % к наличию

Машины ГОДЫ

1992 1997 1998

Тракторы 84 64 63

Плуги 81 66 65

Сеялки 79 63 62

Культиваторы 80 66 56

Наряду с резким сокращением поступления техники сельским товаропроизводителям, снизилась ее надежность и качество ремонта машин

/ 4, 5 /. В связи с низкой платежеспособностью товаропроизводители вынуждены проводить ремонт техники на собственной базе, зачастую на не приспособленной для выполнения сложных ремонтно-обслуживающих воздействий. В результате объемы ремонта автомобилей, тракторных и автомобильных двигателей, тракторов и зерноуборочных комбайнов на ремонтных заводах и в специализированных мастерских за 1985 - 1997 гг. сократились в десятки раз / 6,7 /. Для проведения обоснованной технической политики в системе сервиса сельскохозяйственной техники системой мер по стабилизации и развитию инженерно-технической базы АПК на 1999 - 2005 годы и концепцией развития технического сервиса в сельском хозяйстве Российской Федерации предусмотрено проведение сервиса машин на хорошо оснащенной ремонтно-технической базе с использованием ресурсосберегающих технологий /1, 8, 9, 10 /.

Одним из стратегических направлений ресурсосбережения в АПК является восстановление деталей. Восстановление деталей обеспечивает значительное сокращение расхода запасных частей, экономию денежных средств и трудовых затрат при ремонте техники. Для большой номенклатуры деталей себестоимость их восстановления составляет 30 - 70 % от цены новых деталей, а ресурс зачастую значительно выше благодаря использованию упрочняющих технологий. Данное направление ресурсосбережения соответствует тенденциям зарубежного опыта. По данным национальной ассоциации дилеров тракторных запасных частей, в США насчитывается около 500 предприятий и пунктов по восстановлению и реализации деталей, узлов и агрегатов сельскохозяйственной техники. Цены на восстановленные детали, узлы составляют около 60% от цен на новые /10/.

Однако объемы восстановления деталей на ремонтных предприятиях Российской Федерации в настоящее время остаются небольшими. Если в 1986 году доля восстановленных деталей в общем расходе запасных частей в АПК составляла 19,6%, то в 1992 году только 9,2. По мнению многих

ученых, высокая стоимость запасных частей вновь обусловит необходимость увеличения объема восстановления деталей. Для этого необходимо повысить эффективность использования созданных мощностей на сервисных предприятиях Российской Федерации. За последние годы многие технологические процессы восстановления деталей устарели. Обследования, проведенные в различных регионах страны, показали, что свыше 60% установленного технологического оборудования требует замены, а для механической обработки восстановленных деталей используются станки с длительностью эксплуатации свыше 20 лет. Поэтому в системе мер по развитию технического сервиса сельскохозяйственной техники предусмотрено создание и внедрение новых технологических процессов восстановления деталей, обеспечивающих конкурентность по важнейшим технико-экономическим показателям, в том числе ресурсосбережению и экологической безопасности / 1 /. Для замены устаревших технологических процессов восстановления деталей новыми, а также для прогнозирования динамики развития необходимы данные о их состоянии, в том числе надежности и экологической безопасности, оснащенности технологическим оборудованием и контрольно-измерительными инструментами, обеспеченности нормативно-технической документацией и т.д.

В последние годы наблюдение за состоянием технологических процессов восстановления деталей со стороны их разработчиков практически прекратилось. К тому же многие технологические процессы были созданы научно-исследовательскими и конструкторскими организациями стран СНГ. Например, подавляющее число технологических процессов нанесения гальванопокрытий на ремонтных предприятиях России внедрено с использованием разработок лаборатории гальванопокрытий Кишиневского сельхозинститута.

Однако для проведения такой работы в настоящее время отсутствуют методики инженерного мониторинга действующих и оценки технического

уровня новых технологий восстановления деталей. В целях оценки состояния сервисных предприятий, управления качеством услуг, темпами и способами обновления оборудования департамент механизации и электрификации Минсельхозпрода РФ приступил к созданию информационной системы инженерного мониторинга (наблюдений, оценки и прогноза изменения состояния объекта). Для проведения работ разработан проект стандарта отрасли ОСТ 10. 1 - 1 - 98 «Техника сельскохозяйственная. Система мониторинга в регионе. Порядок проведения работ». Этот документ определяет порядок проведения мониторинга состояния организации услуг и ремонтно-технологического оборудования, а не технологических процессов в целом.

С другой стороны, решение проблемы создания конкурентных технологий восстановления деталей во многом зависит от объективной оценки их технического уровня. Большой вклад в разработку критериев оценки и выбора рационального способа восстановления деталей внесли Батищев А.Н., Лялякин В.П., Масино М.А., Молодык Н.Ф., Щадричев В.А., Черноиванов В.И. и другие ученые. Однако существующие методики оценки способов восстановления деталей не учитывают ряд современных тенденций в ремонтном производстве и экономике Российской Федерации в целом. В частности, за последние годы изменилась концепция восстановления деталей. Если ранее детали восстанавливали в основном с целью снижения дефицита новых запасных частей, то в новых условиях восстановление деталей, по мнению многих ученых, является одним из стратегических направлений ресурсосбережения в АПК.

Поэтому в диссертационной работе поставлена цель разработать методики мониторинга и на их основе дать оценку состояния и технического уровня технологических процессов восстановления деталей гальванопокрытиями.

Научную новизну исследований составляют:

• научно-методологические основы оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей;

• результаты мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями;

• методика и результаты оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей по обобщенному показателю (приведенным затратам).

На основе выполненных исследований разработаны методики, позволяющие осуществлять мониторинг технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники.

Работа осуществлялась в соответствии с тематическими планами научно-исследовательских работ Российского государственного аграрного заочного университета (РГАЗУ) и Научно-исследовательского института информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного производства (Информагротех) Минсельхозпрода Российской Федерации.

Результаты исследований использованы отделом испытаний Информагротех при проведении мониторинга состояния сельскохозяйственной техники и базы для ее сервиса, в методических рекомендациях по произведению мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей сельскохозяйственной техники на сервисных предприятиях (рассмотрены и одобрены на заседании отдела испытаний Информагротех (протокол №1 от 23.12.1998 г.) Орел, 1999. - 15 е., в предложениях в проект ОСТ 10.1.4-98 «Техника сельскохозяйственная. Система инженерного мониторинга в регионе. Порядок проведения работ», а

также используются в учебном процессе РГАЗУ и Курской государственной сельскохозяйственной академии.

Основные результаты исследований доложены и обсуждены:

• на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов РГАЗУ (1996, 1997 г.), Курской государственной сельскохозяйственной академии (1996 г.), Пензенской государственной сельскохозяйственной академии (1999 г.), Московского государственного университета леса (1999 г.),

• на заседании отдела испытаний Информагротех (1998 г.),

• на расширенном заседании кафедры надежности и ремонта машин им. И.С. Левитсного РГАЗУ (1999 г.).

Данная диссертационная работа может явиться основой дальнейших перспективных исследований, связанных с разработкой конкурентных технологических процессов восстановления деталей на основе мониторинга их технического уровня.

На защиту выносятся:

• научно-методологические основы оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей;

• методика оценки технического уровня технологических процессов восстановления деталей по обобщенному показателю;

• результаты мониторинга состояния технологических процессов восстановления деталей гальваническими покрытиями;

• результаты оценки технологических процессов восстановления деталей по единичным и обобщенному показателям;

• Рекомендации по применению малоотходной технологии восстановления деталей железнением.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Состояние восстановления деталей на сервисных предприятиях АПК

Агропромышленный комплекс Российской Федерации потребляет огромную массу многочисленных ресурсов при технической эксплуатации машинно-тракторного парка. Только стоимость затрат на обслуживание и ремонт оценивается в 20% от стоимости приобретенной техники в год. Большие затраты несут владельцы техники на приобретение запасных частей. По данным академика РАСХН В.И. Черноиванова, на запасные части к автомобилям расходуется свыше 40%, а к тракторам - около 50% металла, идущего на изготовление этих машин. Еще выше этот показатель для изготовления запасных частей к двигателям. На производство новых автомобильных и тракторных двигателей в среднем по отрасли затрачивается меньше металлов, чем на запасные части к ним (табл. 1.1.). /11, 12/.

Таблица 1.1.

Средний расход металла на производство одного двигателя и запчастей к нему за срок эксплуатации

Двигатель Производство Изготовление запчастей

Тракторный 454 550

Автомобильный 662 1298

По данным Конкина М.Ю., за период 1989... 1995 г. металлоресурсы на пополнение новой техники и запчастей снизились в 4 раза, а к 1997 году

еще на 15,5% при сохранившихся объемах выбытия. За этот же период пропорции движения металла (новая техника - запасные части) изменились с 1,0... 0,289 до 1,0... 1,0, отражая старение техники /12/.

По мнению ученых МГАУ им. В.П. Горячкина, процесс движения ресурсов в условиях рынка не соответствует требованиям современного обновления сельскохозяйственной техники. Производство и приобретение тракторов снизилось в 15... 16 раз. Тракторный парк в сельском хозяйстве Российской Федерации сократился на 28%. В этих условиях реальной стратегией обеспечения работоспособности техники становится восстановление деталей.

Восстановление деталей выступает как одно из приоритетных направлений ресурсосбережения, новейшие технологии приближают восстановленные детали по уровню качества к новым, стирают грань между первичными и вторичными ресурсами, превращая их в альтернативные. Выбывающая техника представляет собой резерв для организации сбора и повторного использования металлоресурсов. Ежегодный резерв металлоресурсов списанной техники в размере около 4 млн. т может быть использован ремонтными предприятиями для восстановления машин и деталей. В то же время проведенные анкетные опросы в Волгоградской области показали, что 76,7% опрошенных считают отсутствие запасных частей основн