автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обоснование требований к безотказности и ремонтопригодности тракторов при использовании в растениеводстве Северного Казахстана

На правах рукописи

ГУЛЯРЕНКО Александр Александрович

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К БЕЗОТКАЗНОСТИ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ТРАКТОРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ СЕВЕРНОГО КАЗАХСТАНА (на примере тракторов 5-8 тягового класса)

Специальность 05.20.03 - Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

АВТОРЕФЕРАТ

1 О ЯНВ 2013

005048129

Челябинск-2012

005048129

Работа выполнена на кафедре «Эксплуатация машинно-тракторного парка» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Плаксин Алексей Михайлович

Манило Иван Иванович

доктор технических наук, заведующий кафедрой пожарной и производственной безопасности ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева»

Пометун Юрий Петрович

кандидат технических наук, начальник управления Гостехнадзора Министерства сельского хозяйства Челябинской области

ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет им. ПА. Столыпина»

Защита состоится «01» февраля 2013 г., в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069.01 на базе ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия».

Автореферат разослан «17» декабря 2012 г. и.размещен на официальном сайте ВАК при Министерстве образования и науки России http://vak.ed.gov.ru и сайте ФГБОУ ВПО ЧГАА http://www.csaa.ru.

Ученый секретарь / --Я- в°змилов Александр

диссертационного совета _ Т Григорьевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Целью приобретения технических средств производителями с.-х. продукции является эффективная реализация их потребительских свойств. Важнейшими из них, учитывая высокую требовательность к продолжительности и качеству выполнения технологических процессов в растениеводстве, считают показатели эксплуатационной надёжности машинно-тракторных агрегатов (МТА). В первую очередь - это безотказность и ремонтопригодность машин. Из-за массовых отказов тракторов, являющихся энергетической основой агрегатов, высокой трудоёмкости проведения ремонтно-обслуживающих воздействий (РОВ) при поддержании и восстановлении их работоспособности коэффициент технического использования МТА в напряжённые циклы полевых работ обычно не превышает 6070%. В результате первичным по затратам ресурсного потенциала и времени становится процесс обеспечения работоспособности, где тракторы являются предметом труда. Очевидно, что это основное противоречие цели их приобретения.

С другой стороны, необходимость проведения многочисленных и трудоёмких технических обслуживании (ТО), ремонтных воздействий предопределяет рост затрат ресурсного потенциала на поддержание надёжности тракторов и в целом МТА. За нормативный срок их эксплуатации эти затраты в несколько раз превышают (по затратам денежных средств, труда и др. с учётом необходимости создания объектов инженерно-технической инфраструктуры) аналогичные показатели при производстве машин на промышленных предприятиях.

Нормативы по наработке на отказ и трудоёмкости проведения РОВ для тракторов должны определяться агротехнической продолжительностью и качеством выполнения технологических операций в растениеводстве. Это обусловливает целесообразность применения в составе МТА тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности, т.е. дифференцирование этих показателей.

В настоящее время диапазон номенклатуры тракторов по наработке на отказ и трудоёмкости РОВ довольно широк, что позволяет выбирать для конкретных условий реализации технологических процессов в растениеводстве тракторы с экономически целесообразным уровнем безотказности и ремонтопригодности, то есть возможно комплектование МТА с дифференцированной величиной наработки на отказ и трудоемкости РОВ. Решение этой задачи при очевидности прикладной значимости предопределяет её научную актуальность.

Она подтверждается государственными программами по технической модернизации производственных процессов, в том числе программой «Техническая и технологическая модернизация, инновационное развитие» на 2008-2012 годы.

Цель исследования: Сокращение продолжительности выполнения механизированных процессов в растениеводстве и затрат ресурсов путём использования МТА с тракторами, имеющими различную величину показателей безотказности и ремонтопригодности.

Объект исследования: Процессы использования и обеспечения работоспособности тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности при выполнении технологических процессов в растениеводстве.

Предмет исследования: Взаимосвязь продолжительности выполнения технологических процессов и потерь продукции в растениеводстве, затрат ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов с показателями их безотказности и ремонтопригодности при использовании в составе МТА.

Задачи исследования

1. Установить взаимосвязь продолжительности выполнения технологических процессов и потерь продукции в растениеводстве, затрат ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов с показателями их безотказности и ремонтопригодности при использовании в составе МТА.

2. Обосновать рациональные величины показателей безотказности с.-х. тракторов при их использовании в растениеводстве Северного Казахстана.

3. Разработать методику и провести экспериментальные исследования эффективности использования и обеспечения работоспособности тракторов с дифференцированной величиной наработки на отказ в идентичных условиях рядовой эксплуатации. Дать технико-экономическую оценку результатов исследования.

Научная новизна основных положений, выносимых

на защиту:

- установлена взаимосвязь между величиной наработки на отказ, трудоёмкостью РОВ тракторов, используемых в составе МТА, и продолжительностью выполнения технологических процессов в растениеводстве, потерями продукции, затратами ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов;

- установлена закономерность изменения цены тракторов при их производстве и затрат на обеспечение работоспособности при эксплуатации, продолжительности выполнения технологических операций и потерь продукции в зависимости от величины наработки на отказ;

- определён рациональный диапазон наработки на отказ тракторов, используемых в составе МТА, в растениеводстве Северного Казахстана;

- получены экспериментальные данные величины наработки на отказ и трудоёмкости РОВ и определено их влияние на затраты ресурсного потенциала при обеспечении работоспособности тракторов в условиях Северного Казахстана.

Практическая ценность работы и реализация её результатов

Применение тракторов с дифференцированными показателями безотказности и ремонтопригодности позволяет в конкретных условиях эксплуатации сократить продолжительность технологических процессов, затраты ресурсного потенциала на обеспечение работоспособности тракторов, т.е. повысить рентабельность производства продукции растениеводства.

Результаты исследования могут быть использованы специалистами с.-х. предприятий при модернизации машинно-тракторного парка, а также службами надёжности тракторостроительных заводов для оценки и анализа безотказности и ремонтопригодности с.-х. тракторов в период их эксплуатации и решения задач оперативного управления надежностью в целях ее повышения.

Результаты исследования приняты к использованию службами с.-х. предприятий при формировании и обновлении тракторного парка в ТОО «Агрофирма "Родина"» и ТОО «Подлесное» РК, применяются в учебном процессе Казахского агротехнического университета им. С.Сейфуллина и Челябинской государственной агроинженерной академии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных международных научно-технических конференциях Челябинской государственной агроинженерной академии и Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, на производственных совещаниях инженерно-технических работников в ТОО «Агрофирма "Родина"» и ТОО «Подлесное» (2008-2012 гг.). На республиканской

научно-теоретической конференции (2010 г., КАТУ, г. Астана) доклад по работе занял первое место в секции технических наук.

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 11 научных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы и 20 страниц приложений; объём диссертации составляет 154 страницы, включая 32 рисунка и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматриваются актуальность темы, цель и задачи исследования, излагаются основные положения, выносимые на защиту, даётся общая характеристика работы.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведён анализ процессов формирования эксплуатационной надёжности тракторов, используемых в составе МТА, их влияния на продолжительность выполнения технологических процессов в растениеводстве и потери продукции, затрата ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов, коэффициенты технической готовности и технического использования.

Проведён анализ существующих способов повышения эффективности использования тракторов в механизированных технологических процессах растениеводства. Установлено, что важнейшим фактором повышения эффективности с.-х. производства является рост количества и качества выпускаемой продукции при возможно минимальных затратах ресурсов. Основным фактором, определяющим рост количества и качества продукции растениеводства, является фактическая продолжительность выполнения технологических операций. Сегодня она в три-пять и более раз выше агротехнически оптимальной. Это, в частности, обусловлено применением машин с низким уровнем надёжности, что приводит к ещё большим затратам ресурсов.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать в себя безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность или определенные сочетания этих свойств. Практикой реализации механизированных процессов в растениеводстве доказано, что важнейшими потребительскими свойствами тракторов для

производителей с.-х. продукции являются свойства безотказности и

ремонтопригодности.

В эксплуатации обеспечение надёжности машин осуществляется на основе реализации существующей системы ТО и ремонта (ТО и Р), которая предусматривает различные стратегии и методы. В совершенствование этой системы внесли вклад отечественные учёные: Аб-лин JI.K., Артемьев Ю.Н., Васильев Ю.А., Веденяпин Г.В., Виноградов В .И., Игнатьев Г.С., Иофинов С.А., Киртбая М.П., Кряжков В.М., Кузнецов Е.С., Ломоносов Ю.Н., Михлин В.М., Напалков Г.И., Оль-ховацкий А.К., Пасечников Н.С., Селиванов А.И., Скибневский К.Ю., Соломкин А.П., Терских Н.П., Ульман И.Е., Халфин М.А., Черепанов С.С., Черноиванов В.И. и другие.

С целью сокращения простоев МТА при проведении ТО тракторов предложено использовать метод предциклового обслуживания, внедрение которого показало его высокую эффективность в производственных условиях. В то же время предцикловое ТО требует значительных затрат ресурсов на реализацию процессов обеспечения работоспособности машин, предопределяет необходимость достаточной по структуре и количеству объектов инженерной службы, функционирования её специализированных подразделений. Трудоемкость и затраты ресурсов на проведение РОВ не снижаются, они лишь переносятся на периоды, предшествующие напряженным циклам полевых работ.

Однако происходят отказы, требующие устранения их последствий в рабочие периоды. Для сокращения продолжительности устранения последствий отказов разработан и внедрён агрегатный метод. Установлено, что его применение способствует увеличению коэффициента технической готовности в напряженные циклы использования тракторов до 0,80-0,85. Всё это лишь несколько повышает показатели технической готовности и эффективности использования МТА, но кардинально задачу не решает. Вся система ТО и Р, стратегии и методы обеспечения работоспособности МТА при использовании в растениеводстве, соответственно уровень затрат и потерь от низкой безотказности машин есть значимое следствие их недостаточно высокой заводской надёжности. Следовательно, необходима не локальная реализация процессов обеспечения работоспособности и безотказности машин на с.-х. предприятиях, а комплексное решение этой задачи в совокупности с повышением надёжности тракторов на стадии их производства, так как надёжность задается при конструировании ма-

шин, обеспечивается при их изготовлении и только поддерживается при их эксплуатации.

Существующий уровень заводской надёжности отечественных тракторов вынуждает сельхозпредприятия приобретать трактора ведущих зарубежных фирм.

На рисунке 1 толщина стрелок 1, 2 и 3 показывает количество средств, которые затрачиваются на обеспечение работоспособности тракторов при эксплуатации в зависимости от уровня заводской надёжности. Чем менее надёжна машина, тем больше затраты ресурсов при её обслуживании и ремонте.

:)кг-ьлуа!адия

Затраты трупа, средств; « времени на проведение РОВ

Стратегии и метрдьг; поддержания;^ ЮХНИКН В

. работоспособном'

СОСТОЯНИИ

Надёжность выполнения механизированного технологи чесхого процесса

Высокий _ Средний Низкий уровень заводской надёжности

[ Цена^Гашипы

Затраты на производство ]

Рисунок 1 - Взаимосвязь уровня заводской надёжности тракторов с процессом обеспечения работоспособности и надёжностью выполнения механизированного технологического процесса

Задача повышения безотказности и ремонтопригодности тракторов приобретает всё большую актуальность, что обусловлено сокращением численности рабочих в сельском хозяйстве, специалистов инженерно-технической службы, объектов ремонтно-обслуживающей базы сельскохозяйственных предприятий. Повышение надёжности машин в сельском хозяйстве, в частности энергетической основы МТА - тракторов, на предприятиях - производителях техники является определяющим условием эффективной реализации механизированных процессов в растениеводстве.

На основе проведённого анализа состояния вопроса и поставленной цели исследования были определены его задачи.

Во второй главе «Теоретическое исследование процесса использования тракторов с различным уровнем безотказности и ремонтопригодности в растениеводстве» представлены теоретиче-

ские аспекты формирования надёжности реализации механизированного технологического процесса при эксплуатации с.-х. тракторов.

Произведено разделение факторов формирования надежности тракторов на две конкурирующие группы. Методом экспертных оценок установлена полнота номенклатуры выбранных факторов, дана оценка их весомости: уровня заводской надёжности используемых тракторов (^=0,82), качества ТО (р=0,76) и ремонта (р=0,67). В дальнейшем исследовании приоритетное внимание уделялось непосредственно перечисленным наиболее весомым составляющим.

Сущность обоснования дифференцированного уровня безотказности и ремонтопригодности с.-х. тракторов заключается в определении таких рациональных показателей работы трактора, когда общие затраты на приобретение, эксплуатацию и потери от простоев из-за его неисправностей, отнесённые к единице работы, выполненной за определенный срок службы (1000 мото-ч, цикл работ, срок службы и т.д.), будут иметь минимальное значение:

ЕС=С3+Ср0в+Спр-+пш1, руб. (1)

Процесс изготовления тракторов должен предусматривать его регулирование для обеспечения заданного уровня заводской надёжности. Чем выше безотказность и ремонтопригодность трактора, тем дороже его конструирование, изготовление. В то же время снижается объем затрат на поддержание трактора в работоспособном состоянии при эксплуатации. Противоречивый характер этих затрат позволяет оптимизировать уровень надёжности тракторов.

Зависимость цены производства трактора С3 от уровня его заводской безотказности, выраженной наработкой на отказ III группы сложности Р0, показана графически на рисунке 2.

За начало координат приняты цена С1 и определяемый ею уровень наработки на отказ Р. Рассмотрение цен меньше Сх не имеет смысла из-за того, что определяемая ими безотказность ниже заданной нормы. Номинальная цена Сн определяет номинальную (проектную) безотказность Рн, по которой проектируется технологический процесс, выбирается оборудование, определяется квалификация работающих. Цена С2 определяет максимальный уровень наработки на отказ Ротах (возможный для получения в результате процесса изготовления), выше которого её увеличить нельзя при любых затратах. Зависимость Р=^(С3) можно аппроксимировать разложением в ряд Тейлора, пренебрегая величинами третьего порядка малости и выше:

р„ =

\+Ь,{С3-Са)-Ь1(С3-Сн)\ с3<с2

(2)

/

/

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Наработка ва отказ Р„, м:то-ч.

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Наработка па отказ Ре, мото-ч.

Рисунок 2 - Зависимость цены трактора от уровня наработки на отказ Ш группы сложности

Рисунок 3 - Зависимость затрата на поддержание работоспособности тракторов в эксплуатации от наработки на отказ Ш группы сложности

Постоянные размерные положительные коэффициенты Ьх и Ь2 формулы (2) являются характеристиками конкретного технологического процесса производства трактора и могут быть определены из граничных условий: _

Рн+бДС.-СнЬМС.-Сн)2 =Р; Рн +Й,(С2-Сн)-Ьг(С2-С н)2 Решив систему уравнений (3), найдем:

(3)

, (РН-Р)(С2-СН) (Р^ -Рн)(СН-С,),

о, = —-——--1ГТ + ■

Ъг =

(Сн -С,)(С2 — С,) (С2-СН)(С2-С,)

(Ротах _ Рн )_

Рн-Р

(4)

'(Ся-С.ХСа-С,) (С2-СН)(С2-С1) Зависимость цены трактора от уровня наработки на отказ III группы сложности можно определить из уравнения (рисунок 2):

Ъх ~{Ъ1 -4ВД -РН))К

С3=СН+-

2 Ь,

(5)

В примере, который иллюстрируется на рисунках 2 и 3, заданы:

Рн=400 мото-ч; Сн=4 млн руб.; С1=3 млн руб.; С2=Ю млн руб.; ^=100 мото-ч; Ротах= Ю00 мото-ч. По формуле (2) определим ¿>1=0,271 мото-ч/млн руб.; 62=2,857-Ю"5 мото-ч/млн руб. , подставим в формулу (5) и получим зависимость цены трактора от уровня наработки на отказ П1

группы сложности: _

С3 =17500,88 -^/0,119153 -0,00011428 -Р0 +8743. (6)

Представленная на рисунке 3 графическая зависимость выражается формулой, характеризующей затраты на поддержание работоспособности тракторов в зависимости от наработки на отказ Ро, где постоянный размерный положительный коэффициент Ь3=2,3 млн руб. учитывает влияние прочих факторов эксплуатации, определённых методом экспертных оценок:

__ьЛсю +срш)__(7)

?ов> 17500,88 • ^0,119153 - 0,00011428 • Р0 + 8743"

Найдя значения С3 и СЮВо из (6) и (7) и подставив их в (1), получим величину суммарных затрат:

_ „ ччК и , П Л

->шп. (8)

2 Ъг сз

Зависимость суммарных затрат от уровня заводской надёжности тракторов С(Р0) (формула 8) показана на рисунке 5 для тех же условий и заданных значений затрат на поддержание работоспособности за период эксплуатации (Т=10 лет, Срем=7 млн руб. и Сто=3,5 млн руб.).

I"'4

»11,0

о

ЙЮ.8

со

10,4 10,2 10,0 9.8

N

\

—N V /

\ V

V /

ч V., к

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Наработка на отказ Ро, мстгоч

Рисунок 5 - Зависимость величины суммарных затрат (производство и поддержание работоспособности) от уровня наработки на отказ III группы сложности

Найдём минимум приведённой функции (8), взяв производную ¿/С/Ро и приравняв ее к нулю. Полученный минимум соответствует суммарным затратам 9,9 млн руб. На основании приведённых выражений рассчитан рациональный диапазон наработки на отказ III группы сложности: Ро=600-650 мото-ч. По формуле (6) вычислим рациональную цену производства такого трактора (С3=4,8-5,1 млн руб.), она должна совпадать с рациональными затратами на поддержание работоспособности за период Т, так как полученный минимум является точкой пересечения зависимостей (5) и (7) (рисунки 2 и 3). Определенные по формуле (7) рациональные затраты на поддержание

работоспособности сЮВс составляют 4,8-5,1 млн руб. при периодичности капитального ремонта т=4,5 года. К примеру, сегодня уровень безотказности тракторов К-744 Р2 Ри=300 мото-ч. Получим цену изготовления Сп=3,6 млн руб. Повысив уровень безотказности на 100 мото-ч, получим прирост затрат на производство в ценовом выражении 355 тыс. руб. При этом затраты на поддержание работоспособности уменьшатся на 595 тыс. руб., экономия средств составит 240 тыс. руб. с каждого трактора. Если затраты на изготовление трактора уменьшить до 3 млн руб., соответственно его наработка на отказ снизится до 100 мото-ч, затраты на РОВ возрастут до 8 млн руб., а само приобретение трактора потеряет смысл, так как изготовленный за 3 млн руб. трактор в эксплуатации требует дополнительных затрат на 8 млн руб.

Пропорционально увеличению фактической продолжительности полевых работ Гф растёт количество потерь продукции растениеводства Спр:

При анализе теоретических взаимосвязей показателей надёжности в совокупности со среднестатистическими значениями комплексных показателей надёжности получена зависимость фактической продолжительности агротехнических операций от уровня надёжности тракторов с учётом применения стратегий, методов ТО и Р, при условии повышения уровня надёжности тракторов на заводе (рисунок 6).

Рисунок 6 — Зависимость фактической продолжительности выполнения технологических операций от уровня заводской надёжности с учётом применения стратегий, методов ТО и Р, при условии повышения уровня надёжности тракторов на заводе

(9)

Безотказность, Т, мото-ч..

На рисунке Т - наработка на отказ, мото-ч; S - объединённая оперативная удельная трудоемкость ТО и Р, чел.-ч/ед. наработки; tA-агротехническая (оптимальная) продолжительность технологической операций, ч; Гу0 - продолжительность простоя агрегата при устранении последствий отказов, ч; tTO - затраты времени на выполнение операций ТО в рабочие периоды, ч; Кти - коэффициент технического использования; А - объем работы, га; п - количество (агрегатов), шт.; W- производительность агрегата, га/ч; Д/амр - сокращение продолжительности простоев агрегата при устранении последствий отказов от применения AMP, ч; Ainp - сокращение затрат времени на поддержание работоспособности в рабочем периоде за счёт системы предцик-лового обслуживания, ч; At3 - сокращение затрат времени на поддержание и восстановление работоспособности от повышения уровня

надёжности тракторов на заводе, ч.

Получено выражение, позволяющее прогнозировать стоимостные потери урожая по календарным периодам с.-х. работ:

o,oicvt(r,

С„(Р.) =-%--(10)

го

где Срег - цена потерь урожая за час простоя МТА в зависимости от периода полевых работ; г„, - продолжительность устранения последствий отказов г-й группы сложности, ч; г0Рг - простои по организационным причинам при устранении последствий отказов (поиск запасных частей, доставка и т.д.), ч; у, - доля отказов /-й группы сложности от общего количества отказов, % (по результатам наблюдений за работой тракторов).

С учетом преобразований функцию оптимизации наработки на отказ с.-х. тракторов представим в виде

т ,12 ih CP р ччК Ь (С +С ) WKvi^/Jy, . nn п_п , о, -(¿>1 -4o2(Pq - ill)) °з<Л-то _Ы—:--»min (И)

С-Сй+ 2 Ь2 С3 Р.

Анализ целевой функции по приведенным показателям позволил констатировать, что рациональный показатель наработки на отказ III группы сложности для с.-х. тракторов 5-8 тягового класса, обоснованный составляющими затрат на изготовление и поддержание их в работоспособном состоянии, должен находиться в диапазоне 600-650 мото-ч. При использовании в растениеводстве с учётом составляющей потерь продукции его необходимо повысить до 840-890 мото-ч. Повышение показателя наработки на отказ III группы сложности в

два раза (с 300 до 600 мото-ч) увеличивает цену приобретения трактора с.-х. предприятием в 1,3 раза. При этом суммарные затраты и убытки от потерь продукции растениеводства за 10 лет его использования снизятся на 3 млн руб., при соответствующих затратах на РОВ 670 и 510 тыс. руб. в год.

В результате расчёта рационального показателя безотказности тракторов, выраженного наработкой на отказ II группы сложности, получена аналогичная структура изменения составляющих суммарных затрат и теоретически рациональный диапазон наработки на отказ 380-430 мото-ч.

В третьей главе «Методика сбора информации при эксплуатационных испытаниях тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности» проведён анализ способов получения информации о надёжности тракторов. В результате сформирован основной подход к систематическому сбору и анализу информации об уровне надежности тракторов с различными показателями безотказности и ремонтопригодности по материалам их разовых обследований и периодических наблюдений в условиях реальной эксплуатации.

Предварительный анализ показателей надежности отечественных и зарубежных тракторов выявил, что наиболее высоким уровнем безотказности и ремонтопригодности обладают импортные тракторы, которые по своим показателям надёжности являются прототипом будущих отечественных тракторов. Исходя из определённого теоретически необходимого количества объектов исследования (п=10...13 тракторов) и предварительного анализа данных производственной деятельности хозяйств Северного Казахстана в совокупности с наличием и использованием тракторов, объектами исследования мы решили рассматривать тракторы К-744 Р2 и ВиЫег-УегэаШе 2375, эксплуатируемые в идентичных условиях (ТОО «Агрофирма "Родина"»).

Для сбора по возможности большего объема достоверной информации непосредственно в условиях эксплуатации тракторов мы придерживались разработанного плана и фиксировали собранный материал в заранее подготовленные карточки учёта.

В четвёртой главе «Результаты экспериментальных исследований и их анализ» представлены данные, полученные при эксплуатационных испытаниях тракторов на надёжность в условиях реальной эксплуатации. Приведен анализ собранной информации.

Под наблюдением находился 31 трактор; из них К-744 Р2 - 19 шт., ВиЫег-УегеаШе 2375 - 12 шт. Все тракторы различных годов выпуска, приобретались по 2-6 шт. в год. Более продолжительное время использовались тракторы К-744 Р2 - до 7 лет, ВиЫег-УегваШе 2375 -до 5 лет.

Очевидно, что даже в идентичных условиях использования среднегодовая наработка тракторов ВиЫег-УегеаШе 2375 (по 12-ти тракторам 1156 мото-ч) значительно выше аналогичного показателя тракторов К-744 Р2 (по 19-ти тракторам 691 мото-ч). Характер изменения среднегодовой наработки тракторов в зависимости от продолжительности эксплуатации представлен на рисунке 7.

, 1800 §1600

J1400 |

* 4 трак-гора, Buhler-Versatile 2375 Л4 трактора. Buhler-Vefsatile 2375

j 44 трактора, К-744 Р2

* 4 трактора, К-744 Р2

2007

2008

2009

Продолжительность, год

Рисунок 7 - Изменение среднегодовой наработки тракторов в зависимости от продолжительности эксплуатации

На показатель среднегодовой наработки влияние оказывают множество факторов, среди них эксплуатационные показатели агре-гатируемой с трактором с.-х. машины, условия и организация использования МТА в хозяйстве (рост технической оснащенности хозяйства, квалификация специалистов, распределение по видам работ и т.д.). Данный показатель значительно зависит от уровня надёжности тракторов.

В результате анализа отказов установлено, что если все зафиксированные в процессе наблюдений отказы по тракторам принять за 100%, то заменой деталей и узлов у К-744 Р2 устранено 84,2/о, у Buhler-Versatile 2375 - 88,3% последствий отказов, восстановлением деталей у К-744 Р2 -12,9%, у Buhler-Versatile 2375 - 10,4%. У тракторов К-744 Р2 - 2,9%, у Buhler-Versatile 2375 - 1,3% отказов устранено регулировочными и крепежными операциями.

При проведении наблюдений отказы по сложности устранения и трудоёмкости были разделены на три группы сложности. В среднем по тракторам К-744 Р2 на каждую тысячу мото-часов приходится 9,7 отказов II группы и 4,8 отказа III группы сложности. Аналогичные

показатели трактора ВиЫег-УегэаШе 2375 - 2,7 отказа II группы и 1,5 отказа III группы сложности.

На рисунке 8 приведены обобщённые зависимости количества отказов II и III группы сложности, выраженные расходом запасных частей от наработки для новых тракторов К-744 Р2 и ВиЫег-УегэаШе 2375.

II группа сложности

III группа сложности

¿744 Р. |

1 ¿=0,834 |

Buhler-Ij-O, R" Versatile 237s\ «ИГ-2,507 I--0,787 j

Г, тыс. мото-ч

Г, тыс. мото-ч

Рисунок 8 — Зависимости количества отказов II и III группы сложности, выраженные расходом запасных частей для тракторов К-744 Р2 и Buhler-Versatile 2375

Взаимосвязь количества запасных частей, израсходованных на устранение последствий отказов I-III групп сложности, с их ценой представлена на рисунке 9.

Из анализа взаимосвязей, представленных на рисунках 8 и 9, следует, что увеличение затрат на запасные части вызвано увеличением интенсивности отказов на единицу наработки. Известно, что в растениеводстве, особенно в зоне рискованного земледелия, именно этот показатель определяет сроки и качество проведения технологических операций, а впоследствии количество и качество урожая - прибыль. Кроме того, по нашим наблюдениям, усложняются отказы после 5000 мото-ч, увеличивается трудоёмкость устранения последствий отказов, повышается цена их устранения. Особенно сильно эта взаимосвязь выражена у тракторов с повышенными показателями безотказности. Однако это компенсируется малым количеством отказов на единицу наработки, что несомненно сказывается на показателях производства продукции растениеводства.

Рисунок 9 - Изменение количества запасных частей израсходованных на устранение последствий отказов и затрат на их приобретение в зависимости от наработки тракторов

Для оценки комплексных затрат необходимо учитывать стоимость ремонтно-обслуживающих работ также соответствующую часть затрат на содержание стационарной ремонтной базы и передвижных ремонтных средств. Несомненно что более надёжная техника требует меньших затрат в этой сфере.

Ремонтно-обслуживающие воздействия по обеспечению работоспособности тракторов проводились специалистами сервисного центра ТОО «КазТехноРо1». При этом расценки на выполнение РОВ приняты без учёта затрат на ТСМ и запасные части. Анализ полученных материалов показывает, что с точки зрения материальных затрат на ТО тракторов каждый цикл (1000 мото-ч) работы ВиЫег-УегеаЫе 2375 в обслуживании обходится примерно на 10 ООО руб. дешевле, чем у К-744 Р2. За цикл обслуживания с учётом ЕТО, у трактора К-744 Р2 удельная трудоёмкость ТО составляет 0,055 чел.-ч/мото-ч, у ВиЫег-УегеаШе 2375 - 0,044 чел.-ч/мото-ч. Как следствие, суммарная продолжительность обслуживания за цикл ТО у тракторов К-744 Р2 практически в 2 раза превышает аналогичную продолжительность у

тракторов ВиЫег-УегэаШе 2375.

В таблице 1 приведены показатели использования тракторов, имеющих различный уровень заводской надёжности и работающих в идентичных условиях с.-х. производства Северного Казахстана.

^ 1400 ^ 1300 1200 1100 1000 300

«ю

71» 600 500 400 300 200 100 О

0

,---Д о

6 7 8 7; тыс. мото-ч.

Таблица 1 - Удельные показатели использования тракторов с различными показателями безотказности и ремонтопригодности в идентичных условиях с.-х. производства Северного Казахстана

Показатель В среднем за 1000 мото-ч

К-744 Р2 Buhler-Versatile 2375

Наработка, мото-ч 1000

Выработка, усл.эт.га 4139 4957

Расход топлива, кг 27569 33045

Общий расход запасных частей (для 19 тракторов К-744 Р2 и 12 - Buhler-Versatile 2375), пгг. 19,8 (377) 5,6 (67)

В т.ч. отказы П группы сложности (всего), шт. 9,7(185) 2,7(32)

отказы III группы сложности (всего), шт. 4,84(91) 1,5(18)

Средняя цена устранения последствия одного отказа (за 7 лет, I-III группа), руб. 318 1207

Суммарная трудоёмкость ТО, чел.-ч 54,66 44,15

Средние затраты на приобретение трактора, млн руб. 3,230 6,519

Средние затраты на РОВ, млн руб. 0,64 0,56

Цена потерь продукции растениеводства, млн руб. 0,72 0,43

Результаты исследования показывают, что приобретение и использование тракторов К-744 Р2 с наработкой на отказ III группы сложности 190-240 мото-ч экономически не выгодно (таблица 1, рисунок 10), так как за 10 лет эксплуатации затраты на РОВ вдвое превышают цену трактора. Если же учесть цену потерь продукции из-за его простоев при обслуживании и устранении последствий отказов, получим, что суммарные затраты превышают цену трактора практически в пять раз. Для трактора с рациональным уровнем заводской наработки на отказ III группы сложности 840-890 мото-ч цена изготовления, наоборот, превышает затраты на РОВ в 1,5 раза. При учете потерь продукции от простоя такого трактора получим:

С3<Сров+Спр (12)

Следовательно, рациональная цена изготовления трактора должна соответствовать суммарным затратам на его обслуживание, ремонт и учитывать комплексные потери, вызванные простоями этого трактора.

Результаты анализа целевой функции (11) по приведенным показателям и их сопоставление с результатами экспериментального исследования изображены на рисунке 10.

Теоретически рациональные показатели

I 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

Наработка на отказ Р0, мото-'

Рисунок 10 - Изменение минимума функции суммарных затрат

в зависимости от затрат на повышение уровня наработки на отказ III группы сложности при производстве тракторов (С3), затрат на поддержание и восстановление их работоспособности в эксплуатации (СР0В) и цена потерь продукции растениеводства (Сщ )

В результате оценки экономической эффективности дифференциации уровня заводской безотказности с.-х. тракторов, используемых в условиях Северного Казахстана, установлено, что рациональный диапазон значения показателя наработки на отказ III группы сложности для с.-х. тракторов 5-8 тягового класса находится в пределах 840-890 мото-ч, что соответствует минимуму суммарных затрат за 10 лет эксплуатации такого трактора - 12,3 млн руб. При этом аналогичные затраты на эксплуатацию трактора К-744 Р2 составляют 19,5 млн руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Низкая эксплуатационная надёжность МТА при использовании в растениеводстве при одновременном росте ресурсов на реализацию процесса обеспечения работоспособности и безотказности машин обусловлена не только снижением эффективности функционирования инженерно-технических служб с.-х. предприятий, но и недостаточным уровнем заводской надёжности тракторов, являющихся энергетической основой производственных процессов.

2. Установлено, что использование в составе МТА тракторов, имеющих наработку на отказ II и III группы сложности в пределах

250-350 мото-ч, предопределяет величину коэффициента технического использования в конкретных условиях эксплуатации в пределах 0,6-0,7, что обусловливает увеличение продолжительности технологических операций и потерь продукции. Затраты ресурсов на поддержание и восстановление работоспособности тракторов за нормативный срок службы превышают их цену в 1,5-2,0 раза.

3. Выявлено, что применение тракторов с наработкой на отказ II и Ш группы сложности в диапазоне 600-700 мото-ч позволяет повысить их коэффициент готовности при использовании в растениеводстве, сокращает затраты ресурсов на восстановление работоспособности тракторов в 1,2-1,6 раза. Но вместе с тем обеспечение указанной величины безотказности тракторов на заводе предопределяет повышение их цены вдвое.

4. Установлено, что рациональный показатель наработки на отказ Ш группы сложности для с.-х. тракторов 5-8 тягового класса, обоснованный составляющими рациональных затрат на изготовление и поддержание в работоспособном состоянии, должен находиться в диапазоне 600-650 мото-ч; при использовании в растениеводстве с учётом составляющей потерь продукции целесообразно использование тракторов с наработкой на отказ III группы сложности 840-890 мото-ч. Повышение показателя наработки на отказ Ш группы сложности в два раза (с 300 до 600 мото-ч) увеличивает цену трактора в 1,3 раза. При этом суммарные затраты и убытки от потерь продукции растениеводства за 10 лет его использования снизятся на 3 млн руб., при соответствующих затратах на РОВ 670 тыс. руб. и 510 тыс. руб. в год.

5. Разработанная методика проведения экспериментальных исследований по установлению закономерностей изменения технико-экономических показателей эксплуатации МТА в идентичных условиях в зависимости от уровня безотказности и ремонтопригодности тракторов, используемых в их составе, позволяет подтвердить правомерность и корректность теоретических исследований, установить влияние показателей наработки на отказ и трудоёмкости РОВ на показатели процесса использования и обеспечения работоспособности тракторов.

6. Экспериментально установлено, что наработка на отказ Ш группы сложности при эксплуатации в идентичных условиях одного с.-х. предприятия тракторов Buhler-Versatile 2375 в среднем составляет 640-690 мото-ч, а К-744 Р2 - 180-230 мото-ч, что обусловило коли-

чество отказов у последних в 3,2 раза больше по сравнению с тракторами Buhler. Количество отказов II группы сложности за 1000 мото-ч наработки для исследуемых тракторов соответственно составило 10 шт. и 3 шт.

7. Установлено, что у тракторов К-744 Р2 даже на начальном этапе эксплуатации (до 500 мото-ч) происходят сложные отказы II и III группы, что очевидно обусловлено недостаточно высоким уровнем заводской надёжности. Вследствие этого на восстановление работоспособности за одинаковый промежуток наработки 3000 мото-ч для тракторов К-744 Р2 израсходовано запасных частей в 3-4 раза больше по сравнению с Buhler-Versatile 2375. Несмотря на то, что значительная доля запасных частей для тракторов К-744 Р2 в 4-10 раз дешевле аналогичных запчастей для трактора Buhler-Versatile 2375, суммарные затраты на запасные части для трактора К-744 Р2 в 1,6 раза выше по сравнению с Buhler-Versatile 2375.

8. Сравнительным анализом эксплуатации тракторов К-744 Р2 и Buhler-Versatile 2375 в составе МТА на с.-х. предприятии ТОО «Агрофирма "Родина"» установлена технико-экономическая целесообразность использования тракторов Buhler, несмотря на его цену, в 2 раза превышающую цену трактора К-744 Р2.

9. В целом результаты анализа использования тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности на с.-х. предприятии ТОО «Агрофирма "Родина"» показывают целесообразность использования тракторов, имеющих наработку на отказ в диапазоне 840-900 мото-ч при их цене 6,0-6,5 млн руб. Расчёты произведены в ценах 2012 года.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Гуляренко А.А. Влияние уровня заводской надёжности на затраты ресурсов при обеспечении работоспособности тракторов в растениеводстве [Текст] / А.А. Гуляренко // Проблемы машиностроения и автоматизации. - 2010. - № 4. - С.111 -113.

2. Гуляренко А.А. Управление уровнем безотказности сельскохозяйственных тракторов на основе оценки издержек на изготовление, обслуживание и ремонт [Текст] / А.М. Плаксин, А.А. Гуляренко // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - № 4. - С.52 -55.

Публикации в других изданиях

1. Гуляренко A.A. Влияние заводской надёжности на процесс обеспечения безотказности тракторов в составе машинно-тракторных агрегатов [Текст] / A.A. Гуляренко // Вестник ЧГАУ. Т.53. — Челябинск, 2008.-С. 31-35.

2. Гуляренко A.A. К обоснованию дифференцирования уровней безотказности машинно-тракторных агрегатов в растениеводстве [Текст] / A.A. Гуляренко // Материалы XLVHI международной научно-технической конференции «Достижения науки - агропромышленному производству». Часть 2 / ЧГАУ. - Челябинск, 2009. - С. 15 - 18.

3. Гуляренко A.A. Уровень заводской надёжности в процессе обеспечения выполнения механизированного технологического процесса [Текст] / A.A. Гуляренко // Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина; №2 (53) Серия технические науки и архитектура / КАТУ. - Астана, 2009. - С. 59 - 67.

4. Гуляренко A.A. Методика сбора информации при эксплуатационных испытаниях тракторов на надёжность [Текст] / A.A. Гуляренко // Вестник ЧГАУ. Т. 54. - Челябинск, 2009. - С. 103-106.

5. Гуляренко A.A. К обоснованию уровня заводской безотказности тракторов, используемых в растениеводстве [Текст] / A.A. Гуляренко // Материалы XLIX международной научно-технической конференции, часть 1 /ЧГАА.-Челябинск, 2010.-С. 360-365.

6. Гуляренко A.A. Обоснование дифференцированного уровня " зотказности тракторов в составе скоростных машинно-тракторных

легатов [Текст] / A.A. Гуляренко // Материалы республиканской на-•>теоретической конференции «Сейфуллинские чтения - 6». Том I,

. КАТУ.-Астана, 2010.-С. 132-133.

Гуляренко A.A. Затраты на приобретение сельскохозяйственных

ров как составляющая функции оптимизации надёжности [Текст] / A.m. Плаксин, A.A. Гуляренко //Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина; №3 (64) Серия технических, гуманитарных наук и архитектуры / КАТУ. - Астана, 2010. - С. 11 - 15.

8. Гуляренко A.A. Сравнение показателей надёжности тракторов отечественного и импортного производства в условиях рядовой эксплуатации [Текст] / А.М. Плаксин, A.A. Гуляренко // Вестник ЧГАА. Т. 57. - Челябинск, 2010. - С. 126 - 132.

9. Гуляренко A.A. Аспекты формирования надёжности сельскохозяйственных тракторов [Текст] / A.A. Гуляренко // Материалы республиканской научно-теоретической конференции «Сейфуллинские чтения - 7». Том I, часть 1 / КАТУ. - Астана, 2011. - С. 123.

Подписано в печать 30.11.2012 г. Формат 60x84/16. Гарнитура Times. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №¿515

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Челябинская государственная агроинженерная академия» 454080, г. Челябинск, пр. им. В. И. Ленина, 75

Введение.

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Повышение эффективности технологических механизированных процессов в растениеводстве.

1.2 Процесс использования МТА в растениеводстве, их производительность и надёжность.

1.3 Восстановление и поддержание работоспособности МТА в эксплуатации.

1.4 Уровень заводской надёжности как фактор обеспечения выполнения механизированного технологического процесса.

1.5 Выводы, цель, объект и задачи исследования.

Глава 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОТКАЗНОСТИ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ ТРАКТОРОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ.

2.1 Факторы, определяющие надёжность реализации механизированного технологического процесса при эксплуатации тракторов.

2.2 Оценка весомости факторов формирования надёжности тракторов в эксплуатации.

2.3 Общий подход к определению рациональных показателей надёжности сельскохозяйственных тракторов в составе МТА.

2.4 Затраты ресурсов при производстве и эксплуатации тракторов как составляющие функции расчёта рациональных показателей безотказности и ремонтопригодности.

2.5 Потери продукции растениеводства как составляющая функции расчёта рациональных показателей безотказности и ремонтопригодности тракторов.

2.6 Выводы по главе.

Глава 3 МЕТОДИКА СБОРА ИНФОРМАЦИИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЯХ ТРАКТОРОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ БЕЗОТКАЗНОСТИ И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ.

3.1 Анализ способов получения информации о надёжности тракторов.

3.2 Выбор хозяйства для проведения эксплуатационных испытаний.

3.3 Действующая в хозяйстве система ТО и ремонта.

3.4 Объект исследования.

3.4.1 Определение необходимого количества объектов исследования.

3.4.2 Учёт показателей использования объектов исследования.

3.5 Выводы по главе.

Глава 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

4.1 Условия проведения эксплуатационных испытаний тракторов с различными показателями безотказности и ремонтопригодности.

4.2 Сравнение показателей надёжности тракторов отечественного и импортного производства в условиях рядовой эксплуатации (на примере тракторов К-744 Р2 и Buhler-Versatile 2375).

4.3 Взаимосвязь уровня заводской надёжности с ценой сельскохозяйственных тракторов.

4.4 Оценка экономической эффективности дифференциации уровня заводской безотказности и ремонтопригодности сельскохозяйственных тракторов.

4.5 Выводы по главе.

Актуальность темы. Целью приобретения технических средств производителями с.-х. продукции является эффективная реализация их потребительских свойств. Важнейшими из них, учитывая высокую требовательность к продолжительности и качеству выполнения технологических процессов в растениеводстве, считают показатели эксплуатационной надёжности машинно-тракторных агрегатов (МТА). В первую очередь — это безотказность и ремонтопригодность машин. Из-за массовых отказов тракторов, являющихся энергетической основой агрегатов, высокой трудоёмкости проведения ре-монтно-обслуживающих воздействий (РОВ) при поддержании и восстановлении их работоспособности коэффициент технического использования МТА в напряжённые циклы полевых работ обычно не превышает 60-70%. В результате первичным по затратам ресурсного потенциала и времени становится процесс обеспечения работоспособности, где тракторы являются предметом труда. Очевидно, что это основное противоречие цели их приобретения.

С другой стороны, необходимость проведения многочисленных и трудоёмких технических обслуживаний (ТО), ремонтных воздействий предопределяет рост затрат ресурсного потенциала на поддержание надёжности тракторов и в целом МТА. За нормативный срок их эксплуатации эти затраты в несколько раз превышают (по затратам денежных средств, труда и др. с учётом необходимости создания объектов инженерно-технической инфраструктуры) аналогичные показатели при производстве машин на промышленных предприятиях.

Нормативы по наработке на отказ и трудоёмкости проведения РОВ для тракторов должны определяться агротехнической продолжительностью и качеством выполнения технологических операций в растениеводстве. Это обусловливает целесообразность применения в составе МТА тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности, т.е. дифференцирование этих показателей.

В настоящее время диапазон номенклатуры тракторов по наработке на отказ и трудоёмкости РОВ довольно широк, что позволяет выбирать для конкретных условий реализации технологических процессов в растениеводстве тракторы с экономически целесообразным уровнем безотказности и ремонтопригодности, то есть возможно комплектование МТА с дифференцированной величиной наработки на отказ и трудоемкости РОВ. Решение этой задачи при очевидности прикладной значимости предопределяет её научную актуальность. Она подтверждается государственными программами по технической модернизации производственных процессов, в том числе программой «Техническая и технологическая модернизация, инновационное развитие» на 2008-2012 годы.

Цель исследования: Сокращение продолжительности выполнения механизированных процессов в растениеводстве и затрат ресурсов путём использования МТА с тракторами, имеющими различную величину показателей безотказности и ремонтопригодности.

Объект исследования: Процессы использования и обеспечения работоспособности тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности при выполнении технологических процессов в растениеводстве.

Предмет исследования: Взаимосвязь продолжительности выполнения технологических процессов и потерь продукции в растениеводстве, затрат ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов с показателями их безотказности и ремонтопригодности при использовании в составе МТА.

Задачи исследования

1. Установить взаимосвязь продолжительности выполнения технологических процессов и потерь продукции в растениеводстве, затрат ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов с показателями их безотказности и ремонтопригодности при использовании в составе МТА.

2. Обосновать рациональные величины показателей безотказности с.-х. тракторов при их использовании в растениеводстве Северного Казахстана.

3. Разработать методику и провести экспериментальные исследования эффективности использования и обеспечения работоспособности тракторов с дифференцированной величиной наработки на отказ в идентичных условиях рядовой эксплуатации. Дать технико-экономическую оценку результатов исследования.

Раскрытие этих взаимосвязей требует исследований, направленных на совершенствование процесса обеспечения безотказности и ремонтопригодности тракторов, которое позволит сократить затраты при их эксплуатации и потери от простоев МТА во время полевых работ.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

- установлена взаимосвязь между величиной наработки на отказ, трудоёмкостью РОВ тракторов, используемых в составе МТА, и продолжительностью выполнения технологических процессов в растениеводстве, потерями I продукции, затратами ресурсов на обеспечение работоспособности тракторов;

- установлена закономерность изменения цены тракторов при их производстве и затрат на обеспечение работоспособности при эксплуатации, продолжительности выполнения технологических операций и потерь продукции в зависимости от величины наработки на отказ;

- определён рациональный диапазон наработки на отказ тракторов, используемых в составе МТА, в растениеводстве Северного Казахстана;

- получены экспериментальные данные величины наработки на отказ и трудоёмкости РОВ и определено их влияние на затраты ресурсного потенциала при обеспечении работоспособности тракторов в условиях Северного Казахстана.

Практическая ценность работы и реализация её результатов

Применение тракторов с дифференцированными показателями безотказности и ремонтопригодности позволяет в конкретных условиях эксплуатации сократить продолжительность технологических процессов, затраты ресурсного потенциала на обеспечение работоспособности тракторов, т.е. повысить рентабельность производства продукции растениеводства.

Результаты исследования могут быть использованы специалистами с.-х. предприятий при модернизации машинно-тракторного парка, а также службами надёжности тракторостроительных заводов для оценки и анализа безотказности и ремонтопригодности с.-х. тракторов в период их эксплуатации и решения задач оперативного управления надежностью в целях ее повышения.

Результаты исследования приняты к использованию службами с.-х. предприятий при формировании и обновлении тракторного парка в ТОО «Агрофирма "Родина"» и ТОО «Подлесное» PK, применяются в учебном процессе Казахского агротехнического университета им. С.Сейфуллина и Челябинской государственной агроинженерной академии.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на ежегодных международных научно-технических конференциях Челябинской государственной агроинженерной академии и Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, на производственных совещаниях инженерно-технических работников в ТОО «Агрофирма "Родина"» и ТОО «Подлесное» (2008-2012 гг.). На республиканской научно-теоретической конференции (2010 г., КАТУ, г. Астана) доклад по работе занял первое место в секции технических наук.

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 11 научных работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы, включающего в себя 115 наименования, и 20 страниц приложений; объём диссертации составляет 152 страницы, включая 32 рисунка и 14 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Низкая эксплуатационная надёжность МТА при использовании в растениеводстве при одновременном росте ресурсов на реализацию процесса обеспечения работоспособности и безотказности машин обусловлена не только снижением эффективности функционирования инженерно-технических служб с.-х. предприятий, но и недостаточным уровнем заводской надёжности тракторов, являющихся энергетической основой производственных процессов.

2. Установлено, что использование в составе МТА тракторов, имеющих наработку на отказ II и III группы сложности в пределах 250-350 мото-ч, предопределяет величину коэффициента технического использования в конкретных условиях эксплуатации в пределах 0,6-0,7, что обусловливает увеличение продолжительности технологических операций и потерь продукции. Затраты ресурсов на поддержание и восстановление работоспособности тракторов за нормативный срок службы превышают их цену в 1,5-2,0 раза.

3. Выявлено, что применение тракторов с наработкой на отказ II и III группы сложности в диапазоне 600-700 мото-ч позволяет повысить их коэффициент готовности при использовании в растениеводстве, сокращает затраты ресурсов на восстановление работоспособности тракторов в 1,2-1,6 раза. Но вместе с тем обеспечение указанной величины безотказности тракторов на заводе предопределяет повышение их цены вдвое.

4. Установлено, что рациональный показатель наработки на отказ III группы сложности для с.-х. тракторов 5-8 тягового класса, обоснованный составляющими рациональных затрат на изготовление и поддержание в работоспособном состоянии, должен находиться в диапазоне 600-650 мото-ч; при использовании в растениеводстве, с учётом составляющей потерь продукции, целесообразно использование тракторов с наработкой на отказ III группы сложности 840-890 мото-ч. Повышение показателя наработки на отказ III группы сложности в два раза (с 300 до 600 мото-ч) увеличивает цену трактора в 1,3 раза. При этом суммарные затраты и убытки от потерь продукции растениеводства за 10 лет его использования снизятся на 3 млн руб., при соответствующих затратах на РОВ 670 тыс. руб. и 510 тыс. руб. в год.

5. Разработанная методика проведения экспериментальных исследований по установлению закономерностей изменения технико-экономических показателей эксплуатации МТА в идентичных условиях в зависимости от уровня безотказности и ремонтопригодности тракторов, используемых в их составе, позволяет подтвердить правомерность и корректность теоретических исследований, установить влияние показателей наработки на отказ и трудоёмкости РОВ на показатели процесса использования и обеспечения работоспособности тракторов.

6. Экспериментально установлено, что наработка на отказ III группы сложности при эксплуатации в идентичных условиях одного с.-х. предприятия тракторов Buhler-Versatile 2375 в среднем составляет 640-690 мото-ч, а К-744 Р2 - 190-240 мото-ч, что обусловило количество отказов у последних в 3,2 раза больше по сравнению с тракторами Buhler. Количество отказов II группы сложности за 1000 мото-ч наработки для исследуемых тракторов соответственно составило 10 шт. и 3 шт.

7. Установлено, что у тракторов К-744 Р2 даже на начальном этапе эксплуатации (до 500 мото-ч) происходят сложные отказы II и III группы, что очевидно обусловлено недостаточно высоким уровнем заводской надёжности. Вследствие этого на восстановление работоспособности за одинаковый промежуток наработки 3000 мото-ч для тракторов К-744 Р2 израсходовано запасных частей в 3-4 раза больше по сравнению с Buhler-Versatile 2375. Несмотря на то, что значительная доля запасных частей для тракторов К-744 Р2 в 4-10 раз дешевле аналогичных запчастей для трактора Buhler-Versatile 2375, суммарные затраты на запасные части для трактора К-744 Р2 в 1,6 раза выше по сравнению с Buhler-Versatile 2375.

8. Сравнительным анализом эксплуатации тракторов К-744 Р2 и ВиЫег-УегеаШе 2375 в составе МТА на с.-х. предприятии ТОО «Агрофирма "Родина"» установлена технико-экономическая целесообразность использования тракторов ВиЫег, несмотря на его цену, в два раза превышающую цену трактора К-744 Р2.

9. В целом результаты анализа использования тракторов с различными уровнями безотказности и ремонтопригодности на с.-х. предприятии ТОО «Агрофирма "Родина"» показывают целесообразность использования тракторов, имеющих наработку на отказ в диапазоне 840-900 мото-ч при их цене 6,0-6,5 млн руб. Расчёты произведены в ценах 2012 года.

1. Саклаков В.Д. Теоретические основы оптимизации технической оснащенности и трудообеспеченности производственных процессов в растениеводстве. // Вестник ЧГАУ. - Т. 15. - Челябинск, 1996. - С. 83-97.

2. Плаксин A.M. Обеспечение работоспособности машинно-тракторных агрегатов на предстоящие циклы использования в растениеводстве: Дис. .докт. техн. наук: 05. 20.03. Челябинск, 1996. - 468 с.

3. Тринг М., Лейтуэйт Э. Как изобретать? М.: Мир, 1980. - 272 с.

4. Желиговский В А. О подготовке инженеров для сельскохозяйственного производства. М.: ЦНИИТЭИ, 1968. -12с.

5. Горячкин В.П. Собр. соч. В 3-х тт. М.: Колос, 1966. -Т.2. - 459 с.

6. Киртбая Ю.К. Резервы в использовании техники в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1982.-183 с.

7. Сергеев А.Л. Концепция совершенствования системы механизации растениеводства // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1987. № 9. - С. 20-24.

8. Веденяпин Г.В. и др. Эксплуатация машинно-тракторного парка / Г.В. Веденяпин, Ю.К. Киртбая, М.П. Сергеев. М.: Колос, 1968. - 338 с.

9. Аблин Л.К. Методика расчета оптимальных параметров функционирования службы технического обслуживания и диагностики машинно-тракторного парка // Научные труды, ЧИМЭСХ. Челябинск, 1984.

10. Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н. Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1978. - 248 с.

11. Бабченко Л.А. Оценка технического сервиса с учетом надежности сельскохозяйственной техники // Вестник науки Казахского аграрного университета им. С. Сейфуллина, Т.З. Астана, 2002, С. 34-38.

12. Бабченко Л.А. Влияние показателей эксплуатации на безотказность тракторов К-701 // Труды ЦелинНИИМЭСХ "Механизация производственныхпроцессов в растениеводстве Северного Казахстана". — Алма-Ата: ВО ВАСХ-НИЛ, 1981,-С. 33-35.

13. Васильев Ю.А. Обоснование и разработка эффективных систем технической диагностики для мобильных машин сельскохозяйственного назначения: Дис. .докт. техн. наук: 05. 20. 03. Челябинск, 1994.

14. Виноградов В.И. и др. Эксплуатация машинно-тракторного парка: Учеб. пос. для с.-х. техникумов / В.И. Виноградов, М.П. Сергеев, H.H. Старостин. М.: Гос. изд-во с.-х. литературы, 1959. - 404 с.

15. Зангиев A.A. и др. Производственная эксплуатация машинно-тракторного парка: Учебник для студентов высш. учеб. заведений / A.A. Зангиев, Г.П. Лышко, А.Н. Скороходов. М.: Колос, 1996. - 320 с.

16. Игнатьев Г.С. Методические указания к практическим занятиям по основам надежности сельскохозяйственной техники. Челябинск: ЧГАУ, 2004.

17. Иофинов С.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка. -М.: Колос, 2003.-480 с.

18. Кряжков В.М. Надежность и качество сельскохозяйственной техники. М.: Машиностроение, 1989. - 335 с.

19. Кузнецов Е.С. Техническое обслуживание и надежность машинно-тракторного парка. -М.: Транспорт, 1972.-223 с.

20. Ломоносов Ю.Н. Основы надёжности сельскохозяйственной техники. Челябинск: ЧИМЭСХ. 1980. - 86 с.

21. Михлин В.М. Управление надежностью сельскохозяйственной техники. -М.: Колос, 1984. 335 с.

22. Напалков Г.И., Саклаков В.Д. Техническое нормирование полевых механизированных работ. Челябинск: ЧИМЭСХ, 1975.

23. Черепанов С.С., Бледных В.В., Северный А.Э., Ольховацкий А.К. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве: Учебное пособие. М.: - Челябинск: ГОСНИТИ-ЧГАУ, 2001.

24. Пасечников Н.С. Научные основы технического обслуживания машин в сельском хозяйстве. -М.: Колос, 1983.

25. Плаксин A.M. Энергетика машинно-тракторных агрегатов. Челябинск: ЧГАУ, 2005. - 204 с.

26. Плаксин A.M. Обеспечение работоспособности машинно-тракторных агрегатов в растениеводстве. Челябинск: ЧГАУ, 1996. - 214 с.

27. Плаксин A.M. Основы обеспечения работоспособности машин. Челябинск: ЧГАУ, 2008. - 227 с.

28. Плаксин A.M., Ровный И. В. Обеспечение технико-технологической безопасности машинно-тракторных агрегатов: Учебное пособие для слушателей ФПК. Челябинск: ЧГАУ, 1988. - 61 с.

29. Плаксин A.M. Обоснование периодичности контроля и допуска на снижение мощности двигателей при эксплуатации тракторов в сельском хозяйстве: дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1975. - 208 с.

30. Свирщевский Б. С. Эксплуатация машинно-тракторного парка. М.: Сельхозиздат, 1958. - 659 с.

31. Селиванов А.И. Потребность и сроки службы сельскохозяйственной техники // Оптимальное планирование механизации сельского хозяйства. Киев, 1970.

32. Саклаков В.Д., Сергеев М.П. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации. М.: Колос, 1973. - 189 с.

33. Скибневский К. Ю. Методология и комплекс средств диагностирования сельскохозяйственных тракторов при техническом обслуживании: автореф: дис. .докт. техн. наук. Л., 1986. - 49 с.

34. Соломкин А.П. Формирование и обеспечение готовности тракторов (на примере трактора «Кировец»): дис. .докт. техн. наук. Новосибирск, 1984. -348 с.

35. Солоницын Е.В. Сокращение продолжительности технологических процессов в растениеводстве на основе агрегатного метода восстановления работоспособности тракторов: дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 2003. - 165 с.

36. Терских Н.П. Научные основы функциональной диагностики (эксплуатационных параметров) машинно-тракторных агрегатов: дис. . .докт. техн. наук. Л., 1973.

37. Ульман И.Е., Сенчищев И.А. Оптимальная организация технического ухода за тракторами в период полевых работ. Труды ЧИМЭСХ, 1967, вып.27,- С. 369-380.

38. Ульман И.Е., Городилов В.П. Распределение ремонтных работ внутри хозяйства // Механизация и электрификация соц. сельского хозяйства. — 1974.- № 5, С. 48-49.

39. Халфин М.А. Управление надёжностью машин в эксплуатации // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1982. - № 8. - С. 46-52.

40. Черепанов С.С., Лельчук JI.M. и др. К анализу потенциальной эффективности системы технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве // Труды ГОСНИТИ, Т.48. М., 1976, - С. 3-23.

41. Черепанов С.С. Способы управления состоянием и контролем надежности машин // Труды ГОСНИТИ, Т.39. М., 1974, - С. 326-335.

42. Черноиванов В.И. Доклад «О развитии технического сервиса Машин выпускаемых предприятиями ассоциации «РОСАГРОМАШ» // Машинно-технологическая станция. М.: Минсельхоз России и ГНУ ГОСНИТИ - 2009, -№5-С. 6-10.

43. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд. стандартов, 1989.

44. Казарцев В.И. Ремонт машин. М., - JL: Сельхозгиз, - 1949, -С. 104-108.

45. Ефремов В.В., Кошкин К.Г. Ремонтные требования к конструкции автомобилей // Развитие конструкций автомобилей. М.: Машгиз, - 1951, - №6.

46. Левитский И.С. Организация ремонта и проектирование сельскохозяйственных ремонтных предприятий. М.: Колос, 1969. - 320 с.

47. Ждановский Н.С., Николаенко A.B. Надежность и долговечность автотранспортных двигателей. М.: Колос, 1987. - 223 с.

48. Шадричев, В. А. Основы технологии автостроения и ремонт автомобилей. — JL: Машиностроение, 1976. — 559 с.

49. Дехтеринский JI. В. Некоторые теоретические вопросы технологии ремонта машин. М., «Высшая школа», 1970. 195 с.

50. Кугель Р.В. Эксплуатационная надёжность тракторов. Зарубежная информация. М.: Агропромиздат, 1990.

51. Кошкин К.Т. Технологические основы авторемонтного производства: дис. .докт. техн. наук. -М., 1967. -259 с.

52. Маслов Н. Н. Эффективность и качество ремонта автомобилей Текст. / Маслов Н. Н. — Изд. 2-е перераб. и доп. М.: Транспорт, 1981. - 304 с.

53. Лисунов Е.А. Повышение эффективности использования сельскохозяйственных машин периодического применения путем оптимизации надежности и резервирования: дис. .докт. тех. наук. Горький, 1986. - 345 с.

54. Власов П.А. Надежность сельскохозяйственной техники. Пенза: РИО ПГСХА, 2001. -124 с.

55. Лезин П.П. Основы надежности сельскохозяйственной техники. Саранск.: Изд-во Мордов. ун-та, 1997. - 223 с.

56. Гуляренко A.A. Влияние уровня заводской надёжности на затраты ресурсов при обеспечении работоспособности тракторов в растениеводстве // Проблемы машиностроения и автоматизации. М., 2010. -№ 4. - С. 111-113.

57. Конкин Ю.А. Экономика технического сервиса на предприятиях АПК: учебник / Ю.А. Конкин и др.; под ред. Ю. А. Конкина . М.: Колос, 2006 . -368 с.

58. Редреев Г.В. Обоснование процесса технического обслуживания тракторов группой исполнителей во время полевых работ: дис. . .канд. техн. наук. -Челябинск, 1996.-205 с.

59. Шептулин А.П. Диалектический метод познания. М.: Политиздат, 1983.-320 с.

60. Труды ГОСНИТИ, Т.26, 1971, С. 26-35.

61. Линтварёв Б.А. Научные основы повышения производительности земледельческих агрегатов. М.: Госсельхозиздат, 1959. - 404 с.

62. Синюков М.И. Планирование и организация использования техники в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1982. - 207 с.

63. Забродский В.М., Топилин Г.Е. Резервы повышения эксплуатационной надежности тракторов // Тракторы и сельхозмашины. — 1982. — №1. — С. 22-26.

64. Забродский В.М., Лышко Г.П., Топилин Г.Е. Оценка уровня эксплуатации тракторов по обобщенному показателю // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1982. - №11. - С. 40-44.

65. Топилин Г.Е., Забродский В.М. Управление технической эксплуатацией тракторов. Киев: Урожай, 1991. - 252 с.

66. Галиев И.Г. Повышение эффективности использования тракторов с учетом условий их функционирования. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2002. -204 с.

67. Иванов В.В. Повышение безотказности тракторов путем оптимизации уровня технической эксплуатации (На примере хозяйств Нижегородской области): дис. .канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2005. - 189 с.

68. ГОСТ 23554.0-79 Система управления качеством продукции. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Основные положения. -М.: Изд-во стандартов, 1979.

69. ГОСТ 24.294-80. Определение коэффициентов весомости при комплексной оценке технического уровня и качества продукции. М.: Изд-во стандартов, 1980.

70. Орлов А. И. Теория принятия решений: учеб. пос- М.: Экзамен, 2005. -656 с.

71. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Статистика, 1980. - 263 с.

72. Гмошинский В.Г., Флиорент Г.И. Теоретические основы инженерного прогнозирования. М.: Наука, 1973. - 304 с.

73. Ермолов JI.C. и др. Основы надежности с.-х. техники. М.: Колос, 1974.-С. 10-18.

74. Гуляренко A.A. К обоснованию уровня заводской безотказности тракторов, используемых в растениеводстве // Материалы XLIX международной научно-технической конференции, часть 1/ ЧГАА. Челябинск, 2010. -С. 360-365.

75. Куликов Н.М. Исследование закономерностей изменения показателей сельскохозяйственных тракторов в зависимости от срока их службы: дис. . .канд. техн. наук. Челябинск, 1971.

76. Саклаков В.Д. Исследование структуры и методика подбора состава тракторного парка сельскохозяйственных предприятий (на примере модельных хозяйств лесостепной зоны Южного Урала): дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1968.-219 с.

77. Конкин М.Ю. Концептуальные основы и научное обеспечение технологической утилизации сельскохозяйственной техники: дис. . .докт. техн. наук. -М., 2004.-321 с.

78. Дорофеева H.A. Экономика использования сельскохозяйственных машин / H.A. Дорофеева, В.И. Драгайцев. М.: Россельхозиздат, 1976. - 168 с.

79. Драгайцев В.И. Методические рекомендации по экономической оценке зарубежной техники // Проблема подъема и развития агропромышленного комплекса в современных условиях. М., 2002. - С. 202-212.

80. Гличев A.B. Комплексная экономическая оценка надежности и долговечности изделий / A.B. Гличев, В.П. Панов. М.: Стандарты, 1970. - 215 с.

81. Гличев A.B. Полная схема механизма управления качеством продукции // Стандарты и качество. 1995. - №5. - С.53.

82. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники, утв. 23.07.97. М.: ВНИИЭСХ, 1998. - 220 с.

83. Курчаткин В.В., Тельнов Н.Ф., Ачкасов К.А. и др. Надежность и ремонт машин / Под ред. В.В. Курчаткина. М.: Колос, 2000. - 776 с.

84. Методические указания по определению экономического эффекта от изменения надежности сельскохозяйственной техники. М.; НПО НАТИ, 1989.

85. Основные направления работ по повышению эксплуатационной надежности сельскохозяйственных тракторов / B.C. Архипов и др. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1993. — № 12.

86. Стопалов С.Г., Татаренко Н.В. Оценка надежности сельскохозяйственных тракторов по результатам опроса потребителей // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1991. -№ 6.

87. Стопалов С.Г. Надёжность трактора и его цена // Тракторы и сельскохозяйственные машины. М., 1994. -№ 11. - С. 28-30.

88. Кудрявцев Л.Д. Курс математического анализа. Т.1. М.: Высшая школа, 1981.

89. Плаксин A.M., Гуляренко A.A. Сравнение показателей надёжности тракторов отечественного и импортного производства в условиях рядовой эксплуатации//Вестник ЧГАА,Т.57. -Челябинск, 2010.-С. 126-132.

90. ГОСТ 16504-81 Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения -М.: Изд. Стандартов, 1981.

91. РД 50-204-87 Надежность в технике. Методические указания. Сбор и обработка информации о надежности изделий в эксплуатации М.: изд. Стандартов, 1987.

92. Надежность и эффективность в технике. Справочник в Ют. / Ред. совет: В. С. Авдуевский (пред.) и др. Т. 2. Математические методы в теории надежности и эффективности / Под ред. Б. В. Гнеденко. М.: Машиностроение, 1987.-280 с.

93. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965. - 524 с.

94. Надежность технических систем. Справочник / Ю. К. Беляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и др.; Под ред. И. А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.

95. Трапезников В.А. Вопросы управления экономическими системами // Автоматика и телемеханика. 1969, - №1. - С. 5-24.

96. Архипов B.C., Нинсевич А.И., Щельцын H.A. Конкурентоспособность подержанных зарубежных тракторов в России // Приводная техника. -2006.-№6 (58).

97. Архипов B.C., Нинсевич А.И., Щельцын H.A. Надежность зарубежных тракторов мифы и реальность // Сельский механизатор. - 2003. - № 9.104. «Agrar Technik aktuel», 2002. № 1-45; - 2003. № 1-21.

98. Тененбаум H.H. Износостойкость конструкционных материалов и деталей машин. -М.: Машиностроение, 1966.

99. Нормативы времени и расценки на ремонт сельскохозяйственной техники. М.: Россельхозиздат, 1966.

100. ГОСТ 27.502-83. Надёжность изделий машиностроения. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений. М.: Изд. стандартов, 1984.

101. Пособие для определения числа объектов наблюдений (испытаний). -М.: ГОСНИТИ. 1966.

102. Проников A.C. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

103. Гуляренко A.A. Влияние заводской надёжности на процесс обеспечения безотказности тракторов в составе машинно-тракторных агрегатов // Вестник ЧГАУ, Т.53. Челябинск, 2008. - С. 31-35.

104. Гуляренко A.A. Методика сбора информации при эксплуатационных испытаниях тракторов на надёжность // Вестник ЧГАУ, Т.53. Челябинск, 2009. -С. 103-106.

105. РД 50-699-90 Надежность в технике. Общие правила классификации отказов и предельных состояний М.: изд. Стандартов, 1991.

106. Компания «АГЕМА» Электронный ресурс. / Техника, запасные части, сервис. — Электрон, дан. г.Казань: «АГЕМА», - Режим доступа: http://agemarus.ru, свободный (дата обращения: 03.04.2010). - Загл. с экрана.