автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Оптимизация режимов диагностирования машинно-тракторных агрегатов по удельному расходу топлива

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ С2ЖК0Х03ЯЙСТШШС НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ ШЭТ5ГО-ИССЛВДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ РЕМОНТА И ЭКСПЛУАТАШ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО ПАШ

(1ШШТЙ)

На правах рукописи УДК 629.114.2-82.004.58

ГАЛЬДИК Александр Геннадьевич

ОПТИМИЗАЦИЯ РВШЮВ ДШНОСТИРОВАНИЯ ШШО-ТРШОРНЫХ АГРЕГАТОВ ПО УЩШЖУ РАСХОДУ Т0ШШВ4

Специальность 05.20.03 - Эксплуатация, восстановление

и ремонт сальскохсзяйственной т92яшш

Автореферат диссертации на соискание учанся стеггэш кандидата технических наук

Москва-1993

Рабо-та выполнена во Всероссийском научно-Ессладовательском технологическом квеитуге реаснта и эксплуатация ааштанграк-•горного парка (ГОЖГИ)

Каучнай руководитель

доктор технических наук, профессор К.Ю. Сквбязвский

Сфлщашше оппонента

доктор технических наук, профессор Л.И. Никифоров

кандидат технически! наук, с.н.с. В.С. Полубояров

Евдтеаз предприятие

¿.0. ВТОМ НАМИ

Защита состоагся

п

часов на заседала Спецгалазирсеавного совета Д - 020.85.01. во прерщеншз ученой степени доктора твхниническвх наук в ГОСШй по адресу:

109428/ г. Москва, 1-ый Институтский проосд, д. 1.

С диссертацией шшо овнаксшгься в библиотеке института.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, направлять по указанному адресу ученому секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь Специализированного совета,

1993 г.

доктор тэхншескЕ2 неук

М.А. Хзл*ян

ОБЩАЯ ШАКШЖТККА РАБОТЫ

Атуальнасяь проблемы. Принятые в последнее время законы, формирующие вовне условия землепользования и переход к рыночным отношениям, направлены на ускоренное развитие сельскохозяйственного производства и решение продовольственной проблемы. В этих условиях предъявляются существенно более высокие требования к надекиостн к эффективности использования тракторов, комбайнов, автомобилей и другой сельскохозяйственной техники.

В Российской Федерации только тракторов имеется около 2,3 млн.единиц. Ежегодные издержки на техническое обслуживание и ремонт (ТОР) тракторов составляют почти 20* баленсовой стоимости. Кардинальное повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники невозможно без радикального соверашствовапзя стратегий ТО, ремонта и, в частности, диагностирования.

Известно, что вопросы штвмгавцка резимов диагностирования (содержание, периодичность, допускаемые значения параметров,глубина диагностирования и т.д.) тесно связаны о показателями надежности мавян: доремонтным и послеремонтныа ресурсами, норгамя расхода запасных частей и топливо-смазочных материалов (ТСУ), безотказностью н т.д. Поэтому формирование оптимальных режимов диагностирования, приобретает вашое значение.

Пленяемые в настоящее время в хозяйствах страны режимы ТОР в основном шевт шшово-предупрэдительшй характер и базируются на среднестатистических показателях. Поэтому они ае в полной мере отражают условия эксплуатации объектов и индивидуальные особенности последних;, весьма слабо учитывается индивидуальное состояние объектов ГОР, не осуществляются адекватные ре-монтно-обслуживашиэ воздействия (РОВ).

Устранение отмеченных недостатков путем более полного уче-

та шдашдуальшх оссйанноетэй свяьскохозяЁстввшю! гехшки позволяет ешзгть затрата на ТОР ж 8©зктшнвй использовать ттн-но-тракторшв агрегаты ({¿ТА).

Одвш из пуфе! рвЕенвя этой задачи являэтся совервенствоза-ше методика ошзшзацна реюшоа диагностирования СеЛЬСКОХО-ЗЯЙСТВвННОЙ Т9ХШКИ.

Разработка матодаи проводилась в ГОСЖТИ в соответствии с "Комплексной программой экономна и повышения Еф^эктивяосга использования материальных к тсшшвно-знергвтЕчеекшс ресурсов на предприятиях и организациях Госкшсэяьхозтехшпш на 1936-1990 гг. и на пэриод до 2000 года".

Цель исследования. Разработка методики оптимизации реишов диагностирования машинно-тракторных агрегатов по удельному рас-расходу топлива.

Объект наследования - иащнно-тракторные агрегаты на базе тракторов ЫТЗ-80/82.

Еаучюя новизна состоят:

- в установлении закономерностей динамики удельного расхода топлива (УРТ) ЫТА с учетом основша факторов, влйящшс на этот параметр;

- в уточнении методики оптимизации режимов РОВ применительно к исследуемому параметру;

- в оптимизации режимов диагностирования ИГА по параметру состояния, не имеющему предельного значения;

- в разработанных алгоритма и программе для ЭВМ, реализующих методику оптимизации.

Практическая зхатлоапь заключается в разработке прикладных документов (методик, компьютерных программ, рекомендаций), 2

позволяющих без отрыва HTA от работа отслаивать их технико-экономические показатели и осуществлять постановку на ТОР в оптимальные сроки, уменьшать издержка от последствий внезапных отказов,предотвращать неоправданные потери топлива и в конечном итоге на 7 - 10% уменьшить суммарные удельные издержки на ТОР МТА.

Внейрете. Результаты работы реализованы в компьютеров: программе для персональных ЭЕМ, совместимых о IBM, и внедрены в колхозе "Новая жизнь" Щекинского района Тульской области.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и обсувденн на Всесоюзной научно-технической конференции "Энергосберегающие технологии в сельскохозяйственно* производстве" (Тамбов,1990 г.), на научно-технических конференциях в Пензенском СХй (1990 г., 1992 г.) ,на республиканской конференции молодых ученых и специалистов сельского хозяйства (Уфа, 1992 г.), на технических советах лаб. N 24 ГОСНИТИ (1987 - 1990 гг.), на заседании Секции использования и технического обслуживания машин Ученого совета ГОСНИТИ (1991 г.).

Публшхит• По теме диссертанта опубликовано 5 работ, общим объемом 0,8 п. л.

Структура и объел работ. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литератур! и приложений. Она изложена на 143 страницах машинописного текста, включает 20 иллюстраций, 24 таблицы, библиографию на 11 страницах (108 наименований отечественных и зарубежных авторов) и 3 приложения на 31 странице.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе представлены результаты анализа литературных источников и возможных направлений совершенствования методи-

3

кя сгашшащш режимов РОВ сельскохозяйственной техники.

В настоящее время наибольшее распространение в инженерной слувбе АПК получила стратегия ТОР "по наработке". Согласно пери-однчностям, установленным ГОСТ 20793-86, ТО проводят по заранее определенному перечню объектов. Пр этом не учитываются многие ректоры, оказыващие влияние на показатели надегности МТА: вид выполняемой работы,, условия работы, щиродно-климатические условия, вид почвы, квалификация механизатора, техническое состояние узлов и агрегатов. В результате, не зная действительного технического состояния UTA, текущеЗ производственной ситуации, прини-иаются решения о проведевш ТО.

Анализ использования ыашшнснграсторяаго парка (ШП) колхозов и совхозов показывает, что производительность ЙТА в течении ряде лет практически остается на сщш и теш se уровне, не снижайся затраты на содержание ШЛ. Сроки проведения основных сельскохозяйственных работ сокращаются медленно и в 1,5 - 2 раза превышают оптимальные. По данным ЦСУ РСФСР в 1989 году простои тракторов составили 54,9 ылн.днай (20% фонда рабочего времени).

За период с 19Т1 по 1988 г.г. затраты на ТОР ИГЛ бызаэго СССР возросли в 2,2 раза, н составили 6,85 шрд.руб. Аналогичная картина наблюдается по затратам на ГО тракторов, которые с 1971 по 1983г.г. возросли в 2,3 раза а составили 603 млн. руб., хотя количество тракторов за указанный период возросло в 1,5 раза.

Целенаправленную работу по повышай» надежности тракторов и совершенствованию системы ТОР сельскохозяйственной техники проводили ученые: D.H.Артемьев, Г.В.Веденяпин, А.С.Гальперин, Н.С. Кдаеовский, С.А.Иофшов, Ю.К.Киртбая, A.B. Ленский, B.W. Шшшн, А.В.Наколаенко, Н.С.Пасечников, А.И.Селиванов, K.D. Скибневский,

И.Е.Ульиан, М.А.Халфш, Л.К.Челпш, С.С.Черепанов, В.й.Черашва-I

нов и многие другие учонне. В сизгка областях техника больссЗ вклад в развитие проблемы внесли Л.Е. Талянкер, Е.Ю. Борзилошч, я.Ы.Соркн, Г.С.Рахутин, Е.С.Кузнецов и другие ученые.

К.Ю.Скибневский разработал методологию диагностирования, в которой сделал попытку снять ряд имевших место существенных допущений: о наличии у объектов только постепенных отказов, независимости ресурса обьокта от ресурса составной части и отсутствии связи между допускаемым отклонением, предельным значением параметра и ыекконтрольнсй наработкой. Необходимо отметить, что данные вопросы были решены в основном в теоретическом плане. Практическая их реализация требует проведения дополнительных научных исследований по оптюизавди режимов РОВ применительно к конкретным параметрам и разработке соответствующих технологических рекомендаций.

В данной работе сделана попытка решть эти вопросы на примере одного нз обобщенных диагностических параметров - УРТ ИГА.

К явшш достоинствам УРТ ИРА следует отнести весьма тесную связь значений УРТ с состоянием многих составных частей МТА, простоту определения, универсальнось и возможность "заочного" диагностирования МТА.

Таким образом, на основе анализа состояния вопроса установлено, что при разработке методики оптимизации режимов диагностирования сельскохозяйственной техники целесообразно учитывать специфику ее эксплуатации, поэтому для достижения поставленной цели исследования сформулированы следующие задачи:

1. Разработать универсальный алгоритм и программу оптимизации режимов РОВ для реализации ее на ЭЕМ.

2. Выявить закономерности динамики параметра состояния объекта (на примере удельного расхода топлива ИТА).

3. Осуществить оптимизацию режимов РОВ по параметру УРТ МТА ва базе тракторов ЫТЗ-80/82.

4. Осуществить метрологическую и технико-экономическую оценку разработанное методики.

5. Провести слышо-производственную проверку разработанных рекомендаций и оценить их эффективность.

Для решения перечисленных задач разработана программа и общая методика исследования.

Во етрол разделе приведены результаты разработки теоретических предпосылок оптимизации режимов диагностирования МТА по параметру "удельный расход топлива".

Сельскохозяйственные тракторы более 953 обьемов работ выполняют в составе различных ЫТА. В то ке время отсутствие надежных обобщенных диагностических параметров МТА на позволяет эффективно следить за состоянием UTA в межконтрольный период, своевременно обнаруживать и устранять последствия отказов, что приводит к повышению вздержек из-за простоя по техническим причинам и неоправданному перерасходу топлива.

Исследованиями А.Ф.Кунафина установлено, что в качестве одного из обобщенных параметров МТА может служить удельный (на единицу выполненной работы) расход топлива машинно-тракторным агрегатом. В качестве УРТ МТА автор щшял количество топлива, расходуемого UTA ва единицу выполненной работы, в мото-ч.

УРТ ЫТА зависит от совокупного влияния большого числа факторов,которые можно разделить на конструкционно-технологические, природно-климатические и экснлутационные. Известно,что более 80% возможных неисправностей UTA непосредственно приводят к изменению УРТ. Установлено, что несоответствие технического состояния дизельных двигателей паспортным данным щи различных видах веис-

прашостой привода к повышению расхода топлива до 45%.

Этот параметр можно использовать дам практической реализации стратегии ТОР ЫТА "по состоянию" путем наблюдения за динамикой УРТ ЫТА, оценки ее на основе ожидаемых эксплутационных издержек по различным составлящим и определения оптимального (по технико-экономическому критерии) момента постановки ЫТА на ТО.

Рассмотрим ожидаете характерстики динамики УРТ МТА для следующих основных случаев: 1 .формирование динамики параметра на основе всей совокупности работ, выполняемых МТА без фиксирования эксплутацнонных факторов (назовем ее "среднестатистическая обезличенная динамика"); 2.формирование динамики параметра УРТ МТА для одной определенной работы при фиксированных значениях основных эксплутационных факторов (назовем ее "среднестатистическая необезличенная динамика"); 3.формирование динамики параметра УРТ индивидуального ИТА на основе всей совокупности выполняемых работ без фиксирования эксплутационных факторов (назовем ее "реализация обозличэнная" параметра УРТ МТА); 4.формирование динамики парамэтра УРТ индивидуального МТА для одной определенной работы при фиксированных значениях основных эксплутационных факторов (назовем ее "реализация необезличенная" параметра УРТ ЫТА).

Исходя из физической сувдости рассматриваемых процессов, принципиальные схемы динамики параметра УРТ МТА для перечисленных случаев можно представить в виде функций 1-5 (рис.1.). Рассмотрим каздую из этих функций.

функция 1 отражает динамику УРТ МТА для нескольких одноименных МТА, выполняющих множество работ в разнообразных условиях эксплуатации. Кроме того ойа отражает все множество постепенных и внезапных, зависимых и независимых отказов МТА. Поэтому рассеивание реализаций этой случайной функции наибольшее. По

Т

1 - среднестатистическая обезличенная;

2 - среднестатистическая необезличенная;

3 - реализация обезлачошая;

За - усредненная функция реализации обезличенной;

i - реализация необезличенная с постепенным отказом;

5 -.реализация необезличенная с внезапным отказом;

9(g) - плотность распределения УРГ;

g - математическое ожидание УРТ;

t - наработка.

опыту щщшествущях исследований коэффициент вариации случайней величины УРТ составляет 0,6-0,8. Конкретный вид функции 1 может . быть самый разнообразный (степенная, парабола, ломанная линия) в зависиимости от видов UTA и условий их эксплуатации.

С учетом высказанных соображений использование функции 1 для оптимизации режимов РОВ сопряжено с многочисленными трудностями и немалыми погрешностями. Основные трудности состоят в сведущем: а). функция 1 справедлива только для тех условий, в которых она получена; б), в связи с нивелированием в функции 1 (рис.1.) различных груш отказов по ней не представляется возможным определить соотношение этих груш; в), большое рассеивание случайных величин УРТ неминуемо влечет за собой подобную ге вэриавдю оптишшруемше управляющих показателей режимов РОВ.

В связи с излозешзым и возможностями определения текугщх значений УРТ МТА на основе исследований А.Ф.Кунафнна представляется возмоэзость несколько улучшить функцию 1,формируя ее непосредственно в каздом конкретном хозяйстве на базе текуцих значений УРТ. Назовем такую динамику "текущей среднестатистической обезличенной динамикой УРТ МТА".

. Для среднестатистической не обезличенной динамики (функция 2, рис.1.) характерно значительно меньшее рассеивание реализаций за счет фпссироваотя основных эксплутационных факторов. Коэффициент вариации реализаций функции 2 составляет 0,2-0,4. В остальном so функции 2 свойственны недостатки функции 1.

Динамика УРТ индивидуального МТА без учета действущих акс-плутационных факторов будет иметь вид, подобный функции 3. При этом периодичность скачкообразного изменения УРТ соответствует периодичности изменения условий эксплуатации,а величина отклонений УРТ соответствует изменению загрузки МТА. Использование ее

9

для ошжшащи режимов РОВ нецелесообразно по тем же причинам, которые у£3 указывались для функций 1 и 2. Усредняя функцию 3 (см. функция За) получаем большую вариацию параметра, пропуски признаков возникновения внезапных отказов, трудности выявления постепенных отказов.

С этой точки зрения наилучшей является даамшса, представленная реализациями, необезличешпш (кривые 4,5) .Ирг фиксированных значениях эшиутационных факторов изменение УРТ ИГА мсжет быть обусловлено только возникновением внезапного отказа (кривая 5), -постепенного отказа (краевая 4) «либо нх сочетанием. Очевидно, Ездоргил на устранение последствий таких отказов разные, да и стратегия принятия решения в каадои случае будет своя.

Дяя кривой 5 наиболее вероятной является немедленная остановка 1ITA и устранение причин перерасхода топлива, для кривой 4 нет необходимости в немедленной остановке ИТА.

Следовательно реализации необезличенные УРТ должны обеспечить получение наилучших (с технической н экономической точек зрения) результатов при оптимизации режимов РОВ.

Задачу оптимизации /режимов РОВ UTA по параметру ысякно сфор-»Еулировать следувдим образом: известна динамика параметра и составляйте зксплутационных издержек: требуется определить момент постановки ИГА на ТО, соответствующий минимуму удельных (на единицу наработки) зксплутационных издержек. В общем виде решение этой задачи можно получить используя целевую функцию:

и - шш -1 Г ,Л cu(to) . (1)

0<tostp К imi

где И - сушарше удельные эксплутационнне издержки по параметру, .руб/мото-ч;

t0- наработка UTA с момента предыдущего ТО,до момента пред-

стоящаго ТО, кото-ч; tp- наработка HTA до капитального ремонта, мото-ч; С, ,(t ) - функция 3-й составляющей аксплутациошых издержек по

* J О

параметру для 1-х объектов, руб; ш - число составляющих вксплутационшх издержек, шт.; fi - число объектов о отказами каздого вида. Для упрощения задачи примем ограничения и допущения, позволяющие использовать функцию 1: а), наработка to не является постоянной и зависит от конкретного соотношения эксплутащюнных издержек на данном отрезке наработки; б). все издержки внутри отрезка to от носятся только к этому отрезку наработки.

Рассмотрю« о учетом втих допущений особенности оптимизации режимов РОВ Ш по параметру применительно к вариантам динамики.

Для динамики по функции 1 (рис.1.) практически весьма сложно получить данные о количественном соотношении различных групп отказов. Поэтому оптимизацию режимов РОВ невольно пригодится выполнять по упрощенной целевой функции:

1 Z

» » шш — г c,(t ) . (2)

f и J о 0<to<tp о J.1

В функции (2) по сравнению с (1) не учитываются различные значения издержек по разным грушам отказов и, как следствие, -имеет место повышенная погрешность расчетов.

Второй сомножитель правой части (2) при оптимизации по текущей среднестатистической динамике можно представить в виде: *

I СА> • W f W + <У V * <VV • <3>

где C1(t<>) - функция издержек на регламентное диагностирование, руб;

Ca(to) - функция издержек от перерасхода топлива, руб;

0,(1.) - функция издержек на устранение последствий отказов (заявочное диагностирование и восстановление), руб; С4(го) - функция нздервек, обусловленных потерями от простоя ЫТА, руб.

Рассмотри сотавляпцае (3). Вэлнчвд С1(1о) можно представить: 0,(1 ) « 6* . п. « С* • (4)

1 о 1 Д 1 *

РД

где С* - стоимость разового регламентного диагностирования,руб; Пд - число регламентных диагностирований за период , ют.; V сРедвяя »»™«ь регламентного даалюстнровашя. кото-ч.

с? - С0 + Са 4 Сзв , (5)

где С0 - доля издержек на оборудование, используемое для регламентного диагностирования (Др), руб/одао Др5 Сн - издержки на материалы,используемые для Др,руб/одао Др;

сзн = сзп + сзп + сзн + сзп • (6)

где СзП ; СдП ; С*п и С*п - заработная плата оператора ШК1, заправщика, тракториста, учетчика, соответственно, руб/одно Др. Величину Сц (5) можно пронять равной:

С„ •» 0,01 . Сзд . (7)

Тогда (5) пронимает окончательный вид:

С* - С0 + 1,01 • Сзд , (8)

Издержка С0 подсчитаем следующим образом: V Ц

гдо ^ - продолжительность одного Др всех 11ТА хозяйства, ч; И -'число диагностируемых ОД, ед.; Ц - часовая арендная плата за пользование ЯЗВУ, руб/ч.

Вторта составляющую (3) шшо представить в следущеы виде:

t

ÍO

Äg dt , (10)

где ig - отклонение среднестатистического УРТ UTA от нормативного (базового), л/мото-ч;

Цр - цена дизельного топлива, руб/л.

Применительно к конкретному хозяйству (10) будет иметь вид:

к t

wа v v г ГЧ<". (11)

1-1 о

Третья составлялся включает издержки на заявочное диагностирование и восстановление УРТ ИГА до нормативного значения. Их значения для каздого МТА будут существенно отличаться в зависимости от состояния ИТ А, материально-технической, оснащенности и квалификации персонала службы ТО, обьема работ и т.д.:

W - c*<te) 4 сХ> . (12)

где C*(to), C®(to) - функции средних издержек на -Д^ и восстановление УРТ UTA соответственно, руб.

Спецгфзка расчета сотавлягащ (12) при среднестатистической оптимизации режимов РОВ по текущей динамике состоит в том, что значения УРТ диагностируемых МТА заранее известны и часть их находится в пределах вариации базовой величины. Число восстанавливаемых МТА зависит дополнительно от соотношения МТА, УРТ которых к моменту ТО находится в пределах вариации базовой величины и за этими пределами. С учетом этого:

ßÄ3<V я w • i • *9 . <13>

где Pfe(ta) - вероятность Дзв МТА при к - м ТО,

С3 - средняя часовая стоимость Дзв одного МТА, руб/ч; .

t' - средняя продолжительность Дзв одного МТА, ч.

Издержи на восстановление тогда можно представить в виде:

где Р, - вероятность восстановления УРТ ИТА при ТО;

С*; - средние часовая стоимость и трудоемкость восстановления УРТ одного ИТА, руб/ч и чел.-ч.

Величина Р1 характеризует долю ИТА,при проверке УРТ которых при Дд2 значение параметра окажется в пределах вариации базовой величины (в допускаемых пределах).

Оптимизация применительно к "среднестатистической обезличенней прошлой динамике параметра" близка к рассмотренной выше, но шеет ряд отличай:- в (3) С1(1е) - 0,т.е. текущий контроль УРТ и формирование динамики не проводят;- выражение (11) в атом случае теряет смысл; - составляицая Сэ(гв) приобретает несколько иное смысловое значение: функция издержек на регламентное ТО; - составляющая С*ио) приобретает смысл функции издержек на диагностирование щи ТО. При этом поскольку значения УРТ Ш к моменту ТО заранее неизвестны, проверке должны подлежать все МТА и сле-следовательно формулы (13) и (14) справедливы при Рк(*0) = 1.

В случае оптимизации для "среднестатистической необезличенной текущей динамики" (кривая 2,рис.1.) функция Са(1;а) сохраняет свай вид (10) однако частное решение ее существенно (в несколько .раз) отличается от решения для среднестатистической необезличенной оптимизации и зависит от энергоемкости выполняемых работ. Вариация атой функции тоха значительно меньше. То же можно сказать и о функции С4(1;о) издержек от простоя.

Все составляйте (2)...(14) распространяются только на рассматриваемый индивидуальный ИТА. В случае оптимизации для "реализации обезличенной* (кривая За, рис.1.). (13) рассчитывается щи условии Рк(^) »1.

Рассмотрим особенности оптимизации для "реализации необез-

лишенной" (кривые 4,5, рнс.1.). Здесь представляется возможность выделять отказы разных видов и поэтому формула (2) трансформируется в (1). В последнем у, отражает один или два вида отказов из множества постепенных и внезапных, зависимых и независимых. Остальные группы отказов здесь отсутствуют.

Как следствие, оптимизация для динамик 4 и 5, должна позволить точней и надежней определить признаки перерасхода топлива и рассчитать издержки на устранение последствий отказов. Абсолютное значение Р) в (14) в данном случае больше, за счет более высокой точности оценки ЗПРТ. Потери от простоя оценивается значительно точней за счет возможности правильного учета их но данному ИГА, хозяйству, условиям эксплуатации и производственной ситуации.

Подводя итоги необходимо отметить, что при последовательном переходе от динамики 1 (рас.1.) к динамике 4 (5) имеет место поэлементное снятие многочисленных неопределенностей и сужение области нахождения фактической оптимальной оценки: 1.замена "прошлой динамики" "текущей" приближает результаты оптимизации к месту и времени оптимизируемых событий; 2. переход от обезличенной динамики к необезличенной позволяет дополнительно учесть виды отказов МТА и издержки, связанные с устранением их последствий, и дополнительно уменышвт вариацию оценки, а саму оценку оптимальных режимов РОВ приближает к конкретному виду работ и условиям их выполнения; 3. переход к оптшгзацаи по реализации позволяет дополнительно привести все издержка к конкретному МТА.

В результате анализа составлявдих эксплутациошшх издержек и динамики ПТС сформирована целевая функция оптимизации режимов диагностирования МТА по параметру "удельный расход тошшва" и ее частные версии (табл.1.).

Функция (20) является частным случаем выражения (1). Осо-

15

Таблица 1.

Функции оптаязадан регзыов РОВ для различных вариантов используемой динакика УРТ ИТА

N функ. ФУНКЦИЯ ОПТИМИЗАЦИИ

15 и - вш к. гв.ГвАеаг + 4- рхс»1® + с4ао)1 о<г &х \> Л о > о р

16 о<г «Го*- о > О р

17 и = т1п —- к. х^црь + с^ + + с4(гв>1 ол хо о > о р

18 оа «г<Л • о * О р

19 и •= ш1п —— (с*п + ц^Л^е" + с;*; + + с4<го)| 0<Ъ хс V. о У 0 р

20 и» МП ¿Нт^с^^о^^э^^з^^/Ч)]} 0^ ^ V"1»- 1 0 > ер.

15 - сродна статистическая обезличенная, прошлая дднаыяка;

16 - среднестатистическая обезличенная, текущая динамика;

17 - среднестатистическая необазличенная, прошгая данашса;

18 - среднестатистическая необезличенная, текущая динамика;

19 - реализация обезличенная;

20 - реализация необезличенная.

бенность функции <20) заключается в том,что она позволяет оптимизировать индивидуальные режимы РОВ по конкретному обобщенному параметру с полным учетом составляющих издержек. Нахождение оптимального решшш (20) -довольно сложная в математическом плане

задача, поэтому для качественного я шэрзтггното рэззняя цедесо-обрэсно использовать ЕЗШ.

Для практического регения (15-20) требуется получить большой объем исходных данных (о динамике параметра УРТ МТА, о составляла зксплутационаых нздэргек и т.д.),потерло шшо выявить только экспериментальным путем. Эти вопросы составили основу экспериментальных исследований.

В щжьел разделе представлена методика эксперз-'ентальшгх исследований. Приведены обоснование обьекта исследования, г.:это-дяка сбора и обработки вкстарименгальннх данных по дип&чакв УРТ МТА, методика определения числа объектов наблюдения.

Зксплутационше наблюдения и сбор первнчноа ЕЕ^оршщш о динамике УРТ ИТА выполнены в условиях тнштаых для Центральной зоны Р5 хозяйств - совхозе ем. В.ИЛенина Ленинского района Московской области (1589г.) и в колхозе "Новая гезнь" Щотспнского района Тульской областя (1990г.).

Сбор и обработку первичной шфоршцщ осуществляла в соответствии с ГОСТ 17510-79. Во время наблздэпнЗ фзксгровалз отказы, влшшзле на УРТ ИТА.н устраняли ах последствия. При проведении ТО широко использовали приборы и оборудование, входящие в состав диагностических хсшлектоз 1Ш-13919 и КИ-13924. Техническое обслузнваше тракторов проводили на ИГО и в ЦШ хозяйств.

В процессе сбора н обработки первичной ин&арлации ежедневно фиксировали и заносили в яураал наблюдений (а после разработки программы для ЭШ - в ксшьютер) следующую информацию: показание мотосчетчика в момент заправки тошшва; вид выполняемой работы и (¿арку агрегатзруешй папины; костесгво заправленного тошшва; фамшшз тракториста; техническое состояние МТА;погодае условия: средни) дневную температуру п наличие осадков.

Последующую статистическую обработку экспериментальных данных, регрессионный к корреляционный анализ проводили с иепользо-зовашш пакета прикладных программ STATGRAPHICS, версия 2.1.

В четверюл разделе изложены результаты экспериментальных исследований, экспериментальные исследования позволили: 1).получить различные вареаши дннамики УРТ UTA,рассмотренные во втором разделе; 2). установить влияние условий эксплуатации на характеристики данамшш УРТ UTA; 3) .'получить зависимость расхода топлива UTA от наработки в хозяйствах Московской и Тульской областей; 4). провести оптимизацию режимов РОВ для различных вариантов динамики УРТ UTA.

На рес. 2. представлен сравнительный анализ рассматриваемых обезличенной и необэзличенной динамик УРТ UTA. Они являются типичными и отражают основные характеристики этих динамик.

Бра переходе от обезличенных динамик к необезличенным четко прослеживается уменьшение среднеквадратического отклонения на 15 -65%. Аналогичная ситуация имеет место и со средневзвешенному значению параметра .которое по мере учета различных эксплутавдон-ных факторов имеет меньшее рассеивание и более точно отражает изменение УРТ реального МТА.

Недостатки, характерные для средне статистической динамики, устранены путем индивидуального подхода к оптимизации режимов РОВ на основе динамики УРТ МТА по реализации.

Индивидуальная динамика УРТ (трактор МТЗ-80 N60 колхоза "Новая жизнь" Тульской области), сформированная без учета вида выполняемой работы, характеризуется средним значением g=7,Q4 л/ мото-ч, коэффициентом вариации t>=0,25 и среднеквадратическим отклонением. а= 1,75 л/мото-ч. Селекция значений УРТ по видам выполняемых работ позволяет получить более информативные характерис-18

I CO 200 Д00 400 500 600 ТОО 8СЮ 900 ЮОО

I ' -s'l ' -642 +0,08-10 -tZ

2.

\ N.

ч

0 100 200 500 iOO 500 SCO ТОО SCO 900 <ООО

ц

»2

10 я

в Ц

1 о

гб 12 -

3. 7,5+3,6i0~'£-2,5-i0- ¿'

О SO (00 ISO 500 i>50 300 350 «00 450 500

I L. I

^W+OS-io^t+U- w6t2

0 SO 400 ISO poo 250 500 35О Ш 4SO trHQTO-4 2 1 $94 8 ft, Л fa) nHl

Рис. 2 Сравнительный анализ динамик параметра УРТ МТА

1. - среднестатистическая обезличенная:

2. - среднестатистическая необезлимченная;

3. - реализация обезличенная;

4. - реализация необезличенная;

o,v - среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации УРТ.

19

тике индивидуальной данвмики: 1. транспортная работа (2ПТС-4) £5= 7,71 л/мото-ч, у =0,24; 2. посев (С3т-3,6) £ =8,08 л/мото-ч, I? = 0,06; 3. укладка сена (ШУ-0,8) £=5,33 л/мото-ч, 1>=0,04; 4. обслуживание поливальных машин g =5,69 л/мото-ч, у=0,08; 5. смешанная работа (кеаду заправками выполнялись несколько видов работ) В =6,18 л/мото-ч, V =0,24.

Эти данные достаточно убедительно характеризуют нэобезличен-ныэ реализации дина.\икн параметра. В наших наблюдениях (при учете вида выполняемой: работы) коайкциенты вариации уменьшались на 5-852 и составляли 0,05-0,20, а средаеквадратические отклонения на 15-85% и имели: значения меньше 1 л/мото-ч по отдельной работе.

Моменты постановки МТА на ТО определяла согласно разработанному алгоратыу (рис.3.) для следующих случаев:а). оптимизация режимов РОВ на основе среднестатистической динамики УРТ МТА (необезличенная и обезличенная);б). оптшизация на основе индивидуальной дикашки УРТ МГА (реализация обезличенная и необезлич.).

Результаты нахождения моментов постановки МТА на ТО при оп-тагизацни по среднестатистической дашеосе представлены в твбл.2. Форда таблицы 2 схематически показыаат фрагмэнт работы программы оптимизации на зтапэ вывода на дисплей ГОШ результатов расчетов.

Минимум сушаряых удельных издержек при различных вариантах использования среднестатистической динамики в ценах 1990 г. составил: 0,0546 руб/мото-ч (обезличенная прошлая) и 0,0610 руб/мото-ч (текущая), 0,0526 руб/мото-ч (необезличенная прошлая) и 0,0599 руб/мото-ч (текущая). Анализ данных показывает, что переход от прошлой к текущей динамике, несмотря на появление издержек на регламентное диагностирование, снижает минимум суммарных удельных издержек в среднем на 2-4%. Аналогичная тенденция имеет место при переходе от обезличенной к необезличенной динамике. 20

Рис.3. Укрупненная блок-схема алгоритма прографи оптимизации

Таблица 2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИШТА ПОСТАНОВКИ МТА НА ТО (среднестатистическая дянагяжа)

Тбк.дата: 07.10.90

Трактора Рек.дата постан. на ТО Дата послед. ГО Вид последнего ТО После Т0-отраб-но, м.час -2 (ТО-3) нзрасход. топлива,л

динамика 1 динамика 2 дннамвса 3 данашка 4 10.08.90 05.С8.90 - ТО-3 то-з ТО-3 ТО-3 395 359 383 347 2173 1974 2106 1908

¡Р1ШЕЧШЕ: динамики 1 - обезличенная проплая; 2 - обезличенная

■окупая; 3 - яеобезлнчеяная прошлая; 4 - необезличенная текущая.

В табл. 3. представлеш сравнительные результаты оптизации эгамов РОВ для индивидуальной динамики МТА (обезличенная и не-безжчевная реализации). Наименьшая наработка до ТО составила 30 мото-ч (641 л израсходованного топлива),а наибольшая 559 ио-о-ч (3040 л израсходоввнного топлива). Для сравнения приведем

21

регламентированную ГОСТ 20793-86 наработку до Т0-1, выраженную в литрах израсходованного топлива, которая составляет 600л 1 5Я, что примерно соответсвует нижней границе представленного диапазона. Среднее значение минимума суммарных удельных издержек (рассчитанное с учетом вида выполняемой работы) уменьшилось на 7,4% по сравнению со средним значением, полученным для случая при котором отсутствует учет вида выполняемой работы. Это объясняется, на наш взгляд, более точным расчетом количества перерасходованного топлива (наличием индивидуального базового значения УРТ по каздоыу виду выполняемой работы).

Таблица 3.

РАСЧЕТНЫЕ ИООШШ СУММАРНЫХ УДЕЛЬНЫХ ИЗДЕРЖЕК НАЗНАЧАЕМЫХ РЕЖИМОВ РОВ (индивидуальная динамика)

Марка Минимум суммарных за наблюдаем* удельных издержек ш период 1;о И ю1л, руб/мото-ч

без учета вида выполняемой работы с учетом вида выполняемой работы

трактора,

хоз. номер И т1п, руб/м.-ч. 1;о МОТО-Ч И ш1п, руб/и.-ч. г «« мото-ч АЛ «5

МТЗ-82.Ы 52 МТЗ-80.Н 60 мтз-аод 61 МТЗ-82,И 62 ЫТЗ-80.К 64 ЫТЗ-80,Н 66 МТЗ-80,Ы108 0,0602 0,0578 . 0,0573 0,0583 0,0595 0,0593 0,0568 216 468 497 330 356 365 559 0,0527 0,0541 0,0526 0,0588 346 431 349 130 0,0051 0,0032 0,0069 0,0005 9> 5,9 13 0,8

Наиболее точные результаты оптимизации режимов РОВ дости-

гаются при учете индивидуальных особенностей каждого ЫТА и спе-цифаки их эксплуатации. При атом расчетные наработки МГА до ТО могут отличаться от аналогичных характеристик,полученных при использовании других вариантов,в 2 и более раза. Минимумы удельных эксплутационных издержек, рассчитанные при индивидуальном подходе с учетом вида выполняемой работы, отличаются от соответствующих среднестатистических величин на 10-13%. При учете в расчете потерь от простоя эта разница может быть значительно больше. 22

В гтол раз&элз представлены результаты оштео-щшзводст-венной проверки методики оптимизации режимов диагностирования, расчет экономической эффективности ее внедрения и сравянтельнна анализ предшествующих и предлагаемого метода оптимизации.

Методика внедрена в колхозе "Новая жизнь" Щзкпнского района Тульской области. В течении одного сезона полевых работ велось непрерывное слежение за состоянием 26 ША на базе тракторов SJT3-80(82), фиксировались основные эксплутеционные факторы. Результаты обрабатывались на ЛЭШ с помощью специальной нрограгаы.

Опытно-пршзводствзнная проверка показала,что разработанная методика позволяет без отрыва !Ш от выполнения сельскохозяйственных работ следить за его техническим состоянием и по технико-экономическому критерию назначать оптимальные решмы РОВ. В указанном хозяйстве в результате своевременного проведения ТО УРТ наблюдаемых UTA в среднем уменьшился на 1,3? л/мото-ч. Эконая-ческий эффект за счет снижения УРТ и повышения надежности МТА в расчете на 100 тракторов составил 31334 руб., или 26,6 руб. на один МТА в год (в ценах 1990 г.).

ШЕОДН М ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Применяемые в настоящее время методики оптимизации режимов диагностирования сельскохозяйственной техники не в полной мере обеспечивают использование резервов повышения надешости и экономичности МТА. Это объясняется базированием существующих методик оптимизации на ряде существенных допущений: использование среднестатистической динамики, область применения которой ограничена группой постепенных отказов, слабый учет условий эксплуатации и факторов, влиящих на пвраметр, разрабатываемые рекомендации распространяются на все регионы страны и других.

2. Удельный расход топлива UTA является одним из вавшх обобщенных диагностических параметров МТА. Данный параметр тесно связан с техническим состоянием трактора и агрегатируешй с.-х. машины, так как неисправности многих составных частей приводят к изменению УРТ (двигатель -до 30-40%, транс&ассия -до 10-20%,система питания - до 15-20%, рулевое управление - до 5-7% и др.).

3. Кз рассмотренного множества разновидностей динамики УРТ УТЛ наиболее информативной является нообезличенная (по виду выполняемой работы, касту работы, техническому состоянию и т.д.) рэаянзещя, которая характеризуется коэффициентом вариации 0,040,15. Она позволяет оценивать обп;ее состояние КТА, идэнтафщиро-вать постепенные н внезапные отказы по параметру и решать вопросы оптимизации решлов диагностирования ЫТА по параметру УРТ.

4. Следует применять выявленную целевую функцию оптимизации рожиков диагностирования по параметру УРТ HTA (20), отражающую свойственные ему специфические составляющие эксплутационных кз-издерЕЭк, а ташю ее частные версии (табл. 1.) для различных вариантов дшагшкн УРТ UTA.

5. Среднестатистическая динашса удельного расхода топлива UTA наиболее точно описывается уравнением параболы с корреляционным отноаенаем 0,41-0,54, что на 7-15% больше аналогичной характеристики этой Ев динамики при использовании универсальной степенной функции.

6. Динамика УРТ индивидуального ЫТА шеет вид ломанной кривой с коэффициентом вариации значений 0,04-0,20,что. соотвзтству-ует коэффициентам вариации лучших диагностических параметров. Б тоже время коэффициент вариации среднестатистической динамики составляет 0,25 и более.

7. Наиболее точные результаты оптимизации режимов РОВ дос-

тягаются при инетвэдуальном подхода к квздому МТА. При этой расчетные наработки ИТА до то могут отличаться от аналогичных характеристик, полученных пра использовании других гарантов, в 2 и более раз. Минимума удельных эксплутационннх издержек, рассчитанные прн индивидуальном подходе с учетом вяда выполняемой работы, на 10% меньше по сравнению с соответствующей среднестатистической динамкой i Пра учете потерь от простоя UTA эта разница монет быть значительно больше.

8. Минимум суммарны?, эксплутациошш издоргэк при оптгнзйа-цш с использованием реализации нэобвзличенной составил -0.05270,0568 руб/мото-ч, что несколько меньш соответствущаа «янтау-мов пра среднестатистической (обезлэтенн«3 и веобезлячешой.) и реализации обезличенной динамиках УРТ UTA. Это объясняется более точным учетом непрерывных издержек и их свйением вследствн увеличения издержек на предотвращение отказов.

9. Разработанную методику опгаязввдя рэашов диагностирования с.-х. техники с учете« спзщфкя эксплуатации следует применять пра рэиеяЕН слядрпщ задач: -йжттизнроваше учета на-аботки и расхода топлнйа; -слежение за УРТ без отрыва Ш. от выполнения с.-х. работ на основанш инфорггащет, получаемой с пер-оддчностьв 10-15 иоточасов и планирование рекниов РОВ с учетом производственной ситуации в конкретном хозяйстве; - снижение перерасхода топлива на 4-8%л повышение надежности МТА, за счет своевременного проведения операций ГО.

10. Расчетный экономический эффект на парк из 100 МТА составил 31334 руб.

11. Методика оптимизации режимов диагностирования сельскохозяйственной техника с учетом специфики эксплуатации внедрена в колхозе "Новая зизкь" Щекинского района Тульской области. Факти-

25

ческнй годовой экономический эффект от внедрения методики составил 21,6 руб. на ода трактор (в ценах 1990г.).

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Гальдин А.Г. Методика оптимизации диагностирования сельскохозяйственной техники с учетом специфики ее эксплуатации // Творчество молода - агропромышленному комплексу. Тезисы докладов., 12...13 мая 1992г., г^ Пенза. - Пенза., 1992. - С. 79-80.

2. Гельдан А.Г. Методика оптимизации рекамов диагностирования машинно-тракторных агрегатов с учетом особенностей их эксплуатации // ШтенсЕЗйкацня сельскохозяйственного производства: Тез. докл. республиканской конференции молода ученых и специалистов сельского хозяйства.- Уфа., 1992. - С.59-60.

3. Оценка состояния машинно-тракторных агрегатов по удельному расходу тсшива / К.Б.Скибшвский, А.Ф.Кунафин.А.Г.Гальдин, й.Х. Масалшов // Техника в сельском хозяйстве. - 1991. - N 2.

4. Скибневский К.Б., Гадь дин А.Г. Методика оптимизации режимов диагностирования МТА с учетом особенностей их эксплуатации. // Энергосберегащие технологии в сельскохозяйственном производстве: тез. докл. Всесоюзной научно-технической конф., 22 - 23 мая 1990 г., г. Тамбов. - М., 1990.

5. СкибневСкий К.Ю., Гальдян А.Г. Методика оптимизации режимов диагностирования МТА с учетом особенностей их эксплуатации. // Достижения науки - сельскохозяйственному производству. Приволжский Дом научно-технической пропаганды. Пензенский СХИ. Тез. докл. обл. конф.. - Пенза., 1990. - с. 64.