автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Оценка эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин

На правах рукописи

Кяльвияйнен Вейкко Армасович

ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

(на примере форвардеров марки «Komat.su» и тракторов «ОТЗ»)

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г в ноя ш

Петрозаводск - 2013

005540733

005540733

Работа выполнена на кафедре технологии металлов и ремонта федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Шиловский Вениамин Николаевич,

доктор технических наук, профессор

Шегельман Илья Романович,

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии и оборудования лесного комплекса ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет»

Бубнов Дмитрий Борисович,

кандидат технических наук, заведующий отделом научно-технической информации и патентоведения ОАО «Петрозаводскмаш»

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Защита состоится 19 декабря 2013 г. в 17.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.03 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, ауд. 221.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета.

Автореферат разослан а ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Р. В. Воронов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время одним из приоритетных направлений повышения эффективности лесопромышленного комплекса Российской Федерации является повышение уровня технической эксплуатации используемых машин и оборудования, в том числе, путем совершенствования их эксплуатационной технологичности (ЭТ).

Современные лесозаготовительные машины (ЛЗМ), как отечественного, так и зарубежного производства, не имеют нормативно-технических документов, оговаривающих величины продолжительности и трудоемкости выполнения операций их технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта, т. е. одних из основных показателей эксплуатационной технологичности машин. В свою очередь, это затрудняет организацию рациональной технической эксплуатации ЛЗМ, конкурентоспособную оценку приобретаемой лесозаготовителями техники.

Исследование и оценка эксплуатационной технологичности ЛЗМ позволит ранжировать ее уровень у приобретаемых или выпускаемых машин, определять более совершенную технику, внедрять мероприятия по улучшению эксплуатационной технологичности серийных машин, прогнозировать величины параметров ЭТ на стадии проектирования.

Для осуществления оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ необходима систематизация факторов, свойств, параметров, обуславливающих и характеризующих ЭТ, разработка методик ее оценки и прогнозирования. Таким образом, тема исследования актуальна, обладает практической значимостью, так как около трети затрат в себестоимости заготовленного кубометра древесины приходится на техническую эксплуатацию ЛЗМ, которая определяется их эксплуатационной технологичностью.

Степень разработанности темы исследования. К настоящему времени в ряде отраслей российской экономики, в которых эксплуатируются промышленные тракторы, автомобили, сельскохозяйственные машины, многими учеными, научными работниками, инженерами достаточно подробно раскрыты общие и отдельные вопросы исследования, оценки и совершенствования эксплуатационной технологичности машин и оборудования, используемых в соответствующих отраслях.

Вопросы, относящиеся к эксплуатационной и ремонтной технологичности отечественных лесных машин и оборудования, освещены в работах авторов таких учреждений, как МГУЛ, ЦНИИМЭ, СПбГЛТУ, Северный (Арктический) федеральный университет, КарНИИЛП, ПетрГУ, Воронежская ГЛТА и др. Однако, исследований по комплексной, многогранной оценке эксплуатационной технологичности отечественных ЛЗМ не достаточно, а результатов оценки эксплуатационной технологичности зарубежных ЛЗМ практически нет.

В данной работе рассматривается комплекс взаимосвязанных задач по обоснованию номенклатуры параметров, характеризующих эксплуатационную технологичность ЛЗМ, обоснованию методик их количественной оценки. При этом основное внимание уделено недостаточно проработанной проблеме сравнительной оценки приспособленности ЛЗМ к выполнению предусмотренного производителем комплекса операций ТО машин при их эксплуатации, а так же прогнозированию показателей технологичности при проектировании ЛЗМ.

Цель работы: повышение эффективности технической эксплуатации ЛЗМ путем улучшения их эксплуатационной технологичности за счет совершенствования уровня оценки ее характеризующих параметров.

Задачи, решение которых необходимо для достижения цели:

1. Систематизировать факторы, влияющие на эксплуатационную технологичность современных ЛЗМ, выбрать перечень параметров для оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

2. Обосновать и апробировать методы и методики оценки выбранных параметров, характеризующих эксплуатационную технологичность ЛЗМ.

3. Разработать методику экспериментальных исследований параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Копией» и обработки их результатов.

4. Исследовать и оценить параметры эксплуатационной технологичности форвардеров «Копией» в условиях их рядовой эксплуатации.

5. Обосновать и апробировать методику прогнозирования показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

6. Дать сравнительную оценку параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Копией» и тракторов «ОТЗ».

Сформулировать рекомендации по повышению уровня

эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Обоснованы и апробированы методы для оценки уровня эксплуатационной технологичности отечественных и импортных ЛЗМ.

2. Впервые дана оценка параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Копейки» по результатам хронометражных наблюдений в условиях их рядовой эксплуатации.

3. Предложена методика прогнозирования параметров ремонтопригодности ЛЗМ, учитывающая массу навесного технологического оборудования, дана оценка прогнозируемых параметров ремонтопригодности тракторов «ОТЗ» и ЛЗМ на их базе.

4. Установлены уравнение связи между величиной времени устранения отказа трансмиссии и массой машины для тракторов «ОТЗ» и ЛЗМ на их базе, а также уравнение зависимости трудоемкости ТО от числа операций, числа видов инструментов и численности исполнителей для форвардеров «КопШви».

5. Впервые осуществлена сравнительная сопоставимая оценка показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «КогшЦяи» и тракторов «ОТЗ».

6. С использованием полученных в диссертационной работе новых результатов разработаны рекомендации по улучшению эксплуатационной технологичности исследуемых ЛЗМ. Теоретическая и практическая значимость работы заключается

в следующем:

1. Применение методов оценки параметров эксплуатационной технологичности дополняет теорию и практику технического совершенствования ЛЗМ, представляет практический интерес для их разработчиков и изготовителей, организаций и предприятий, занимающихся их эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом, а также для использования в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».

2. Предложенные и апробированные методики прогнозирования и оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ на стадии проектирования могут быть использованы производителями для

оптимизации параметров эксплуатационной технологичности и обеспечения конкурентоспособности разрабатываемых машин.

3. Полученные в ходе исследований значения продолжительности и трудоемкости выполнения операций всех плановых видов ТО форвардеров «Komat.su», отсутствующие в нормативных документах и инструкциях, а также уравнение зависимости трудоемкости их ТО от числа операций, числа видов инструментов и численности исполнителей могут быть использованы дилерскими и эксплуатирующими организациями, в том числе для сравнительной оценки приобретаемой техники.

4. Установленное уравнение связи между величиной времени устранения отказа трансмиссии и массой машин для тракторов «ОТЗ» может быть использовано производителем при проектировании более совершенных конструкций машин.

5. Разработанные рекомендации по улучшению эксплуатационной технологичности исследуемых ЛЗМ способствуют повышению эффективности их технической эксплуатации.

Методология и методы исследования. Методология исследования базируется на системном анализе теории и практики оценки и методов повышения эксплуатационной технологичности машин с учетом достижений современной науки в данной области прикладных исследований, отраженных в работах отечественных и зарубежных ученых. Для достижения цели диссертационной работы и решения сформулированных задач использованы методы натурных экспериментально-производственных хронометражных наблюдений и экспертных оценок; методы статистической обработки и анализа экспериментальных данных; методы корреляционного и регрессионного анализа; методы теории надежности. Положения, выносимые на защиту:

1. Комплекс параметров и методик для оценки эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин.

2. Методика прогнозирования показателей ремонтопригодности ЛЗМ на стадии проектирования и результаты ее апробации на примере тракторов «ОТЗ» и машин на их базе.

3. Результаты экспериментально-производственных хронометражных исследований по определению и прогнозированию показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «Копией».

4. Методика и результаты сравнительной оценки параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Когш^и» и тракторов «ОТЗ».

5. Рекомендации по повышению уровня эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин.

Степень достоверности результатов исследования

подтверждена их непротиворечивостью и согласованностью с данными производственных экспериментов, натурных наблюдений, апробацией предлагаемых методик и рекомендаций.

Апробация работы осуществлена на следующих научных конференциях:

1. 62-я, 63-я научные конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Петрозаводск, ПетрГУ, 2010, 2011.

2. Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы лесного комплекса». Брянск: БГИТА, 2011.

3. Международная научно-техническая конференция «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии». Петрозаводск, ПетрГУ, 2011.

4. IV Международная научно-производственная конференция «Перспективные направления развития автотранспортного комплекса». Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2011.

5. Третья, четвертая республиканские научно-практические конференции молодых ученых, аспирантов, докторантов «Повышение эффективности лесного комплекса республики Карелия». Петрозаводск, ПетрГУ, 2012, 2013.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в т.ч. одна монография и 4 статьи в научных журналах, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций.

Объект исследования: комплекс лесозаготовительных машин — тракторы «ОТЗ» и машины на их базе; форвардеры марки «Когтей».

Предмет исследования: эксплуатационная технологичность лесозаготовительных машин, параметры и методы ее оценки.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, пяти приложений. Общий объем диссертации 147 страниц, в т.ч. 8 рисунков, 26 таблиц. Список использованных источников включает 84 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика диссертации, обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи исследования, выносимые на защиту основные положения.

Первая глава содержит обзор литературы и Интернет-ресурсов по теме диссертации, анализ организации технической эксплуатации, свойств и показателей эксплуатационной технологичности, методов их исследования и оценки применительно как к лесозаготовительным машинам, так и к промышленным тракторам, автомобилям, сельскохозяйственным машинам. Авторами включенных в обзор работ являются: В.Н. Андреев, Г.М. Анисимов, В.В Балихин, Б.М. Большаков, В.В. Быков, B.C. Волков, В.В. Миляков, Ф.П. Попов, A.B. Питухин, В.Н. Шиловский, Н.С. Еремеев, М.П. Жуков, A.C. Минков, В.П. Копчиков, Ю.М. Кулагин, В.В. Городецкий, И.Р. Шегельман (вопросы надежности, совершенствования технической эксплуатации, эксплуатационной и ремонтной технологичности лесных машин и оборудования); Г.Е. Топилин, В.М. Забродский, С.П. Баженов, B.C. Малкин, П.Н. Волков, Н.И. Иващенко, Е.А. Пучин, А.Д. Ананьин, В.М. Михлин, В.М. Стариков (проблемы технической эксплуатации, ремонтопригодности и эксплуатационной технологичности автотракторной и сельскохозяйственной техники) и др.

Исследования показали, что эффективность любого вида производства зависит от организации технической эксплуатации машин, от уровня их эксплуатационной технологичности, который определяется как конструкцией самой машины, так и условиями технической и производственной эксплуатации, позволяющими реализовать заложенные в конструкцию свойства технологичности.

Условия технической и производственной эксплуатации JT3M определяются их назначением, видом выполняемых работ, состоянием ремонтно-обслуживающей базы предприятия, обусловленным масштабом, объемом предприятия; организацией технического обслуживания и ремонта своими силами или с привлечением услуг сервисных служб дилерских пунктов и производителей. В последнее время формируются интегрированные лесные комплексы, в которых эксплуатируются машины и оборудование разных видов и назначения, обеспечение технической и производственной эксплуатации которых может осуществляться из единого центра, оптимизируя и повышая ее эффективность.

В настоящее время отсутствуют организации, прикладные отраслевые институты, которые в прежнее время (до перестройки) занимались исследованиями по надежности, ремонтопригодности, конструктивной и эксплуатационной технологичности ЛЗМ, разрабатывали нормативы по продолжительности и трудоемкости выполнения операций всех видов технического обслуживания и текущего ремонта. Отсутствие таких нормативов, определяющих уровень эксплуатационной технологичности ЛЗМ, затрудняет рациональную организацию их технической эксплуатации, делает невозможным их сравнительную конкурентоспособную оценку по этим показателям, намечать рекомендации и внедрять мероприятия по их повышению.

Обоснование номенклатуры основных показателей, методик их определения и их оценка является актуальной задачей в деле повышения эффективности как отечественных, так и зарубежных ЛЗМ. Эта задача в настоящее время, возможно, как-то решается самими производителями машин, результаты которой не придаются широкой огласке, не публикуются, поэтому не могут быть использованы широким кругом заинтересованных организаций, предприятий и учебных учреждений.

Анализ состояния сравнительной, конкурентоспособной оценки эксплуатационной технологичности отечественных и зарубежных ЛЗМ позволил сформулировать исходное положение (гипотезу) исследования: для реализации потенциала лесозаготовительного производства путем повышения уровня технической эксплуатации как отечественных, так и зарубежных ЛЗМ необходимо в наибольшей технически возможной и экономически целесообразной мере оценивать и повышать уровень их эксплуатационной технологичности.

На основании анализа состояния исследуемого вопроса в первой главе определен комплекс возможностей по оценке и выявлению резервов повышения эксплуатационной технологичности отечественных и зарубежных лесозаготовительных машин, сформулированы задачи диссертационного исследования.

Во второй главе представлена номенклатура выбранных показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ, рассмотрены и обоснованы методики для их оценки. Предложена и апробирована методика прогнозирования величины времени устранения отказов в зависимости от технических характеристик вновь проектируемых или

модернизируемых машин на примере тракторов «ОТЗ» и ЛЗМ на их базе.

На рисунке 1 представлен перечень оценочных показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

Показатели эксплуатационной технологичности ЛЗМ

I

Экономические Организационно- Технологические показатели

показатели технические (характеризующие

(в целом показатели совершенство конструкции):

характеризующие (отражающие • коэффициент доступности

уровень ЭТ)\ принятую планово- составных частей машины;

• суммарная оперативная предупредительную • число видов / коэффициент

продолжительность ТО; систему ТО): унификации инструмента;

• суммарная оперативная • средневзвешенная • число видов / коэффициент

трудоемкость ТО; периодичность ТО; унификации масел и смазочных

• суммарная оперативная • число видов ТО; материалов;

стоимость ТО • число операций ТО; • число заправочных емкостей и

с учетом их удельных • численность точек смазывания;

значений за единицу исполнителей при ТО. • число встроенных контрольных

наработки приборов.

Рисунок 1. Комплекс оценочных показателей ЭТ ЛЗМ

Методы оценки технологичности при техническом обслуживании включают аналитический, графоаналитический, экспериментально-расчетный, комплексный методы.

В основе аналитического метода оценки лежит положение о том, что между техническими параметрами, характеризующими конструкцию, и показателями эксплуатационной технологичности существует корреляционная связь.

Выявленную корреляционную связь можно представить в виде уравнения регрессии, например:

Г = а + Ь1Х1+Ь2Х2+... + ЬкХк, (1)

где У— оперативная трудоемкость ТО;

а, Ь\...Ьк- коэффициенты уравнения регрессии;

Х\...Хк - конструктивные и эксплуатационно-технологические факторы (число операций ТО, периодичность ТО, число используемых при ТО видов инструментов/приспособлений, численность исполнителей и др.).

По полученным уравнениям регрессии можно определять оперативную трудоемкость ТО на этапе проектирования, в процессе

модернизации машин, а также давать сравнительную оценку эксплуатационной технологичности разных машин, оценивать эффект мероприятий по улучшению технологичности их конструкций.

Основу графоаналитического метода оценки составляет анализ доступности к составным частям и сборочным единицам машины. Структура доступности хорошо отображается направленными графами, в которых снимаемым деталям соответствуют вершины графа (точки), а связям между ними — направленные ребра графа в виде прямых со стрелками. Арабскими цифрами обозначают номера деталей. Несколько точек, соединенных вместе, означают одновременность снятия группы деталей. Горизонтальные прямые, проведенные на графе и обозначенные римскими цифрами, определяют уровни сравниваемой степени доступности к местам технического обслуживания.

Обобщающий критерий приспособленности конструкций к проведению их ТО характеризуется функцией доступа/)^:

= ц/с1(у{;,у)-ц/ц{у)\ (2)

угм{у,)=М1{у,)р\м{у)]-{м{у,)р\н(уЖ (4)

где 1/я^{у0;у,) - суммарная характеристика расстояния между вершинами графа доступа; у//л{у^) - суммарная характеристика веса графа доступа; Е\с1{у0- число вершин с равным расстоянием; ^[/"(.У, )] — число вершин с равным весом.

Чем меньше по модулю значение функции доступа, тем конструкция совершеннее с позиции доступности к ее составным частям и сборочным единицам.

Комплексный метод сравнительной оценки разных вариантов конструкций позволяет одновременно учесть влияние нескольких показателей эксплуатационной технологичности машин и, следовательно, является наиболее показательным методом. Единичные показатели не дают возможности достаточно полно и объективно оценить разные конструкции при сравнительном их анализе. Так, модернизированный узел может иметь большую периодичность ТО по сравнению с прототипом, но низкий коэффициент унификации масел и смазочных материалов, или для узла с высокой степенью доступности к местам ТО необходима большая разновидность применяемого инструмента. Сообразуясь с этим, для более объективной оценки уровня ЭТ ЛЗМ возможно

использование комплексного показателя, определяемого по выражению:

е=£Ы0/1М0. (5)

где ко - относительный показатель значимости; / - номер единичного оценочного показателя; п — общее число оценочных показателей; <р(г) — функция, нормирующая весомость оценочных показателей, входящих в их ранжированную последовательность.

Показатель ко зависит от уровня ЭТ конструкции ЛЗМ. В случае повышения уровня ЭТ, например, за счет снижения трудоемкости и стоимости ТО машины:

К=Р/РМ, (6)

где Рс и Рм — оценочные показатели соответственно для машины-аналога и для модернизированной машины.

В случае повышения уровня ЭТ ЛЗМ за счет увеличения периодичности обслуживания, унификации инструмента, масел и смазочных материалов, повышения контролепригодности:

К=Р„/РС- (7)

Нормирующая функция может быть представлена в следующем виде:

= //2' 1. (8) Имея значение коэффициента к0 и функции ср{С) можно оценить ЭТ конструкции ЛЗМ по комплексному показателю Q следующим сопоставлением: если £) <1, (2 = 1, £)>1, то значит, что ЭТ машины, прошедшей модернизацию, ниже, равна или выше уровня прототипа или аналога. В четвертой главе диссертационной работы рассмотренный метод использован для сравнительной оценки показателей эксплуатационной технологичности исследуемых ЛЗМ.

В данной главе работы апробирована методика прогнозирования показателей ремонтопригодности ЛЗМ на примере тракторов «ОТЗ» и машин на их базе. В частности, определено уравнение связи между величиной времени (у) восстановления работоспособности трансмиссии лесозаготовительной машины и ее массой (х). Методика определения конкретного вида уравнения связи включает следующие этапы:

1. Определение экспериментальным путем продолжительности устранения отказов исследуемых ЛЗМ с разной массой;

2. Построение эмпирической кривой зависимости времени восстановления работоспособности от массы ЛЗМ;

3. Выдвижение гипотезы о типе уравнения связи, определение коэффициентов искомого уравнения;

4. Сравнение опытных и вычисленных по полученному уравнению значений времени восстановления работоспособности;

5. Принятие решения о пригодности полученного уравнения связи. На основании данных опытных наблюдений за тракторами «ОТЗ»

[ТДТ-55А, ТБ-1М (ТБ-1М-15)] и машинами на их базе (ПЛ-1В, ЛП-ЗОБ, ЛП-17А) в условиях лесозаготовительных предприятий республики Карелия согласно рисунку 2 выявлен тип уравнения связи, уравнения параболы вида: у = ах2 + Ьх + с.

Рисунок 2 — Эмпирическая зависимость времени восстановления трансмиссии от массы ЛЗМ

В результате необходимых расчетов для определения коэффициентов искомого уравнения по методу наименьших квадратов получено следующее уравнения связи: у = 0,075х2 — 1,15х + 6,49.

Пригодность полученного уравнения оценена путем сравнения экспериментальных данных с данными, вычисленными по этому уравнению. Результаты расчетных и экспериментальных данных представлены в таблице 1.

Учитывая, что область применения уравнения может быть расширена до 20% от исследуемых предельных величин параметра, то есть массы ЛЗМ, его можно применять в диапазоне изменения массы проектируемой машины от 7,0 до 17,0 тонн.

Таблица 1. Сравнение опытных и вычисленных по формуле величин

среднего в ремени устранения отказов

Масса машины X, т Время восстановления у, ч Разница значений

Опытное Вычисленное Абсолютная, ч Относительная, %

8,7 2,5 2,20 -0,30 12

11,3 2,8 3,07 0,27 9

12,3 3,1 3,44 0,33 10

13,8 5,2 4,90 -0,30 6

14,3 5,5 5,38 -0,12 2

В третьей главе представлены результаты экспериментально-производственных хронометражных исследований и экспертных оценок показателей эксплуатационной технологичности импортных ЛЗМ на примере форвардеров марки «Когг^эи».

Разработана методика, обоснованы объекты и условия проведения экспериментальных исследований, в ходе которых впервые определены величины продолжительности и трудоемкости выполнения операций всех плановых видов ТО форвардеров «Копией» модели 840.4, перечень используемых инструментов и приспособлений; проведена соответствующая математическая обработка полученных результатов с интервальной оценкой их точности. В качестве исследуемых выбраны плановые виды ТО форвардеров, поскольку они являются наиболее насыщенными по числу и сложности выполняемых операций, а также имеют фиксированную периодичность проведения (в моточасах) и могут быть суммарно оценены за определенную наработку.

Исследования проводились в условиях рядовой эксплуатации машин при поддержке лесозаготовительного предприятия ЗАО «Шуялес». На основании полученных данных по величинам продолжительностей и трудоемкостей выполнения операций плановых видов ТО форвардеров «Копией» 840.4 определены средние значения оперативных продолжительностей и трудоемкостей выполнения каждого планового вида ТО исследуемых машин (таблица 2).

Различия в значениях продолжительностей и трудоемкостей указывают на то, что при выполнении некоторых операций требуется участие более одного исполнителя.

Таблица 2. Средние оперативные продолжительности и трудоемкости плановых видов ТО форвардеров «КоггШБи» 840.4__

Вид ТО (условное обозначение) Оперативная продолжительность ТО дан. вида [сумм, за цикл], час Оперативная трудоемкость ТО дан. вида [сумм, за цикл], чел. час Число раз выполнения ТО за весь цикл

ТО через 25 моточасов (ТОг ,) 0,3 [24] 0,3 [24] 80

ТО через 50 моточасов с/о5„) 0,8 [32] 0,8 [32] 40

ТО через 250 моточасов (П?250) 0,8/0,3* [2,9] 0,8/0,3* [2,9] 1/7

ТО через 500 моточасов (ТО, „о) 3,4 / 3* [12,8] 3,4 / 3* [12,8] 2/2

ТО через 1000 моточасов (ГОюоо) 7,7 / 6,2* [13,9] 8,2 / 6,7* [14,9] 1 /1

ТО через 2000 моточасов (Г02ООО) 5,5 [5,5] 6,6 [6,6] 1

Общее за цикл 2000 моточасов: 91 93

* Без выполнения некоторых операций (выполняются не каждый раз)

На основании впервые полученных данных настоящего исследования возможно проведение сравнительной сопоставимой оценки параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «КопШбц» с тракторами «ОТЗ» для разработки рекомендаций но улучшению их эксплуатационной технологичности.

Четвертая глава содержит сравнительную оценку показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «Кота1зи» (840.4) и тракторов «ОТЗ» (на примере трактора ТБ-1М15) по комплексной методике.

Представлена характеристика показателей ЭТ сравниваемого трактора с гидроманипулятором ТБ-1М15 согласно инструкциям по эксплуатации и существующим нормативам по техническому обслуживанию тракторов «ОТЗ».

В таблице 3 приведены полученные значения единичных оценочных показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «КопШяи» 840.4 и тракторов ТБ-1М15 согласно применяемой комплексной методике.

Таблица 3. Величины единичных оценочных показателей эксплуатационной технологичности сравниваемых ЛЗМ

Номер (¡) единичного оценочного показателя Единичный оценочный показатель ЭТ Значение единичного оценочного показателя Функция ф(0 кох Хф(0

Копией 840.4 Трактор ТБ1М15

1 Суммарная оперативная трудоемкость плановых видов ТО (за цикл 2000 моточасов), чел. час 93 141 1 1,52

2 Средневзвешенная периодичность плановых видов ТО 89 208 1 0,43

3 Число всех видов ТО Число плановых видов ТО 8 6 6 3 0,75 0,56 0,38

4 Число операций всех видов ТО Число операций плановых видов ТО 61 50 86 65 0,5 0,71 0,65

5 Число встроенных контрольных приборов 25 10 0,31 0,78

6 Число видов инструмента/приспособлений, используемых при плановых видах ТО 17 33 0,19 0,37

Итого: 3,75 5,4

Значение комплексного (обобщающего) оценочного показателя:

2Х-<Кг') 54 6 = -= ^- = 1,44>1.

2У0 3'75 ¿=1

На основании проведенного анализа можно заключить:

1. По большинству из рассмотренных оценочных показателей ЭТ (оперативной трудоемкости ТО, числу операций, числу встроенных контрольных приборов, числу видов инструмеита/приспособлений) форвардеры «КоггШэи» 840.4 имеют предпочтительные значения относительно величин тех же показателей у тракторов ТБ-1М15.

2. В результате сравнительной комплексной оценки уровня приспособленности сравниваемых ЛЗМ к выполнению операций их ТО, одновременно учитывающей влияние целого ряда параметров, обобщающий показатель (0 получился 1,44 (>1), что, согласно

базисной системе оценок данной методики, говорит о преимуществе общего уровня ЭТ (при проведении ТО) форвардеров «КопШяи» в сравнении с тракторами «ОТЗ».

Пятая глава посвящена разработке рекомендаций по обеспечению и повышению эксплуатационной технологичности отечественных и зарубежных ЛЗМ. В частности, на основании известных в других отраслях положений предложена методика поиска неисправностей гидроагрегатов ЛЗМ. Для повышения уровня эксплуатационной технологичности ЛЗМ путем более скорого обнаружения отказавшего элемента может быть использована определенная стратегия поиска. Исследуемый объект разбивается на отдельные элементы, имеющие связи «вход-выход».

На рисунках 3 и 4 представлены функциональная схема и граф программы диагностирования и поиска параметрических отказов элементов гидропривода трелевочного трактора типа ТБ-1М.

Рисунок 3 — Функциональная схема объекта диагностирования

Рисунок 4 — Граф программы последовательного поиска отказов в объекте, изображенного на рисунке 3

Объект диагностирования состоит из восьми элементов: 1 — насос НШ-100; 2 - насос НШ-50; 3 - распределитель Р-75; 4 - гидроцилиндр стрелы; 5 - гидроцилиндр стрелы; 6 - гидроцилиндр поворота; 7 -гидроцилиндр рукояти; 8 — гидроцилиндр захвата.

Если считать, что в рассматриваемом объекте невозможны параметрические отказы одновременно нескольких элементов и что отказ любого из элементов приводит к отказу всего объекта, то среднее время поиска неисправности можно определить по выражению:

Зь Р,

Р,

(9)

где - вероятность отказа г'-го элемента; р1 — вероятность безотказной работы; п - число ветвей согласно разработанному графу; 7п — множество элементов, составляющих /-ю ветвь программы контроля; А — время на все операции контроля /-го элемента.

В числе других рекомендаций по улучшению эксплуатационной технологичности ЛЗМ предложены следующие:

• способ обоснования уровня ремонтопригодности ЛЗМ, как одной из основных характеристик эксплуатационной технологичности машин и оборудования;

• полученное уравнение зависимости величины оперативной трудоемкости плановых видов ТО (У) форвардеров «КопШьи» 840.4 от числа операций ТО (X,), числа видов инструментов/приспособлений (Х2) и минимальной численности исполнителей (Хз), которое может быть использовано для прогнозирования оперативной трудоемкости плановых видов ТО модернизированных форвардеров:

У = -5,747 + 0,222Х, - 0,119Х2 + 4,869Х,. (11)

Коэффициент детерминации данного уравнения И = 0,997 или 99,7%. Критическое значение на уровне значимости 0,05 в случае п = 6 наблюдений (видов ТО) и к = 3 Х-переменных дает И2 = 0,966 или 96,6%. Поскольку полученное значение Я2 больше критического, регрессию следует признать значимой. Также, по Т^-тесту данной методики полученное /;-значение (значимость Р) менее 0,05 (0,0049 < 0,05), а значение Б больше критического в /^-таблице (205,102 > 19,164), что подтверждает значимость полученной модели.

В заключительной части диссертации сформулированы выводы по работе и рекомендации по практическому применению полученных результатов.

Приложения к диссертации содержат характеристику объектов исследования и таблицы с данными экспериментально-производственных хронометражных наблюдений и экспертных оценок, которые использованы в качестве исходных данных в основной части выполненного исследования.

Заключение. В качестве заключения в диссертации сформулированы итоги выполненного исследования, рекомендации по использованию полученных результатов и перспективы дальнейшей разработки темы.

1. Результаты анализа степени разработанности темы показали, что оценки эксплуатационной технологичности как отечественных, так и зарубежных ЛЗМ по всему спектру параметров, ее характеризующих, не проводится. Впервые дана сравнительная сопоставимая оценка показателей эксплуатационной технологичности зарубежных и отечественных ЛЗМ (на примере форвардеров марки «Копией» и тракторов «ОТЗ»), в результате которой выявлено следующее: форвардеры «Кота(зи» (840.4) по общему уровню их приспособленности к проведению ТО выше тракторов «ОТЗ» (ТБ-1М15).

2. Выбраны показатели эксплуатационной технологичности для оценки импортных и отечественных ЛЗМ. Взятые за основу показатели ЭТ имеют следующие их значения для форвардеров «Когшаяи» 840.4 и тракторов ТБ-1М15 соответственно:

• суммарная оперативная трудоемкость плановых видов ТО (за цикл 2000 моточасов) равна 93 и 141 чел. часа;

• средневзвешенная периодичность плановых видов ТО равна 89 и 208 моточасов;

• число всех/плановых видов ТО равно 8/6 и 6/3;

• число операций всех/плановых видов ТО равно 61/50 и 86/65;

• число встроенных контрольных приборов равно 25 и 10;

• число видов инструмента/приспособлений, используемых при плановых видах ТО равно 17 и 33.

По большинству из рассмотренных оценочных показателей ЭТ {оперативной трудоемкости ТО, числу операций, числу встроенных контрольных приборов, числу видов инструментов/приспособлений)

форвардеры «КопШви» 840.4 имеют предпочтительные значения относительно величин тех же показателей у тракторов ТБ-1М15.

3. Впервые определены и представлены достоверные величины продолжительности и трудоемкости выполнения операций плановых видов ТО форвардеров марки «Когпа1яи» в условиях их рядовой эксплуатации по республике Карелия. Так суммарная оперативная продолжительность и трудоемкость плановых видов ТО форвардеров марки «Копией» (840.4) за полный цикл 2000 моточасов составляет соответственно 91 час и 93 чел. час. Получено уравнение зависимости величины оперативной трудоемкости плановых видов ТО (У) форвардеров «Копией» 840.4 от числа операций ТО №), числа видов инструментов/приспособлений (Х2) и минимальной численности исполнителей (Хз):

Г = -5,747 + 0,222Х, - 0,119Х2 + 4,869Х3.

4. Показана методика прогнозирования времени устранения отказов в зависимости от технических параметров вновь проектируемых или модернизируемых ЛЗМ на примере тракторов «ОТЗ» и машин на их базе. Уравнение связи между временем (у) устранения отказов трансмиссии тракторов «ОТЗ» и их массой (х) имеет вид у = 0,075х2 - 1,15х + 6,49.

5. Даны предложения по повышению уровня ЭТ ЛЗМ.

Рекомендации по использованию полученных результатов:

1. Обоснованные в работе параметры и методики по оценке и прогнозированию эксплуатационной технологичности ЛЗМ рекомендуется использовать при выборе вариантов конструкций на стадиях проектирования и создания опытных образцов производителям отечественных ЛЗМ.

2. При закупке зарубежных ЛЗМ лесозаготовительным предприятиям рекомендуется в договорах предусматривать требования по предоставлению данных о фактических показателях эксплуатационной технологичности приобретаемой техники или проводить сравнительные испытания своими силами.

3. Отечественным производителям ЛЗМ следует стремиться к улучшению их эксплуатационной технологичности, прежде всего, путем совершенствования конструкций машин с целью снижения числа операций ТО, числа видов инструмента и приспособлений для выполнения операций ТО, увеличения числа встроенных

контрольных приборов и, как следствие, снижения оперативной трудоемкости ТО.

4. При подготовке бакалавров по специальности «Технологические машины и оборудование» рекомендуется ввести курс «Эксплуатационная технологичность лесозаготовительных машин», в котором бы учитывались результаты данной работы.

5. Лесозаготовительным предприятиям, сервисным центрам по техническому обслуживанию и ремонту ЛЗМ рекомендуется использовать полученные результаты хронометражных наблюдений за проведением ТО форвардеров марки «Komatsu» для анализа уровня организации собственных работ и внедрения мероприятий по ее совершенствованию.

6. В дальнейшем следует развивать теорию и практику оценки и улучшения эксплуатационной технологичности ЛЗМ для обеспечения конкурентоспособности отечественной техники в рамках интегрированных предприятий лесного комплекса. Перспективы дальнейшей разработки темы диссертации

связаны с расширением как номенклатуры параметров и методик по их определению с целью проведения более глубокого, многогранного исследования, прогнозирования и улучшения эксплуатационной технологичности ЛЗМ, так и с расширением номенклатуры самих исследуемых машин. Одним из важных критериев оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ в рыночных условиях может быть экономический критерий, а номенклатура исследуемых машин может быть расширена за счет новых модификаций как отечественных (тракторы на базе «Онежец-ЗОО»), так и импортных («John Deere», «Ponsse» и др.) ЛЗМ.

Список опубликованных работ автора по теме диссертации

В научных журналах, которые включены в перечень российских рецензируемых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результатов диссертаций:

1. Питухин A.B. Дерево целей и задач повышения эксплуатационной эффективности машин и оборудования лесного комплекса / A.B. Питухин, В.Н. Шиловский, В.М. Костюкевич, С.А. Кильпеляйнен, В.А. Кяльвияйнен // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Вып. 193. - СПб: СПб ГЛТА, 2010. - С. 195-203.

2. Шиловский В.Н. О методах оценки эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, С.А Кильпеляйнен, В.А. Кяльвияйнен // Ученые записки Петрозаводского государственного университета: Серия «Естественные и технические науки». - 2011. - №8. - С. 97-99.

3. Шиловский В.Н. Экспериментальная оценка организации технического обслуживания и ремонта лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, Г.Ю. Гольштейн, В.А. Кяльвияйнен // Ученые записки Петрозаводского государственного университета: Серия «Естественные и технические науки». - 2012. - №4. — С. 93-95.

4. Шиловский В.Н. Оценка эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, В.А. Кяльвияйнен // Изв. высш. учеб. заведений: Лесной журнал. - 2013. - №4. - С. 47-53.

Монографии:

5. Питухин A.B. Повышение эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин: Монография / A.B. Питухин, В.Н. Шиловский, И.Г. Скобцов, В.А. Кяльвияйнен. - Петрозаводск: Петропресс, 2012. 240 с.

Другие публикации:

6. Шиловский В.Н. Прогнозирование ремонтопригодности лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, В.А. Кяльвияйнен // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Вып. 8. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2010. - С. 166-168.

7. Кяльвияйнен В.А. Прогнозирование времени восстановления трансмиссии лесозаготовительной машины / В.А. Кяльвияйнен // Материалы 62-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2010. - С. 65-66.

8. Кяльвияйнен В.А. Оценка продолжительности и трудоемкости ежедневного обслуживания иностранных лесозаготовительных машин / В.А. Кяльвияйнен // Материалы 63-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2011.-С. 95-96.

9. Шиловский В.Н. Графоаналитический метод оценки эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, С.А Кильпеляйнен, В.А. Кяльвияйнен // Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической

ß

конференции «Актуальные проблемы лесного комплекса». Вып. 29. -Брянск: БГИТА, 2011. - С. 41-44.

10. Шиловский В.Н. Параметрический метод оценки ремонтопригодности лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, С.А Кильпеляйнен, В.А. Кяльвияйнен // Материалы международной научно-технической конференции «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии» , посвященной 60-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ. - Петрозаводск, 2011. - С. 1415.

11. Шиловский В.Н. Методика комплексной оценки эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, В.А. Кяльвияйнен // Материалы международной научно-технической конференции «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии», посвященной 60-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ. - Петрозаводск, 2011. - С. 5152.

12. Шиловский В.Н. Обоснование уровня и очередности повышения надежности деталей лесозаготовительных машин / В.Н. Шиловский, Н.И. Серебрянский, С.А Кильпеляйнен, В.А. Кяльвияйнен // Материалы международной научно-технической конференции «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии», посвященной 60-летию лесоинженерного факультета ПетрГУ. - Петрозаводск, 2011. - С. 53-54.

13. Кяльвияйнен В.А. Методика экспериментально-расчетной оценки эксплуатационной технологичности машин // Сборник статей IV Международной научно-производственной конференции «Перспективные направления развития автотранспортного комплекса» / МНИЦ ПГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2011. - С. 112115.

14. Кяльвияйнен В.А. Исследование продолжительности и трудоемкости технического обслуживания лесозаготовительных машин // Материалы третьей республиканской научно-практической конференции «Повышение эффективности лесного комплекса республики Карелия». - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2012. - С. 2022.

15. Кяльвияйнен В.А. Продолжительность и трудоемкость периодических обслуживании иностранных лесозаготовительных машин // Труды лесоинженерного факультета ПетрГУ. Вып. 9. -Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2012. - С. 29-31.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим высылать по адресу: 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33. Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.190.03 Воронову Р.В.

Пописано в печать 07.11.2013. Формат 60x84 'А6. Бумага офсетная. Уч.-изд. л. 1. Тираж 100 экз. Изд. № 411. Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Отпечатано в типографии Издательства ПетрГУ 185910, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи 04201450861 К^^

Кяльвияйнен Вейкко Армасович

ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН

(на примере форвардеров марки «Когтей» и тракторов «ОТЗ»)

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шиловский В.Н.

Петрозаводск -2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................5

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ............................12

1.1 Обзор современного состояния теории и практики развития эксплуатационной технологичности машин и оборудования............................12

1.2 Анализ состояния методов обеспечения и критериев оценки эксплуатационной технологичности машин.................................................24

1.3 Выводы, цели и задачи исследований.................................................35

2 ВЫБОР НОМЕНКЛАТУРЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ЛЗМ) И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ИХ ОЦЕНКИ................................................38

2.1 Выбор перечня показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ.......38

2.2 Обоснование и апробация методик оценки показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ............................................................................43

2.3 Методика и прогнозирование показателей ремонтопригодности ЛЗМ (на примере тракторов «ОТЗ» и машин на их базе)............................................60

2.4 Выводы.....................................................................................66

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ИМПОРТНЫХ ЛЗМ (на примере форвардеров марки «Когг^и»)...................68

3.1 Методика проведения экспериментальных исследований.......................68

3.2 Математическая обработка данных по продолжительностям и трудоемкостям операций номерных ТО форвардеров «КопШБи» 840.4.............74

3.3 Выводы.....................................................................................85

4 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ФОРВАРДЕРОВ «КОМАТБи» И ТРАКТОРОВ

«ОТЗ»...................................................................................................87

4.1 Характеристика показателей эксплуатационной технологичности тракторов «ОТЗ» (на примере трактора ТБ-1М15)...........................................................87

4.2 Сравнительная сопоставимая оценка показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «Когтей» 840.4 и тракторов ТБ-1М15................91

4.3 Выводы............................................................................................95

5 РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ И ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ЛЗМ...............................................................................97

5.1 Методика поиска неисправностей элементов гидросистемы ЛЗМ............97

5.2 Обоснование уровня оснащенности ремонтно-обслуживающей базы предприятия........................................................................................99

5.3 Обоснование уровня ремонтопригодности ЛЗМ...................................102

5.4 Обоснование очередности повышения эксплуатационной технологичности элементов ЛЗМ...........................................................................................104

5.5 Установление зависимости величины трудоемкости ТО от параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Когтей» 840.4................106

5.6 Выводы.....................................................................................109

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................111

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ........................................114

ПРИЛОЖЕНИЕ А Хронометражные карты ТО форвардеров «Когтей»

840.4...................................................................................................123

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Продолжительности и трудоемкости операций ТО форвардеров «КоггШБи» 840.4.........................................................................................136

ПРИЛОЖЕНИЕ В Перечень инструментов и приспособлений для ТО форвардеров «КопШБи» 840.4..................................................................139

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Перечень инструментов и приспособлений для ТО тракторов ТБ-1М15..........................................................................................................142

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Справки о проведении исследований.......................................145

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время одним из приоритетных направлений повышения эффективности лесопромышленного комплекса Российской Федерации является повышение уровня технической эксплуатации используемых машин и оборудования, в том числе, путем совершенствования их эксплуатационной технологичности (ЭТ).

В современном лесном комплексе происходят изменения в самой его структуре, когда создаются интегрированные комплексные предприятия, включающие, например, целлюлозно-бумажные производства,

лесозаготовительные и транспортные предприятия. В лесозаготовительном производстве все более широкое распространение занимает сортиментная заготовка древесины с использованием лесозаготовительных машин (ЛЗМ) зарубежных марок. Меняется организация технической эксплуатации ЛЗМ, состав ремонтно-обслуживающих баз (РОБ) предприятий.

Современные ЛЗМ, как отечественного, так и зарубежного производства, не имеют нормативно-технических документов, оговаривающих величины продолжительности и трудоемкости выполнения операций их технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта, т. е. одних из основных показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ. Это затрудняет организацию рациональной технической эксплуатации ЛЗМ, конкурентоспособную оценку приобретаемой лесозаготовителями техники.

Исследование и оценка эксплуатационной технологичности ЛЗМ позволит ранжировать ее уровень у приобретаемых или выпускаемых машин, определять более совершенную технику, внедрять мероприятия по улучшению эксплуатационной технологичности серийных машин, прогнозировать величины параметров ЭТ на стадии проектирования.

Для осуществления оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ необходима систематизация факторов, свойств, параметров, обуславливающих и характеризующих ЭТ, разработка методик ее оценки и прогнозирования. Таким

образом, тема исследования актуальна, обладает практической значимостью, так как около трети затрат в себестоимости заготовленного кубометра древесины приходится на техническую эксплуатацию ЛЗМ, которая определяется их эксплуатационной технологичностью.

Степень разработанности темы исследования. К настоящему времени в ряде отраслей российской экономики, в которых эксплуатируются промышленные тракторы, автомобили, сельскохозяйственные машины, многими учеными, научными работниками, инженерами достаточно подробно раскрыты общие и отдельные вопросы исследования, оценки и совершенствования эксплуатационной технологичности машин и оборудования, используемых в соответствующих отраслях.

Вопросы, относящиеся к эксплуатационной и ремонтной технологичности отечественных лесных машин и оборудования, освещены в работах авторов таких учреждений, как МГУЛ, ЦНИИМЭ, СПбГЛТУ, Северный (Арктический) федеральный университет, КарНИИЛП, ПетрГУ, Воронежская ГЛТА и др. Однако, исследований по комплексной, многогранной оценке эксплуатационной технологичности отечественных ЛЗМ не достаточно, а результатов оценки эксплуатационной технологичности зарубежных ЛЗМ практически нет.

В данной работе рассматривается комплекс взаимосвязанных задач по обоснованию номенклатуры параметров, характеризующих эксплуатационную технологичность ЛЗМ, обоснованию методик их количественной оценки. При этом основное внимание уделено недостаточно проработанной проблеме сравнительной оценки приспособленности ЛЗМ к выполнению предусмотренного производителем комплекса операций ТО машин при их эксплуатации, а так же прогнозированию показателей технологичности при проектировании ЛЗМ.

Цель работы: повышение эффективности технической эксплуатации ЛЗМ путем улучшения их эксплуатационной технологичности за счет совершенствования уровня оценки ее характеризующих параметров.

Задачи, решение которых необходимо для достижения цели:

1. Систематизировать факторы, влияющие на эксплуатационную технологичность современных ЛЗМ, выбрать перечень параметров для оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

2. Обосновать и апробировать методы и методики оценки выбранных параметров, характеризующих эксплуатационную технологичность ЛЗМ.

3. Разработать методику экспериментальных исследований параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Копией» и обработки их результатов.

4. Исследовать и оценить параметры эксплуатационной технологичности форвардеров «Коп^Би» в условиях их рядовой эксплуатации.

5. Обосновать и апробировать методику прогнозирования показателей эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

6. Дать сравнительную оценку параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «Когтей» и тракторов «ОТЗ».

7. Сформулировать рекомендации по повышению уровня эксплуатационной технологичности ЛЗМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Обоснованы и апробированы методы для оценки уровня эксплуатационной технологичности отечественных и импортных ЛЗМ.

2. Впервые дана оценка параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «КопШБи» по результатам хронометражных наблюдений в условиях их рядовой эксплуатации.

3. Предложена методика прогнозирования параметров ремонтопригодности ЛЗМ, учитывающая массу навесного технологического оборудования, дана оценка прогнозируемых параметров ремонтопригодности тракторов «ОТЗ» и ЛЗМ на их базе.

4. Установлены уравнение связи между величиной времени устранения отказа трансмиссии и массой машины для тракторов «ОТЗ» и ЛЗМ на их базе, а также уравнение зависимости трудоемкости ТО от числа операций, числа

видов инструментов и численности исполнителей для форвардеров «Когтей».

5. Впервые осуществлена сравнительная сопоставимая оценка показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «КопШБи» и тракторов «ОТЗ».

6. С использованием полученных в диссертационной работе новых результатов разработаны рекомендации по улучшению эксплуатационной технологичности исследуемых ЛЗМ.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Применение методов оценки параметров эксплуатационной технологичности дополняет теорию и практику технического совершенствования ЛЗМ, представляет практический интерес для их разработчиков и изготовителей, организаций и предприятий, занимающихся их эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом, а также для использования в учебном процессе при подготовке специалистов по направлению «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».

2. Предложенные и апробированные методики прогнозирования и оценки эксплуатационной технологичности ЛЗМ на стадии проектирования могут быть использованы производителями для оптимизации параметров эксплуатационной технологичности и обеспечения конкурентоспособности разрабатываемых ЛЗМ.

3. Полученные в ходе исследований значения продолжительности и трудоемкости выполнения операций всех плановых видов ТО форвардеров

— «Когг^и», отсутствующие в нормативных документах и инструкциях, а также уравнение зависимости трудоемкости их ТО от числа операций, числа видов инструментов и численности исполнителей могут быть использованы дилерскими и эксплуатирующими организациями, в том числе для сравнительной оценки приобретаемой техники.

4. Установленное уравнение связи между величиной времени устранения отказа трансмиссии и массой машин для тракторов «ОТЗ» может быть использовано производителем при проектировании более совершенных конструкций машин.

5. Разработанные рекомендации по улучшению эксплуатационной технологичности исследуемых ЛЗМ способствуют повышению эффективности их технической эксплуатации.

Методология и методы исследования. Методология исследования базируется на системном анализе теории и практики оценки и методов повышения эксплуатационной технологичности машин с учетом достижений современной науки в данной области прикладных исследований, отраженных в работах отечественных и зарубежных ученых. Для достижения цели диссертационной работы и решения сформулированных задач использованы методы натурных экспериментально-производственных хронометражных наблюдений и экспертных оценок; методы статистической обработки и анализа экспериментальных данных; методы корреляционного и регрессионного анализа; методы теории надежности.

Положения, выносимые на защиту:

1. Комплекс параметров и методик для оценки эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин.

2. Методика прогнозирования показателей ремонтопригодности ЛЗМ на стадии проектирования и результаты ее апробации на примере тракторов «ОТЗ» и машин на их базе.

3. Результаты экспериментально-производственных хронометражных исследований по определению и прогнозированию показателей эксплуатационной технологичности форвардеров «Кота1зи».

4. Методика и результаты сравнительной оценки параметров эксплуатационной технологичности форвардеров «КопШБи» и тракторов «ОТЗ».

5. Рекомендации по повышению уровня эксплуатационной технологичности лесозаготовительных машин.

Степень достоверности результатов исследования подтверждена их непротиворечивостью и согласованностью с данными производственных экспериментов, натурных наблюдений, апробацией предлагаемых методик и рекомендаций.

Апробация работы осуществлена на следующих научных конференциях:

1. 62-я, 63-я научные конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Петрозаводск, ПетрГУ, 2010, 2011.

2. Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы лесного комплекса». Брянск: БГИТА, 2011.

3. Международная научно-техническая конференция «Опыт лесопользования в условиях Северо-Запада РФ и Фенноскандии». Петрозаводск, ПетрГУ, 2011.

4. IV Международная научно-производственная конференция «Перспективные направления развития автотранспортного комплекса». Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2011.

5. Третья, четвертая республиканские научно-практические конференции молодых ученых, аспирантов, докторантов «Повышение эффективности лесного комплекса республики Карелия». Петрозаводск, ПетрГУ, 2012, 2013.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в т.ч. 4 статьи в изданиях по списку ВАК РФ и одна монография.

Объект исследования: комплекс лесозаготовительных машин - тракторы «ОТЗ» и машины на их базе; форвардеры марки «Копией».

Предмет исследования: эксплуатационная технологичность лесозаготовительных машин, параметры и методы ее оценки.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, пяти приложений. Общий объем диссертации 147 страниц, в том числе 8 рисунков, 26 таблиц. Список использованных источников включает 84 наименования.

Реализация работы. Основные результаты работы в виде количественных показателей продолжительности и трудоемкости технических обслуживаний форвардеров «Когтей» переданы в ЗАО «Шуялес»; рекомендации по

повышению уровня эксплуатационной технологичности тракторов типа ТБ-1М передаются в ООО «ОТЗ». Результаты работы используются в учебном процессе кафедры технологии металлов и ремонта Петрозаводского государственного университета.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Обзор современного состояния теории и практики развития эксплуатационной технологичности машин и оборудования

Эффективность современного лесозаготовительного производства напрямую зависит от технического и технологического уровня используемых машин и оборудования. В процессе эксплуатации надежность и производительность лесозаготовительной техники обеспечивается, прежде всего, за счет проведения надлежащих инженерных, организационных и экономических мероприятий по поддержанию ее работоспособного состояния. В связи с этим более востребованными оказываются лесозаготовительные машины, которые максимально приспособлены к соответствующим техническим воздействиям и, в первую очередь, к выполнению различных видов ТО с наименьшими затратами времени, труда и средств. Для создания ЛЗМ, которые отвечали бы этим требованиям, становится объективной необходимостью исследование и оценка уровня эксплуатационной технологичности существующих машин с выявлением направлений по его повышению.

Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств конструкции, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ [23]. Собственно же эксплуатационн�