автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Система технического сервиса технологических комплексов машин для производства продукции в растениеводстве



НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (НГАУ)

СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Специальность 05.20.03-эксплуатация, восстановление и

ремонт сельскохозяйственной техники

На правах рукописи

ПРИВАЛОВ ПЕТР ВАСИЛЬЕВИЧ

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ. 7

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ........... 24

1.1. Состояние и перспективы развития технического сервиса по обеспечению работоспособности технологических комплексов машин в современных условиях......................................2 4

1.2. Система ремонтно-обслуживающих воздействий на сельскохозяйственную технику и ее влияние на эффективность работы машин......................... ....................................27

1.3 Стратегия обслуживания комплексов машин при интенсификации технологических процессов по производству сельхозпродукции.........................................................32

1.4. Проблема повышения надежности машин и условия ее обеспечения при интенсификации технологических процессов.............................................................................................37

1.5. Существующие методы обоснования эксплуатационных допусков изменения параметров состояния элементов

машин..................................................................................................41

1.6. Математический аппарат в исследованиях по обеспечению надежности и эффективности функционирования технологических комплексов машин как сложной системы..........46

1.7. Задачи экспериментальных исследований.......................................51

Заключение........................................................................................55.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОСТРОЕНИЯ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МАШИН.........................60. .

2.1. Методика моделирования процесса построения и

функционирования автономной системы технического обеспечения (ACTO) работоспособности комплекса машин.................................................................................................60

2.2 Детерминированная модель функционирования ав тономной подсистемы технического сервиса технологического комплекса машин...................................................70

2.3. Стохастическая модель функционирования автономной подсистемы технического сервиса технологического

комплекса машин.................................................................................73

Заключение.............................................................................................80

3. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МАШИН........................................................................82

3.1. Задача обеспечения процесса реализации требований

на обслуживание машин технологического комплекса......... .............82

3.2. Технико-экономические характеристики функционирования детерминированной подсистемы технического

сервиса технологического комплекса машин.....................................84

3.3. Технико-экономические характеристики функционирования стохастической подсистемы технического сервиса технологического комплекса машин...................................................87

3.4 Моделирование процесса резервирования

полнокомплектных машин технологического комплекса..................91

Заключение............................................................................................93

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОПТИМИЗАЦИИ СОСТАВА ПОДСИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА И УПРАВЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА МАШИН...........................................................................95

ф 4.1. Управление параметрами оптимизации состава автономной

0 подсистемы технического сервиса комплекса машин.........................95

4.2. Алгоритм оптимизации состава автономной системы технического сервиса технологического комплекса

машин.....................................................................................................97

Заключение............................................................................................101

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ РЕМОНТНО-ОБСЛУЖИВАЮЩИХ ВОЗДЕЙСВИЙ...........................103

#

5.1. Общий подход к решению задачи.......................................................103

5.2. Теоретическое исследование функции прогрессирующих

ф затрат на поддержание работоспособности машин...........................105

5.3. Обоснование эксплуатационных допусков изменения

параметров состояния элементов машины.........................................117

5.4. Конкретное содержание функции прогрессирующих затрат на поддержание работоспособности элементов машин (на

0 примере ходовой системы гусеничных тракторов кл.ЗО кН)............120

5.5. Обоснование эксплуатационных допусков изменения параметров состояния элементов ходовой системы

ф гусеничных тракторов кл. 30 кН.......................................................123

Заключение..........................................................................................125

6. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ...................................................................................127

#

6.1. Программа выполнения работы по надежности

функционирования автономной службы технического сервиса технологических комплексов машин и ремонтно-

обслуживающих воздействий на их элементы....................................127..

6.2. Методика сбора данных по определению параметров надежности работы машинных агрегатов технологических комплексов машин в автономных подсистемах технического сервиса..................................................................................................128,

6.3. Методика сбора данных по изнашиванию и отказам

элементов ходовой системы тракторов..............................................137

6.4. Обоснование выбора хозяйств для сбора информации......................139.

6.5 Обоснование количества объектов наблюдения..................................143 .

6.6. Контрольно-измерительные средства определения параметров состояния элементов ходовой системы

гусеничных тракторов кл. 30 кН..........................................................147.

6.7. Оценка погрешности измерений..........................................................149

Заключение...........................................................................................152.

7. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИХ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО.....................................................................:......154

7.1. Оценка показателей надежности функционирования технологических комплексов машин (на примере зерноуборочного комплекса)..............................................................154

7.2. Стратегия проведения ремонтно-обслуживающих

воздействий на машинные агрегаты зерноуборочного комплекса... 160

7.3. Оптимизация автономной системы технического сервиса технологического комплекса машин.................................................166.

7.3.1. Постановка задачи по оптимизации автономной

подсистемы технического сервиса комплекса машин...................167

7.3.2. Критерии эффективности функционирования автономной системы технического сервиса техноло-

ф гического комплекса машин..............................................................168

0 7.3.3. Оптимизация подсистемы технического сервиса

комплекса машин ( на примере подсистемы

восстановления комбайнов зерноуборочного комплекса)................171

7.4. Расчет характеристик функционирования автономной подсистемы технического сервиса

технологического комплекса машин...................................................180

7.5. Расчет оптимального резерва полнокомплектных 0 машин и эффективности их использования

(на примере зерноуборочного комплекса)...........................................185

7.6. Формирование подсистем технического сервиса ^ технологического комплекса машин (на примере

восстановления комбайнов зерноуборочного комплекса)..................190

7.7. Нормативы формирования состава автономной службы технического обслуживания машин пахотного комплекса

(на примере гусеничных тракторов кл. 30 кН)....................................205

0 7.8. Анализ номенклатуры отказов тракторов в условиях

Сибири...................................................................................................216

7.9. Классификация отказов тракторов с помощью критерия ф значимости при оценке эксплуатационной надежности

машин.....................................................................................................220

7.10. Закономерности процессов изнашивания элементов

ходовой системы гусеничных тракторов кл. 30 кН...........................225

7.11. Классификация элементов ходовой системы гусеничных <Щг тракторов кл. 30 кН по признакам надежности и

взаимосвязи..........................................................................................234

7.12. Вероятностные характеристики отказов элементов

® ходовой системы тракторов..................................................................236

ф 7.13. Определение функции прогрессирующих затрат на

ф поддержание работоспособности элементов ходовой

системы гусеничных тракторов кл. 30 кН..........................................245

7.14. Определение эксплуатационных допусков изменения параметров состояния элементов машин (на примере

ходовой системы гусеничных тракторов кл. 30 кН)..........................251

7.15. Обоснование зональных норм расхода запасных частей

ходовой системы гусеничных тракторов кл. 30 кН...........................260

щ 7.16 Оценка эффективности внедрения метода оптимальной

периодичности ремонтно-обслуживающих воздействий и контрольно-диагностических средств (на примере ходовой

системы гусеничных тракторов кл. 30 кН).........................................263

® 7.17. Оценка эффективности функционирования оптимальных подсистем автономной службы технического сервиса технологических комплексов машин (на примере звена устранения неисправностей комбайнов зерноуборочного комплекса)............................................................................................273

7.18 Оценка эффективности внедрения фирменного обслуживания технологических комплексов по производству продукции в

^ растениеводстве....................................................................................281

7.19 Предложения по организации технического сервиса

технологических комплексов машин...................................................287

Заключение...........................................................................................293

7.20 Основные условия организации и принципы обоснования ф автономной службы технического сервиса технологических

комплексов машин................................................................................297

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ...........................................299

• ЛИТЕРАТУРА.....................................................................................305

ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................340

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим условием обеспечения страны продовольствием является высокоэффективное использование производственного потенциала агропромышленного комплекса на основе максимальной мобилизации имеющихся резервов. При этом обязательным условием выступает требование своевременности выполнения технологических процессов производства сельскохозяйственной продукции, что, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к надежности работающей техники. Здесь важное значение приобретают вопросы повышения эффективности использования машинно-тракторного парка.

Затраты труда и средств на техническое обслуживание и ремонт машин за амортизационный срок значительно превышают аналогичные затраты на их изготовление. По данным [347], удельный вес издержек на эксплуатацию машинно-тракторного парка составляет 30% от общих расходов на производство продукции растениеводства. Доля затрат на техническое обслуживание и ремонт в себестоимости механизированных работ возросла до 35 %.

Наряду с необходимостью оснащения сельского хозяйства энергонасыщенной техникой на первый план выдвигается проблема повышения их надежности и долговечности. Решение этой проблемы во многом зависит от того, насколько система и нормативы технического обслуживания и ремонта будут соответствовать объективным закономерностям процесса изнашивания и старения машин, как организационно-технический уровень технического сервиса будет отвечать современным требованиям интенсификации производства.

Показатели надежности машин, заложенные при проектировании и производстве, реализуются и поддерживаются при эксплуатации и техническом обслуживании. Наибольшая эффективность использования и потребления машин достигается за счет технического сервиса, организации и оптимизации режима ремонтно-обслуживающих воздействий, расчета соотношения технологических машин и их комплексов и обслуживающего персонала. На реализацию этих мероприятий затрачиваются дополнительные средства. Поэтому возникает проблема оптимизации показателей надежности машин технологического комплекса путем тех-нико-экономического анализа результатов их работы в конкретных условиях эксплуатации каждой зоны.

Существующие в настоящее время методы не позволяют оценить эффективность затрат средств на повышение надежности машин в процессе их потребления. Нет единой и несовершенны имеющиеся методики по определению уровня надежности с учетом затрат на производство, эксплуатацию, восстановление и техническое обслуживание машин, создание их резерва, а также потерь урожая вследствие простоя ненадежных машин. Особый подход необходим при оптимизации надежности машин, используемых периодически в составе технологических комплексов при реализации интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур с учетом их биологических особенностей.

На основании изложенного, оптимизация показателей надежности и резервирования полнокомплектных машин и их элементов, обеспечивающих повышение эффективности и своевременное выполнение определенного цикла технологических операций по возделыванию сельскохозяйственных культур, является актуальной научно-технической проблемой.

Современные интенсивные технологии возделывания и производства сельскохозяйственной продукции предусматривают поточное вы-

полнение операций технологического процесса. Первым этапом перехода на доточное производство продукции растениеводства и животноводства явилось создание технологических комплексов (ТК) машин, которые рассматриваются как технологические системы (ТС) - в соответствии с ГОСТ 22954-78. С целью бесперебойной работы всей ТС необходимо обосновать и обеспечить заданные показатели надежности машин, оптимизировать автономную (приданную и обеспечивающую работоспособность конкретного технологического комплекса машин) систему технического сервиса, что определяет эффективность его работы в конкретных условиях эксплуатации при различных формах собственности и использования машин.

Основные принципы формирования технологических процессов в растениеводстве и животноводстве разработаны ВНИПТИМЭСХом, СибИМЭ, ВНИИСХТом, ВИМом, ВНИЭСХом, ГОСНИТИ и рядом других научных и учебных институтов.

Вопросы повышения надежности, долговечности и эффективности работы сельскохозяйственной техники исследованы в трудах Ю.Н.Артемьева, В. Я. Аниловича, А. И. Берга, Н.Г.Бруевича, Г.В.Веденяпина, И.Н.Ве-личкмна, Е.Л.Воловика, В.И.Виноградова, Б.В.Гнеденко, А.С.Гальперина, С.А.Иофинова, Р.В.Кугеля, Ю.К.Киртбая, В.И.Казарцева, В.М.Кряжкова, Ю.А. Конкина, И.С.Левитского, В.М.Михлина, В.С.Мкртумяна, А.МПо-ловко, А.С.Проникова, Н.С.Пасечникова, А.Ш.Рабиновича, Н.С.Сви-рщевского, А.И.Селиванова, М,М.Севернева, А.П.Соломкина, И.П.Терских, И.Е.Ульмана, Б.А.Улитовского, Н.А.Шишонка, Я.Б.Шора, М.А.Хал-фина, С.С.Черепанова и др.

Методы проектирования и моделирования технологических процессов в сельскохозяйственном производстве развиты в трудах Ю.Н. Блынско-го, А.И.Бурьянова, В.А.Гобермана, Л.И.Гунера, Б.Д.Докина, В.К.Добролюбова, Г.М.Долгодворова, Ф.С.Завалишина, В.И.Земского, С.А.Иофинова, В.Д.Игнатова, Ю.К.Киртбая, Б.А.Коганова, Н.И.Кленина,

К.Г.Колганова, Н.В.Краснощекова, А.М.Крикова, В.М.Кряжкова, В.В. Лазовского, Э.И.Липковича, Е.А.Лисунова, А. Д. Логина, В.М.Натарзана, В.М.Рогожкина, М.С.Рунчева, М.П.Сергеева, В.Д.Саклакова, В.А.Стремнина, И.П.Терских, Г.Е.Чепурина и др.

Задачи проектирования, формирования и моделирования системы технического обслуживания технологических комплексов и агрегатов исследовались в работах П.А.Андреева, В.П.Блохина, В.И.Виноградова,

A.М.Воронина, Л.И.Головашкина, Л.И.Гунера, И.П.Добролюбова, Ф.С.Завалишина, В.А.Змановского, М.С.Каплановича, Г.П.Каплуна, Л.Ф.Кормакова, Л.П.Кормановского, С.М.Костенко, В. В. Л азовского,

B.М.Лившица, А.В.Ленского, В.М.Михлина, В.М.Натарзана, Н.И.Пасечного, А.П.Соломкина, И.П.Терских, А.Е.Трунова, И.Е.Ульмана,

C.С.Черепанова, В.И.Черноиванова и др.

Общая особенность выполненных работ заключается в оценке показателей надежности машин, и не рассматриваются комплексные меры при построении рационального процесса обеспечения работоспособности машин за счет оптимизации автономной системы технического обеспечения работоспособности технологических комплексов машин при выполнении конкретного вида работы и рационализации режимов ремонтно-обслуживающих воздействий. По мере старения машин снижается их надежность, при этом прогрессируют затраты на поддержание работоспособности элементов и машин в целом, снижается их годность или потребительная стоимость. Существующие методы не позволяют оперативно дифференцировать построение рациональных процессов автономной системы технического сервиса комплекса машин при выполнении технологического процесса, планировать и оптимизировать структуру и состав ACTO ТК для поддержания работоспособности машин с заданными показателями функционирования комплекса и ми