автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в условиях республики Тунис

На правах рукописи

Аффене Мохамед Али

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ В УСЛОВИЯХ РЕСПУБЛИКИ ТУНИС

05.20.03 - «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

-7 0КТ 2015

Санкт-Петербург 2015

005563094

005563094

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Картошкин Александр Петрович

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Коваленко Всеволод Павлович

доктор технических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева»

Глущенко Андрей Анатольевич

кандидат технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства»

Защита диссертации состоится 27 ноября 2015 г. В 13 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, Санкт-Петербург, г. Пушкин, Академический проспект, д. 31, ауд.719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат размещён на сайтах: http://vak2.ed.gov.ru, http://spbgau.ru.

Автореферат разослан 30 сентября 2015 г.

Учёный секретарь ди д.т.н., профессор

сертационного совета

Смирнов Василий Тимофеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время республика Тунис является страной с развивающейся экономикой. Согласно анализу статистических данных, в республике в последнее время увеличилось количество автотракторной техники (АТТ) различного назначения, в том числе тракторов и автомобилей с дизельными двигателями. Эта техника, импортируемая из разных стран, находится в различном техническом состоянии. Возросшие потоки транспорта; потребление низкокачественного топлива, которое по физико-химическим показателям качества существенно отличается от стандартных требований; отсутствие государственного контроля за оборотом нефтепродуктов и техническим состоянием АТТ; многообразие марок и большие сроки эксплуатации АТТ резко обострили вопросы обеспечения качества эксплуатации и соответствующего ухудшения экологической обстановки в стране.

Разработка методов и средств улучшения условий эксплуатации АТТ за счёт совершенствования организации технического обслуживания для развивающихся стран должна проводиться с учётом местных особенностей эксплуатации техники в этих странах. При этом, разрабатываемые решения должны быть, применимы на существующих транспортных средствах, путём их простейшей модернизации, а разрабатываемые устройства должны быть достаточно дешёвыми и обеспечивать, не только технологические, но и экологические требования.

В связи с вышеизложенным задача организации технического обслуживания АТТ в сложных дорожно-климатических условиях республики Тунис .является актуальной.

Степень разработанности темы исследования. В решение вопросов диагностирования, технического обслуживания и ремонта АТТ российского производства внесли существенный вклад, такие учёные, как: С.А. Иофинов, В.М. Кряжков, В.М. Михлин, В.А. Аллилуев, Л.С. Орсик, Б.А. Улитовский, В.И. Черепанов, В.Я. Сковородин, М.А. Новиков, Е.А. Пучин, Л.В. Тишкин, А. П. Кар-тошкин и другие.

В связи с развитием автотракторной техники в республике Тунис важно исследование задач технического обслуживания и ремонта тракторов и автомобилей применительно к местным условиям.

Цель работы. Совершенствование организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в условиях республики Тунис.

Задачи исследования:

1. Провести анализ условий эксплуатации автотракторной техники в республике Тунис. Выявить основные факторы, влияющие на работоспособность автотракторной техники.

2. Провести расчётно-теоретический анализ основных факторов, влияющих на изменение технического состояния тракторов и автомобилей в процессе эксплуатации.

3. Разработать конструктивные мероприятия по поддержанию работоспособности автотракторной техники в условиях республики Тунис.

4. Провести эксплуатационную проверку конструктивных разработок.

5. Разработать математическую модель интеграции сервисных процессов на совмещённой станции технического обслуживания.

6. Разработать предложения по организации совмещённой станции технического обслуживания автотракторной техники.

7. Разработать рекомендации по совершенствованию организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис.

Объект исследований. Техническое обслуживание тракторов и автомобилей в республике Тунис.

Предмет исследований. Организационные и технические мероприятия по поддержанию работоспособности автотракторной техники в условиях эксплуатации республики Тунис.

Научная новизна:

- расчётно-теоретический анализ закономерностей изменения технического состояния тракторов и автомобилей при их эксплуатации в условиях республики Тунис;

- расчётно-теоретическое обоснование совершенствования организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в условиях республики Тунис;

- математическая модель интеграции процессов технического обслуживания на основе алгоритма поиска критического пути на графах для совершенствования технического обслуживания на совмещённой станции технического обслуживания.

Практическая значимость. Разработаны конструктивные решения (фильтрующий элемент, устройство для удаления подтоварной воды из ёмкостей, устройство для автоматического удаления подтоварной воды из фильтров-сепараторов, установка для испытания воздушных фильтров) по поддержанию работоспособности автотракторной техники в условиях республики Тунис;

- разработаны рекомендации по совершенствованию системы технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис;

- разработана организационная структура совмещённой станции технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис.

Методология и методы исследования. При выполнении исследований применялись теоретические и экспериментальные методы, в том числе исполь-

4

зовались программные продукты Microsoft Excel для синтеза уравнений регрессии, MathCAD14 для решения задач критического пути, STATISTICA10 для статической обработки экспериментальных данных, экономические информационные системы. Теоретические исследования базировались на методах теории фильтрации, на моделировании интеграции процессов в области технического обслуживания. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими стандартами на основе общепринятых методик испытания. Результаты расчётных и экспериментальных исследований обладают достаточной точностью и сходимостью.

На защиту выносятся:

- расчётно-теоретическое обоснование организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в условиях республики Тунис;

- математическая модель интеграции процессов технического обслуживания и алгоритм поиска критического пути на графах для совершенствования технического обслуживания на совмещённой станции технического обслуживания;

- организационная структура совмещённой станции технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис;

- конструктивные решения (фильтрующий элемент, устройство для удаления подтоварной воды из ёмкостей, устройство для автоматического удаления подтоварной воды из ёмкостей, установка для испытания воздушных фильтров) по поддержанию работоспособности автотракторной техники;

- рекомендации по совершенствованию системы технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис.

Достоверность и апробация результатов. Достоверность результатов при теоретических исследованиях достигнута выбором обоснованных исходных данных и сопоставлением расчётных и экспериментальных значений. Достоверность экспериментальных исследований подтверждена выбором современных методов и средств измерений с учётом погрешностей, проверкой и тарировкой приборов, а также соблюдением требований действующих стандартов.

Основные положения диссертационной работы, доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях, «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», в Санкт-петербургском ГАУ. Санкт-Петербург, Пушкин, 2013, 2014, 2015 г, на международной научно-практической конференции «Новые горючие и смазочные материалы с присадками», Санкт-Петербург, МАПИ, 2015 г, на International Conference on Engineering Education and Research «ICEER-2013», Marrakesh, 2013 r.

Внедрение. Фильтрующие элементы испытаны и внедрены фирмой «Опытные теплицы» (Шотт Мерьем, г. Сусс); сравнительные испытания воз-

5

душных фильтров выполнены, и методика их проведения внедрена в лаборатории фирмы «ГнФ Филтер СА»; методика проведения лабораторных испытаний воздушных фильтров внедрена в процесс высшего образования Института Высшей Агрономии (г. Сусс); разработанная установка для испытания воздушных фильтров внедрена в учебный процесс, а математическая модель интеграции сервисных процессов при техническом обслуживании используется при выполнении научно-исследовательских работ на кафедре «Автомобили, тракторы и технический сервис» Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 3 патента и два положительных решения на патенты на полезные модели, подана заявка на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из ведения, четырёх глав, заключения, списка используемой литературы из 186 наименований отечественных и зарубежных источников и приложения. Работа изложена на 210 страницах машинописного текста, содержит 93 рисунка, 39 таблиц и 3 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, изложена научная новизна и практическая значимость работы, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ состояния вопроса и определены задачи исследования.

В результате изучения административно-хозяйственной деятельности республики Тунис установлено, что республика находится на подъёме своего экономического развития. Сельскохозяйственный сектор является важной частью экономической структуры страны. Сельское хозяйство в Тунисе составляет 12% от валового дохода страны и 9,6% экспорта, использует 16,3% рабочей силы. Площади сельскохозяйственных земель составляют 10,5 млн. га, 65% от общей площади страны, из них пахотных земель - 48%. Пахотные земли находятся в распоряжения 516 тыс. малых хозяйств, из которых 54% с площадью менее 5 га. Эти хозяйства занимаются выращиванием зерновых культур, овощей, оливковых и других садовых деревьев, а также животноводством.

По состоянию на декабрь 2014 г. автотракторный парк Туниса состоит из 1753722 единиц техники. В среднем годовой прирост составляет 4%. Парк тракторов мощностью более 75 лошадиных сил составляет только 27% всего количества. Число фермеров, использующих прокат сельскохозяйственной техники для

обработки почвы, посева, удобрения, прополки, и уборки составляет около 443,5 тыс. человек на январь 2014.

Природно-климатические условия эксплуатации тракторов (автомобилей) характеризуются температурой окружающего воздуха до + 50°С, относительной влажностью 17 ... 30%, уровнем солнечной радиации 540 ... 670 кДж/см2 в год, количеством атмосферных осадков 70 ... 150 мм, скоростью ветра 15 ... 40 м/с, пыльными бурями продолжительностью 60 ... 260 дней в году. Перечисленные условия являются порождающими факторами пылеобразования, причём пыль содержит от 65 до 82 % 8Ю2, 9 ... 21% А1203, до 3% Рс2(Ь а также от 0,3 до 40 % различных комбинаций водорастворимых солей. При скорости ветра 5 ... 10 м/с средняя запыленность составляет 1,5 ... 2,5 г/м ; при вспашке (культивации) и ветре 10 ... 15 м/с она доходит до 3,5 ... 5,0 г/м3. Жара и солесодержащая пыль большой концентрации в атмосфере отражаются на работоспособности системы питания, охлаждения и смазки двигателей. Количество проникающей в двигатель пыли зависит от эффективности работы воздушных, топливных и масляных фильтров. При большом суточном перепаде температуры происходит конденсация водяных паров и их скопление в топливных баках и ёмкостях. При высоком содержании водорастворимых солей в пыли (до 40%) они растворяются в воде, образуя коррозионно-активную среду. Существующая система фильтрации не в состоянии очищать топливо от абразивных механических примесей и коррози-онно-опасного диспергированного водного раствора солей (сильного электролита).

Результаты исследований показывают, что независимо от типов и марок автомобилей, тракторов и двигателей наиболее существенное влияние на их работоспособность в полузасушливой зоне республики Тунис оказывают природно-климатические условия (68 ... 78% отказов) и в первую очередь запылённость воздуха (38 ... 47% отказов).

Международные дилеры осуществляют 15% от общей потребности в техническом обслуживании и ремонте автомобилей. Большинство организаций по техническому обслуживанию и ремонту тракторов находятся в частном секторе. Изменение технического состояния тракторов и автомобилей при их эксплуатации в условиях Туниса вызывает необходимость корректировки операций технического обслуживания (ТО) и совершенствования его организации.

Вторая глава посвящена расчётно-теоретическому анализу условий эксплуатации автомобилей и тракторов в условиях республики Тунис.

Высокая пылевая нагрузка (8 ... 10 г/м3) при эксплуатации тракторов и автомобилей в республике Тунис серьёзно нарушает нормальную работу серийных воздушных фильтров. В этой связи нами выполнено расчётно-теоретическое обоснование необходимости улучшения фильтрации воздуха. Независимо от

7

технологической схемы, конструктивного исполнения и грязеёмкости системы очистки, поступающая в двигатель с воздухом, пыль ((¿п) улавливается фильтром (£)ф), частично оседает на стенках впускного тракта (Qe.ni), а некоторая часть её попадает в цилиндры (Оч).

Оп = Оф + Qe.ni + Оц, (1)

Проведен сравнительный расчёт системы очистки воздуха серийным бумажным фильтром (Qб.ф) и предлагаемым фильтрующим элементом (Оп.ф.э.). Уравнения баланса распределения пыли по системам двигателя имеет вид:

- для двигателя со штатной системой очистки воздуха

Qг^ = Qm.ii. + <2 Э. + Qф.n. + Qc.ni. + Qк.м. + Qк.c. + Ов.г, (2)

- для двигателей с предлагаемым фильтрующим элементом

Qn = Qn.ф.э. + Qe.ni. + Qк.м. + Qк.c. + Qв.г, (3)

С целью определения количества пыли, проникающей в картерное масло, преобразуем уравнения баланса и получим

= бе. + йк.м. + йв.г., (4)

где: Qв., Qк.м., Ов.г - количество пыли в воздухе цилиндра, в картерном масле, в выхлопных газах.

Количество пыли, попадающей в цилиндры двигателя, зависит от эффективности очистки и грязеёмкости воздушного фильтра. Проведенные сравнительные расчёты показывают преимущество использования объёмных фильтрующих элементов для очистки воздуха в дизелях, эксплуатирующихся в условиях повышенной запылённости, влажности и солесодержания.

Выполнено расчётно-теоретическое обоснование необходимости удаления подтоварной воды из дизельного топлива при его транспортировании, хранении и использовании в условиях республики Тунис. В этой связи нами рассмотрен механизм попадания воды в дизельное топливо при эксплуатационных операциях. Количество водяных паров (Себе)), попадающих в емкость (резервуар, транспортную цистерну, заправочную ёмкость и т. п.) в процессе выдачи из нее топлива (при его сливе, заправке техники и т.д.) определяем из выражения: Свбд = 0,001■ Уп ■ Св, где Уп - объём сливаемого из ёмкости топлива, м ; Св - относительная влажность воздуха во время слива топлива, %. Количество атмосферной влаги, поступающей в емкость при большом дыхании, определяем из выражения:

= — ~(Ра ~ Ркв —Ру)Св, где ркв - давление в резервуаре, Па; Ру -

а

упругость паров воздуха, Па; С„ - абсолютная влажность воздуха, г/м3,Ра - атмосферное давление, Па.

Количество влаги, попавшей в дизельное топливо через зазоры в горловине резервуара, равно

IkRÖD р _ s

q _-<2£Цл_ где /j _ радиус горловины, м; 5 - средняя величина за-

1000

зора, м; Doc - количество осадков, мм. Количество влаги, сконденсировавшейся на внутренних поверхностях ёмкостей при понижении влажности (GeA„J, в промежуток между разгерметизацией (Свпор) и наливом нефтепродукта (Свиа1) Gem„ = 0,001Уемк (Св,юр - Св„а1). Суммарное количество влаги, попавшей в ёмкость с дизельным топливом, составляет Ge - Ge6d + Ge3 + Gß,„„.

Количество подтоварной воды, образовавшейся в ёмкости за некоторый промежуток времени, находим из выражения

= л- Nn,V„zd, 2//„+3//, (5)

~ 2g р.-р. ц„+ц. ' где Vomc - объем подтоварной воды, м1; N - количество микрокапель воды в единице объема топлива в начальный период, шт/м3; V„ —объем топлива в ёмкости, м3; т - продолжительность осаждения микрокапли воды, с.

Именно этим количеством свободной воды следует задаваться при расчете средств для обезвоживания топлива при эксплуатации транспортной, сельскохозяйственной и другой техники. Проблема удаления подтоварной воды из ёмкостей различного объёма решена с помощью устройств (патенты на полезную модель № 151681 и № 152296).

Интенсивное старение масла, неправильный его выбор, некорректная замена масла на другой сорт для конкретного типа двигателя и условий эксплуатации может быть причиной выхода из строя двигателя. При длительном использовании моторного масла в двигателе под действием высоких температур и нагрузок происходит интенсивное его старение (потеря смазывающих свойств).

Концентрация загрязнителей в картере двигателей при бесконечном числе доливок свежего масла для компенсации угоревшего определяется уравнением:

(6)

где qi~ концентрация примесей после первой доливки, мг; S - степень опорожнения картера двигателя перед доливкой.

Изменение состава масла в двигателях в процессе работы может характеризоваться долями свежего масла Ree и первоначальной заправки Rn . Нами получены уравнения для определения Ree и Rn.

Rce=nr+^,0-n} [l+ Гп1,(п-1) + Х!,(п-1)п+...+ X,:,f"-0j-r\ (7)

Rn=\-Rce, (8)

где rt - порядковый номер долива.

Эти уравнения позволяют проследить динамику старения масла. Уравнения являются основой для определения браковочных показателей моторных масел. Расчёты по предлагаемым уравнениям показывают, что за нормативный период между заменами масла при нормативных его расходах происходит 3,5 ... 4,0 кратное его обновление у бензиновых двигателей и 1,5 ... 2,0 кратное у дизелей. Выполненные расчёты позволили построить номограмму корректировки периодичности замены моторных масел в эксплуатирующихся двигателях.

В зависимости от состояния эксплуатируемой АТТ в различных климатических условиях процессы ТО и ремонта имеют различную продолжительность. Для обоснования совмещённой станции технического обслуживания (ССТО) тракторов и автомобилей в республике Тунис предложена математическая модель интеграции процессов ТО. В этой связи при проектировании ССТО необходимо организовать одновременное выполнение технологических процессов, которое позволит сократить время обслуживания трактора (автомобиля).

В основу математической модели положена задача отыскания критического пути на графах, как инструмента для планирования управления процессами.

Весь процесс технического обслуживания представлен в виде ориентированного графа (рисунок 1), где узлами (вершинами) являются события, а рёбрами - выполняемые операции.

Рисунок 1- Представление процесса технического обслуживания в виде ориентированного графа.

На продолжительность выполнения операции влияют такие факторы, как квалификация персонала, применяемое оборудование, а также техническое состояние объекта. Функциональную зависимость продолжительности выполнения операции от различных влияющих факторов определены в виде аддитивной функции.

где: Тн — норма времени, отводимая на выполнение данной операции, мин.; К — квалификация персонала, единиц отремонтированной техники; О — оборудо-

Т= Тн( 1 -ТК)-ТО + ТСО),

(9)

вание, срок отставания от текущего, год; СО — состояние объекта, срок отставания от текущего, год.

Разработанная функция разложена на зависимости производительности выполнения операций от соответствующих составляющих. Норма времени Тн

задаётся технической документацией и является главной определяющей величиной продолжительности выполнения операции (рисунок 2, а).

/

"А т0

мин

В О,ГОД

Рисунок 2 - Зависимость продолжтельности выполнения операций от: а - нормы времени; б - квалификации персонала; в - модификации оборудования; г - технического состояния объекта.

Величина сокращения времени выполнения операции в зависимости от квалификации персонала представлена на рисунке 2, б. Оборудование влияет на величину времени выполнения операции за счёт использования более современных технологий (рисунок 2, в). Техническое состояние объекта и его влияние оценивается качественными показателями (рисунок 2, г).

Квалификация персонала (К) является функцией от образования работника {ОБР), опыта его работы (ОР), частоты повышения квалификации (ПК)

К - § (ОБР; ОР; ПК). При этом квалификация представляется в виде мультипликативной функции К = 2 ■ Кобр • Ког • Кпк (где: X— число единиц отремонтированной техники, тыс; К0бг — коэффициент учитывающий образова-

ние работника; КОР — коэффициент учитывающий опыт работы исполнителя, год; Кпк — коэффициент учитывающий повышение квалификации, год). Зависимость коэффициента, учитывающего образование работника, показывает, что высшее образование не изменяет квалификацию работника, а отсутствие образования фактически сводит квалификацию «нет» (рисунок 3, а). Коэффициент, учитывающий опыт работы исполнителя полагает, что к 15 годам работы достигается такой уровень мастерства, повышение которого в дальнейшем не приводит к заметному повышению квалификации К, в то время как отсутствие опыта работы сводит на «нет» квалификацию работника (рисунок 3, б). Влияние повышения квалификации на квалификацию работника в целом показывает, что работник, не проходивший обучение 10 и более лет, теряет квалификацию (рисунок 3, в).

0,5

01

а 6 В

Рисунок 3 - Зависимость квалификации работника от: а - образования; б - опыта работы; в - повышения квалификации.

На основании представленных зависимостей можно изменять продолжительность выполнения технологических операций, а также оценивать влияние каждого фактора на этот показатель.

Третья глава «Методика экспериментальных исследований. Экспериментальная установка и применяемая аппаратура»

В процессе экспериментальных исследований проведены исследования состава пыли, характерной для сельскохозяйственных почв республики Тунис, выявлены размеры абразивных частиц пыли, для их удаления из очищаемого воздуха изготовлены фильтрующие элементы с заданной пористостью. Для улучшения процессов очистки воздуха и топлива нами был разработан фильтрующий элемент (заявка на полезную модель № 2015107629/06 (012267), а также состав и способ получения фильтрующего элемента (заявка на изобретение № 2015130151/17 (046453).

Разработаны мероприятия по удалению подтоварной воды из ёмкостей хранения дизельного топлива. С использованием разработанных водо-

поглощающих фильтрующих элементов создано и запатентовано устройство (патент на полезную модель № 152296) для удаления отстойной воды из нижних слоев топлива в ёмкостях до 50 л (бочки, канистры и т.д.) (рисунок 4).

Рисунок 4 - Устройство для удаления отстойной воды из канистры: 1 - устройство; 2 - горловина; 3 - канистра; 4 - отстойная вода; 5 - фильтрующий элемент; 6 - дизельное топливо.

Задачей устройства для автоматического удаления воды из фильтров-сепараторов дизельного топлива (рисунок 4) является автоматизация процессов контроля уровня отстойной воды в фильтрах-отстойниках дизельного топлива и её своевременного слива из ёмкостей объёмом свыше 1000 л.

Рисунок 5 - Устройство для автоматического удаления воды (патент на полезную модель № 151681).

Методика исследования процессов фильтрации воздуха применительно к условиям эксплуатации тракторов и автомобилей в республике Тунис разработана с целью определения эффективности предлагаемого фильтрующего элемента. Для испытания воздушных фильтров была изготовлена экспериментальная установка (рисунок 6, рисунок 7).

Рисунок 6 - Установка для испытания воздушных фильтров по патенту на полезную модель № 151770.

Рисунок 7 - Схема установки для испытания воздушных фильтров: ! - воздухозаборник; 2 - источник горячего воздуха; 3 - трубопровод подачи горячего воздуха; 4 - парогенератор; 5 - трубопровод подачи пара; 6 - генератор пыли; 7 -трубопровод подачи пыли; 8 - блок управления; 9 - испытуемый фильтр; 10 -вакуумный насос; 11 - выходной патрубок; 12 - вакуумметр на выходе; 13 -смотровое окно; 14 - вакуумметр на входе; 15 - корпус установки.

Для определения степени срабатываемости моторного масла в процессе эксплуатации АТТ в республике Тунис нами применён простейший метод определения работоспособности моторных масел с помощью индикатора и разработана методика контроля работоспособности и корректировки сроков смены моторных масел. Реализовать разработанные конструктивные решения предлагается в условиях ССТО. Методика организации ССТО тракторов и автомобилей в республике Тунис разработана с учётом местных условий эксплуатации АТТ. Особенностью организации ССТО является необходимость обслуживать автомобили (легковые и грузовые) и тракторы на одной площадке, используя общую материально-техническую базу.

Четвёртая глава «Результаты экспериментальных исследований по совершенствованию организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис».

Основываясь на российском и зарубежном опыте с учётом особенностей эксплуатации автотракторной техники в республике Тунис, нами разработана структурная схема, в состав которой входит блок-схема приёма трактора (автомобиля) на техническое обслуживание (ремонт), блок-схема обслуживания (ремонта), блок-схем контроля качества обслуживания (ремонта), блок:схема выдачи трактора (автомобиля). Особенностью структурной схемы технического обслуживания является включённая в схему возможность обслуживания тракторов в полевых условиях. В качестве примера представлено в общем случае моделирование процесса ТО в полевых условиях (рисунок 8), пример решения задачи (рисунок 9) и характеристики операций процесса ТО.

Шм1с1050П Ехсс! Caneny.xls

Файл Правка £ид Вставка Формат Сирене Дашые Окно ¿правка [Поиск еешехгз : - _ в X

й ва •-»>.•»»«!»">» - ОННВ*

К13 - й =СУММПРОИ36(В4В17.ЕДЕ17)

„ А .. в с 0 Е Г —

иижишшшшшшш шшшпш щяшщшшшшяш

Нах анм« ол«рлф«1 Дуга Наш» - т Событие № Вход г. -

Ос-отров«.,, 2 „ Обьект ремонта доставлен на СТО •К4-Л

д»'»я 0вм.н • эону р«исни 0 Оформлены документы о приемке в ремонт • Кй-Х 0_

Обьект вымыт и готов к ремонту • С Я.МЕ с П и<»(№1 ^ОТ17. №. «Я ад» 17) •КЬМ в

7 Наругнда имп о«м..а 15 п Объект продиагностирован ■ С М.МЕС Л И«054»0*17.1?.М1$4 •ю-л 0_

Дагиостироиии« 1«хицч«с>ого сос ,5 Обьект разобран • СЪМИЕСЛИ0КИ4 $0117.13 ДИ4.$6$171 >км 0_

Произведены ремонтные воздействия

л „ „ •сушеспто** юи7.ызе*4-ки7) •к>л 0_

----- Обьект собран

Р™™, ..„.«,,«. .,.,„„ Об> Параметры поиска решения т

м 15 •К11-Л1 [1_

^ Сбос^л обмха ремонта го .1» 'Л! Максимальное время: ¡шиш секунд | ОК I ■К12-Л2 ._>_

и 1т«с1иро»аим* И ПрО!«р«а МСПрЯ1НО< р Предельное число итераций: (Гоо Отмена -Л

П7 Оформмми« дауденю* и рас-«! с 0.0»«« Относительная погрешность: [0,000001 Загрузить модель... 1

* л».....«-.......... | Допустимое отклонение: [б % Сохранить модель... )

8_ "ГГ~ Сходимость: 10,0001 Споаека

Линейная модель Г Автоматическое масштабирование 1

\м < . «ХКриП/ 15* Неотрицательные значения Г" Показывать везультаты итераций >¡1

Действия - Автофигуры * \ ч □ о щ щ са И 2а 2. - оценки назности лим£йная 6 прямые г квадратичная С центральные <• Иыотома <~ сопряженных градиентов

Готово _ [ ним

Рисунок 9 - Пример решения задачи определения операций критического пути на совмещённой станции технического обслуживания.

Таблица 7 - Характеристики операций процесса технического обслуживания.

№ п/п Название операции Дуга Начало Конец Продолжительность, мин.

1. Выяснение по телефону характера повреждения объекта 1 1 2 • 3

2. Согласование даты и времени приезда на ССТО 0 1 2 1

0 1 2 3

4. Наружная мойка объекта 1 2 3 6

16 Сборка объекта ремонта 1 6 7 30

17 Тестирование и выявление недоработок 1 7 8 5

0 8 9 6

23 Мойка и уборка объекта

24 Устранение дефектов 1 8 9 20

25 Заполнение карточки инженером-технологом 0 8 9 2

Продолжительность прохождения операций критического пути возможно сократить за счёт внедрения нового оборудования, за счёт использования более квалифицированных специалистов и т.д. Сокращение времени выполнения операций, не входящих в критический путь 1,4, 17 и 24 (таблица 7) представляется не целесообразным, т.к. приведёт к снижению качества выполнения операций.

РАЗЫ 5РКА ск

ок РАСКА ЭЛЕ Nf ЕНТО КУЗС ВА

1 МОНТАЖ Д ■

■ ОНИРОвАНИС СТЕКОЛ ■

ионтт оплив НОЙ АГ ПАРАГ Pbl ■

СБС РКА

ок >АСКЛ ЭЛЕ1У, IEHTO $КУЗ( )ВА ЭКОНОМИЯ ВРЕМЕНИ ЗА СЧЕТ ИНТЕГРАЦИИ ОПЕРАЦИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

I U№ 1 МО НО ■ ТАжИ ТОНИРОВАНИЯ ^В СТЕКОЛ | II II

Щ РЕМОНТ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ | 30 ми

Г~1 операции критического тутн (неинтегрируемые)

Рисунок 10 - Интеграция операций технического обслуживания

Создание ССТО обосновано особенностями ведения сельского хозяйства в республике: наличием мелких фермерских хозяйств и частных землепользователей, у которых имеется различная техника, включая легковые и грузовые автомобили : и тракторы. Фермеру экономически выгоднее обслуживать всю имеющуюся

технику в одном месте на ССТО. Крупные сельскохозяйственные узкоспециали-| зированные кооперативы не имеют своего машинно-тракторного парка, при

необходимости выполнения механизированных работ они арендуют трактор частного владельца с комплектом сельскохозяйственных машин. В этой связи | предлагается на ССТО организовать площадку хранения арендуемой техники.

; При исследовании состава грунта и

почвенной пыли определены фракционный, минералогический, химический и дисперсионный составы. В полузасушливых регионах минералогический состав пыли сформирован I из силикатных пород кварцевых песков высо-

кой химической активности и пылевого высоко абразивного минерала. Рисунок 11- Дисперсионный состав пыли на входе в фильтр (Д ,%).

Эксперименты показали, что пыль с

бездорожья содержит в 4 раза больше водорастворимых солей, чем пыль дорог с твёрдым покрытием.

Анализ состава почв в контрольных точках республики Тунис указывает на наличие большого количества кварца с преобладанием частиц пыли размерностью 0.05 ... 0,005 мм (рисунок 11), твердостью 1120 кгс/мм2 и солесодержанием 20 ... 30% (рисунок 12).

Рисунок 12 - Солесодержание почвенных фракций, включая пыль.

Штатные фильтрующие элементы в виде плоской бумажной перегородки не очищают в должной степени подаваемый в двигатель воздух. Целесообразнее использовать в этом случае фильтрующие элементы объёмного типа. Для работы в условиях сверхзапылённости и повышенной влажности была разработана конструкция фильтрующего элемента (рисунок 13). Уже при скорости 4 м/с сопротивление штатного фильтра (Ар =1,5 кПа) становится практически равным сопротивлению фильтрующего элемента при скорости потока воздуха в 10 м/с. Замену штатных фильтрующих элементов на разработанные необходимо осуществлять на ССТО.

400 600 800 X, мкм

■ Бетлорожьс

. Дороги с твердым покрытием

Рисунок 13 - Фильтрующий элемент: а - положительное решение по заявке

на полезную модель № 2015107629/06 (046453); б - положительное решение по

заявке на полезную модель № 2015138248/17 (058616)

В результате проведенных испы- „ т%

е-

тании доказано, что с помощью пред- |

ложенного фильтрующего элемента *

происходит не только коалесценция ка- ;

пель воды, но и очистка воздуха от ме- |

ханических примесей. :

Рисунок 14 - Эффективность поглощения влаги водопоглощающим элементом

= 0.0033*J + 0.5703K ,6.2816 RJ =0,9976

J

Относительная влажность до фильтра

За один и тот же период времени, предлагаемый фильтрующий элемент задержал влаги в 3 раза больше, чем штатный фильтрующий элемент (рисунок 14). При этом сопротивление предлагаемого фильтрующего элемента составило 1,1 кПа, а сопротивление штатного фильтрующего элемента «КиЬсНа» составило 5,0 кПа. Испытания проводились в течение 5-ти месяцев 2014 г. За период испытаний трактор с дизельным двигателем КиЬкПа — 2410 выполнил весь комплекс работ по обработке почвы с учетом агротехнических требований. Испытуемые фильтры показали высокую эффективность. Финансовые затраты на обслуживание сократились в 5 ... 6 раз.

Исследования в условиях эксплуатации показали, что фильтрация дизельного топлива с удалением конденсатной солесодержащей воды предотвращает попадание воды в прецизионные пары топливной аппаратуры и устраняет возможность заклинивания топливного насоса высокого давления. Эксперименты по очистке бензина в двигателях с помощью разработанного фильтрующего элемента на основе пористого поливинилформаля (заявка на изобретение № 2015130151/06 -046453) установлено, что очистка бензина от механических примесей и воды осуществляется до полного насыщения фильтра водой. Кроме того, удаление подтоварной (отстойной) воды позволяет устранять условия биопора-

Рисунок 15 - Номограмма определения сроков смены моторного масла при эксплуатации автомобилей в условиях полузасушливой зоны республики Тунис: 1 -коэффициент свежести масла а«,; 2 - содержание Ре, 81 (%); 3 - содержание топлива в моторном масле (%); 4 - массовая доля механических примесей в моторном масле (%); 5 - коэффициент корреляции Кв.

По результатам экспериментальных исследований работоспособности моторных масел построена номограмма (рисунок 15) и разработана методика замены моторного масла в зависимости от его состояния.

Предлагаемую методику определения работоспособности моторного масла, возможно, применять в условиях эксплуатации для принятия решения о кор-

ректировке сроков замены моторного масла в двигателе после выполнения энергоёмких работ, в условиях повышенной запылённости, в условиях ограниченного воздухообмена или при работе на некачественном топливе.

Рекомендации по совершенствованию организации технического обслуживания тракторов и автомобилей разработаны с учётом условий их эксплуатации в республике Тунис. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения разработок может составить 118,4 тыс. динар (4,3 млн. руб.)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ условий эксплуатации автотракторной техники в республике Тунис выявил основные факторы, влияющие на работоспособность АТТ. К ним относятся высокая температура воздуха в полузасушливой зоне активного земледелия (не ниже 10°С зимой и до 55°С летом), повышенная влажность (до 90%, отн.) в прибрежных районах в сочетании с высокой температурой и высокое со-лесодержание в пылевом облаке (4,5 ... 8,9 мСм/см) при обработке почвы. Запылённость воздуха (до 17 г/м3), высокая концентрация солесодержащей пыли в воздухе (50 ... 60%) показали, что пыль с бездорожья содержит в 2,0 ... 2,5 раза больше водорастворимых солей, чем с дорог (20,5 % против 8,4%).

2. Расчётно-теоретический анализ выявленных факторов, влияющих на изменение технического состояния тракторов и автомобилей в процессе эксплуатации позволил сделать следующие выводы.

Сравнительные расчёты качества фильтрации различными фильтрующими элементами показали, что эффективность стандартных воздушных фильтров доходит до 80%, а объёмные фильтры могут обеспечить эффективность фильтрации до 90 ... 94%. Расчёты позволили определить массой габаритные размеры и рекомендовать состав воздушных фильтров объёмного типа.

Теоретически рассмотрен механизм поступления воды в дизельное топливо в условиях республики Тунис при транспортных, складских и заправочных операциях. Ускоряющим фактором поступления воды является температура и влажность воздуха (особенно в прибрежной зоне). Рассчитано среднесуточное поступление воды в ёмкости хранения и на этой основе определён объём водопоглощающего элемента (20 см3) для устройства удаления воды из ёмкостей до 50 л. Предложен способ удаления подтоварной воды из ёмкостей объёмом свыше 500 м3.

Теоретически обоснована необходимость корректировки периодичности смены моторных масел в сторону уменьшения, т.к. ресурс работы техники в республике составляет 40 ... 50% от заявленного заводом - изготовителем.

Теоретически обоснована организация ССТО. Предложена математическая модель интеграции процессов технического обслуживания, позволяющая варьировать время выполнения технологических операций за счёт образования, ква-

20

лификации и опыта сотрудников, а также модификации оборудования, технического состояния объекта и норм времени на ТО. За счёт сокращения продолжительности операций критического пути удаётся уменьшить время производственного цикла, а за счёт удлинения операций некритического пути экономить денежные средства.

3'. Разработаны конструктивные решения по поддержанию работоспособности автотракторной техники продолжительное время в исправном состоянии (фильтрующий элемент, устройство для удаления воды, устройство для автоматического удаления воды).

4. Проведена эксплуатационная проверка разработанных конструктивных решений в условиях эксплуатации АТТ в республике Тунис.

Предложенный фильтрующий элемент вобрал в себя влаги в 3,2 раза больше, чем штатный фильтрующий элемент трактора Kubota. Использование водопоглощающих фильтров позволяет полностью собирать отстойную (подтоварную) воду из нижних слоёв топлива с днища переносных и стационарных ёмкостей (канистры, бидоны, бочки, топливные баки) объёмом не более 50 литров. Затраты времени на обслуживание ёмкостей хранения топлива сократились в 5 ... 6 раз. Использование устройства для удаления воды из ёмкостей более 500 м3 заключается в автоматизации процесса контроля уровня отстойной воды и её автоматического слива.

Суммарное содержание механических примесей в моторных маслах, определённое спектральным анализом при предельных нормативах 0,020 ... 0,021% до 10 тыс. Км пробега. Через 1000 км составляет 0,70 ... 0,73% ,а после 10 тыс. Км, достигает 2,1%. При этом кремнистые соединения превышают норму (0,01%) в 30 ...105 раза и составляют 0,25 ... 0,95 % от присутствующих механических примесей.

Методика определения работоспособности моторного масла позволяет в условиях эксплуатации принимать решения о корректировке сроков замены моторного масла в двигателе.

5. Предложена организация совмещённой станции технического обслуживания АТТ, особенностью которой является проведение технического обслуживания и ремонта легковых, грузовых автомобилей и тракторов. На ССТО выделена общетехническая зона, а также площадь хранения арендуемой сельскохозяйственной техники.

6. Организационная структура ССТО учитывает местные условия эксплуатации и профессиональную подготовку технического персонала. Разработаны рекомендации по совершенствованию системы технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис.

8. Критериями совершенства предложенной организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в республике Тунис являются, сокращение времени технического обслуживания, повышение качества, снижение себестоимости обслуживания и продление срока службы автотракторной техники.

9. Суммарный годовой экономический эффект от внедрения мероприятий по совершенствованию организации технического обслуживания тракторов и автомобилей в условиях республики Тунис составляет 118405 динар (4 млн. 300 тыс. руб.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Аффене, М.А. Особенности эксплуатации автомобилей и тракторов в республике Тунис/ М.А. Аффене, В.В. Беляков // Известия МААО, выпуск № 16, том 4, 2013. - с. 288 ... 295.

2. Аффене, М.А. Использование пористых композитных материалов для фильтрации широкого спектра газовых сред / А.П. Картошкин, Л.А. Ашкинази, М.А. Аффене, В.В. Чипизубов// Ж. «Компрессорная техника и пневматика», № 4, 2014.-с. 39 ...43.

Патенты

3. Устройство для удаления воды из дизельного топлива/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин// Патент на полезную модель № 152296. МПК Б02М 37/22, В60К 15/073. Опубл. 20.05.2015. Бюлл. № 14 - 2 с.

4. Устройство для автоматического удаления воды из фильтров-сепараторов дизельного топлива/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин// Патент на полезную модель № 151681. МПК Б02М 37/22. Опубл. 10.04.2015. Бюлл. № 10-2 с.

5. Устройство для испытания воздушных фильтров/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин, Л.А. Ашкинази, В.В. Чипизубов// Патент на полезную модель № 151770.МПК ГО2М 35/02. Опубл. 20.04.2015. Бюл. № 11 - 12 с.

6. Фильтрующий элемент/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин//Положительное решение по заявке на полезную модель № 2015107629/06 (046453). .

7. Фильтрующий элемент/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин//Положительное решение по заявке на полезную модель № 2015138248/17 (058616).

8. Состав и способ получения фильтрующего элемента на основе пористого поливинилформаля/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин, Л.А. Ашкинази, В.В. Чипизубов//Заявка на изобретение№ 2015130151/06 (046453).

в других изданиях

9. Аффене М.А. Анализ состояния автотракторного парка республики Тунис/ Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. - ФГБОУ ВПО СПбГАУ.: 2012. - с. 182... 186.

22

10. Affene M.A. Post-graduate Qualification Improvement Agro-engineers on the Problems of Technical Ecology/ M.A. Affene, A.P. Kartoshkin. International Conference on Engineering Education and Research «ICEER-2013», Marrakesh, 2013. -P. 410 ... 417.

11. Аффене M.A. Удаление отстойной воды из баков хранения дизельного топлива/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин// Улучшение эксплуатационных показателей и технический сервис автомобилей, тракторов и двигателей: Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции. - ФГБОУ ВО СПбГАУ.: 2015.-с. 195 ... 202.

12. Аффене М.А. Обводнение дизельного топлива при транспортировке, хранении и заправке/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин// Новые горючие и смазочные материалы с присадками: Сборник научных трудов VIII Международной научно-практической конференции. МАПИ, СПб, 2015. - с. 49 - 59.

13. Аффене М.А. Полимерные пористые фильтры для очистки эксплуатационных материалов автотракторной техники/ М.А. Аффене, А.П. Картошкин, Л.А. Ашкинази, В.В. Чипизубов, В.Н. Скобелев// Новые горючие и смазочные материалы с присадками: Сборник научных трудов VIII Международной научно-практической конференции. МАПИ, СПб, 2015. - с. 151 - 169.

Подписано в печать 28.09.15 г. Формат 60x84 I/16 Печать трафаретная. 1,0 усл. печ. л. Тираж 100 экз.. Заказ №27 Отпечатано с оригинал-макета заказчика в ООО «СТО», г. Санкт-Петербург-Пушкин, Петербургское ш. д.2., +7 (812) 970-10-20