автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование технического обслуживания, ремонта и эксплуатации лесотранспортных машин

На правах рукописи

¿/О

Бурмистров Валерий Алфеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, РЕМОНТА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕСОТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Специальность 05.21.01 - «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Йошкар-Ола 2013

005541435

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ухтинский государственный технический университет» на кафедре лесных, деревообрабатывающих машин и материаловедения.

Научный руководитель: Скрыпников Алексей Васильевич,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Смирнов Михаил Юрьевич,

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры транспортно-технологических машин,

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Поволжский государственный технологический университет»

Кручинин Игорь Николаевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры транспорта и дорожного строительства, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный лесотехнический университет»

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет леса»

Защита состоится «27» декабря 2013 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д.212.115.02 при ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» по адресу: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет».

Автореферат разослан «21» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

£

У /

К. П. Рукомойников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время на лесосечных, лесотранспорт-ных работах эксплуатируется техника, сданная на серийное производство в шестидесятых и семидесятых годах.

Из-за отсутствия собственных средств у предприятий лесного комплекса в последние годы не проводится обновление машин и оборудования, в которых за срок их службы изнашиваются не только исходные образцы, но и целый комплекс повторно вводимых в те же машины сменяемых деталей и других недолговечных элементов. В структуре действующего парка техники 80 % занимает полностью амортизированная техника, которая должна быть модернизирована или списана, а коэффициент выбытия в 10 раз превышает коэффициент обновления.

Существующая ремонтная политика сформировалась в дорыночных условиях при соответствующих соотношениях цен на сырьевые ресурсы и машины. В тот период и была создана действующая до сегодняшнего дня концепция планово-предупредительной системы технического обслуживания лесотранспорт-ных машин: допуски, регламенты, нормативы и т.д. В нынешних экономических условиях требуются новые подходы к формированию методологии технического обслуживания и ремонта лесотранспортных машин. Техническое сопровождение эксплуатации лесотранспортных машин можно рассматривать как инструмент управления запасом их потенциальных возможностей, заложенных при изготовлении и пополняемых (восстанавливаемых) при обслуживании и ремонте. Определение момента для проведения работ по восстановлению технического состояния машины зависит от различных факторов, часто противоречащих друг другу. Эта противоречивость является исходной предпосылкой для поиска оптимальных решений среди множества возможных.

Учитывая изложенное, следует констатировать, что актуальными являются научные исследования, направленные на совершенствование технического обслуживания, ремонта и эксплуатации лесотранспортных машин.

Работа выполнялась автором в соответствии со Стратегией развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020 года (приказ Мин-промторга России и Минсельхоз России от 31 октября 2008 г. №248/482).

Степень разработанности проблемы. Важной проблеме технического обслуживания и ремонта лесотранспортных машин посвящены работы В.Б.ГТрохорова, Г.М. Анисимова, В.П. Тюкавина и Ф.П. Попова. Предлагаемые авторами, так называемые, ремонтные характеристики лесотранспортных машин в форме пожеланий по взаимозаменяемости деталей, приспособленности к ремонтным операциям малоэффективны, так как они не обязывают конструкторов подготовлять машины, отличающиеся малым количеством точек смазки, сокращенным количеством типоразмерных деталей, простотой процессов смены недолговечных конструктивных элементов и т.д.

Среди работ, характеризующих экономику лесозаготовительного производства, выделим труды Г. К. Виногорова, К. И. Вороницына, В. П. Немцова, В. А.Барановского, И. К. Иевеня, А. А. Камусина, В. М. Котикова,

з

В. К. Курьянова, Н. И. Лебедева, П. М. Мазуркина, Ф. В. Пошарникова, А. В. Скрыпникова. Сделана попытка формирования стратегии развития лесопромышленного комплекса РФ. В том числе даны прогнозные объемы производства основных видов лесоматериалов по России на период 2005-2012 г.г. Однако этот уровень связывается исключительно с насыщением парка машин новой техникой.

Значительное место отведено идеям модернизации машинного парка и, вообще, ресурсосбережению, в том числе и сбережению технического потенциала машин. Это направление отражено в работах проф. Быкова В. В., доц. Суранова Г. И., Рабиновича А. Ш., Прохорова В. Б. Но недостаточно конкретно определен момент для проведения работ по восстановлению технического состояния лесотранспортных машин.

Динамикой объёмов производства лесоматериалов и его прогнозом на ближайшие 10...20 лет, а также аспектами управления техническими ресурсами парка машин занимались учёные Виногоров Г. К., Андреев В. Н. Но потребность в техническом сопровождении, включая ремонт одной и той же машины, оценивается авторами по-разному. Эти различия связаны: с инвариантностью режимов использования и обслуживания машины, от качества технического обслуживания и ремонта и других причин.

Концепцию научного направления, рассматривающую износ основных производственных фондов, совершенствование методов технического обслуживания лесотранспортных машин на основе оптимизации параметров управления состоянием исследовали учёные Н. А. Бурдин, В. А. Александров, В. И. Черноиванов. Поиск новых, эффективных технологических решений требует продолжения и существенного развития научных исследований по этой проблеме.

Целью работы является повышение надежности лесотранспортных машин путем моделирования процессов их функционирования.

Задачи исследования.

1. Разработать методику корректирования режимов технического обслуживания и ремонта грузовых автомобилей.

2. Разработать критерии оценки надежности водителей автотранспортных средств.

3. Разработать методику улучшения управляемости лесотранспортных машин.

4. Разработать методику оценки средств отображения информации лесотранспортных машин.

Предметом исследования являются методы и математические модели функционирования лесотранспортных машин.

Объектом исследования являются: параметры надежности лесотранспортных машин и их элементов; системы технического обслуживания и ремонта лесотранспортных машин.

Методологическая, теоретическая и эмпирическая база исследований. Методы дифференциального и интегрального исчислений, натурные наблюдения и эксперимент. Обработка результатов производилась методами математической статистики: теория вероятностей, регрессионный и корреляционный анализы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика корректирования периодичности технического обслуживания специального подвижного состава, позволяющая достичь режимов технического обслуживания, оптимальных для данных условий эксплуатации и снизить суммарные удельные приведенные затраты, а также сократить простои автомобилей в текущем ремонте;

2. Методика оценки надежности водителей лесовозных автопоездов, позволяющая определить мероприятия по повышению безопасности движения на лесных автомобильных дорогах;

3. Аналитические закономерности улучшения устойчивости лесотранс-портных машин, позволяющие определить первопричину автоколебаний и установить допустимые значения дисбаланса колес;

4. Методика оценки средств отображения информации, позволяющая сформулировать требования к системе управления и контроля состоянием различных узлов и агрегатов лесовозного автотранспорта.

Научной новизна работы:

1. Модель корректирования периодичности технического обслуживания специального подвижного состава, отличающаяся учетом связи между суммарными затратами и периодичностью обслуживания;

2. Методика оценки профессиональной пригодности водителей и операторов по индивидуально-типологическим особенностям личности, отличающаяся учётом влияния человеческого фактора на безопасность системы «оператор-машина»;

3. Методика улучшения устойчивости лесотранспортных машин, отличающаяся учетом влияния динамики механизма на ресурс отдельных деталей и подвижных соединений;

4. Методика оценки средств отображения информации, отличающаяся учетом физиологического напряжения водителей.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные модели и рекомендации позволяют:

- снизить простои автомобилей в текущем ремонте и улучшить качество технического обслуживания;

- установить сроки и объемы проведения групповых ремонтных процедур, обеспечивающих минимальные эксплуатационные затраты на единицу продукции за срок службы лесотранспортных машин;

- повысить конкурентоспособность вновь проектируемых машин за счёт повышения показателей их надёжности;

- снизить степень опасности профессии «водитель»;

- оценить профессиональную пригодность водителей и операторов, тем самым снизить травматизм на 10... 11 %,

- улучшить управляемость лесотранспортных машин;

- усовершенствовать конструкцию лесовозных автопоездов модели МАЗ;

- сократить число аварийных ситуаций сокращением времени считывания информации с панели приборов лесотранспортных машин.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке математического, методического, программного обеспечений подсистемы «водитель-автомобиль».

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Наиболее существенные результаты, выносимые на защиту, относятся к пунктам

11 - Исследование надёжности машин и технологического оборудования с целью обоснования нормативов их безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости,

12 - Разработка методов оценки качества, обоснование эффективности технического обслуживания и сервиса машин и оборудования лесопромышленного и лесохозяйственного назначения паспорта специальности 05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства.

Достоверность выводов и результатов исследований обеспечена проведением системного анализа проблемы, а также использованием методов математической статистики при планировании экспериментов и обработке их результатов. Достоверность выполненных исследований подтверждается: экспериментами с погрешностью до 5 %; доверительной вероятностью не менее 90 % у полученных закономерностей.

Апробация работы. Разработанные на основе полученных результатов рекомендации и программы для ЭВМ использовали: ООО НПП «ЛесПромСервис» (2013 г., Республика Коми), ООО «Лесгрупптранс» (2012 г., Республика Коми), ООО «Лесная биржа» (2012 г., Республика Коми), ООО «Медея» (2012 г., Республика Коми), ООО предприятие «КРИТ» (2012 г., Воронежская обл.), ООО «Альфа» (2011 г., Архангельская обл.).

Разработанные математические модели, алгоритмы и программы для ЭВМ, реализующие эти модели, используются в учебном процессе Ухтинского государственного технического университета. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных научных конференциях.

Публикации. Результаты исследований отражены в 8 научных работах общим объёмом 24,8 п.л. (авторский вклад - 12,3 п.л.), из них 2 монографии (авторский вклад - 11,3 п.л.), 2 статьи в изданиях, определенных ВАК Минобр-науки РФ (авторский вклад - 0,54 п.л.).

Личное участие автора в получении результатов. Состоит в определении целей и задач работы, в проведении системного анализа взаимодействия комплекса «водитель-автомобиль-дорога», в исследовании влияния параметров ходовой части на интенсивность колебаний колес грузовых автомобилей, в обобщении результатов исследований.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 183 наименований и 4 приложений. Основное содержание работы изложено на 206 страницах машинописного текста, иллюстрировано 16 рис. и 52 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Изложено содержание диссертационной работы, показаны актуальность и научная новизна выполненных исследований, их практическая значимость, результаты внедрения, а также сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе представлен анализ методов технической эксплуатации лесотранспортных машин с рассмотрением вопросов сбережения их ресурсов.

Проблема улучшения использования годности технических средств имеет многоплановый характер. Эта многоплановость является прямым следствием тесной связи достоинств и недостатков машин, как объектов управления их техническим состоянием и надёжностью с экономическими процессами использования их по назначению.

Содержание научных основ организации, технологии технического обслуживания и ремонта лесотранспортных машин в основном направлено на изучение динамики и выявления причин изменения их состояния, оценки и прогнозирования последующего изменения технического состояния деталей, узлов и машины в целом с целью выработки оптимальных методов и способов управления техническим состоянием машин.

В соответствии с этим были сформулированы основные направления исследований, продиктованные необходимостью совершенствования организации, технологии технического обслуживания и ремонта лесотранспортных машин.

Во втором разделе предложена методика корректирования режимов технического обслуживания грузовых автомобилей.

Корректирование режимов технического обслуживания заключается в уточнении перечня операций технического обслуживания и периодичности их выполнения с целью достижения режимов, оптимальных для данных условий эксплуатации.

В связи с этим при корректировании режимов были рассмотрены как удельные приведенные затраты на техническое обслуживание и ремонт автомобилей, так и показатели надёжности. Следовательно, рассматриваемая задача состояла в определении численных значений перечня операций ТО и периодичности их обслуживания, при которых обеспечивается не только требуемая надежность автомобиля в эксплуатации, но и минимальные затраты на техническое обслуживание и ремонт автомобиля, приходящиеся на единицу пробега или транспортной работы.

Для каждой группы 1 однородных элементов задача корректирования периодичности ТО для нахождения 10; - оптимальная периодичность операций ТО одной группы элементов формулируется в виде целевой функции следующим образом:

при условии _

Р.! =<Pi0oi)=iV ФЦ =viOoi)=®ii"

........................ (1)

Pim =9rn0oi) = ^". ф1к =VkOoi)=®iT

где l0i - оптимальная периодичность операций ТО одной группы элементов, лет; - суммарные удельные приведенные затраты на ТО и ремонт одно-

родной группы элементов, р./1 ООО км ; Рц,...,Р;т - показатели надёжности элементов, подлежащие учету при определении периодичности; Р^,...,Р;т -нормативные значения показателей элементов, подлежащих учету; Ф^ ,...,Ф;к - показатели функциональных свойств элементов, которые необходимо учитывать при определении периодичности; ,...,Ф;к - нормативные значения показателей функциональных свойств элементов; 9i(loi)>--->9m0oi) " зависимости показателей надёжности элементов от периодичности ТО; Vl0oi)'---'4/m0oi) " зависимости показателей функциональных свойств от периодичности ТО.

Для аппроксимации этих зависимостей использовался полином второй степени. Поэтому рассматриваемые модели зависимостей будут иметь следующий вид

Pj =а0 +aiI + a2l2, Ф; =b0 -нЬ^ + Ь^2. (2)

где a0,aj,a2,b0,b},b2 - коэффициенты полинома.

Тогда целевая функция

Суд =С0+С11+С212->min, (3)

P1=a0i + a11l + a2il2=^;

P2=a0m+aW + a2ml2 = Pm; (4)

Ф1=Ь01 + Ь111+Ь2112=Ф1;

Фк = Ь0к+Ь1к1+Ь2к12=Ф;.

Для получения достаточно объективных данных при корректировании режимов ТО количество подконтрольных автомобилей было 15...20, а продолжительность наблюдения составляла 3...6 месяцев.

При анализе влияния периодичности выполнения операций ТО на перечисленные показатели использовался парный корреляционный анализ, который заключается в определении связи между периодичностью выполнения операций ТО (X) величиной суммарных удельных затрат, показателями надежности

и показателями функциональных свойств (У).

В качестве показателя тесноты связи используется корреляционное отношение

щи

где

ЗМ-^-Г)1.

йм-^^-ЯР. <7>

где Бх (у) - дисперсия отклонения линии регрессии от общей средней; Бд (у) -полная дисперсия зависимой переменной (удельных затрат, показателя надежности, функционального показателя); N - объем наблюдений.

Переменными затратами являются затраты на оплату труда ремонтного персонала С^, на запасные части и материалы Сзч

Спер = + Сзч + ЕНК0 . (8)

Определение расходов на запасные части и материалы

Сзч = ХЩ. (9)

¿=1

где Ц; - стоимость ] детали или материала по прейскуранту, р.; j - количество материалов и деталей, заменяемых на рассматриваемом интервале пробега. Затраты на оплату труда ремонтного персонала определяются

Стр=Стар1П (10)

где Стар - средняя тарифная ставка ремонтных рабочих, р.; - суммарная

трудоемкость технического обслуживания и ремонта на интервале пробега, чел-ч.

Определение капитальных вложений на ТО и Р

К = шН, (11)

где Н - норма капитальных вложений на одного производственного рабочего, р.; ш - количество рабочих, необходимых для обслуживания и ремонта подконтрольного автомобиля на интервале пробега.

Величина ш рассчитывается по формуле ш =

Тф

(12)

где - суммарная трудоемкость ТО и ремонта в рассматриваемом интер-

вале пробега, чел-ч; Тф - фонд времени ремонтных рабочих за этот период, ч. Для получения удельных затрат, полученное значение Спер делится на интервал пробега.

После определения для каждого подконтрольного автомобиля значений функциональных показателей, показателей надежности и удельных затрат полученная информация представляется в виде матрицы:

Фи,Ф21,...,Фк1

........................(13)

xn' Pin' р2п' • • -'Pmn' где xi,x2,...,xn - значения периодичностей у подконтрольных автомобилей, ч; Pji,P¡2,-.-,Pm - значения показателей надежности подконтрольных автомобилей; - значения функциональных показателей подконтрольных автомобилей.

Матрица исходных данных (13) используется для нахождения коэффициентов регрессии моделей, входящих в целевую функцию (4). Задача состоит в определении коэффициентов регрессии уравнения

у = b0+b!X + b2x2. (14)

В данном случае задача оценивания b¡ представляет собой нахождение криволинейной регрессии по методу наименьших квадратов. С помощью системы ортогональных полиномов Чебышева уравнение (14) можно представлять в следующем виде:

у = с0 +с1ф1(х) + с2ф2(х). (15)

Для этого уравнения формулы для вычисления полиномов Чебышева будут иметь вид

Ф1(х)=х-12х^,

Nj=l

О I*3"^*2!*/ 1 ^ Ух2

Значения коэффициентов, входящих в уравнение (15), определяются S S

I<P2(xjKyj

C„=¿Zmjyj, (17) Cl=4——.(18) = ^ , (19)

J=1 I<Pl(x>j

j=l j=l где S - число интервалов изменения периодичностей выполнения операций ТО; xj,yj - среднее значение величин х и у в j интервале; mj - количество автомобилей, у которых периодичность находится в j интервале.

Проверка адекватности построенного уравнения производится с помощью F-критерия

F=-|&\>Fa(fm,fOCT)I (20)

$ост(у)

где 8ост (у) - остаточная дисперсия, характеризующая рассеивание экспериментальных точек относительно линии регрессии; (у) - полная дисперсия, характеризующая рассеивание точек около общей средней.

Гипотеза об адекватности принимается.

Значения 8дСТ(у) и 8„(у) определяем по формулам

7 1 N / ч2

^2п(у)=52р(у)+82ост(у)=± 2 ^--у)+82ст(у), (22)

где к - число параметров при_у; - число степеней свободы, ^ = к -1.

Значения ^ и 1"ост вычисляются по формуле ^ = N -1, Гост = N - к - 1. В случае адекватности уравнений построенная целевая функция используется для расчёта оптимальной периодичности. Если условие адекватности не соблюдается, то в многочлены вводятся добавочные члены, после чего вновь рассчитываются коэффициенты регрессии и определяется адекватность уточненной модели. Этот процесс последовательно повторяется до тех пор, пока не будут получены модели, удовлетворяющие условию адекватности.

При корректировании перечня операций ТО для механизмов, обеспечивающих безопасность движения условие включения операции в соответствующий вид ТО определяется при значении коэффициента повторяемости, удовлетворяющему следующим соотношениям:

а) для ТО-1 1 > к! > 0,26; б) для ТО-2 0,26 > к2 > 0,12.

Операция остается в текущем ремонте, если к < 0,12.

Для прочих механизмов условие включения операций текущего ремонта в тот или иной период ТО определяется из соотношения а) для ТО-1 1 >к! > 0,30; б) для ТО-2 0,30> к2 > 0,13.

Операция остается в текущем ремонте, если к < 0,13.

В третьем разделе представлена методика оценки надежности водителей автотранспортных средств.

Для оценки уровня надежности водителя предлагается использовать критерий надежности

К = Кб-Кп-Кэ-Кэс-К0М, (23)

где Кб - критерий безопасности;

Кп - критерий производительности перевозки груза;

Кэ - критерий экономичности;

Кэс - критерий экстремальных условий;

Ком - критерий знаний основ механики.

и

Критерий безопасности управления транспортным средством предлагается определять

Кб=КпВ+К^Х+Крау, (24)

где Кпв - критерий оценки поведения водителя,

3___

КПв :

д : Пош(р.т)^| Пош(р.т) | С | Пош!^4) Пош(п) | Л | Пп1Л • ,1дОп(Ъ.тЛ V ^ / Тпт/Пч ■ .¡доп(п) ^ ^ ^

^ 2. ' I о ) Т

ош(р.т.)' -1доп(р.т.) V ) 1 ош(п) ' -)доп(п)

»

где П0Ш(рт) - количество ошибок при выполнении разгонов и торможений;

П0ш(п) ■ количество ошибок при выполнении поперечных маневров; Тош(р т) -

время движения лесовозного автопоезда с продольными ускорениями, с; ]доп(рт) ~ допустимая величина продольных ускорений, м/с; Кр3х ,Кр2у -

критерии степени равномерности движения по продольной и поперечной осям лесовозного автопоезда.

Критерий производительности перевозок

(25)

УСРб

где уСр - средняя скорость движения испытуемым водителем, км/ч ; Усрб -

базовая величина скорости движения лесовозного автопоезда, км/ч. Критерий экономичности

ЬПб ^ К-МДб| | дс

Кд = ---, (26)

д 3

где - нормативное значение количества оборотов коленчатого вала дви-

гателя; (Зс - нормативная величина расхода топлива, см3; <3 - фактический расход топлива при проезде по маршруту, см3.

Показатели, характеризующие оценку поведения водителя в экстремальных условиях Кэс и знание водителем основ механики Ком, определялись с помощью программы-тренажера, разработанной автором (рис. 1).

Бортовая регистрирующая аппаратура (рис.2) была снабжена: датчиком расхода топлива, датчиком движения, датчиком поперечных ускорений, датчиком частоты вращения коленчатого вала, датчиком скорости движения, датчиком продольных ускорений и замедлений.

Тестирующая программа, предназначеиая для проверки знаний по основам

Рисунок 1 - Программа-тренажер

Кабапь питания от

Рисунок 2 - Регистрирующая аппаратура Алгоритм проведения испытаний.

1. Проверка исправности, технического состояния индикаторов и контрольно-измерительных приборов лесовозного автопоезда МАЗ 5434АЗ-220+ГКБ-4383.

2. Определение маршрута испытания протяженностью один час езды при

скорости 40...80 км/ч.

3. Синхронизация сбора данных, калибровка каналов измерительно-регистрирующей аппаратуры.

4. Определение нормативных значений скорости движения vCpб, расхода

топлива на маршруте Од, средневзвешенного значения передаточного числа коробки передач Гкб.

5. Выполнение 39 заездов 20 испытуемых водителей по заданному маршруту на лесовозном автопоезде МАЗ 5434АЗ-220+ГКБ-4383, оборудованном комплексом бортовой аппаратуры с измерением продолжительности движения лесовозного автопоезда Тда, количества оборотов коленчатого вала 1ЧД.

6. Обработка результатов и заключение об уровне надежности водителя лесовозного автопоезда.

На основании критериев Кп, Кд, КБ, Кэс и Ком определяется интегральный критерий надежности водителя К.

Причём, если надежность водителя высокая, то Кп, Кд, КБ, Ком, Кэс>1,0. Если мастерство водителя недостаточно, значения показателей Кп, Кд, КБ, Ком и Кэс<1.0.

В четвертом разделе представлена разработанная методика улучшения управляемости лесотранспортных машин.

Положение модели колебательной системы автомобиля с двумя управляемыми осями и независимой подвеской колес определяется обобщенными координатами: углом поворота колес первого моста вокруг оси шкворня - 0], град.; углом поворота колес второго моста вокруг оси шкворня - 02, град.; углом поворота колес (корпуса) в поперечной вертикальной плоскости V, град.

Уравнения движения по координатам Чк = 01,02^ составляем в форме уравнений Лагранжа второго рода.

, . ч ё 9Е 5Е ЭП

ЬчьЧъО---—+ ь ( }

ж 04 к 3<?к 5Як

где Е - кинетическая энергия системы, Дж; П - потенциальная энергия системы, Дж; - обобщенные реакции связей эластичного колеса с дорогой.

После преобразований получаем уравнение движения двухмостовой модели. При решении системы уравнений (27) на ЭВМ физические параметры были представлены их электрическим аналогом-напряжением. Физические дифференциальные уравнения преобразовывались в машинные. Обозначим, 8( - переменная в реальном времени; 0Т - переменная в машинном времени -с и М( = 5 получим:

6( =0Х; ^25^. (28)

Л &т Л <1 т

Значение масштабных коэффициентов:

Ме = 1000в/рад; Мф = 1000в/рад;М^ = 1000 в/рад;Мх =2000в/м.

Физические переменные, выраженные через машинные и масштабы времени:

1 йх1 м1 ахт с12Х{ М? с12Хт

X, =-Хт; -- =—-----; -= —I---(?9Ч

Мх Л Мх сЗт ¿2 Мх ¿т2 ' ^

где I - индекс физических величин; т- индекс машинных переменных.

Тогда получим систему машинных уравнений, описывающих движение двухмостовой модели с тремя основными степенями свободы (65,62,Для испытаний был выделен автомобиль МАЗ 54Э4АЗ-220А, имеющий заводскую установку параметров управляемых колес. Техническое состояние автомобиля соответствовало требованиям заводской инструкции. Регистрация и измерение параметров колебаний производилось с помощью измерительного комплекса, который был разработан с учётом особенностей эксперимента и условий его проведения.

В пятом разделе разработана программа-методика эксплуатационных испытаний МАЗ 5434АЗ-220А.

Эксплуатационные испытания лесовозного автопоезда проводились для определения надежности, работоспособности, соответствия требованиям безопасности и эргономики в общем технологическом цикле в две смены в ООО «Медея» (Республика Коми). Вывозка лесопродукции осуществлялась по трем видам лесных дорог: ус, ветка, магистраль в объеме 20 тыс. км пробега. Фактическая нагрузка колебалась в пределах ±10 % от номинальной. Проводились хронометражные наблюдения при проведении 15 контрольных рейсов в каждый сезон (зимний и период распутицы).

При исследовании условий труда водителей использовались: шумовибро-измерительная аппаратура, люксметр, термометр. Спектры внешнего шума представлены на рис. 3. Спектр шума в кабине представлен на рис. 4. Автомобиль МАЗ 5434АЗ-220 по внешнему шуму не соответствует требованиям

Рисунок 3 - Спектры внешнего шума автомобиля МАЗ 5434АЗ-220: 1 - слева; 2 - справа

Средний эксплуатационный расход топлива на смену осуществлялся методом долива топливного бака при ежесменной дозаправке автомобиля. Проверка рейсовой нагрузки каждого автопоезда производилась контрольным взвешиванием с помощью динамометра. Выявление надежности и работоспособности автопоезда в период эксплуатационных испытаний производилась путем регистрации отказов. При этом определялась средняя наработка на отказ отдельно по тягачу и полуприцепу и трудоемкость устранения отказов. Проводились испытания по определению скоростных свойств (рис. 5).

Для улучшения эргономики лесовозных автопоездов предлагается различная компоновка индикационных элементов на панели приборов. Оптимальный вариант компоновки определялся на основе учета нагрузки зрительного анализатора водителя. Предлагается 4 варианта схемы размещения индикаторов, из которых был выбран оптимальный вариант (рис. 6). При моделировании элементов отображения информации панели приборов лесовозного автопоезда использовались индикаторы различных марок машин.

(С)

82'

8,4

30

10 —1— 40

13,8

50

16,7 19,4 м/с

711

км/ч

60

70

А)

80

76,

1 > 2

X * < * / г

8,4

10

13,8

16,7

19,4 м/с

30

40

50

60

70

км/ч

а б

Рисунок 4 - Интегральные уровни шума на рабочем месте водителя МАЗ 5434АЭ-220: а) в груженом состоянии; б) в порожнем состоянии. 1,2-скорость на VII передаче

V км/ч

10 20 30 40 50 60 X, с Рисунок 5 - Скоростная характеристика разгона на прямой передаче

При обработке результатов исследований использовалась оценочная шкала психофизиологических показателей водителей. Проведенные исследования дают возможность предложить оптимальное, с точки зрения восприятия информации и времени считывания, размещение элементов на панели приборов транспортного средства: датчик определения скорости расположить в центре поля зрения водителя; указатель температуры воды и давления масла - слева от спидометра; датчик уровня топлива и амперметр - вертикально справа от спидометра; тахометр — слева от указателя температуры; систему индикаторов расположить в верхней части поля._

Рисунок 6 - Усовершенствованная схема размещения элементов на панели приборов транспортных средств (оптимальный вариант)

выводы

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований были сформулированы следующие основные научные выводы:

1. Разработанный комплекс мероприятий по совершенствованию организации и технологии технического обслуживания лесотранспортных машин, позволяет снизить простои в текущем ремонте и повысить качество технического обслуживания. Экономия от внедрения предложенных мероприятий составляет 1308930 р./год (в ценах на 1 квартал 2012 года).

2. Разработанная методика оценки надежности водителей и операторов, позволяет определить мероприятия по повышению безопасности движения на лесных автомобильных дорогах. Эффективность реализации мероприятий обуславливается сокращением нарушений правил дорожного движения, уменьшением физических и психологических травм от ДТП, снижением степени опасности профессии водителя, повышением надёжности вывозки леса. Снижение аварийности происходит за счёт повышения профмастерства водителей и уменьшением расхода топлива.

3. Разработанные аналитические зависимости позволяют на основании данных регистрирующей аппаратуры производить расчёт интегрального критерия, характеризующего надежность водителя.

4. Разработанная методика улучшения управляемости лесотранспортных машин, позволяет определить допустимую величину дисбаланса колес для любой модели автопоезда.

5. Исследования по определению влияния схождения колес на автоколебания показали незначительное его влияние. В целом наблюдается тенденция некоторого уменьшения интенсивности автоколебаний с изменением схождения в сторону отрицательных значений. При малых значениях угла у влияние схождения больше, чем при больших положительных значениях.

6. Автоколебания на автомобиле существуют при у<-1,9°, то есть устойчивость движения управляемых колес обеспечивается при установке угла у в пределах от -1,5° до -9°. При углах у меньше -9° наступает апериодическая неустойчивость. Устойчивость движения управляемых колес возможна и при других значениях угла у - при больших положительных. Движение будет устойчиво и при у>13°. Наибольшая интенсивность колебаний наблюдается при у=3°... 5° и у=45 км/ч.

7. При отсутствии зазоров в шарнирах крепления гидроусилителей {3=0) движение управляемых колес устойчиво при установке угла продольного шкворня у< -1,5°. С учётом эксплуатационных зазоров шкворни необходимо устанавливать с наклоном порядка у = -2° ... 3°. При наличии в системе зазоров порядка 3>6 мм движение управляемых колес становится неустойчивым при любых отрицательных значениях угла /. Интенсивность колебаний при этом наименьшая при у = -4°, то есть наименьшая потребная энергия демпфирования колебаний будет при у = -4°.

8. Различное размещение контрольно-измерительных датчиков на панели приборов лесотранспортных машин оказывает влияние на скорость и точность

восприятия информации. Компактное попарно-симметричное вертикальное расположение контрольно-измерительных датчиков на щитке приборов уменьшает время считывания информации и количество ошибок.

РЕКОМЕНДАЦИИ

При доработке конструкции лесовозного автопоезда МАЗ 5434A3-220 рекомендуется:

1. Доработать силовой агрегат с коробкой передач с целью устранения: поломок вала газотурбонаддува; прорыва отработавших газов через компенсаторы системы выпуска турбокомпрессора и через выпускные коллекторы; произвольного включения передач основной и дополнительной коробок передач; затрудненного включения передач дополнительной коробок передач.

2. На тягаче установить подъёмник запасного колеса, позволяющий одному водителю поднимать запасное колесо из горизонтального положения с поверхности дороги и устанавливать его в колесодержатель.

3. Уменьшить величину усилия на рулевом колесе за счет установки насоса гидроусилителя руля повышенной производительности.

4. Для устранения заедания коника и появления трещин между конусом поворотного круга и боковыми стенками основания коника обеспечить возможность смазки поворотного круга (без снятия коника) и ввести боковые скользуны с опорой коника через поворотный круг; дать возможность покачивания основания коника в вертикальной плоскости до упора в один из скользу-нов.

5. В пневматической системе автомобиля обеспечить возможность подсоединения внешнего компрессора для накачивания пневмосистемы сжатым воздухом при неработающем двигателе.

6. Для предотвращения круговых порезов рисунка протектора шин из среднего и заднего мостов тягача болты крепления панелей ставить головкой вниз.

7. Для устранения утомляемости ноги водителя изменить расположение педали управления подачей топлива.

8. Для улучшения зоны погрузки и обеспечения целостности задних фар необходимо поднять их место крепления и расположить за решеткой ограждения.

9. Повысить надежность кнопочного управления агрегатами автомобиля.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК Мннобрнаукн России

1. Бурмистров, В. А. К вопросу разработки методики оценки и повышения профессионального мастерства водителей транспортных средств [Электронный ресурс] / В. А. Бурмистров, А. В. Скрыпников // Современные проблемы науки и образования. - 2013. - № 6; URL: http://www.science-education.ru/113-10603 (дата обращения: 03.11.2013) (0,36/0,18).

2. Бурмистров, В. А. Корректирование перечня работ технического обслуживания автомобилей [Электронный ресурс] / В.А. Бурмистров // Современные проблемы науки и образования №5. - Москва, 2013. - Режим доступа : http://www.science-education.ni/l 11-10442. (0,36/0.36).

В монографиях

1. Бурмистров, В. А. Основы технической эксплуатации и ремонта машин в лесном комплексе [Текст] : монография / А. В. Бурмистров. - Воронеж: ИД «Воронежский университет», 2011. - 160 с. (7,27/7,27).

2. Скрыпников, А. В. Повышение качества и эффективности технической эксплуатации автотранспортных средств по результатам исследований их эксплуатационной надёжности с применением методов имитационного моделирования [Текст]: монография / А. В. Скрыпников, Е. В. Кондрашова, С. В. Дорохин, А. В. Бурмистров. — Воронеж: Истоки, 2013. — 356 с. (16,2/4,1).

В статьях, материалах конференций и реферируемых изданиях

1. Бурмистров, В. А. Исследование взаимосвязи диагностических признаков различных способов тестового диагностирования РВД [Текст] / В.А. Бурмистров,

А. И. Павлов // Сборник научных трудов: материалы научно- технической конференции (17-20 апреля 2012 г.): в 3 ч.; ч. 11 / под ред. Н. Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2012. - С. 133 - 136 (0,18/0,09).

2. Бурмистров, В.А. Исследование влияния отрицательных температур на изменение показателей гидравлических систем [Текст] / В. А. Бурмистров, А. И. Павлов // Сборник научных трудов: материалы научно- технической конференции (17-20 апреля 2012 г.): в 3 ч.; ч. II / под ред. Н. Д. Цхадая. - Ухта: УГТУ, 2012. - С. 119 - 123 (0,23/0,12).

3. Бурмистров, В. А. Повышение эффективности работы участка топливной аппаратуры сервисного предприятия [Текст] / В. А. Бурмистров // Международный журнал экспериментального образования № 6: материалы международной научной конференции, Шарм эль Шейх 20-27 ноября 2013 г. - С. 72-73 (0,09/0,09).

4. Бурмистров, В. А. Повышение эффективности работы шиномонтажного участка сервисного предприятия [Текст] / В.А. Бурмистров // Международный журнал экспериментального образования №6: материалы международной научной конференции, о. Тенерифе 22-29 ноября 2013 г. - С. 73-74 (0,09/0,09).

Просим принять участие в работе диссертационного совета Д.212.115.02 или выслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, подписанный и заверенный печатью учреждения, по адресу. 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3, ПГТУ, ученому секретарю Рукомойникову К. П. Факс (8362)41-08-72.

Отпечатано в типографии Ухтинского государственного технического университета Республика Коми, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13. Подписано в печать 18. 11. 2013 г. Усл. .п. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заявка .Уз 4210.