Выбор стратегии технического обслуживания и ремонта машин лесозаготовок и лесного хозяйства мобильными бригадами Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Механическая установка состоит из основания, качающейся платформы и установленного на платформе позиционера и обеспечивает базирование и закрепление контролируемой детали (или меры МИ) в позиционере, её перевод в заданные пространственно-угловые положения, а также выполнение малых маятниковых колебаний в вертикальной плоскости. При этом позиционер снабжён набором крепёжных элементов, обеспечивающих установку и закрепление различных по форме деталей. Конструкция позиционера позволяет поворачивать деталь относительно оси качания под углами 0, ±45° и ±90°, а также вокруг продольной оси на углы 0, 45° и 90°. Внешний вид механической установки с мерой МИ, закреплённой в позиционере, приведён на рисунке 2. Качающаяся платформа установлена на шарнир, ось которого является осью качания. К рычагу закреплена пружина. Если отклонить платформу на некоторый угол от положения равновесия и отпустить, то механическая система начнёт совершать колебания под действием пружины.

Рисунок 2 - Вид механической установки

В ходе эксперимента выполняют измерения при шести заданных положениях позиционера с закреплённой на нём контролируемой деталью относительно оси качания, а затем при тех же положениях позиционера, но без детали. По измеренным периодам колебаний определяют моменты инерции каждой колеблющейся механической системы относительно оси качания для каждого из пространственно-угловых положений объекта по формуле [1]

Т 2 (е1'} - mgr)

J =------ , (1)где J - момент инерции

механической системы относительно оси качания; Т - период колебаний системы; с - жёсткость пружины, определяемая заранее; Ь - расстояние от оси качания до оси пружины; т - масса меха-

нической системы; г - расстояние от оси качания до центра масс механической системы.

Как известно, момент инерции механической системы «Платформа - позиционер - деталь» относительно оси качания состоит из момента инерции механической системы «Платформа - позиционер» и момента инерции контролируемой детали относительно той же оси. Таким образом, имея паспортные данные линейных величин в соответствии с (1), а также значение жесткости пружины, значения масс детали и механической системы «Платформа - позиционер - деталь», расстояние от оси качания до центра масс детали определив предварительно на стенде момент инерции оснастки и определив период колебаний механической системы, можно вычислить момент инерции детали относительно оси, проходящей через его центр масс. Для проведения однотипных вычислений при определении различных моментов инерции разработана компьютерная программа. Программа снабжена удобным пользовательским интерфейсом, обеспечивающим наглядность процесса выполнения измерений.

Рассмотренный стенд позволяет определять не только моменты инерции детали, обладающей существенными габаритными размерами, но также и координаты её центра масс, используя весовой метод измерений. Это позволяет вдвое уменьшить количество специализированного контрольно-измерительного оборудования, применяемого для определения МГХ. Достигнутые в результате метрологических испытаний стенда (с использованием цилиндрической меры МИ) погрешности измерений не превысили 0,8% при определении осевого момента инерции относительно продольной оси детали, 0,5% при определении осевых моментов инерции относительно его поперечных осей, 0,2 мм при определении продольной координаты центра масс и 0,05 мм при определении поперечных координат центра масс.

Использование компьютерной техники обеспечивает оперативность обработки, отображения и документирования необходимых данных в табличной и графической формах в удобном для пользователя виде. Также следует отметить, что универсальная конструкция стенда, реализующего метод качающейся платформы, возможность наращивания функций измерительной системы стенда за счёт разработки дополнительного программного обеспечения без изменения аппаратной части допускает оперативную адаптацию данного стенда для решения задач конкретного пользователя, определения ГМХ деталей, существенно различающихся по форме, размерам и массе.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гернет М.М., Ратобыльский В.Ф. Определение моментов инерции. - М.: Машиностроение, 1969. -247 с.

2. Левит М.Е., Рыженков В.М. Балансировка деталей и узлов. - М.: Машиностроение, 1986. - 248 с.

3. Матвеев Е.В., Кочкин Е.В., Виденкин Н.А. Новые автоматизированные стенды для контроля инерционных характеристик космических аппаратов // Материалы XXXII Всероссийской конференции по проблемам науки и технологий. - Миасс: МСНТ, 2012. - С. 205.

4. Ключников А.В. Проблемы оценки качества функционирования унифилярного стенда для контроля МЦИХ деталей и пути их решения // Труды 16 международного симпозиума «Надежность и качество 2011»: в 2-х томах / Под ред. проф. Н.К. Юркова. - Пенза: ПГУ, 2011. - Т. 2. - С. 44-46.

5. Артемов И.И. Модель развития фреттинг-коррозии в поверхностном слое листа рессоры / Артемов И.И., Кревчик В.Д., Меньшова С.Б., Келасьев В.В., Маринина Л.А. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2011. № 1. С. 213-224.

6. Абышев Н.А., Ключников А.В., Михайлов Е.Ф., Чертков М.С. Стенд для прецизионной бесконтактной балансировки конических роторов в динамическом режиме // Труды 19 международного симпозиума «Надежность и качество 2014»: в 2-х томах / Под ред. проф. Н.К. Юркова. - Пенза: ПГУ, 2014. - Т. 2. - С. 234-236.

УДК 630.36

Тесовский А. Ю., Шмуляев А.О.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет леса», Мытищи, Россия

ВЫБОР СТРАТЕГИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И РЕМОНТА МАШИН ЛЕСОЗАГОТОВОК И ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА МОБИЛЬНЫМИ БРИГАДАМИ

Вывозка древесины в России за период с 200 9 по 2 013 годы показывает неуклонный рост (рис. 1).

Но для достижения цели стратегии развития лесного комплекса Российской Федерации на период до 2020, объем вывозки должен достигнуть 294,0 млн.м3 в 2020 г.

Обеспечение прогнозируемых объемов лесозаготовок и вывозки древесины потребует в первую очередь технического перевооружения большинства крупных лесозаготовительных предприятий, на сегодняшний день парк машин лесозаготовок насчитывает 23068 шт. (рис.2), 56% парка лесозаготовительной техники требуют замены, так как срок эксплуатации более 10 лет [1].

/

140 120

100 во «0 40

го о

/Г—А

20ОЧ N10 2(111 2012 201-1 г

Рисунок 1 - иоъемы вывозки древесины в период с 200 9 по 2 013 годы

140 12« 100 ни 60 4(1 1« О

1

111 ц_ I" 111 •11111 > Н

«шмы 11551 и

Рисунок 2

- Существующий парк машин лесозаготовок

Резко снизились объемы производства машин лесозаготовок, но несмотря на минимальный выпуск они пользуется спросом (рис.3) и практически полностью отгружаются потребителям [1, 2 ,3] .

Также фирма ООО «Гранд» осуществляет выпуск рестайлинговых версий трелевочных тракторов ТТ-4 и ТТ-4М, количество выпущенных тракторов в 2013 г. составило 30 штук, а в 2014 было равно 52 штукам [2].

ОАО ОАО ООО "Фирма

"Абаканский "Крашснш14 Лестохком" ОМЗ"

ОАО "Онежский Тракторный

1Л НО.( "

230

100

150

100

50

0

ОАО ОАО ООО "Фирма ОАО

"Абаканский "Кряслссмяш" Л «тех ком" "Он еже кий ОМЗ" Тракторный

ЗЯВОД"

□ Производство, шт.

□ Отгрузка, шт.

□ Производство, шт.

□ Отгрузка, шт.

У

ЛО /

25 /

20 / У

15 /

10

/ у

0 /

ЕВ гэ

ОАО"'Аба к* нг кн й ОМЗ"

О ДО" Игл н кит ит ь-нн шнм лтоташ"

□ Произнодс ■ нн,ш I

л

ОСХГ'Фирин

, кстехкем"

□ Оп рулен, ни

ОАО "Оипягк-нй I |»акт(1|1ныИ шввд"

Рисунок 3 - Производство и отгрузка машин лесозаготовок и лесного хозяйства основными предприятиями лесного машиностроения Российской федерации;

а - 2010 г., б - 2011 г., в - 2012 г., г - 2013, д - 2014.

г

Данная статистка показывает, что обновление парка машин лесозаготовок и лесного хозяйства идет медленно, на лесозаготовках работают машины десять лет и более, что приводит к отказам и простою данной техники.

Лесозаготовительные и лесохозяйственные предприятия несут большой ущерб от простоев машин лесозаготовок и лесного хозяйства [4]. Стоимость одного дня простоя в период лесозаготовок в среднем равен 8 тыс. руб., а один час 1 тыс. руб., простои из-за отказов машин в гарантийный период доходят до 5 дней.

Для решения данной задачи существует опыт в ОАО «Стройтрансгаз», ООО «Сервис Промышленных машин», ОАО «Ростсельмаш».

Применение мобильных технологий технического обслуживания и ремонта позволило обеспечить коэффициент технической готовности техники в гарантийный период 0,95.

Если данный опыт объединить с математически-кибернетическим аппаратом то это даст оптимизацию выбора стратегий обслуживания машин лесозаготовок и лесного хозяйства.

Стратегии ТО и Р машин лесозаготовок и лесного хозяйства могут быть следующими:

Стратегия 1 - поочередный объезд всех машин с одновременной диагностикой состояния и устранением мелких отказов (настройка, регулировка и т.д.).

Стратегия 2 - дежурство МРДП вблизи самой изношенной машины и выезд к двум другим в случае необходимости. При этом сокращается время поездки, обеспечивается быстрое устранение отказа у самого «слабого» звена, но не всегда возможен быстрый и качественный ремонт из-за отсутствия необходимых запчастей и инструмента.

Стратегия 3 - дежурство МРДП в техническом центре и срочный выезд к отказавшей машине по вызову (рис.4). При такой стратегии за счет времени поездки к данной машине увеличивается время простоя, но устранение отказа может быть выполнено быстро и качественно, так как при известной причине отказа в техническом центре могут быть взяты необходимые запчасти и приспособления.

Рисунок 4 - Иллюстрация стратегии три

О Ргодг

Рисунок 5 - Блок схема для выбора оптимальной стратегии технического обслуживания и ремонта машин лесозаготовок и лесного хозяйства

У^к

Авторы

Состояние Стратегия

Вероятность перекода

Доход

Ожидаемый доход

ЭБС2)

БВСЗ)

] = 1 0,5

0,0625

0,25

0,25

0,125

0,75

0,5

0,0625 0

] =2 з=3 ] = 1 ] = 2

0,25 0,23 10 4

0,75 0,1875 8 2

0,125 0,625 4 б

0,25 0,5 10 2

0,75 0,125 б 4

О,""""" "

0 МГУ Леса Кафедра ПМиММ 0, Магистр Шмуляев Андрей Олегович

□ rurouniandy@ynail.ru

Состояние

ЗА(±)

ЗБ(3)

Стратегия 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Критери

МГУЛеса Кафедра ТМиР Доцент Тесовский Александр Юрьевич ztau@tinail.ru

] =

8 4 4

8 2 8 18 8 О

О О О

о о о о о о

Произвести итерацию

Рисунок 6 - Пример работы программного комплекса по выбору оптимальной стратегии Ти и Р машин

лесозаготовок и лесного хозяйства

Стратегия 4 - Установка опорного пункта в составе ремонтного участка или нескольких ремонтных участков, склада запасных частей на

базе ремонтного модуля [5] для ТО и Р в близи машин требующих ремонтных воздействий.

В качестве математического-кибернетического аппарата целесообразно взять марковские цепи

НЕТ

они позволяют эффективно использовать математический аппарат для принятия оптимального решения при этом можно выделить два подхода:

- статический (одношаговый) когда на основании математической модели, описывающей поведение системы в какой-либо момент времени на одном шаге получают функциональные зависимости показателя эффективности от управляемых переменных (целевую функцию)

- динамический (многошаговый), когда проигрывается поведение сиситемы на протяжении планируемого периода и определения оптимальной стратегии (стахостическое динамическое программирование).

Для выбора стратегий целесообразно разработать программу (рис. 4, 5) для расчета оптимальной стратегии обслуживания машин лесозаготовок и лесного хозяйства разработки [6, 7]

ЛИТЕРАТУРА

1. Тесовский А. Ю. Надёжность машин для лесозаготовок и лесного хозяйства в гарантийный период эксплуатации // Техника и оборудование для села. — 2014. — вып. 1. — С. 44-46.

2. Сельхозтехника // Национальный аграрный каталог. — 2015. — вып.11. — С. 60.

3. Тесовский А. Ю. Повышение эффективности технического сервиса на местах эксплуатации лесозаготовительных и лесохозяйственных машин // Труды международного симпозиума Надежность и качество 2012. Т. 2: С. 101 - 104.

4. Прохоров В. Ю. Повышение износостойкости шарнирных сопряжений манипуляторов лесозаготовительных машин // Труды международного симпозиума Надежность и качество 2011. Т. 2: С. 198 - 199.

5. Ремонтный модуль: пат. 136399 Рос. Федерация: В60Р 3/14, B62D 33/04/ Найман В. С., Тесовский А. Ю.; заявл. 17.01.2013; опубл. 10.01.2014. Бюл. № 1.

6. Лапин А. С. Проблемы в автоматизации технологических и транспортных машин ЛПК// Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2: С 161 - 162.

7. Артемов И.И. Исследование влияния дефектной структуры материала болтового соединения на процесс ослабления затяжки / Артемов И.И., Кревчик В.Д., Суменков С.В. // Новые промышленные технологии. 2002. № 5-6. С. 67.

8. Трусов В.А. Проектирование одновибратора без перезапуска на программируемой логической интегральной схеме / Трусов В.А., Кочегаров И.И., Горячев Н.В. // Молодой ученый. 2015. № 4 (84). С. 276-278.

9. Андреев В.Н., Герасимов Ю.Ю. Принятие оптимальных решений: теория и применение в лесном комплексе // Йоэнсуу: Изд-во университета Йоэнсуу, 199. 200 с.

УДК 621.3.082.7

Печерская Е.А., Печерская Р.М., Зубарев С.А., Гладков И.М.

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ АКТИВНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Введение

Помимо внешних воздействующих факторов, которые часто выступают информативными параметрами, на диэлектрические параметры активных диэлектриков оказывают влияние диэлектрическое старение и усталость. Физические закономерности усталости тонких сегнетоэлектрических пленок исследованы, например, в работах [1, 2]. Методика контроля временной нестабильности диэлектрических параметров предложена в работе [3]. Применение активных диэлектриков в элементах функциональной электроники, перспективы которых изложены, например, в [4], указывает на необходимость детального изучения изменения поляризации материала в зависимости от числа циклов переключения. При этом необходимо установить изменение остаточной поляризации Рг и коэрцитивного поля Ес , которые характеризуют диэлектрический гистерезис зависимостей поляризован-ности от напряженности электрического поля. Для исследования диэлектрической усталости экспериментально определены полевые зависимости по-ляризованности тонких пленок титаната свинца толщиной 1 мкм на автоматизированной установке, структура которой и метрологические характеристики рассмотрены в работах [5 - 7].

Основная часть

Экспериментальная часть исследований заключается в измерении совокупности петель гистерезиса зависимостей {Р(Е)} на синусоидальном измерительном сигнале в соответствии с методикой, изложенной в [8, 9]. Измерения Р(Е) производятся через определенное количество циклов переключения N. Наибольшее значение циклов переключения зависит от свойств исследуемого материала (в соответствии с требованиями к материалам, диктуемым современным уровнем развития функциональной электроники, ^шах достигает

значений порядка 1010 -1012).

Далее для каждой из зависимостей Р(Е) необходимо определить остаточную поляризованность, коэрцитивное поле, построить графики Рг(^Ы) ,

Ес (Ы), анализ которых позволяет установить

влияние усталости материала на диэлектрические параметры.

График зависимости Рг (^ N) для

тонких пле-

PbTiO,

T

470 C ,

3 (при температуре

пряженности электрического поля Е =100кВ/см ) изображен на рисунке 1.

Для исследования влияния диэлектрической усталости зависимость Рг (^ N) аппроксимирована прямыми на трех участках (см. рисунок 2), следующими выражениями:

с, если 0 < N < Ы1, Рг =\а + Ь ■ ^Ы, если < N < Ы2, (1) е + V ■ ^ N, если Ы2 < N < Ы3;

где значения коэффициентов сг а, Ь, е, V и интервалы, ограниченные значениями N1 , N2 , выбираются в соответствии с методом наименьших квадратов

Рг: мкКл/см"

О 5 10 15

Рисунок 1 - Зависимость Рг (^ N) для тонких

пленок титаната свинца при Т = 470 °С ,

Е = 100кВ/см