CC BY
136
Редреев Г.В. К вопросу обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. -№3(6) июль - сентябрь. - URL http://e-journal.omgau.ru/index.php/2016-god/5/29-statya-2016-2/380-00130. - ISSN 2413-4066
УДК 631.372 ГРНТИ 68.85.83
Редреев Григорий Васильевич
Кандидат технических наук, доцент ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск gv.redreev@omgau.org
К вопросу обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов
Аннотация. Проведен анализ исследований по различным вопросам функционирования машинно-тракторных агрегатов (МТА). Все подвергнувшиеся анализу работы можно подразделить по цели исследования и по объектам исследования. При делении по первому основанию производилось: исследование процессов функционирования МТА; повышение эффективности использования машинно-тракторного парка и его технического сервиса; управление надежностью, повышению надежности технических устройств, персонала, и анализ отдельных составляющих надежности; исследование различных аспектов диагностирования. При делении по другому основанию: сельскохозяйственное производство в целом, структуры АПК, агроинженерная сфера растениеводства, производственные процессы в растениеводстве; сельскохозяйственная техника, машинно-тракторный парк АПК, МТП машинно-технологических станций, машины АПК, МТА, тракторы, автотранспорт, сельскохозяйственные машины и оборудование, мобильные колесные машины, рабочие органы сельскохозяйственных машин; сложные технические системы, производственные системы машиностроения, производственный цикл промышленного предприятия; детали машин, пары трения и сопряжения. Однако, исследований собственно технического сервиса, его формирования, развития и видоизменения в соответствие с изменяющимся машинно-тракторным парком сельскохозяйственных предприятий, не производилось. Указано на результаты авторских исследований, практическая реализация которых позволит повысить эффективность технического сервиса МТА предприятий АПК.
Ключевые слова: работоспособность, машинно-тракторный агрегат, технический сервис, эффективность использования, эффективность технического сервиса.
Введение
Техника возникла, была порождена человеком, как средство удовлетворения биологических и социальных потребностей.
Для удовлетворения этих потребностей техническое устройство (объект, изделие) должно быть готово к выполнению определенной работы, как принято говорить -работоспособно. Под работоспособным состоянием технического объекта по ГОСТ 27.00289 понимается состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации [1]. Согласно ГОСТ Р 53480-2009 [2] под работоспособным состоянием понимается состояние изделия, при
котором оно способно выполнить требуемую функцию при условии, что предоставлены необходимые внешние ресурсы.
В свою очередь, свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки, называется безотказностью [1]. По ГОСТ Р 53480-2009 [2] под безотказностью понимается способность изделия выполнять требуемую функцию в заданном интервале времени при данных условиях.
Таким образом, с точки зрения выполнения машинно-тракторным агрегатом (МТА) полевых операций по возделыванию сельскохозяйственных культур, наиболее важным объектом исследования должен являться процесс обеспечения работоспособности.
Объекты и методы
Исследованию различных аспектов функционирования МТА посвящены многочисленные исследования.
1) На разработку методов повышения эффективности использования мобильных сельскохозяйственных агрегатов, как человеко-машинных систем, направлено исследование Левшина А.Г. [3]. МТА был представлен автором как человеко-машинная система (ЧМС). В соответствие с этим важным методологическим приемом были проанализированы и систематизированы факторы, определяющие эффективность работы мобильных агрегатов как человеко-машинных систем, разработаны математические модели производительности для основных типов мобильных человеко-машинных агрегатов [3].
Разработана методика оптимизации режима труда и отдыха оператора мобильного агрегата при выполнении полевых работ, обоснована методика оптимизации систем управления машинотракторных агрегатов по эргономическим критериям. Разработана динамическая модель функционирования технологических комплексов человеко-машинных агрегатов как систем массового обслуживания, обоснована методика выбора оптимальной стратегии использования человеко-машинных агрегатов с гарантированным результатом в условиях неопределенности действующих факторов [3]. При включении человека в состав системы как ее необходимого элемента произошло значительное расширение теории машинотракторных агрегатов и их использования. Это дает предпосылки для рассмотрения МТА как человеко-машинных систем при осуществлении ремонтно-обслуживающих воздействий.
2) Совершенствование технического сервиса машинно-тракторного парка МТС являлось целью исследования Кушнарева Л.И. [4].Рассматривая создание сети машинно-технологических станций как важнейший фактор компенсирования негативного снижения технической оснащенности АПК, автор выявлены причины малоэффективного использования техники и намечены пути их преодоления; определена потребность сельских товаропроизводителей в технике и техническом сервисе машинно-тракторного парка. Определена оптимальная программа машинно-технологической станции и зона ее обслуживания, оптимизирован количественный и марочный состав машинно-тракторного парка МТС, обоснованы оптимальные производственные параметры структур технического сервиса машинно-тракторного парка в МТС [4].
Концентрация средств производства вместе с централизацией специфических работ, не связанных с основной производственной деятельностью, позволяют получить значительный технико-экономический эффект. В условиях острого дефицита кадров механизаторов сельскохозяйственных предприятий это может явиться решающим фактором обеспечения эффективности хозяйственной деятельности. При неразвитости сети МТС аналогичный эффект может быть достигнут применением сервисного обслуживания дилерскими центрами фирм-производителей сельскохозяйственной техники.
3) Липковичем И.Э. [5] осуществлено механико-эргономическое обоснование человеко-машинных систем в агроинженерной сфере растениеводства. Автором разработана общая структура человеко-машинных систем и проведен качественный анализ базовых ЧМС; разработаны методические основы оценки эффективности оборудования,
обеспечивающего приемлемые условия труда человека-оператора в ЧМС на базе мобильных энергосредств; общая модель технологической надежности человеко-машинных систем.
Разработаны также рациональные режимы работы базовых человеко-машинных систем; общие модели производительности технических подсистем в зависимости от факторов внешней среды; обобщенная модель системы "внешняя среда" применительно к агроинженерной сфере растениеводства и способы ее введения в модели операционных производительностей человеко-машинных систем [5].
Автор предложил выделить базовые ЧМС, к которым были отнесены: одиночная ЧМС в системе коллективного сельхозпредприятия; фермерская ЧМС; первичный трудовой коллективы в сельхозпредприятиях или МТС; функциональный специализированный комплекс или отряд (уборочно-транспортный, пахотный и т.д.); ЧМС в техническом сервисе; организационно-технологическая ЧМС в форме специализированного функционального комплекса; ЧМС как производственная МТС [5].
Нам представляется очень важным рассмотрение человеко-машинной системы в буквальном смысле слов, составляющих это словосочетание. Мы считаем, что человеко-машинная система образуется всякий раз, когда человек приступает к управлению соответствующим техническим устройством (самоходной машиной, агрегатом) при совершении некоторого производственного процесса. В классификации Липковича И.Э. [5] такая ЧМС отмечена как «одиночная ЧМС». Нетрудно заметить, что такая ЧМС входит как подсистема в остальные, входящие в классификацию Липковича И.Э. ЧМС (за исключением ЧМС в техническом сервисе и трудовых коллективов). Такие системы принято относить к социо-техническим системам. Это несколько другой уровень рассмотрения систем в сфере растениеводства, что нисколько не умаляет результатов исследований Липковича И. Э.
4) В работе Озорнина С.П. [6] исследовано повышение работоспособности мобильных машин в структурах агропромышленного комплекса на основе ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта. Автором обоснован показатель качества функционирования мобильных машин в структурах АПК и разработаны методологические положения подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин с использованием информационного мониторинга условий их эксплуатации и изменений технического состояния [6].
В качестве показателя определен универсальный показатель - отношение эффект/затраты. Разработана совокупность математических моделей мобильных машин и оптимизации параметров комплекса технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин; произведена оценка влияния изменения технико-эксплуатационных показателей (ТЭП) на качество функционирования мобильных машин в структурах АПК; выявлены закономерности изменения плотностей информационных потоков и формирования динамических информационных полей показателей условий эксплуатации, параметров технического состояния и результатов диагностирования мобильных машин [6].
Обоснованы состав, структура, технология использования комплекса технических средств информационного мониторинга условий эксплуатации и технического состояния мобильных машин; разработана методика реализации комплекса технологических процессов подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта мобильных машин в условиях районных сервисных технических пунктов [6].
Оценено влияние подсистемы ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта на параметры существующей системы поддержания и восстановления работоспособного состояния парков мобильных машин в структурах АПК [6]. Выбрав универсальный показатель качества функционирования мобильных машин в структуре АПК, автор, тем не менее, не совсем корректно подошел к его вычислению. В качестве эффекта был определен ресурс основного системообразующего элемента сложной технической системы (СТС), а в качестве затрат - затраты на замены (восстановление) недолговечных элементов той же СТС.
5) Мартыновым Б.Г. была обоснована эффективная эксплуатация индивидуальных машин по результатам их технического состояния [7]. Автором обоснован критерий и разработаны вероятностные модели выбора индивидуальной стратегии эффективной эксплуатации машин с учетом их технического состояния; обоснован класс аналитических функций моделей диагностики, наилучшим образом согласующийся с серийными статистическими данными [7].
Для определения выбора индивидуальной стратегии эффективной эксплуатации машин было введено понятие относительной вероятности, которая представляет собой разность между вероятностью безотказной работы и вероятностью отказа. Развиты теоретические положения о выборе и обосновании параметров технического состояния машин; разработаны математические модели связи диагностических параметров с параметрами технического состояния агрегатов машин [7].
Проведен анализ амплитудно-частотных характеристик отдельных механизмов машин с целью выявления рациональных зон установки измерительных преобразователей и определения области информативных частот для выделения полезного диагностического сигнала; проведены экспериментальные исследования функциональной связи между диагностическими и структурными параметрами, определено влияние режимов диагностирования на формирование диагностических признаков [7].
Разработаны модели обработки диагностических сигналов и, в соответствии с ними, структурные схемы диагностических средств, технология диагностирования для повышения достоверности и эффективности обоснованных методов [7].
6) В работе «Повышение эффективности ремонтообслуживания средств механизации АПК на основе организационно-инженерных мероприятий» Зориным А.И [8] теоретически обоснованы организация и размещение специализированных ремонтных предприятий средств механизации АПК; дано теоретическое обоснование организации ремонтообслуживания средств механизации сельскохозяйственных предприятий.
На основе теоретических исследований разработан перспективный вариант организации и размещения специализированных ремонтных предприятий средств механизации АПК региона; с учетом теоретических исследований предложена рациональная организация ремонтообслуживания средств механизации сельскохозяйственных предприятий региона [8]. Автором предложен метод превентивного комплексного ремонтообслуживания специализированными ремонтными предприятиями с элементами страхования (страхование ответственности), при котором заказчик, выплачивая ремонтному предприятию страховой взнос, поручает ему не только устранение отказов, но и проведение превентивных мероприятий согласно системе планово-предупредительных ремонтов (ППР). Разработаны новые показатели оценки приспособленности машины (оборудования) к проведению ремонта, его качества и эффективности работы инженерной службы: коэффициент ремонтопригодности, коэффициент доверительности, коэффициент возврата средств [8].
7) Нами были проанализированы также следующие научные исследования, в хронологическом порядке их проведения.
Камбулов С.И. решал проблему повышения эффективности функционирования сельскохозяйственных агрегатов путем механико-технологического обоснования их структуры с рациональными параметрами [9].
Ищенко С. А. разработал научно обоснованный комплекс мероприятий по совершенствованию диагностирования и ремонта уборочного агрегата в заданных почвенно-климатических условиях эксплуатации[10].
Пасин А.В. методами сезонного резервирования и использования резервных технологических комплексов решал проблему повышения эффективности функционирования производственных процессов в растениеводстве [11].
Хабардин В.Н. обосновывал ресурсосберегающие технологии и средства технического обслуживания тракторов в сельском хозяйстве [12].
Бабченко Л.А. для повышения производительности с.-х. техники в растениеводстве разработаны научные основы технического сервиса машин, за счет обоснованной структуры ремонтно-обслуживающих воздействий, управления уровнем технического состояния, показателями надежности машин и разработки оборудования для технического сервиса [13].
Бураев М.К. предложил повысить эффективность использования машин в АПК на основе совместного рассмотрения сфер производственной и технической эксплуатации МТП как единой производственно-технической системы [14].
Калачин С. В. оптимизировал режимы работы машинно-тракторного агрегата на основе непрерывного контроля интенсивности изменения его эксплуатационных параметров [15].
Дзуганов В.Б. занимался проблемой повышения эффективности использования машинно-тракторного парка АПК на основе применения ресурсо- и энергосберегающих технологий и технических средств, формирования в АПК оптимальных механизированных структур [16].
Лебедевым А.Т. предложено обеспечивать повышение надежности и эффективности производства с.-х. продукции разработкой и реализацией ресурсосберегающих направлений эксплуатации и ремонта сельскохозяйственных машин и оборудования [17].
Результаты
Как показывает анализ вышеуказанных, а также других многочисленных проанализированных нами исследований, все работы можно подразделить на следующие группы:
- исследование процессов функционирования МТА;
- повышению эффективности использования машинно-тракторного парка и его технического сервиса;
- управление надежностью, повышению надежности технических устройств, персонала, и анализ отдельных составляющих надежности;
- исследование различным аспектам диагностирования.
Кром этого, при делении по другому основанию, в проанализированных нами исследованиях рассматривались:
- сельскохозяйственное производство в целом, структуры АПК, агроинженерная сфера растениеводства, производственные процессы в растениеводстве;
- сельскохозяйственная техника, МТП АПК, МТП машинно-технологических станций, машины АПК, МТА, тракторы, автотранспорт, сельскохозяйственные машины и оборудование, мобильные колесные машины, рабочие органы сельскохозяйственных машин;
- сложные технические системы, производственные системы машиностроения, производственный цикл промышленного предприятия;
- детали машин, пары трения и сопряжения.
Однако, исследований собственно технического сервиса, его формирования, развития и видоизменения в соответствие с изменяющимся машинно-тракторным парком сельскохозяйственных предприятий, не производилось.
Таким образом, использовавшиеся методологические подходы не могут быть использованы для комплексного разрешения проблемы обеспечения работоспособности МТА сельскохозяйственных предприятий в настоящее время. Часть машинно-тракторного парка составляют тракторы и сельскохозяйственная техника российского (советского и СНГ) производства с выработанным большей частью ресурсом, низкой надежностью и имеющейся ремонтной базой и системой обеспечения запасными частями. Другая часть парка - тракторы и агрегаты зарубежных фирм с высокой производительностью и обещаемой высокой надежностью; неразвитой инфраструктурой ремонта и ТО, с дилерскими центрами по гарантийному обслуживанию и продаже запчастей.
Существует, таким образом, проблемная ситуация, характеризующаяся следующими противоречиями:
1) между потребностью АПК в высокоэффективной системе технического обслуживания МТА и неспособностью существующего технического сервиса удовлетворить эту потребность;
2) между необходимостью бесперебойной работы МТА во время полевых работ и вынужденными остановками их на ТО или ремонте;
3) между необходимостью эксплуатации МТА в составе мощных тракторов и комбинированных широкозахватных полевых агрегатов, оснащенных сложными системами контроля состояния и управления и ограниченными возможностями механизатора как водителя такого агрегата.
Выводы
Нами проведены теоретические исследования, результатом которых является концепцию специализированной системы обеспечения технического сервиса МТА предприятий АПК. Разработаны методологические принципы формирования такого специализированного технического сервиса. Результаты теоретических исследований представлены в нескольких публикациях (см., например, [18]). Практическая реализация специализированного технического сервиса позволит обеспечить повышение работоспособности МТА в период выполнения полевых работ до 1,5 раз при существенном снижении соответствующих затрат. Общий экономический эффект, по предварительным расчетам, может составить 700-1200 руб./га.
Ссылки на источники:
1. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные термины и определения. - М.: Издательство стандартов, 1990. - 38 с.
2. ГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения. - М.: Стандартинформ, 2011. - 28 с.
3. Левшин А.Г. Разработка методов повышения эффективности использования мобильных сельскохозяйственных агрегатов как человеко-машинных систем: Дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.01 - М.: РГБ, 2000. - 322 с.
4. Кушнарев Л.И Совершенствование технического сервиса машинно-тракторного парка МТС: Дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 - М.: РГБ, 2003. - 314 с.
5. Липкович И. Э. Механико-эргономическое обоснование человеко-машинных систем в агроинженерной сфере растениеводства: Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.01, 05.20.03 .- М.: РГБ, 2005. - 788 с.
6. Озорнин С. П. Повышение работоспособности мобильный машин в структурах агропромышленного комплекса на основе ситуационно-комбинированного обслуживания и ремонта: Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.03 .- М.: РГБ, 2005. - 424 с.
7. Мартынов Б.Г. Обоснование эффективной эксплуатации индивидуальных машин по результатам их технического состояния: Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.03 .- М.: РГБ, 2005. -362 с.
8. Зорин А.И. Повышение эффективности ремонтообслуживания средств механизации АПК на основе организационно-инженерных мероприятий (на примере Удмуртской Республики): Автореф. ... уч. ст. д.т.н. - С-Пб - Пушкин, 2006. - 35 с.
9. Камбулов С. И. Механико-технологическое обоснование повышения эффективности функционирования сельскохозяйственных агрегатов. Автореф. ... уч. ст. д.т.н. - Краснодар, 2008. - 32 с.
10. Ищенко С. А. Диагностирование и ремонт гусеничного движителя рисозерноуборочных комбайнов в условиях Дальнего востока. Автореф. ... уч. ст. д.т.н. -М.,2009. - 32 с.
11. Пасин А.В. Обоснование и разработка методов эффективного использования резервных технологических комплексов в растениеводстве. Автореф. . уч. ст. д.т.н. -Саранск , 2009. - 32 с.
12. Хабардин В.Н. Ресурсосберегающие технологии и средства технического обслуживания тракторов в сельском хозяйстве. Автореф. ... уч. ст. д.т.н. - Новосибирск, 2009. - 32 с.
13. Бабченко Л. А. Формирование системы технического сервиса сельскохозяйственной техники. Автореф. ... уч. ст. д.т.н. - Алматы.,2010. - 32 с.
14. Бураев М.К. Система производственно-технической эксплуатации машинно-тракторного парка в условиях АПК восточной Сибири. Автореф. ... уч. ст. д.т.н. -Улан-Удэ, 2010 - 32 с.
15. Калачин С.В. Оптимизация режимов работы машинно-тракторного агрегата на основе непрерывного контроля интенсивности изменения его эксплуатационных параметров. Автореф. ... уч. ст. д.т.н. - Саранск, 2011. - 32 с.
16. Дзуганов В.Б. Ресурсосберегающее производственно-технологическое обеспечение механизированных процессов в растениеводстве (на материалах Кабардино-Балкарской Республики). Автореф. ... уч. ст. д.т.н. - Нальчик, 2012. - 32 с.
17. Лебедев А.Т. Ресурсосберегающие направления совершенствования эксплуатации и ремонта машин и оборудования сельскохозяйственного производства. Автореф. . уч. ст. д.т.н. - Зерноград, 2012. - 32 с.
18. Редреев Г.В. Обоснование концепции обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов: Электронный ресурс. Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 2; URL: www.science-education.ru/122-22971 (дата обращения: 08.10.2016).
Grigory Redreev
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor FSBEIHE Omsk SAU, Omsk
Ensuring Performance of Tractor Units Revised
Abstract. An analysis of research on various aspects of the functioning of the machine and tractor units (MTU). All have been subjected to the analysis of the work can be divided on the purpose of the study and research facilities. When dividing the first base was carried out: study of the processes of functioning of the MTU. Improved utilization of machine and tractor fleet and technical services; reliability management, improve the reliability of technical systems, personnel, and analysis of the individual components of reliability; a study of various aspects of diagnosis. When dividing a different base: agricultural production as a whole, agriculture structures of agroengineering sphere of crop production processes in the plant; agricultural machinery, machine-tractor park AC, MTU machine-technological stations, agriculture machines AC, MTU, tractors, trucks, agricultural machinery and equipment, mobile wheeled vehicles, working bodies of agricultural machines; complex technical systems, industrial engineering systems, industrial production cycle of the enterprise; machine parts, friction pair and interface. However, studies of technical service itself, its formation, development and modifications in accordance with changing machine-tractor fleet of agricultural enterprises was carried out. Indicated on the results of original research, practical implementation of which will improve the efficiency of technical service of the MTU agricultural enterprises AC.
Keywords: efficiency, tractor units, technical service, efficiency, effectiveness of technical service.
