CC BY
50
УДК 68.85.83
Н. В. Костюченков1, А. И. Козак2, К. Б. Бектуров1
КОРРЕКТИРОВКА ПЛАНОВОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ МАШИН
1 КАЗАХСКИЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ С. СЕЙФУЛЛИНА, АСТАНА 2АККОЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ КАЗАХСКОГО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
N. V. Kostiuchenkov1, A. I. Kozak2, K. B. Bekturov1 ADJUSTMENT OF PLANED FREQUENCY AUTOMOBILE SERVICING 1 KAZAKH AGRO TECHNICAL UNIVERSITY BY S. SEIFULLIN, ASTANA 2AKKOL BRANCH OF KAZAKH RESEARCH INSTITUTE OF MECHANIZATION AND ELECTRIFICATION OF AGRICULTURE
Аннотация. Предложены методы определения и приведены примеры расчета допустимых отклонений от плановой периодичности проведения операций технического обслуживания для напряженных периодов использования машин, учитывающие как важность данных периодов, так и влияние степени износа двигателя на расход топлива. Полученные результаты подтверждают гипотезу о влиянии степени изношенности двигателей на периодичность контроля параметров системы топливоподачи.
Ключевые слова: техническое обслуживание; периодичность; допустимое отклонение; машинно-тракторный агрегат; топливная экономичность.
'I'
Л. Л
Куаныш Бакытбекович Бектуров
Kuanysh Bakytbekovich Bekturov [email protected]
Введение. Интенсификация сельскохозяйственного производства требует коренного улучшения эксплуатации машинно-тракторного парка на основе обеспечения высокой надежности и топливной экономичности машин.
Основной причиной низкой надежности машин и сверхнормативных простоев в процессе их использования является низкое качество технического обслуживания (ТО). Установлено, что несоблюдение правил ТО (некачественное и несвоевременное проведение операций ТО) приводит к снижению сменной производительности машинно-тракторных агрегатов на 20-30 % и увеличению расхода топлива на 15-25 %.
В условиях неравномерной загрузки машин в течение года, наличии напряженных периодов их ис-
Abstract. Methods of definition and examples of the calculation of tolerance limits from planned frequency of carrying out operations of automobile servicing for the periods of intense use of cars, taking into account both the importance of these periods and the effect of engine wear on the fuel consumption are suggested. The received results confirm the hypothesis about the influence of the degree of engine wear on the frequency of control parameters of the fuel supply system.
Keywords: automobile servicing; frequency; tolerance limits; machine-tractor aggregates; fuel efficiency.
Анатолий Иванович Козак
Anatoly Ivanovich Kozak J.'1 ' кандидат технических наук,
пользования, различного возрастного состава парка практически невозможно обеспечить своевременное и качественное выполнение работ по ТО в соответствии с установленными требованиями и плановой периодичностью. В этой связи необходим дифференцированный подход к организации и проведению ТО машин, учитывающий эти обстоятельства и позволяющий обеспечить эффективное их использование.
Методика. Существующие формы и методы организации технического обслуживания машин базируются на плановой периодичности выполнения ремонтно-обслуживающих работ. Нормативными документами регламентирована периодичность плановых видов ТО и допустимые отклонения от этой периодичности, которые составляют ±10 % по тракторам для ТО-1 и ТО-2, а для ТО-3 - ±5 % [1].
В ответственные (напряженные) периоды работы машин нередко возникает необходимость проведения плановых видов ТО, что приводит к простоям машин и снижению их производительности [2].
Николай Васильевич Костюченков
Nikolay Vasilyevich Kostiuchenkov доктор технических наук, профессор
Этого можно избежать путем выноса операций ТО за пределы напряженных периодов. Однако при этом возникает противоречие [3], суть которого в том, что если вовремя не провести техническое обслуживание, возрастает интенсивность отказов, машинно-тракторные агрегаты вынужденно простаивают на ремонте, что приводит к увеличению сроков полевых работ и, как следствие, теряется урожай. А если проводить техническое обслуживание вовремя (в напряженные периоды полевых работ), то количество отказов уменьшится, но возрастут простои машин на техническом обслуживании, что также приводит к потерям урожая.
Наличие периодов в использовании машин, когда стоимость часа простоя очень велика, требуют уточнения величины допустимого отклонения от плановой периодичности проведения ТО с учетом значимости и важности предстоящих работ. В данном случае при определении допустимых отклонений от плановой периодичности за основу может быть принято следующее условие [4]:
П - Зд > 0,
(1)
Пл = (С - С ) • (
о * прн пр т
(2)
зЛ = ТТП • ( С - С),
(3)
С = СТО / ТТО (здесь СТО - затраты на выполнение планового ТО машины, тг; ТТО - плановая периодичность выполнения операций ТО, ч);
С - удельные затраты на ТО при выполнении операций ТО в срок, тг/ч, С = СТО / Тф (здесь Тф - фактическая периодичность выполнения операций ТО, ч).
В результате преобразования выражения (3) получим:
Зо = СТО • (Тто / ТФ - а (4)
при этом 0 < Тф < ТТО.
Затраты на ТО находим по выражению
Сто = С, + С, (5)
где С, - заработная плата исполнителей (мастеров-наладчиков), тг;
С2 стоимость запасных частей, топливо-смазочных и других материалов, тг.
С, = (1 + вН) • ( • 5 ,
1 4 ' Н то исп '
(6)
где По - дополнительная прибыль, получаемая от повышения производительности машин в напряженном периоде за счет сокращения времени простоя по техническим причинам;
Зо - дополнительные затраты на обеспечение работоспособности машин, возникающие при выполнении операций ТО раньше плановых сроков.
Дополнительная прибыль По определяется как разница между возможным получением дополнительной продукции (выгоды) за счет исключения простоев машины на плановом ТО в напряженном периоде и дополнительными затратами, вызванными несвоевременным проведением плановых операций ТО.
где вН - коэффициент, учитывающий накладные расходы;
5 - тарифная ставка исполнителей (мастеров-наладчиков), тг/ч.
С учетом изложенного условие целесообразности выноса операций ТО за пределы периода напряженных полевых работ примет вид:
(С - С П - \(1+Ю-Х 5 )+С+С ]
* прн пр то ^ 'Н то исп/ 2 пр тол
(ТТО / ТФ 1 > 0
(7)
Принимая (Тто / Тф - 1) = Ато ,
где А - относительное отклонение от плановой пето
риодичности выполнения операций ТО, получаем:
А = (С - С ) • I / (1 + Ю-Г 5 ) +
то х прн пр то х ' Н то исп'
+ С2 + С 1
2 пр то
(8)
где С и С - стоимость часа простоя машины в на-
прн пр
пряженный и ненапряженный периоды использования, тг/ч;
т - средняя продолжительность выполнения операций ТО, ч.
Дополнительные затраты Зо определяются по следующему выражению:
где С - удельные затраты на ТО при выполнении операций ТО раньше обусловленного срока, тг/ч,
Используя данный, подход можно рассчитать значения допустимых отклонений от плановой периодичности ТО машин для каждого напряженного периода.
Установлено, что в процессе работы машины с увеличением наработки происходит нарушение стабильности регулировок параметров двигателя, что является основной причиной увеличения расхода топлива. Через промежутки времени ТТО, равные периодичности технического обслуживания, происходит возобновление регулировок параметров двигателя и топливно-энергетические показатели машины приводятся к номинальным значениям Gн, либо близким к ним (рисунок1).
Рисунок 1 - Схема изменения расхода топлива С в зависимости от наработки ^ и периодичности обслуживающих воздействий ТТО
При этом с увеличением возраста машин растет и расход топлива. Это связано с тем, что процесс разрегулирования систем топливоподачи у изношенного двигателя происходит интенсивнее, чем у нового. Так, например, удельный расход топлива по тракторам ДТ-75М и МТЗ-80 к пятому году эксплуатации возрастает на 10-15 %, к десятому - на 20 %. Для снижения негативного воздействия данного процесса на топливную экономичность двигателя необходима корректировка периодичности контроля параметров системы топливоподачи дизелей с большим сроком эксплуатации в сторону уменьшения от плановой [5].
В качестве корректирующего показателя может быть принят поправочный коэффициент корректировки периодичности ккп, величина которого определяется как отношение наработки дизеля Тф, при ко -торой параметры топливоподачи достигают предельного значения (фактической периодичности), к плановой периодичности обслуживания топливной системы ТТО, при которой проводятся операции по проверке и регулировке этих параметров. Данный коэф -фициент позволяет учитывать влияние степени изношенности дизеля на интенсивность разрегулирования систем топливоподачи.
Если значения плановой периодичности ТТО устанавливаются из нормативно-технической и эксплуатационной документации, то значения Тф и ккп, определяются на основе изучения динамики изменения значений параметров топливной системы дизелей различного срока службы (возраста) в реальных условиях эксплуатации.
Результаты. Применительно к условиям зоны северного Казахстана с использованием предложенной методики на примере тракторов «Кировец» получены расчетные значения допустимых отклонений от плановой периодичности выполнения операций ТО-2 для различных напряженных периодов полевых работ: закрытие влаги, предпосевная обработка почвы и посев, вспашка зяби и обработка паров (таблица 1).
Таблица 1 - Расчетные значения допустимых отклонений периодичности ТО-2 при выполнении различных сельскохозяйственных работ
Марка трактора Допустимые отклонения, %
Закрытие влаги Предпосевная обработка почвы и посев Вспашка зяби Обработка паров
К-701 -29,2 -50,0 -25,0 -29,2
+29,2 +45,8 +25,0 +16,7
К-700А -29,2 -50,0 -33,8 -25,0
+25,0 +37,5 +25,0 +12,5
Из таблицы 1 видны различия полученных значений допустимых отклонений периодичности ТО на рассматриваемых видах полевых механизированных работ, обусловленные различным влиянием превышения агротехнических сроков этих работ на объем и себестоимость получаемой сельскохозяйственной продукции.
Схема организации обслуживания машин с учетом допустимых отклонений периодичности ТО для тракторного парка хозяйства будет следующей.
Строится план-график по отдельным маркам тракторов. Исходной информацией являются агротехнические сроки выполнения основных сельскохозяйственных работ, количество работающих тракторов и их загрузка в эти периоды. На основании анализа статисти-
ческий информации за последние 3-4 года устанавливаются количество работающих тракторов и выполняемый ими объем работ в основные периоды.
Исходя из численности работающих тракторов и планируемой их загрузки для каждого напряженного периода по нормативам определяют требуемый объем работ по техническому обслуживанию. Ориентируясь на полученные расчетные значения допустимых отклонений от плановой периодичности ТО для каждого вида предстоящих работ, принимают решение о проведении обслуживания машин до или после напряженного периода. Конкретные календарные сроки проведения ТО устанавливают с учетом агротехнических сроков выполнения каждого вида сельскохозяйственных работ.
С целью изучения влияния наработки на изменение параметров технического состояния системы то-пливоподачи дизелей различного срока службы (возраста) на примере тракторов «Кировец» производили сбор информации с учетом функции распределения случайного времени /(0 для различных значений отдельных параметров. Это предопределяет выбор такого плана испытания [6], при котором наблюдение проводят до достижения параметром предельного значения ю/, то есть - испытание на отказ (рисунок 2).
Известно, что изменение параметра технического состояния трактора во времени описывается следующей зависимостью [7]:
ю = ю + V
о с
(9)
где ю и юо - соответственно текущее и начальное (номинальное) значение контролируемого параметра;
а - показатель степени, характеризующий скорость изменения параметра во времени;
Vc - коэффициент, характеризующий начальную скорость изменения (интенсивность) параметра; t - наработка, ч.
Исследуемый процесс является случайным, кон -кретному текущему значению параметра ю соответствует различная наработка отдельных машин. Исследования показывают [7], что колебания наработки различных машин для рассматриваемых параметров подчиняются закону Вейбулла. При построении графических зависимостей используются модальные значения наработки тг при определенных значениях параметра (рисунок 3).
Рисунок 2 - Схема реализация изменения параметра элементов при испытаниях на отказ
Периодичность замера параметров устанавливали исходя из плановой периодичности проведения операций ТО, влияющих на данные параметры. При этом соблюдалось следующее условие: за предусмотренный правилами ТО период работы трактора между возобновлениями регулировок параметра должно быть произведено не менее пяти замеров (таблица 2). Контроль состояния выбранных параметров производили с помощью специальных диагностических средств.
Полученные в процессе наблюдений результаты обрабатывали с использованием методов математического анализа, на основании чего устанавливалась фактическая наработка дизеля до достижения каждым из контролируемых параметров допустимых и предельных значений.
Таблица 2 - Периодичность проведения замеров
Рисунок 3 - Схема построения теоретической кривой изменения параметра от наработки
По результатам исследований получены теоретические кривые изменения параметров, влияющих на расход топлива и характеризующих степень износа двигателя в зависимости от наработки. Характеристики зависимостей исследуемых параметров и их функциональные зависимости приведены в таблице 3.
Параметр Периодичность, моточас
плановая контроля
Перепад давления до и после фильтра тонкой очистки топлива 250 50
Давление начала впрыска топлива форсункой 500 100
Зазор в клапанном механизме газораспределения 500 100
Прорыв газов в картер дизеля 1000 200
Давление, развиваемое плунжерной парой топливного насоса высокого давления 1000 200
Таблица 3 - Функции изменения параметров от наработки
Параметры Функция изменения параметра
Давление, развиваемое плунжерной парой топливного насоса, МПа 35 - 6,6 • 10-4- ?-27
Давление начала впрыска топлива форсункой, МПа 16,5 - 0,01 • 1086
Перепад давления на фильтре тонкой очистки топлива, МПа 1,640-3г60
Зазор в клапанном механизме газораспределения, мм 0,25 + 1,940-4-^ 17
Анализ полученных зависимостей и расчеты позволили определить значения наработки, при которой рассматриваемые параметры достигнут предельного значения, т. е. фактическую периодичность их контроля и обслуживания Тф.
С использованием данного методического подхода произведен предварительный расчет поправочного коэффициента корректировки периодичности кп контроля и обслуживания исследуемых параметров системы топливоподачи дизелей тракторов К-701 со сроком эксплуатации свыше пяти лет [5]. Результаты расчета показали, что для рассматриваемого примера значения коэффициента кт находятся в пределах 0,72-0,84. То есть, если для дизеля трактора К-701 плановая периодичность контроля состояния рассматриваемых параметров топливоподачи инструкцией по эксплуатации установлена 500 моточасов, то при сроке эксплуатации этого дизеля свыше пяти лет контроль параметров топливоподачи необходимо осуществлять с периодичностью от 360 до 420 моточасов. В противном случае велика вероятность того, что параметр выйдет за пределы допускаемых техническими условиями значений, что приведет к существенному увеличению расхода топлива.
Полученные результаты подтверждают гипотезу о влиянии степени изношенности (возраста, наработки) двигателей на периодичность контроля параметров системы топливоподачи. Для получения нормативных значений коэффициента корректировки плановой периодичности для разных возрастных групп машин требуется исследование процесса изменения данных параметров в зависимости от наработки до величин, соответствующим их предельным значениям.
Выводы. Важным резервом повышения производительности машин в напряженные (ответственные) периоды их использования является сокращение времени простоя по техническим причинам за счет выноса операций регламентного ТО за пределы данных периодов на основе применения обоснованного отклонения от нормативной плановой периодичности проведения ТО с учетом значимости и важности предстоящих работ.
Критерием при определении допустимых отклонений является дополнительная прибыль, получаемая от повышения производительности машин в напряженные периоды за счет сокращения времени простоя по техническим причинам. Результаты рас-
четов показали, что значения допустимых отклонений плановой периодичности операций ТО-2 при выполнении различных сельскохозяйственных работ для тракторов «Кировец» в зоне северного Казахстана находятся в интервале от - 50 % до + 45,8 %.
Предложен поправочный коэффициент корректировки плановой периодичности контроля и обслуживания системы топливоподачи, позволяющий учитывать влияние степени изношенности двигателя на интенсивность разрегулирования параметров систем топливоподачи. Результаты расчета показали, что для двигателя трактора К-701 при сроке эксплуатации свыше пяти лет значения коэффициента находятся в пределах 0,72-0,84.
Предложенные подходы к организации проведения работ по техническому обслуживанию позволяют повысить производительность машин в напряженные (ответственные) периоды работ и обеспечить топливную экономичность в течение всего срока их эксплуатации.
Список литературы
1 СТ РК 1192-2003 Тракторы и машины сельскохозяйственные. Техническое обслуживание. Основные положения.
2 Костюченков Н. В., Козак А. И., Плаксин А. М. Технический сервис в сельском хозяйстве : учебное пособие. - Астана : Изд-во КазАТУ им. С. Сейфулли-на, 2011. - 200 с.
3 Соломкин А. П., Мяло О. В. Теоретическое обоснование целесообразности выноса операций технического обслуживания тракторов за пределы напряженного периода полевых работ // Омский научный вестник. - 2013.- № 3 (113). - С. 75-78.
4 Соломкин А. П., Козак А. И., Павлов В. А. Совершенствование организации технического обслуживания тракторов на основе календарного планирования с применением сменных комплектов : труды ГОСНИТИ. - М. : ГОСНИТИ, 1987. - С. 52-62.
5 Обеспечение работоспособности и топливной экономичности машинотракторных агрегатов : отчет о НИР № 0112РК02533. - Акколь : АФ ТОО «КаНИ-ИМЭСХ», - 2014. - 68 с.
6 Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментальных исследований и обработка опытных данных. - М. : Колос, 1973. - 128 с.
7 Михлин В. М. Управление надежностью сельскохозяйственной техники. - М. : Колос, 1984. - 335 с.
