CC BY
26
УДК 629.11 (571.52)
doi 10.24411/2077-6896-2019-10005
КРИТЕРИАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ПУТЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОР-ТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН В РЕСПУБЛИКЕ ТЫВА
Монгуш С.Ч., Монгуш С.В.
Тувинский государственный университет, Кызыл
CRITERIAL PARAMETERS PROPOSED FOR DESCRIBING THE OPTIMIZATION WAYS TO OPERATE GROUND TRANSPORT-TECHNOLOGICAL MACHINES IN THE REPUBLIC OF TYVA
Mongush S.Ch., Mongush S.V Tuvan State University, Kyzyl
Исследованы работы потехнической эксплуатации транспортно-технологических машин, рассмотрены различные математические моделидля обеспечения оптимального управления эффективностью эксплуатации строительных машин. Современные технологические машины имеют не только сложную конструкцию, «умное» управление, но и отличаются высокой стоимостью. Состояние машин с течением времени изменяется и не в лучшую сторону. Работоспособность и производительность техники снижается, а затраты на проведение мероприятий по поддержанию ее в рабочем состоянии постоянно увеличиваются. Поэтому понятно стремление к безотказной работе машин и к увеличению продолжительности ее использования. Повышение работоспособности машины путем улучшения культуры ее обслуживания позволит сократить расходы предприятия.
Каждое предприятие заинтересовано в эффективном использовании имеющейся машинной техники, а эксплуатационное - тем более, так как эффективность ее использования является целью работы такого предприятия. Важную роль здесь играют показатели эффективности. Эффективность наземных транспортно-технологических машин зависит как от свойств, которые заложены в нее при создании, так и от уровня эксплуатации, позволяющего реализовать заложенные возможности
Ключевые слова: транспортно-технологические машины, техническая эксплуатация, работоспособность, эффективность, производительность, жизненный цикл.
The works of technical operation of transport and technological machines are investigated, various mathematical models are considered to ensure optimal management of the efficiency of operation of construction machines. Modern technological machines are not only complex in design, smart management, but also have a high cost. The state of the machines changes over time and not for the better. The efficiency and productivity of equipment is reduced, and the cost of carrying out activities to maintain it in working condition is constantly increasing. Therefore, it is clear the desire for trouble-free operation of machines and to increase the duration of its use.
Increasing the efficiency of the machine by improving its service culture will reduce the costs of the enterprise.
Each company is interested in the effective use of existing machinery, and operational - all the more, since the efficiency of its use is the goal of such an enterprise. Efficiency indicators play an important role here. The efficiency of ground transport-technological machines depends both on the properties that are incorporated in it during creation and on the level of operation that allows realizing the inherent possibilities.
Keywords: transport and technological machines, technical operation, efficiency, potency, productivity, life cycle.
В настоящее время происходит не толь- сти [1, 5]. ко увеличение количества транспортно-тех- Необходима комплексная научно-обосно-
нологических машин с одновременным ванная методология гибкой системы техни-
повышением их качества. При этом услож- ческой эксплуатации, которая будет опти-
няется конструкция, растет многофункци- мальна для конкретного эксплуатационного
ональность машин. Поддерживать работо- предприятия, конкретной машины и сможет
способность такой техники невозможно без в короткие сроки перестроиться при измене-
постоянной работы над улучшением систе- нии внутренних и внешних факторов. Любое
мы технической эксплуатации. мероприятие проводится по оптимальной
Состояние машин с течением времени технологии, разработанной на основании мо-
изменяется и не в лучшую сторону. Работо- делирования процесса. Оптимизируя каждый
способность и производительность техники процесс, получаем оптимальную систему
снижается, а затраты на проведение меро- эксплуатации, управление которой осущест-
приятий по поддержанию ее в рабочем со- вляется тоже по моделям с помощью разви-
стоянии постоянно увеличиваются. Поэтому тых информационных технологий. Показа-
понятно стремление к безотказной работе тели эффективности использования машин
машин и к увеличению продолжительности определяются, исходя из модели процесса.
ее использования. Существующие теоретические разработки
Каждое предприятие заинтересовано в предлагают меры по улучшению некоторых,
эффективном использовании имеющейся ма- отдельных процессов технической эксплуа-
шинной техники, а эксплуатационное - тем тации (ТЭ).
более, так как эффективность ее использова- В работе [1] описаны следующие матема-
ния является целью работы такого предпри- тические модели, которые были предложе-
ятия. Важную роль здесь играют показатели ны автором для обеспечения оптимального
эффективности. управления эффективностью эксплуатации
Эффективность техники зависит как от строительных машин:
свойств, которые заложены в нее при созда- • модель «Возрастная динамика надежност-нии, так и от уровня эксплуатации, позволя- ных и технико-экономических показате-ющего реализовать заложенные возможно- лей под воздействием мероприятий техни-
ческой эксплуатации»;
• модель «Управление техническим состоянием и сроком службы строительных машин посредством капитальных ремонтов»;
• модель «Формирование парков машин с заданным уровнем технического состояния»;
• модель «Обеспечение заданного уровня надежности парков машин посредством страхового и ремонтного резервирования»;
• модель «Оптимизация состава мероприятий ТЭ по устранению последствий внезапных отказов машин с целью минимизации ущерба».
Данные модели были использованы автором работы [1] для разработки методик оптимизации процессов ТЭ. При этом собственно процесс эксплуатации разделен на две составляющие - техническую и коммерческую.
Важная роль в оптимизации ТЭ отводится подготовке специалистов, умеющих эксплуатировать технику и осуществлять ремонтные работы [6]. К ним выдвигаются высокие требования к качеству и объему образования, техническим навыкам, умению. Этого требует уровень современной техники с его многофункциональностью, использованием навесного оборудования и прицепных устройств.
Поэтому учреждения образования все шире используют специальные компьютеры с функцией тренажеров (симуляторы). Они позволяют значительно повысить квалификацию операторов современной сложной техники. Например, в материалах Международной научно-технической конференции [7] представлен тренажер машиниста универсального одноковшового экскаватора с
гидравлическим приводом и стандартным рабочим оборудованием (обратная лопата), разработанный в ТулГУ
Автор [8] настаивает на том, что эффективность эксплуатации может быть повышена как за счет учета индивидуальных показателей каждой машины, так и использования новых методов планирования и организации процесса эксплуатации. При этом оптимизируются время постановки машины, необходимый объем услуг, обеспечивающий работоспособность машины и отсутствие преждевременных отказов, минимизируются затраты на эксплуатацию. Обеспечивая повышение роли учета в эксплуатации машины, налаживая и организуя комплексный учет с более полной информацией о машине с момента ее использования, проводя автоматизацию этих процессов можно существенно повысить эффективность использования техники. Автор говорит об автоматизации планирования процесса профилактики и восстановления работоспособности техники. Направления оптимизации технической эксплуатации [8]:
1). Нахождение оптимальных режимов проведения техосмотров и ремонта: количество, их периодичность и трудоемкость. Каждая публикация, затрагивающая эту проблему, предлагает свои методы нахождения оптимальных режимов проведения технических осмотров и ремонтных работ.
2). Оптимизация планирования проведения техосмотров и ремонта по фактическому состоянию техники (показатели качества каждой машины, ее наработка, учет парка) позволяет предусмотреть требуемые работы, запчасти, горюче-смазочные материалы, жидкости и др. Автоматизация улучшает
этот процесс. Автор, называя ряд применяемых устройств более точного определения наработки техники со ссылкой на источники литературы (счетчики моточасов СВН-2-02, СИ8, 228ЧП, ЧИ 005 и др., бортовые системы мониторинга, системы с использованием спутников и т.д.), указывает на недостаток их конструкции: отсутствие возможности выделения характера работ. То есть, когда машина под нагрузкой, а когда на холостом ходу. Индивидуальное планирование наработки для каждой машины с учетом ее старения и внутрисменного режима работ, простоев, времени на перебазировку, строгий учет по карточке с фиксированием показателей надежности позволит повысить эффективность эксплуатации.
3). Улучшение организации, управления и методов обслуживания и ремонта машин (работа по стандартам качества, высокая квалификация персонала, эффективное ремонтное оборудование, диагностика, информационные технологии и др.).
В статьях [2, 4] авторы говорят о том, что работоспособность машин в наибольшей степени зависит от системы техобслуживания и ремонта. Анализируя отказы машин, используемых при сооружении и содержании железных и автомобильных дорог, предлагают оптимизацию техосмотра и обслуживания только предельно изношенных деталей машин. Организуя непрерывный мониторинг их состояния, выявляют причины отказов отдельных деталей и узлов, проводят выборочное обслуживание. Такое обслуживание является альтернативой планово-предупредительному обслуживанию и ремонту. Повышение качества обслуживания будет достигнуто за счет повышения качества каждой
отдельной операции, ее совершенствования. В зависимости от причин отказов и выбираются направления совершенствования эксплуатации. Авторы приводят классификацию причин отказов (см. рисунок 1), констатируя, что основными причинами являются технические, организационные, человеческий фактор (недостаточная квалификация, нарушения правил эксплуатации).
Сохраняется периодичность обслуживания сезонного и ежедневного, замена эксплуатационных материалов - согласно нормам наработки или по потребности, если возможно продление срока использования. Авторы считают наиболее важными организационные направления улучшения качества эксплуатации.
Современные технологические машины имеют не только сложную конструкцию, «умное» управление, но и отличаются высокой стоимостью. Повышение работоспособности машины путем улучшения культуры ее обслуживания позволит сократить расходы предприятия.
Диссертационная работа С.В. Корнеева [3] посвящена разработке методологии оптимизации техобслуживания машин с применением разных смазочных материалов и их заменой. Часто использование недорогих, низкокачественных смазочных материалов приводит к снижению срока службы узлов трения.
С.В. Корнеевым разработаны материалы, использование которых не только заметно снижает износ и позволяет уменьшить их потребление, но они еще и экологичнее существующих (с точки зрения охраны окружающей среды). Исследуя закономерности изменения свойств смазочных материалов
при эксплуатации машин, автор проводит иным смазочным материалом, установление
оптимизацию периодичности проведения критерия предельного состояния смазочных
техобслуживания. Внедрение оптимальной материалов в зависимости от условий экс-
номенклатуры смазочных материалов и ме- плуатации позволит совершенствовать тех-
тодик расчета ресурса узла трения с тем или ническую эксплуатацию машин.
Рис. 1. Классификация причин отказов
Задача технической эксплуатации - обе- верхности детали, появлением трещины, спечение длительной работоспособности нарушением параллельности или перпен-техники с максимальной производительно- дикулярности и т.д. Отказ происходит в тот стью и при наименьших затратах. В статье момент, когда величина износа или корро-[9] среди причин возникновения отказов зии достигают критической точки, но до наиболее вероятными названы износ и кор- момента предельного состояния машины розия деталей, которые составляют от 80 до или узла. Авторы схематично представили 90 % от общего числа. Это является след- жизненный цикл машины (см. рисунок 2) с ствием изменения размеров или формы по- указанием факторов, влияющих на тот или
иной временной отрезок эксплуатации тех- снижается эффективность, либо использование. ние ее небезопасно. Основываясь на много-Наиболее важны этапы с восьмого по численных исследованиях, авторы выдели-десятый. Эксплуатация заканчивается при ли факторы влияния на продолжительность предельном состоянии машины, когда резко жизненного цикла машин (см. таблицу 1).
Возникновение отказа
Возникновение неисправности
^ -А -А А_
8 10
Исправное состояние НТТМ
9
10
10
11
12
13
Неисправное состояние НТТМ
Работоспособное состояние НТТМ
Неработоспособное состояние НТТМ
<-
Рис. 2. Жизненный цикл НТТМ: 1 - предпродажная подготовка; 2 - технологическое обслуживание;
3 - продажа НТТМ; 4 - ввод в эксплуатацию НТТМ; 5 - транспортирование НТТМ; 6 - хранение неиспользуемого НТТМ; 7 - ожидание использования НТТМ; 8 - выполнение технологических операций НТТМ; 9 - проведение ремонта НТТМ; 10 - система ТОиР; 11 - неработоспособное состояние НТТМ; 12 - снятие НТТМ с эксплуатации;
13 - конец эксплуатации НТТМ.
Важно определить из всех факторов, приведенных в таблице 1, наиболее значимые и, используя результаты экспериментальных исследований, получить зависимость вида:
р = f Х2' ^3' Х4' Щ' )
гг П""П
где р - продолжительность жизненного цикла, годы;
х1 - физико-механические свойства материалов;
х2 - эксплуатационные материалы; х3 - режим работы; х4 - рациональное применение; х5 - техническое обслуживание;
х6 - внешний уход; х7 - проведение ремонта. Эффективная эксплуатация возможна при использовании уже применяемых мероприятий, но усовершенствованных. Применение современных материалов, уменьшающих износ и трение, конструкционных материалов с улучшенными свойствами, смазок, герметиков, новых методов сервиса обслуживания и ремонта, диагностирования, использования автоматизированного контроля и учета.
Таблица 1 - Воздействие факторов на жизненный цикл НТТМ
Воздействующие факторы Очаг воздействия и протекания процесса Результат воздействия Последствия воздействия
1 2 3 4
Внешняя среда. Истирание рабочих органов, систем. Коррозионно-механическое изнашивание. Истирание поверхностей. Микроповреждения. Окислительное изнашивание. Нарушение режимов работы НТТМ либо отказ деталей или механизмов.
Физико-механические свойства материалов. Детали, узлы, механизмы, рабочее оборудование. Изнашивание Пластические деформации. Разупрочнение. Изменение геометрических размеров, масс и объема деталей.
Коррозионное разрушение деталей. Образование очаговых или глубинных повреждений; уменьшение или увеличение массы деталей; снижение прочностных свойств деталей; изменение электросопротивления поверхности детали.
Усталость и старение материалов. Рост внутренних повреждений материала под действием нагрузок.
Эксплуатационные материалы. Контактирующие механизмы и соединения. Загрязнение топлива, ГСМ и рабочих жидкостей механическими примесями. Ухудшение эксплуатационных свойств, потеря работоспособности как материалов, так и механизмов.
Режим работы. Рабочая операция. Время, в течение которого НТТМ выполняет функционально-технологические операции. Определение технико-экономических показателей эффективной эксплуатации НТТМ.
Процесс подготовки к рабочей операции. Время подготовки НТТМ к работам.
Ожидание работ или выполнение ремонтных работ. Время перерывов и простоев.
Техническое обслуживание. НТТМ, рабочие органы. Снижение скорости изнашивания. Обеспечение требуемого уровня вероятности безотказной работы в периоды между обслуживаниями. Эффективное применение ГСМ. Повышение показателей безотказности, снижение времени простоев при выполнении ремонтных работ и между обслуживаниями, уменьшение удельной стоимости отказов, увеличение ресурса НТТМ.
Внешний уход. Рабочее оборудование и другие рабочие органы. Повышенная загрязненность. Ежедневная очистка от грунта, различных вяжущих, цементо-бетонных смесей и т.д.
Крепежные работы. Конструкция НТТМ. Системы жидкостей и газов. Повышение работоспособности соединений, машины в целом. Повышение безопасности передвижения техники и выполнение функциональных технологических операций. Обеспечение прочности конструкции и, как следствие, повышение надежности и долговечности НТТМ. Сохранение герметичности системы без утечки жидкостей и газов.
Проведение ремонта; текущий ремонт. Детали, узлы, механизмы, навесное оборудование. Замена или восстановление изношенных деталей или агрегатов, кроме базовых, при частичной разборке НТТМ. Восстановление работоспособного состояния машины.
Капитальный ремонт. Замена или восстановление в основном базовых деталей или агрегатов НТТМ.
Обновление программного обеспечения НТТМ или рабочей системы. Блок управления НТТМ и функциональных технологических операций. Изменение или усовершенствование функциональных технологических операций НТТМ Повышение качества выполнения функциональных технологических операций, установка дополнительных функций. Повышение работоспособности и производительности НТТМ.
Чрезвычайные происшествия. Конструктивные параметры НТТМ. Активация параметров активной и пассивной безопасности НТТМ. Повышение послеаварийной безопасности НТТМ
Библиографический список
1. Репин С.В. Методология совершенствования системы технической эксплуатации строительных машин / Сергей 5. Васильевич Репин // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук: - Санкт-Петербург. 2008. - 46 с.
2. Манаков А.Л. Анализ направлений совершенствования технической эксплу- 6. атации транспортно-технологических машин и комплексов / А.Л. Манаков, А.Ю. Кирпичников, Т.К. Тюнюкова // Вестник ИрГТУ - 2015. - №5 (100). - С. 127 - 131. 7.
3. Корнеев С.В. Методология совершенствования системы технического обслуживания дорожных, строительных и подъемно-транспортных машин / Сергей Васильевич Корнеев // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук: - Омск. 2003. - 34 с.
4. Чооду О.А., Монгуш С.Ч., Сандан Р.Н., Балзанай С.В. Мониторинговая система 8. ремонта техники // Горный информа-
ционно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). №6 (спец. вып. №28) - Москва, 2018. - С. 2-7. Монгуш С.Ч., Евтюков С.А. Анализ проблем эксплуатации строительной техники в Республике Тыва // Вестник ТувГУ Технические и физико-математические науки. Вып. III (38) - Кызыл, 2018. - С.84-89.
Под ред. Захарова Н.С. Сервис транспортных, технологических машин и оборудования в нефтегазодобыче: учебное пособие - Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. - 199 с.
Анцев В.Ю., Селиверстов Г.В., Троицкий Д.И., Трушин Н.Н. Компьютерное моделирование управления рабочим оборудованием одноковшового экскаватора // материалы Международной научно-технической конференции «Наземные транспортно-технологические комплексы и средства». Под общей редакцией Ш.М. Мерданова. - Тюмень. ТИУ, 2016. С. 16 - 20. Кутузов В.В. Повышение эффективно-
сти эксплуатации строительных и дорожных машин с учетом изменения их технического состояния / Виктор Владимирович Кутузов // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: - Могилев. 2012. - 24 с.
9. Лялинов, А.Н., Куракина Е.В., Шима-нова А.А. Совершенствование системы управления жизненным циклом наземных транспортно-технологических машин // Вестник гражданских инженеров. - №3 (62). - Санкт-Петербург, 2017.- С. 200 - 206.
References
1. Repin S.V. Methodology of improving the system of technical maintenance of building machines / Sergey Vasilievich Repin // Abstract of dissertation for the degree of doctor of technical sciences: - St. Petersburg. 2008. - 46 seconds.
2. Manakov A.L. Analysis of directions for improving the technical operation of transport-technological machines and complexes / A.L. Manakov, A.Yu. Kirpichnikov, T.K. Tyunyukova // Herald of ISTU. - 2015. - №5 (100). - p. 127 - 131.
3. Korneev S.V. Methodology of improving the system of technical maintenance of road, building and hoisting-and-transport machines / Sergey Vasilievich Korneev // Abstract of dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences: - Omsk. 2003. - 34 p.
4. Choodu O A, Mongush S.Ch., Sandan R.N., Balzanay S.V. Monitoring system of
equipment repair // Gorny information and analytical bulletin (scientific and technical journal). No. 6 (special edition. No. 28) -Moscow, 2018. - p. 2-7.
5. Mongush S.Ch., Evtyukov S.A. Analysis of the problems of operating construction equipment in the Republic of Tyva // Bulletin of TuvSU. Technical and physical and mathematical sciences. Issue III (38) -Kyzyl, 2018. - P.84-89.
6. Ed. Zakharova N.S. Service of transport, technological machines and equipment in oil and gas production: a tutorial - Tyumen: Tsogu, 2011. - 199 p.
7. Antsev V.Yu., Seliverstov G.V., Troitsky D.I., Trushin N.N. Computer simulation of the management of the working equipment of a single-bucket excavator // materials of the International Scientific and Technical Conference "Land transport-technological complexes and means". Under the general editorship of Sh.M. Merdanova. - Tyumen. TIU, 2016. P. 16 - 20.
8. Kutuzov V.V. Improving the efficiency of operation of construction and road machines, taking into account changes in their technical condition / Viktor Vladimirovich Kutuzov // Abstract of dissertation for the degree of candidate of technical sciences: - Mogilev. 2012. - 24 p.
9. Lyalinov, A.N., Kurakina E.V., Shimanova A.A. Improving the life cycle management system of ground transport-technological machines // Bulletin of civil engineers. -№ 3 (62). - St. Petersburg, 2017.- P. 200 - 206.
Монгуш Сылдыс Чамбааевич, к.т.н., доцент кафедры «Транспортно-технологические средства», ФГБОУ ВО «Тувинский государственный университет», Кызыл E-mail: [email protected]
Монгуш Сайдаш Владимирович, студент 3 курса 816 группы инженерно-технического факультета, ФГБОУ ВО «Тувинский государственный университет», Кызыл E-mail: [email protected]
Mongush Syldys Chambaaevich, Ph.D., associate professor, Department of Transport and Technological Means, Tuvan State University, Kyzyl E-mail: [email protected]
Mongush Saidash Vladimirovich, 3rd year student, 816 group, engineering faculty, Tuvan State University, Kyzyl E-mail: [email protected]
Дата поступления статьи в редакцию 14.06.19
