CC BY
15
УДК 631.372
Г.В. РЕДРЕЕВ, ЕЕ. КОЗЛИХИНА
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА АГРЕГАТОВ С УЧЕТОМ ЗАГРУЗКИ ДВИГАТЕЛЯ ТРАКТОРА
Организация производства работ в полеводстве должна обеспечивать строгое соблюдение оптимальных агротехнических сроков работ и их рациональную длительность. В связи с этим машинно-тракторным агрегатам необходимо ежедневно выполнять определенные объемы работ. При оптимальной обеспеченности техникой решение этой задачи затруднений не вызывает. В условиях, когда у машинно-тракторного парка сельхозпредприятий более чем наполовину выработан амортизационный срок, нагрузка на трактор превышает нормативную в три и более раза, задача может показаться нерешаемой и способ решения не очевиден. Согласно имеющейся математической модели технического сервиса необходимый объем работ по техобслуживанию можно выполнить группой исполнителей за промежуток времени, в два - три раза меньше нормативного. Периодичность обслуживания должна равняться нормативной или отклоняться от нее в допустимых пределах. За счет этого будет обеспечен минимальный уровень простоев тракторов при устранении последствий отказов. Для учета изношенности их двигателей существующая модель технического сервиса была скорректирована, введен коэффициент загрузки двигателя. Влияет изменение загрузки двигателя на степень изменения параметров его технического состояния, тем самым возможно изменение периодичности техобслуживания, перенос момента выполнения операция техобслуживания в периоды естественных перерывов при выполнении полевых работ. Рациональное значение загрузки двигателя определяют с учетом производственных условий предприятий: эталонной производительности трактора, сложившейся величины удельных эксплуатационных затрат, удельных затрат на техническое обслуживание и устранение последствий отказов, удельной величины простоев на устранении последствий отказов. Подбирая рациональные значения периодичности и продолжительности обслуживания, можно рассчитать величину коэффициента загрузки двигателя, соответствующую минимуму суммы затрат на технический сервис и убытков за время простоя на обслуживании и устранении последствий отказов.
Ключевые слова: технический сервис, математическая модель, изношенность двигателя, коэффициент загрузки.
Введение
При работе машинно-тракторных агрегатов важно обеспечить минимальный уровень их простоев как при устранении последствий отказов, так и при проведении ТО. При низкой обеспеченности сельхозпредприятий техникой и высокой нагрузке на агрегаты любой простой приводит к удлинению полевых операций с нарушением оптимальных агротехнических сроков, соответственно, к недобору урожая. Экономико-математическое моделирование процесса технического сервиса наиболее целесообразно проводить на основании критерия суммы затрат на ТО и устранение последствий отказов и убытков от недобора урожая из-за простоя на ТО и устранении отказов во время полевых работ [1].
Однако при наличии в структуре МТП сельхозпредприятий значительного количества тракторов, выработавших свои сроки службы [2; 3], необходимо предусмотреть такую нагрузку на двигатели, которая обеспечивала бы плановый безотказный период работы.
© Редреев Г.В., Козлихина Е.Е., 2018
Методы
Введем в разработанную нами ранее математическую модель коэффициент загрузки Кз, учитывающий изменение суммарных затрат на технический сервис в зависимости от загруженности двигателя трактора [4]:
С
Ш, тг ус
_ гл (г, ууЪГ _1__;
СУМ ц \*ТОууг*~3 ~Г
з
2 Т т
^ см1 см
(1)
-+-
прм
)
ГП1П
К 2Т г
IV 3 ¿.±СМ1С1Г1
где Д - длительность полевой операции, час (ч); I - продолжительность технического обслуживания трактора агрегата, ч; П - периодичность обслуживания тракторов мобильным звеном, ч; зто - удельные затраты на ТО, руб./у.э.га; ж - эталонная производительность трактора, у.э.га/ч; сэкс - эксплуатационные затраты, руб./у.э.га; КС8 - обобщенный коэффициент удельных убытков от простоя агрегата; Тсм - продолжительность смены, ч; гсм - коэффициент сменности; К - расстояние переезда мобильного звена технического сервиса, км; стр - транспортные издержки, руб./км; тагр - численность передвижных средств ТО, шт.; ¿прм - минимальный уровень простоев, ч/у.э.га; зтр - минимальный уровень удельных затрат на устранение последствий отказов, руб./у.э.га.
Взяв первую производную от выражения (1) и приравняв ее к нулю, определим выражение для величины коэффициента загрузки Кз
К3 =
1 +
прм
(2)
Изменение величин составляющих правой части выражения (2) позволит установить значения Кз, соответствующие минимуму суммарных затрат на технический сервис.
Результаты
Как показали предварительные расчеты, величины затрат на ТО и устранение последствий отказов не оказывают значительного влияния на изменение коэффициента загрузки двигателя (рис. 1-2).
Рис. 1. Влияние величины удельных затрат на ТО на величину коэффициента загрузки двигателя
Рис. 2. Влияние величины удельных затрат на устранение отказов на величину коэффициента загрузки двигателя
Дальнейшие исследования модели проведены с целью выявления влияния на величину коэффициента загрузки двигателя:
- величины удельных эксплуатационных затрат Сэкс;
- продолжительности технического обслуживания
- величины периодичности технического обслуживания П;
- величины удельных простоев на устранении отказов 1прм.
При увеличении величины эксплуатационных затрат загрузка двигателя должна быть увеличена (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат Сэкс при различной продолжительности технического обслуживания (поверхность в координатах
кз = ясЖс, т
Рис. 4. Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат Сэк при различной продолжительности технического обслуживания
При этом степень увеличения зависит от продолжительности обслуживания трактора. Чем длительнее время обслуживания, тем больше может быть загружен двигатель. При проведении технического обслуживания централизованным методом, выездными бригадами (3-4 чел.), длительность обслуживания определяет полноту проведения операций ТО [5-7].
Представленные топографические линии поверхности оптимальных значений (рис. 4) могут быть использованы как номограммы для определения связанных между собой величин коэффициента загрузки двигателя, эксплуатационных затрат и длительности технического обслуживания.
Например, при величине эксплуатационных затрат в 125 руб./ч и возможности обслуживания трактора в течение 1,4 ч загрузка двигателя должна быть около 0,9. При возможности обслуживания трактора в течение 1,1 ч и величине эксплуатационных затрат 75 руб./ч загрузка двигателя должна составлять не более 0,7.
Как показывает анализ (рис. 5), существенное влияние на величину загрузки двигателя оказывает периодичность техобслуживания. При увеличении периодичности обслуживания, например, вследствие технических проблем сельхозпредприятия, загрузка двигателя должна быть уменьшена, с тем чтобы ко времени следующего обслуживания изношенность трактора не превысила допустимых величин.
Анализ топографических линий поверхности оптимальных значений коэффициента загрузки двигателя (рис. 6) позволяет выявить его зависимость от объема работ, определяемого продолжительностью техобслуживания и его периодичностью.
При загрузке двигателя не менее 0,8, при некоторых средних значениях остальных составляющих, периодичность обслуживания должна быть не более 10 ч при продолжительности ТО - 1,7 ч. При загрузке двигателя около 0,6 периодичность ТО может меняться от 40 до 100 ч с соответствующим изменением продолжительности ТО от 0,5
до 1,7 ч. Это обстоятельство может быть учтено при эксплуатации группы тракторов. Имеется реальная возможность подобрать такую загрузку двигателей тракторов, чтобы периодичность их обслуживания была одинаковой.
Рис. 5. Зависимость коэффициента загрузки двигателя от продолжительности технического обслуживания при его различной периодичности (поверхность в координатах Кз = ^, П))
Рис. 6. Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины продолжительности технического обслуживания t при его различной
периодичности П (сечения поверхности коэффициента загрузки при Кз = 0,8 и Кз = 0,6)
Рис. 7. Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат Сэкс при различной продолжительности технического обслуживания (поверхность в координатах
Кз = дСэКС, т
Рис. 8. Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат Сэкс при различной периодичности технического обслуживания П (сечения поверхности коэффициента загрузки при Кз = 0,6 и Кз = 0,4)
Анализ графика на рис. 7 показывает: с увеличением эксплуатационных затрат загрузка двигателя должна быть также увеличена. Однако с увеличением периодичности обслуживания загрузку необходимо снижать.
Характер топографических линий поверхности оптимальных значений коэффициента загрузки двигателя (рис. 8) позволяет выявить его зависимость от объема работ по
техническому обслуживанию, определяемого его периодичностью, и величины эксплуатационных затрат. При загрузке двигателя не менее 0,8, при некоторых средних значениях остальных составляющих, периодичность обслуживания должна быть не более 10 ч при величине эксплуатационных затрат 75 руб./ч. При загрузке двигателя около 0,5 периодичность ТО может меняться от 20 до 130 ч с соответствующим изменением эксплуатационных затрат от 50 до 112 руб./ч.
Заключение
Моделирование технического сервиса с учетом загрузки двигателя трактора агрегата позволяет выявить зависимость загрузки от периодичности ТО и длительности простоя на ТО при разных значениях удельных эксплуатационных затрат и удельных простоях при устранении последствий отказов [8-10]. Полученные результаты расчетов могут быть полезны работникам инженерных служб сельхозпредприятий при планировании технического сервиса тракторного парка во время полевых работ.
G.V. Redreev, E.E. Kozlihina
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk Modeling of technical service units taking into account the load of the tractor engine
Organization of work in the crop cultivation must ensure strict observance of optimal agrotechnical terms of work and their rational duration. In this regard, machine-tractor units need to perform certain amounts of work on a daily basis. With optimal availability of equipment, the solution of this problem does not cause difficulties. At a time when the machinery and tractor fleet of agricultural enterprises has more than half developed its amortization period. The load on the tractor exceeds the standard three or more times. This problem may seem un-solvable and the solution is not obvious. According to the existing mathematical model of technical service, the required amount of maintenance work can be performed by a group of performers for a certain period of time that is two to three times less than the standard. The frequency of service should be equal to or deviate from the standard within acceptable limits. Due to this, a minimum level of downtime of tractors will be provided to eliminate the consequences of failures. To account for the deterioration of the engines of tractors, existing technical service has been adjusted. It is introduced the load factor of the engine. Changing the load of the engine affects to the degree of change in the parameters of the technical condition of the engine, thus it is possible to change the frequency of maintenance, the transfer of the execution of the maintenance operation during natural interruptions in the performance of crop cultivation works. The rational value of the engine load is determined taking into account the production conditions of enterprises: the reference performance of the tractor, the current value of specific operating costs, specific costs for maintenance and elimination of the consequences of failures, the specific value of downtime to eliminate the consequences of failures. It is possible to calculate the value of the engine load factor corresponding to the minimum amount of maintenance costs and losses during downtime for maintenance and elimination of the consequences of failures by choosing rational values of periodicity and duration of service.
Keywords: technical services, mathematical model, deterioration of the engine, load factor.
Список литературы
1. Редреев Г.В. Обоснование процесса технического обслуживания тракторов группой исполнителей во время полевых работ : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / Редреев Григорий Васильевич. - Челябинск, 1996. - 16 с.
2. http://msh.omskportal.ru/.
3. http ://www. chelagro. ru/.
4. Машины агрегатов как объекты технического обслуживания / Г.В. Редреев [и др.] // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Научно-
References
1. Redreev G.V. Obosnovanie processa tekhni-cheskogo obsluzhivaniya traktorov gruppoj ispolnitelej vo vremya polevyh rabot : avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.20.03 / Redreev Grigorij Vasil'evich. - Chelyabinsk, 1996. - 16 s.
2. http://msh.omskportal.ru/.
3. http://www.chelagro.ru/
4. Mashiny agregatov kak ob''ekty tekhni-cheskogo obsluzhivaniya / G.V. Redreev [i dr.] // Ma-terialy Mezhdunar. nauch.-prakti. konf. "Nauchno-
техническое обеспечение АПК Сибири», СибИМЭ СФНЦА РАН (р.п. Краснообск, 7-8 июня 2017 г.).
5. Machine-Tractor Aggregates Operation Assurance by Mobile Maintenance Teams / G.V. Red-reev [i dr.] // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, Volume 221, conference 1, S. - 012016. URL http://iopscience.iop.org/arti-cle/10.1088/1755-1315/221/1/012016.
6. Соломкин А.П. Формирование и обеспечение готовности тракторов (на примере тракторов «Кировец») : дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.03 / Соломкин Александр Прокопьевич. - Алексеевка, 1984. - 460 с.
7. Пометун Ю.П. Обоснование дифференцированного технического обслуживания тракторов в зависимости от предстоящего вида полевых работ : автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.20.03 / Пометун Юрий Петрович. - Челябинск, 1990 г. -20 с.
8. Хабатов Р.Ш. Техническое обслуживание и ремонт машинно-тракторного парка / Р.Ш. Хабатов, Г.Е. Топилин, В.М. Забродский ; под ред. Р.Ш. Хабатова. - Киев : Урожай, 1987. - 244 с.
9. Киртбая Ю.К. Резервы в использовании машинно-тракторного парка / Ю.К. Киртбая. - М. : Колос, 1982. - 319 с.
10. Топилин Г.Е. Работоспособность тракторов / Г.Е. Топилин, В.М. Забродский. - М. : Колос, 1984. - 303 с.
Редреев Григорий Васильевич, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой технического сервиса, механики и электротехники, Омский ГАУ, gv.redreev@omgau.org; Козлихина Елена Евгеньевна, инженер по организации и нормированию труда филиала «Омского моторостроительного объединения им. П.И. Баранова» АО «НПЦ газотурбостроения «Салют», _bel.elena89@mail.ru.
tekhnicheskoe obespechenie APK Sibiri", SibIME SFNCA RAN (r.p. Krasnoobsk, 7-8 iyunya 2017 g.).
5. Machine-Tractor Aggregates Operation Assurance by Mobile Maintenance Teams / G.V. Redreev [i dr.] // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, Volume 221, conference 1, S. - 012016. URL http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/221/1/012016.
6. Solomkin A.P. Formirovanie i obespechenie gotovnosti traktorov (na primere traktorov «Kirovec») : dis. ... d-ra tekhn. nauk: 05.20.03 / Solomkin Alek-sandr Prokop'evich. - Alekseevka, 1984. - 460 s.
7. Pometun Yu.P. Obosnovanie differenciro-vannogo tekhnicheskogo obsluzhivaniya traktorov v zavisimosti ot predstoyashchego vida polevyh rabot : avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk: 05.20.03 / Pometun Yurij Petrovich. - Chelyabinsk, 1990 g. - 20 s.
8. Habatov R.Sh. Tekhnicheskoe obsluzhivanie i remont mashinno-traktornogo parka / R.Sh. Habatov, G.E. Topilin, V.M. Zabrodskij ; pod red. R. Sh. Haba-tova. - Kiev : Urozhaj, 1987. - 244 s.
9. Kirtbaya Yu.K. Rezervy v ispol'zovanii ma-shinno-traktornogo parka / Yu.K. Kirtbaya. - M. : Ko-los, 1982. - 319 s.
10. Topilin G.E. Rabotosposobnost' traktorov / G.E. Topilin, V.M. Zabrodskij. - M. : Kolos, 1984. -303 s.
Redreev Grigory Vasilyevich, Cand. Techn. Sci, Ass. Prof., head of the Department of technical service, mechanics and electrical engineering, Omsk SAU, gv.redreev@omgau.org; Kozlihina Elena Ev-genievna, engineer on organization and work rationing branch "Omsk engine-building Association named after P.I. Baranov" JSC "RPC in gas turbine construction "Salut", bel.elena89@mail.ru.
УДК 631.363.21
УК. САБИЕВ, АС. ПУШКАРЁВ
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ЗЕРНА
Один из основных способов обработки кормов - измельчение. Для повышения его эффективности необходимо выбрать рациональные углы резания материала. При исследовании работы измельчителя авторами рассчитаны и подобраны рациональные углы резания, определена кривизна стенок сквозных пазов режущих элементов рабочих органов измельчителя. Представлена 3Д-модель рабочих органов из© Сабиев У.К., Пушкарёв А.С., 2018
