CC BY
91
УДК 631.3:629.119.5
НОВЫЕ СЛИВНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ МАШИН, МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
B.Н. ХАБАРДИН, доктор технических наук, профессор
М.В. ЧУБАРЕВА, кандидат технических наук, доцент
Н.О. ШЕЛКУНОВА, старший преподаватель
C.С. ЛУГОВНИН, проректор
Т.Л. ГОРБУНОВА, старший преподаватель
Иркутская ГСХА
E-mail: [email protected]
Резюме. Анализ существующей технологии технического обслуживания тракторов показывает, что наиболее опасны, как в техническом, так и в экологическом отношении смазочно-заправочные операции. В связи с этим предложены новые, на уровне изобретений, устройства для слива масел из картерных полостей тракторов, а также для слива и сбора топлива при техническом обслуживании топливных фильтров. Они разработаны с учетом конструктивных особенностей отечественных тракторов и технологических требований к их обслуживанию в полевых условиях, отличаются новизной технических решений, универсальностью, простотой конструкций, удобством при использовании и доступностью в приобретении. Конструктивно они включают в себя резервуар для сбора жидкости и специальное устройство в виде воронки, выполненной с возможностью отвинчивания сливных пробок. Кроме того, в конструкции воронки предусмотрена возможность её присоединения к поверхности картера после отвинчивания сливной пробки. Представлены методика экспериментальной проверки устройств на функционирование, а также методика определительныхи сравнительных испытаний в полевыхусловиях. В качестве оценочных показателей приняты абсолютное и относительное изменение параметров технической и экологической безопасности выполнения операций по сливу жидкости. Количество жидкости, попадающее на оператора и в почву, определено весовым способом - при одноразовом применении контрольных перчаток и экранов. В результате сравнительного эксперимента (на основе критериев Стьюдента и Романовского) установлено, что использование предложенных устройств дает возможность сократить вероятность попадания сливаемого из картеров масла на оператора в 4,5 раза, а попадание этой жидкости в почву по количеству - на 82 %. При этом трудоемкость выполнения сливных операций по предложенной технологии обслуживания существенно не отличается от трудоемкости использования базовой технологии. Относительная ошибка определения показателей не превысила 10 % при доверительной вероятности 0,95. В совокупности это позволяет существенно улучшить как техническую, так и экологическую безопасность проведения технического обслуживания тракторов в полевых условиях. Полученные результаты исследования можно использовать при разработке технологий и средств технического обслуживания тракторов, комбайнов и других самоходных машин, используемых в сельском хозяйстве. Ключевые слова: устройство, техническое обслуживание, трактор, безопасность труда, экологическая безопасность, полевые условия.
и в экологическом отношении смазочно-заправочные операции. Кроме того, они достаточно трудоемки и занимают 20...30 % времени от всего объема работ по ТО [1, 2].
В связи с изложенным, цель наших исследований - разработка и экспериментальная проверка устройств, предназначенных для улучшения технической и экологической безопасности выполнения смазочно-заправочных операций, а также снижения трудоемкости их проведения.
Условия, материалы и методы. Для достижения поставленной цели предложены новые, на уровне изобретений, устройства для слива масел из картерных полостей и отстоя из топливных фильтров при ТО тракторов. При их создании учитывали конструктивные особенности аналогичных устройств, которыми оснащены отечественные тракторы, а также полевые условия проведения ТО. В связи с этим предложенные устройства отличаются по конструкции или функциональному назначению. Например, устройства для слива масел обеспечивают их слив из картеров с нижним (вертикальным), боковым (горизонтальным) или угловым (под углом к горизонту) расположением сливных пробок; выполнены с телескопической воронкой и предусматривают возможность слива масла из картерных полостей, сливные пробки которых находятся на различном расстоянии от основания. Кроме того, при необходимости устройства можно фиксировать с основанием при помощи специальных приспособлений. Аналогичный подход использован при создании устройств для слива топлива из фильтров и их промывки. В совокупности разработано более 10 различных устройств. При этом все они выполнены на базе простейших и широко распространенных в практике технического обслуживания машин средств - заправочной воронки и канистры.
В качестве примера можно продемонстрировать фрагменты устройства для слива масла из картерной полости с нижним расположением сливной пробки. Оно состоит из воронки с сеткой и канистры (рис. 1). К трубке воронки присоединен рукав, свободный конец которого опущен в полость канистры через её горловину. Рукав может вращаться вокруг своей оси вместе с воронкой. Воронка выполнена с возможностью отвинчивания сливной пробки с последующим присоединением к поддону кар-
При техническом обслуживании (ТО) тракторов, комбайнов и других самоходных машин проводят комплекс технологических операций, к которым относятся моечноочистные, контрольно-осмотровые, смазочнозаправочные, регулировочные и крепежные. Проведенный анализ технологии ТО тракторов показал, что наиболее
Рис. 1. Устройство для слива масла из картерной полости с нижним расположением сливной опасны, как в техническом, так пробки: а - общий вид устройства при сливе масла из картера двигателя; б - общий вид воронки.
тера. При этом она дополнительно снабжена П-образным захватом, ось вращения которого совпадает с осью вращения воронки, а ширина просвета - с размером пробки под ключ. Захват жестко присоединен к внутренней цилиндрической поверхности воронки с образованием двух симметрично расположенных стоек, выполненных в продолжение его параллельных сторон. Каждая из стоек захвата образует острый угол с вертикальной плоскостью, проходящей через его параллельные стороны. Кроме того, воронка снабжена двумя магнитами.
При использовании устройства слив масла проводят следующим образом. Ослабляют сливную пробку, отвернув её на 3.4 оборота обычным гаечным ключом. На основании под поддоном картера устанавливают канистру таким образом, чтобы ось симметрии ее горловины совпадала с осью вращения пробки (рис. 1 а). Магниты отводят в нижнее положение. Вводят рукав в полость канистры через её горловину. Удерживая воронку за рукав в месте его соединения с трубкой воронки, ее подводят к пробке со стороны стоек захвата, одновременно прижимая к поверхности поддона. При этом стойки захвата или одна из них, взаимодействуя с пробкой, обеспечивают относительное продвижение пробки к захвату. Верхняя торцевая поверхность захвата лежит в горизонтальной плоскости, расположенной выше плоскости, проходящей через срез воронки. Это обеспечивает возможность ее свободного контакта с поверхностью поддона. Попадание пробки в захват контролируют визуально: по обнаружению упора захвата в пробку. После чего воронку вращают против часовой стрелки: пробка вывинчивается из поддона картера и падает на сетку, а масло начинает сливаться в воронку. Удерживая воронку в таком положении, к поверхности поддона присоединяют магниты, которые фиксируют ее. В завершение процесса слива масла магниты отделяют от поддона. Затем свободный конец рукава вынимают из канистры, а в поддон картера ввинчивают пробку.
Экспериментальную проверку разработанных сливных устройств проводили в два этапа. Первый - в лабораторных условиях на функционирование в соответствии с предписанными техническими требованиями, второй - в поле, в сравнении с базовым вариантом.
Методика экспериментальной проверки устройств в лаборатории предусматривала определение возможности установки канистры с воронкой в сборе под картер, а также присоединения воронки к сливной пробке и её отвинчивания при воздействии на воронку. Кроме того, определяли надежность присоединения воронки к поддону картера, достаточность пропускной способности конструктивных элементов воронки (сетки и трубки) и рукава, отсутствие течи жидкости при ее сливе по внешней поверхности воронки. Такие же операции отрабатывали с устройствами для слива топлива. Проверку проводили в лаборатории технического обслуживания машинно-тракторного парка инженерного факультета ФГБОУ ВПО «ИрГСХА» с использованием тракторов ДТ-75М и МТЗ-80. Методы проверки: опробование, испытание, измерение и сравнение. Повторность проверки по каждому объекту: не менее трех. При необходимости в процессе испытаний принимали новые технические решения, которые также проходили проверку.
Испытания в полевых условиях проводили с целью определения и оценки параметров процесса слива, к которым относятся вероятность попадания жидкостей на оператора; количество жидкостей, попадающее в почву, и трудоемкость выполнения операций. При этом были предусмотрены определительные и сравнительные статистические испытания. По результатам определительных испытаний вычисляли оценки точности и достоверности определения параметра, а по данным статистических ис-
пытаний - оценки существенности отличий выборочных средних. За базу сравнения была принята существующая технология [3, 4], предусматривающая применение гаечных ключей для отвинчивания пробок и сливных резервуаров в виде открытых сосудов. Количество жидкости, попадающее на оператора (на руки) и протекающее мимо сливных устройств (на почву), учитывали весовым способом - при одноразовом применении соответственно контрольных перчаток и специальных экранов. При этом перчатки впитывают топливно-смазочные материалы, а экран не пропускает попавшую на его поверхность жидкость. Перчатки и экраны взвешивали до и после проведения заданной операции ТО. По разности результатов находили массу жидкости, которая могла бы попасть соответственно на оператора и в почву. Объем наблюдений - не менее 36 по каждой марке трактора.
Выбор исполнителей, тракторов и рабочего места ТО - случайный. Сравнительные эксперименты проводили в идентичных условиях: одним и тем же исполнителем, на одном и том же тракторе, в один и тот же рабочий день, на одном и том же рабочем месте, при строгом соблюдении базовой технологии выполнения операции.
Оценку технической безопасности применения сливных устройств (показателей безопасности труда) проводили по формулам:
АР.
-Р
' ПП
Д Рті
V —_________Ц-
I Ті р »
БІ
О _ І^БОІ
при неі--Г.—■
БСІ
р _ Мпа
* П
Л/„
(1)
(2)
(3)
(4)
где АРГ1, уГ - абсолютное и относительное изменение технической безопасности (показателей безопасности труда) при выполнении /'-операции по сливу жидкости; Р& Рщ - вероятность опасного воздействия сливаемой жидкости на оператора при выполнении /-операции по базовой и предлагаемой технологии; ЫБС/, Ыпа - число случаев выполнения /-операции с опасным воздействием жидкости на оператора при базовой и предлагаемой технологии; ЫБа, Ыпа - суммарное число выполнения /-операции по базовой и предлагаемой технологии.
За опасное воздействие жидкости на оператора принимали событие, при котором хотя бы одна его рука была облита выше верхнего изгиба пальцев, что соответствовало массе жидкости, попавшей на перчатку, более 0,01 кг. Безопасное воздействие жидкости на оператора - это событие, при котором ни на одной руке не замечено следов жидкости или облиты только пальцы до их верхнего изгиба - при массе жидкости на перчатке менее 0,01 кг.
Показатели технической безопасности всех сливных операций или некоторой их совокупности определяли аналогичным образом. Например, вероятность опасного воздействия сливаемой жидкости на оператора при выполнении ^-операций /-вида по базовой технологии РБк - по аналогии с (3):
р = і=ї-Бк к
(5)
5Л
где Х^бо/ и - соответственно число случаев
выполнения ^-операций /-вида с опасным воздействием
жидкости на оператора и суммарное число выполнения к-операций /-вида при базовой технологии.
Экологическую безопасность применения сливных устройств оценивали по формулам:
АОэ( - QB Qnl,
у -AQ»
* Qa ’
(6)
(7)
где АОЭ/, уа. - абсолютное и относительное изменение количества жидкости, попавшей в почву, при выполнении /-операции по сливу жидкости; QБ, QПІ - количество жидкости, попавшей в почву, при выполнении /-операции по базовой и предлагаемой технологии.
Показатели экологической безопасности всех сливных операций или некоторой их совокупности определяли по формулам:
aq*=Sqh-S On
У Эк
АОэ>
SQs
(8)
(9)
где АQЭk уЭк - абсолютное и относительное изменение количества жидкости, попавшей в почву, при выполнении
к к
выполнения к-операций /-вида; X®» “X®™ - суммарное количество жидкости, попавшейв почву, при проведении к-операций /-вида по базовой и предлагаемой технологии.
Результаты и обсуждение. Эксперименты в лабораторных условиях показали, что установка канистры с воронкой в сборе под картер двигателя трактора ДТ-75М возможна (рис. 1 а), хотя установочная высота по этой позиции наименьшая из всех отечественных тракторов и составляет 0,4 м. Присоединение воронки к сливной пробке и её отвинчивание при воздействии на воронку также представляется возможным. Надежность присоединения воронки к поддону картера обеспечена с запасом: сила, при которой магниты отделяются от поддона картера, в 10 раз выше силы тяжести воронки. Пропускная способность конструктивных элементов воронки (сетки и трубки) и рукава достаточна: масло
не задерживается в воронке и не переливается через ее верхний срез. При сливе не наблюдается течь жидкости по внешней поверхности воронки. При проверке устройств для слива топлива также получены положительные результаты. В целом, разработанные сливные устройства функционируют в соответствии с предъявляемыми к ним требованиям.
Сравнительные экспериментальные исследования в полевых условиях показали, что при применении предложенных сливных устройств вероятность опасного воздействия масла, сливаемого из картеров двигателей тракторов МТЗ-80/82 и ДТ-75М, на оператора снизилась на 0,7: с 0,9 - по базовой технологии до 0,2 - по предлагаемой. Относительное улучшение технической безопасности (безопасности труда) составило 0,78 (78 %). Количество жидкости, попавшей в почву, при сливе масел из двигателей машин изучаемых марок снизилось на 82 %, что свидетельствует об улучшении экологической безопасности. При определении этих же показателей по всем сливным операциям названных тракторов также были получены положительные результаты, которые находятся в указанных пределах. Трудоемкость выполнения сливных операций по предложенной технологии существенно не отличается от величины этого показателя при использовании базовой технологии. Достоверность отличий выборочных средних определяли по критериям Стьюдента и Романовского. Относительная ошибка определения показателей не превысила 10 % при доверительной вероятности 0,95. Таким образом, применение предложенных сливных устройств и соответствующей технологии позволяет существенно улучшить как техническую, так и экологическую безопасность выполнения операций по сливу жидкостей в процессе ТО тракторов в полевых условиях.
Выводы. Для технического обслуживания тракторов предложен комплекс усовершенствованных устройств для слива масел из картерных полостей тракторов, а также слива и сбора топлива при обслуживании топливных фильтров.
Применение предложенных устройств и соответствующей технологии позволяет существенно улучшить как техническую, так и экологическую безопасность выполнения операций по сливу жидкостей в процессе технического обслуживания тракторов в полевых условиях.
Литература.
1. Ресурсосбережение при технической эксплуатации сельскохозяйственной техники. в 2ч. М.: Росинформагротех, 2001. Ч. 1.360 с.
2. Черноиванов В. И. и др. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве : учеб. пособие для вузов / под ред. В. И. Черноиванова. М.: ГОСНИТИ; Челябинск: ЧГаУ, 2003. 992 с.
3. Ленский А. В. и др. Трактор ДТ-75М: техническое обслуживание. М.: ГОСНИТИ, 1981. 160 с.
4. Ленский А. В. и др. Трактор МТЗ-80 и его модификации: техническое обслуживание. М.: ГОСНИТИ, 1980. 160 с.
NEW DRAINAGE DEVICES FOR MAINTENANCE OF MACHINS, METHODS AND RESULTS OF THEIR
EXPERIMENTAL RESEARCH V.N. Khabardin, M.V. Chubareva, N.O. Shelkunova, S.S. Lugovnin, T.L. Gorbunova
Summary. Analysis of the existing technology of technical maintenance of tractors shows that the most dangerous, both technically and environmentally, are lubrication and filling operations. In this regard, there have been proposed new on the level of inventions devices for draining oil from crankcase cavities of tractors as well as for draining and collecting fuel during technical maintenance of fuel filters. They are developed with consideration of the design features of domestic tractors and technological requirements to the maintenance in the field. They have original technical solutions, flexibility, design simplicity, ease in use and availability in the purchase. Structurally they include a collecting tank and a special device in the form of funnel. The construction of the funnel makes possible to unscrew the drain cap and it can be joined to the surface of the carter after unscrewing its drain cap. Methods of experimental check of the devices for the function and methodology of determinative and comparative tests in the field are presented. Absolute and relative changes of parameters of technical and ecological safety of operations of liquid drainage are taken as estimating indicators. The amount of fluid released on operator and ground can be determined by weighing using control gloves and screens. In the result of comparative experiment (based on the t-test and Romanovsky) it was determined that application of the proposed device allows to reduce the probability that the discharged oil from the crankcase can get on the operator 4,5 times less and the amount of this liquid can get to the soil by 82 % less. The labor intensity to perform execution of discharge operations following the proposed service technology does not significantly differ from the labor intensity of the base technology. Relative error in determining the indicators did not exceeded 10 % at confidence probability of 0.95. In total, this allowed to improve significantly both technical and ecological safety maintenance of tractors in the field. The results obtained can be used in development of technologies and means of technical maintenance of tractors, combine harvesters and other self-propelled machines used in agriculture.
Key words: device, technical maintenance, tractor, occupational safety, environmental safety, field conditions.
