CC BY
42
УДК 631.35 Доктор техн. наук М.А. НОВИКОВ
(СПбГАУ, milianov25@rambler.ru) Канд. техн. наук К.Е. МУРАВЬЕВ (СПбГАУ, kons-muravev@yandex.ru) Канд. техн. наук С.Б. ПАВЛОВ (НовГУ им. Ярослава Мудрого)
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН ПРЕДПРИЯТИЙ ПО ПРОИЗВОДСТВУ И ПРИГОТОВЛЕНИЮ КОРМОВ
Комбикормовое производство, технологические машины, техническое обслуживание, диагностирование, вибрация, методы, измерительные преобразователи
В составе комбикормовой промышленности России насчитывается около 400 предприятий, способных производить в год более 40 млн. тонн комбикормов. Техническую базу данной отрасли составляют предприятия по производству и приготовлению кормов с различным уровнем механизации, автоматизации и компьютеризации.
Структура современной комбикормовой промышленности включает следующие производственные предприятия: самостоятельные комбикормовые заводы; комбикормовые заводы и цеха в составе комбинатов хлебопродуктов; комбикормовые заводы и цеха в составе хлебоприемных предприятий и элеваторов; межхозяйственные комбикормовые цеха в составе птицефабрик и животноводческих комплексов.
Производство комбикормов разделяется на несколько этапов, на каждом из которых работают высокопроизводительные динамически нагруженные машины и оборудование. Качество получаемых комбикормов и их себестоимость в значительной степени зависят от соблюдения технологии производства, от качества настройки машин и их технического состояния [1,2].
На основе анализа результатов исследований эффективности работы комбикормовых производств [1,4] установлено, что в связи с низкой технологической надежностью машин, высокой трудоемкостью их обслуживания и ремонта комбикормового оборудования ежегодные потери составляют примерно 15 - 17% от общего производства. В связи с этим важными задачами в данном случае являются поддержание надежности и повышение эффективности использования технологических машин и оборудования в условиях эксплуатации.
Одним из наиболее эффективных путей предотвращения ускоренного износа сопряжений и деталей машин, обеспечения поддержания техники в исправном и работоспособном состояниях является своевременное и качественное проведение их технического обслуживания (ТО) [1,2].
В настоящее время на предприятиях комбикормовой промышленности действует планово-предупредительная система технического обслуживания технологического оборудования. График плановых мероприятий формируется и выполняются по календарному принципу, то есть ремонт и ТО проводится в заранее определенные сроки без учета фактического технического состояния технологического оборудования.
Внедрение методов и средств диагностики позволят проводить ремонт и ТО по фактическому состоянию машин [2]. При прогнозируемом ТО, то есть техническом обслуживании с учетом фактического состояния, проведение предупредительных ремонтных работ производится по мере необходимости, при этом контроль осуществляется с помощью диагностики, а ТО выполняется только тогда, когда это вызвано техническим состоянием узлов или агрегатов оборудования. Для использования данной концепции необходимо вовремя обнаружить изменения свойств, оценить причину их возникновения, принять соответствующие меры [1,2].
Реализовать данный метод ТО технологического оборудования для предприятий по производству комбикормов можно путем проведения следующих мероприятий:
- Непрерывный мониторинг состояния машин и оборудования в процессе эксплуатации.
- Диагностика и прогноз технического состояния рабочих органов оборудования.
- Обнаружение и наблюдение за развитием дефектов с прогнозированием остаточного ресурса.
- Накопление и хранение информации о техническом состоянии отдельных узлов машин для принятия наиболее эффективных мер по устранению отмеченных выявленных неисправностей.
Главной проблемой реализации предлагаемой стратегии является недостаточность научных исследований по разработке современных методов и автоматизированных электронных средств диагностирования технического состояния рабочих органов машин предприятий по производству и приготовлению кормов [2].
В трудах известных ученых С.А. Иофинова, Н.С. Ждановского, Б.А. Улитовского, В.М. Михлина, Б.В. Павлова, И.П. Терских, JI.E. Агеева, A.B. Николаенко, В.А. Аллилуева и других было положено начало теоретических исследований по разработке и использованию методов и средств диагностирования сельскохозяйственной техники. Разработки вышеуказанных авторов касались в основном вопросов диагностирования энергетических установок мобильной сельскохозяйственной техники [2].
Разработке методов диагностирования рабочих органов сложных уборочных машин, машин перерабатывающих производств, особенно в динамическом режиме, до недавнего времени не уделялось должного внимания. И только вначале 80-х годов прошлого столетия сотрудниками JICXH во главе с В.А. Аллилуевым и ГОСНИТИ под руководством В.М. Михлина, А.Ш. Рабиновича стали разрабатываться методы диагностирования технологических агрегатов комбайнов в динамическом режиме [2].
Основными целями разработчиков методов диагностирования являются: повышение точности и уменьшение трудоемкости измерения структурных параметров, анализа результатов и постановки диагноза. Это достигается использованием таких методов, которые при малой продолжительности процесса измерения обеспечивают небольшие погрешности результатов диагноза, характеризующие связь между диагностическими и соответствующими структурными параметрами. Однако стремление обеспечить большую точность и меньшую трудоемкость измерения вызывает в большинстве случаев резкое усложнение и увеличение стоимости диагностического оборудования.
Процесс разработки и внедрения эффективных методов диагностирования зависит в значительной мере от степени изученности объектов диагностики на этапах изготовления, ремонта и эксплуатации. В связи с этим необходимо отметить, что механизмы рабочих органов машин предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции, как и уборочных машин, обладают некоторыми особенностями, которые сказываются на постановке задач диагностирования и методах их решения. Среди них важно отметить сложность кинематики движения рабочих органов и динамическую нагруженность режимов их работы. Отсюда следует, что важной характеристикой работоспособности технологических агрегатов является соответствие между фактическими и конструктивно заданными законами движения их элементов, которое может быть использовано в основе методов диагностирования по обобщенным параметрам [6].
Учитывая динамическую нагруженность рабочих органов даже на холостом ходу (ввиду их остаточной неуравновешенности), можно рекомендовать проводить тестовое диагностирование в пунктах технического обслуживания, на заводах-изготовителях, ремонтных предприятиях [5]. Такой режим диагностирования позволяет существенно повысить точность постановки диагноза [3].
Кинематический анализ механизмов технологических агрегатов машин
перерабатывающих производств показывает, что их можно разделить по данному признаку на три группы: вращающиеся (роторные), движущиеся возвратно-поступательно (с кривошипно-шатунным приводом) и движущиеся плоскопараллельно (с кривошипным приводом). Отсюда делаем вывод, что методы диагностирования следует разрабатывать не для отдельного рабочего органа каждого вида машин, а для группы рабочих органов, объединенных одним из вышеперечисленных кинематических признаков. Это создает определенную систему в исследовательских и практических работах и способствует сокращению количества диагностируемых средств для реализации разрабатываемых методов.
Учитывая многочисленные теоретические исследования и результаты практической работы [5, 6, 7], общую методологию разработки методов диагностирования машин перерабатывающих производств можно представить в виде блок-схемы (рис. 1).
Рис. 1. Блок-схема общей методики исследований по разработке методов диагностирования
Разработка методов диагностирования согласно представленной блок-схеме должна начинаться с наблюдений условий эксплуатации и структурно-следственного анализа механизма рабочего органа. Результатом данного анализа может служить структурно-следственная модель, которая показывает структурные параметры механизма и основные диагностические признаки, характеризующие его техническое состояние.
Целью следующего этапа работ является структурный анализ механизма; определение кинематической группы, к которой относится данный механизм, а также связи между структурными звеньями; после чего анализируют усилия, которые возникают в сопряжениях механизма в статическом и динамическом состояниях. Результатом данного этапа работ может быть схема динамической системы (рис. 2). На основе логического анализа данной системы можно составить предварительную гипотезу о связи диагностических признаков со структурными параметрами и выполнить предварительный эксперимент. В случае если результаты предварительного эксперимента отрицательные, то проводят дополнительное изучение динамической системы, изменяют гипотезу и снова проводят эксперимент.
Рис. 2. Схема динамической системы «измельчительный ротор — корпус опорного подшипника»
Если же результаты предварительного эксперимента (или повторного) положительны, то приступают к теоретическим исследованиям связи структурных и диагностических параметров. По результатам исследований составляется диагностическая модель механизма рабочего органа, которая устанавливает функциональную связь между входными параметрами механизма, параметрами технического состояния и диагностическими признаками.
Для подтверждения данных теоретических предпосылок необходимо создать экспериментальную установку (рис.3) и провести лабораторный эксперимент по предварительно разработанной программе и методике [6]. В результате обработки экспериментальных данных составляется расчетно-экспериментальная модель механизма в виде уравнений регрессии. Анализируя полученную модель, делают заключение о степени подтверждения теоретических предпосылок. Если анализ дает положительные результаты, то составляют методику и проводят широкую эксплуатационную проверку разработанного метода. И только после подтверждения результатов теоретических и лабораторных исследований в условиях эксплуатации ставится вопрос о реализации данного метода.
Г"
Рис. 3. Блок — схема приборов для измерения и регистрации амплитудных и фазовых параметров
вибросигнала, генерируемого корпусами опорных подшипников ротора молотковой дробилки:
1 - вибропреобразователь; 2 - оптический синхродатчик; 3 - усилитель заряда; 4 -измерительный комплекс; 5 - малогабаритный прибор «Вибро-Навигатор»; 6 - аналогово-цифровой преобразователь (АЦП); 7 - ПК
Результатами реализации могут быть разработанные малогабаритный электронный прибор с комплектом переходных устройств и технология диагностирования.
Литература
1. Глебов Л.А., Яблоков А.Е., Потеря A.A. Совершенствование системы технического обслуживания оборудования мукомольного и хлебопекарного производства путем внедрения методов и средств функциональной вибродиагностики // Труды КазНИИ зерна. — Вып. 3. — Астана, 2001.-С.23 -25.
2. Аллилуев В.А., Новиков М.А. и др. Надежность самоходных уборочных машин в современных экономических условиях АПК: Учебное пособие /Под ред. В.А.Аллилуева. — Йошкар-Ола.: МарГТУ, 2001. - 122с.
3. Новиков М.А., Сидыганов Ю.Н., Гуськов И.Б. Тестовое диагностирование роторных рабочих органов сельскохозяйственных машин // Методы и средства повышения эффективности эксплуатации машинно-тракторного парка / ЛСХИ, 1987. — С. 4547.
4. Чернышева В.И. Исследование виброактивности молотковых дробилок комбикормовой промышленности и разработка методов ее снижения: Автореф. дис. канд. техн. наук. — М., 1977. - 16 с.
5. Аллилуев В.А. Техническое диагностирование тракторов и сложных уборочных машин на индустриальной основе: Дис... доктора техн. наук. — Л.,1983.
6. Новиков М.А. Повышение эффективности функционирования самоходных уборочных машин на основе обеспечения их долговечности в условиях эксплуатации методами и средствами технического диагностирования: Автореф. дис... доктора техн. наук. - СПб., 1998.-52 с.
7. Муравьев К.Е. К вопросу определения технического состояния двигателей и роторных механизмов по параметрам вибрации // Повышение производительности и эффективности использования машинно-тракторного парка и автотранспорта. - СПб., 2002. — С. 175-181.
