CC BY
29
ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ
УДК 629.3.014.2.017
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ЗАТРАТ НА ЗАПАСНЫЕ ЧАСТИ ТРАКТОРОВ СЕМЕЙСТВА МТЗ ОТ СРОКОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ
В. В. Иванов, канд. техн. наук, доцент; А. В. Седов, аспирант;
А. П. Николаев, аспирант; Д. А. Миронов, аспирант,
ФГБОУ ВО Нижегородская ГСХА,
пр. Гагарина, д. 97, г. Нижний Новгород, Россия, 603107
Е-mail:vospitngsha2014@yandex.ru
Аннотация. В настоящее время в хозяйствах наблюдается увеличение количества отказов в связи с увеличением наработки на единицу техники, а, соответственно и повышение затрат на ремонт и запасные части. Для определения зависимости затрат на запасные части тракторов семейства МТЗ от сроков эксплуатации в статье были рассмотрены наиболее характерные отказы механизмов и узлов в зависимости от наработки, условий, сроков и интенсивности эксплуатации. Для анализа были рассмотрены основные системы тракторов, а именно: система питания, гидравлическая система, система охлаждения, сцепление и трансмиссия. Выявление отказов основных узлов и агрегатов по системам проводилось за период эксплуатации в 2000 моточасов и представлено в процентном соотношении. Исследование проводилось по отчетным данным хозяйств Нижегородской области СПК «Медяна» и ОАО «Плодопитомник». Определено, что среднегодовая наработка является одним из наиболее весомых показателей, характеризующих интенсивность эксплуатации тракторов. Построен график среднегодовой наработки по месяцам с целью выявления наиболее загруженных периодов эксплуатации и определения затрат на запасные части. В затраты на запасные части вошли как затраты на покупку новых запасных частей, так и затраты на проведение ремонтно-восстановительных работ. Определена зависимость затрат на запасные части в руб./моточас от количества лет эксплуатации. Закономерность описывается полиноминальной функцией второго порядка. Значение квадрата смешанной корреляции в полученной зависимости близкое к 1 (0,981). Это является основанием для подтверждения правильности описания закономерности в указанном диапазоне значений сроков эксплуатации. Зависимость можно использовать для практического планирования для учёта затрат на запасные части в сельскохозяйственных организациях. Полученные результаты позволяют разработать рекомендации по повышению эффективности функционирования и использования машинно-тракторного парка в сельскохозяйственных организациях.
Ключевые слова: эксплуатация, запасные части, распределение отказов, средняя наработка, трактора семейства МТЗ.
Введение. Одной из актуальных проблем ряда сельскохозяйственных предприятий Нижегородской области является снижение объемов сельскохозяйственного производства из-за старения тракторного парка. В хозяйствах наблюдается увеличение количества отказов в связи с увеличением наработки на единицу техники, а, соответственно и повышение затрат на ремонт и запасные части [1, 2].
Объектом исследования является трактор семейства МТЗ, для которого выполнен учёт
потока отказов и учёт затрат на устранение отказов по отдельным системам и агрегатам. Это позволяет провести прогноз расходов на запасные части и определить потребную номенклатуру запасных частей, необходимых для предупреждения отказа по каждой системе, а также определить актуальность устранения отказа всего агрегата в целом или его составных частей в отдельном порядке.
В исследовании [7, 12] решение этой проблемы возможно за счёт повышения уровня
техническом эксплуатации тракторного парка хозяйств, а именно качественного и своевременного выполнения работ по техническому обслуживанию и ремонту. В работе [4] предложено визуализировать технологические процессы производства сельскохозяйственной продукции, что способствует снижению себестоимости работ, повышению производительности агрегатов и снижению затрат на ремонт.
Целью нашего исследования является определение зависимости общих затрат на устранение отказов от сроков эксплуатации. Это позволит сопоставить затраты на проведение дальнейших работ по устранению отказов тракторов и затраты на закупку новой единицы техники, и выявить целесообразность ремонта трактора или замены на новый. Также разработать рекомендации эффективного использования машинно-тракторного парка и уменьшить затраты на запасные части в зависимости от срока эксплуатации в сельскохозяйственных организациях.
Методика. Для определения динамики изменения затрат на ремонт в зависимости от срока эксплуатации тракторов был проведен анализ фактических затрат на запасные части для ремонта 12 тракторов семейства МТЗ, введенных в эксплуатацию в 2011-2015 годах.
Средний возраст тракторов семейства МТЗ составляет 5 лет. Теоретическое исследование проводилось по отчетным данным хозяйств Нижегородской области СПК «Медяна» и ОАО «Плодопитомник».
Для анализа интенсивности эксплуатации была определена среднегодовая наработка, которая для тракторов семейства МТЗ, в зависимости от специализации выполняемой работы, колеблется в пределах 500-700 м.-ч. Условия эксплуатации тракторов можно считать идентичными. Период проведения исследования составил 2000 м.-ч., трактора эксплуатировались в течение всего периода. Анализ данных выполнялся с использованием статистических приёмов и методов обработки информации. Обработка полученных результатов проводили с использованием ПЭВМ [6, 15].
Результаты. Для получения необходимого объема наблюдений и результатов с заданной точностью и достоверностью мы рассчитали оптимальное количество объектов наблюдения и длительность наблюдения [8].
Для определения максимально загруженного периода исследуемых тракторов был построен график распределения наработки в течение года (рис.1).
и
к
К
<и
ч
и «
и
С о й Рн
«
К К
<и
ЕТ «
Н И
к и
ё ю й
й К
15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0
10 11 12 Месяцы
Рис. 1. Распределение наработки в течение года, %
1
2
3
4
5
6
7
8
9
По графику видно, что наибольшая наработка на тракторный парк в течение года приходится на период выполнения полевых работ. За данный период было выявлено максимальное число отказов, соответственно и максимальные затраты по устранению данных отказов. При анализе причины отказов деталей и узлов тракторов было выявлено, что на их долговечность существенное влияние оказывают условия эксплуатации и режимы работы. Например, сроки службы элементов подвески во многом зависят от дорожных условий; режимы работы двигателя, качество горючесмазочных материалов, правильное и свое-
временное выполнение требований по техническому обслуживанию влияет на ресурс двигателя; ресурс тормозной системы и сцепления зависит от правильного подбора агрегата, квалификации механизатора; долговечность аккумуляторной батареи определяется условиями хранения техники. Таким образом, даже вмешательство механизатора может в решающей степени повысить эксплуатационную надёжность техники за счет правильной эксплуатации, а тем самым уменьшить затраты на работы по поддержанию техники в исправном состоянии.
За период наблюдения выявленные отказы исследуемых тракторов фиксировались в отчётном журнале. Распределение отказов по агрегатам и системам исследуемых тракторов представлено в таблице 1. При наработке в 2000 м.-ч. примерно 84 % всех отказов приходится на гидравлическую систему, систему питания, систему охлаждения, сцепление и
трансмиссию. Затраты, связанные с устранением этих отказов, составляют около 72 % от общих затрат по трактору в целом. Соответственно анализ зависимости затрат на запасные части тракторов семейства МТЗ от сроков эксплуатации производим не по всем отказам трактора, а отказам, касающимся этих систем.
Таблица 1
Распределение отказов основных узлов и агрегатов тракторов семейства МТЗ за период эксплуатации 2000 м.-ч.
Наименование отказа, узла Число замен или повторений за период эксплуатации (2000 м.-ч.) Средняя наработка от начала эксплуатации до выявления отказа, м-ч.
Система питания:
-регулировка форсунок; 15 1615
-замена плунжерных пар; 7 1840
Сцепление и трансмиссия:
-силовая передача; 1 700
-разрушение выжимного подшипника; 9 1430
-износ фрикционных накладок дисков; 16 1115
-износ тормозных дисков; 11 840
-механические повреждения ведомого диска 2 1260
Гидравлическая система:
-гидроусилитель рулевого управления; 5 1925
-привод гидравлического насоса; 3 1630
-распределитель; 7 990
-нарушение герметичности гидроцилиндров 32 240
Система охлаждения:
-водяной насос; 15 1648
-радиатор водяной; 8 1780
-нарушение герметичности системы; 48 220
-разрыв ремня вентилятора; 9 730
-поломка лопастей вентилятора 2 1800
Максимальное значение выявленных отказов приходится на систему питания. На их долю приходится свыше 43 % отказов, затраты на их устранение составляют 39 %. Наиболее часто отказывают узлы системы питания тракторов семейства МТЗ, среди них можно выделить следующие: зависание иглы распылителя форсунки; износ плунжерных пар; нарушение регулировок топливного насоса; износ кулачкового вала топливного насоса и подшипника; износ валика подкачивающего насоса; износ узлов масляного насоса; срез шпонки шестерни привода масляного насоса; износ зубьев ведущей шестерни вала привода масляного насоса; износ РВД; износ патрубков, шлангов, штуцеров.
Доля отказов механизмов, узлов и деталей системы сцепления и трансмиссии составляет 28 %, затраты на устранение данных отказов составляют 35 %. Основными видами отказов данной системы являются: поломка скоб и пружин отжимных рычагов сцепления; нарушение зазоров сопряжения отжимной ры-
чаг-упор выжимного подшипника; преждевременный износ фрикционных накладок дисков; трещина в ведомом диске; обрыв болтов крепления стакана выжимного подшипника; разрушение выжимного подшипника; износ накладки колодки тормозка; нарушение сопряжений рычагов включения сцепления; залегание перепускного клапана-распределителя; износ перепускного клапана-распределителя (срез упоров и др.); нарушение регулировки тормозов; износ тормозных дисков; износ тормозного барабана.
Гидравлическая система составляет 17 % отказов и 19 % затрат на их устранение. Из них наиболее частые: износ зубьев шестерни привода насоса гидравлической навесной системы; засорение замедлительного клапана; излом пружины перепускного клапана; износ золотника распределителя; поломка пружины предохранительного клапана; нарушение герметичности гидроцилиндров; износ патрубков, шлангов, штуцеров.
На долю отказов системы охлаждения приходится около 12 % от рассматриваемых систем, затраты на их устранение составляют - 7 %. Из них стоит выделить: разрушение прокладки водяного насоса; разрыв ремня вентилятора; поломка лопастей вентилятора; износ манжеты крыльчатки водяного насоса; коррозионное разрушение корпуса насоса; нарушение герметичности системы; износ шлангов, штуцеров [5, 9, 11, 13].
В исследуемых хозяйствах основная часть рассмотренных выше отказов устраняется заменой на новые узлы и детали. Восстановле-
ние и ремонт отказавших элементов практически не выполняется из-за отсутствия специализированного оборудования и инструмента. Часть отказов устраняется по кооперации. Исследование показало, что параметр потока отказов тракторов семейства МТЗ возрастает с увеличением срока эксплуатации. Отказы носят постепенный характер, и основная доля этих отказов, несомненно, обусловлена изнашиванием деталей [3, 10, 14]. Полученные результаты по затратам на запасные части в расчете на 1 м.-ч. наработки представлены в таблице 2.
Таблица 2
Зависимость затрат на устранение отказа от срока эксплуатации
Год выпуска Срок эксплуатации, лет Количество тракторов Затраты на запасные части, руб./м-ч.
2011 6 4 145,1
2012 5 2 126,6
2013 4 3 97,1
2014 3 2 50,4
2015 2 1 30,7
Выполнив анализ полученных значений, от сроков эксплуатации:
получили функцию затрат на запасные части у = -1,4х2 + 38,9х - 11,32
160 -
1 2 3 4 5 6
Лет эксплуатации
Рис. 2. Полиномиальная зависимость затрат на запасные части от количества лет эксплуатации, руб./м-ч.
Выводы. В полученной зависимости значение квадрата смешанной корреляции, близкое к 1 (0,981), показывает, что для указанного диапазона значений срока эксплуатации функция адекватно описывает закономерности. Полученную зависимость можно использовать для практического планирования затрат на запасные части в сельскохозяйственных организациях, для прогноза актуальности ремонта того или иного узла, детали и трактора в целом.
Анализ средней наработки в течение года позволяет распределить нагрузку на тракторный парк, определить необходимое количество техники в зависимости от требуемого объёма работ, избежать перегрузки машин. Анализ потока отказов позволяет выявить не-
обходимую номенклатуру запасных частей для предотвращения отказа, контролировать оборот запасных частей в складских помещениях хозяйства, сократить количество преждевременных отказов.
Проведенный анализ позволит разработать рекомендации эффективного использования машинно-тракторного парка и уменьшить затраты на запасные части в зависимости от срока эксплуатации в сельскохозяйственных организациях. Снижение расходов на ремонт-но-восстановительные работы, разработка рекомендаций по учёту и хранению запасных частей является обоснованным подходом оптимизации уровня технической эксплуатации хозяйства.
Литература
1. Галиев И.Г. Повышение эффективности использования тракторов с учетом условий их функционирования. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2002. 204 с.
2. Гнусарев И.В. Пути повышения эффективности машинно-тракторного парка // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. тр., посвящ. 90-летию Самарской ГСХА. Самара: РИЦ СГСХА, 2010. С. 173-179.
3. Горяев Н.К., Ларин О.Н. Потенциал выпуска на линию подвижного состава различных сроков эксплуатации // Транспорт: наука, техника, управление. 2012. №5. С. 52-54.
4. Джабборов Н.И., Добринов А.В., Бутусов Д.В. Организационно-технологические мероприятия, снижающие топливно-энергетические затраты при работе МТА // Инженерно-экологические аспекты развития АПК Прикаспийского региона: сб. ст. Междунар. науч.-практ. конф., Калмыцский ГУ Элиста, 2008. С.36-41
5. Джабборов Н.И., Федькин Д.С., Михайлов М.А. Повышение производительности и эксплуатационной надежности МТА путем визуализации технологических процессов // Молочно-хозяйственный вестник. 2014. № 3 (15). С. 57-62.
6. Зеленовский А.А., Оганезов И.А., Гургенидзе И.И. Организация производства: пособие / под общ. Ред. А.А. Зеленовского. Минск: БГАТУ, 2008. 202 с.
7. Иванов В.В. Повышение безотказности тракторов путем оптимизации уровня технической эксплуатации: дис. ... канд. тех. наук. Н.Новгород, 2005. 198с.
8. Исследование надежности тракторов семейства МТЗ: оптимальное количество и длительность наблюдений / В.В. Иванов [и др.] // Участие молодых ученых в решение актуальных вопросов АПК России: сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. Пензенской ГСХА. Пенза: РИО ПГСХА, 2016. С. 10-12.
9. Курочкин И.М., Доровских Д.В. Производственно-техническая эксплуатация МТП: учебное пособие. Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. 200 с.
10. Кухарев О.Н., Гусев И.В. Повышение эффективности использования МТП как одно из направлений устойчивого развития сельской инженерной инфраструктуры // Региональные проблемы устойчивого развития сельской местности: сб. ст. 6-й Всерос. науч.-практ. конф. Пензенской ГСХА. Пенза: РИО ПГСХА, 2009. С. 151-153.
11. Надёжность технических систем / Е.А. Пучин [и др.]. М.: УМЦ «Триада», 2005. 353с.
12. Табаков П.А. Повышение эффективности технической эксплуатации тракторов "Беларусь" на основе их восстановления и модернизации в условиях ремонтного производства: дис. ... канд. техн. наук. М., 2001. 228 с.
13. Lines J.A., Murphy К. The stiffness of agricultural tractor tires // J. Terra-mech. 1999. 28 N 1. P. 49-64.
14. Mancovic M. Dynamic modeling of the transmission line of an agricultural tractor // SAE Techn. Pap. Ser, 1991. No. 1. P. 1-12.
15. Svoboda P. Valuation of tangible fixed assets pursuant to the Czech accounting law and international accounting standards // Agricultural Economics. Czech. 2007. Vol. 53. Р. 446-474.
DEPENDENCE OF EXPENDITURES FOR SPARE PARTS OF TRACTORS MADE AT THE MINSK TRACTOR WORKS (THE MTW) ON OPERATING LIFETIME
V. V. Ivanov, Сand. Tech. Sci., Associate Professor; A. V. Sedov, Post-Graduate Student; A. P. Nikolaev, Post-Graduate Student; D. A. Mironov, Post-Graduate Student, Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 97, Gagarina Prospekt, Nizhniy Novgorod, 603107, Russia E-mail: vospitngsha2014@yandex.ru
ABSTRACT
Currently, there is an increase in the number of failures in farms due to the increase in operating time per unit of equipment and the increase in expenditures for repair and spare parts, respectively. The article describes the most specific mechanical and component failures according to operating time, conditions, period and rate of exploitation in order to determine the dependence of expenditures for spare parts of the MTW tractors on operating lifetime. The main tractor systems were considered for the analysis: supply system, hydraulic system, refrigerating system, clutch, and transmission. The failure detection of the main components and units in the systems was carried out during the exploitation period of 2000 engine hours and presented as a percentage ratio. The research was conducted according to reporting data of farms in the Nizhegorodskaya Oblast. It is determined that an annual average operating time is one of the most significant indicators that characterize the rate of tractors' exploitation. A graph of an annual average operating time per months was constructed to identify the most intensive periods of exploitation and to determine the expenditures for spare parts. The expenditures for spare parts included the cost of new spare parts as well as the cost of repair and restoration work. The dependence of expenditures for spare parts in rubles per engine hour on the years of exploitation is determined. The regularity is described as a degree 2 polynomial function. The index of determination of obtained dependence is close to 1 (0.981). It confirms that the regularity in specified value range of exploitation period was correct. The dependence can be used for practical planning in calcula-
tion of expenditures for spare parts in agricultural organizations. The obtained results allow us to develop guidelines for improving the efficiency of operation and use of machinery and tractors in agricultural organizations.
Key words: exploitation, spare parts, failure distribution, average operating time, the MTW tractors.
References
1. Galiev I.G. Povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya traktorov s uchetom uslovii ikh funktsionirovaniya (Improving the efficiency of use of tractors taking into account the conditions of their operation), Kazan', Izd-vo Kazan. un-ta, 2002, 204 p.
2. Gnusarev I.V. Puti povysheniya effektivnosti mashinno-traktornogo parka (Ways to improve the efficiency of machinery and tractors), Agrarnaya nauka - sel'skomu khozyaistvu, sb. tr., posvyashch. 90-letiyu Samarskoi GSKhA, Samara, RITs SGSKhA, 2010, pp. 173-179.
3. Goryaev N.K., Larin O.N. Potentsial vypuska na liniyu podvizhnogo sostava razlichnykh srokov ekspluatatsii (Potential for release the equipment of various periods of exploitation), Transport: nauka, tekhnika, upravlenie, 2012, No. 5, pp. 52-54.
4. Dzhabborov N.I., Dobrinov A.V., Butusov D.V. Organizatsionno-tekhnologicheskie meropriyatiya, snizhayushchie toplivno-energeticheskie zatraty pri rabote MTA (Organizational and technological measures that reduce fuel and energy costs in operation of MTA), Inzhenerno-ekologicheskie aspekty razvitiya APK Prikaspiiskogo regiona: sb. st. Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., Kalmytsskii GU. Elista, 2008, pp. 36-41.
5. Dzhabborov N.I., Fed'kin D.S., Mikhailov M.A. Povyshenie proizvoditel'nosti i ekspluatatsionnoi nadezhnosti MTA putem vizualizatsii tekhnologicheskikh protsessov (Increase in production performance and reliability of MTA by visualization of technological processes), Molochno-khozyaistvennyi vestnik, 2014, No. 3 (15), pp. 57-62.
6. Zelenovskii A.A., Oganezov I.A., Gurgenidze I.I. Organizatsiya proizvodstva (Industrial management), posobie, pod obshch. red. A.A. Zelenovskogo, Minsk, BGATU, 2008, 202 p.
7. Ivanov V.V. Povyshenie bezotkaznosti traktorov putem optimizatsii urovnya tekhnicheskoi ekspluatatsii (Increase in reliability of tractors by optimization the level of technical exploitation), dis. ... kand. tekh. nauk, N. Novgorod, 2005, 198 p.
8. Issledovanie nadezhnosti traktorov semeistva MTZ: optimal'noe kolichestvo i dlitel'nost' nablyudenii (Research of reliability of the MTW tractors: the optimal number and time of observations), V.V. Ivanov [i dr.], Uchastie molodykh uchenykh v reshenie aktual'nykh voprosov APK Rossii, sb. st. Vseros. nauch.-prakt. konf. Penzenskoi GSKhA, Penza, RIO PGSKhA, 2016, pp. 10-12.
9. Kurochkin I.M., Dorovskikh D.V. Proizvodstvenno-tekhnicheskaya ekspluatatsiya MTP (Productional and technical exploitation of MTR), uchebnoe posobie, Tambov, Izd-vo FGBOU VPO «TGTU», 2012, 200 p.
10. Kukharev O.N., Gusev I.V. Povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya MTP kak odno iz napravlenii ustoichivogo razvitiya sel'skoi inzhenernoi infrastruktury (Improving the efficiency of MTR use as one of the areas of sustainable development of rural engineering infrastructure), Regional'nye problemy ustoichivogo razvitiya sel'skoi mestnosti, sb. st. 6-i Vseros. nauch.-prakt. konf. Penzenskoi GSKhA, Penza, RIO PGSKhA, 2009, pp. 151-153.
11. Nadezhnost' tekhnicheskikh sistem (Reliability of technical systems), E.A. Puchin [i dr.], M., UMTs «Triada», 2005, 353 p.
12. Tabakov P.A. Povyshenie effektivnosti tekhnicheskoi ekspluatatsii traktorov "Belarus'" na osnove ikh voss-tanovleniya i modernizatsii v usloviyakh remontnogo proizvodstva (Improving the efficiency of technical exploitation of tractors "Belarus" on the basis of their restoration and modernization in the conditions of repair production): dis. ... kand. tekhn. nauk, M., 2001, 228 p.
13. Lines J.A., Murphy K. The stiffness of agricultural tractor tires, J. Terra-mech, 1999, No. 1, pp. 49-64.
14. Mancovic M. Dynamic modeling of the transmission line of an agricultural tractor, SAE Techn. Pap. Ser., 1991, pp. 1-12.
15. Svoboda P. Valuation of tangible fixed assets pursuant to the Czech accounting law and international accounting standards, Agricultural Economics. Czech., 2007, Vol. 53, pp. 446-474.
УДК 631.3: 621.225.2
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ НА ОБЪЕМНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОГО ГИДРОНАСОСА
С. В. Пьянзов, аспирант; А. В. Столяров, канд. техн. наук, доцент; П. А. Ионов, канд. техн. наук, доцент; А. М. Земсков, канд. техн. наук, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет ул. Российская, 5, г. Саранск, Россия, 430904 E-mail: serega.pyanzov@yandex.ru
Аннотация. В настоящее время влияние температуры на работоспособность гидроагрегатов (гидронасосов и гидромоторов) недостаточно изучено. Анализ научно-технической литературы показал, что температура непосредственно влияет на коэффициент полезного действия ц"об (КПД) гидронасосов. При высоких температурах, из-за уменьшения вязкости рабочей жидкости происходит падение подачи Q, л/мин (расхода) и увеличение утечек qHym, л/мин в дре-
