CC BY
91
>
шттжтш
ТЕХНОЛОГИИ, СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ
И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
УДК 631.372:621.833
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ АПК УПРАВЛЕНИЕМ НАДЕЖНОСТЬЮ ИХ СИСТЕМ
© 2019 г. А.Т. Лебедев, А.А. Серёгин, А.Г. Арженовский
Повышение и поддержание надежности технических средств, используемых в сельскохозяйственном производстве, в значительной степени определяется стратегией технического обслуживания и ремонта машин и оборудования. В настоящее время в Российской Федерации и зарубежных странах разработано достаточное количество стратегий, которые позволяют эффективно выполнять технологические операции технического сервиса и тем самым обеспечить необходимую надежность технических средств. Любая стратегия обслуживания ремонта машин и оборудования предназначена для поддержания изделий в работоспособном состоянии и в надлежащем внешнем виде; уменьшения интенсивности изнашивания деталей; предупреждения отказов и неисправностей, а также выявления их с целью своевременного устранения. Каждая из стратегий, являясь профилактическим мероприятием, представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий предупредительного характера, направленных на обеспечение постоянной технической готовности машин и механизмов к работе и предотвращающих повышенные износы их деталей, и имеет свои особенности. Анализ особенностей отечественной и зарубежной стратегий технического обслуживания машин и оборудования позволил определить их преимущества и недостатки применительно к мобильным средствам сельскохозяйственного назначения. На основании оценки стратегий предложены мероприятия по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственных машин, позволяющие повысить эффективность использования машин и оборудования за счет снижения времени на восстановление работоспособности изделия и повышения её интервальной надежности. Сущность заключается в оперативном управлении надежностью основных агрегатов и систем технического средства, которое посредством методов периодического контроля параметров и режимов работы изделия позволяет определить необходимость проведения регламентных работ, их трудоемкость и эффективность. Предложенный метод оперативного управления надежностью изделия обеспечивает возможность разработать мероприятия по совершенствованию организации технического обслуживания и ремонта; определить оптимальную технологию проведения регламентных работ; выбрать рациональную централизацию пунктов технического обслуживания и обосновать целесообразность наличия подразделений технического сервиса.
Ключевые слова: техническое обслуживание, техническое средство, оперативное управление надежностью, параметры и режимы работы, изделие, регламентные работы, технический сервис.
Improving and maintaining the reliability of technical equipment used in agricultural production is largely determined by the strategy for the maintenance and repair of machinery and equipment. At present, a sufficient number of strategies have been developed in the Russian Federation and foreign countries that make it possible to efficiently carry out technological operations of technical service and thereby ensure the necessary reliability of technical equipment. Any maintenance strategy for the repair of machinery and equipment is intended, first of all, to maintain products in working condition and in proper appearance; to reduce the wear rate of parts; to prevent of failures and malfunctions, as well as identifying them in order to timely eliminate. Each of the strategies, being a preventive measure, is a complex of organizational and technical measures of a precautionary nature, aimed at ensuring the constant technical readiness of machines and mechanisms for work and preventing increased wear of their parts, and has its own characteristics. An analysis of the characteristics of domestic and foreign strategies for the maintenance of machinery and equipment made it possible to determine their advantages and disadvantages in relation to mobile agricultural equipment. Based on the evaluation of strategies, measures have been proposed to improve the system of maintenance and repair of agricultural machinery, which makes it possible to increase the efficiency of using machinery and equipment by reducing the time to restore the product and increasing its interval reliability. The essence consists in the operational management of the reliability of the main units and systems of the technical means, which, through the methods for periodically monitoring the parameters and modes of operation of the product, determine the need for routine work, their laboriousness and efficiency. The proposed method of operational management of the reliability of the product provides the opportunity to develop measures to improve the organization of maintenance and repair; to determine the optimal technology of routine
maintenance; to choose a rational centralization of maintenance points and to justify the feasibility of the presence of technical service units.
Keywords: maintenance, technical tool, operational reliability management, parameters and modes of operation, product, routine maintenance, technical service.
Введение. Система технического обслуживания и ремонта машин и оборудования, используемых при производстве сельскохозяйственной продукции в нашей стране, сложилась более 60 лет назад и представляла собой совокупность различных видов работ по техническому уходу за технологическими средствами и их ремонту, осуществляемых для поддержания работоспособности и обеспечивающих наиболее эффективную их эксплуатацию.
Дальнейшее развитие системы в нашей стране привело к созданию единой системы планово-предупредительного ремонта (ППР), которая ориентировала ремонтные службы на поддержание безаварийной работы технических средств путём принудительной замены узлов в среднестатистические сроки. Достигнуть безотказной работы машины можно было лишь при внедрении единой системы ППР, которая требовала обеспечения определенных мероприятий по уходу, наблюдению и ремонту, выполняемых в определенные сроки и направленных на предотвращение преждевременного износа машин и сохранение нормальных эксплуатационных качеств.
Основным принципом системы ППР являлось то, что каждое техническое средство за срок эксплуатации должно подвергаться различным видам ремонтов, которые проводились периодически через определенное количество отработанных часов. Соблюдение этого принципа и других не приводило к желаемым результатам и значительно увеличивало затраты на содержание машин и оборудования.
Проведенные в 70-80-х годах прошлого века исследования по надёжности работы машин и оборудования агропромышленного комплекса показали значительный разброс в сроках службы однотипных машин. Это потребовало определения фактического состояния конкретного узла безразборными методами технической диагностики для эффективного управления надёжностью технического средства в процессе эксплуатации.
Развитие методов технической диагностики показало, что переход на техническое обслуживание по фактическому состоянию приводит к значительной экономии средств, затрачиваемых на обеспечение работоспособности машин и оборудования.
Цель исследований состоит в повышении эффективности функционирования машин и оборудования АПК посредством обеспечения заданного уровня коэффициента готовности при проведении регламентных работ по техническому обслуживанию и ремонту.
Материалы и методы исследования. На основе информационно-аналитических исследований выполнен анализ особенностей отечественной и зарубежной стратегий технического обслуживания машин и оборудования, определены их преимущества и недос-
татки и предложен метод совершенствования системы регламентных работ, обеспечивающий поддержание заданного уровня коэффициента готовности сельскохозяйственной техники.
Результаты исследований и их обсуждение. Развитие методов технической диагностики стало начальным этапом разработки общей проблемы оптимального выбора стратегии технического обслуживания и ремонта машин и оборудования. Наиболее остро эта проблема наблюдается в агропромышленном комплексе, отличающемся от других отраслей экономики условиями работы технических средств, сезонностью технологических операций, их периодичностью и длительностью выполнения.
В настоящее время в России [1, 2, 3, 4] и зарубежных странах [5, 6, 7, 8] техническое обслуживание и ремонт машин и оборудования осуществляется по стратегиям, представленным на рисунке 1.
Как следует из рисунка 1, отечественные стратегии технического обслуживания машин и оборудования аналогичны основным зарубежным стратегиям как по названию, так и по сущности.
Так, обслуживание по потребности и аварийное обслуживание (Rm - reactive maintenance) проводится в случае, когда наступает отказ элемента системы и дальнейшая её эксплуатация невозможна, т.е. является реакцией на отказ.
Регламентированное обслуживание по наработке и превентивное (плановое) обслуживание (PM -preventive maintenance) предполагает плановое обслуживание оборудования и осуществляется еще до того, как произойдет поломка. Оно выполняется принудительно путем замены узлов и деталей в сроки, устанавливаемые на основе статистического анализа отказов. При таком обслуживании и ремонте не возникает простоя технических средств и производительность труда не падает. Однако фактически оказывается, что не менее 50% регламентных ремонтных воздействий выполняются без особой необходимости. В некоторых случаях безотказность работы оборудования после такого технического обслуживания или ремонта снижается, иногда временно, до момента окончания процесса приработки, а иногда постоянно.
Техническое обслуживание по состоянию и CBM (condiction based maintenance) осуществляется в зависимости от фактического состояния машин и механизмов и выполняется в плановом режиме с определенной периодичностью процедур обслуживания, которая задается заранее, в плановом режиме. В случае обслуживания по состоянию мероприятия выполняются в зависимости от того, какую информацию об оборудовании представляет система сбора данных в режиме реального времени.
Стратегии обслуживания машин и оборудования
Отечественные
Обслуживание по потребности после отказа
Обслуживание регламентированное по наработке
Обслуживание по состоянию с периодическим (непрерывным) контролем
Обслуживание по надежности (RCM - reliability centered maintenance)
Зарубежные
Аварийное (реактивное) обслуживание (RM - reactive maintenance)
Превентивное (плановое) обслуживание (PM - preventive maintenance)
Обслуживание по состоянию (CBM - condiction based maintenance)
Прогностическое обслуживание (PdM - predictive maintenance)
Рисунок 1 - Классификация отечественных и зарубежных стратегий обслуживания машин и оборудования
Система сбора данных сопоставляет их с данными, характерными для аварийного состояния, так, чтобы можно было выполнить обслуживание до выхода оборудования из строя.
Одной из отличительных зарубежных стратегий обслуживания и ремонта является прогностическое обслуживание (PdM - predictive maintenance), осуществляемое на основе специфической информации о техническом средстве, которая является прогнозным предшественником будущего отказа. Для использования прогностического обслуживания необходимо потратиться на приобретение аналитического оборудования и обучение пользователей. Наибольший эффект зависит от правильной оценки конкретной ситуации.
Еще одна зарубежная стратегия обслуживания и ремонта машин и оборудования, которая в последнее время нашла широкое применение, это обслуживание по надежности (RCM - reliability centered maintenance). Она подразумевает определение комплекса мер, необходимых для обеспечения гарантии того, что любой производственный объект будет продолжать выполнять функции, требуемые в текущей рабочей ситуации (эксплуатационных условиях).
Сущность методологии обслуживания RCM сводится к автоматизированному повышению экономической эффективности использования технических средств, к увеличению степени безопасности людей и окружающей среды, увеличению срока службы и производительности машин и оборудования и высокому уровню информационно-технологического обеспече-
ния процессов. На основе анализа состояния каждого элемента технического средства выбирается наиболее подходящий с точки зрения экономии и надёжности тип технического обслуживания (аварийное, профилактическое и т.д.) [7]. В этой связи обслуживание по надежности охватывает все остальные стратегии в зависимости от компонентов оборудования и доступных ресурсов и является наиболее эффективной стратегией, направленной на гарантированное сокращение расходов при проведении мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту.
Анализ отечественных и зарубежных стратегий технического обслуживания и ремонта машин и оборудования (таблица) показывает, что они направлены на повышение надежности технического состояния и эффективности функционирования машин и оборудования, но каждая из них имеет свои достоинства и недостатки.
Сравнивая общие недостатки отечественных и зарубежных стратегий обслуживания и ремонта машин и оборудования применительно к аграрной отрасли, нетрудно заметить, что наиболее приемлемыми по их недостаткам являются стратегии 2 и 3. Однако особо хотелось бы обратить внимание на стратегию RCM -обслуживание, нацеленное на надежность (ОНН), как эффективную с точки зрения определения обслуживающих мероприятий, необходимых для гарантированного обеспечения выполнения сельскохозяйственных технологических операций.
Сравнительная характеристика отечественных и зарубежных стратегий технического обслуживания и ремонта
Отечественные стратегии технического обслуживания и ремонта Зарубежные стратегии технического обслуживания и ремонта
№ стратегии Наименование Достоинства Недостатки № стратегии Наименование Достоинства Недостатки
1. По потребности после отказа Минимальные затраты на техническое обслуживание Непредсказуемость возникающих отказов. Значительные затраты по ликвидации последствий отказов 1. RM - reactive maintenance Минимальные затраты на техническое обслуживание Максимальный ресурс работы элементов оборудования
2. Регламентированное по наработке Повышение безотказности работы оборудования Значительные затраты на техническое обслуживание и ремонты. Замена работоспособных элементов 2. PM - preventive maintenance Повышение безотказности работы оборудования Значительные затраты на техническое обслуживание и ремонты. Замена работоспособных элементов
3. По состоянию Ремонт проводится в оптимальные сроки, в необходимом объёме Возможность одновременного отказа нескольких механизмов. Необходимость информации о фактическом состоянии механизма 3. CBM - condiction based manitenance Ремонт проводится в оптимальные сроки, в необходимом объёме Возможность одновременного отказа нескольких механизмов. Необходимость информации о фактическом состоянии механизма
4. PdM - predictive maintenance Увеличение срока службы технических средств Значительные затраты на приобретение аналитического оборудования
5. RCM -reliability centered maintenance Эффективна с точки зрения надежности. Поддерживает в рабо-тоспособ-ном состоянии механизмы Значительные затраты при использовании в аграрной отрасли
Тем не менее, ОНН подразумевает внедрение программы технического обслуживания путем использования систематического структурированного подхода, основывающегося на оценке последствий отказов, функциональной важности компонентов системы, а также истории их отказов и обслуживания. Важным моментом здесь будет являться необходимость обслуживания технической системы по расписанию, которое плохо будет влиять на экономическую эффек-
тивность и предусматриваемую высокую надежность, особенно для сельскохозяйственной техники.
В [9] было показано, что для машин и оборудования АПК оценку эффективности функционирования можно проводить по коэффициенту готовности, который является комплексным показателем надежности и определяется по выражению [10]:
Кг =
T
т +т
1в
(1)
где Т0 и ТВ - соответственно, длительность выполнения технологических операций (работы) и восстановления работоспособности технического средства, ч.
Тогда надежность систем, соответствующая интервалу времени, необходимого для выполнения заданной технологической операции, будет оцениваться интервальным коэффициентом готовности. В этом случае будет реализовываться стратегия безотказной работы изделия до ее выполнения, а интервальный коэффициент готовности может рассматриваться как показатель исполнения техническим средством своего функционального назначения и характеризоваться вероятностью выполнения данной функции.
Представляя зависимость (1) в виде
Тв 1-Кт
Т
к
(2)
можно определить соотношение продолжительности времени восстановления и работы, которое следует назначить при соответствующем коэффициенте готовности, необходимом для выполнения технологической операции.
Экономическую эффективность обслуживающих мероприятий от величины коэффициента готовности, т.е. надежности сельскохозяйственной техники при выполнении технологической операции, можно оценить мерой эффективности.
Представим меру эффективности в виде коэффициента МЭФ:
М ЭФ =
где
лкг = км
лкг
/
т
1В
т
\Т0 у
-К; -
(3)
приращение ко-
эффициента готовности машины при переходе из одного состояния г в другое (г + 1)
Т
У1о у
времени ТВ
о
т
Л- О
Т
У О
приращение
Т
1 п
<■0 при варьировании надежности изделия.
Следовательно, поддерживая значение коэффициента готовности в пределах, необходимых для выполнения одной или нескольких сельскохозяйственных технологических операций, можно управлять надежностью машин и оборудования АПК с наименьшими затратами на обслуживание и ремонт технических средств. Причем регламентные работы можно проводить в перерывах между выполнением технологических операций, а их продолжительность, совокупность и объем будут зависеть от функциональной важности элементов системы.
Такой подход к техническому обслуживанию и ремонту применительно к техническим средствам
сельскохозяйственного назначения является обслуживанием по коэффициенту готовности.
Обслуживание машин и оборудования по коэффициенту готовности - это новая стратегия технического обслуживания, которая предполагает управление надежностью технической системы в процессе ее эксплуатации.
Управление надежностью технических систем в процессе их эксплуатации заключается в поддержании соответствующего уровня безотказности работы машин и оборудования, реализуемого посредством обоснования, назначения и выполнения за заданное время комплекса мероприятий по их техническому и технологическому обслуживанию и ремонту.
На рисунке 2 представлена классификация методов управления надежностью технических систем, которая позволит повысить эффективность использования машин и оборудования за счет снижения времени на восстановление работоспособности изделия и повышения её интервальной надежности.
Как следует из рисунка 2, управление надежностью технических систем можно разделить на стратегическое управление, осуществляемое на стадиях проектирования и производства машин, и оперативное управление, выполняемое в реальных условиях эксплуатации.
Стратегическое управление, в отличие от обычного долгосрочного планирования, основанного на концепции экстраполяции сложившихся тенденций развития технологий и технических средств, включает систему возможностей, которые способны изменить эти тенденции в данный период, и носит целевой инновационный характер, т.е. предусматривает постановку и достижение определенных целей на основе современного уровня науки и техники.
Оперативное управление состоит из методов быстрого реагирования на изменение технического состояния машин и оборудования, постоянного контроля их функциональных параметров, анализа и проведения регламентных мероприятий по эффективному функционированию технических средств.
Сущность оперативного управления надежностью технических систем заключается в совокупности экономико-математических методов, средств информационно-вычислительной техники, автоматики и телемеханики, позволяющих повысить производительность машин и оборудования.
Эффективное управление надежностью невозможно без применения в технических системах сельскохозяйственного назначения цифровых технологий, систем, обеспечивающих автоматический сбор и обработку различных видов информации, которые постоянно формируют, передают, принимают и осмысливают сообщения о техническом состоянии управляемых объектов, параметрах их режимов, возмущающих воздействиях, и позволяющих оперативно принимать решения.
УПРАВЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТЬЮ ТЕХЗШЧЕСКК СИСТЕМ
Стрпспгаегюк таршенм ниежногтью
£
При проектирагакии
Ншокашюкные ТС1ЕИЧНКН [мшенкя
Новые лопаре ктиеиш
ЭиКИеВТЫ
Компоновка узлов и деталей
Пртквеяие тмнатериалов
Нелользоваане смйств райчит. воверхахтев
1
1
±
При производстве
I
Изготовление
Точюгп, рииерови форч
Вт обработке нггерю.11
Темалогня ^лрочнения пиер1вмти<нт> слоя
Киестм смдинеянд
Сборка
Комплектация кгалеП
Точно« ть ЫФКТ1Ж1
Киество регулировок
Обкати ■целая
1
Оиративиое управление надежностью
В п роиегн чксилуатации
Планов1>-срелуп|к.шельная система ТОиР
Соответствие регламентных работ
Тешипескч* обслпкиваане
Текущий ргнетт
Капитальный ремонт
Прлченение рекрвировавш
Фуиииональяое
Стрпдурнве
Вречеин«
Специальное
Фуиишовальяос лагвкпфоыши
¡!л»впроыш1С
Контроль параметр«
Ана^нз технического состоит
Регламентные работы
Рисунок 2 - Классификация методов управления надежностью технических систем
На рисунке 2 предложены способы оперативного управления надежностью, такие как планово-предупредительная система ТО и Р, резервирование и функциональное диагностирование, обеспечивающие решение проблемы повышения интервальной надежности машин и оборудования АПК и которые могут быть реализованы в реальных условиях эксплуатации.
Выводы. Проведенный анализ особенностей отечественной и зарубежной стратегий технического обслуживания машин и оборудования позволил определить их преимущества и недостатки применительно к техническим средствам сельскохозяйственного назначения.
Предложено техническое обслуживание машин и оборудования АПК осуществлять в виде стратегии обслуживания и ремонта по поддержанию оптимального коэффициента готовности, обеспечивающей оперативное управление надежностью технической системы в процессе ее эксплуатации.
Предложенная стратегия обслуживания технических средств агропромышленного комплекса в реальных условиях эксплуатации методом оперативного управления надежностью создает возможность разработать мероприятия по совершенствованию организации технического обслуживания и ремонта; определить оптимальную технологию проведения регламентных работ; выбрать рациональную централизацию пунктов технического обслуживания и обосновать целесообразность наличия подразделений технического сервиса.
Литература
1. Модели технического обслуживания и ремонта систем трубопроводного транспорта / Е.И. Яковлев, В.А. Иванов, А.В. Шибнев, В.И. Матросов, Л.Г. Рафиков, Б.А. Клюк. - Москва: ВНИИОЭНГ, 1993. - 276 с.
2. Ванчухина, Л.И. Организационно-экономическое обеспечение надежности функционирования промышленных систем / Л.И. Ванчухина, Л.Н. Родионова, А.А. Шайнурова. -Уфа, 1997. - 91 с.
3. Микаэлян, Э.А. Повышение качества, обеспечение надежности и безопасности магистральных трубопроводов / Э.А. Микаэлян. - Москва: Топливо и энергетика, 2001. - 640 с.
4. Бобровицкий, В.И. Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. - Донецк: Юго-Восток, 2011. - 238 с.
5. http://wkazarin.ru/2016/09/13/5-strategies-for-equipment-maintenance/.
6. https://eam.su/7-obsluzhivanie-orientirovannoe-na-nadyozhnost-rcm-reliability-centered-maintenance.html.
7. http://rcm2.ru/stati-ob-rcm/rcm-revolyuczionnoe-upravlenie-nadyozhnostyu.
8. Hinged aggregate for technical maintenance of machines: modeling, testing and conditions of application / A.A. Seregin, S.L. Nikitchenko, N.V. Valuev, V.N. Kurochkin, S.V. Smykov // Journal of mechanical science and technology. -2018. - Т. 32. - № 8. - С. 3807-3815.
9. Серёгин, А.А. Повышение эффективности машин и оборудования за счет их интервальной надежности / А.А. Серёгин, А.Т. Лебедев // Международный технико-экономический журнал. - 2013. - № 6. - С. 99-103.
10. Пучин, Е.А. Основы теории надежности и диагностики технических систем: научно-практическое издание / Е.А. Пучин. - Москва: ФГБНУ «Росинформагротех», 2013. -183 с.
References
1. Yakovlev E.I., Ivanov V.A., Shibnev A.V., Matro-sov V.I., Rafikov L.G., Klyuk B.A. Modeli tekhnicheskogo obslu-zhivaniya i remonta system truboprovodnogo transporta [Models of maintenance and repair of pipeline transportation systems], Moscow, VNIIOENG, 1993, 276 р. (In Russian)
2. Vanchukhina L.I., Rodionova L.N., Shajnurova A.A. Organizacionno-ekonomicheskoe obespechenie nadezhnosti funkcionirovaniya promyshlennykh system [Organizational and economic support for the reliability of industrial systems], Ufa, 1997, 91 р. (In Russian)
3. Mikaelyan E.A. Povyshenie kachestva, obespechenie nadezhnosti i bezopasnosti magistral nykh truboprovodov [Improving the quality, ensuring the reliability and safety of trunk pipelines], Moscow: Toplivo i energetika, 2001, 640 р. (In Russian)
4. Bobroviczkij V.I., Sidorov V.A. Mekhanicheskoe obo-rudovanie: tekhnicheskoe obsluzhivanie i remont [Mechanical equipment: maintenance and repair], Doneczk: Yugo-Vostok, 2011, 238 р. (In Russian)
5. http://wkazarin.ru/2016/09/13/5-strategies-for-equipment-maintenance.
6. https://eam.su/7-obsluzhivanie-orientirovannoe-na-nadyozhnost-rcm-reliability-centered-maintenance.html.
7. http ://rcm2. ru/stati-ob-rcm/rcm-revolyuczionnoe-upravlenie-nadyozhnostyu.
8. Seryogin A.A., Nikitchenko S.L., Valuev N.V., Kurochkin V.N., Smykov S.V. Hinged aggregate for technical maintenance of machines: modeling, testing and conditions of application, Journal of Mechanical Science and Technology, 2018, Т. 32, No 8, pp. 3807-3815.
9. Seryogin A.A, Lebedev A.T. Povyshenie effektivnosti mashin i oborudovaniya za schet ikh interval noj nadezhnosti [Improving the efficiency of machines due to their interval reliability], Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal, 2013, No 6, pp. 99-103. (In Russian)
10. Puchin E.A. Osnovy teorii nadezhnosti i diagnostiki tekhnicheskikh system [Fundamentals of the theory of reliability and diagnostics of technical systems], nauchno-prakticheskoe izdanie, Moscow, FGBNU «Rosinformagrotex», 2013, 183 p. (In Russian)
Сведения об авторах
Лебедев Анатолий Тимофеевич - доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» (Российская Федерация). Тел.: +7-961-498-64-23. E-mail: lebedev.1962@mail.ru.
Серегин Александр Анатольевич - кандидат технических наук, профессор, директор Азово-Черноморского инженерного института - филиала ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде (Ростовская область, Российская Федерация). Тел.: +7-928-117-20-00. E-mail: alexandrseriogin@mail.ru.
Арженовский Алексей Григорьевич - кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде (Ростовская область, Российская Федерация). Тел.: +7-905-458-34-69. E-mail: argenowski@mail.ru.
Information about the authors Lebedev Anatoly Timofeevich - Doctor of Technical Sciences, professor, FSBEI HE «Stavropol State Agrarian University» (Russian Federation). Phone: +7-961-498-64-23. E-mail: lebedev.1962@mail.ru.
Seryogin Alexander Anatolyevich - Candidate of Technical Sciences, professor, director of the Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: +7-928-117-20-00. E-mail: alexandrseriogin@mail.ru.
Arzhenovskiy Alexey Grigorievich - Candidate of Technical Sciences, associate professor, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: + 7-905-458-34-69. E-mail: argenowski@mail.ru.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 631.31; 631.43
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ НЕКОНСТРУКТИВНЫХ ФАКТОРОВ НА УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЛЕГКОГЛИНИСТЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ПРИ ЧИЗЕЛЕВАНИИ
© 2019 г. А.Ю. Несмиян, В.В. Щиров, С.М. Олдырев
При проектировании плугов-рыхлителей необходимо учитывать, что удельное сопротивление почвы в значительной степени зависит от её физико-механических свойств и режимов работы машинно-тракторного агрегата. Целью исследования является оценка влияния отдельных неконструктивных факторов на удельное сопротивление легкоглинистого чернозема, распространенного в южных регионах Российской Федерации, при работе плугов-рыхлителей. Оценка проводилась на основе анализа данных МИС РФ. Исследование показало, что в рассматриваемых диапазонах наблюдается достоверная обратная взаимосвязь между влажностью (W, %) и твердостью (р, МПа) почвенного пласта, которая для легкоглинистых черноземов может быть примерно выражена зависимостью p(W) = -0,13W + 5,54. С учетом установленной корреляции (г = -0,64 при средне-квадратическом отклонении от = 0,09) в дальнейших исследованиях можно учитывать только твердость почвы, как фактор, наиболее очевидно влияющий на её сопротивление при рыхлении. Корреляция между средней твердостью пласта почвы 0-40 см и его удельным сопротивлением рыхлению оказалась недостоверной. В связи с этим для дальнейших исследований в качестве показателя, характеризующего сопротивление почвы движению чизельных рабочих органов, было принято среднее значение твердости (рср) её слоев 0-10 и 30-40 см. Взаимосвязь этого параметра с удельным сопротивлением почвы оценивается коэффициентом корреляции г = 0,42 (при Or= 0,12). В работе была получена зависимость удельного сопротивления (Руд, кН/м2) рабочим органам рыхлителей от усредненной твердости (рср) верхнего и нижнего слоев обрабатываемой почвы Руд(рср)=2,62рср+26,5, а также зависимость Руд(У)=6,06У+20,6, позволяющая прогнозировать значение среднего удельного сопротивления почвы чизелеванию при изменении скорости (V, м/с) движения агрегата. Полученные зависимости дают возможность при анализе технологического процесса чизельных плугов учитывать и прогнозировать влияние рассмотренных неконструктивных факторов на энергетические показатели работы агрегатов.
Ключевые слова: аридность, глубокая безотвальная обработка почвы, плуг-рыхлитель, чизельные рабочие органы, неконструктивные факторы, оценка взаимосвязи, твердость почвы, влажность почвы, удельное сопротивление почвы, скорость движения агрегата, прогноз, энергетические показатели работы агрегата.
When designing plow-rippers, it is necessary to take into account that the specific resistance of the soil largely depends on its physical and mechanical properties and operating modes of the machine-tractor unit. The aim of the study is to assess the influence of individual non-constructive factors on the specific resistance of light clay soils, common in the southern regions of the Russian Federation, when working plow-rippers. The assessment was carried out on the basis of data analysis of the MTS RF. The study showed that in the considered ranges there was a significant inverse relationship between humidity (W, %) and hardness (p, MPa) of the soil layer, which for light clay black soil could be roughly expressed by the dependence p (W) = -0,13W + 5,54. With due regard for the established correlation (r = -0,64 with a standard deviation Or = 0,09), further studies can take into account only the hardness of the soil, as a factor most obviously influencing its resistance when loosening. The correlation between the average hardness of the soil layer 0-40 cm and its specific resistance to loosening turned out to be unreliable. In this regard, for further research, the average hardness value (pcp) of its layers 0-10 and 30-40 cm was taken as an indicator characterizing soil resistance to the movement of chisel working bodies. The correlation of this parameter with the soil specific resistance is estimated by the correlation coefficient г = 0,42 (with Or = 0,12). In this work, the dependence of the specific resistance (Руд, kN/m2) to the working bodies of the cultivators on the average hardness (pcp) of the upper and lower layers of the cultivated soil, Руд(рср)=2,62рср+26,5, as well as addiction Руд(V)=6,06V+20,6, which makes it possible to predict the value of the average specific resistance of the soil to the chiseliness with a change in the velocity (V, м/с) of the movement of the aggregate have been received. The obtained dependences make it possible, to take into account and predict the influence of the considered non-constructive factors on the energy performance of the units, when analyzing the technological process of chisel plows.
Keywords: aridity, deep soilless tillage, plow-ripper, chisel working bodies, unconstructive factors, interrelation assessment, soil hardness, soil moisture, specific soil resistivity, the speed of the unit, forecast, power performance of the unit work.
Введение. В сельскохозяйственных зонах с вы- ственно влияющим на производственную функцию раженной аридностью эффективным приемом, суще- почвы, является её глубокое безотвальное рыхление
