CC BY
20
УДК 62-585.13 А.А. ЛУЧИНОВИЧ
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина, Омск
УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМ ОБСЛУЖИВАНИЕМ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ ПРИВОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ
При эксплуатации сельскохозяйственной техники возникает необходимость поддержания ее работоспособного состояния, что можно осуществить посредством операций технического обслуживания. Как правило, периодичность технического обслуживания того или иного узла машины определяется временем изменения величины параметра технического состояния от оптимального значения до предельного, при котором возможен отказ. Служба технического сервиса решает при этом две важные задачи. Первая: определение предотказного состояния и реализация стратегии обслуживания по потребности; вторая: управление интенсивностью изменения параметра технического состояния и перевод операций номерного технического обслуживания в ежесменное при существенном снижении их продолжительности. Первая задача решается применением средств диагностирования и контроля технического состояния узлов, агрегатов и подсистем машин. При этом процесс технического обслуживания согласовывается с процессом функционирования машины. Вторая задача предполагает согласование процесса функционирования машины с процессом технического обслуживания. Представлено решение второй задачи в отношении привода заднего вала отбора мощности (ВОМ) тракторов Минского тракторного завода.
Ключевые слова: работоспособное состояние, техническое обслуживание, интенсивность изменения параметра, согласование процессов.
Введение
Эффективность эксплуатации сельскохозяйственной техники определяется деятельностью службы технического сервиса [1-3]. Кроме выполнения плановых ТО и ремонтов необходимо иметь достоверную информацию о техническом состоянии узлов, агрегатов и подсистем тракторов [4-6]. Для этого применяются технологии диагностирования и контроля технического состояния, как периодического, так и непрерывного [7-11]. Для некоторых механизмов тракторов такой контроль не может быть реализуем из-за особенностей конструкции. В подобных случаях возможна некоторая конструктивная доработка для автоматического поддержания оптимальных значений параметров технического состояния, а также создания условий существенного снижения износа деталей трущихся пар. Примерами являются фрикционные муфты сцепления тракторов, тормозные механизмы задних мостов гусеничных тракторов и привод ВОМ тракторов Минского тракторного завода. Рассмотрим конструктивную доработку на примере ВОМ [12].
Вал отбора мощности (ВОМ) включает в себя планетарный редуктор. Включение-выключение вала производится торможением барабанов лентами с фрикционными накладками. При существующей конструкции механизма управления ВОМ торможение барабана включения происходит неравномерно, с увеличивающимся замедлением.
За время х включения ВОМ барабан совершает некоторое число оборотов, равное площади под кривой угловой скорости на рис. 1. Износ фрикционных накладок лент определяется величиной пути трения, пропорционального числу оборотов барабана от юо до 0 при заданном времени включения ВОМ. Для увеличения срока службы привода
О Лучинович А.А., 2020
включения ВОМ необходимо снизить износ фрикционных накладок ленты путем снижения пути трения.
Рис. 1. Изменение частоты вращения барабана включения ВОМ
Методы исследования
Для решения поставленной задачи необходимо доработать конструкцию механизма включения так, чтобы кривая со(1:) была вогнутой. Предложено отказаться от существующего механизма натяжения ленты рычагами и тягами и перейти к электромагнитному приводу [13] (рис. 2).
УВ
12 Вольт
Рис. 2. Управление ВОМ (патент 185594): 1 - тормозная лента; 2 - барабан включения; 3 - электромагниты; 4 - выходной вал ВОМ
Неодновременное включение электромагнитов против часовой стрелки от левого верхнего к правому верхнему позволяет получить желаемое изменение скорости барабана включения (рис. 3).
ОХ
о
О т /,С
Рис. 3. Требуемое изменение частоты вращения барабана включения ВОМ
Остановка тормозного барабана происходит с уменьшающимся замедлением, вследствие чего угловая скорость барабана снижается по вогнутой кривой.
В соответствии с существующими методиками расчета износа получено выражение для износа фрикционных накладок ленты барабана включения:
u = kAco0rR
fS
Мм
R
Aa)(lTmR
[г + ^ (Vl + 4А -1)]2
In
Vl + 4^4+1 (у/\ + 4А-\) yjl + AA-l 2А
мкм.
(1)
где к - коэффициент износа, характеризующий материал пары трения и условия изнашивания; А - коэффициент, вводимый для перехода от канонической гиперболической кривой к требуемой (пересекающей оси координат), 1 < А < 1,5; со® - частота вращения барабана включения, с-1; г - время включения, с; R - радиус барабана включения, м; /- коэффициент трения; S - площадь фрикционного слоя, контактирующего с поверхностью барабана, м2; Мм - момент сопротивления на барабане включения, Нм.
После введения коэффициентов К1 и К2 выражение (1) будет иметь следующий
вид:
= кАК2о){] тМм
+ -
kAK\K2o)lRm 1
мкм.
(2)
5 / 5 /'
Результаты исследования
Исследования математической модели проводились с целью выяснения износа и (мкм) от следующих величин [14]:
- коэффициента А;
- времени включения х, с;
- момента сопротивления приводной сельскохозяйственной машины, Мм, Нм;
- коэффициента трения/
\
Предварительные расчеты показали, что при изменении коэффициента А от 1,1 до 1,5 теоретическая величина износа II изменяется не более чем на 5,5% (рис. 4).
U, мкм
200,00 150.00 100,00
/ у /
/ / 50,00 >
у
Т, с 2,1
U, мкм
200,00 150.00 100,00
т, с
U, мкм
200,00 150,00
т. с
0,2 0,3 0,4 0,5 0,5
/
/ /
'j у 50,00
у
2,1 // / /
1,7 / / 50,00
1,3 у s
0,9 •У
а) А= 1,1
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
б) А= 1,3
/
0,2 0,3
0,5 0,6
/
в) А= 1,5
Рис. 4. Топографические линии поверхности U = <p(f, т) при \/i/= 20 Нм, при различных значениях коэффициентам!
В дальнейшем исследование математической модели производилось при фиксированной величине коэффициента А.
Результаты расчетов при фиксированной величине Мм представлены в графическом виде на рис. 5.
U. мкм
U. мкм
т, с
-2,1 -1,7 -1,3 -0,9 -0,5
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 /
a) U = <р(Г) при различных т {Мм = 20 Нм)
/
-0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6
0,5 0,9 1,3 1,7 2,1 Т, С
б) U = ф(т) при различных f (Мм= 20 Нм)
U, мкм
300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00
U, мкм
200,00 150,00
100,00
/ / / /
/ / 50,00 У
у
Т. С 2,1
1,7
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
в) и = ф(Т т) (Мм= 20 Нм) Рис. 5. Изменение величины износа накладок ленты и в зависимости от 5 и т
г) топографические линии U = ф(Тт) (\/. 20 11м)
При известном коэффициенте трения материала накладки о поверхность стального барабана определяют, какой износ накладки будет при установленном времени включения ВОМ. Можно задать допустимую величину износа накладки U, при этом определить время включения для известных характеристик материала накладки.
Результаты расчетов при установленном времени включения т представлены на рис. 6.
U, мкм
U, мкм
/
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 у
a) U = 9(f) при различных Мм (т = 1,3 с)
-0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6
60 Мм, Hi б) U = ф(Мм) при различных f (т = 1,3 с)
U, мкм
400,00 300,00
200,00
С/, мкм
450,00
400,00
350,00 -
300,00
250,00
200,00
150,00
100,00
50,00
0,00
350,00
М
Нм 250,00
/7 / / / У / /
/ / / / / / / / / / У
J / ■
' / у / Л у У
150-00 - Мм 60 М
Нм
100,00 40
50,00 20
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6 f
в) и = ф(ГЛ1М) (X = 1,3 с) Рис. 6. Изменение величины износа накладок ленты и в зависимости от/и Мм
г) топографические линии U = ц>(/Мм) (т = 1,3 с)
При известной нагрузке на барабане включения ВОМ определяют, какие фрикционные накладки должны быть на тормозных лентах, чтобы их износ был в требуемых пределах. Для установленных лент можно определить, какой будет износ накладок при известной нагрузке на барабан включения. Исходя из этого, подсчитывают вероятное число включений ВОМ до предельного износа накладок лент, таким образом прогнозируя работу трактора с приводной сельскохозяйственной машиной [15-16].
Заключение
Эффективность использования сельскохозяйственной техники определяется эффективностью мероприятий службы технического сервиса [17-19]. Этому способствует
применение диагностических и контролирующих устройств. При невозможности контроля отдельных узлов, агрегатов и подсистем сельскохозяйственной техники необходимо производить некоторую конструктивную доработку. Она позволяет существенно сократить затраты времени на обслуживание этих узлов. При этом появляется возможность управления периодичностью обслуживания. Все это положительно сказывается на эффективности использования техники.
А.А. Luchinovich
Omsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin, Omsk
Maintenance management by optimizing the drive modes of agricultural machinery
When operating agricultural machinery, it is necessary to maintain its working condition by performing maintenance operations. As a rule, the frequency of maintenance of a particular machine unit is determined by the time when the value of a technical condition parameter changes from the optimal value to the limit at which failure is possible. The Technical Service Department faces two important tasks: firstly, it determines the pre-failure state and implements the service strategy according to the demand; secondly, it manages the intensity of changes in the technical condition parameter and transfers numbered maintenance operations to daily maintenance with a significant reduction in their duration. The first task is solved by using diagnostic tools and monitoring the technical condition of the components, aggregates and subsystems of machines. In this case, the maintenance process is coordinated with the operation of the machine. The second task involves coordinating the operation of the machine with the maintenance process. The second problem was solved in relation to the drive of the rear power take-off shaft of tractors produced by the Minsk Tractor Plant.
Keywords: operational status, maintenance, intensity of parameter changes, process coordination.
Список литературы
1. Эффективность использования транс-портно-технологических машин / Г.В. Редреев, Е.Е. Козлихина, А.А. Овчаренко, М.П. Кашинский // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития : сборник II Меж-дунар. науч.-практ. конф., поев. 25-летию ФГБОУ ВО Омский ГАУ в статусе университета. - 2019. -С. 228-233.
2. Redreev G. V. Efficiency of usage of transport and technological machines / G.V. Redreev, G.A. Okunev, S.A. Voinash // Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). "Lecture Notes in Mechanical Engineering", 2019. - C. 625-631.
3. Machine units as the objects of technical service / G.V. Redreev, S.G. Podorvanov, A.S. Laskin, I.V. Skusanov // British Journal of Innovation in Science and Technology. - 2017. - T. 2. - № 1. - C. 33-10.
4. Редреев Г.В. К вопросу о применении технологий ТО и ремонта при обеспечении работоспособности машинно-тракторных агрегатов / Г.В. Редреев // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 5. - С. 207.
5. Редреев Г.В. К вопросу о повышении технологической надежности машинно-тракторных агрегатов / Г.В. Редреев, А.Н. Томилин, П.В. Чу-пин // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2014. - № 1(13). - С. 84-88.
References
1. Effektivnost' ispol'zovaniya transportno-tekhnologicheskih mashin / G.V. Redreev, E.E. Kozli-hina, A.A. Ovcharenko, M.P. Kashinskij // Nauchnoe i tekhnicheskoe obespechenie APK, sostoyanie i pers-pektivy razvitiya : sbornik II Mezhdunar. nauch.-prakt. konf., posv. 25-letiyu FGBOU VO Omskij GAU v statuse universiteta. - 2019. - S. 228-233.
2. Redreev G. V. Efficiency of usage of transport and technological machines / G.V. Redreev, G.A. Okunev, S.A. Voinash // Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). "Lecture Notes in Mechanical Engineering", 2019. - S. 625-631.
3. Machine units as the objects of technical service / G.V. Redreev, S.G. Podorvanov, A.S. Laskin, I.V. Skusanov // British Journal of Innovation in Science and Technology. - 2017. - T. 2. - № 1. - S. 33-10.
4. Redreev G.V. K voprosu o primenenii tekh-nologij TO i remonta pri obespechenii rabotosposob-nosti mashinno-traktornyh agregatov / G.V. Redreev // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. - 2014. -№ 5. - S. 207.
5. Redreev G.V. K voprosu o povyshenii tekh-nologicheskoj nadezhnosti mashinno-traktornyh agregatov / G.V. Redreev, A.N. Tomilin, P.V. Chupin // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2014. - № 1(13). - S. 84-88.
6. Редреев Г.В. К вопросу обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов / Г.В. Редреев // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. 2016. - № 3(6). - С. 16.
7. Применение технологий технического сервиса тракторов / Г.В. Редреев, С.И. Ямщиков, И.Б. Захарченко, А. Д. Зайцев // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития : сборник IV Междунар. науч.-практ. конф. - Омск, 2020. - С. 409-414.
8. Редреев Г.В. Технический сервис машинно-тракторных агрегатов в условиях Западной Сибири / Г.В. Редреев // Агрометеорология и сельское хозяйство: история, значение и перспективы : сборник материалов Нац. (Всероссийской) науч.-практ. конф., поев. 100-летнему юбилею со дня образования учебной лаборатории агрометеорологии. - 2016. - С. 243-247.
9. Redreev G. V. Ensuring machine and tractor aggregates operability / G.V. Redreev // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, electronic edition. - National Research Tomsk Polytechnic University, 2016. - C. 12085.
10. Редреев Г.В. Технический сервис машин при производстве полевых работ / Г.В. Редреев, A.C. Ласкин, А.Ю. Шмелев // Роль аграрной науки в устойчивом развитии сельских территорий : сборник II Всеросс. (нац.) науч. конф. - Новосибирский государственный аграрный университет, 2017.-С. 481-184.
11. Редреев Г.В. Техническое обеспечение оперативного проведения операций технического сервиса / Г.В. Редреев, Г.А. Окунев // Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития : сборник материалов Нац. науч.-практ. конф. - 2017. - С. 101-111.
12. Improving the Efficiency of the Power Take-Off Drive / G.V. Redreev, A.N. Sorokin, A.A. Luchinovich, V.D. Chervenchuk, S.D. Popov // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, Volume 582, Number 1.
13. Пат. № 185594. Российская Федерация. МПК В04К 17/28. Вал отбора мощности / Г.В. Редреев, A.A. Лучинович ; патентообладатель ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина». - № 2018120959 ; заявл. 06.06.2018; опубл 11.12.2018, Бюл. № 35. - 2 с.
14. Редреев Г.В. Математическая модель процесса обеспечения качества технического сервиса / Г.В. Редреев // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2018. - № 3(31). -С. 75-85.
15. Редреев Г.В. Проектирование технического обслуживания тракторов / Г.В. Редреев, Е.Е. Козлихина // Вестник Омского государственного аграрного университета. - 2017. - № 2(26). -С. 120-126.
6. Redreev G. V. K voprosu obespecheniya rabo-tosposobnosti mashinno-traktornyh agregatov / G.V. Redreev // Elektronnyj nauchno-metodicheskij zhurnal Omskogo GAU. 2016. - № 3(6). - S. 16.
7. Primenenie tekhnologij tekhnicheskogo servisa traktorov / G.V. Redreev, S.I. Yamshchikov, I.B. Zaharchenko, A.D. Zajcev // Nauchnoe i tekhni-cheskoe obespechenie APK, sostoyanie i perspektivy razvitiya : sbornik IV Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. -Omsk, 2020. - S. 409-414.
8. Redreev G.V. Tekhnicheskij servis mashinno-traktornyh agregatov v usloviyah Zapadnoj Sibiri / G.V. Redreev // Agrometeorologiya i sel'skoe ho-zyajstvo: istoriya, znachenie i perspektivy : sbornik materialov Nac. (Vserossijskoj) nauch.-prakt. konf., posv. 100-letnemu yubileyu so dnya obrazovaniya uchebnoj laboratorii agrometeorologii. - 2016. -S. 243-247.
9. Redreev G.V. Ensuring machine and tractor aggregates operability / G.V. Redreev // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, electronic edition. - National Research Tomsk Polytechnic University, 2016. - S. 12085.
10. Redreev G.V. Tekhnicheskij servis mashin pri proizvodstve polevyh rabot / G.V. Redreev, A.S. Laskin, A.Yu. Shmelev // Rol' agrarnoj nauki v ustojehivom razvitii sel'skih territory : sbornik II Vse-ross. (nac.) nauch. konf. - Novosibirskij gosudarstven-nyj agrarnyj universitet, 2017. - S. 481-484.
11. Redreev G.V. Tekhnicheskoe obespechenie operativnogo provedeniya operacij tekhnicheskogo servisa / G.V. Redreev, G.A. Okunev // Nauchnoe i tekhnicheskoe obespechenie APK, sostoyanie i perspektivy razvitiya : sbornik materialov Nac. nauch. -prakt. konf. -2017. - S. 101-111.
12. Improving the Efficiency of the Power Take-Off Drive / G.V. Redreev, A.N. Sorokin, A.A. Luchinovich, V.D. Chervenchuk, S.D. Popov // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, Volume 582, Number 1.
13. Pat. № 185594. Rossijskaya Federaciya. MPK B04K 17/28. Val otbora moshchnosti / G.V. Redreev, A.A. Luchinovich ; patentoobladatel' FGBOU VO "Omskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet im. P.A. Stolypina". - № 2018120959 ; zayavl. 06.06.2018; opubl 11.12.2018, Byul. № 35. -2 s.
14. Redreev G.V. Matematicheskaya model' processa obespecheniya kachestva tekhnicheskogo servisa / G.V. Redreev // Vestnik Omskogo gosu-darstvennogo agrarnogo universiteta. - 2018. - № 3(31). -S. 75-85.
15. Redreev G.V. Proektirovanie tekhnicheskogo obsluzhivaniya traktorov / G.V. Redreev, E.E. Kozlihina // Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2017. - № 2(26). - S. 120126.
16. Редреев Г.В. Формирование технического сервиса машинно-тракторных агрегатов / Г.В. Редреев, Е.Е. Белая, С.А. Корнилович // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2016. - №2(22). - С. 217-221.
17. К вопросу о качестве работы исполнителей технического сервиса тракторов / Г.В. Редреев, С.И. Ямщиков. И.Б. Захарченко. А.Д. Зайцев //Научное и техническое обеспечение АПК, состояние и перспективы развития : сборник IV M с жду на р. науч.-практ. конф. - Омск, 2020. - С. 404-409.
18. Machine-tractor aggregates opération assurance by mobile maintenance teams / G.V. Redreev, O.V. Myalo, S.P. Prokopov, A.P. Solomkin. G.A. Okunev // IOP Conférence Sériés : Materials Science and Engineering, 2017. - C. 12016.
19. Редреев Г.В. Обеспечение работоспособности машинно-тракторных агрегатов мобильными бригадами / Г.В. Редреев, О.В. Мяло, С.П. Прокопов // Инновационные технологии в машиностроении : сборник трудов VIII Междунар. науч.-практ. конф. - Юргинский технологический институт, 2017. - С. 283-288.
Лучинович Анастасия Александровна,
Омский ГАУ, aa.luchinovichi@omgau.org.
16. Redreev G. ft. Formirovanie teklinicheskogo servisa mashinno-traktornyh agregatov / G.V. Redreev, E.E. Belaya, S.A. Kornilovich // Vestnik Oms-kogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2016. -№2(22).-S. 217-221.
17. K voprosu o kachestve raboty ispolnitelej teklinicheskogo servisa traktorov / G.V. Redreev, S.I. Yamshchikov, I.B. Zaharchenko, A.D. Zajcev // Nauchnoe i tekhnicheskoe obespechenie APK, sos-toyanie i perspektivy razvitiya : sbornik IV Mezhdu-nar. nauch.-prakt. konf. - Omsk, 2020. - S. 404-409.
18. Machine-tractor aggregates operation assurance by mobile maintenance teams / G.V. Redreev, O.V. Myalo, S.P. Prokopov, A.P. Solomkin. G.A. Okunev // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering, 2017. - S. 12016.
19. Redreev G.V. Obespechenie rabotosposob-nosti mashinno-traktornyh agregatov mobirnymi bri-gadami / G.V. Redreev, O.V. Myalo. S.P. Prokopov // Innovacionnye tekhnologii v mashinostroenii : sbornik trudov VIII Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. - Yur-ginskij tekhnologicheskij institut, 2017. - S. 283-288.
Luchinovich Anastasia Aleksandrovna,
Omsk SAU, a a J uc 11 in о y i с 1 vi/o m g а и. о rg,
УДК 631.363.2.636 У К. САБИЕВ, И.Р. ХУЗИН
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина, Омск
БЕЗВОДНАЯ ОЧИСТКА КОРНЕКЛУБНЕПЛОДОВ ЩЕТОЧНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
Создание конкурентоспособной, высокопроизводительной и надежной техники, которая обеспечит высококачественное выполнение технологического процесса по сухой очистке, позволит снизить расход электроэнергии на единицу производимой продукции и сократить все виды потерь - это приоритетное направление аграрной науки. Очистка корнеклубнеплодов - важный комплекс предреализацион-ной подготовки. В условиях рыночных отношений стало важно не только как правильно возделывать корнеклубнеплоды, но и выгодно их реализовывать, с экономической точки зрения. Одна из наиболее трудоемких операций послеуборочной обработки корнеклубнеплодов, поступающих на стационарные сортировальные пункты или сортировально -очистительные линии после уборочных машин, - отделение качественной продукции от почвенных примесей. В статье рассмотрена эффективность применения щеточных рабочих органов на основе упругих элементов. Изучены работы, где рассматриваются технологические процессы взаимодействия щеточных рабочих органов с корнеклубнеплодами. Приведены схемы сил взаимодействия ворса щетки с загрязнениями, траектории ворса щетки по загрязненной поверхности корнеклубнеплода, сдвига загрязнений, определения толщины режущей части ворса Существующие устройства для безводной очистки не могут обеспечить необходимое качество. Поэтому предлагается использование вибрации, благодаря которой совершающие возвратно-поступательные колебания в
О Сабиев У.К., Хузин И.Р., 2020
