Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современному уровню развития лесного сектора экономики России должна соответствовать высокая эффективность всех его составляющих, в особенности, лесопромышленного комплекса, производство продукции которого в настоящие время растет после мирового финансового кризиса 2009 года. Высокая эффективность машин лесного комплекса достигается за счет повышения их надежности, экологичности и экономичности. На все перечисленные параметры оказывает существенное влияние дизельный двигатель, качество работы которого в значительной степени определяется исправностью топливной аппаратуры. На топливную аппаратуру приходится большая часть отказов по системам дизельного двигателя.
Достижение высокого коэффициента использования оборудования и машин невозможно без организации своевременного и эффективного технического обслуживания и ремонта, которое базируется на применении диагностирования, эффективность которого в значительной степени определяет необходимый объем и сроки проведения технических воздействий.
В настоящее время техническое обслуживание и ремонт лесозаготовительной техники проводится по планово-предупредительной системе, при этом определение технического состояния топливной аппаратуры проводится, как правило, в стационарных условиях на ремонтных предприятиях.
Тенденции развития лесного комплекса и эксплуатации лесозаготовительных машин направлены в сторону увеличения количества операций управления техническим состоянием, проводимых непосредственно на месте работы техники без отрыва от процессов лесозаготовок. В результате чего актуальной задачей является разработка эффективных методов и средств диагностирования непосредственно в условиях эксплуатации техники.
Степень разработанности проблемы. Большой объем работ, посвященных совершенствованию технического уровня эксплуатации техники, работающей на лесозаготовках, провели ученые, специалисты и научные коллективы таких организаций, как ГНЦ ЛПК, МГУЛ, ВЛТА, ЦНИИМЭ, ПГУ, БГИТА, МГАУ, и СПбГЛТУ, в их числе профессора В.В. Быков, А.В. Питухин, В.В. Балихин, В.Н. Винокуров, И.В. Воскобойников, Л.А. Гоберман, Н.С. Еремеев, В.М. Котиков, В.А. Макуев, А.В. Серов, И.В. Григорьев, А.Н. Заикин, А.В. Сиротов и другие. На основании работ указанных авторов можно сделать вывод, что наибольшее распространение, как максимально удовлетворяющие предъявляемым требованиям в лесном комплексе, получили машины с дизельными двигателями. В работах авторов отмечается необходимость поддержания высокой эффективности работы эксплуатируемой техники путем управления параметрами ее технического состояния. Вопросами технического обслуживания и ремонта машин с дизельными двигателями, в частности топливной аппаратуры, занимались такие ученые, как П.А. Власов, В.М. Корнеев, В.И. Панферов, Е.А. Пучин, Ю.А. Шамарин и другие. Их разработки определяют тенденцию увеличения количества диагностических операций, проводимых в условиях эксплуатации техники. Однако при этом необходимо отметить, что на данный момент отсутствуют эффективные методы и средства инструментального диагностирования, дизельной топливной аппаратуры в условиях лесозаготовок.
Основываясь на вышеизложенном, целью работы является повышение эффективности эксплуатации лесозаготовительных машин путем совершенствования диагностирования дизельной топливной аппаратуры в условиях работы техники.
Методология и методы исследования. Методологической основой исследования являются: системный анализ, теория управления техническим состоянием машин и принятия решений, научные основы проектирования средств диагностирования. Экспериментальные исследования проведены с применением теории вероятности и математической статистики с использованием современных приборов и оборудования.
Научная новизна исследования заключается в обосновании комплексного подхода при решении проблемы повышения качества и эффективности контроля параметров дизельной топливной аппаратуры, что подтверждается:
разработкой математической модели взаимозависимости параметров работы топливной аппаратуры, применимой при диагностировании цикловой подачи топлива в условиях эксплуатации лесозаготовительной техники;
теоретическим обоснованием и практической реализацией возмож-
ности комплексного динамического диагностирования работы дизельной топливной аппаратуры в условиях эксплуатации по трем выбранным, наиболее значимым параметрам: за счет измерения необходимых двух основных параметров - угла опережения подачи топлива ср и давления начала впрыскивания топлива Р; а также расчета третьего показателя - цикловой подачи топлива Q на основании результатов измерений;
разработанным методом диагностирования и созданным алгоритмом управления техническим состоянием дизельной топливной аппаратуры лесозаготовительных машин в условиях эксплуатации.
Достоверность и обоснованность исследования подтверждается результатами сравнительных испытаний существующего и разработанного методов диагностирования, совпадением результатов экспериментальных исследований с результатами эксплуатационных испытаний на месте эксплуатации техники.
Теоретическая и практическая значимость работы заключается в разработке математической модели взаимосвязи основных диагностируемых параметров работы дизельной топливной аппаратуры, алгоритма управления техническим состоянием дизельной топливной аппаратуры в условиях эксплуатации лесозаготовительных машин, на основании результатов ее диагностирования комплексным методом с использованием разработанного стенда (патент на полезную модель №109506 «Устройство для определения параметров процесса топливоподачи дизельной топливной аппаратуры», бюллетень №2011119538; заявл. 16.05.11; опубл. 20.10.11).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Основные результаты диссертационной работы соответствуют пункту 13 «Разработка и совершенствование методов, средств испытаний, контроля и управления качеством работы машин и оборудования» паспорта специальности 05.21.01 «Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства».
Личное участие автора. Автором лично проведен анализ работы лесозаготовительной техники, на основании которого были сформулированы цель и задачи исследования, разработана математическая модель взаимосвязи основных параметров работы дизельной топливной аппаратуры, разработан и создан экспериментальный образец диагностического стенда. Предложена методика и проведены сравнительные испытания. Разработан алгоритм управления техническим состоянием дизельной топливной аппаратуры в условиях эксплуатации по результатам диагностирования. Рассчитан экономический эффект.
Основные положения, выносимые на защиту:
обоснование выбора, наиболее значимых, основных параметров работы дизельной топливной аппаратуры, на основании анализа которых можно дать заключение о ее техническом состоянии;
математическая модель расчета цикловой подачи топлива на основании измерений давления начала подачи топлива и угла опережения подачи топлива.
комплексный метод диагностирования топливной аппаратуры дизелей лесозаготовительных машин в условиях эксплуатации;
модель экспериментального образца диагностического стенда;
алгоритм управления техническим состоянием дизельной топливной аппаратуры лесозаготовительных машин.
Реализация диссертационной работы. Результаты работы внедрены в Гусев-ском филиале ГАУ ВО «Владлесхоз», ООО «Гусевское лесопромышленное предприятие» и ОАО «Гусевской леспромхоз».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях:
- «Профессорско-преподавательского состава и аспирантов университета»,
2011-2013 г., Московский государственный университет леса (МГУЛ);
«Круглый стол докторантов и аспирантов МГУЛ», 2011 г., Московский государственный университет леса (МГУЛ);
«ИнформАгро-2012», VI международная научно-практическая конференция «Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК»;
«Инновационные проекты в области агроинженерии», 2012 г., Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина (МГАУ);
«Актуальные проблемы развития лесного комплекса» 2010 г., Вологодский государственный технический университет;
Научно-технические разработки диссертационной работы были представлены на XII Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи - 2012, награждены медалями «ЛАУРЕАТ ВВЦ» и «За успехи в научно-техническом творчестве», а также дипломом выставки.
- Получен патент РФ на полезную модель № 109506 «Устройство для определе
ния параметров процесса топливоподачи дизельной топливной аппаратуры», бюлле
тень №2011119538; заявл. 16.05.11; опубл. 20.10.11.
Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь работ, в том числе шесть работ в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, и получен один патент РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы и приложения. Общий объем работы 130 страниц, содержащий 35 рисунков и 13 таблиц. Список литературы включает 103 наименований на 12 страницах, в т. ч. на иностранном языке.
