Введение к работе
Актуальность работы. Повышение .эффективности производства хлопка остается ключевой проблемой в развитии сельского хозяйства хлопкосеющих регионов СНГ.
В целях интенсификации производства хлопка-сырца в Узбекистане и в Приаралье (республика Каракалпакстан и Ташаузская область Туркменистана )за последние 15-20 лет парк тракторов и сельскохозяйственных машин, энергооснашенность, техническая вооруженность труда, стоимость техники на I га посева увеличены более чем в 2,5 раза.
Вместе с тем, требования нормативов по производительности хлопководческого комплекса машин выполняются только в пределах 30-60%, по наработке на отказ -5,13... 67%, а общее время простоя машин из-за отказов составляет до 35% общего времени, предназначенного для выполнения данного технологического процесса. Значительная часть техники в хозяйствах выходит из строя, не отработав нормативный срок службы из-за достижения предельного износа, а остальные машины находятся в различной степени изношенности. Особенно интенсивно изнашиваются рабочие органы, в связи с чем происходит ежегодно 1,5...3-кратный перерасход запчастей. Вследствие изношенности рабочих органов нарушаются агротехнические требования и интенсивно увеличиваются топливно-энергетические затраты.
С целью покрытия дефицита парка ежегодно вводится до 30% новой техники различных марок, что приводит к увеличению ее количества до 65% на балансе хозяйств по сравнению с нормативом. При этом фактический уровень механизации в хлопководстве не превышает 50%. Расходы, связанные с поддержанием работоспособности машин за срок службы, превосходят в 6-7 раз первоначальную стоимость самих машин /5, 8, II, 12, 27, 28, 30-34, 38, 40, 43, 44/.
Все вышеотмеченное обусловлено тем, что существующая методология оценки и повышения надежности машин и их рабочих органов при создании ориентирована в основном на обеспечение функционального их назначения и недостаточно учитывает необходимость сохранения работоспособности в течение заданного срока службы. Вследг ствие этого актуальность, экономическая значимость проблемы долговечности машин в отраслевом плане при сложившемся плановом механизме хозяйственной деятельности и отчетности не являлись дос-
таточно явными, особенно при невысоком уровне эксплуатации, ремонта и хранения техники, что имеет место в хлопководстве.
Таким образом, .работы, направленные на совершенствование методов оценки и путей повышения уровня надежности машин и их рабочих органов, а также системы и технических средств испытания рабочих органов на изностойкость и долговечность, обеспечение эффективной их работы в течение всего срока службы, способствующие уменьшению затрат на поддержание работоспособности машин, снижению топливно-энергетических ресурсов, повышению конкурентоспособности машин и. интенсификации производства хлопка, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.
Исследования и разработка, составившие основу диссертации, выполнены в соответствии с целевой комплексной программой "Повысить долговечность техники для сельского хозяйства", утвержденной постановлением ГКНТ от 4 марта 1985 г. № 80, и общесоюзной научно-технической программой Госагропрома 0.51.II "Разработка и освоение прогрессивных методов организации, технологических процессов и оборудования, обеспечивающих повышение уровня использования, технического обслуживания, ремонта тракторов, автомобилей и сельскохозяйственных машин и восстановление изношенных деталей" на 1986-1990 гг. ГКНТ СССР.
Цель работы - разработка методологических, научно-технических и технологических решений по созданию конструкции рабочих органов с оптимальными параметрами, совершенствованию средств для их оперативного исследования и испытания, обеспечению конструкционной равностойкости узлов и деталей для достижения высокого уровня надежности машин, оценке и сохранению их функциональных качеств в течение срока службы, прогнозированию технического прогресса в создании машин, в целом, направленных на снижение расхода средств на поддержание работоспособности машин, уменьшение топливно-энергетических ресурсов и увеличение урожая хлопка.
Объекты исследования - энергетическая база сельского хозяйства (МТП совхозов и колхозов хлопководческого назначения), комплекс основных машин и их рабочие органы, объекты обработки, система и средства испытаний рабочих органов машин на износостойкость и долговечность.
Методика исследований - теоретические исследования выполнены с помощью математических моделей с решением их на ЭВМ, а экспериментальные - на натурных образцах МГА, рабочих органов и их фрагментов. В оптимизаиионных расчетах приняты данные, полученные нами по испытаниям рабочих органов на износостойкость и долговечность, а также данные типичных хлопководческих хозяйств. Использованы . методы математической статистики, теории случайных процессов и массового обслуживания, данные Госкомстата СССР, машиноиспытательных станций Средней Азии и Закавказья, материалы годовых отчетов колхозов и совхозов, типовые и зональные технологические карты возделывания хлопка.
Научную новизну представляют:
концепция обеспечения оптимальной долговечности машин и их рабочих органов за счет достижения конструкционной равностой-кости узлов и деталей, а также долгосрочного прогнозирования сроков создания и модернизации машин и роста экономичности сельскохозяйственного производства;
методология установления критериев отказов и предельных состояний по кавдому рабочему органу и детали для оценки причин и последствий всех постепенных и внезапных отказов;
методологические и технические решения в системе и средствах испытаний рабочих органов почвообрабатывающих машин на изностойкость и долговечность;
модель абразивного изнашивания рабочих органов почвообрабатывающих машин, учитывающая статистические характеристики механического состава почвы и степень закрепленности абразивов в ее связующей основе, влияющих на изнашивающую способность почвы и качество технологического процесса, а также установленная общая закономерность образования острых или закругленных (затупленных) кромок на реальных профилях при изнашивании лезвий;
- методология расчета стабилизированного профиля минимального сопротивления монометаллического и иэностойкости биметаллического лезвий, установленных горизонтально и под углом крошения, при изнашивании их в однородной массе и реальной почве с оценкой их функциональных качеств;
- методика оптимизации параметров упрочняющих элементов
рыхлителей, лап и стоек;
теоретические и экспериментальные функции интенсивности отказов в системе взаимовлияния факторов, вызывающих износ деталей в процессе эксплуатации машин, и пределов рассеивания средних значений параметров потока отказов в зависимости от сезонности и срока эксплуатации машин;
теоретическое обоснование расчета оптимальной долговечности машин, разработка диаграмм равностойкости их рабочих органов и изменения экономичности сельскохозяйственного производства в связи с совершенствованием средств механизации данного технологического процесса, а также изменения условий экономичности машин и удельных приведенных затрат от времени использования малшн.
Новизна разработанных технологических и технических решений подтверждена II авторскими свидетельствами.
Практическую значимость имеют:
методика установления критериев отказов и предельных состояний по каждому рабочему органу и детали, учитывающая все отказы и их значимость, а также позволяющая провести причинно-следственный анализ и определить основные направления работ по повышению их износостойкости и долговечности;
комплекс методов и технических средств по оценке функциональных качеств и созданию износостойких и долговечных рабочих органов, а именно:
способ сравнительной оценки износостойкости почвообрабатывающих рабочих органов (а.с. 1596228);
устройство для испытания материалов при изнашивании абразивными частицами (а.с. I60848I);
стенд для испытания на абразивное изнашивание рабочих органов почвообрабатывающих машин (а.с. I4057I7);
разработка конструкции рыхлителя (а.с. I4057I7), обеспечивающая самозатачивание и снижение усилия резания на 30% и повышение ресурса в 7-8 раз;
методика построения самозатачивающихся биметаллических лезвий с обоснованием параметров упрочняющих элементов носовых частей с целью сохранения конфигурации лапы;
разработка лапы (а.с. 1428220), обеспечивающая повышение ресурса в 2-4 раза при самозатачивании их лезвий;
разработка конструкции шпинделя барабана хлопкоуборочной
машины, обеспечивающая повышение качества сбора хлопка на 13%, а ресурса в 2-3 раза (а.с. I2I7294);
ряд других разработок конструкции стоек, высевающего аппарата, шпинделя, зачищенные авторскими свидетельствами;
методика оценки равностойкости и долговечности машин и изменения экономичности сельскохозяйственного производства в связи с совершенствованием средств механизации данного технологического процесса, а также изменения условий экономичности машин и удельных приведенных затрат от времени использования машин.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены и одобрены: на II Всесоюзной научно-технической конференции АН СССР (г. Пушино, 1983 г.); Мевдународной конференции "Трибо-85" (Москва-Ташкент, 1985 г.); конференции преподавателей и аспирантов МИИСП (Москва, 1986, 1991 и 1992 гг.); Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы повышения технического уровня сельскохозяйственных машин" (Москва, НПО ВИСХОМ, 1987 г.); Ш Московской научно-теоретической конференции АН СССР (Москва, 1987 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Роль энергетики и агрегатирования в повышении технического уровня сельскохозяйственных машин (Москва, НПО ВИСХОМ, ВДНХ, 1987 г.); научно-практической конференции Уз АСХН по развитию сельского хозяйства Приаралья (Чимбай, ККНИИЗ, 1991 г.); научно-теоретической конференции С-ПбГАУ- "Прогрессивные технологии производства, сервисного обслуживания машин и оборудования АПК (Санкт-Петербург, 1992-1993 гг.) и Международной научно-практической конференции РАСХН (Москва, 1992 г.).
Публикации. По теме работы опубликовано 70 печатных трудов, информационный обзор (4,3 п.л.), две монографии (8,2 и 20 п.л.), получено II авторских свидетельств СССР* Общий объем опубликованных работ 81,2 печатных листа.
