Введение к работе
Актуальность темы. Современное сельское хозяйство - одна из наиболее транспортоемких отраслей экономики Производство сельскохозяйственной продукции, ее транспортировка и переработка невозможны без сложных и специально адаптированных к сельскому хозяйству автотранспортных средств (АТС)
Численность АТС, занятых транспортировкой в агропромышленном комплексе (АПК), значительно превосходит численность автотранспортных средств на грузовых перевозках других отраслей, и составляет около 80% При этом их эксплуатация в условиях сельского хозяйства намного сложнее, чем в других отраслях экономики В агропромышленном комплексе, как и в других отраслях, обеспечение заданных уровней эксплуатационной надежности АТС при оптимальных материальных и трудовых затратах осуществляется на основе планово-предупредительной системы технического обслуживания (ТО) и ремонта (Р) Базовым элементом этой системы при определении объемов работ в процессе ТО является техническое диагностирование Использование технического диагностирования при проведении ТО в сельском хозяйстве позволяет сократить затраты на обслуживание АТС до 30% и более, а время простоя техники - на 15-20%, при сохранении заданного уровня эксплуатационной надежности
Ограниченные возможности постоянного контроля технического состояния АТС, вытекающие из условий эксплуатации в АПК, приводят к тому, что развивающиеся дефекты обнаруживаются только вследствие полной потери работоспособности или при значительном нарушении эксплуатационных характеристик Это увеличивает время простоя техники в ремонте и трудозатраты на ее обслуживание (до 40 %), снижает уровень надежности и долговечности, а эксплуатация АТС с не выявленными, но присутствующими дефектами увеличивает расход топлива и смазочных материалов, затраты на перевозку сельскохозяйственной продукции, а также содержание вредных компонентов в отработавших газах
Усложнение конструкции АТС СХ, использование в них агрегатов, механизмов и систем, реализующих принципы автоматических или автоматизированных систем управления (АСУ), внедрение в процессы управления электронной и микропроцессорной техники значительно усложняют, а в некоторых случаях и вовсе исключают возможность использования существующих технологий и средств диагностирования в условиях сельского хозяйства
Существующие технологии диагностирования в промышленности и особенно в АПК как совокупность принципов, методов и процессов, а также средств их реализации базируются на ключевой роли оператора, когда качество постановки диагноза зависит от знаний и опыта человека-оператора Основой традиционных методов диагностирования является наличие однозначной функциональной связи диагностических признаков с параметрами техни-
ческого состояния диагностируемых объектов, что ограничивает их использование только для технически не сложных узлов и механизмов
Человеческий фактор при диагностировании сложных объектов, таких как АСУ, является наиболее уязвимым звеном, подверженным ряду таких особенностей, как квалификация, опыт, психофизическое состояние и тд Оператор в начале профессиональной деятельности допускает множество ошибок первого и второго рода, количество которых постоянно снижается, приближаясь к погрешности методов и средств диагностирования Отсутствие преемственности от одного оператора к другому вызывает появление в работе этапов, когда их ошибки максимальны
Решение проблемы повышения эффективности использования АТС СХ путем снижения простоев и повышения их уровня надежности и долговечности за счет автоматизации процессов диагностирования и минимизации в нем влияния человека позволит уменьшить затраты на производство и потери сельскохозяйственной продукции вследствие выполнения сельскохозяйственных операций в заданные агротехнические сроки
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом отраслевой научно-технической программы «Совершенствование организации и технологии технического сервиса парков машин в сельскохозяйственном производстве», а также госбюджетных тем Восточно-Сибирского государственного технологического университета «Диагностика работоспособности автомобилей с учетом зональности их использования» (№ ГР 0184064621), «Техническая эксплуатация автотранспортных средств в условиях Сибири» (№ГР 01200311071)
Целью исследований является изыскание, научное обоснование и разработка автоматизированной технологии и средств технического диагностирования узлов и агрегатов АТС СХ, позволяющих значительно повысить эффективность их использования
Объект исследования. Процессы и оборудование для диагностирования узлов и агрегатов АТС СХ, основанные на анализе взаимосвязей выходных динамических характеристик с параметрами технического состояния (ПТС) элементов, входящих в их состав в условиях эксплуатации
Предмет исследования. Закономерности, взаимосвязи, количественные характеристики и статистические оценки параметров технического состояния диагностируемых узлов и агрегатов АТС СХ и их диагностических признаков
Методы исследований. Общей методологической основой исследований являлось использование системного подхода, обеспечивающего рассмотрение процесса диагностирования в- структуре объединенной системы взаимосвязанных комплексов В аналитических исследованиях- применены методы теории распознавания образов, теории вероятностей, численные методы математического анализа, методы математического моделирования процессов функционирования ряда систем и агрегатов, реализующих принципы
автоматического управления Экспериментальные исследования проводились методами стендовых испытаний на натурных образцах систем и агрегатов автомобилей ГАЗ, УАЗ в процессе их естественного и тестового (с измененными параметрами технического состояния) функционирования, а также в условиях эксплуатации Обработка полученного экспериментального материала осуществлялась при помощи методов математической статистики (корреляционного и регрессионного) При этом использованы математические программы Advaced Grapppher, Statistika, Microsoft Exel, Statgrafika При написании программ реализующих разработанные методы диагностирования, использованы программные среды Turbo Basic, Turbo Pascal, Delphi 7
Рабочей гипотезой, достижения поставленной цели исследования являлось предположение о том, что разработка высокоэффективной автоматизированной технологии и средств диагностирования узлов и агрегатов АТС СХ, реализующих принципы автоматического управления, возможна на основе анализа сочетаний диагностических признаков и симптомов, не имеющих однозначных связей с параметрами технического состояния в составе объединенной диагностической системы, включающей большое количество локальных диагностических комплексов, реализующих функции обучения и самообучения
Научную новизну представляют
закономерности изменения и функциональные связи диагностических признаков с параметрами технического состояния элементов систем зажигания в виде полиномиальных уравнений, решение которых устанавливает границы их допустимого диапазона изменений в зависимости от нормативных значений,
объединенная диагностическая система определения технического состояния агрегатов и систем АТС СХ, основанная на суммировании и анализе диагностической информации, получаемой от бесконечно большого количества объектов и средств диагностирования, которые объединены в единую информационную сеть Количество и качество получаемой диагностической информации оценивается на основе концепции определения энтропии как математического ожидания, когда количество информации связывается с вероятностью наступления диагноза,
автоматизированная технология диагностирования, включающая вероятностный метод дифференциального диагностирования систем и агрегатов АТС СХ, на основе вероятностно-логического распознавания информации, заключенной как в отдельных диагностических признаках или симптомах, так и в их сочетаниях, что обеспечивает выполнение функций обучения и самообучения в составе объединенной диагностической системы,
совокупность математических моделей электронных систем зажигания ДВС и их элементов как диагностируемых объектов с функциями автоматического управления, позволивших исследовать процессы функционирования их исправного и неисправного состояния Моделирование управляемых
и исполнительных устройств систем зажигания реализовано на основе непрерывно-детерминированного, а элементов управления - дискретно-детерминированного подходов
Практическую значимость работы представляют.
алгоритмы и программы для ЭВМ, реализующие разработанную автоматизированную технологию для общего и дифференциального диагностирования ДВС АТС СХ, а также электронной системы зажигания ДВС в составе объединенной диагностической системы,
разработанные и изготовленные с использованием ЭВМ автоматизированный локальный диагностический комплекс (ЛДК) и комплект приборов, реализующих разработанный метод диагностирования применительно к ДВС АТС СХ и его электронной системы зажигания в составе объединенной диагностической системы,
алгоритм и программы для ЭВМ, реализующие математические модели систем зажигания ДВС и их элементов как диагностируемых объектов с функциями автоматического управления, позволяющих наглядно наблюдать изменения в их выходных характеристиках при нарушении параметров технического состояния
Результаты исследований использованы
на постах и станциях диагностики районных ремонтно-транспортных предприятий, специализированных АТП региональных управлений сельского хозяйства, АТП общего пользования, , а также специализированных сервисных центров, при проведении диагностирования автотракторной техники,
на постах станций фирменного обслуживания или специализированных дилерских центров, при проведении контроля технического состояния автомобилей для выявления наиболее типичных неисправностей и их анализа в масштабах производственного объединения,
в учебном процессе, при подготовке инженеров-механиков сельскохозяйственного производства и инженеров механиков по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Автосервис»
Реализация результатов работы. Результаты исследований рекомендованы к внедрению Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия Внедрены в ряде автотранспортных предприятий Республики Бурятия, выполняющих централизованные перевозки для предприятий АПК, Бурятском автоцентре КамАЗ выполняющем гарантийное и сервисное обслуживание автомобилей Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на факультете механизации сельского хозяйства Бурятской ГСХА, на физико-техническом факультете Бурятского государственного университета, а также на машиностроительном факультете Восточно-Сибирского ГТУ
Апробация работы. В период с 1997 по 2007 г результаты исследований рассмотрены и одобрены на международных научных конференциях
«Город и транспорт» СибАДИ (г Омск), «Механизация сельскохозяйственного производства в начале XXI века» (НГАУ, Новосибирск, 2001 г), «Агро-инфо-2003» (Новосибирск, СибФТИ, 2003 г ), «Агроинфо - 2006» (Новосибирск, СибФТИ, 2006 г ), «Перспективные технологии и средства технического обслуживания машин» (Иркутск, ИрГСХА, 2005 г), на конференциях государственного и регионального уровня «Четвертая Всероссийская конференция ПИР-98» (г Красноярск), «Региональная научно-методическая конференция БГУ» (Улан-Удэ, 2000 г), «Агроинфо-2000» (Новосибирск, 2000 г), «Региональная научно-практическая конференция посвященная 40-летию ФМСХ и 70-летию Бурятской ГСХА» (Улан-Удэ, 2001 г), «Четвертая региональная научно-практическая конференция ИрГСХА» (Иркутск, 2001 г), «Актуальные проблемы АПК» (Иркутск, 2002 г), «Всероссийская молодежная научно-практическая конференция» (Улан-Удэ, 2003 г), «Технология и техника АПК» (Улан-Удэ, 2005 г), на заседаниях научно-технических советов Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Бурятия, Бурятского автоцентра КамАЗ, на научных конференциях ВСГТУ (г Улан-Удэ), Иркутской ГСХА, Иркутского ГТУ, на заседаниях кафедр ЭМТП Иркутской ГСХА, «Автомобили» ВСГТУ (г Улан-Удэ), ЭМТП Бурятской ГСХА, на научных семинарах СибИМЭ, Иркутской ГСХА, Бурятского ГУ
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 50 печатных работ, общим объемом 54,6 п л, в том числе монография (14,4 п л), четыре учебно-методических пособия (12,8 п л ) с использованием результатов исследования
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 307 наименований, в том числе 24 на иностранном языке Работа изложена на 420 страницах основного текста, содержит 27 таблицы, 165 рисунка
