Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние проблемы, цель и задачи исследования 13
1.1 Особенности использования машин в сельскохозяйственном производстве 13
1.1.1 Типичные для России особенности использования машин 13
1.1.2 Зональные условия машиноиспользования 16
1.1.3 Сезонная наработка машин как показатель, отражающий условия их использования 20
1.2 Существующая технология технического обслуживания машин, ее содержание и проблемы реализации 24
1.2.1 Содержание и основные положения технологии 24
1.2.2 Проблемы реализации технологии 28
1.3 Современные средства технического обслуживания, проблемы их выбора и использования 34
1.3.1 Состав средств технического обслуживания 34
1.3.2 Развитие рынка и проблема выбора средств 40
1.3.3 Проблемы использования средств 43
1.4 Анализ и обобщение научных исследований по техническому обслуживанию машин в сельском хозяйстве 46
1.4.1 Особенности становления планово-предупредительной системы технического обслуживания машин и ее анализ 47
1.4.2 Современные направления развития технического обслуживания машин в сельском хозяйстве 54
1.5 Выводы и задачи исследования 60
2 Теоретическое обоснование ресурсосберегающих технологий и средств технического обслуживания 64
2.1 Обоснование ресурсосберегающих технологий технического обслуживания при использовании тракторов 64
2.1.1 Новая совокупность принципов совершенствования технологии технического обслуживания 64
2.1.1.1 Содержание и функциональное назначение принципов 64
2.1.1.2 Теоретические и практические основы принципов 69
2.1.2 Сезонно-цикличные технологии, условия их формирования и применения 73
2.1.2.1 Варианты технологий для различных моделей использования машин 73
2.1.2.2 Критерий целесообразности технологий и коэффициент ресурсосбережения при их реализации 75
2.1.3. Математическое моделирование процессов обслуживания по существующей технологии 79
2.1.3.1 Процессы и модели использования и технического обслуживания 79
2.1.3.2 Математическое описание технологии для различных моделей использования машин 83
2.1.3.3 Анализ математических моделей технического обслуживания 90
2.1.3.4 Возможности ресурсосбережения при реализации существующей технологии технического обслуживания 98
2.1.4 Математическое моделирование процессов обслуживания по сезонно-цикличной технологии 102
2.1.4.1 Математическое описание односезонной модели 102
2.1.4.2 Математическое описание ежесезонной модели 111
2.1.4.3 Анализ моделей технического обслуживания машин 119
2.1.5 Математические модели технико-экономической
целесообразности сезонно-цикличных технологий 127
2.1.5.1 Технико-экономические показатели односезонной технологии 127
2.1.5.2 Технико-экономические показатели ежесезонной технологии 130
2.1.5.3 Анализ моделей технико-экономической целесообразности технологий 133
2.1.6 Математическое описание и анализ надежности машин при
реализации различных моделей обслуживания 141
2.1.6.1 Комплексные показатели как параметры для оценки надежности машин 141
2.1.6.2 Математическое описание надежности машин при их обслуживании по существующей технологии 144
2.1.6.3 Математическое описание надежности машин при их обслуживании по сезонно-цикличной технологии 146
2.1.6.4 Математическое описание изменений показателей надежности при реализации различных моделей обслуживания 148
2.1.6.5 Анализ математических моделей надежности машин 150 2.2 Обоснование ресурсосбережения при Применении технических
средств 157
2.2.1 Технико-экономические параметры процесса обслуживания 157
2.2.2 Математическое описание процесса обслуживания по прямым параметрам 161
2.2.3 Математическое описание процесса обслуживания по обобщенным параметрам 174
2.2.4 Математическое описание процесса обслуживания по параметрам, учитывающим неправильное применение технических средств 178
2.2.5 Математические модели процесса обслуживания на основе прямых, обобщенных параметров и издержек 179
2.2.6 Математические модели процесса обслуживания как целевые функции 182
2.2.7 Возможности ресурсосбережения при выполнении операций обслуживания с применением технических средств 183
2.3 Обоснование новых технических решений, направленных на создание ресурсосберегающих средств технического обслуживания 186
2.3.1 Математическое моделирование процесса определения мощности и расхода топлива в режиме трогания машины с места 186
2.3.1.1 Описание способов измерений мощности и расхода топлива 186
2.3.1.2 Математическое описание процессов определения мощности и расхода топлива 190
2.3.2 Математическое моделирование процесса диагностирования гидросистемы путем нагружения механизма навески силой тяжести трактора 194
2.3.2.1 Описание способа испытания гидросистемы при диагностировании 194
2.3.2.2 Математическое описание процесса диагностирования гидросистемы .-. 197
2.3.3 Математическое моделирование процесса измерения компрессии в
цилиндрах ДВС 201
2.3.3.1 Описание погрешности измерений 201
2.3.3.2 Обоснование требований к формированию комплектов компрессометров 203
2.3.4 Моделирование процесса измерений люфта рулевого колеса гидро ампульным прибором и оптимизация его измерительного блока...205
2.3.4.1 Физическое моделирование процесса измерений 205
2.3.4.2 Математическое моделирование оптимальной компоновки измерительного блока «ампула-диск» 210
2.3.5 Математическое моделирование процесса измерений тормозной силы в статике - при помощи червячно-редукторного стенда 215
2.3.5.1 Математическое описание силы на динамометрической рукоятке 215
2.3.5.2 Математические модели погрешности измерений тормозной силы 218
2.3.6 Моделирование процесса получения различных видов энергии из
постоянно возобновляемых источников 220
2.3.6.1 Логическая модель процесса 220
2.3.6.2 Математическое моделирование процесса 222
Выводы 224
3 Методика экспериментального исследования технологий и средств технического обслуживания 227
3.1 Методика исследования технологий технического обслуживания 227
3.1.1 Программа экспериментального исследования технологий 227
3.1.2 Методика формирования технологических процессов обслуживания машин по сезонно-цикличной технологии 229
3.1.3 Методика разработки и экспериментальной проверки технологий базовых технических обслуживании 234
3.1.4 Методика экспериментальной проверки сезонно-цикличных технологий 242
3.2 Методика исследования средств технического обслуживания 246
3.2.1 Особенности экспериментального исследования в связи с развитием рынка средств технического обслуживания 246
3.2.2 Методика оценки технических решений на основе экспериментальных исследований 249
3.2.3 Методика оценки уровня технического совершенства средств на основе функции Харрингтона 253
4 Результаты экспериментальных исследований технологий и средств технического обслуживания 256
4.1 Результаты разработки и экспериментальной проверки сезонно цикличных технологий технического обслуживания 256
4.1.1 Сезонно-цикличные технологии технического обслуживания 256
4.1.2 Наработка машин и оценка возможности применения сезонно-цикличных технологий 264
4.1.3 Оценка и анализ комплексных показателей надежности машин 268
4.1.4 Оценка и анализ ресурсосбережения на основе применения сезонно-цикличных технологий 276
4.2 Методы технического диагностирования машин на основе тяговых
испытаний 281
4.2.1 Методы диагностирования трактора и его составных частей по результатам тяговых испытаний в режиме трогания с места 281
4.2.2 Методы диагностирования гидросистемы механизма навески на основе ее нагружения силой тяжести трактора 284
4.3 Средства технического обслуживания машин 286
4.3.1 Устройства для тяговых испытаний машин 286
4.3.2 Приборы для диагностирования автотракторных двигателей 2 4.3.2.1 Семейство и комплекты компрессометров «BEST» 288
4.3.2.2 Адаптеры и фальшь-форсунки к компрессометрам
«BEST» 296
4.3.2.3 Результаты экспериментальной проверки влияния объема паразитной полости компрессометра на его погрешность...300
4.3.2.4 Аппаратная погрешность компрессометров и «погрешность» диагноза (результаты сравнительных испытаний) 306
4.3.2.5 Комплекты приборов типа «ТАД» 311
4.3.2.6 Результаты экспериментальной проверки приборов
«ТАД» 316
4.3.3 Приборы для проверки узлов безопасности мобильных машин 329
4.3.3.1 Основные характеристики и преимущества приборов 329
4.3.3.2 Результаты экспериментальной проверки динамометра-люфтметра ДЛ-01А на стенде 332
4.3.3.3 Результаты сравнительных испытаний приборов для проверки рулевого управления 337
4.3.3.4 Результаты оценки уровня технического совершенства прибора ДЛ-01А 3 4.3.4 Энергосберегающие моечные, подъемно-вывешивающие и смазочно-заправочные устройства 346
4.3.5 Установки для преобразования и использования энергии воды и ветра в процессе технического обслуживания 350
4.3.6 Устройства, улучшающие культуру и экологическую безопас ность производства работ по техническому обслуживанию 354
5 Экономическая эффективность и экологическая безопасность технологий технического обслуживания ...361
5.1 Экономический эффект от внедрения сезонно-цикличной технологии : 361
5.2 Экономический эффект от внедрения комплекта диагностических приборов «ТАД» 364
5.3 Экологическая безопасность технологий технического обслуживания машин 365
Общие выводы 369
Библиографический список
- Существующая технология технического обслуживания машин, ее содержание и проблемы реализации
- Новая совокупность принципов совершенствования технологии технического обслуживания
- Методика разработки и экспериментальной проверки технологий базовых технических обслуживании
- Оценка и анализ ресурсосбережения на основе применения сезонно-цикличных технологий
Введение к работе
Актуальность темы. Особенностью современного периода развития агропромышленного комплекса (АПК) является ускорение научно-технического прогресса на основе инновационных процессов, направленных на ресурсосбережение во всех сферах сельского хозяйства.
Эксплуатация машин - важнейшая составляющая сельскохозяйственного производства. В структуре себестоимости сельскохозяйственной продукции около 50 % составляют затраты на эксплуатацию машинно-тракторного парка (МТП), из которых до 40 % приходится на техническое обслуживание (ТО) и хранение машин. Поэтому обеспечение работоспособности МТП при минимальных затратах труда, материально-денежных средств и энерго-ресурсов является актуальной задачей.
В современных рыночных условиях продукция должна быть конкурентоспособной. Для этого требуется повышение производительности труда в 2-3 раза. Однако до 75 % всего времени сезонных работ техника простаивает по различным причинам, в том числе - в ТО и ремонте. В связи с этим необходимо снизить объемы ремонтно-обслуживающих работ в период выполнения полевых сельскохозяйственных операций.
Кроме того, следует улучшить экологическую безопасность эксплуатации машин и, в частности, процесса обслуживания, которое должно иметь экологическую направленность, но при этом процесс ТО сам не должен быть источником опасности для природы.
Актуальность поставленной проблемы подтверждают дефицит техники и механизаторских кадров, ее низкий уровень надежности и слабая ремонтно-техническая база сервиса, постоянный рост стоимости машин и увеличение цен на топливно-смазочные материалы.
Решение проблемы обеспечения работоспособности МТП возможно на основе широкого использования ресурсосберегающих технологий ТО, ремонта и хранения машин – на базе новых технологических и технических решений в области обслуживания машин с учетом специфических особенностей их использования в сельскохозяйственном производстве и природно-климатических условий регионов Сибири и России в целом.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом ФГУ ВПО «ИрГСХА» - «Научное обеспечение эффективной эксплуатации техники аграрных товаропроизводителей» (регистрационный номер 0120.0 511294).
Цель исследования - обеспечение ресурсосбережения при техническом обслуживании тракторов на основе инновационных разработок.
Объект исследования - процессы технического обслуживания машин.
Предмет исследования - закономерности ресурсосбережения при ТО тракторов.
В качестве гипотезы принято предположение о том, что эффективность процесса ТО может быть улучшена при применении ресурсосберегающих сезонно-цикличных технологий ТО при использовании тракторов и усовершенствованных средств ТО этих машин.
Методы исследования - на основе системного подхода к решению задач, поставленных в соответствии с целью работы.
При выполнении работы применялись методы математического и физического моделирования процессов ТО тракторов.
Научную новизну представляют:
1. Сезонно-цикличные модели ТО тракторов и их варианты для различных моделей машиноиспользования.
2. Математическое описание ресурсосбережения при ТО тракторов в сельском хозяйстве.
3. Математическое описание ресурсосбережения при применении технических средств.
4. Математическое описание новых технических решений, направленных на создание ресурсосберегающих средств ТО.
5. Методика оценки экологической безопасности технологий ТО.
Практическая значимость результатов исследований. Разработанные ресурсосберегающие технологии и средства ТО одобрены МСХ Иркутской области, включены в каталог (признаны и рекомендованы для широкого внедрения) МСХ Российской Федерации «Инновационные проекты - агропромышленному комплексу» (Москва, ФГНУ «Росинформагротех», 2007 г. - с. 86-89; с. 94-95; с. 99-100; с. 105).
В г. Иркутске освоен промышленный выпуск приборов для диагностиро-вания автотракторных двигателей (приборы и комплекты «ТАД»). С 2002 г. они поставляются во все регионы России. Компрессометры типа «BEST» включены в Каталог продукции Российской Федерации (КЛП № 009/002856 от 09.09.2004 г.). Разработчик (ФГУ ВПО «ИрГСХА» и автор) и изготовитель (ООО «Российская научно-производственная фирма Политехник») приборов отмечены дипломами Иркутского выставочного комплекса ОАО «СибЭкспоЦентр» в 2004, 2005, 2007 и в 2008 гг.
По результатам исследований автором выпущены: монография, учебное пособие, а также методические рекомендации производству и получено 40 патентов Российской Федерации на изобретения.
Реализация результатов исследований. Разработанные сезонно-цикличные технологии ТО при использовании тракторов применяются в сельскохозяйственных предприятиях Иркутской области. Диагностические приборы «ТАД» и «BEST» - в сельскохозяйственных, автотранспортных и строительных предприятиях, эксплуатирующих автотракторную технику, - в Восточной и Западной Сибири; в Московской, Ленинградской, Самарской и Волгоградской областях; в Татарстане. Кроме того, эти приборы используются в учебном процессе сельскохозяйственных ВУЗов - например, в гг. Иркутске, Казани, Кемерово и Тюмени.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы до-ложены и одобрены: на научно-практических конференциях ФГУ ВПО «ИрГСХА» (1988-2008 гг.), на Международной научно-практической конфе-ренции, посвященной 100-летию со дня рождения академика В.П.Ревякина (г. Иркутск, 2005 г.), на Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения академика И.П.Терских (г. Иркутск, 2007 г.), на Международной научно-практической конференции, посвящен-ной 40-летию Римского клуба (г. Иркутск, 2008 г.), на Международной научно-практической конференции «Совместная деятельность сельскохо-зяйственных товаропроизводителей и научных организаций в развитии АПК Центральной Азии» (г. Иркутск, 2008 г.), на заседании государственной инспекции Гостехнадзора Иркутской области (г. Иркутск, 1997 г.), на научно-техническом совете Министерства сельского хозяйства Иркутской области (г. Иркутск, 2007 г.), на докторском семинаре ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии (Новосибирская область, п. Краснообск, 2009 г.).
Технологии, методы и средства ТО машин 12 раз экспонировались на Иркутском выставочном комплексе ОАО «СибЭкспоЦентр» (1998-2009 гг.).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в сборниках международных и региональных научно-практических конферен-ций, в сборниках научных трудов и в научно-практическом журнале «Вест-ник ИрГСХА» ФГУ ВПО «ИрГСХА», в научно-теоретическом журнале «Техника в сельском хозяйстве», а также в каталоге МСХ Российской Феде-рации «Инновационные проекты - агропромышленному комплексу» (Москва, ФГНУ «Росинформагротех», 2007 г.). По материалам исследований получе-но 40 патентов на изобретения, опубликовано 44 печатных работы (7 статей - в изданиях по списку ВАК), в т. ч. монография, учебное пособие и бро-шюра. Общий объем опубликованных работ, включая участие в коллек-тивных публикациях, - 53 п. л. (в т. ч. лично автора 45 п. л.).
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем работы - 442 страницы машинописного текста, в том числе: 60 таблиц, 139 рисунков, 7 приложений, список литературы из 290 наименований.
Существующая технология технического обслуживания машин, ее содержание и проблемы реализации
В литературе, как и в практике эксплуатации МТП, можно найти множество проблем (замечаний, недостатков, мнений, реплик и т. п.), касающихся реализации регламентной технологии ТО машин. Приведем лишь некоторые из них - [119, 209]. Поэтому для конкретизации и краткости изложения в дальнейшем акцентируем свое внимание только на те проблемы реализации регламентной технологии ТО, которые связаны с производственными особенностями использования машин в сельском хозяйстве и природно-климатическими условиями регионов России.
Она обусловлена необходимостью выполнения ТО при подготовке ТО-ПХ и снятии ТО-СХ машин с хранения или (если машины не устанавливают на хранение) сезонных ТО при подготовке машин к осенне-зимнему ТО-ОЗ и весенне-летнему ТО-ВЛ периодам эксплуатации.
Для решения этой проблемы сезонные ТО совмещают с очередными периодическими ТО-1, ТО-2 или ТО-3. Анализ показывает, что наибольшая вероятность совмещения сезонных ТО с ТО-1 (она равна 0,75), при котором замена масел не производится. Таким образом, замена масел при сезонных обслуживаниях не взаимоувязана технологически (по наработке) с заменой этих же масел при периодических ТО-2 и ТО-3. Например, в середине весенне-летнего периода трактору провели ТО-2 (заменили масло в двигателе). Эту же операцию следует выполнить и при ТО-ОЗ - в октябре -при наработке с момента проведения ТО-2 меньшей 500 мтч. В данном случае производится замена преждевременно, а ресурс масла недоиспользуется. Далее, к середине осенне-зимнего периода трактору требуется проведение ТО-3. И вновь возникает вопрос о замене масла в двигателе. Если масло будет заменено и трактор не наработает 500 мтч к моменту выполнения ТО-ВЛ, то ресурс его будет также недоиспользован. Проблема дополнительных затрат труда и средств на ТО в природно-климатических и производственных условиях сельского хозяйства, особенно в Сибири, имеет еще один аспект. Здесь, в условиях низких температур окружающего воздуха, зимой ТО можно провести только в теплом помещении, которое должно соответствовать сибирскому климату. Это, разумеется, обусловливает дополнительные затраты на ТО. Кроме того, при этом необходимы дополнительные затраты времени на подготовку машины к ТО. Известно, что если установить трактор с мороза в теплое помещение, то на поверхности его составных частей, кроме двигателя, конденсируется влага до тех пор, пока их температура не сравняется с температурой воздуха в помещении. Наши наблюдения показывают, что на это требуется от 10 до 24 ч., в связи с чем повышается трудоемкость и продолжительность ТО, а также появляется новая статья затрат - расход энергии на обогрев машины перед ТО.
Она возникает в связи с тем, что выполнение всех видов периодических ТО носит вероятностный характер. Поэтому при строгом соблюдении ее правил - в результате проведения операций ресурсного диагностирования при ТО-3 потребность трактора в текущем или капитальном ремонте может быть выявлена перед началом весенне-летнего периода - тогда, когда машины наиболее востребованы на полевых работах.
Она также обусловлена вероятностным характером ТО. По этой причине восстановление энергетических параметров (мощности и расхода топлива - это операции ТО-2 и ТО-3) не всегда может совпасть с подготовкой машин к весенне-летнему периоду, в течение которого должны быть обеспечены высокая загрузка двигателя и минимальный расход топлива.
Она заключатся в противоречии основного технологического процесса, в котором задействован трактор, с технологическим процессом ТО [209]. Суть этого противоречия состоит в том, что на проведение очередных ТО трактор нужно останавливать и нарушать по времени выполнение основного технологического процесса. С ростом загрузки МТП в напряженный период полевых работ одновременно растет количество и трудоемкость плановых обслуживании, которые прямо пропорциональны наработке трактора. Для наглядности эти два процесса представлены на рис. 1.7 по данным [209], где объем механизированных работ за каждый месяц в % найден по отношению к среднемесячному объему этих работ за год. Графики на рис. 1.7 показывают, что с ростом загрузки МТП растет трудоемкость ТО. При этом около 60 % годового объема работ по ТО приходится на напряженный период полевых работ: первый пик - май и июнь; второй пик - август и сентябрь.
Пиковые периоды полевых работ (предпосевная обработка почвы и посев, уборка урожая и вспашка зяби) совпадают с наихудшими климатическими условиями (с атмосферными осадками), что следует из рис. 1.7. Повышенная нагрузка на специализированную службу ТО в напряженные периоды сельскохозяйственных работ, большие расстояния до объектов обслуживания, зачастую труднопроходимые дороги в полевых условиях, природно-климатические, а также специфические условия сельскохозяйственного производства затрудняют в полевых условиях выполнение работ по ТО в срок, в полном объеме и с надлежащим качеством [209]. Проблема качества ТО в сельском хозяйстве также обусловлена отсутствием молодых высококвалифицированных специалистов и полного набора средств ТО.
Новая совокупность принципов совершенствования технологии технического обслуживания
Необходимость проведения ремонта в этот период использования может все-таки возникнуть по причине внезапных отказов, а также из-за ошибки при постановке диагноза и оценки остаточного ресурса в процессе диагностирования при постановке машины на хранение (модель А1) или при ее подготовке к осенне-зимнему периоду (модель Б1).
Теперь аналогичным образом проанализируем изменение КГ. Для этого используем те же данные (за исключением простоев машин в ремонте), которые были приняты во внимание при анализе КТИ (табл. 2.6 и 2.7). По этим данным выполнены расчеты КГ и найдено его изменение в зависимости от продолжительности простоев по той же .методике, что и при определении КТИ. Результаты расчетов представлены в табл. 2.9 и 2.10.
Анализ данных табл. 2.9 и 2.10 показывают следующее. При реализации моделей А1 (в период использования) и Б1 (в весенне-летний период) коэффициенты готовности Kfc и К"}, повышаются на одну и ту же величину (заметим: такой же характер изменения имеет КТИ): по ДТ-75М - на 4,6 %, по МТЗ-80/82 - на 2,9 %. При этом КГ по модели Б1 в осенне-зимний период К у] по данным маркам машин снижается соответственно на 3,4 и 1,5 %. Это обусловлено «перемещением» объема работ по ТО и устранению отказов с периода использования (модель А1) на время хранения машины или с летнего периода (модель Б1) на зимний. Так, при реализации моделей А1 и Б1 продолжительность простоев на ТО тракторов ДТ-75М и МТЗ-80/82 сокращается соответственно на 13,8 и 10,4 ч (табл. 2.10), что повышает КГ этих машин на 2,7 и 2,1 %. Одновременно снижаются простои при устранении отказов на 8,9 и 4,4 ч, что дополнительно повышает КГ в период наиболее интенсивного использования этих тракторов на 1,7 и 0,9 %.
Следует отметить, что КГ по модели Б1 за год К!/ч\ не снижается, а повышается за счет эффекта совмещения обслуживании (исключения одной из двух повторяющихся операций ТО) на 0,32 % по ДТ-75М и на 0,63 % по МТЗ-80/82.
По такой же методике выполнен анализ надежности машин при реализации моделей ТО А2 и Б2. Найденные данные были сопоставлены с данными по моделям А и Б. В целом, получены аналогичные результаты.
Ресурсосбережение при выполнении операций технического обслуживания - это экономное использование всех ресурсов, необходимых для проведения одной или нескольких технологических операций.
Практически каждая операция ТО проводится с использованием технических средств. Поэтому ресурсосбережение в данном аспекте понимается как эффективность применения технических средств по назначению.
Выполнение операций ТО с применением технических средств, как и любой процесс, характеризуется входными и выходными параметрами, которые взаимосвязаны и взаимообусловлены. Эти зависимости используют для решения многих научно-исследоватедьских задач. Вместе с тем, при выборе и обосновании направлений совершенствования средств на первом этапе наибольший интерес представляют входные параметры. К ним относятся технико-экономические параметры (ТЭП) использования средств обслуживания машин (рис. 2.32).
Параметры подразделяют на прямые (трудоемкость и продолжительность обслуживания; расход ТСМ, рабочей жидкости или газа и электроэнергии; затраты труда; убытки от простоя машин) и обобщенные (стоимость технологического оборудования и производственных участков, в которых оно размещено; затраты на их ТО и ремонт (ТОР); общехозяйственные расходы и амортизационные отчисления). Прямые параметры напрямую зависят от процесса -обслуживания, обобщенные — опосредованно. В состав ТЭП также входят издержки (сумма затрат, далее -издержки) от неправильного применения диагностических (неправильного диагностирования) и технологических средств (сокращенно - ДС и ТС). Издержки от
Прямые параметры и издержки могут быть учтены как в физических единицах измерения (чел.-ч, ч, л, кг, кВт-ч), так и в руб., обобщенные -только в руб. В связи с этим представляется возможным при необходимости приводить все параметры к одной единице измерения, выраженной в руб. С другой стороны, операции ТО выполняют на основе диагностирования.
Этот процесс имеет вероятностный характер и представляет собой совокупность событий, каждое из которых есть определенный вид работы (активные элементы процесса), а также простои (пассивные элементы процесса) по различным причинам. На рис. 2.33 показан процесс выполнения одной какой-либо операции на основе диагностирования с применением ТС, например, электромеханического подъемника. На рис. 2.34 дан его анализ. При этом для описания процесса обслуживания использованы прямые параметры: трудоемкость tDl и продолжительность TDl проведения /-той операции на основе диагностирования (далее для простоты изложения - /-той операции).
Прямоугольниками обозначены работы, ломаной линией - суммарный график трудоемкости, горизонтальные линии на графике - простои по различным причинам, кроме причин, связанных с использованием ДС и ТС.
Таким образом, процесс обслуживания машины может быть организован как с применением, так и без применения ТС (рис. 2.34). С другой стороны, как ДС, так и ТС могут быть либо восстанавливаемыми, либо невосстанавливаемыми объектами. В этой связи также возможны различные варианты реализации процесса.
Методика разработки и экспериментальной проверки технологий базовых технических обслуживании
Гидроампульный прибор - это люфтметр, измерительным элементом которого является герметичная прозрачная ампула в виде части тора, полость которой заполнена жидкостью с оставленным в ней пузырьком воздуха [6, 17, 18, 19, 34, 255]. При этом ампула неподвижно размещена на диске, который имеет возможность вращения относительно корпуса прибора.
Покажем возможность применения измерительного элемента - ампулы в устройстве для диагностирования рулевого управления. При этом будем считать, что применение элемента возможно, если угол отклонения пузырька воздуха в продольной плоскости данного элемента от некоторого начального положения соответствует или равен углу поворота обода рулевого колеса и не зависит как от диаметра обода, так и от угла его установки (наклона) к вертикальной плоскости.
Решение поставленной задачи найдем на основе физического моделирования. Для этого на первом этапе построим диаграмму угловых положений обода рулевого колеса и пузырька воздуха в гидравлическом элементе при повороте колеса в вертикальной плоскости на 360 с интервалом 30 (рис. 2.54). Пусть обод рулевого колеса 3 имеет некоторый радиус и размещен в вертикальной плоскости. К нижней точке обода 3 жестко присоединен гидравлический элемент в виде прозрачного кольца 2, полость которого заполнена подкрашенной жидкостью с оставленным пузырьком воздуха 1. Под действием подъемной силы согласно закону Архимеда [281] пузырек воздуха 1 займет верхнее положение в полости кольца 2. При этом вертикальные оси симметрии пузырька воздуха 1 и обода 3 совпадают. Зафиксируем данное положение меткой 4 на кольце 2 в виде равнобедренного треугольника. Затем повернем, например, по часовой стрелке обод рулевого колеса 3 вокруг его оси вращения на 360. В результате обод 3 совершит вращательное движение, кольцо 2 - переносное, а пузырек воздуха 1 в его полости под действием подъемной силы совершит относительное вращательное движение. При повороте обода 3 на один оборот по часовой стрелке пузырек 1 повертывается в полости кольца против часовой стрелки точно на один оборот. Таким образом, система «обод 207 кольцо-пузырек» вновь возвращается в исходное положение. Для наглядности на рис. 2.54 представлено 12 положений обода рулевого колеса 3 -через 30. Откуда видно, что при повертывании обода колеса 3 на заданный угол пузырек воздуха 1 отклоняется от метки 4 ровно на такой же угол. Это явление наблюдается и при изменении радиуса обода рулевого колеса.
Так, при размещении кольца 2 с пузырьком воздуха 1 на ободе 5 (рис. 2.54), радиус которого равен R2, и при повертывании обода 5 на один и тот же угол положения пузырька воздуха 1 в этом кольце совпадают с положениями в кольце, установленным на ободе 3, радиус которого R1# Следовательно, угол отклонения пузырька воздуха 1 в продольной плоскости гидравлического элемента от некоторого начального положения всегда равен углу поворота обода рулевого колеса и не зависит от его диаметра (рис. 2.55).
На втором этапе нами определена зависимость углового положения пузырька воздуха в поперечном сечении кольца от угла наклона обода рулевого колеса. Пусть обод рулевого колеса 3 радиуса R1 размещен вертикально (рис. 2.56) - в плоскости (I -1), под углом 30 к вертикальной плоскости - (II - II),
Зависимость углового положения пузырька воздуха ап в продольном сечении кольца от угла поворота обода рулевого колеса ак вокруг оси вращения. 208 60 - (III - III) и горизонтально (IY - IY). К указанному ободу также жестко присоединен гидравлический элемент в виде кольца (на рис. 2.56 изображено поперечное сечение кольца 2). При изменении угла наклона обода рулевого колеса 3 к вертикальной плоскости пузырек воздуха 1 под действием подъемной силы всегда занимает верхнее положение (вплывает) в сечении кольца 2. В данном случае обод рулевого колеса 3 и кольцо 2 совершают вращательное (качательное) движение вокруг центра вращения, пузырек воздуха 1 перемещается только в поперечном сечении относительно внутренней
Диаграмма угловых положений пузырька воздуха в поперечном сечении кольца, установленного на обод рулевого колеса, размещенного вертикально (в плоскости I -1), под углом 30 к вертикальной плоскости (II - II), 60 - (III - III) и горизонтально - (IY - IY): 1 - пузырек воздуха; 2 - сечение кольца; 3,5 — обода рулевого колеса, имеющие радиусы соответственно Ri и R2; 6 — метка в плоскости сечения кольца поверхности кольца. Из диаграммы (рис. 2.56) видно, что если изменить наклон обода рулевого колеса 3, например, на 30 к вертикальной плоскости, то пузырек воздуха 1 переместится в поперечном направлении точно на 30 относительно метки 6. Кроме того, из рис. 2.56 следует, что при изменении радиуса рулевого колеса мы получим тот же результат: положения пузырька воздуха 1 в сечении кольца 2 на ободе радиуса Rx 3 и R2 5 совпадают.
Отсюда следует, что угол отклонения пузырька воздуха 1 в поперечной плоскости (сечении) гидравлического элемента от некоторого начального положения равен углу наклона обода рулевого колеса к вертикальной плоскости и также не зависит от диаметра колеса (рис. 2.57).
На основании проведенного физического моделирования установлен принцип работы люфтметра, который заключается в следующем. При вращении рулевого колеса ампула 5 совершает переносное движение, а пузырек воздуха 4 перемещается в ее полости под действием подъемной
Оценка и анализ ресурсосбережения на основе применения сезонно-цикличных технологий
Теперь проанализируем оценки ошибок измерений и погрешности приборов. Они вычислены по результатам статистической обработки экспериментальных данных и представлены в табл. 4.16. В целом, полученные оценки согласуются с коэффициентами вариации. Абсолютная ошибка измерений с применением прибора ТАД-02НД также почти в 2 раза меньше, чем КИ-4802. Такое же соотношение наблюдается при сопоставлении относительных ошибок. Причем, если считать, что относительная ошибка измерений не должна превышать 5 %, то прибор КИ-4801 не пригоден для использования по назначению (7,4 больше 5,0), а ТАД-02НД отвечает предъявляемым требованиям (4,1 меньше 5,0). Аналогичный вывод можно сделать и по приведенной погрешности приборов, вычисленной относительно верхнего предела измерений манометра 1,6 кгс/см".
Из представленных материалов экспериментального исследования и их анализа вполне логично возникает вопрос: почему при несущественности отличия математических ожиданий (средних значений измеряемого параметра) так существенно отличаются ошибки измерений? Это обусловлено тем, что в конструкции прибора ТАД-02НД предусмотрен нагнетательный клапан, который позволяет «сглаживать» пульсацию топлива и, следовательно, более точно фиксировать измеряемую величину, в данном случае - давление топлива перед фильтром. Прибор КИ-4801 из-за отсутствия в нем клапана не обладает такой возможностью. Поэтому стрелка на его манометре в процессе измерений колеблется с частотой, равной частоте колебаний давления топлива, которое создает подкачивающий насос в процессе работы. Пользователь при этом затрудняется в определении показаний манометра и принимает такое значение давления, которое находится в середине интервала колебаний стрелки.
Таким образом, прибор ТАД-02НД по метрологическим характеристикам существенно превосходит КИ-4801. Кроме того, прибор ТАД-02НД оснащен прозрачным рукавом для отвода топлива в сливную магистраль топливной системы двигателя, что повышает культуру производства ремонтно-обслуживающих работ в стационарных условиях, а в полевых условиях это улучшает экологическую безопасность.
Результаты экспериментальной проверки прибора ТАД-01А для диагностирования ТНВД (табл. П.5.3).
Проверка этого прибора состояла в определении соответствия верхнего предела измерений манометра диапазону измеряемого давления, развиваемого плунжерными парами ТНВД при их диагностировании. Эксперимент заключался в следующем.
На стенде для испытания ТНВД производились измерения давления плунжерных пар испытываемых насосов прибором ТАД-01А (рис. 4.27). Отбор ТНВД для испытаний осуществлялся случайным образом - проверке подвергались все насосы, поступающие на ремонт. Всего было проверено 50 ТНВД различных марок, из которых 85 % - насосы тракторов «Кировец», Т-150, МТЗ, Т-4А и ДТ-75М. Все измерения проводились с применением одного и того же прибора ТАД-01А, на одном и том же стенде КИ-2201 (СДТА-3) и при прокручивании вала насоса с частотой в пределах от 150 до 200 об/мин.
Полученные экспериментальные данные были обработаны с использованием компьютерной программы «Статистика». Результаты обработки представлены на рис. 4.28.
Они показывают, что нижняя и верхняя доверительные границы для манометра с верхним пределом измерений 1000 кгс/см находятся в интервале 2/3 части шкалы манометра. Сопоставим их: 440...660 323 доверительные границы и 333...667 кгс/см - интервал 2/3 части шкалы манометра. Отсюда следует, что с доверительной вероятностью 0,95 давление плунжерных пар ТНВД не превысит 667 кгс/см2. Вместе с тем, также существует вероятность того, что этот параметр превысит верхнюю доверительную границу 667 кгс/см и даже верхний предел измерений манометра 1000 кгс/см". В этом случае имеет место нарушение правил использования манометра, что может привести к его разрушению.
В завершение отметим, что есть два варианта решения данной проблемы. Первый - в процессе измерений ограничивать давление до 600 кгс/см2 путем его сброса вентилем. Этот вариант относится к приборам, оснащенными манометрами с верхним пределом измерений 1000 кгс/см". Второй - установить на прибор манометр с верхним пределом измерений 1600 кгс/см2. Однако следует иметь в виду, что этот режим испытаний в большей степени соответствует аварийной работе топливовпрыскивающей аппаратуры. В процессе эксплуатации он возможен тогда, когда пропускная способность форсунки равна нулю, например при зависании иглы распылителя в нижнем (закрытом) положении или засорении, либо при закоксовывании распыливающих отверстий. В этом случае возможно образование трещин в деталях топливной аппаратуры. Поэтому с точки зрения отрицательного воздействия процесса испытаний на техническое состояние ТНВД второй вариант менее желательный. В связи с этим
325 наиболее рациональным является сочетание «щадящего» режима испытаний (с ограничением давления до 600 кгс/см"), но с применением прибора, манометр которого имеет верхний предел измерений 1600 кгс/см". И, наконец, последний вариант - оснащение прибора с манометром на 1000 кгс/см2 предохранительным клапаном, что усложнит конструкцию и приведет к удорожанию прибора.
Результаты экспериментальной проверки прибора ТАД-02А для проверки форсунок (табл. ГГ.5.4).
Проверка была проведена с целью оценки погрешности прибора при измерении давления впрыска топлива форсункой, а также для определения соответствия качества впрыска топлива по показаниям прибора действительным значениям этого параметра. Эксперимент заключался в следующем.
Производились измерения давления впрыска топлива форсунками вначале прибором ТАД-02А (рис. 4.29), а затем на КИ-3333 (рис. 4.30). При этом одновременно определялось качество распыла топлива как прибором ТАД-02А, так и КИ-3333.
Отбор форсунок для испытаний осуществлялся случайным образом -проверке подвергались все форсунки, поступающие на ремонт вместе с ТНВД. Всего было проверено 100 форсунок различных марок, из которых 85 % - форсунки тракторов «Кировец», Т-150,.МТЗ, Т-4А и ДТ-75М.
Для реализации первого варианта испытаний был использован стенд КИ-2201 (СДТА-3) с установленным на него топливным насосом высокого давления 4УТНМ-Т трактора МТЗ-80. При этом прибор ТАД-02А был подсоединен к ТНВД и к проверяемой форсунке, как показано на рис. 4.29. Для второго варианта испытаний было достаточно иметь только КИ-3333. Все измерения выполнялись с применением одних и тех же названных технических средств, а также по одной и той же методике.
