ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ САМОХОДНЫХ СВЕКЛОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ HOLMER ЗА СЧЕТ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО

На правах рукописи

ГУЩИН Дмитрий Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ САМОХОДНЫХ

СВЕКЛОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ HOLMER ЗА СЧЕТ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

Специальность: 05.20.03 – Технологии и средства технического

обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Мичуринск – Наукоград РФ, 2010

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт по использованию техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук» (ГНУ ВНИИТиН).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Тырнов Юрий Алексеевич,

ГНУ ВНИИТиН (г. Тамбов)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Ли Роман Иннокентьевич

МичГАУ (г. Мичуринск)

кандидат технических наук, доцент

Портнов Николай Ефимович

ТГТУ (г. Тамбов)

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Пензенская государственная
сельскохозяйственная академия»

Защита состоится « 23 » апреля 2010 г. в 10 часов на заседании объединенного диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций ДМ 220.041.03 при ФГОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Мичуринского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан « 22 » марта 2010 г. и размещен на сайте: http://mgau.ru в разделе диссертационные советы « » _______ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, доцент Михеев Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основу парка свеклоуборочных комбайнов в нашей стране составляют устаревшие модели комбайнов типа КС-6, РКС-6, МКК-6. Имеющийся парк выработал свой ресурс и эксплуатируется за пределами нормативного срока службы. Это требует повышенных затрат на поддержание его в работоспособном состоянии. В силу отсутствия в стране серийного производства свеклоуборочных машин возрастает технологическая и техническая целесообразность интеграции России в мировое сообщество. В связи с этим усилилась тенденция приобретения комбайнов зарубежного производства.

Хозяйства областей ЦФО имеют на балансе от 60 до 80 единиц самоходных комбайнов фирм Agrifac, Franz Kleine, Matrot, Holmer, Ropa. В количественном отношении (более 50%) доминируют комбайны фирмы Holmer (Terra Dos модели Т2, Т3), стоимость которых колеблется от 15 до 22 млн. руб. Вместе с тем опыт их применения в хозяйствах Белгородской, Воронежской, Липецкой, Курской и Тамбовской областей свидетельствуют о том, что потенциальные их возможности реализуются пока недостаточно полно. Высокая стоимость комбайнов при низкой сезонной наработке и эксплуатационной надежности обуславливает высокую себестоимость уборочных работ.

Технический сервис, как основной фактор высокопроизводительного использования комбайнов зарубежного производства, развит пока слабо и находится в стадии становления. Требуют дальнейшего совершенствования вопросы организации и выполнения технического обслуживания, ремонта машин в гарантийный и послегарантийный периоды эксплуатации; организации использования машин у потребителя; форм обучения персонала и информационно-консультационного обеспечения по вопросам эксплуатации машин.

В связи с этим, исследования, направленные на изыскание методов и средств совершенствования технического сервиса свеклоуборочных комбайнов зарубежного производства является актуальной научной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт по использованию техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук» (ГНУ ВНИИТиН) в соответствии с заданиями Россельхозакадемии и межведомственной координационной программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития АПК РФ на 2006…2010 гг.: 09.03.03. «Разработать эффективные технологии и комплекты оборудования и приборов нового поколения для технического обслуживания сельскохозяйственных машин», 09.03.05 «Разработать нормативно-техническую документацию для обеспечения работоспособности самоходных комбайнов зарубежного производства».

Цель работы – повышение эксплуатационной производительности и надежности свеклоуборочных комбайнов Holmer Terra Dos за счет совершенствования технического сервиса.

Объект исследования. Система технического сервиса свеклоуборочных комбайнов Holmer Terra Dos.

Предмет исследований. Закономерности формирования системы технического сервиса в соответствии с эксплуатационными требованиями потребителя.

Методы исследования. В теоретических исследованиях использовались: теория вероятностей и математической статистики, теория массового обслуживания, системный анализ, методы математического моделирования технических систем и систем массового обслуживания.

Результаты экспериментальных исследований получены по статистическим данным работы предприятий технического сервиса обслуживающих свеклоуборочные комбайны фирмы Holmer и их математической обработкой с использованием ПЭВМ.

Научную новизну работы составляют:

• модель массового обслуживания с сортировкой входящих заявок и аналитические зависимости по обоснованию структуры, технической оснащенности предприятий технического сервиса и обслуживающих звеньев;
• теоретические зависимости для определения обобщенного параметра диагностирования технического состояния комбайна (мощность двигателя), программа и алгоритм диагностики, поиска причин отказов двигателя свеклоуборочного комбайна;
• аналитические зависимости для определения затрат времени на техническое обслуживание, поиск и устранение неисправностей, обоснования запаса запчастей и расходных материалов необходимых для обеспечения сезонной работы комбайнов и оперативного планирования.

На защиту выносятся следующие научные положения:

• результаты теоретических исследований по оптимизации системы технического сервиса;
• показатели эксплуатационной производительности и надежности комбайнов с учетом услуг технического сервиса на стадии их эксплуатации;
• исходные данные для оперативного планирования работы предприятий технического сервиса.

Практическая значимость работы. Внедрение результатов исследований позволяет увеличить сезонную наработку самоходных свеклоуборочных комбайнов Holmer Terra Dos T2 с 110...440 га до 700-800 га при производительности 1,7...2,0 га/ч и расходе топлива не более 30...32 л/га. Указанные показатели функционирования комбайнов достигаются за счет: организации эффективной сервисной службы и снабжения запасными частями; системы обучения комбайнеров с применением тренажеров и эффективных программ поиска отказов с применением базового терминала и компьютеров.

Реализация результатов исследования:

• в ООО «Холмер-Русь»;
• в ООО ИЦ «Агротехсервис» (г. Тамбов), ООО АМТ-Черноземье (г. Елец), ООО «Кубань-Холмер-Сервис» (Краснодарский край), ООО «БашХолмерСервис» (Башкирия);
• в ряде хозяйств Белгородской, Воронежской, Липецкой и Тамбовской областей при обслуживании комбайнов Holmer Terra Dos.

Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и одобрены:

• на заседаниях Ученого Совета ГНУ ВНИИТиН (2006...2009 гг.);
• на заседаниях технических советов ООО «Холмер-Русь», ООО «Агротехсервис», ООО АМТ-Черноземье (2006...2009 гг.);
• на научно-практических и международных конференциях ГНУ ВНИИТиН, ГНУ ВИМ, ГНУ ВИЭСХ, ТГТУ, МичГАУ (2006...2009 гг.);
• на областных семинарах, совещаниях и выставках «Всероссийский День Поля» (2007...2009 гг.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 11 научных работах, в том числе три работы в изданиях рекомендуемых ВАК Минобразования и науки РФ. Общий объем публикаций составляет 2,54 печ. л., из которых 1,56 печ. л. принадлежат лично соискателю.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти разделов, общих выводов по работе, списка литературы и семи приложений. Содержит 18 таблиц и 38 рисунков. Список используемой литературы включает в себя 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, ее практическая значимость, сформулированы научная новизна работы, основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса, цель и задачи исследований» на основе анализа научных работ и обобщения передового опыта дана оценка применяемых технологий уборки, свеклоуборочных комбайнов зарубежного производства, определены факторы, обуславливающие снижение эффективности их функционирования, проанализированы методические подходы к организации технического сервиса зарубежных машин, сформулированы цели и задачи исследований.

Значимый вклад в теорию и практику повышения эффективности функционирования машин внесли работы Л.Е. Агеева, В.Н. Болтинского, Г.В. Веденяпина, П.М. Василенко, Ф.С. Завалишина, С.А. Иофинова, Ю.К. Киртбая, А.Х. Морозова, Д.Н. Саакяна, А.Б. Свирищевского, В.И. Фортуны и др. В результате этих исследований сформировались теоретические основы, принципы и методы машиноиспользования.

Дальнейшее развитие и углубление основных положений машиноиспользования получено в трудах ведущих ученых РАСХН Ю.Ф. Лачуги, Э.И. Липковича, Н.В. Краснощекова, Э.В. Жалнина, В.И. Черноиванова и др. Применительно к развитию основ технического сервиса сельскохозяйственной техники огромную важность имеют работы Н.И. Агафонова, В.М. Баутина, В.М. Кряжкова, В.М. Михлина, Л.С. Орсика, Е.А. Пучина, А.Э. Северного, А.Т. Табашникова, В.И. Черноиванова, А.В. Шпилько и др.

Исходя из результатов анализа, и в соответствии с поставленной целью работы определены следующие задачи исследований:

• обосновать эксплуатационные требования потребителя к предприятиям технического сервиса, на стадии эксплуатации комбайнов;
• разработать теоретические положения и методический подход к обоснованию структуры и технической оснащенности предприятий технического сервиса, обслуживающих звеньев и организации эффективного использования комбайнов у потребителя;
• установить теоретические зависимости для определения затрат времени на техническое обслуживание, поиск и устранение неисправностей и обосновать перечень запасных частей и расходных материалов, необходимых для обеспечения сезонной работы комбайнов и оперативного планирования;
• провести экспериментальные исследования по проверке основных теоретических положений и определить экономические показатели деятельности предприятий технического сервиса и потребителей услуг.

Во втором разделе «Аналитические исследования» приведены: теоретическое обоснование эксплуатационных требований потребителя к предприятиям технического сервиса; обоснование организационной структуры и технической оснащенности предприятий технического сервиса; аналитический подход к организации эффективного использования комбайнов у потребителя.

Требования потребителя к своевременному и качественному сервису машин сформулированы в виде системы, включающей одиннадцать показателей характеризующих изменение коэффициента технической готовности, наработки машин, наработки на отказ, времени затрачиваемому на один ремонт и т.д.

Сервисный центр и обслуживаемый им парк комбайнов рассмотрим как систему массового обслуживания, в которой имеется m источников заявок (свеклоуборочных комбайнов, которые могут требовать обслуживания); они обслуживаются n каналами (ремонтными бригадами). Каждый источник заявок порождает поток заявок с плотностью , но только пока он не обслуживается; на время обслуживания поток заявок прекращается (комбайн останавливается и новых неисправностей не возникает). Один канал способен обслужить µ заявок за единицу времени. Применив основные положения теории массового обслуживания к условиям нашей задачи, получим:

вероятность того, что канал свободен, равна

(1)

где

среднее число заявок в очереди:

(2)

где

среднее число занятых каналов:

(3)

среднее время простоя комбайна:

(4)

где - вероятность того, что комбайн будет простаивать.

(5)

среднее время простоя канала:

(6)

среднее время ожиданий заявки в очереди:

(7)

Расчетное число обслуживающих каналов целесообразно согласовать с экономическими показателями деятельностями предприятия технического сервиса во взаимосвязи с качеством предоставляемых услуг.

Нами предложено аналитическое выражение для оценки потенциально возможной прибыли предприятия технического сервиса:

Ппв = Пф + (Пуп + Пн), (8)

где Пф – фактическая прибыль, руб.; Пуп – упущенная выгода (прибыль), обусловленная передачей сложных работ по техническому обслуживанию комбайнов другим предприятиям из-за низкой квалификации сервисных механиков и неполнотой охвата имеющегося в регионе парка комбайнов из-за дефицита кадров сервисных механиков, оборудования, средств передвижения и т.д., руб.; Пн – величина штрафных санкций (неустойка) за нарушения договорных обязательств и качества выполненных сервисных услуг, руб.

Самоходные свеклоуборочные комбайны Holmer Terra Dos представляют сложные механические системы оснащенные двигателем MAN2876, расход мощности которого выражается уравнением вида:

(9)

где Nпп – мощность двигателя, расходуемая на привод ходовой части комбайна для обеспечения самопередвижения по полю, кВт; Nхх – мощность, необходимая для холостого привода рабочих органов комбайна, кВт; Nпро – мощность, расходуемая на извлечение, сепарацию, транспортирование корней сахарной свеклы, удаление, измельчение и разбрасывание ботвы, кВт; Nгмп – гидромеханические потери мощности в трансмиссии и узлах комбайна, кВт.

Требуемая на привод мостов мощность для обеспечения самопередвижения комбайна по полю определяется с учетом параметров гидропривода согласно выражения:

(10)

где Nкп, Nкз – мощность, подведенная к передним и задним колесам, кВт; Nп – мощность, подведенная к гидромотору привода движения, кВт.

Мощность гидропривода определяется по формуле:

(11)

где Nпп,про – мощность соответствующему гидромотора, кВт; Мпп,про – крутящий момент на валу соответствующего гидромотора, Нм; nпп,про – частота вращения вала соответствующего гидромотора, c-1.

(12)

где пп,про – геометрический объем соответствующего гидромотора, м3; Рпп,про – перепад давления в соответствующем гидромоторе, Па; мг – механически-гидравлический коэффициент полезного действия гидромотора.

Мощность Nпро, расходуемая на совершение технологического процесса уборки самоходным свеклоуборочным комбайном складывается из мощности на извлечение корнеплодов вибрационными копачами, сепарацию и очистку, транспортирование корнеплодов, удаление и измельчение ботвы, и определяется согласно выражения:

(13)

где Nс – мощность, расходуемая на привод сепарирующих органо (транспортер, сепарирующие звезды), кВт; Nту – мощность, затрачиваемая на привод транспортера подачи разравнивающий шнек и транспортер выгрузки, кВт; Nк – мощность, расходуемая на привод копачей, кВт; Nб – мощность, затрачиваемая на привод ботвоудалителя, кВт.

Уравнение (9) с учетом выражений (10, 11, 12, 13) примет вид:

(14)

где п, с, ту, к, б – геометрический объем соответствующего гидромотора, м3; Рп, Рс, Рту, Рк, Рб – величина перепада давления в соответствующем гидромоторе, Па; nп, nс, nту, nк, nб – частота вращения вала соответствующего гидромотора, с-1.

Аналитические выражения (10, 11, 12, 13, 14) используются при диагностировании узлов комбайна и служат основой для выбора рациональных скоростных и нагрузочных режимов его работы.

В целях повышения эффективности подготовки и повышения квалификации комбайнеров разработан комбайновый тренажер. Комбайновый тренажер изготовлен на базе площадки управления комбайна «Holmer Terra Dos» с учетом обобщения опыта их применения в различных сферах деятельности, рисунок 1.

Органы управления тренажера, включают: джойстик, терминал, клавиши управления. Имитационный блок состоит из девятнадцати переключателей, и десяти потенциометров. Каждый переключатель соответствует одному из датчиков комбайна. Переключением соответствующей клавиши обеспечивается срабатывание определенного датчика в системе. С помощью потенциометров в систему подается пропорциональный сигнал, имитирующий работу угловых датчиков положения.

Процесс обучения проходит следующим образом. После прохождения теоретического курса подготовки, обучаемый закрепляет навыки пуска двигателя, последовательность операций по переходу комбайна из транспортного положения в рабочее, настройку машины на определенные режим работы, развивает умения пользования терминалом, системами самодиагностики, осваивает процесс поиска неисправностей, таблица 1.

Таблица 1 – Коды ошибок и их расшифровка