Авторефераты диссертаций >> Авторефераты по Агроинженерным системам
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТРАКТОРОВ В СЕЛЬСКОМ
На правах рукописи
ХАБАРДИН Василий Николаевич
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА
ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТРАКТОРОВ
В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического
обслуживания в сельском хозяйстве
А в т о р е ф е р а т
диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук
Новосибирск, 2009
Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Иркутская государственная сельскохозяй-ственная академия» (ФГУ ВПО «ИрГСХА») на кафедре эксплуатации ма-шинно-тракторного парка и безопасности жизнедеятельности.
Официальные оппоненты: Немцев Анатолий Егорович,
доктор технических наук
(ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии);
Озорнин Сергей Петрович,
доктор технических наук
(ФГОУ ВПО ЧитГАУ);
Мошкин Николай Ильич,
доктор технических наук
(ФГОУ ВПО ВСГТУ)
Ведущая организация: Государственное научное учреждение
«Всероссийский научно-исследовательский
технологический институт ремонта и
эксплуатации машинно-тракторного парка»
Россельхозакадемии
Защита диссертации состоится 20 апреля 2010 года в 10 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета ДМ 006.059.01 при Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Сибирского отделения Российской академии сельскохозяйственных наук по адресу: 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск-1, ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета по адресу: 630501, Новосибирская область, Новосибирский район, п. Краснообск-1, а/я 460, ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии.
Автореферат разослан «___» __________ 2010 г.
Ученый секретарь В.С. Нестяк
диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
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.
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.
Лично автором получены и выносятся на защиту:
1. Сезонно-цикличные модели и технологии ТО машин в сельском хозяйстве: односезонная (с учетом ТО при подготовке и снятии машин с хранения) и ежесезонная (в основе - сезонные ТО при подготовке машин к осенне-зимнему и весенне-летнему периодам использования).
2. Алгоритм формирования технологических процессов обслуживания по сезонно-цикличной технологии новых (вводимых в эксплуатацию) машин с учетом особенностей их использования в сельском хозяйстве и природно-климатических условий регионов Сибири.
3. Новые методы технического диагностирования: составных частей машин - при тяговых испытаниях в режиме трогания с места и гидросистемы механизма навески - путем ее нагружения силой тяжести машины.
4. Новые, обладающие улучшенными эксплуатационными свойствами, приборы: для диагностирования автотракторных двигателей (компрес-сометры типа «BEST», приборы «ТАД» для проверки топливной аппаратуры дизельных двигателей, а также диагностические комплекты на их базе); для контроля узлов безопасности мобильных машин.
5. Энергосберегающие моечные, подъемно-вывешивающие и смазочно-заправочные устройства; установки для преобразования и использования в процессе ТО возобновляемых источников энергии; устройства, улучшающие культуру и экологическую безопасность производства работ по ТО.
6. Обоснование экономической эффективности и экологической безопас-ности сезонно-цикличной технологии ТО машин в сельском хозяйстве.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность проблемы, раскрыта общая характеристика работы и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние проблемы, цель и задачи исследования» рассмотрены особенности использования машин в сельскохозяйственном производстве; существующая технология ТО машин, ее содержание и проблемы реализации; современные средства ТО, проблемы их выбора и использования. В завершение дан анализ и выполнено обобщение научных исследований по ТО машин в сельском хозяйстве.
Типичные для Сибири особенности использования машин, а также зо-нальные условия предопределяют два природно-производственных периода использования машин: осенне-зимний и весенне-летний. В этих условиях теоретическая сезонная наработка тракторов составляет 1050 ч, а расчетная почти в 2 раза ниже теоретической. При этом фактическая наработка тракто-ров по Иркутской области примерно на 100 ч меньше расчетной. Сезонная наработка этих машин в Иркутской области согласуется с их средней наработкой по России. Однако это до настоящего времени не учтено при обосновании и разработке технологий ТО тракторов.
Проблема реализации регламентной технологии ТО напрямую связана с производственными особенностями использования машин в сельском хозяйстве и природно-климатическими условиями регионов России. Она включает в себя следующую совокупность факторов: дополнительные затраты труда и средств на ТО; эффективность управления ремонтно-обслуживающими процессами; обеспечение высокой производительности МТА и сокращение расхода топлива при выполнении энергоемких полевых работ; повышение технической готовности МТА (сокращение простоев и потерь в напряженный период полевых работ); качество, учет и планирование ТО; экологическая безопасность ТО.
Специфика использования средств ТО в Сибири - это холодные климатические условия, состояние дорог и проходимость средств ТО, технический и метрологический сервис, неполная загрузка средств ТО, дефицит и квалификация механизаторских кадров, ограниченные финан-совые возможности приобретения средств ТО и их безубыточного исполь-зования, экологическая безопасность применения средств ТО в полевых условиях. Поэтому сегодня только 30-50 % хозяйств России имеют далеко не полные устаревшие комплекты простейших диагностических и контрольных средств. При этом и они используются не более чем на 30 %. В хозяйствах Восточной Сибири обеспеченность приборами составляет всего 10-20 %.
Изучением проблем ТО машин в сельском хозяйстве занимались ведущие ученые нашей страны. Научные основы ремонта и технического обслуживания машин сельскохозяйственного назначения созданы трудами В.А.Аллилуева, Г.В.Веденяпина, Н.С.Ждановского, С.А.Иофинова, Б.И.Костецкого, А.В.Ленского, В.М.Лившица, В.М.Михлина, А.В.Николаенко, Н.С.Пасечникова, А.И.Селиванова, К.Ю.Скибневского, И.П.Терских, И.Е.Ульмана, Б.А.Улитовского, С.С.Черепанова, В.И.Черноиванова и др. Значительный вклад в разработку технологии ТО внесли: Ю.А.Васильев, И.П.Добролюбов, А.В.Колчин, В.М.Натарзан, А.Е.Немцев, С.П.Озорнин, А.М.Плаксин, П.В.Привалов, Е.А.Пучин, К.У.Сафаров, В.А.Семейкин, А.П.Уткин, Н.М.Хмелевой и др.
По совершенствованию технологий и средств ТО сельскохозяйственных машин ведут работу научно-исследовательские институты: ГОСНИТИ, НАТИ, СибИМЭ, а также многие высшие учебные заведения.
К настоящему времени по ТО машин выполнено множество НИР различных видов - учебников и учебных пособий, диссертаций и научных отчетов, реферативных сборников, монографий, статей, тезисов и др.
В результате этих исследований в агропромышленном комплексе нашей страны действует планово-предупредительная система ТО. Ее основы были заложены в 1930 г. Общей характерной особенностью развития и построения технологии ТО машин было определение числа видов периодических ТО. Оно изменялось по мере повышения безотказности машин. Основные задачи совершенствования ТО: уменьшить трудоемкость ТО и универсализировать их для разных марок машин. С этой же целью в 1970 г. был предпринят переход к выполнению операций ТО по результатам диагностирования.
На современном этапе развитие ТО также осуществляется без учета производственных особенностей использования машин в сельском хозяйстве, природно-климатических условий регионов России и экологической безопас-ности проведения ТО в поле. Однако при этом также можно сделать вывод и о том, что в совокупности ТО машин в современных социально-экономи-ческих условиях развивается в одном стратегическом направлении - «Ресурсосбережение, техническая и экологическая безопасность».
На основании результатов анализа состояния проблемы сформулиро-ваны следующие основные задачи исследования:
1. Выявить возможности совершенствования технологии и средств ТО на основе анализа затрат ресурсов в процессах технического обслуживания.
2. Обосновать и усовершенствовать технологии ТО с учетом особенностей сельскохозяйственного производства и необходимости ресурсосбережения.
3. Обосновать новые технические решения, позволяющие создать ресурсосберегающие средства для технического обслуживания тракторов.
4. Усовершенствовать в направлении ресурсосбережения приборы для диагностирования тракторных двигателей и проверки технического состоя-ния узлов безопасности тракторов.
5. Определить экологическую безопасность технологии технического обслуживания при использовании тракторов.
6. Проверить экспериментально и определить экономический эффект от внедрения усовершенствованных технологий ТО при использовании тракторов, а также комплекта приборов для диагностирования двигателей.
Вторая глава «Теоретическое обоснование ресурсосберегающих технологий и средств технического обслуживания» посвящена теорети-ческому анализу источников затрат ресурсов в процессах ТО тракторов, обоснованию технологии ТО при использовании и хранении этих машин с учетом особенностей сельскохозяйственного производства, а также обоснованию новых технических решений для технического обслуживания.
Для обоснования технологии на первом этапе предложена новая сово-купность принципов. Принципы (в данном случае) – это основные исходные положения теории обслуживания. Они известны из многочисленных исследований. Их новизну составляет совокупность принципов, каждый из которых по-новому ориентирован, главным образом, на сезонно-цикличный характер сельскохозяйственного производства и природно-климатические условия машиноиспользования регионов Сибири.
Первый (основной) принцип - минимакса, предусматривающий минимальный объем операций ТО в течение напряженных природно-производственных периодов машиноиспользования и максимальный объем работ по ТО - до начала и после истечения этих периодов.
Второй принцип - соответствия технологий ТО моделям использования машин в сельском хозяйстве. При этом предусматриваются односезонные и ежесезонные модели использования и технологии ТО машин.
При односезонном использовании машин – совмещение операций ТО-2 или ТО-3 с операциями ТО при подготовке и снятии машин с хранения - с образованием соответствующих им базовых ТО (БТО) - БТО-ПХ и БТО-СХ.
При ежесезонном использовании машин – совмещение этих же видов ТО с операциями сезонных обслуживаний - с образованием базовых ТО при подготовке машин к осенне-зимнему и весенне-летнему периодам использо-вания - БТО-ОЗ и БТО-ВЛ.
Третий принцип - разделение диагностических операций и их перерас-пределение по базовым ТО.
Ресурсное диагностирование 
предусмотрено при подготовке машин к хранению - при односезонном использовании, а также при их подготовке к осенне-зимнему периоду - при ежесезонном использовании машин. Проверка энергопараметров 
- при подготовке машин к использованию.
