Введение к работе
Актуальность темы. Все более широкое использование бытовых холодильных приборов (БХП) отечественного, зарубежного и совместного производств обусловлено увеличением их спроса, в связи с глобальным потеплением климата и эффективностью применения не только в быту, но и в медицине, гостиничном, ресторанном хозяйстве, торговле и других сферах.
Увеличение объемов производства и расширение многообразия типов, моделей и модификаций эксплуатируемых БХП невозможно без эффективной реализации интеграционных процессов по объединению усилий отечественных и зарубежных фирм-производителей, предприятий и организаций по проектированию, производству, сбыту и сервисному обслуживанию этих приборов. Это касается, в частности, деятельности совместных предприятий по разработке, производству, эксплуатации, ремонту и утилизации БХП, таких как NORD, INDESIT, АТЛАНТ, EVGO и др.
При реализации вышеуказанных интеграционных процессов возникает необходимость в едином методологическом обеспечении процессов управления техническим состоянием БХП в процессе их жизненного цикла (ЖЦ). Это созвучно с проблемами, решаемыми в последние годы в мировой практике с помощью СALS-технологий, нашедшими отражение в ряде правительственных документов, касающихся государственной политики России в области науки и техники.
Однако, как показал анализ исследований, направленных на повышение качества БХП (снижение энергопотребления, повышение холодопроизводительности, надежности и т.п.), в настоящее время, разработаны одноцелевые модели управления их техническим состоянием ориентированные для использования на конкретных этапах ЖЦ.
Таким образом, имеет место проблема создания методологии формирования (на этапе проектирования, например) и обеспечения (на этапах производства и ремонта, например) заданного технического состояния БХП с использованием обобщенных моделей, ориентированных на заданное качество функционирования на всех этапах их ЖЦ.
Разработка таких моделей в процессе жизненного цикла БХП связана с поиском новых методологических подходов.
Эти модели должны являться единой научно-практической базой по мониторингу, проектированию, разработке, производству, сервисному обслуживанию, эксплуатации, ремонту и утилизации конструктивных и функциональных элементов БХП. А это означает, что в основе таких моделей должна быть заложена идея подобия технического состояния бытового холодильного прибора определенного класса заданному техническому состоянию его аналога.
Актуальность работы определяется и тем, что в последние годы в практике использования БХП наметилась устойчивая тенденция интеграционных процессов в рамках интенсивно создаваемых сервисных центров, как элементов системы интегрированных экономических и информационных объединений.
Очевидно, что эффективность взаимодействия участников этих интеграционных процессов также требует создания определенной методологической базы по формированию и обеспечению технического состояния БХП.
Следовательно, разработка методологии обеспечения технического состояния БХП в процессе их ЖЦ, основанной на использовании единых моделей подобия качества функционирования аналогов, является актуальной проблемой.
Объектом исследования являются бытовые холодильные приборы, как системы, включающие конструктивные и технологические подсистемы и протекающие в них процессы тепломассопереноса.
Предметом исследования является методология формирования и обеспечения технического состояния БХП на этапах их ЖЦ.
Целью диссертационной работы является разработка методологии формирования и обеспечения технического состояния БХП в процессе ЖЦ на основе обобщенных моделей их функционирования.
Для реализации поставленной цели определены следующие задачи исследования:
- сформулировать концепцию обеспечения технического состояния БХП в процессе их ЖЦ на основе обобщенных моделей их функционирования;
- разработать и исследовать теоретические принципы создания обобщенных и частных моделей обеспечения технического состояния БХП в процессе их ЖЦ;
- разработать и исследовать обобщенные модели и методики обеспечения технического состояния подсистем БХП для различных этапов их жизненного цикла;
- провести экспериментальные исследования полученных теоретических положений методологии обеспечения технического состояния БХП;
- разработать и внедрить систему технико-технологических инженерных решений по обеспечению технического состояния конкретных подсистем БХП;
- разработать рекомендации по использованию положений системы обеспечения технического состояния БХП на этапах их ЖЦ.
Общая характеристика методов исследования
В диссертационной работе использованы такие методы исследования, как: анализ и синтез; системный подход; методы теорий подобия и размерностей; метод подобия функционирования технических систем; методы теорий моделирования, принятия решений и прогнозирования; методы теорий алгоритмов и программирования.
Достоверность результатов исследования обеспечивается: использованием в качестве теоретической и методологической базы диссертационного исследования фундаментальных трудов отечественных и зарубежных авторов: в области теорий подобия, размерностей и моделирования (Кирпичев М.В., Веников В.А., Гухман А.А., Алабужев П.Н., Седов Л.И., Северцев Н.А., Першин В.А.); в области обобщенного анализа (Зайцев А.А.); в области CALS-технологий (Судов Е.В., Левин А.И.); в области взаимозаменяемости, стандартизации и технических решений (Якушев А.И., Ляндом Ю.Н.); в области холодильной техники (Розенфельд Л.М., Цырлин Б.Л., Якобсон В.Б., Оносовский В.В., Кошкин Н.Н., Сакун И.А., Данилова Г.Н., Бадылькес И.С., Чистяков Ф.М., Быков А.В., Пластинин П.И., Иванов Б.А., Вейнберг Б.С., Планк Р., Гюнтер Е., Посеренин С.П., Левкин В.В., Петросов С.П.); использованием современных теоретических и экспериментальных методов исследований, оборудования и приборов, применением персональных компьютеров и пакета специальных и прикладных программ; апробацией теоретических выводов и методических рекомендаций на научных конференциях различного уровня, в том числе международных, а также в 9 опубликованных работах по списку изданий, рекомендованных ВАК РФ; достаточной сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований.
Экспериментальная апробация выдвинутых теоретических положений и моделей выполнялась с использованием экспериментальных стендов, методов и средств исследований, защищенных авторскими свидетельствами СССР и патентами Российской Федерации.
На защиту выносятся:
- классификация БХП;
- концепция обеспечения технического состояния БХП в процессе ЖЦ на основе обобщенных моделей их функционирования;
- теоретические положения создания обобщенных моделей для обеспечения технического состояния БХП;
- основные положения метода подобия технического состояния подсистем БХП;
- математические модели подобия тепломассопереноса подсистем БХП, обеспечивающие возможность принятия технико-технологических решений по обеспечению технического состояния БХП;
- модели принятия технико-технологических решений по обеспечению технического состояния БХП;
- технические средства и стенды для обеспечения экспериментальных исследований;
- результаты исследований влияния эксплуатационных факторов на техническое состояние подсистем БКХП;
- результаты производственных испытаний и внедрение комплекса технико-технологических мероприятий по обеспечению технического состояния БХП.
Научная новизна диссертационной работы заключается в создании комплекса теоретических компонентов предложенной методологии обеспечения технического состояния БМП, включающей:
- теоретические положения создания обобщенных моделей, как аналитической основы объективного принятия решений по обеспечению технического состояния БХП;
- основные положения метода подобия технического состояния подсистем БХП;
- математические модели подобия процессов тепломассопереноса в
подсистемах БХП, позволяющие формировать, исследовать и принимать технико-технологические решения по управлению техническим состоянием БХП;
- методики и исследования подсистем БХП на основе метода подобия их технического состояния.
Практическая значимость и реализация результатов работы заключается в том, что в ней:
- предложены структурно-функциональные модели, математические модели функционирования подсистем БХП, модели принятия решений по обеспечению их технического состояния;
- разработаны рекомендации, позволяющие эмпирически, на основе рассчитанного критерия качества функционирования аналогов БХП, принимать инженерные и управленческие решения по способам и средствам управления техническим состоянием БХП, достигать сохранения или изменения технического состояния на конкретных этапах их ЖЦ;
- сформулированы основные принципы и положения методик моделей обеспечения технического состояния БХП, которые могут быть использованы проектными организациями, на производстве и в сфере сервиса, а также при подготовке специалистов различного уровня для предприятий сферы сервиса;
- разработаны технические средства для исследования, диагностики и ремонта БХП, защищенные авторскими свидетельствами СССР № 1143946, № 1305510, № 1040294, № 1215762, № 1377541, № 1677461 и патентами РФ № 2015464, № 2354899;
- разработаны алгоритмы и программы для обеспечения технического состояния БХП при проектировании, диагностике и ремонте БХП, защищенные свидетельством об официальной регистрации программы для ЭВМ
№ 2008612338;
- результаты диссертационной работы использованы при подготовке двух кандидатских диссертаций по специальности 05.02.13 и 5 учебно-методических пособий для студентов специальности 150408 «Бытовые машины и приборы», включая, в том числе, с грифом Минобразования РФ;
- результаты диссертационной работы реализованы в курсах «Бытовые машины и приборы», «Проектирование бытовых машин и приборов», «Диагностика бытовых машин и приборов», «Ремонт, техническое фирменное обслуживание бытовой холодильной техники» (5 актов внедрения в учебный процесс).
Внедрение результатов исследования
-
Установка для сбора и регенерации хладона по а.с. СССР №1696822
внедрена на предприятии ОАО «Иней» г.Сочи и применяется при ремон-те герметичных агрегатов бытовых компрессионных холодильных приборов.
-
Устройство холодильного агрегата бытового компрессионного холодильника по патенту РФ № 2162576 внедрено на предприятии ООО НПО «Супротек» г.Ростов-на-Дону.
-
Установка для очистки внутренних полостей агрегатов бытовых холодильников по а.с. СССР № 1651056, внедрена на предприятии ЗАО «Прогресс» г.Шахты и применяется при ремонте герметичных агрегатов
бытовых компрессионных холодильных приборов.
-
Стенд для зарядки абсорбционного холодильного аппарата по а.с. СССР №1670305 внедрен на предприятии ООО «Горизонт», г. Шахты и применяется при ремонте абсорбционного холодильного аппарата.
-
Абсорбционно-диффузионный холодильный агрегат по а.с.СССР №1196625 внедрен на предприятие ООО «Горизонт»,г. Шахты.
-
Установка для сбора и регенерации хладона по а.с СССР №1696822 внедрена на предприятие ЗАО «Прогресс», г. Шахты и применяется для экономии холодильного агента.
-
Бытовой холодильник по а.с СССР №1211546, внедрен на предприятии ООО «Новое время» и характеризуется снижением удельного энергопотребления на 22-24%.
-
Стенд для диагностики технического состояния терморегуляторов бытовых холодильников по патенту РФ №2015464 внедрен на предприятии «Ремесленная палата» г. Краснодар.
-
Стенд для зарядки абсорбционного холодильного аппарата по а.с. СССР №1670305 внедрен на предприятие ООО «Горизонт», г. Шахты и применяется при ремонте абсорбционного холодильного аппарата.
-
Стенд для испытаний генератора абсорбционно-диффузионного бытового холодильника по а.с. СССР №1377541 внедрен на предприятие ООО «Горизонт», г. Шахты.
-
Способ очистки внутренних полостей герметичного агрегата бытового холодильника по а.с. СССР №1143946 внедрен на предприятие «Ремесленная палата», г. Краснодар.
-
Абсорбционный диффузионный холодильных агрегат по а.с. СССР №1196625 внедрен на предприятие ООО «Новое время» г. Краснодар, характеризуется низким уровнем удельного энергопотребления.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены и получили положительную оценку на научно-технических конференциях: аспирантов и молодых ученых ЦНИИбыт по экономическим, техническим и химическим аспектам бытового обслуживания населения (г. Москва, 1985 г.); Республиканской научно-технической конференции «Научно-технический прогресс в сфере услуг» (г. Уфа, 1986 г.); областной научно-технической конференции («Проблемы разработки средств диагностики и контроля бытовой РЭА, технологических комплексов, узлов и деталей сложной бытовой техники» (г. Тольятти, 1987 г.); выездной сессии Секции энергетики машиностроения и процессов управления РАН (г. Ессентуки, 2005 г.); международных конференциях «Проблемы легкой и пищевой промышленности» (Украина, г. Луганск, 2005 г., г. Ливадия, 2006 г., 2008 г., г. Феодосия, 2007 г.); третьей Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 2000 г.); межвузовских конференциях ЮРГУЭС (г. Шахты 1986-2008 г.г.), научно-технических семинарах МДНТП, г. Москва (1988, 1990 г.г.); научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов МТИ Минбыта РСФСР (1983-1986 г.г.).
Отдельные разделы работы выполнялись в рамках госбюджетных про-
грамм и планов НИР ЮРГУЭС с предприятиями сервиса: ОАО «Росбытсер-
вис» г. Ростов-на-Дону, ОАО «Башбыттехника» (Республика Башкотарстан, г. Уфа); ОАО «Краснодарбыттехника», г. Краснодар, ОАО «Ставропольбыттехника», г. Ставрополь, госбюджетной НИР ЮРГУЭС 2.1.2/2808 «Разработка научных основ повышения энергетической эффективности бытовых холодильных приборов»; НИР ВГ-1.08 «Формирование научно-исследовательского комплекса ЮРГУЭС в области CALS-технологий»; доложены и обсуждены на расширенном заседании кафедры «Машины и аппараты бытового назначения» ЮРГУЭС (2009 г.) с приглашением ведущих ученых кафедр: «Прикладная механика и проектирование машин», «Энергетика и безопасность жизнедеятельности», «Математика», «Физика» и др.
Материалы диссертации опубликованы в 152 печатных работах, в том числе 3 монографиях, 5 учебных пособиях, 122 статьях, 7 научных работах опубликовано по списку изданий, рекомендованных ВАК. По результатам исследований получены 21 авторское свидетельство СССР и 2 патента РФ, 1 свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ.
Личное участие автора в получении результатов
Основные результаты работы получены автором самостоятельно. Определена цель исследования, проведен обзор и анализ публикаций по теме и поставлены задачи, выбраны методы исследований. Разработаны теоретические принципы использования метода подобия функционирования технических систем при создании математических моделей, позволяющих формировать, исследовать и принимать технико-технологические решения по управлению техническим состоянием БХП; обоснована классификация малых холодильных машин с учетом БХП как подкласса, для которых разработаны структурно-функциональные и математические модели подобия функционирования их подсистем, алгоритмы и программы управления их техническим состоянием; разработана методика оценки работоспособности герметичного агрегата бытового компрессионного холодильного прибора в условиях воздействия эксплуатационных факторов; разработаны и внедрены стенды для теплоэнергетических испытаний хладоновых компрессоров и герметичных агрегатов; разработаны и внедрены стенды для диагностики проходимости фильтр-осушителей, дефектации смазочного масла для хладоновых компрессоров, технологии сбора и регенерации хладагентов, технологии использования металлополимерных соединений при ремонте подсистем БХП на примере испарителя. Проведена экспериментальная проверка эффективности полученных теоретических положений, направленных на совершенствование формирования и обеспечения технического состояния БХП в процессе их ЖЦ. Разработаны новые главы учебных дисциплин «Диагностика бытовых машин и приборов», «Фирменное техническое обслуживание и ремонт бытовых холодильных приборов», «Методы и средства диагностики бытовых машин и приборов» для студентов специальности 150408 «Бытовые машины и приборы».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, содержащего 183 наименований и приложений. Объем диссертации составляет 328 страниц текста, включает 64 рисунка и 26 таблиц. Приложения содержат 28 страниц.
