Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса 8
1.1. Влияние сроков и качества проведения полевых работ на урожайность сельскохозяйственных культур 8
1.1.1. Цель реализации сельскохозяйственных процессов 8
1.1.2. Агротехнические условия достижения цели 9
1.2. Зависимость продолжительности выполнения полевых операций от объёмов работ и технической оснащённости 13
1.3. Зависимость продолжительности полевых операций от технического состояния МТА 18
1.4. Агрегатный метод ремонта машин: место в процессе обеспечения работоспособности, практика развития, научные поиски 31
1.5. Гипотеза и задачи исследования 44
1.6. Диалектика развития механизированных процессов производства сельскохозяйственных культур 45
Глава 2. Исследование взаимосвязи основных параметров процессов использования и обеспечения работоспособности машинно-тракторных агрегатов в растениеводсте 45
2.1. Взаимосвязь продолжительности механизированных процессов с технической оснащённостью и работоспособностью МТА 51
2.2. Аналитическое описание и анализ взаимосвязи длительности технологических операций с технической оснащённостью и параметрами процесса восстановления работоспособности тракторов после отказов 59
2.3.1. Выражение взаимосвязи в общем виде 59
2.3.2. Влияние методов устранения последствий отказов тракторов на продолжительность полевых операций 63
2.3. Технико-технологические границы эффективности агрегатного метода ремонта 76
2.4. . Методика обоснования количества резервных агрегатов 82
Глава 3. Методика экспериментальных исследований 89
3.1. Выбор хозяйства, типа тракторов, объекта исследований и показателя учёта работы тракторов 89
3.2. Определение необходимого количества объектов исследования 92
3.3. Выбор технологии восстановления машин 94
3.4. Выбор материальной базы исследования 97
3.5. Методика сбора, обработки информации о работе и отказах тракторов. 99
3.6. Методика определения стоимости ремонта машин 101
3.7. Внедрение результатов исследований, разработка практических рекомендаций и технико-экономическая оценка производственного эксперимента 104
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 106
4.1. Показатели использования, технического состояния и процесса восстановления работоспособности тракторов 106
4.2. Результаты обоснования резерва исправных агрегатов для устранения последствий отказов AMP 110
4.3. Взаимосвязь производительности специализированной службы ремонта и наличия резерва оборотных агрегатов 114
4.4. Взаимосвязь применяемых методов устранения последствий отказов, коэффициента готовности и работоспособности МТА 119
4.5. Анализ параметров процесса восстановления работоспособности тракторов Т-150(К) 126
4.6. Технико-экономическая эффективность методов устранения последствий отказов тракторов 129
4.7. Эффективность функционирования специализированных ремонтных служб на сельскохозяйственных предприятиях. 131
Основные выводы 136
Литература 138
Приложения 148
- Зависимость продолжительности выполнения полевых операций от объёмов работ и технической оснащённости
- Аналитическое описание и анализ взаимосвязи длительности технологических операций с технической оснащённостью и параметрами процесса восстановления работоспособности тракторов после отказов
- Определение необходимого количества объектов исследования
- Результаты обоснования резерва исправных агрегатов для устранения последствий отказов AMP
Зависимость продолжительности выполнения полевых операций от объёмов работ и технической оснащённости
Продолжительность выполнения полевых технологических операций любой работы в растениеводстве в первую очередь определяется её объёмами. И зависит от технической оснащенности исполнителей, т.е. от количества машинно-тракторных агрегатов (МТА) задействованных на выполнении работы, от производительности этих машин и от их работоспособности и безотказности.
В общем, виде продолжительность выполнения технологических операций в растениеводстве t a можно записать: где: А - объём выполняемой работы, га, кДж; п0 - количество МТА, шт.; WH - часовая производительность трактора при номинальной мощности двиг, га/ч, кДж/ч; Кра- коэффициент работоспособности МТА.
Из выражения (1.4) t a = f(A). Т.о. если мы ставим своей целью сократить продолжительность выполнения полевых операций (t a), то можно и желательно сократить объёмы работ (А) при, естественно, сохранении количества (Qnp) и качества (Кпр) производимой продукции.
В последние годы с начала реформ определённых постановлением съезда Народных депутатов РСФСР от 03.12.1990г., принявшего Программу возрождения российской деревни, произошло значительное уменьшение объёмов с.х. производства. Площади под зерновыми в последние 5-ть лет (1995-2000г.), в сравнение с пятилеткой 1986-1990г., сократились почти на 25%, снижение среднегодового производства зерна составило около 40% (рис. 1.2) /11 - 14/. Как видим темпы снижения производства, продукции превысили темпы снижения объёмов работ. Что говорит о снижении качества выполняемых работ, которое определяется не своевременностью их выполнения. Из (1.4) t a = f(n0). И, до 1990г. уровень механизации с.х. производства только по отдельным культурам в растениеводстве составлял 60...75% от нормативного /1, 22/.
Но снижение общего количества тракторов к 2000 году более чем на 40%, вернуло, если выразиться образно, с.х. производство по технической оснащённости на уровень 60-х годов (рис. 1.3), /12-15,24/. В 1999г. на 1000га пашни пришлось 7,7 шт. тракторов, в 1970г., соответственно было 7,8 шт. В лучшем 1985 году было 10,9 тракторов/на 1000га пашни /13,14/.
В 2000 году обеспеченность хозяйств России основной техникой составила по тракторам 55%, зерноуборочным комбайнам - 56%, кормоуборочным -70%. При этом 70% с.х. машин в растениеводстве выработали срок службы /19/, а списание превышаетв 4...6 раз приобретение машин /15,19,21/.
Причиной резкого снижения количества тракторов в с.х. производстве явилась низкая покупательная способность сельских товаропроизводителей. А основной причиной низкой покупательной способности с.х. предприятий явился диспаритет цен (рис. 1.4) /20/, который фактически поставил с.х. производство на грань выживания.
Если индексы цен на дизельное топливо и с.х. машины превышали индекс цен на с.х. продукцию в 1991 году в 2 раза, то в 1996 году в 13.5 и 6.2 раза соответственно. Индекс заработной платы с.х. работников за период с 1991-1996г.г. снизился с 80% до 25% от этого показателя на с.х. продукцию. Только благодаря потенциалу созданному до 1990 года часть с.х. предприятий сохранило возможность производства продукции, частичного обновления машинного парка. По данным В.Драгайцева в 1995 году из 300 хозяйств Московской области, 45% наиболее бедных смогли приобрести технику в расчёте на гектар с.х. угодий в 6 и более раз меньше, чем те, которые входили в 12% наиболее рентабельных /25/.
Кроме того, не следует забывать, что приобретение техники с.х. предприятиями дотировалось государством в среднем в размере 10... 15%. При том новая перспективная техника дотировалась в ещё больших размерах. Так если зерновой комбайн «Дон-1500» заводу обходился в 40 тыс. руб., то хозяйства приобретали их по цене 12,3 тыс. руб., льноуборочный комбайн ЛК-4А соответственно 2.1 и 1.66 тыс. руб. и т.д. /22/.
Аналитическое описание и анализ взаимосвязи длительности технологических операций с технической оснащённостью и параметрами процесса восстановления работоспособности тракторов после отказов
Продолжительность выполнения технологических операций в первую очередь определяется предстоящим объёмом работы, площадью и характеристиками поля, энергетическими свойствами МТА. Объём работы может измеряться в физических гектарах, условных эталонных гектарах, а также затратами энергии (расход топлива, энергозатраты). Показатель энергетических затрат полнее и объективнее отражает предстоящий объём работы, т.к. он зависит не только от площади возделываемой культуры, но и от условий её возделывания (сопротивления почвы, климатических параметров, режима и состава используемого МТА /1, 73/). Кроме этого, энергетические затраты достаточно тесно коррелируют с изменениями технического состояния машин, потребностью их в ремонтно обслуживающих воздействиях.
Причём энергозатраты позволяют рассчитывать их по совокупности выполняемых в рабочие циклы разнообразных по агротехническим характеристикам и энергоёмкости, операций. В конкретных зональных условиях имеются технологии производства с.х. культур, размеры и характеристики полей. Поэтому достаточно точно, при определённом техническом и организационном обеспечении, можно определять энергетические затраты на предстоящие периоды, циклы выполнения полевых работ. Полные энергозатраты на предстоящую технологическую операцию можно определить по формуле: где: АІ - полные энергозатраты на і операции, кДж; Fj - площадь выполнения і операции, физ. га; Ауі - удельные энергозатраты на і операции, кДж/га; qraij - нормативный погектарный расход топлива на і операции j-ым агрегатом, кг/га; Н - теплотворная способность топлива, кДж/кг. В зависимости от энергетического источника (трактора) энергетическая способность агрегата: а часовой расход топлива: q4ij = q3.raij %g кг 4 (2.20) где: q3raij - расход топлива на і операции] агрегатом на э.га, кг/э.га; ig - коэффициент перевода физического трактора g в эталонные, э.га/ч . Известно, что эталонный гектар есть величина объективная и по энергозатратам (Ат), равен (1.05... 1.10) 105 кДж/э.га /76,77/. Тогда: расход топлива на эталонный гектар у j МТА с g трактором, равен: где: Ат - энергозатраты на условный эталонный гектар (тяговые), кДж/э.га; reijg - эффективный КПД двигателя g трактора на і операции j агрегата; rTjjg - тяговый КПД g трактора при работе на і операции j МТА. Обозначив энергозатраты на один условный эталонный гектар, через, а = (1.05... 1.10) 105 кДж/э.га, можно энергетическую способность агрегата с учётом (2.19, 2.20) выразить зависимостью: Учитывая изложенное выше, чистое (рабочее) время выполнения і операции] агрегатом определяется по формуле:
Анализ формулы (2.23) показывает, что для сокращения чистого времени выполнения технологической операции нужно повышать энергоспособность агрегатов, т.е. повышать единичную мощность трактора. Большое значение имеет более полное использование потенциальных возможностей трактора за счёт правильного комплектования МТА, выбора режима его использования, качества обслуживания и ремонта. Чистое время выполнения операции можно уменьшить путём её технической оснащённости, т.е. увеличивая количество МТА. На основе рассмотренного, формулу (2.23), можно записать в следующем виде: где: Пцё - количество j МТА с g трактором на і операции, шт; Kjjg коэффициент использования энергетической способности g трактора в составе j МТА на і операции. Значение этого коэффициента зависит от агротехнических и энергетических требований при использовании, возможностей при комплектовании, технического состояния машин в агрегате.
Определение необходимого количества объектов исследования
Надёжность новых тракторов может изменяться вследствие допускаемых техническими условиями отклонений на изготовление деталей и их сборку. Уровень надежности отремонтированных тракторов имеет рассеивание еще большее за счет нестабильного качества запасных частей, различного технического состояния ремонтного фонда и нестабильности технических процессов на различных ремонтных предприятиях /83/.
Интенсивность снижения уровня надежности (изменение ПТС) трактора зависит в значительной степени от конкретных условий эксплуатации, которые в сельском хозяйстве характеризуются разнообразием действующих факторов и непостоянством их проявления в различные циклы работы тракторов.
В этих условиях особое значение приобретает качество исходной информации, зависящее от тщательности и длительности наблюдений, от количества одновременно наблюдаемых объектов. Сложность сбора информации о тракторах усугубляется их мобильностью и рассредоточенностью на территории хозяйства и района при выполнении полевых работ, что значительно влияет на трудоемкость проводимых исследований. В настоящее время наибольшее распространение получила методика определения количества объектов исследования с применением теории вероятностей и математической статистики. На порядок определения количества наблюдений влияет закон распределения случайной величины исследуемых параметров.
Как показали исследования /83,90/, распределение мощности и других параметров технического состояния тракторных двигателей в эксплуатации близко к нормальному. Число объектов исследования при нормальном законе распределения параметра находится по формуле /91/: Где: ta - нормативное отклонение, зависящее от доверительной вероятности; D - коэффициент вариации; є - относительная точность.
Минимальное число объектов исследования, обеспечивающее заданную точность эксперимента, определяется величиной самой точности, коэффициентом вариации параметра и доверительной вероятности. При испытании тракторов в условиях сельскохозяйственного производства часто (в зависимости от конечной цели исследования) значение доверительной вероятности а выбирается в интервале от a = 0.8 до a = 0.95, а величина относительной точности - в интервале от 10 до 25% /83,92/.
Формула (3.1) справедлива при п 30. Если число объектов исследования п меньше, то необходимо воспользоваться распределением Стьюдента, у которого нормированное отклонение зависит не только от уровня доверительной вероятности а, но и от самого числа испытываемых объектов п /92,93/, тогда в целях упрощения формулу (3.1) можно предоставить в следующем виде:
Разделив заданную точность є на коэффициент вариации и и воспользовавшись данными (92,93), где приведены величины ta/Vn при различных доверительных вероятностях значений п от 5 до 31, найдем число объектов наблюдений. Анализ работ по исследованию изменений ПТС, в частности, мощностных показателей тракторных двигателей /83,94/ показал, что коэффициент вариации параметра не превышает 0,20.
Г.В. Веденяпин /90/ считает, что для исследования показателей использования машин вполне достаточна надежность a = 0,90. При исследовании закономерности изменения параметров технического состояния трактора в эксплуатации, доверительная вероятность a принимается равной 0,90; относительная величина точности є = 0.1. При величине коэффициента вариации v = 20 необходимо взять под наблюдение 10... 13 тракторов. Так как в процессе эксплуатации возможен выход из строя некоторых тракторов, то необходимо увеличить количество тракторов до 15...25.
Технология восстановления машин (Рис. 3.2) /64, 102, 108/, следующая: 1. Первичная диагностика отказа проводится предварительно специалистами отделения и окончательно в мастерской с целью локализации характера отказа и принятия решения о целесообразности снятия агрегата с машины или восстановления её работоспособности на месте. Окончательное решение о методе восстановления работоспособности машины ДМР или AMP принимают специалисты отделений. 2. Мойка машины наружная. 3. Разборка машины. 4. Снятый агрегат после наружной мойки поступает в цех ремонта соответствующих агрегатов. 5. Тракторист-машинист, в случае агрегатного ремонта машины, получает со склада исправный агрегат и устанавливает его на машину. В случае детального ремонта, тракторист-машинист, ожидая восстановления агрегата, устраняет или предотвращает другие выявленные неисправности, либо выполняет работы очередного ТО. В случае длительного ремонта его переводят на другие работы. 6. После сборки, проводится обкатка машины и сдача специалистам отделения.
Работы по устранению последствий отказов машин, не требующих грузоподъёмных механизмов, выполняются на отделениях. Необходимые узлы и агрегаты механики получают со склада запасных частей и ТОП.
Технология восстановления агрегатов машин (Рис. 3.2), следующая: 1. Разборка. 2. Мойка деталей. 3. Дефектация составных частей агрегата. 4. Комплектация. 5. Сборка. 6. Испытание. 7. Выдача на склад или на трактор. Все эти работы выполняют слесари агрегатчики. Каждый агрегат восстанавливается детальным методом, индивидуально, с максимально возможным качеством.
Результаты обоснования резерва исправных агрегатов для устранения последствий отказов AMP
Рассмотрим на примере отказа двигателя СМД-60 на тракторе Т-150(К). Из выражения (2.59) рациональное количество резервных агрегатов пр по технико-экономическим условиям будет находиться в пределах: где: па - минимальное количество агрегатов определяемое техническими возможностями и качеством их ремонта, изготовления, т.е. безотказностью по формуле (1.18), шт.; nai -экономически целесообразное максимальное количество і агрегатов, шт., определяемое по формуле (2.58): 1. Определим максимальное экономически целесообразное количество резервных агрегатов при отказе машины. В нашем примере трактора Т-150(К) из-за отказа двигателя СМД-60. а) Суммарные затраты за аренду трактора определяем по выражению (2.56): Где: птр - количество арендованных тракторов, шт; Сч — оплата за час работы арендованного МТА (трактора) руб./ч. Стоимость аренды трактора Т-150К в ближайшей МТС Тюбукской на 16.05.2002 года, была равна 250...270 руб./ч; topr - время доставки исправного агрегата, ч; при детальном методе восстановления работоспособности трактора принимаем равным времени ремонта двигателя СМД-60, 104,6 ч. б) При определении затрат на подготовку и содержание резервного агрегата Cai, могут быть три варианта: Вариант 1: Ремонт агрегатов оборотного фонда осуществляется специализированной ремонтной службой организации эксплуатирующей технику. В нашем примере это ремонтная служба учхоза ЧГАУ. Где средняя стоимость отремонтированного двигателя типа СМД-60, с учётом общехозяйственных затрат, составляла 6168 руб. (приложение 2), тогда: Вариант 2: Заблаговременный, превентивный необезличенный ремонт агрегатов на специализированном ремонтном предприятии. За 24542 руб. без НДС можно было отремонтировать двигатель типа СМД-60 в г. Челябинске на СТО «Молния» /95/, тогда:
Вариант 3. Если же придётся в пиковый период в срочном порядке приобретать отремонтированный двигатель в ТОП г. Челябинска, для примера в ТОП «ЧП Охрименко», то необходимый нам двигатель будет стоить без НДС уже 33334 рубля /95/. И в этом случае: Приведённые расчёты показывают, что экономически оправдано иметь в резерве не менее одного двигателя на один возможный отказ. Что ещё раз подтверждает высокую экономическую эффективность применения агрегатного метода восстановления работоспособности тракторов при выполнении полевых работ. По формуле (1.18) определяем технически обоснованное количество резервных узлов и агрегатов в техническом обменном пункте предприятия для данной группы тракторов. При расчёте потребности в двигателях СМД-60 получаем результат:
Где: К - коэффициент, учитывающий возможные отклонения времени оборачиваемости и ресурса сборочных единиц, принимаем = 1.0; А -количество одинаковых сборочных единиц на машине, для двигателя = 1.0; М -число машин одной марки в хозяйстве, для двигателя принимаем = 25; В -время оборачиваемости сборочной единицы, для двигателя принимаем = 40 (приложение, табл.1); Тп. - планируемое время работы машины в течение года, принимаем = 800 мото-ч; Ту - ресурс сборочной единицы, для двигателя, средняя наработка на отказ за пять лет = 990мото-ч (приложение 2). Рассчитав аналогично для других основных агрегатов, находим расчётную потребность в: КПП трактора Т-150(К) = 0.8 Муфта сцепления главная = 0.9 Двигатель пусковой П-350 = 0.5 Тележка ходовая = 0.5 С учётом изложенного, а так же принимая во внимание нормативные составляющие Капр. и продолжительность восстановления резервных агрегатов, в нашем случае для условий учхоза ЧГАУ, определяем рациональное количество резервных агрегатов для парка тракторов Т-150(К) на начало полевого периода: 1) рациональное количество двигателей СМД-60 пр = 3 шт; 2) учитывая оригинальность большинства деталей муфты сцепления главной и то, что ремонтируется она не только по причине её непосредственного отказа, но и сопутствующим ремонтом, при восстановлении и двигателя, и КПП, резерв определяем равный двум; 3) в резерв пусковых двигателей П-350 и тележек ходовых берём так же по две единицы исходя из высокого Капр., когда при их замене (t3 « tBC4); 4) резерв коробок перемены передач принимаем по одной штуке для тракторов Т-150 и тракторов Т-150К. И так далее. Полученные результаты сводим в таблицу 4.1. Таким образом, была определена необходимая номенклатура фонда оборотных агрегатов и количество их резерва в исправном состоянии. Местом хранения определён ТОП ЦРМ. Механики отделений при сдаче неисправных агрегатов имеют возможность накапливать и хранить свой оборотный фонд быстро сменяемых агрегатов (т.е. имеющих высокий Капр).
