Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Исследование среды функционирования дорожно-строительных маши ...
1.1. Анализ условий эксплуатации дорожно-строительных машин... 9
1.2. Исследование видов опасностей при технологическом процессе демонтажа и разборки зданий с использованием одноковшового экскаватора
1.3. Исследования научных и практических работ проектирования и эксплуатации специализированных
1.4 Анализ и оценка систем дистанционного управления дорожностроительными машинами
Выводы по главе 1 .
ГЛАВА 2. Математическое моделирование функционирования дистанционно
2.1. Моделирование функциональной системы " Среда-Машина-Оператор" .
2.2. Моделирование дистанционного управления экскаваторным оборудованием
2.3. Функционирование комплекса исполнительных механизмов экскаваторного оборудования
2.4 Математическое моделирование эксплуатации экскаваторного оборудования по факторам производительности
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Моделирование технологического комплекса дистанционного управления на базе экскаваторного оборудования
3.1. Изучение эргономических характеристик технологических машин при применении технологии дистанционного
3.2. Органы управления экскаваторным оборудованием. Оценка эффективности и методы обеспечения удаленного режима работы
3.3. Прототип устройства дистанционного управления одноковшовым экскаватором
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования и экономическое обоснование полученных результатов
4.1. Экспериментальные исследования функционирования устройств дистанционного управления строительной машиной.
4.2. Оценка выполнения технологической задачи процесса управления одноковшовым экскаватором при ручном и дистанционном режиме работы
4.3 Оценка технико-экономической эффективности проведенных исследовании
Заключение
Выводы по главе 4 .
Перспективы дальнейшей разработки темы
Список литературы
Приложения
- Исследование видов опасностей при технологическом процессе демонтажа и разборки зданий с использованием одноковшового экскаватора
- Функционирование комплекса исполнительных механизмов экскаваторного оборудования
- Органы управления экскаваторным оборудованием. Оценка эффективности и методы обеспечения удаленного режима работы
- Оценка выполнения технологической задачи процесса управления одноковшовым экскаватором при ручном и дистанционном режиме работы
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Конструкции современных дорожно-строительных машин (ДСМ) не разрешают вопроса об изолировании оператора от отрицательного воздействия, как стороны среды производства, так и со стороны техники. Конструктивная доработка или исключение оператора из потенциально опасной территории проведения работ при использовании технологии дистанционного управления является эффективным способом решения проблемы. В связи с этим, исследования в сфере внедрения современных электронных систем дистанционного управления ДСМ являются актуальными и позволяют повысить производительность, безопасность и улучшить качество выполняемых технологических процессов.
Данные исследования проведены в рамках выполнения государственного задания № 01201256403 на тему «Обоснование уровня технической оснащенности транспортных и технологических машин при обеспечении комплексной безопасности в чрезвычайных ситуациях» (2012 - 2014 гг.) при БГТУ им. В.Г. Шухова.
Степень разработанности темы исследования. Анализ результатов научных работ ведущих ученых отрасли позволил выделить следующие основные направления исследований: разработка способов и средств управления ДСМ; исследование вопросов автоматического координирования положения машин и позиционирование рабочего оборудования в пространстве; разработка способов построения систем индивидуального и группового дистанционного управления ДСМ; теоретическая оценка точности определения местоположения ДСМ в системах управления; вопросы эргономики при реализации контроллеров дистанционного управления ДСМ.
Научные основы построения систем дистанционного управления дорожно-строительными машинами их техническая реализация, теории автоматизации технологических процессов в строительстве заложены в исследованиях ведущих ученых отрасли: П.М. Астафуров, В.И. Баловнев, Н.Г. Домбровский, А.А. Кононов, Б.Д. Кононыхин, М.Н. Котровский, Е. М. Кудрявцев, Э.Н. Кузин, М.И. Маленков, В.П. Павлов, П.С. Сологуб, А.Н. Тараканов, Ю.Ф. Устинов, Taketsugura Hirabayashi, Kajita Shigeo, Michael A. Staab и многих других ученых.
Не смотря на уже имеющийся научный задел выявлена недостаточность научной проработки в области исследований вопросов обоснования эффективности применения технологии дистанционного управления; возможностей использования
безоператорной техники; эффективности исполнения устройств дистанционного управления для подобных систем.
Объект исследований: устройства и агрегаты управления рабочим органом одноковшового экскаватора.
Предмет исследований: функционирование и режимы работы
исполнительных устройств дистанционно-управляемого
экскаваторного рабочего органа.
Цель работы: совершенствование эффективности и безопасности выполнения рабочих процессов и технологических операции одноковшовых экскаваторов путем применения прямого и дистанционного управления.
Задачи исследования:
-
Установить степень влияния производственной среды в системе «оператор-машина-среда» для одноковшового экскаватора, формы и критичность взаимодействия.
-
Выполнить анализ научных разработок повышения безопасности работы оператора с оценкой технологического и конструктивного совершенства устройств удаленного управления применяемых для ДСМ.
-
Разработка модели функционирования системы "среда-машина-оператор" описывающей процессы системы в условиях дистанционного управления.
-
Разработка имитационной модели обзорности рабочего места оператора одноковшового экскаватора с визуализацией информативности производственной зоны.
-
Разработка конструктивного решения прототипа устройства дистанционного управления экскаваторным оборудованием.
6) Проведение испытании экспериментального комплекса
дистанционного управления экскаваторным рабочим органом при
механизации технологических процессов.
7) Выполнить технико-экономическое обоснование эффективности
использования дистанционного управления экскаваторным
оборудованием.
Научная новизна работы состоит в разработке научно-технического подхода в обосновании применения технологии дистанционного управления экскаваторным оборудованием, ориентированного на повышение производительности и безопасности оператора; определении условии изменения производительности одноковшового экскаватора при удаленном управлении по общим управляемым факторам зависящим от психофизиологических возможностей оператора.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Разработанные в диссертации подходы, модели и методики ориентированы на практическое применение и расширяют технологические возможности экскаваторов путем применения дистанционного управления, обеспечивая безопасное удаленное выполнение работ при снижении психофизиологических нагрузок на оператора и сохранении контроля технологического процесса. Конструктивное дооборудование базовой машины позволяет оператору изменять свое местоположение в производственной зоне дистанционного управления, что обеспечивает безопасность технологического процесса при выполнении работ в потенциально-опасной среде (строительно-монтажные операции; ликвидация аварий; разборка завалов; полигоны утилизации отходов), дополнительно исключается прямое воздействие негативных факторов ДСМ: вибрация, температура, шум.
Разработаны рекомендации эксплуатирующим организациям по контролю за техническим состоянием и общим уровнем безопасности единицы дорожно-строительной техники, а также физическими условиями эффективности выполнения технологических задач оператором на рабочем месте.
Методология и методы исследования. Диссертационное исследование выполнено на основе трудов ведущих отечественных и зарубежных ученых в области совершенствования конструкции дорожных, строительных и подъемно-транспортных машин. Теоретико-методологической основой исследования явились системный подход; теория вероятности; методы математического моделирования; теория рабочих процессов дорожных машин; теория планирования и статистической обработки результатов эксперимента; функционально-стоимостной анализ.
На защиту выносятся:
-
Функциональная модель эксплуатации экскаватора при использовании устройств дистанционного управления. Алгоритм изменении производительности экскаватора в зависимости от физических и психологических параметров работоспособности оператора.
-
Имитационная модель обзорности с рабочего места оператора экскаватора с визуализацией информативности производственной зоны по объектам преимущественного и периодического наблюдения с учетом применения удаленного управления.
-
Конструктивное решение прототипа устройства дистанционного управления экскаваторным оборудованием. Способы обеспечения удаленного режима работы.
-
Методика технико-экономического обоснования применения технологии дистанционного управления экскаваторным оборудованием.
-
Программный продукт - "Электронный паспорт безопасности и технического состояния транспортных и технологических машин", позволяющий осуществлять контроль за техническим состоянием и общим уровнем безопасности базовой машины.
Степень достоверности результатов. Достоверность результатов подтверждается согласованием выводов теоретического анализа с результатами модельных и натурных экспериментов.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на научно-методических и научно-исследовательских конференциях в БГТУ им. В.Г. Шухова в 2011, 2012 и 2013 годах; МГСУ (МИСИ), МАДИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2013, 2014 и 2015 годах; ХНАДУ в 2011, 2012, 2013 годах, Харьков, Украина; ВГАСУ в 2013г., г. Воронеж, Интерстроймех 2014 г.Самара, Интерстроймех 2015 г.Казань, и др.
Реализация результатов работы. Конструктивное решение технической доработки базовой машины принята для реализации в ООО ТК «Экотранс»; ЗАО «Национальная арендная компания»; ОАО "Гурово-Бетон" HEIDELBERG CEMENT, методика моделирования внедрена в учебный процесс кафедр «Эксплуатация и организация движения автотранспорта» и «Подъемно-транспортные и дорожные машины» ФГБОУ ВО БГТУ им. В.Г. Шухова.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 научных статьи, в том числе 7 статей в периодических изданиях, рекомендуемых ВАК, 2 работы опубликованы в изданиях входящих в базу цитирования Scopus.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка используемых источников. Работа содержит 162 страницы, включая 128 страниц основного текста, 29 таблиц, 51 рисунок, список литературы из 147 наименовании и 3 приложении.
Исследование видов опасностей при технологическом процессе демонтажа и разборки зданий с использованием одноковшового экскаватора
Рабочее место оператора дорожно-строительной машины полностью не обеспечивает условий изолирования от отрицательного воздействия, как со стороны территории выполнения технологической операции, так и конструктивных элементов машины. Работа в сложных производственных условиях определяется затратами на содержание, эксплуатацию и техническое обслуживание техники [12, 66]. Переоборудование базовой машины к условиям производственной среды или размещение оператора удаленно от потенциально опасной территории проведения работ при использовании устройств дистанционного управления является способом решения данного вопроса [62, 66]. Решение задач технологических процессов при дистанционном управлении не может быть достаточным без определения эффективности рассматриваемой системы. В связи с этим рассматривается оценка выполнения технологической задачи процесса управления дорожно-строительной машиной при ручном и дистанционном режиме работы.
Возможность удаления оператора из потенциально опасной территории проведения работ при использовании технологии дистанционного управления является эффективным способом создания комфортабельных и безопасных условий [32]. В связи с этим, исследования в сфере внедрения современных сиcем дистанционного управления дорожно-строительными машинами являются актуальными и позволяют повысить их производительность.
Еще в 70-е годы XX в. австралийские исследователи установили, что переход на дистанционное управление строительной машиной с выходом оператора за пределы кабины повышает ее производительность на 10-30% в PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com зависимости от характера выполняемых технологических операций. Но уже через 10-12 лет производство строительных радиоуправляемых машин практически полностью прекратилось вследствие высокой цены и сложности их эксплуатации [66]. Ограничением развития систем дистанционного управления являлось отсутствие доступной и эффективной элементной базы, что сказывалось на высокой стоимости разрабатываемых машин.
Особым моментом в истории развития безэкипажных строительных машин стоит отметить работу роботизированных комплексов, использованных при ликвидации последствии аварии, произошедшей 26 апреля 1986 г. на 4-м энергоблоке Чернобыльской АЭС (ЧАЭС).
В создавшейся ситуации возникла необходимость разработки машин-роботов, предназначенных для расчистки завалов, удаления продуктов аварийного выброса и загрязнённых материалов из зоны радиоактивного заражения как на территории ЧАЭС, так и на кровле 3-го энергоблока станции. В соответствии с решением правительственной комиссии (№ Щ-1528 от 25.06.1986 г., под руководством директора ВНИИТрансмаша П.П. Исакова и его первого заместителя Э.К. Потёмкина началась разработка роботизированных комплексов. Специалисты ВНИИТрансмаша совместно с предприятиями бывшего СССР, в первую очередь, России и Украины разработали роботизированные комплексы: тяжёлый комплекс «Клин-1» на танковой базе для работы на территории ЧАЭС и лёгкий комплекс СТР-1 («Клин-2») для работы на кровле ЧАЭС. Эксплуатацию этих комплексов в августе - сентябре 1986 г. осуществляли сотрудники ВНИИТрансмаша, а в последующем периоде 1986 г. и первой половины 1987 г.- авторский надзор; 79 сотрудников института непосредственно участвовали в работах по устранению последствий аварии на ЧАЭС [3,4]. «Клин-1» - советский роботизированный комплекс. Разработан и изготовлен для ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС
В целом специализированное техническое средство показало высокие надёжность и ходовые свойства в условиях движения на кровле. Отказов вследствие перегрузок и действий ионизирующего излучения не зафиксировано. Общее время работы двух образцов СТР-1 в зонах с МЭД 200-7400 Р/ч составило более 200 ч. По оценкам штаба по ликвидации последствий аварии (ЛПА), с помощью комплекса СТР-1 в августе-сентябре 1986 г. убраны с кровли 31 т графита, 1,7 т технологических сборок и 51 т рубероидно-битумного покрытия. Использование СТР-1 позволило не привлекать к работам в опасных зонах более 1000 чел. [3,4].
Мировой опыт исследований проектирования и эксплуатации специализированных дистанционно управляемых строительных дорожных и коммунальных машин (с глубиной поиска более 30 лет) позволил выделить основные научные работы по данному направлению (таблица 1.5).
Функционирование комплекса исполнительных механизмов экскаваторного оборудования
Практический реализуемая эксплуатационная выработка Пэ из-за негативного влияния различных факторов как на саму машину, так и на использование ее во времени на заданном интервале, оказывается меньше номинальной и составляет реализуемую выработку машины: Пэ =gHP(g)tHF(t); (2.47) где P(g) - статистическая оценка (вероятность) доли номинальной производительности машины, реализуемой по назначению;0 P(g) 1,0; F(t) - статистическая оценка доли номинального интервала времени использования машины по назначению; 0 F(t) 1,0 [59].
Основной задачей эксплуатации любой единицы строительных дорожных машин является применение к машине таких технических и организационных действий, которые максимизируют практически реализуемую выработку машины (2.47). Но при этом следует учитывать, что максимизация выражения (2.47) может сопровождаться значительным ростом экономических издержек. Поэтому при выборе управляющих действий, влияющих на переменные P(g); F(t) необходимо учитывать каждый из компонентов производительности, которые рассматриваются как величины, зависящие от управляемых и неуправляемых случайных факторов [23, 58, 80]:
Условия определяют физические и химические свойства среды (климат, кислотность, радиация), обрабатываемый материал (масса, прочность), пространственные возможности выполнения работ (городские, открытые строительные площадки), накладывающие ограничения на использование той или иной машины и максимизацию ее выработки. Например, сильные морозы, ветры и преобладание мерзлых грунтов в районах Севера, Сибири и Дальнего PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com Востока снижают выработку машин на 30 % и более в сравнении с работой тех же машин в средней полосе [60]. Природно-климатические условия не являются подконтрольным элементом организации технологического процесса, а являются причиной его адаптации. 2) Техническое состояние [1—»0]: P2(g); F2(t). В процессе эксплуатации происходит постоянное изменение, изнашивание и ухудшение технического состояния любой технической системы. Изменение конструктивных элементов по причине износа приводит к пропорциональному увеличению нагрузок, снижению рабочих скоростей, и, как следствие, к уменьшению производительности. Главным средством снижения негативного влияния на результативность машины этого причинного фактора является система технического обслуживания и ремонта, способная поддерживать и восстанавливать работоспособность машин. 3) Фактор назначения [const]: Ps(g); Fs(t). Данный фактор определяется диапазоном вариации, так как одна машина может полностью или частично соответствовать виду и объему подлежащей выполнению работы. Выбор машин, применительно к виду, объему и технологии работ, осуществляется при составлении комплектов машин. При эксплуатации машин влияние на фактор назначения может производиться использованием рациональных технологических приемов выполнения работ; специальных видов сменного рабочего оборудования; и особенностей использования функциональных возможностей техники. 4) Режим функционирования "машина-оператор” [1— 0]: P4(g); F t). Полезная работа системы "машина-оператор" будет определяться областью возможностей функционирования её составляющих. То есть существующие возможности функционирования машины и выбор технологических приемов выполнения рабочих операций будут лимитированы психофизическими особенностями оператора. Опыт свидетельствует, что если в первые два часа работы эффективность его труда достигает максимума 100 %, то в конце смены она падает до 70% и более [99]. Поэтому там, где требуются PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com сохранение высокой точности и качества работы в продолжительном временном интервале, используют полуавтоматическое и автоматическое управление машинами, обеспечивая стабилизацию режимов и безопасность выполнения производственных операций. 5) Технология выполнения работ [const]: Ps(g); F5(t). Потери времени из-за нарушения технологии работ, срывов со снабжением машин материалами, нарушения трудовой дисциплины или болезни машинистов также являются управляемыми при хорошей организации оперативного контроля и прогнозирования работы каждой отдельной машины.
Поэтому при выборе управляющих действий, влияющих на переменные P(g); F(t), необходимо учитывать каждый из компонентов производительности, которые рассматриваются как величины, зависящие от управляемых и неуправляемых случайных факторов. Следовательно, в соответствии с выражением (2.47) для максимизации удельной выработки машин необходимо знать причинные факторы увеличения или уменьшения значений переменных F(t) и P(g) и выбирать технические и организационные способы воздействия на них: tH [FJ ія, у1 [Pi я п Пэ — н [Рі()Р2()Рз()Р4()] tH [Fi(t)F2(t)F3(t)F4(t)F5(t)]; (2.48) Без наличия постоянного контроля, учета и своевременной обработки условий воздействия вышеперечисленных факторов возникшие потери рабочего времени машины из-за нарушения технического состояния и нахождения ее в техническом обслуживании, плановых и неплановых ремонтах, а также снижение работоспособности оператора или его отсутствие по причине несоответствия производственных условий приводят к экономическим потерям, преждевременному выводу из эксплуатации дорогостоящей техники и потере высококвалифицированных кадров.
Органы управления экскаваторным оборудованием. Оценка эффективности и методы обеспечения удаленного режима работы
Условия переоборудования экскаваторной техники для удаления оператора из кабины связанно со структурно элементной схемой функционирования системы управления экскаваторным рабочим оборудованием, с конструктивным исполнением устройств управления базовой машиной [13]. Таковыми являются: рычажные, гидравлические, пневматические, электрические устройства.
Рычажное управление. Ручное рычажное управление рабочими органами применяется в экскаваторах с одномоторным приводом. При большей емкости ковша резко возрастают необходимые усилия на рычагах управления, чувствительность управления ухудшается, а детали управления приобретают значительные размеры.
Достоинствами этого управления являются простота конструкции и возможность обеспечения любой плавности включения. Однако такая система имеет много тяг, рычагов и шарнирных соединений, что усложняет эксплуатацию и является основным недостатком. PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com Переоборудование конструкции данного типа (рисунок 3.6) позволяет установку привода на управляемый узел. Установка линейного серводвигателя 3 на ось муфты включения сцепления 4. При этом устройства ручного управления 1, а также элементы силового пружинного сервомеханизма 2 не требуют включения в подсистему дистанционного управления.
Гидравлическое управление. Гидравлическая система управления часто используется на экскаваторах с одномоторным приводом. Достоинством этой системы является ее компактность, отсутствие сложных рычажных систем, возможность передачи усилий к удаленным точкам по трубам небольшого сечения. Гидравлическое управление на экскаваторах выполняется по безнасосной или насосной системе. Насосные гидравлические системы управления принципиально отличаются от безнасосных тем, что необходимое усилие здесь создается насосом, подающим масло под давлением в исполнительный цилиндр.
Существенным недостатком гидравлических насосных систем управления является резкость включения механизмов, вследствие чего они испытывают большие динамические нагрузки.
Конструкция базовых гидравлических элементов управления представляет собой комплекс золотниковых распределителей, управляемый рычагом PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com (рисунок 3.7). В данном случае ручное воздействие оператора приводит к открытию/закрытию гидравлических линии управления 4. Таким образом, применение поворотного сервопривода 2 для управления кулачком распределителя 3 позволит дистанционное управление текущей подсистемой экскаваторного рабочего оборудования и не потребует больших усилии. Также возможен вариант использования гидрораспределителей с электромагнитным управлением.
Пневматическое управление. Пневматическая (воздушная) система управления применяется на экскаваторах различных мощностей. При этой системе обеспечивается наибольшая плавность включения, большой запас энергии при неработающем двигателе и возможность наиболее простой блокировки механизмов. Существенный недостаток системы, в использовании цилиндров большого размера и веса по причине малого давления воздуха, 8-10 кг/см .
По принципу действия пневматические системы не отличаются от гидравлических, поскольку у них вместо масла работу в цилиндрах выполняет сжатый воздух, поступающий от компрессора.
Электрическое управление. Электрическая система управления применяется на экскаваторах с многомоторным приводом, причем все управление механизмами сводит к управлению электродвигателями. Ввиду того, что управление муфтами и тормозами экскаватора требует больших тяговых усилий при значительном ходе якоря электромагнита, последние получаются весьма тяжелыми, и поэтому электрическое управление муфтами и тормозами имеет ограниченное применение. Достоинством электрической системы управления является простота устройства пульта управления и простая прокладка проводов, нечувствительность к утечкам и надежность действия при любых рабочих температурах.
PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com Данный вариант является наиболее предпочтительным для переоборудования, т.к. работу любых электрических джойстиков управления возможно перевести на любой канал дистанционного управления без необходимости изменения устройств включения исполнительных механизмов. Изменение положения рычага управления 1 осуществляет изменение электрического сигнала (потенциометрическое устройство), следующего через усилитель 3 на исполнительное оборудование. Электрический сигнал устройства управления дублируется.
При переоборудовании базовой конструкции управления на дистанционный режим для привода исполнительных устройств рационально использовать следующее оборудование [33].
Пропорциональные электромагнитные устройства. Основой пропорционального управления является пропорциональный клапан, регулирующий давление и расход в соответствии с опорным сигналом. В частности, пропорциональный клапан должен управляться от электронного драйвера, который регулирует электрический ток на электромагните клапана в соответствии с опорным сигналом. Электромагнит преобразует электрический PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com ток в механическое усилие, приводящее в действие золотник против возвратной пружины: повышение тока вызывает соответствующее увеличение выталкивающей силы и движение золотника со сжатием возвратной пружины. Пропорциональные электромагнитные устройства (клапан) не должны использоваться там, где необходим точный контроль. В управлении экскаваторным оборудовании допускаются некоторые ошибки оператора.
Оценка выполнения технологической задачи процесса управления одноковшовым экскаватором при ручном и дистанционном режиме работы
Переход с ручного режима на дистанционный показал психологическую готовность оператора к изменениям условий управления. Потребовалось 20-25 минут для вхождения в процесс удаленного контроля оператору, обладающему стажем 7 лет. Позиция управления являлась противоположной к отношению положения рабочего оборудования, данная инверсия являлась причиной
PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com длительных задержек при принятии оператором решения по управлению. Дальнейшее управление не составляло труда, возникающие ошибки являлись последствием отсутствия обратной связи между экскаваторным рабочим оборудованием и рычагами пульта управления. Дополнительно возможность изменения позиции управления, положения тела (сидя/стоя); свободный визуальный доступ к основным частям обзора базовой машины; отсутствие вибрации повышает общий уровень выполнения работы. Стоит отметить, что недостатком применения технологии дистанционного управления в открытой среде является в необходимости создания дополнительных условий, обеспечивающих достаточный уровень безопасности и комфорта при воздействии комплекса метеорологических и производственных условий на оператора.
Расчет технико-экономической эффективности в соответствии со стандартной методикой сводится к сравнению вариантов эксплуатации базовой и новой техники [57, 116]. Но применительно к данной работе изменение производительности базовой машины будет напрямую связано с общей функцией психофизиологического состояния оператора. Оценка возможного экономического эффекта от применения системы дистанционного управления ДСМ является теоретической, так как задача экспериментального исследования в рамках данной работы не ставилась.
За период эксплуатации возможности эффективного функционирования дорожно-строительной машины снижаются (рисунок 4.15), что также определяется повышением психофизической нагрузки на оператора, что делает невозможным получение максимальной эксплуатационной производительности. Применение системы сервисного сопровождения позволяет поддерживать показатель технического функционирования на уровне PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com заложенного производителем, но данная величина будет снижаться пропорционально величине потери ресурса (допустимая потеря ресурса не более 20%) [56].
Общеизвестно, что функциональность машины конструктивно закладываемая производителем реализуется оператором на основе характеристик его психофизического состояния. В зависимости от ресурса машины обеспечение условии на рабочем месте оператора на уровне заложенном производителем с годами сопровождаются ростом эксплуатационных затрат.
Все вышепредложенные рассуждения базируются на учете совершенства конструкции машины, т.е. обеспечиваемой производителем ее функциональности в заложенный период времени эксплуатации. В общем случае изменение суммарного экономического эффекта (3t) можно представить выражением [71, 72]: 3t = СТПЭ — (Си + Сэ); где Ст - стоимость единицы полезно выполненной работы; (4.1) Пэ - эксплуатационная производительность; Си - стоимость машины с учетом доставки ее к месту эксплуатации; PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com 101 Сэ - эксплуатационные затраты, связанные с работой машины, поддержанием ее работоспособности за рассматриваемый интервал времени, также определяются затратами на обеспечение условии для работы оператора. Сэ = С ч t Кти (4.2) где С ч - приведенная стоимость машино-часа; Кти - влияние наработки ДСМ с начала их эксплуатации на планируемую наработку и затраты по поддержанию и восстановлению работоспособности; t- рассматриваемый интервал времени.
При этом независимо от остаточного ресурса машины соответсвующие изменения условии на рабочем месте оператора будут компенсироваться пропорциональным повышением нагрузки на оператора, предел которого находится в рамках психофизического состояния человека. Данный вариант определяется издержками по повышению оплаты труда оператора (вредные производства) или осуществлением дополнительных ремонтных работ учитывающих подержание условии труда на рабочем месте оператора, среди которых ключевыми являются уровень шума и вибрации, запыленность и температура воздуха в кабине [38].
В качестве альтернативы предложено использовать систему дистанционного управления машины с удаленным местом положения оператора, применение которой позволит компенсировать затраты на потери при эксплуатации экскаватора, т.к. уровень психофизиологического состояния оператора не будет зависеть от условии рабочего места базовой машины.
Для своевременного контроля технического состояния и общего уровня безопасности базовой машины разработан программный продукт систематизирующий наличие систем активной и пассивной безопасности, а также условия физического пребывания оператора на рабочем месте -"Электронный паспорт безопасности и технического состояния транспортных и технологических машин" (Приложение 3) [36].
Программный продукт предназначен для оценки технического состояния транспортно-технологических машин; общей безопасности эксплуатации; повышения информативности эксплуатационной документации; прогнозирования ресурсных характеристик транспортно-технологических машин. Область ее применения - учет и оценка технического состояния и безопасности эксплуатации транспортно-технологической машины. Методика функционирования представленная в программном продукте и позволяет дать суммарную количественную оценку технического состояния и уровня безопасности на основе часов наработки, условии эксплуатации, данных по текущему состоянию агрегатов и узлов и физико-климатическим характеристикам места работы оператора.