Повышение эффективности эксплуатации тракторов путем обеспечения их работоспособности для различных условий аграрного производства (на примере хозяйств республики татарстан)

На правах рукописи

Галиев Ильгиз Гакифович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАКТОРОВ ПУТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИХ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ АГРАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА (на примере хозяйств республики Татарстан) Специальности: 05.20.01- технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.20.03- технологии и средства технического обслужи вания в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

КИРОВ - 2003

Работа выполнена в Казанской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный консультант- доктор технических наук, профессор, за служенный механизатор РТ Макаров Петр Ильич.

Официальные оппоненты: академик Россельхозакадемии, доктор технических наук, профессор, заслужен ный деятель науки и техники России Кряжков Валентин Митрофанович;

доктор технических наук, профессор Мишин Петр Владимирович доктор технических наук, профессор Смирнов Василий Тимофеевич Ведущая организация - Всероссийский научно- исследовательский тех нологический институт ремонта и эксплуатации машинно- тракторного пар ка (ГОСНИТИ)

Защита состоится «4» февраля 2004 года в 13~ на заседании диссерта ционного совета ДМ 006.048.01 в Зональном НИИСХ Северо- Востока им.

Н.В.Рудницкого по адресу: 610007, г. Киров, ул. Ленина, 166а, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке Зонального НИИСХ Северо-Востока им. Н.В.Рудницкого Автореферат разослан « » декабря 2003 года.

Ученый секретарь диссертационного совет.ИМ Ф.Ф. Мухамадьяров доктор технических нау

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На современном этапе развития сельского'хо зяйства в условиях перехода к рыночным отношениям обостряется проблема эффективности использования техники.

При улучшении технических характеристик тракторов тенденция сниже ния эффективности их эксплуатации сохраняется.

Природно- климатические условия, сезонность при выполнении механи зированных работ, значительная стоимость машинно— тракторного агрегата, дефицит механизаторских кадров, снижение технической оснащенности и со кращение объемов производства продукции АПК предъявляют особые требо вания к надежности, долговечности, техническому сервису для поддержания техники в работоспособном состоянии.

Применение существующей системы ремонтно- обслуживающих воз действий не обеспечивают надежность функционирования производственных процессов растениеводства из- за отсутствия методов оптимизации и обеспе чения работоспособности машинно-тракторного парка с учетом многообразия меняющихся факторов.

Поэтому актуальными становятся исследования, направленные на разра ботку эффективных эксплуатационных мер по реализации потенциальных возможностей техники, выявлению и использованию резервов сбережения трудовых и материальных ресурсов при производстве ремонтно обслуживающих работ, позволяющих в значительной мере снизить уровень затрат на содержание машинно-тракторного парка.

Работа соответствует плану НИР Казанской государственной сельскохо зяйственной академии по теме «Разработать пути повышения эффективности использования тракторов и автомобилей в сельскохозяйственном производст ве» (регистрационный номер №0101.0070304).

Тема диссертации соответствует требованиям Федерального Закона РФ «Об энергосбережении» от 03.04.96 г. № 28-ФЗ.

Цель исследований. Повышение эффективности эксплуатации тракто ров путем обеспечения их работоспособности для различных условий функ ционирования.

Объект исследований. Трактор и его работоспособность в различных условиях аграрного производства.

Методика исследований. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теорий надежности, методов матема тической статистики, корреляционно- регрессионного анализа и метода пре дельных и нормальных значений, широко применяемого и квалиметрии.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием отрас левых и частных методик, методов экспертных оценок, моментных наблюде ний, сбора и обработки информации. Обработка результатов эксперимента проводилась с применением методов математической статистики, теории ве роятности и ЭВМ.

Научная новизна:

-теоретически обоснованы уровни технической эксплуатации и работо способности тракторов;

-теоретически обоснованы оптимальные значения доремонтной, межре монтной наработок и срока службы тракторов с учетом условий их функцио нирования, состояния и разновременности затрат;

-разработана математическая модель оптимизации и обеспечения рабо тоспособности тракторов с учетом условий их функционирования и состоя ния с выбором варианта ремонтно- обслуживающих воздействий для кон кретного трактора;

-обоснованы предельные величины уровней работоспособности агрега тов, заменяемых предупредительно при ТО-3;

-выявлены закономерности изменения надежности, технико экономических, эксплуатационных показателей в зависимости от уровня тех нической эксплуатации и работоспособности тракторов;

-теоретически обоснован и экспериментально подтвержден дифферен цированный подход в планировании использования тракторов;

-разработаны мероприятия по повышению эффективности эксплуатации тракторов;

-разработан рабочий проект по управлению работоспособностью тракто ров.

Практическая ценность и реализация результатов исследований Разработан метод определения уровня технической эксплуатации тракто ров, позволяющий оценить условия функционирования техники с последую щей разработкой мероприятий по ее повышению.

Предложен метод оценки состояния техники, позволяющий обосновать и обеспечить работоспособность, провести дифференциацию сельскохозяйст венных работ по тракторам и разработать мероприятия по ее повышению.

Получены аналитические зависимости целевых функций для сроков ре монта, службы с учетом условий функционирования и состояния тракторов, позволяющие в оптимальные сроки провести капитальные ремонты и списа ние техники.

Получены предельные значения уровней работоспособности агрегатов, позволяющие предупредительно заменить при ТО-3.

В результате проведенных исследований разработан рабочим проект по управлению работоспособностью тракторов, которые изложены и методиче ском пособии: Галиев И.Г. Рабочий проект по управлению работоспособно стью тракторов с учетом их состояния и условий функционирования. -Ка зань: Изд-во КГСХА, 2002.- 53 с. Рабочий проект представляет собой руко водство по внедрению результатов исследовании и производство.

Методы оценки условий использования и состояния тракторов, математи ческая модель управления работоспособностью техники изложены в моно графии: Галиев И.Г. «Повышение эффективности использования тракторов с учетом условий их функционирования» -Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2002. 204 с.

Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс Казан ской ГСХА, институтов переподготовки кадров Республики Татарстан и Рес публики Марий-Эл, Марийского ГУ, Марийского ГТУ, Чувашской ГСХА, сельскохозяйственных техникумов Республики Татарстан.

Результаты исследования и практические рекомендации внедрены в хо зяйствах аграрного производства РТ.

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в монографии объемом 12,8 печатных листов и 58 научных статьях.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Метод оценки условий функционирования тракторов с учетом весомо стей факторов и степени их реализации.

2. Метод оценки работоспособности трактора с учетом степени соответ ствия агрегатов исправному состоянию.

3. Целевые функции определения оптимальных значений доремонт ной, межремонтной наработки и срока службы тракторов с учетом усло вий функционирования, состояния и разновременности затрат на обеспе чение работоспособности.

4. Закономерности изменения надежности, технике - экономических и эксплуатационных показателей в зависимости от условий функционирования и состояния трактора.

5. Дифференцированное планирование использования тракторов с уче том состояния агрегатов и систем.

6. Математическая модель управления показателями надежности тракторов с учетом их состояния и условий функционирования с выбором варианта ремонтно- обслуживающих воздействий для конкретного трак тора.

7. Мероприятия по повышению эффективности эксплуатации тракторов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы из ложены на Международной конференции в рамках ЮНЕСКО «Совершенст вование подготовки и переподготовки специалистов в условиях рыночных отношений", ТИСБИ (Казань, 1996);

на II и III Международных научно практических конференциях "Автомобиль и техносфера", ВИКО (Казань, 2001 г., 2003 г.);

на юбилейной Международной конференции «Проблемы механизации сельского хозяйства» (Казань 2002 г.);

на Международной науч но- технической конференции по теории механизмов и машин (Казань, 2003);

на Всесоюзной научно- технической конференции «Диагностика повышения эффективности, экономичности и долговечности двигателя» (Ленинград, 1991 г.);

на Всероссийской конференции «Современные технологии, средства механизации и технического обслуживания в АПК», МГУ (Саранск 2002 г.);

на Всероссийской научно- практической конференции «Агроэкологическне проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного за грязнения агроэкосистемы», (Казань, 2002 г.);

на 10й научно- практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Совершенствование и развитие мобильной энергии в сельском хозяйстве» ЧГСХА (Чебоксары, 1998 г.);

на XXXIII научной конференции, посвященной 50-летию Свердловского сель скохозяйственного института (Свердловск, 1990 г.);

на научно- производст венной конференции «Прогрессивные формы интеграции науки и производ ства АПК» (Кустанай, 1991 г.);

на научно- практической конференции «Пер спективы развития автомобилей и двигателей в республике Татарстан», ОАО КамАЗ (Набережные Челны, 1999 г.);

на научно- техническом Совете Мини стерства сельского хозяйства и продовольствия РТ (Казань, 1992 г., 2002 г.);

на научном Совете по механизации сельского хозяйства Академии наук РТ (Казань, 2003 г.);

ежегодно докладывались и обсуждались на научных конфе ренциях Казанской ГСХА (1998...2003 гг.).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов и приложений. Общий объем страниц, в том числе 335 страницы основного текста, 50 рисунков, 49 таблиц.

Список литературы включает 283 наименование, из них 6 на иностранных языках. В приложении приведено 8 рисунков и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель, задачи исследования и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе приведен анализ работ посвященных повышению эф фективности эксплуатации тракторов и формированию системы технического обслуживания.

Повышению эффективности использования машинно- тракторного парка посвящены труды С.А.Иофинова, Ю.К.Киртбая, Б.В.Павлова, М.А.Путинцевой, Б.С.Свищерского и др.

Проблеме влияния природно- климатических и производственных усло вий на работу техники посвящены труды ученых Х.Г.Барама, А.Н.Важенина, Н.П.Величкина, А.Е.Волкова, В.Г.Голбдмана, Н.П.Жука, Р.А. Игнатьева, Р.В.Кугеля, А.Т.Лебедева, А.А.Стаценко, Г.А.Ташкинова, Н.Л.Шаниной и др.

В основу формирования системы технического обслуживания и ремонта Техники положены труды А.Г.Акчурина, В.М.Кряжкова, Ю.А.Конкина, В.В.Лазовского, И.С.Левитского, В.М.Лившица, В.М.Михлина, В.С.Мкартумяна, А.В.Николаенко, Н.С.Пасечникова, Л.П.Терских, Б.А.Улитовского, И.Е.Ульмана, С.С.Черепанова и др.

Разработке методов оптимизации периодичности проведения ремонтно обслуживающих воздействий посвящены работы А.С.Гальперина, К.М.ЬСавалерчика, Р.Н.Колегаева, Р.В.Кугеля, Н.С.Макарова, Е.М.Мещерина, А.И.Селеванова, К.Ю.Скибневского, С.В.Шумика, Н.М.Хмелевой, Е.Е.Чудновского и др.

И.П.Добролюбовым, В.М.Лившицем, Г.Е.Топилиным, В.М.Забродским ведутся исследования по обоснованию режимов процесса технического об служивания машин с дискретным и непрерывным контролем в зависимости от характеристик технических средств диагностирования.

Учеными В.Я.Аниловичем, А.В.Алехиным, Г.Г.Азгельдовым, Д.А.Антонцом, Я.А.Бабченко, И.П.ВеличкиНым, В.М.Забродским, П.П.Лезиным, Г.П.Лашко, Г.Е.Топилиным рассмотрены вопросы оценки эле ментов технической эксплуатации тракторов.

Проблема оптимизации наработок, сроков службы отражены в работах А.С.Гальперина, Р.Н.Колегаева, Р.В.Кугеля, В.М.Михлина, С.С.Некрасова, С.В.Оганесяна, А.И.Селиванова, И.И.Трепененкова, В.А.Ушанова, А.М.Плаксина и др.

Из приведенного анализа существующих методов повышения эффектив ности использования тракторов, можно сделать следующие выводы:

- показатели использования тракторов зависят от мероприятий по обес печению работоспособности техники;

- регламентная стратегия назначения ремонтно- обслуживающих воздей ствий не позволяет в принципе исключить издержки от несвоевременного устранения последствий отказа;

- при определении сроков ремонта и службы техники исследователями не учитываются условия функционирования и состояния тракторов, тем самым процесс эксплуатации рассматривается как неуправляемый и не зависящий от целенаправленной деятельности человека.

Задачи исследования:

-разработать метод оценки условий функционирования тракторов;

- разработать метод оценки состояния агрегатов и трактора;

- обосновать доремонтную, межремонтную наработки и срока службы на основе минимизации затрат на обеспечение работоспособности с учетом ус ловий функционирования тракторов;

- обосновать рациональные варианты ремонтных воздействий на тракто ры в зависимости от состояния агрегатов и условий функционирования;

- разработать математическую модель управления показателями надеж ности тракторов за счет целенаправленного изменения их наработки и объе мов ремонтно-обслуживающих воздействий;

-установить закономерности изменения надежности, технико- экономи ческих и эксплуатационных показателей в зависимости от условий функцио нирования и состояния тракторов;

- разработать мероприятия и практические рекомендации по повышению эффективности эксплуатации тракторов.

Во втором разделе приведены теоретические исследования по обосно ванию условия функционирования и состояния тракторов Условия функционирования тракторов включают в себя эксплуатацион ные и природно-климатические условия.

Эксплуатационные условия характеризуются техническими, организаци онными и производственными условиями. Выполнение технических и орга низационных условий направлено на поддержание трактора в работоспособ ном состоянии. Реализация этих условий оценивается уровнями определяю щих и обобщенных факторов. Факторы влияют на работоспособность и по казатели эффективности использования техники не одинаковы. Степень влияния определяется весомостью факторов.

Реализации факторов с учетом их весомости можно выразить комплекс ным безразмерным показателем - уровнем технической эксплуатации тракто ров.

Производственные условия определяются организацией работ агрегата, планированием состава и структуры МТП, технологией механизированных работ. Степень реализации условий оказывает влияние на работоспособность агрегатов и систем через величины весомостей факторов.

Природно-климатические условия характеризуются рельефом местности (изрезанность поля, наличие склонов и препятствий);

количеством осадков в году и средней температурой (влажностью и температурой воздуха);

видом, связностью почвы и влияют на состояние агрегатов и систем техники.

Поскольку трактор состоит из связанных между собой систем, а системы - из агрегатов, то справедливо утверждать, что надежность зависит от рабо тоспособности составляющих элементов, которые определяют эксплуатаци онные и технико- экономические показатели.

Перечень факторов определяется широко известным методом эксперт ных оценок. Уровни определяющих факторов- по четырехбальной шкале же лательности Харриштона.

При определении весомостей следует учесть, в первую очередь уровень технической эксплуатации тракторов влияет на показатели надежности. В связи с этим мы считаем, что выходным показателем изменения является на работка на отказ.

Для использования метода математической статистики составляется матрица исходных данных, вида:

а11 а12 а13... а1m А а21 а21 а,21... а2m А где а 1 1...а n m - параметры исходных данных;

A 1 1... А nm - параметр отклика.

Для определения весомости определяющих факторов составляется ма трица (1), при этом параметрам а м... а „ т соответствуют уровни определяю щий факторов, параметрам отклика - наработка на отказ Уравнение регрессии выглядит следующим образом:

(2) где - коэффициенты регрессии 1, 2... i -го определяющих факторов, входящих в j -й обобщенный;

- уровни I, 2... i-ro определяющих факторов, входящих в j-й обобщенный.

Используя уравнение (2), можно определить степень влияния каждого определяющего фактора на выходной показатель Т„:

где - весомость i -го определяющего фактора;

- среднеарифметическое значение уровня i -го определяющего фактора.

Весомость и уровень обобщенного фактора определяются используя матрицу (1), при этом параметрам а ц... а п т соответствуют уровни обобщен ных факторов, параметрам отклика - наработка на отказ Выводится уравнение регрессии вида:

(4) где В1, В2... Вn - коэффициенты регрессии 1, 2...j -го обобщенного фактора;

- уровни 1. 2... j - го обобщенного фактора.

Используя уравнение (4), можно определить степень влияния каждого обобщенного фактора на выходной показатель :

(5) где - весомость j -го обобщенного фактора;

- среднеарифметическое значение уровня j -го обобщенного фактора.

Уровни обобщенных факторов определяются для каждого хозяйства по формуле:

(6) Уровень технической эксплуатации тракторов в хозяйствах определяет ся из выражения:

(7) При проведении мероприятий по повышению уровня технической экс плуатации тракторов, следует учесть, что все определяющие факторы услов но разделены по группам их реализации. К первой группе относятся факторы, повышение уровней которых требует проведения организационных меро приятий, ко второй- повышение дисциплины труда, к третьей- требующие дополнительных капиталовложений. В связи с этим, повышение уровня тех нической эксплуатации предполагает выполнение следующих работ: 1) опре деление оптимального уровня технической эксплуатации тракторов;

2) про ведение ранжирования определяющих и обобщенных факторов.

В любой момент времени техника может находиться в исправном, неис правном, работоспособном и неработоспособном состояниях.

Исходя из литературного анализа и фактического состояния эксплуатации тракторов, нарушение работоспособности может выражаться тремя состоя ниями:

а) трактор нельзя использовать при выполнении той или иной сельскохо зяйственной операции;

б) использование трактора возможно, но имеется существенное наруше ние качества сельскохозяйственных работ или угроза безопасности работе механизатором;

в) дальнейшее использование трактора невозможно по экономическим причинам.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы:

- не все агрегаты влияют на работоспособность и существуют агрегаты, со стояние, степень износа которых определяют работоспособность трактора;

- не все агрегаты, определяющие работоспособность трактора, оказывают влияние на качество выполнения сельскохозяйственных работ. Трактор, яв ляющийся неработоспособным для выполнения одной группы сельскохозяй ственных работ, может быть работоспособным для выполнения других групп сельскохозяйственных операций. Более того, изменение состава агрегата (снижение сопротивления, изменение ширины захвата агрегата) может изме нить состояние трактора из неработоспособного в работоспособное.

Таким образом, необходим показатель работоспособности, дающий воз можность дифференцирования тракторов по сельскохозяйственным работам.

Нами предлагается такой показатель - уровень работоспособности, кото рый отражает степень соответствия фактического состояния трактора ис правному. Теоретический уровень работоспособности может меняться от 0 до 1. При уровне работоспособности равным 0 - предполагается, что трактор списывается с баланса хозяйства;

уровень работоспособности равен 1 -трак тор находится в исправном состоянии.

В отличие от скачкообразного перехода трактора из работоспособного в неработоспособное состояние и наоборот, уровень работоспособности имеет тенденцию к снижению, а после проведения ремонтно-обслуживающих воз действий к повышению, стабилизации и снова к снижению.

При оценке уровней работоспособности агрегатов, диагностические пока затели рассматриваются по двум системам: система «вал» и система «отвер стие». В связи с этим, уровень работоспособности j-ro агрегата с- ой системы трактора определяется по формулам:

- для системы «вал» (8) -для системы «отверстие» (9) фактическая величина диагностического параметра j-ro агрегата где с-ой системы трактора;

номинальная величина диагностического параметра j-ro агрегата с-ой системы трактора;

предельная величина диагностического параметра j-ro агрегата с ой системы трактора.

Перечень агрегатов и систем определяется по степени влияния на надеж ность объекта.

Сбор первичной информации производится на основании диагностиро вания при проведении ТО-3.

Все полученные данные записываются в виде матрицы (1), при этом па раметрам соответствуют уровни работоспособности агрегатов параметрам отклика - параметр потока отказов Поскольку зависимость параметра потока отказов и уровня работоспо собности имеет нелинейный характер весомости агрегатов системы опреде ляются по формуле:

(Ю) где - сумма приращений параметра потока отказов с-ой системы трактора с увеличением уровня работоспособности j-ro агрега та.

Допустим, то формула (10) будет выглядеть:

(П) Уровень работоспособности системы определяется по формуле:

(12) Для определения весомостей систем используется матрица (1), при этом параметрам соответствуют ' уровни работоспособности систем параметрам отклика - параметр потока отказов После проведения корреляционного анализа, весомости систем опреде ляются по формуле:

(13) где - сумма приращений параметра потока оч качов с-ой системы трактора с увеличением уровня его работоспособности.

Уровень работоспособности трактора определяется по формуле:

(14) Разработка мероприятий по повышению уровня работоспособности за ключается в определении перечня, последовательности агрегатов по степени износа и возможности выполнять сельскохозяйственные работы безотказно до следующего ТО-3. Допустимые значения уровней работоспособности аг регатов и систем определяются для каждого вида сельскохозяйственных ра бот экспериментальным путем.

Ранжирование агрегатов и систем определяются расположением в по рядке убывания коэффициентов эффективности.

Коэффициент эффективности определяется по формуле:

(15) Оптимизация сроков ремонта и службы осуществляется по критерию минимума удельных затрат на поддержание техники в работоспособном со стоянии.

Целевые функции для определения оптимальных значений доремонтной, межремонтной наработок и срока службы выглядят следующим образом:

(16) где i= 1,2,3- соответственно затраты на техническое обслуживание, устра нение последствий от отказа и замену агрегата и капитальный ремонт в тече нии доремонтного, межремонтного периодов и периода до списания, руб;

Тл, Тм, Тс- соответственно доремонтная, межремонтная наработки и наработка до списания.

После математических преобразований целевые функции выглядят:

(17) где - удельные затраты на ТО, руб/м.ч.;

- количество отказов i ой группы сложности в ремонтных периодах;

- затраты на устране ние последствий отказов i- ой группы сложности в ремонтных периодах, руб;

потерн продукции из-за часового простоя трактора по причине отказа, руб;

- продолжительность простоя по причине отказа в ремонтные пе риоды, руб;

- коэффициент, учитывающий снижение затрат от отказов и простоев с повышением уровня технической эксплуатации тракторов;

- соответственно средние значения доремонтных, межремонтных ресурсов и ресурса до списания j- x агрегатов с-х систем трактора, ч.;

- соответственно максимальные значения уровней работоспособности с ой системы трактора в периоде до ремонта, между ремонтами и до списания;

- показатели изменения состояния с-ой системы трактора в перио де до ремонта, между ремонтами и до списания;

затраты на замену j- го агрегата, руб;

количество замен j- го агрегата за межремонтные пе риоды.

Затраты на капитальный ремонт с учетом разновременности затрат вы глядят следующим образом:

(18) Учитывая, что удельные затраты на ТО постоянны, приведенные затраты на ТО с учетом разновременности, выглядят следующим образом:

(19) Затраты на устранение отказов и от простоев с учетом их разновремен ности вычисляются по формуле:

(20) где - соответственно, зависимости затрат на устранение отказов и от простоев в ремонтных периодах и до списания от наработки;

- соответственно коэффициенты, учитывающие снижение затрат от отказов и простоев с повышением уровня технической эксплуатации тракто ров.

При этом накладывается следующее ограничение:

(21) В третьем разделе приведены выбор критерия управления работоспособ ностью техники, обоснование варианта ремонтных воздействий, вида зависи мостей показателей использования тракторов от уровней их технической экс плуатации и работоспособности, а так же разработана математическая модель управления работоспособностью машин.

Процесс управления выработкой и восстановлением ресурса базируется на определенных закономерностях старения машин и восстановления их ре сурса, что позволяет в процессе моделирования учесть влияние управляемых факторов.

Кроме выработки технического ресурса необходимо регулировать и про цесс его восстановления. К моменту напряженных полевых работ показатели надежности сельскохозяйственной техники должны быть доведены до уров ня, обеспечивающего минимум потерь продукции вследствие простоев.

Следовательно, управление надежностью тракторов заключается в регу лировании выработки их ресурсов в зависимости от уровня старения и пла нирования сроков ремонта с учетом условий функционирования.

Агрегат заменяется предупредительно - по состоянию и определяется величиной уровня его работоспособности. В некоторых случаях одновремен но заменяются несколько агрегатов. При попутном ремонте агрегатов ряд операций (транспортирование, очистка трактора, часть разборочно сборочных работ, подкраска, обкатка) выполняется один раз. В этом случае уменьшается время простоя машины по сравнению со временем индивиду альной замены агрегатов, уменьшается вероятность отказа агрегатов, имею щих невысокий уровень работоспособности. Однако в этом случае недоис пользуется технический ресурс агрегатов, заменяемых попутно. Следователь но, целесообразность попутной замены необходимо проверять через эконо мический критерий на основе сравнения затрат на поддержание работоспо собности машин по двум вариантам.

Агрегат, исчерпавший ресурс, может быть заменен на новый или капи тально отремонтированный. При замене необходимо учитывать состояние ос тальных агрегатов трактора:

для агрегатов двигателя (22) для остальных агрегатов машины (23) где - уровень работоспособности нового и капитально отремон тированного j- го агрегата.

Комплексным показателем надежности тракторов является коэффициент технического использования Для определения величины коэффициента технического использования в процессе эксплуатации применяется стати стическая оценка.

Коэффициент технического использования определяется по формуле (24) где - время работы i -й машины в к -м году, ч;

- время восстановления работоспособности i -й машины в к-м году, ч;

j- количество тракторов.

Функционал качества управления показателями надежности тракторов выглядит следующим образом где - коэффициент дифференцированных потерь урожая из-за про стоев при выполнении р -ой работы на q-ой культуре, 1/ч;

- площадь работ р -го вида на q -ой культуре в к -м году, га;

- средняя урожайность q -й культуры, ц/га;

- закупочпо-сдаточная цена q -й культуры, р/ц;

стоимость послеуборочной обработки q-й культуры, р/ц;

эталонная, ча совая производительность в ус.эт.га при выполнении р-го вида работы q-ой культуры;

затраты на замену j-ro агрегата;

- доля р -ой работы q-ой культуре от в к-ом году;

P,Q- количество видов работ, культур.

1, если i-й трактор капитально ремонтируется в к-ом году О, в противном случае Офаничения на переменные задаются в виде неравенств:

Первое ограничение показывает, что уровень работоспособности i-ой машины в к-ом году не должен быть меньше 0, второе ограничение- объем работ, выполняемый всеми тракторами в k-м году, не должен превышать заданного, третье - время использования i -й машины в к -м году не может превышать времени работы, установленного в к- м году, за вычетом времени простоя по техническим причинам.

Задача, состоящая в отыскании оптимального управления, обеспечи вающего показателю качества управления (25) наименьшее значение при ог раничениях, является задачей оптимального дискретного управления.

Эта задача в силу нелинейности функционала является достаточно слож ной в вычислительном отношении. Поэтому она будет сведена к линейной задаче путем кусочной линеаризации функционала (24).

При этом, процесс выработки и восстановления ресурса описывается уравнениями вида:

при этом где уровень работоспособности с-ой системы после замены его агрегатов на новый или капитально отремонтированный.

В процессе ресурсного диагностирования тракторов при ТО-3 прогнози руются средние уровни работоспособности их основных узлов и агрегатов.

На основании оценки надежности трактора в процессе дальнейшей эксплуа тации осуществляется выбор ремонтных воздействий с тем, чтобы обеспечить минимум затрат на восстановление его работоспособности в течении нара ботки до очередного ТО-3. Возможны следующие варианты ремонтных воз действий: устранение последствий отказов трактора по потребности;

преду предительная замена агрегатов при ТО-3 и устранение последствий отказов по потребности;

капитальный ремонт трактора.

Критерием оптимальности выбора варианта являются удельные затраты на ремонт с учетом потерь продукции вследствие простоя трактора по техни ческим причинам.

Целесообразность предупредительной замены j -го агрегата проверяется в том случае, когда величина его уровня работоспособности менее пре дельного значения, т.е. уровня работоспособности до следующего ТО-3. Та ким образом, если затраты связанные с эксплуатацией j -го агрегата до отказа меньше чем, затраты, связанные с заменой j -го агрегата, прини мается первый вариант - использование j -го агрегата до ресурсного отказа.

Если, то используется второй вариант - предупреди тельная заме на j -го агрегата при ТО-3.

Если затраты на текущий ремонт трактора С в течении наработки до очередного ТО-3 больше, чем затраты на капитальный ремонт то целесо образен капитальный ремонт машины, в противном случае производится те кущий ремонт.

В четвертом разделе приведена программа и методика эксперименталь ных исследований.

Обосновано обеспечение работоспособности тракторов для различных ус ловий функционирования, которые основаны на установлении закономерно стей изменения надежности, технико-экономических, эксплуатационных по казателей тракторов в зависимости от эксплуатационных и природно климатических условий. В связи с этим, ставится цель исследования: уста новление закономерностей влияния технического состояния тракторов на по казатели использования и надежности с учетом условий их функционирова ния.

Цель достигается организацией исследования по двум направлениям:

оценка условий функционирования тракторов и оценка их работоспособности в хозяйствах.

Выбор исследуемых хозяйств осуществлялся методом диагонального рас пределения точек и исходя из следующих требований:

- количество хозяйств должно обеспечивать требуемое число тракторов, в соответствии с ГОСТ 27.502-83 не менее 14;

- районы и хозяйства должны быть наиболее типичными для исследуе мых зон по природно-климатическим и местным условиям;

- в каждом административном районе должны быть выбраны хозяйства с лучшими, средними и низкими показателями использования техники.

Марка исследуемого трактора выбиралась, исходя из общего их количе ства в агроклиматической зоне. Гусеничные тракторы составляют 31% от об щего парка республики, в связи с этим выбран ДТ-75М. Число исследуемых тракторов- 120... 140 (согласно ГОСТ 27.502-83).

Определение технико-экономических и эксплуатационных показателей осуществляется изучением документов бухгалтерской отчетности и методом моментных наблюдений (число моментов равно 400).

Перечень факторов определяется экспертным методом, а их весомости расчетным и экспертным методами. Экспертная группа состояла из 15 чело век (ГОСТ 23554.0-79). Согласованность мнений экспертов оценивается ко эффициентом конкордации W. Для оценки значимости коэффициентов ис пользуется критерий Вычисление погрешности оценки уровня технической эксплуатации тракторов сводится к определению доверительного интервала для значения наиболее удаленного от среднего значения определяющего фактора ф.

Для решения задач по второму направлению экспериментальных иссле дований была сделана генеральная выборка из числа тракторов находящихся под наблюдением. В соответствии с ГОСТ 27.502-83 количество наблюдае мых тракторов N=32.

Погрешность оценки надежности системы агрегатов трактора и количест ва отказов имеет случайный характер, поэтому в характеристику входят два числа - доверительный интервал и доверительная вероятность. Доверитель ная вероятность позволяет оценить степень достоверности полученного ре зультата.

Адекватность предложенной модели оценивалась по количеству отказов систем трактора по группам сложности и величине трудоемкости поддержа ния в работоспособном состоянии.

Среднеквадратическая погрешность оценки диагностических параметров составляет 10%. Вероятность получения положительной погрешности (+10%) равна вероятности получения отрицательной погрешности (-10%). Тогда Р (+10%) =Р (-10%)= 1/2. Вероятность того, что п агрегатов будут иметь только положительную или только отрицательную погрешность, равна (1/2)" и резко уменьшается с ростом п.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что погрешность прогнозиро вания уровня работоспособности отдельных агрегатов не будет значительно влиять на величину трудоемкости технического обслуживания и ремонта парка тракторов.

В пятом разделе приведены результаты и анализ экспериментальных исследований.

Методом экспертного опроса выявлено, что уровень технической экс плуатации характеризуется 6 обобщенными факторами и 29 определяющими, из которых 15 факторов относятся к техническим, а 14 - к организационным условиям. В таблице 1 представлены результаты определения весомостей факторов расчетным (по формулам (3) и (5)) и экспертным методами. При этом коэффициенты конкордации находятся в пределах от 0,49 до 0,79, а их ошибка - от 0,14 до 0,11.

Выявлено, что в исследуемой зоне уровень технической эксплуатации колеблется в пределах от 0,55 до 0,88, среднее значение соответствует 0,65.

Определение погрешности оценки уровня технической эксплуатации по казало, что с доверительной вероятностью 0,90 неличина доверительного ин тервала не превышает 6% от значения уровня обобщенного фактора, рассчи танного по предложенной методике.

Таблица Перечень и весомости факторов, определенных расчетным и экспертным методами Обобщен- Весомость Весомость оп ный фактор обобщенно- ределяющих го фактора Определяющий фактор факторов расч. эксп. расч. эксп, оп- опрос рос 1 !2 3 4 1. Качество 0,23 1.1 Наличие оборудования для 0,428 0, 0, ТО проведения ТО 1.2 Выполнение номенклатуры 0,307 0, операций ТО 1.3 Соблюдение сроков прове- 0,265 0, дения ТО 2. Качество 0,187 0,21 2.1 Состав специалистов 0,142 0, обкатки 2.2 Соблюдение правил обкат- 0,346 0, тракторов ки 0, 2.3 Место обкатки 0, 3. Организа- 0,206 0,19 3.1 Применение деффектовки 0,167 0, ция и каче- 0, 3.2 Обеспеченность зап. час- 0, ство ТР тями 0,164 0, 3.3 Применение диагностики 0,148 0, 3.4 Качество выполнения ре монта 0, 0, 3.5 Состав специалистов 0,047 0, 3.6 Вид и необходимость ре монта 0, 0, 3.7 Характеристика рем. Базы 0, 0, 4. Хранение 0,150 0,13 4.1 Сортамент ТСМ и качество 0,147 0, 4.2 Фильтрация топлива при тем заправке 0,186 0, 4.3 Фильтрация масла при за правке 0, 0, 4.4 Контроль качества ТСМ Продолжение таблицы 1 3 0, 4.5 Оснащенность заправочной 0, станции и хранение ТСМ 4.6 Отстой ТСМ 0,145 0, 0, 0,080 Г 0,14 0, 5.1 Стаж работы 5.Характери стика трак- 0,234 0, 5.2 Классность ториста 0, 5.3 Проф. подготовка 0, 0, 5.4 Отношение к технике 0, 0,10 0, 6. Уровень 0,066 6.1 Число трактористов на 100 0, тракторов организации использова- 0,162 0, 6.2 Число механизаторов сме ния и ре- нивших трактор за срок службы монта трак- 0,284 0, 6.3 Стимулирование за эконо торов мию 6.4 Наличие межсменной сто- 0,210 0, янки в зимнее время года 0, 0, 6.5 Учет затрат на ТОР 0, 6.6 Форма организации ТОР 0, После совместной обработки полученных данных методом математиче ской статистики были выявлены зависимости технико-экономических и экс плуатационных показателей от уровня технической эксплуатации. Графики зависимостей представлены на рис. 1.

Выявленные закономерности изменения технико-экономических и экс плуатационных показателей тракторов, в зависимости от условий их функционирования, показывают, что (при изменении уровня технической эксплуатации тракторов от фактически минимального значения 0,55 до мак симального 0,88): себестоимость эксплуатации уменьшится на 24%;

годовая наработка увеличится на 18,9%;

количество отработанных машиноднеи уве личится на 30%, машиносмен - на 32%;

сменная наработка увеличится на 27%;

коэффициент готовности увеличится на 14,3%;

наработка на отказ - в 2,9 раза.

В результате проверки адекватности расчетных показателей использова ния тракторов фактическим, выявлено, что наибольшее отклонение расчет ных показателей от фактических составляют: годовая наработка - 14%, коли чество отработанных машиносмен - 6%, коэффициент готовности- 12%, удельные затраты на проведение текущего ремонта - 9,5%. В целом, на (б) (а) Рис. 1. Зависимости изменения эксплуатационных показателей и пока зателей надежности от уровня технической эксплуатации тракторов: (а) 1 годовая, 2-сменная наработки;

(б) 1- количество выполненных трак то росмен, 2- количество выполненных трактородней, 3- удельных затрат от простоев (в ценах 1991 г.);

(в) !- коэффициент готовности, 2- наработки на отказ;

(г) удельных затрат от отказов 1- в доремонтном периоде, 2- в послеремон гном периоде (в ценах 1991 г.) практике фактические показатели подтверждают влияние уровня технической эксплуатации тракторов в размерах, установленных расчетным путем.

В соответствии с программой экспериментальных исследований 2 раза в месяц обобщались данные об отказах тракторов по группам сложности.

На основании определения величин параметров состояния агрегатов и систем были определены их весомости. Агрегаты, весомости которых оказа лись незначительны были вычеркнуты из общего списка агрегатов. Уточнен ный перечень агрегатов и систем трактора ДТ-75М, а так же их весомости, рассчитанные по формулам (13) и (16) приведены в таблице 2.

Определение погрешности оценки уровня работоспособности показало, что с доверительной вероятностью 0,90 величина доверительного интервала не превышает 8% от значения уровня работоспособности системы, рассчи танного по предложенной методике.

Таблица 2.

i весомостей систем и агрегатов Весо- Коэф.

Систе- Коэф Весо мость вариа- фици мы мости № трактора сис-мы агрега- ент ва ции Агрегаты трактора риации тов л 2 3 1 1 Двига- 0,252 0,23 0, 1.1 Кривошипно- 0, тель шатунный механизм 0,147 0, 1.2 Головка цилиндров 0, 1.3 Насос топливный 0, 0, 1.4 Форсунка 0, 1.5 Цилиндропоршневая 0,228 0, группа 0, 1.6 Воздушный фильтр 0, 2 Транс- 0,189 0,16 2.1 Коробка перемены пе- 0, 0, миссия редач 2.2 Ведущий мост 0, 0, 3 Элек- 0, 0,123 3.1 Генератор 0,295 0, трообо- 0, 3.2 Стартер 0, рудова- 0,194 0, 3.3 Батарея аккумулятор ние ная 0, 3.4 Реле- регулятор 0, 4 Гидро- 0,152 0.25 4.1 Насос 0, 0, система 0,324 0, 4.2 Распределитель 0, 4.3 Силовой цилиндр 0, Продолжение таблицы 2.

1 2 4 5 3 5 Ходовая 0,137 5.1 Гусеницы 0, 0,15 0, система 5.2 Опорные катки 0,159 0, 5.3 Ведущая звездочка 0,267 0, 5.4 Каретки 0,197 0, 6 Несущая 0,079 6.1 Рама 0,425 0, О., система, 6.2 Кабина 0,342 0, кабина 6.3 Оперенья 0,233 0, 7 Система 0,068 0,71 1 7.1 Датчики 0,752 0, контро- 7.2 Приборы 0,248 0, ля В результате исследований получены данные по отказам системы агрега тов тракторов. Результаты обработаны с использованием ЭВМ по разрабо танной программе. Зависимости приведены на рис. 2.

В период проведения экспериментальных наблюдений было уделено осо бое внимание виду выполняемых сельскохозяйственных работ тракторами ДТ-75М.

Для работ, соответствующих I группе, в общем объеме работ для тракто ров ДТ-75М приходилось 60%, II группе - 20% и III группе - 20%. В период наблюдений эта тенденция сохранилась.

В результате наблюдений были установлены закономерности влияния ви да выполняемых работ на параметр потока отказов с учетом условий функ ционирования и состояния техники.

Анализируя тенденцию изменения параметра потока отказов для различ ных с/х работ, можно сделать следующий вывод: с изменением степени не равномерности тяговых сопротивлений меняется и интенсивность параметр потока отказа трактора.

Проводились расчеты значений управляющих и управляемых показателей обеспечения работоспособности трактора на основе реализации целевых функций (17).

Управляющее воздействие процесса заключается в целенаправленном варьировании доремонтными, межремонтными наработками тракторов.

Исходя из данных хозяйственной деятельности, определены зависимости затрат на текущий ремонт и устранение отказов от использованного ресурса:

- до ремонта (26) Рис. 2. Закономерность изменения параметра потока отказов по группам сложности: а) двигателя, б) трансмиссии, в) электрооборудования, г) гидросистемы ДТ-75М в зависимости от уровня их работоспособности -после ремонта (27) Затраты от простоя в зависимости от ресурса выглядят следующим обра зом:

Коэффициент, учитывающий снижение затрат от отказов, вычисляется из уравнения зависимости удельных затрат от отказов и уровня технической эксплуатации путем деления функции на значение затрат при У тэт =1.

Зависимость коэффициента от уровня технической эксплуатации выгля дит следующим образом:

- для доремонтного периода (устранение отказов) (29) - для послеремонтного периода (устранение отказов) (30) - для доремонтного и межремонтного периодов (затраты от простоя) (31) Для моделирования были приняты следующие исходные данные и диа пазоны их изменений:

1369 руб (в ценах 1991 г), =1300 м.ч.

2000...6000, =2000...6000, =1000...4000.

Реализация целевых функций осуществлена на персональном компьюте ре по разработанной программе на языке программирования «Бейсик».

В результате получены расчетные значения доремонтной, межремонтной наработок и наработки до списания с учетом условий функционирования трактора и исходного состояния агрегатов, систем.

На рис. 3 представлены результаты определения оптимальных значений доремонтных, межремонтных наработок и наработки до списания в зависи мости от уровня технической эксплуатации тракторов при различных исход ных состояниях, т.е. при На рис. 3 также представлены результаты расчета оптимальных значений наработок с учетом разновременности затрат. Откуда видно, что оптималь ные значения наработок повышаются на 14%.

Рис. 3. Результаты определения оптимальных значений доремонт ных межремонтных на работок и наработки до списания в зависимости от уровня тех нической эксплуатации трактора ДТ-75М при следующих его со стояниях:

0,5 0,6 0,7 0,8 0, С учетом разновременности затрат Потребность трактора в капитальном ремонте обосновывается по вели чине прогнозируемых удельных затрат на обеспечение его работоспособно сти в период наработки до очередного ТО-3.

Произведен расчет предельных величин уровней работоспособности аг регатов трактора для предупредительной замены в процессе ТО-3.

Предельные величины уровней работоспособности варьируют от 0,05 до 0,3 и зависят от уровня технической эксплуатации тракторов.

С увеличением уровня технической эксплуатации тракторов ДТ-75М от 0,5 до 1,0 предельные величины уровня работоспособности цилиндро- порш невой группы меняется от 0,06 до 0,13;

коробки перемены передачи- от 0, до 0,16;

топливного насоса- от 0,09 до 0,24 и масляного насоса- от 0,13 до 0,3.

Очевидно, что с увеличением предельных значений уровня работоспо собности элементов трактора повышается вероятность их отказа, что делает дальнейшую эксплуатацию агрегатов экономически не целесообразной.

Проверка адекватности модели управления работоспособностью тракто ров фактически сводится к проверке устойчивости решения задачи.

Заметное влияние на расчетные значения наработки тракторов и трудо емкости ремонтно- обслуживающих воздействий оказывает погрешность оценки уровня их работоспособности.

В самом неблагоприятном случае, когда погрешность оценки уровня ра ботоспособности имеет одинаковый знак, наработка трактора изменяется на 13%, а трудоемкость ремонтно- обслуживающих воздействий на 18%.

В целом фактическая трудоемкость устранения последствий отказов от личается от расчетной в пределах 23,36 чел.ч, что составляет 13%, фактиче ская наработка от расчетной отличается на 48 у.эт.га, что составляет 9,6%.

Проверка адекватности расчетных и фактических значений, подтвержда ет влияния параметров модели управления работоспособностью трактора на результаты решения.

В шестом разделе приведены экономическая эффективность результа тов исследований и рекомендации производству.

Представлены результаты разработки мероприятий по повышению уров ня технической эксплуатации тракторов и обоснования их работоспособно сти. Выявлено, что уровень работоспособности техники зависит от условий функционирования.

В связи со снижением интенсивности изменения надежности, технико экономических и эксплуатационных показателей с улучшением условий функционирования тракторов (рис.1), возникает необходимость в оптимиза ции уровня технической эксплуатации.

Оптимальное значение уровня определяется с учетом затрат на улучше ние условий функционирования, на проведение ремонта и от простоев по це левой функции вида:

(32) где норматив капиталовложений в сельском хозяйстве;

затраты от простоев, р.;

-затраты на устранение отказов, р.

Вышеуказанные зависимости изображены на (рис.4.), откуда видно, что оптимальное значение уровня технической эксплуатации равно 0,92. Для ско рейшего повышения уровня технической эксплуатации тракторов до требуе мого значения, необходимо определить факторы, реализация которых даст максимальный эффект.

Результаты определения перечня и последовательности повышения уровней определяющих факторов по группам реализации представлены в таблице 3.

Рис 4. График оптимизации уровня технической экс плуатации тракторов, -суммарные затраты -удельные затраты от простоев и отказов -удельные затраты на повышение уровня технической эксплуа тации тракторов Обеспечение работоспособности сводится к увеличению ее до значения, при котором трактор выполнит заданный объем работы, в соответствии с аг ротехническими требованиями без отказа.

Таблица 3.

Показатели эффективности и коэффициенты вариации определяющих факторов по группам Наименование оп- Среднее Показатель Суммарный Коэф № ределяющего фак- значение эффектив- эффект на- фициент п/ тора фактора по ности растающим вариа п хозяйствам итогом, % ции 3 4 1. Факторы, зависящие от организационных мероприятий 1. Применение деф- 0,612 0,0134 17,77 0, фектовки 0,701 0,0099 30,97 0, Сортамент ТСМ 2.

Продолжение таблицы 3.

1 2 3 4 5 з. Состав специали- 0,721 0,0074 0, 40, стов (при обкатке) 4. Стимулирование за 0,613 0,0073 0, 50, экономию 6. Классность тракто- 0,773 0, 0,0042 64, ристов 7. Сменяемость трак- 0,619 0, 0,0041 69, торов Факторы, зависящие от дисциплины труда 1. Выполнение но- 0,721 0,0267 28,77 0, менклатуры опера ций ТО 2. Соблюдение сроков ^ 6,692 0,0255 56,25 0, проведения ТО 3. Соблюдение пра- 0,733 0,0174 0, 75, вил обкатки 3. Факторы, зависящие от дополнительных капитальных вложений 1. Характеристика 0, 0,660 " 22, 0, ремонтной базы 2. Наличие оборудова- 0,801 0,0268 ~^ 41,14 0, ния для проведения ТО 3. Место обкатки 0,753 0,0239 57,61 0, 4. Обеспеченность за- 0,573 68,15 0, 0, пасными частями 5. Оснащенность за- 0,621 77,26 0, 0, правочной станции и хранение ТСМ Повышение уровня технической эксплуатации до оптимального значе ния 0,92 целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе повышаются уровни определяющих факторов 1 и 2 групп до уровня 3 группы, т.е. до 0,72.

Во втором этапе повышаются уровни факторов 3 группы до 0,92 и повторяет ся первый этап. Таким образом, первый этап проводится без дополнительных капитальных вложений, второй - предполагает некоторые затраты. В зависи мости от возможностей хозяйств проводится или первый этап, или оба.

Исходя из закономерностей изменения параметров потока отказов выяв лены предельные значения уровней работоспособности для различных видов сельскохозяйственных работ.

Появление отказа III группы сложности с доверительной вероятностью 0,9, является основанием для определения предельного значения. Однако, выполнение сельскохозяйственных работ связано с расходованием ресурса.

Поэтому, необходимо определить допустимые значения уровня работоспо собности на этой сельскохозяйственной операции. Определены интенсивно сти изменения уровня работоспособности трактора: при вспашки (0,21), куль тивации (0,15), боронования (0,12), каткования (0,09).

В таблице 4 приведены предельные и допустимые значения уровня рабо тоспособности для основных видов сельскохозяйственных работ трактора ДТ 75М.

Таблица 4.

Предельные и допустимые значения уровня работоспособности трактора ДТ-75М для основных видов сельскохозяйственных работ Наименование сельскохозяйствен- Значения уровня работоспособности ных работ | трактора предельное допустимое Вспашка 0,46 0, Культивация 0,30 0, Боронование 0,26 0, Каткование 0,19 0, После определения уровня работоспособности, решается вопрос возмож ного привлечения тракторов на ту или иную работу, согласно таблице 4.

Формула определения требуемого уровня работоспособности для выпол нения основных видов работ выглядит следующим образом:

где требуемое значение уровня работоспособности трактора;

допустимое значение уровня работоспособности для выполнения i- ой опера ции;

наибольшее придельное значение уровня работоспособности для выполнения операции, входящий в номенклатуру работ па плановый период;

соответственно доля вспашки, культивации, боронования и каткования в общем объеме работ на плановый период для конкретного трак тора.

Мри этом могут возникнуть следующие ситуации:

а) все сельскохозяйственные работы распределены по тракторам с уче том их состояния, т.е.

б) некоторые работы могут быть невыполнены в связи с несоответстви ем состояния техники требуемому значению уровня работоспособности, т.е.

При возникновении второй ситуации возможны следующие пути реше ния задачи:

повысить уровень работоспособности трактора;

- уменьшить загрузку МТА или годовую наработку трактора.

В настоящее время применяется первый путь решения задачи. Для этого выявляются элементы с наибольшим потенциалом увеличения уровня рабо тоспособности трактора.

Рациональной является последовательность повышения уровней работо способности агрегатов, обеспечивающая наиболее быстрое повышение рабо тоспособности трактора в целом.

Ранжирование агрегатов осуществляется в порядке уменьшения показа телей их эффективности.

В результате расчетов выявлен перечень агрегатов, для которых необхо димо провести ремонтно-обслуживающие воздействия.

Для достижения необходимого результата следует варьировать глубиной ремонтно-обслуживающих воздействий и охватом агрегатов в списке - чем глубже подвергаются агрегаты ремонтно-обслуживающему воздействию, тем меньше необходим их выбор по списку, и наоборот.

Второй путь решения заключается в снижении требуемого значения уровня работоспособности трактора до фактического. Это достигается искус ственным снижением сопротивления агрегата, т.е. уменьшением количества корпусов, борон, культиваторных лап и т.д. или уменьшением годовой нара ботки трактора.

Количество рабочих органов СХМ, которые должны будут сняты с агре гата, определятся по формуле:

(34) где - количество рабочих органов для i-ой СХМ, шт;

требуе мое значение уровня работоспособности трактора;

-фактическое значение уровня работоспособности трактора;

конструктивная ширина захвата i ой СХМ, м;

-конструктивная ширина захвата одного рабочего органа i- ой СХМ, м;

объем сельскохозяйственной работы для i-ой СХМ.

Далее производится уточнение требуемого уровня работоспособности по формуле и сравнение полученного значения и фактического:

(35) Уточненное значение годовой наработки трактора определяется по фор муле:

(36) Разработан рабочий проект по управлению работоспособностью тракто ров реализуемый на ЭВМ.

В результате внедрения рабочего проекта уровень технической эксплуата ции повысился от 0,65 до 0,92, уровень работоспособности тракторов повы сился в среднем на 17,8 %, суммарная годовая наработка тракторов увеличи лась на 11.1 %;

время на устранение последствий отказов снизились на 31, %, т.е. от 1092 до 744,6 ч;

трудоемкость ремонтно-обслуживающих воздей ствий увеличилось на 20,7% за счет увеличения количества технических об служивании;

средняя доремонтная наработка тракторов повысилась на 35, %, межремонтная наработка на 26,8%, и наработка до списания на 22,9%, экономический эффект составляет 3296,8 рублей на эталонный трактор (в це нах 2002 г.).

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. На фоне снижения технической оснащенности существующая система ремонтно- обслуживающих воздействий не обеспечивает надежность функ ционирования производственных процессов растениеводства. Отсутствие ме тодов оптимизации и обеспечения работоспособности машинно- тракторного парка с учетом многообразия меняющихся факторов не способствуют проек тированию и реализации системы технического обслуживания и ремонта как систему с переменной структурой.

2. Теоретически обоснован комплексный показатель условий функцио нирования техники - уровень технической эксплуатации тракторов. Он харак теризуется перечнем определяющих и обобщенных факторов. Разработан метод определения весомостей, которые указывают на степень влияния при родно- климатических и производственных условий на надежность и эффек тивность использования тракторов. Ошибка оценки уровня технической экс плуатации тракторов с доверительной вероятностью 0,9 не превышают 6%.

3. Выявлены закономерности изменения технико-экономических и экс плуатационных показателей тракторов. С увеличением уровня технической эксплуатации с 0,55 до 0,88: себестоимость эксплуатации уменьшится на 24%;

увеличиваются годовая наработка на 18,9%;

количество отработанных машинодней - 30%, машиносмен - 32%;

сменная наработка - 27%;

коэффици ент готовности - 14,3%;

наработка на отказ - в 2,9 раза.

4. Теоретически обоснован показатель, определяющий состояние техни ки -уровень работоспособности трактора. Разработан метод его определения, позволяющий оценить состояние и наметить мероприятия по управлению на дежностью тракторов. Ошибка определения уровня работоспособности сис темы с доверительной вероятностью 0,9 не превышает 8%.

5. Для различных условий функционирования и состояния трактора вы явлены оптимальные значения ремонтных наработок. Критерием оптимиза ции принят минимум удельных затрат на обеспечение работоспособности трактора. При увеличении уровня технической эксплуатации с 0,5 до 1 опти мальные значения доремонтной наработки повышаются в 1,6 раз, межре монтной наработки - в 1,3 раза, наработки до списания - в 1,4 раза.

6. Выявлены предельные величины уровней работоспособности сбороч ных единиц, которые позволяют заменить их предупредительно при ТО-3.

Предельные значения уровней работоспособности агрегатов изменяются от 0,05 до 0,3 и зависят от условий функционирования тракторов.

7. Обоснованы показатели обеспечения работоспособности тракторов при дифференцированном планировании их использования. При этом годовая наработка машин увеличится на 65%, а удельные затраты на ремонт снижа ются в 4,8 раза.

8. Разработана математическая модель управления показателями надеж ности тракторов, которая позволяет определить оптимальную наработку, сро ки, объемы и варианты ремонтно-обслуживающих работ для каждой машины.

Критерием оптимизации является минимум удельных затрат на поддержание конкретного трактора в работоспособном состоянии с учетом потерь от про стоя и отказов по техническим причинам. Отклонение фактических затрат от планируемых не превышает 7%, что говорит об адекватности предложенной модели реальному процессу.

9. Повышение эффективности использования тракторов сводится к раз работке мероприятий по двум направлениям: 1) повышение уровня техниче ской эксплуатации тракторов;

2) обоснование и оптимизация уровня их рабо тоспособности. Они, позволяют повысить уровень технической эксплуатации техники с фактического 0,65 до оптимального 0,92. Повышение уровня тех нической эксплуатации целесообразно осуществлять в два этапа. Первый без дополнительных капиталовложений, второй -с дополнительными капита ловложениями. Разработанные мероприятия по улучшению условий функ ционирования включают дифференцацию тракторов по признаку способно сти выполнять операции в необходимые агросроки и с требуемым качеством.

10. Разработанные и официально зарегистрированные в Роспатенте программ на ЭВМ позволяют значительно сократить время проведения необ ходимых расчетов при проектировании мероприятий по обоснованию работо способности тракторов для конкретных условий аграрного производства.

11. Внедрение в производство результатов теоретических и эксперимен тальных исследований обеспечит повышение уровня работоспособности тракторов, сократит простои по техническим причинам в среднем на 64%.

Годовой экономический эффект от внедрения мероприятий составил 3296, рублей на эталонный трактор (в ценах 2002 г.).

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Об оптимизации использования тракторов // Вклад молодых ученых и специалистов в интенсификацию производства и перестройку работы ЛПК. Матер, науч.-прак. конф.- Казань, 1990. - С. 52-53.

2. Галиев И.Г. Годовая наработка тракторов.// Вклад молодых ученых и специалистов в интенсификацию производства и перестройку работы АПК.

Матер, науч.-прак. конф.- Казань, 1990. - С. 62-64.

3. Галиев И.Г. Мероприятия по улучшению использования тракторов // Вклад молодых ученых и специалистов в интенсификацию производства и перестройку работы АПК. Матер, науч.-прак. конф.- Казань, 1990. - С. 67-70.

4. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Оптимизация межремонтной наработки.

//Матер, науч.-прак. конф., посвященной 70-летию НПО "Нива Татарстана".

Казань, 1991.-С 38-39.

5. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Резервы улучшения показателей надежности двигателей // Диагностика повышения эффективности, экономичности и дол говечности двигателей. Матер. Всесоюз. постоянно действующего науч. техн. семинара, Ленинград -Пушкин, 1991. - С 26-27.

6. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Исследование и обоснование использования тракторов в условиях рядовой эксплуатации (на примере хозяйств ТССР).

Деп. рукопись №203 ВС-91, 1991.-ПО с.

7. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. К оптимизации сроков обслуживания и службы тракторов в с/х. //Матер. IX- науч.-методической конф. кафедр "Трак торы и автомобили" с/х вузов Поволжья и Предуралья: Казань, 1995. - С 25.

8. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Резервы улучшения использования тракто ров //Техника в сельском хозяйстве, 1996. №2. - С. 22-24.

9. Галиев ИЛ". "Деловые вычисления и расчеты" как учебная дисципли на. Соотношение Российского и зарубежного опытов //Совершенствование подготовки и переподготовки специалистов в условиях рыночных отноше ний. Матер, междунар. конф. в рамках ЮНЕСКО. - Казань, !996. - С. 57-59.

10. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Постановка задач для решения проблемы снижения себестоимости продукции с/х производства путем организации полевых работ с учетом работоспособности техники //Сб. науч. тр. молодых ученых и аспирантов. - Казань, 1996. - С. 23-31.

1 I. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Коэффициент работоспособное™ как пока затель состояния и управления надежностью сельскохозяйственной техники // Актуальные проблемы развития афарного сектора в условиях развития ры ночных отношений. Тр. юб. науч.- прак. конф. -Казань, 1997. -С. 11-12.

12. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Выбор варианта ремонтных воздействий //О путях обеспечения с/х производства техническими ресурсами. Матер, науч.

конф. ФМСХ состоявшийся 1 апреля 1998 г. - С. 16-20.

13. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Обоснование работоспособности тракторов // Совершенствование и развитие мобильной энергии в сельском хозяйстве.

Матер. 10й науч.- прак. конф. вузов Поволжья и Предуралья.ЧГСХА, 1998. С. 162-164.

14. Галеев ГГ., Галиев И.Г., Бикмуллин А.И. Состояние и потребности аграрного производства в энергетических средствах // Перспективы развития автомобилей и двигателей в республике Татарстан: тр. юб. науч.- прак. конф.

ОАО КамАЗ, Набережные Челны, 1999. - С. 260-26).

15. Галиев И.Г. Управление работоспособностью тракторов // Перспек тивы развития автомобилей и двигателей в республике Татарстан: тр. юб. на уч.- прак. конф. ОАО КамАЗ. - Набережные Челны, 1999. - С. 264-265.

16. Галиев И.Г. Методика управления работоспособностью тракторов.

//Проблемы механизации сельского хозяйства. Юб. сб. науч. тр. Казанской ГСХА. - Казань, 2000. - С. 48-50.

17. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Обоснование работоспособности техники в аграрном производстве с учетом условий их функционирования //Тр. II меж дунар. науч.-прак. конф. "Автомобиль и техносфера", Казань, 13 -16 июня 2001 г., Казань: Изд-во Казан. Гос. техн. ун-та, 2001. - С. 584-586.

18. Галеев Г.Г., Галиев И.Г., Бикмуллин А.И. Обоснование основных па раметров пахотного агрегата //Тр. II междунар. науч.- практ. конф.

"Автомобиль и техносфера", Казань, 13-16 июня 2001 г.,Казань: Изд-во Ка зан. Гос. техн. ун-та, 2001. - С. 599-600.

19. Галиев И.Г. Обоснование варианта ремонтных воздействий. //Тр. Ка занской ГСХА. -Казань: Изд-во «ЦОП», 2001. -Т. 7 0 - С 73-74.

20. Галиев И.Г. Определение весомостей агрегатов, систем и влияние уровня работоспособности на надежность трактора //Тр. Казанской ГСХА. Казань: Изд-ство «ЦОП», 2001. -Т. 70,-С 75-93.

21. Галеев Г.Г., Галиев И.Г. Разработка мероприятий по повышению ра ботоспособности тракторов //Тр. Казанской ГСХА.- Казань: Изд-во «ЦОП», 2001.-Т. 70,-С. 83-84.

22. Галеев Г.Г., Галиев И.Г., Бикмуллин А.И. К выбору параметра пахот ного агрегата //Тр. Казанской ГСХА. - Казань: Изд-во «ЦОП», 2001. -Т. 70.

- С. 121-123.

23. Галиев И.Г. Обоснование сроков ремонта и службы тракторов с уче том условий их функционирования //Тр. Казанской ГСХА. - Казань: Изд-во «ЦОП», 2001. -Т. 70.- С. 237-242.

24. Галиев И.Г. Обоснование работоспособности тракторов и влияние его состояния на окружающую среду //Сб. докл. Всерос. науч.- прак. конф.

Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в услови ях техногенного загрязнения агроэкосистем (часть II). - Изд-во Казан, ун-та, 2002.-С. 382-387.

25. Галиев И.Г. Обоснование предельного состояния афегатов трактора // Проблема механизации сельского хозяйства. Тр. КГСХА (Матер, юб. меж дунар. конф.)-Изд-во Мастер Лайн, 2002. -Т. 71. - С. 93-97.

26. Галиев И.Г., Макаров П.И., Галеев Г.Г. Результаты определения пре дельного состояния систем и афегатов трактора ДТ-75М // Проблема механи зации сельского хозяйства. Тр. КГСХА (Матер, юб. междунар. конф.)-Изд-во Мастер Лайн, 2002. -Т. 71. - С. 174-178.

27. Галиев И.Г. Оптимизация уровня технической эксплуатации тракто ров // Проблема механизации сельского хозяйства. Тр. КГСХА (Матер, юб.

междунар. конф.) - Изд-во Мастер Лайн, 2002. -Т. 71. - С. 97-100.

28. Галиев И.Г., Галеев Г.Г., Санатуллин И.Х. Повышение работоспо собности турбокомпрессоров тракторных и комбайновых двигателей // Про блема механизации сельского хозяйства. Тр. КГСХА (Матер, юб. междунар.

конф.)-Изд-во Мастер Лайн, 2002. -Т. 71. - С. 88-90.

29. Галиев И.Г. Рабочий проект по управлению работоспособностью тракторов с учетом их состояния и условий функционирования //Методическое пособие студентам и практические рекомендации производ ству. -Казань, Изд-во Казанской ГСХА, 2002. -56 с.

30. Галиев И.Г. Профамма определения оптимального вида зависимо стей технико- экономических и эксплуатационных показателей от уровня их технической эксплуатации и работоспособности. Зарегистрирована в Россий ском агентстве по патентам и товарным знакам (Роспатент). Регистрацион ный помер АГУ20026 1074 от 27.06.2002.- 9 с.

31. Галиев И.Г.. Макарон П.И. Программа линейного множественного регрессионного, корреляционного анализа и определения весомостей факто ров уровня технической эксплуатации тракторов. Зарегистрирована в России ском агентстве по патентам и товарным знакам (Роспатент). Регистрацион ный номер №2002611133 от 05.07.2002. - 8 с.

32. Галиев И.Г. Программа оценки работоспособности тракторов и раз работка мероприятий по ее повышению. Зарегистрирована в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (Роспатент). Регистрационный но мер №2002611834 от 24.10.2002. - 10 с.

33. Галиев И.Г. Программа оценки уровня технической эксплуатации тракторов и разработка мероприятий по ее повышению. Зарегистрирована в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (Роспатент). Регистра ционный номер №2002611832 от 24.10.2002. - 9 с.

34. Галиев И.Г. Программа управления работоспособностью тракторов.

Зарегистрирована в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (Роспатент). Регистрационный номер №2002611833 от 24.10.2002. - 15 с.

35. Галиев И.Г. Повышение эффективности использования тракторов с учетом условий их функционирования. -Казань: Изд-во Казан, ун-та, 2002. 204 с.