WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С.М. КИРОВА

На правах рукописи

ЮШКОВ Александр Николаевич

Повышение эффективности работы гидропривода лесных

машин путем совершенствования технического

обслуживания и ремонта

05.21.01- Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2009

Работа выполнена ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Кочнев Александр Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Овчинников Михаил Михайлович кандидат технических наук, доцент Сухоруков Игорь Николаевич

Ведущая организация: ООО Научно-производственное предприятие «Леспромсервис» г.Сыктывкар

Защита диссертации состоится «08» декабря 2009 г. в _ на заседании диссертационного совета Д 212.220.03 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова».

по адресу: 194021, г. Санкт-Петербург, Институтский пер., д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО СПб ГЛТА

Автореферат разослан «_» ноября 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук Г. М. Анисимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Для интенсивного развития лесозаготовительной промышленности первостепенное значение имеют: техническое перевооружение предприятий новой техникой, внедрение ресурсосберегающих технологий, эффективное использование созданного производственного потенциала, совершенствование организации производства, труда и хозяйственного механизма. С ростом уровня производительности лесозаготовительного производства качественно обновляется парк машин и оборудования.

Наличие большого парка разномарочной, энергонасыщенной, гидрофицированной и дорогостоящей техники, работающей в технологических потоках, выдвигает настоятельную задачу ее эффективного использования. Эффективность использования машин и оборудования находится в прямой зависимости от их технического состояния, готовности надежно, качественно и безопасно осуществлять процессы, лесозаготовительного производства. Состояние машин и оборудования зависит не только от их технического уровня и его стабильности, соблюдения правил эксплуатации, но и от организации, технологии и качества выполнения работ при диагностировании, техническом обслуживании (ТО) и текущем ремонте (ТР).





Особенностью конструкции современных лесных машин является широкое применение гидравлического привода. Как показывают результаты исследований, отказы гидроприводов составляют до 54% всех отказов лесных машин, причем около 60% из них, прямо или косвенно, связаны с повышенной загрязненностью рабочих жидкостей. Наиболее интенсивное загрязнение рабочих жидкостей происходит в процессе эксплуатации лесных машин. При этом отсутствуют средства оперативного контроля чистоты жидкостей по содержанию механических примесей.

Вместе с тем по данным исследований рассматриваемой темы, повышение чистоты рабочих жидкостей гидросистем позволяет в 3...8 раз повысить ресурс агрегатов гидросистем, на 50...70% снизить количество отказов в них и в 2...7 раз снизить затраты на запасные части при ремонте агрегатов гидросистем. Анализ результатов исследования надежности работы гидросистем показывает, что основным фактором, снижающим их ресурс, является абразивный износ, вызванный загрязненностью рабочих жидкостей.

Учитывая влияние чистоты рабочей жидкости и объемы ее расхода, одним из способов повышения надежности работы лесных машин может служить постоянный контроль качества рабочей жидкости с помощью экспресс-анализа, что не предусмотрено существующим регламентом технического обслуживания машин и корректирование периодичности замены гидравлического масла.

Целью работы является повышение эффективности работы гидропривода лесных машин путем разработки средств оперативного контроля чистоты рабочей жидкости и корректирование норм периодичности технического обслуживания.

В соответствии с целью работы были определены следующие основные задачи исследований:

1. Проанализировать причины и динамику загрязненности рабочих жидкостей гидросистем лесных машин в период эксплуатации.

2. Определить основные стратегии технических воздействий, применяемых в период эксплуатации машин различных отраслей и разработать метод формирования гибкой стратегии технического обслуживания и ремонта лесных машин.

3. Исследовать влияние эксплуатационных факторов на техническое состояние и выходные характеристики гидропривода лесных машин.

4. Изучить поток отказов машин и установить системы, от технического состояния которых зависит эксплуатационная надежность машины и установить закономерности изменения ресурсного параметра сопряжения узла (агрегата) этой системы в зависимости от наработки.

5. Экспериментальным путем выявить изменения свойств рабочей жидкости гидравлической системы в зависимости от ее наработки с целью установления периодичности ее замены. Сравнить полученные результаты с расчетными, полученными математическим моделированием.





Объект исследования: процесс технического обслуживания и текущего ремонта гидравлической системы лесных машин Предметом исследования: являются рабочая жидкость и распределители, применяемые в гидравлической системе лесных машин.

Методы исследования: комплексная оценка условий технической эксплуатации лесных машин; математическое моделирование; оптимизация нормы периодичности технического обслуживания;

Научные исследования проводились при помощи методов дифференциального и интегрального исчислений, теории вероятностей, аналитической геометрии, экономического анализа. Обработка результатов производилась методами математической статистики с применением современных средств вычислительных техники. Достоверность результатов научных исследований подтверждается апробационной рекомендацией на предприятиях лесного комплекса.

Научная новизна исследований заключается в решении комплекса теоретических и экспериментальных задач по созданию перспективной методики формирования гибкой стратегии технического обслуживания и ремонта лесной техники:

1. Разработан метод формированием гибкой стратегии технических воздействий, реализованный на основе базовой периодичности обслуживания, которая служит исходной для формирования периодичностей проведения ТО и ТР.

2. Получены экспериментальные данные об изменении чистоты рабочей жидкости в процессе эксплуатации гидравлических систем погрузчиков леса манипуляторного типа СФ – 65С на базе лесовозов и валочно-пакетирующих машин ЛП – 19 в условиях республики Коми.

3. Предложена методика применения диапазонов периодичностей обслуживания, имеющих нижние и верхние границы, в пределах которых не происходит существенных изменений в скорости изнашивания сопряженных деталей.

4. Разработана методика прогнозирования ресурса золотниковых пар гидравлических распределителей при профилактических работах, учитывающая периодичность технического воздействия, величину однократного изменения ресурсного параметра.

5. Предложены аналитические зависимости прогнозируемого ресурса от количества технических воздействий на протяжении ресурса.

Практическая значимость работы заключается в повышении эффективности работы гидропривода лесных машин.

Теоретические положения и практические материалы исследования используются при реализации учебного процесса подготовки студентов технических специальностей Сыктывкарского лесного института.

Реализация результатов - использование предложенной стратегии технических воздействий при организации технической эксплуатации парков лесозаготовительных машин и совершенствование нормативной базы технического сервиса было осуществлено на предприятиях республики Коми ООО «Сыктывдинский ЛПК», ООО «Эжватранс» и ООО «Лузалес».

На защиту выносятся:

1. Метод формирования стратегии технических воздействий.

2. Математическая модель оптимизации, позволяющая определить периодичность замены рабочей жидкости ВМГЗ, применяемой в гидравлической системе лесных машин.

3. Результаты проведенных экспериментальных и расчетных исследований по определению периодичности замены рабочей жидкости ВМГЗ, применяемой в гидравлической системе лесных машин.

4. Рекомендации по формированию стратегии технических воздействий и результаты практического применения предложенных мероприятий.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях Сыктывкарского лесного института в 2005- 2009 гг., Санкт-Петербургской лесотехнической академии 2008 – 2009 г.г.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 10 научных работ, в том числе, изданиях одобренных ВАКом: «Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии» и «Вестник Красноярского государственного аграрного университета»

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цели и задачи исследования, а также научные положения, обладающие новизной и выносимые на защиту.

Первый раздел посвящен анализу состояния темы исследования, позволяющему учесть накопленный опыт учёных, занимавшихся этой многогранной проблемой, и разделен на три части.

Первая часть работ рассматривает загрязненность рабочих жидкостей, их влияние на эффективность работы гидравлических систем лесозаготовительных машин, вторая часть раздела анализирует существующие системы технической эксплуатации машин, третья часть рассматривает приемлемые для нашего исследования методы и математические модели определения периодичности ТО и ТР.

К публикациям, отражающим первую часть обозначенного направления, следует отнести работы Т.М.Башта, Т.А Сырицина, Г.Ф. Большакова, М.А. Григорьева, Э.И.

Удлера и др.

Учитывая тенденции развития гидравлических систем на современных отечественных лесозаготовительных машинах, к характеристикам рабочих жидкостей предъявляются достаточно жесткие требования.

Кроме того, на качество рабочих жидкостей существенное влияние оказывают условия эксплуатации, вызывающие ее загрязнение продуктами износа трущихся поверхностей элементов гидросистемы, атмосферной пылью и рядом других причин.

В работе приведены результаты исследования дисперсного состава загрязнений рабочих жидкостей при их транспортировке, хранении и эксплуатации лесных машин (табл. 1).

Таблица 1 – Содержание и дисперсный состав загрязнений рабочих жидкостей Место отбора Содержание Количество частиц загрязнений в 1 мл по интервалам размеров, % масс 1...5 5...10 10...13 15...20 20...30 30...40 40...50 50...60 Свыше нефтесклада Гидросистема машины:

Анализ причин загрязненности рабочих жидкостей показывает, что значительную долю загрязнений рабочих жидкостей составляют износные загрязнения, которые являются следствием износа трущихся деталей гидравлической системы и представляют собой частицы металлов, из которых они изготовлены.

Таким образом, загрязнение рабочей жидкости приводит к заметному ухудшению технико-экономических показателей работы гидропривода лесных машин и снижениию их надежности и долговечности.

С целью эффективного управления технической эксплуатацией гидравлической системы лесных машин (ЛМ), предлагается к существующему регламенту работ ТО и ТР лесных машин ввести контроль качества рабочей жидкости. Введение дополнительной операции, экспресс-анализа загрязненности рабочей жидкости, позволит определить ресурс по наработке с доведением до нормы в зависимости от фактического и допустимого значения параметра технического состояния.

Во второй части первого раздела выполнен анализ проблем управления техническим состоянием лесных машин и результаты анализа существующих математических моделей и корректирования норм периодичности технического обслуживания.

Исследованиям по данной проблеме посвящены работы: Б.М.Большакова, Б.Б.

Быкова, В. П. Немцова, и др.

Наиболее полно исследованы вопросы управления технической эксплуатацией машин в дорожно-строительной и автомобильной отраслях. Широко известны работы таких ученых как А.М. Шейнин, А.В. Рубайлов, Е.С. Кузнецов и многих других.

Рассмотрение перечисленных работ показывает, что современное состояние сферы технической эксплуатации машин лесопромышленного комплекса связано с рыночными преобразованиями, экономической нестабильностью и другими факторами, что требует проведения научно-исследовательских работ, направленных на повышение эффективности использования лесных машин и повышение надежности техники.

Назрела необходимость в пересмотре подхода к организации технических воздействий с целью обеспечения работоспособности и долговечности машин. Анализ литературных источников в области эксплуатации машин показывает, что многие разработчики программ по усовершенствованию качества и надежности отечественной техники предлагают в качестве одного из путей решения данного вопроса переход к фирменному обслуживанию или организации технического сервиса машин.

Третья часть первого раздела посвящена анализу существующих математических моделей оптимизации нормы периодичности технического обслуживания.

Математическое моделирование широко применяется при планировании, разработке режимов технического обслуживания и ремонта машин. В развитие указанных направлений значительный вклад сделан научно-исследовательскими организациями лесной промышленности, а также работами Г.М. Анисимова, А.М., В.В. Быкова, В.Н.

Андреева, И.В. Воскобойникова и др.

Ряд исследований по аналогичным направлениям выполнен в смежных областях Ф.Н. Авдонькин, Р. Барлоу, Б.В. Гнеденко, Г.В. Крамаренко, Е.С. Кузнецов, А.М.

Шейнин и др.

Анализ представленных работ показывает, что конкретный расчет оптимальной периодичности ТО зависит от особенностей обслуживаемой системы. Можно считать, что машина состоит из основных и вспомогательных систем. Основные обеспечивают выполнение машиной своих функций, а вспомогательные системы обеспечивают условия нормального функционирования основных систем. Вспомогательные системы, при отказе которых машина не теряет работоспособности, но начинает быстрее ухудшать свои эксплуатационные показатели, можно считать включенными параллельно. Вспомогательные системы, которые приводят к отказу, можно считать последовательно включенными.

Предложенная классификация вспомогательных систем позволяет получить основные формулы, с помощью которых можно определять оптимальную периодичность ТО многих реальных систем лесной машины.

Второй раздел включает в себя теоретическое обоснование гибкой стратегии управления ТО и ТР, результаты разработки и исследования математической модели оптимальной периодичности технического обслуживания гидропривода лесных машин.

Во многих работах отмечается, что большое влияние на эффективность лесозаготовок оказывают затраты на ремонт и техническое обслуживание лесных машин. Поэтому в качестве критерия оптимизации при решении поставленных задач выбираем минимум удельных суммарных затрат С(t) на ТО и ТР машин. За основу принят технико-экономический метод, подробно рассмотренный в работах Е.С.

Кузнецова, А.М. Шейнина, который сводится к определению суммарных удельных затрат на ТО и ремонт и их минимизации. Известно, что минимальным затратам соответствует оптимальная периодичность технического обслуживания t0. При этом удельные затраты на ТО составят:

где t - периодичность ТО, СТО - стоимость выполнения операции ТО.

Увеличение периодичности ТО, как правило, приводит к сокращению ресурса детали или агрегата и росту удельных затрат на ремонт:

где C р – затраты на ремонт, T– ресурс до ремонта.

Выражение C=С1+С2 является целевой функцией, экстремальное значение которой соответствует оптимальному решению. В данном случае оптимальное решение соответствует минимуму удельных затрат.

Определение минимума целевой функции и оптимального значения периодичности ТО проводится графически (рис.1.) или аналитически в том случае, если известны зависимости С1=(t) и C2= (t).

Рисунок 1 – Определение периодичности ТО технико-экономическим методом С1 - затраты на ТО; С2 - затраты на ремонт; С N оптимальная периодичность ТО межремонтного цикла, К р – коэффициент, характеризующий ресурс машины после капитального ремонта.

Ресурс машины после капитального ремонта должен составлять не менее 80% от ресурса новой машины, то К р 0,8.

Затраты на ремонт машины:

где С пр. р – стоимость простоя в ремонте, руб.; С рем – стоимость ремонта машины, руб.

Затраты на техническое обслуживание составляют:

где С пр.ТО – стоимость простоя в техническом обслуживании, руб.

Задачей математического моделирования является оптимизация режимов, процессов, методов ТО и ремонта машин для предотвращения преждевременного их отказа в работе. Исследования показывают, что 80 % машин выходят из строя по причине износа. Поэтому основной задачей моделирования является разработка модели, позволяющей проводить расчеты оптимальных значений предельного износа и периодичности проведения технического обслуживания и ремонта.

Зависимость величины износа от периодичности проведения смазочных работ устанавливается по формуле:

где U – величина износа за определенный ресурс, мкм; b – угловой коэффициент, характеризующий скорость изнашивания сопряженных деталей, мкм/мото-ч., его величина зависит от вязкостных свойств и чистоты масла; t – ресурс машины, мото-ч;

– постоянный коэффициент, зависящий от режима работы сопряжения.

Зависимость величины износа от периодичности ti, проведения смазочных работ показана на рис.2.

сопряженных деталей от периодичности проведения смазочных работ; 2 - кривая закономерности изнашивания; 3 - зона аппроксимирующая кривую 2.

продифференцируем функцию по tТО и приравняем ее к 0 при условии 1:

Для того, что бы выразить t о умножим обе части уравнения на tо2 при условии, что t о 0 и приравняем их между собой:

Данная формула позволяет определить оптимальную периодичность замены масла в сопряжении, исправность которого лимитирует работоспособность агрегата узла или машины. В данном случае можно определить периодичность обслуживания базовой системы, то есть в современных лесных машинах одной из них можно посчитать гидравлическую систему.

Полученное уравнение содержит, в основном, стоимостные показатели, которые определяются по средней величине рыночной стоимости материалов на основании прейскурантов и прайс-листов. Для определения оптимальной периодичности замены рабочей жидкости по предлагаемой модели за предельную величину износа предлагается рассматривать золотниковую пару распределителей.

Расчет стоимости простоя в ТО и ТР производится после введения стоимости одного машино-часа, часовой тарифной ставки машиниста и затрат на запасные части.

Стоимость запасных частей определяется на основании затрат прошедшего года на один текущий ремонт, рассчитываемой машины.

Расчет стоимости текущего ремонта и технического обслуживания предусматривает затраты на смену масел в системах машины, заработную плату ремонтного персонала и затраты на запасные части, необходимые для обслуживания.

Стоимости машино-часа, простоя и затраты на проведение текущего ремонта и технического обслуживания служат исходными данными для расчета оптимальной периодичности обслуживания гидравлической системы.

При наличии всех введенных стоимостных данных и значений износа программа производит расчет периодичности проведения ремонтных воздействий и оптимизирует периодичность замены масла в гидравлической системе.

Величина оптимальной периодичности корректируется в зависимости от порядкового номера ремонтного цикла машины. В программу введены корректирующие коэффициенты, которые с возрастанием порядкового номера ремонтного цикла сокращают величину наработки до замены рабочей жидкости.

В третьем разделе рассматривается оптимизация параметров технического обслуживания гидропривода лесных машин В соответствии с поставленными задачами исследований рассмотрим методику выбора оптимальных параметров ТО и ТР гидравлической системы. В общем случае указанная методика должна предусматривать выполнение следующих основных этапов:

– выделение независимых управляемых переменных математической модели параметров оптимизации;

– представление пределов изменения параметров оптимизации в виде граничных условий (ГРУ): a j x j b j при j = 1, n, где j – порядковый номер искомой натуральной переменной, n – общее число всех переменных;

– выбор критериев качества исследуемого объекта;

– представление пределов изменения критериев и других переменных в виде ограничений на параметры оптимизации:

где i – порядковый номер ограничения, m – число всех ограничений;

– установление для критериальной функции направления поиска – минимизация или максимизация.

Эффективность функционирования системы ТО и ТР определяется обеспечением требуемого уровня надежности машин и оборудования в заданных условиях эксплуатации при которой затраты были минимальными, а ресурс гидравлической системы – максимальным.

Высокая эксплуатационная надежность гидропривода лесных машин, во многом зависит от совершенства системы ТО и ТР, цель которой обеспечить заданный уровень работоспособности при минимальных затратах. Таким образом, в качестве критериальных функций при оптимизации параметров ТО гидропривода лесных машин целесообразно принимать суммарные удельные затраты на проведение ТО и ТР С уд и оптимальную периодичность ТО и ТР t о.

Тогда в общем виде математическая постановка задачи оптимизации параметров технического обслуживания гидропривода лесных машин может быть записана следующим образом:

Анализ существующих методик определения оптимальной периодичности ТО и ТР и вариантов стратегий управления технической эксплуатацией гидропривода лесных машин, позволил предложить методику выбора оптимальной периодичности замены рабочей жидкости гидропривода лесных машин, включающую следующие этапы:

– систематизация условий проведения ТО и ТР гидропривода лесных машин с выбором диапазонов периодичностей обслуживания, имеющих нижние и верхние границы, в пределах которых не происходит существенных изменений в скорости изнашивания сопряженных деталей;

– определение суммарных затрат, необходимых для проведения ТО и ТР;

– определение диагностических параметров узлов и агрегатов системы, лимитирующие надежность лесной машины;

– построение выходной характеристики по результатам работы ТО и ТР;

– построение графической зависимости величины зазора золотниковой пары распределителя от утечки рабочей жидкости гидропривода;

– построение графической зависимости изменения ресурсного параметра золотниковой пары распределителя в зависимости от наработки и загрязненности гидравлического масла;

– определение оптимальной периодичности замены рабочей жидкости гидропривода лесных машин, удовлетворяющей всему диапазону условий эксплуатации лесной машины.

В качестве критерия оптимизации предлагается использовать минимум суммарных удельных затрат С уд. Аналитически оптимальную периодичность ТО и ТР t о определяем как экстремум целевой функции суммарных затрат из условия На основании анализа величин, влияющих на ресурс элементов гидропривода ЛМ, с учетом требований, предъявляемых к варьируемым переменным, в качестве исследуемых параметров были выбраны: t – ресурс машины, мото-ч.; U – износ сопряжения узла от состояния, которой зависит работоспособность агрегата или машины, мкм.; Ч – загрязненность (чистота) рабочей жидкости.

В качестве входного воздействия принимаем наработку t лесных машин в период эксплуатации в производственных условиях, а в качестве выходных параметров – переменные износа U i сопряжения узла, лимитирующего надежность гидропривода в зависимости от загрязненности рабочей жидкости.

В задаче оптимизации для каждой переменной x j должны быть заданы граничные Факторы и их интервалы варьирования выбирались на основе априорных сведений сообразно с техническими требованиями и возможностями.

Фактор t – ресурс лесной машины определяется на основе анализа априорной информации, которая позволила сделать заключение о том, что в качестве нижнего уровня варьирования была принята наработка в начальный момент эксплуатации, а в качестве верхнего уровня – ресурс машины, установленный заводом изготовителем.

В качестве функции отклика при исследовании периодичности ТО и ТР гидропривода лесной машины были выбраны:

U i – износ сопряжения узла распределителя гидропривода, граничные условия определяем на основе стандарта СТО 1.77-77 Ковровского экскаваторного завода и принимаем как номинальные и предельные зазоры. Таким образом, в качестве нижнего уровня варьирования была выбран размер с допусками на изготовление золотника и отверстия, а в качестве верхнего уровня – предельно допустимый износ сопряжения золотниковой пары гидрораспределителя серии Р-75. Переход с одного уровня на другой осуществлялся с помощью измерений золотниковых пар с целью определения фактического зазора. Для этого было отобрано 4 гидравлических распределителя ( золотниковых пар) типа Р-75 в различном техническом состоянии;

Ч – чистота рабочей жидкости гидропривода ЛМ выбраны на основании проведенных ранее исследований и с учетом ГОСТа 17216-2001.

В качестве функции отклика использовалась аппроксимирующая модель вида:

В ходе выполнения оптимизации параметров гидропривода ЛМ была решена однокритериальная двухпараметрическая задача условной оптимизации с граничными условиями, математическую модель которой для каждого фиксированного условия эксплуатации в общем виде можно записать следующим образом:

При решении поставленной задачи, в соответствии с изложенной выше методикой в качестве основного уравнения ограничений – уравнение ограничения периодичности замены рабочей жидкости по чистоте: Ч = g i (t ;U i ) 13класс чистоты.

Граничные условия ресурса лесной машины:

Граничные условия износа сопряжения распределителя Р-75: 0 U i 15 мкм.

Представленная выше методика оптимизации периодичности ТО и ТР гидропривода лесных машин реализуется с помощью электронных таблиц. Исходные данные вводятся массивами, содержащими показания экспериментальных исследований. Обработка полученных результатов исследований проводилась по известной методике на ЭВМ с использованием специально разработанной программы.

Методика и пакет прикладных программ дают возможность исследователю в период эксплуатации лесных машин осуществлять в диалоговом режиме выбор и обоснование оптимальной периодичности замены рабочей жидкости гидропривода.

Результаты аналитического расчета оптимизации периодичности ТО и ТР гидропривода лесных машин представлены на рис. 3-4.

U мкм гидрораспределителя (U) от ресурса (t) при использовании Рисунок 4 – Зависимость удельных в гидроприводе рабочей жидкости до 13 класса чистоты затрат на ТО и ТР от периодичности ТО В соответствии с расчетными данными оптимальная периодичность t о замены рабочей жидкости возможна при наработке 2000 мото-ч. При этом достигается наименьшее значение суммарных удельных затрат на ТО и ТР гидропривода лесных машин.

В четвертом разделе представлены результаты исследований отказов агрегатов и систем лесных машин, из чего были определены цель и предмет экспериментальных исследований. Из статистики изысканий следует, что наибольшее количество отказов, около 58 % связано с повреждениями гидравлического привода и в частности до 26 % приходится на отказы гидравлических распределителей, это согласуется с данными различных источников. Рассматривая механизм возникновения отказов, выявляется основной вид повреждений – это абразивный износ, приводящий к увеличению ресурсного параметра золотниковой пары гидрораспределителей, причиной данного повреждения чаще всего является загрязнение рабочей жидкости гидравлической системы.

Исследовательские испытания определения оптимальной периодичности ТО и ТР гидропривода ЛМ включали в себя два цикла: исследования загрязненности рабочей жидкости гидропривода ЛМ в реальных условиях эксплуатации и испытания гидрораспределителей в лабораторных условиях.

В соответствии с поставленными целями исследования программа первого цикла исследовательских испытаний предусматривала проведение двух экспериментов:

1. Оперативный контроль загрязненности (чистоты) рабочей жидкости при применении стратегии C управления техническим состоянием машин, которая предусматривает проведение ТО и ТР при достижении определённой наработки. Результаты исследования контроля при использовании стратегии C I-ой группы машин, которая состоит из 6 погрузчиков леса манипуляторного типа CФ – 65С (F-65 S 71) на базе лесовозов представлены в табл. 2-3.

2. Оперативный контроль загрязненности (чистоты) рабочей жидкости при использовании стратегии C, когда управленческие мероприятия осуществляются после достижения элементом предельного (неработоспособного или экономически неприемлемого) состояния. т.е. при текущем ремонте гидросистемы или ремонте агрегатов.

При контроле II-ой группы, которая состоит из 2 валочно-пакетирующих машин ЛП – 19, отбор комплекса проб масла осуществлялся при ТО-3 при смене рабочей жидкости в гидросистеме в период 960 -1000 машино-часов и точечный отбор проб производился при последующих ТО-2.

Таблица 2 – Результаты исследования чистоты рабочей жидкости I-ой группы машин Таблица 3 – Результаты исследования чистоты по дисперсионному составу рабочей жидкости I-ой группы машин № маш., Содержание частиц загрязнений заменяемого масла по интервалам размеров, чность Результаты исследований чистоты проб рабочих жидкостей II-ой группы машин приведены в табл. 4.

Таблица 4 – Результаты исследования чистоты рабочей жидкости II-ой группы машин При контроле III-ей группы, которая состоит из 2 валочно-пакетирующих машин ЛП – 19, пробы масла брались при смене рабочей жидкости в гидросистеме после отказа агрегатов: 1-ая машина примерно после 2800-3000 машино-часов; 2-ая машина примерно после 3200-3500 маш.-ч.

Загрязненность проб отработанных рабочих жидкостей III-ей группы машин соответствовала 16-17 классу чистоты.

Оценка изменения чистоты рабочих жидкостей гидросистем лесных машин в условиях эксплуатации при различных стратегиях управления, проводилась с целью подтверждения влияния оперативного периодического контроля загрязненности масла на повышение надежности машин.

Программа второго цикла исследовательских испытаний включала:

исследование влияния эксцентриситета на точность определения зазора в сопряжениях гидрораспределителей;

экспериментальное определение утечек рабочей жидкости через зазор золотниковой пары;

определение зависимости утечек рабочей жидкости через зазор от ресурса золотниковой пары;

ускоренные испытания гидрораспределителя Р-75ВЗ на специально созданной установке, для проверки влияния загрязненности рабочей жидкости на ресурс агрегатов.

Задачей определения утечек рабочей жидкости через зазор золотниковой пары гидрораспределителя являлась оперативная оценка текущего износа сопряжения агрегата, лимитирующий надежность гидропривода лесных машин.

В проведении экспериментальных исследований использовался стенд для испытания гидроагрегатов модели КИ-4815М. В результате эксперимента получен ряд точек, характеризующих действительные утечки, представленные на рис. 5.

Описываемый ряд точек хорошо описывается регрессионным уравнением:

На основании анализа результатов проведенного эксперимента установлен поправочный коэффициент q, учитывающий изменение утечек от величины изменяющего в эксплуатации зазора сопряжения распределителя (рис.6).

Q,см3/ мин 11 12,75 14 15 15,5 19,25 23,75 24,75 27,5 29,25 31,25 32, Анализ изменения коэффициента позволил установить, что коэффициент q для гидравлического распределителя по мере увеличения в эксплуатации зазора от 10 мкм до 47 мкм изменяется в диапазоне от 1,04 до 1,39.

Действительный расход (утечки) рабочей жидкости можно записать уточненным Полученная зависимость утечек рабочей жидкости от величины зазора золотниковой пары распределителей может быть использована в исследованиях гидропривода, а также рекомендована к применению в практических целях для определения герметичности.

Ускоренные лабораторные исследования влияния загрязненности различной чистоты рабочей жидкости на процесс изнашивания золотниковой пары распределителя проводились для получения достоверных данных о влиянии загрязненности рабочей жидкости на ресурс распределителей гидропривода лесных машин. Для этого использовалась специально созданная установка, схема которой показана на рис. 7, результаты испытаний представлены в табл. 5.

Рисунок 7 – Установка для проведения стендовых испытаний гидрораспределителей Таблица 5 – Результаты экспериментальных исследований загрязнения рабочей жидкости на износ сопряжения распределителя На основании проведенных стендовых испытаний золотниковых пар сделаны распределителя в рабочей жидкости с содержанием несгораемых примесей до 0,04%, что соответствует 16 классу чистоты рабочей жидкости износ золотника 2-2,6 мкм, износ расточки под золотник 2,3-2,9 мкм на 100000 циклов. Золотниковая пара при таких условиях изнашивается до выбраковочной величины за 250000 циклов.

В математической модели исследований дополнительными критериями принята величина предельного износа золотниковой пары распределителя U п и коэффициент b, характеризующего скорость изнашивания в зависимости от загрязненности рабочей жидкости гидравлической системы. У золотниковых сопряжений процесс изменения технического состояния, в зависимости от наработки и загрязнения рабочей жидкости, носит монотонный характер, приводящий к возникновению постепенных отказов. Такая закономерность изменения технического состояния, является закономерностью первого вида, и хорошо описывается степенной функцией: U i = U н + b t о.

На основании полученных экспериментальных данных определили коэффициент b, различных классов чистоты рабочей жидкости Ч. (b=0,00105 для 12 класса; b=0, для 13 класса; b=0,00157 для 14 класса; b=0,00224 для 16 класса). Сопоставив представленные выводы и результаты измерений износов золотниковых пар в работе, а так же математически обработав данные на ЭВМ, получаем зависимости изменения зазора золотниковой пары от наработки и чистота рабочей жидкости, представленные графически. (рис.7). Представленная диаграмма, наглядно показывает прямую зависимость износа U (мкм) от ресурса t (мото-ч.) и класса чистоты Ч рабочей жидкости (ГОСТ 17216-2001) используемой в гидравлической системе.

U мкм 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 Рисунок 7 – Зависимость износа золотниковой пары гидрораспределителя (U) от ресурса (t) и класса чистоты рабочей жидкости (Ч) В пятом разделе приведена технико-экономическая оценка использования стратегии, которая предполагает проведение предупредительных работ диагностического плана. Эти работы направлены на определение фактического состояния Z i (i ) элементов гидросистемы и сравнения их с допустимыми значениями Z д (д ). Задача проведения этих работ – прогнозирование момента проведения ряда операций ТО и ТР и предотвращения отказов машины.

Финансовое планирование проводилось применительно к конкретному действующему предприятию – ООО «Эжватранс» г. Сыктывкара. За базовый вариант для сравнения принимается существующая на предприятии технология проведения ТО и ТР лесотранспортных машин (ЛТМ), в соответствии стратегии обеспечения работоспособности по наработке.

Внедряемый метод обладает более высоким техническим уровнем по сравнению с базовым вариантом. Предприятие может получить дополнительную прибыль за счет следующих источников:

1. Экономии рабочей жидкости гидросистем лесных машин (по парку).

2. Снижение трудоемкости проведения ТО и ТР машин.

3. Снижения численности работников.

Расчет проведен на основе учета двух первых из вышеперечисленных источников получения дополнительной прибыли от реализации проекта. Срок окупаемости рассматриваемого инвестиционного проекта составляет: РР = 2 года.

На основании проведенных расчетов экономической эффективности инвестиционного проекта делается вывод о том, что рассматриваемый проект привлекателен и может ли быть принят к реализации и позволит инвестору получать предпринимательский доход, и уже на втором году эксплуатации производства позволит получить прирост капитала в сумме, адекватной вложенной, компенсировав при этом потери от инфляции.

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Дальнейшее повышение эксплуатационной надежности гидросистем лесных машин, целесообразно обеспечить путем разработки и внедрения методов оперативного контроля чистоты применяемых рабочих жидкостей.

2. Аналитически обоснован общий принцип оперативного контроля массового содержания механических примесей в рабочих жидкостях по счетному содержанию микрочастиц загрязнений.

3. Полученную корреляционную зависимость между счетным и массовым содержанием механических примесей рекомендуется применять для оценки массового содержания механических примесей в рабочих жидкостях с помощью автоматического анализатора механических примесей, например ГРАН-152.

4. На основе проведенных эксплуатационных испытаний доказана применимость и достаточная эффективность разработанной методики контроля чистоты рабочих жидкостей гидросистем и предложена технология их использования в системе технического обслуживания машин.

5. Установлено, что внедрение разработанных средств оперативного контроля чистоты рабочих жидкостей гидросистем лесных машин на лесозаготовительных предприятиях г. Сыктывкара позволяет в 1,5-2 раза увеличить ресурс рабочей жидкости и повысить безотказность лесных машин. Полученные результаты экспериментальных исследований отработанных рабочих жидкостей лесных машин дают основания для увеличения периодичности их замены.

6. Разработаны и доведены до производственного применения методика формирования оптимальных нормативов периодичностей технических воздействий и практические рекомендации по проведению технического обслуживания лесных машин.

7. Предложена и применена на практике модель формирования стратегии технического обслуживания и ремонта, позволяющая сформировать гибкий график профилактических и плановых ремонтных воздействий в определенном межремонтном цикле машины, позволяющая сократить затраты на эксплуатацию техники и повысить ее эксплуатационную надежность.

8. Разработаны методика прогнозирования ресурса и организационнопрофилактические мероприятия по поддержанию гидравлических распределителей в исправном состоянии. Это позволяет определить средний ресурс, при котором заданный ресурс достигает предельно допустимого значения. Установлено, что для гидрораспределителей Р-75 В3, используемых на лесных машинах, предельное значение зазора в сопряжении (25 мкм) при соблюдении требуемой чистоты рабочей жидкости достигается при наработке t = 4700 мото-ч.

9. Рекомендовано ввести дополнительную операцию контроля фактического состояния рабочей жидкости в регламент технического обслуживания гидропривода лесных машин в виде экспресс- анализа для полного использования ресурса.

10. Экономия средств от внедрения результатов диссертационной работы составила 142806 руб. (в ценах 2007 – 2008 гг).

1. Юшков А.Н. Проблемы и перспективы развития лесного машиностроения России /А.Н. Юшков// I Межвузовская заочная научно-практическая конференция для преподавателей, студентов и аспирантов: «Лесной комплекс: состояние и перспективы» [Научное электронное издание]. – Сыктывкар: Сыктывкарский лесной институт, 2006.

2. Чудов В.И., Юшков А.Н. Совершенствование системы технического обслуживания лесозаготовительных машин. /А.Н. Юшков// Сборник материалов.

Региональная научно-практическая конференция [Научное электронное издание].

– Сыктывкар: Сыктывкарский лесной институт, 2007.

3. Юшков А.Н. Обоснование перехода от планово-предупредительной системы технического обслуживания к системе технического сервиса для отечественных лесозаготовительных машин /А.Н. Юшков// Сборник материалов. Региональная научно-практическая конференция. [Научное электронное издание]. – Сыктывкар: Сыктывкарский лесной институт, 2008.

4. Юшков А.Н. Методика и аппаратура для исследования режимов работы и нагруженности гидравлического привода валочно-пакетирующей машины ЛП- /А.Н. Юшков// Технология и оборудование лесопромышленного комплекса:

Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Патякина. Вып.1. СПб.: СПбГЛТА, 5. Юшков А.Н. Анализ расчетных зависимостей эксцентриситета положения золотника в сопряжении гидрораспределителей лесных машин. /А.Н. Юшков// Сборник материалов региональной научно-практической конференции [Научное электронное издание]. – Сыктывкар: Сыктывкарский лесной институт, 2009.

6. Юшков А.Н. Оперативный контроль чистоты рабочей жидкости гидропривода лесных машин. Сборник материалов первой международной научнопрактической интернет-конференции. – СПб.: СПб ГЛТА, 2009. – С. 225-229.

7. Юшков А.Н. Методика и результаты определения утечек рабочей жидкости через зазор золотниковой пары распределителя гидропривода лесных машин. /А.Н.

Юшков// Технология и оборудование лесопромышленного комплекса: Сборник научных трудов / Под ред. В.И. Патякина. Вып.4. СПб.: СПб ГЛТА, 2009. – С. 26Юшков А.Н. Алгоритм расчета оптимальной периодичности замены гидравлического масла /А.Н. Юшков// - Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. – СПб.: СПбГЛТА, - 2009.-№.189. – С.

9. Юшков А.Н. Оптимизация параметров процесса технического обслуживания гидравлического привода лесных машин /А.Н. Юшков// Сборник материалов второй международной научно-практической интернет-конференции. – СПб.:

СПб ГЛТА, 2009.

10. Юшков А.Н. Математическое моделирование процессов технической эксплуатации гидравлических систем /А.Н. Юшков, Л.Э. Еремеева// Вестник КрасГАУ (Красноярского государственного аграрного университета) – Крас.:

КрасГАУ, - 2009.-№10. С. 10-

 
Похожие работы:

«Курилкин Александр Александрович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УСКОРЕННОГО ФОРМИРОВАНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДНЫХ СОРБЕНТОВ 05.17.01 – Технология неорганических веществ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Москва – 2013 Работа выполнена в ОАО Электростальское научно-производственное объединение Неорганика доктор технических наук, профессор Научный руководитель : Мухин Виктор Михайлович, начальник лаборатории активных углей, эластичных...»

«Балан Никита Николаевич РАЗРАБОТКА И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ТУННЕЛЬНЫХ НАНОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Специальности: 05.27.01 – Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах; 05.27.06 – Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2011 Работа...»

«Звидрина Мария Павловна Профессиональные компетенции аналитика информационных ресурсов Специальность 05.25.03 – Библиотековедение, библиографоведение и книговедение Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Санкт-Петербург – 2013 2 Работа выполнена на кафедре документоведения и информационной аналитики ФГБОО ВПО Санкт-Петербургский государственный университет культуры и искусств. Научный руководитель : доктор педагогических наук,...»

«Гавриченко Александр Константинович ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ В ЗАДАЧАХ КВАНТОВОЙ ИНФОРМАТИКИ Специальность 05.27.01 — твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва, 2013 г. Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Физико-технологическом институте РАН (ФТИАН РАН) Научный...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.