Моделирование технического сервиса агрегатов с учетом загрузки двигателя трактора

При работе машинно-тракторных агрегатов важно обеспечить минимальный уровень их простоев как при устранении последствий отказов, так и при проведении ТО. При низкой обеспеченности сельхозпредприятий техникой и высокой нагрузке на агрегаты любой простой приводит к удлинению полевых операций с нарушением оптимальных агротехнических сроков, соответственно, к недобору урожая. Экономикоматематическое моделирование процесса технического сервиса наиболее целесообразно проводить на основании критерия суммы затрат на ТО и устранение последствий отказов и убытков от недобора урожая из-за простоя на ТО и устранении отказов во время полевых работ [1].

Однако при наличии в структуре МТП сельхозпредприятий значительного количества тракторов, выработавших свои сроки службы [2; 3], необходимо предусмотреть такую нагрузку на двигатели, которая обеспечивала бы плановый безотказный период работы.

Методы

Введем в разработанную нами ранее математическую модель коэффициент загрузки К з , учитывающий изменение суммарных затрат на технический сервис в зависимости от загруженности двигателя трактора [4]:

С _СУМ = Д ( 3_TOwK₃ + wc- + K^CS^№w ) + m_d 2 Rc +

СУМ         ТО    З                             езд     тр

П         КЗ   2TCM^CM wcэкс     CS Дw t прм

⁺Mwtn pMt ^{( W3}TP^K3 + -77- + —7=------) ^mln

К З     ^2T СМ^ТСМ

где Д – длительность полевой операции, час (ч); t – продолжительность технического обслуживания трактора агрегата, ч; П – периодичность обслуживания тракторов мобильным звеном, ч; з то – удельные затраты на ТО, руб./у.э.га; w – эталонная производительность трактора, у.э.га/ч; с экс – эксплуатационные затраты, руб./у.э.га; К cs – обобщенный коэффициент удельных убытков от простоя агрегата; Т см – продолжительность смены, ч; см – коэффициент сменности; R – расстояние переезда мобильного звена технического сервиса, км; с тр – транспортные издержки, руб./км; m агр – численность передвижных средств ТО, шт.; t прм – минимальный уровень простоев, ч/у.э.га; з тр – минимальный уровень удельных затрат на устранение последствий отказов, руб./у.э.га.

Взяв первую производную от выражения (1) и приравняв ее к нулю, определим выражение для величины коэффициента загрузки К з

К З

t П w tпрм t зТО  П w tпрм зТР

Изменение величин составляющих правой части выражения (2) позволит установить значения К З , соответствующие минимуму суммарных затрат на технический сервис.

Результаты

Как показали предварительные расчеты, величины затрат на ТО и устранение последствий отказов не оказывают значительного влияния на изменение коэффициента загрузки двигателя (рис. 1–2).

Рис. 1 . Влияние величины удельных затрат на ТО на величину коэффициента загрузки двигателя

Рис. 2 . Влияние величины удельных затрат на устранение отказов на величину коэффициента загрузки двигателя

Дальнейшие исследования модели проведены с целью выявления влияния на величину коэффициента загрузки двигателя:

– величины удельных эксплуатационных затрат С экс ;

– продолжительности технического обслуживания t ;

– величины периодичности технического обслуживания П ;

– величины удельных простоев на устранении отказов t прм .

При увеличении величины эксплуатационных затрат загрузка двигателя должна быть увеличена (рис. 3).

Рис. 3 . Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат С экс при различной продолжительности технического обслуживания (поверхность в координатах Кз = f(С экс , t) )

Кз

■ 0,80-1,00

■ 0,60-0,80

■ 0,40-0,60

■ 0,20-0,40

■ 0,00-0,20

Рис. 4 . Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат С экс при различной продолжительности технического обслуживания

При этом степень увеличения зависит от продолжительности обслуживания трактора. Чем длительнее время обслуживания, тем больше может быть загружен двигатель. При проведении технического обслуживания централизованным методом, выездными бригадами (3–4 чел.), длительность обслуживания определяет полноту проведения операций ТО [5–7].

Представленные топографические линии поверхности оптимальных значений (рис. 4) могут быть использованы как номограммы для определения связанных между собой величин коэффициента загрузки двигателя, эксплуатационных затрат и длительности технического обслуживания.

Например, при величине эксплуатационных затрат в 125 руб./ч и возможности обслуживания трактора в течение 1,4 ч загрузка двигателя должна быть около 0,9. При возможности обслуживания трактора в течение 1,1 ч и величине эксплуатационных затрат 75 руб./ч загрузка двигателя должна составлять не более 0,7.

Как показывает анализ (рис. 5), существенное влияние на величину загрузки двигателя оказывает периодичность техобслуживания. При увеличении периодичности обслуживания, например, вследствие технических проблем сельхозпредприятия, загрузка двигателя должна быть уменьшена, с тем чтобы ко времени следующего обслуживания изношенность трактора не превысила допустимых величин.

Анализ топографических линий поверхности оптимальных значений коэффициента загрузки двигателя (рис. 6) позволяет выявить его зависимость от объема работ, определяемого продолжительностью техобслуживания и его периодичностью.

При загрузке двигателя не менее 0,8, при некоторых средних значениях остальных составляющих, периодичность обслуживания должна быть не более 10 ч при продолжительности ТО – 1,7 ч. При загрузке двигателя около 0,6 периодичность ТО может меняться от 40 до 100 ч с соответствующим изменением продолжительности ТО от 0,5

до 1,7 ч. Это обстоятельство может быть учтено при эксплуатации группы тракторов. Имеется реальная возможность подобрать такую загрузку двигателей тракторов, чтобы периодичность их обслуживания была одинаковой.

Рис. 5 . Зависимость коэффициента загрузки

Рис. 6 . Зависимость коэффициента загрузки

двигателя от продолжительности технического обслуживания при его различной периодичности (поверхность в координатах Кз = f(t, П) )

двигателя от величины продолжительности технического обслуживания t при его различной периодичности П (сечения поверхности коэффициента загрузки при Кз = 0,8 и Кз = 0,6)

Рис. 7 . Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат С_экс при различной продолжительности технического обслуживания (поверхность в координатах Кз = f(С экс , t) )

0,8(

■ 0,71

■ 0,6!

■ 0,5(

■ 0,4(

■ 0,3(

■ 0,2(

■ 0,1(

■ 0,(Х

Рис. 8 . Зависимость коэффициента загрузки двигателя от величины удельных эксплуатационных затрат С_экс при различной периодичности технического обслуживания П (сечения поверхности коэффициента загрузки при Кз = 0,6 и Кз = 0,4)

Анализ графика на рис. 7 показывает: с увеличением эксплуатационных затрат загрузка двигателя должна быть также увеличена. Однако с увеличением периодичности обслуживания загрузку необходимо снижать.

Характер топографических линий поверхности оптимальных значений коэффициента загрузки двигателя (рис. 8) позволяет выявить его зависимость от объема работ по техническому обслуживанию, определяемого его периодичностью, и величины эксплуатационных затрат. При загрузке двигателя не менее 0,8, при некоторых средних значениях остальных составляющих, периодичность обслуживания должна быть не более 10 ч при величине эксплуатационных затрат 75 руб./ч. При загрузке двигателя около 0,5 периодичность ТО может меняться от 20 до 130 ч с соответствующим изменением эксплуатационных затрат от 50 до 112 руб./ч.

Заключение

Моделирование технического сервиса с учетом загрузки двигателя трактора агрегата позволяет выявить зависимость загрузки от периодичности ТО и длительности простоя на ТО при разных значениях удельных эксплуатационных затрат и удельных простоях при устранении последствий отказов [8–10]. Полученные результаты расчетов могут быть полезны работникам инженерных служб сельхозпредприятий при планировании технического сервиса тракторного парка во время полевых работ.

G.V. Redreev, E.E. KozlihinaOmsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk

Modeling of technical service units taking into account the load of the tractor engine