Исследование и разработка методов диагностирования стационарных машин животноводства

Коммунистическая партия и советское правительство последовательно и целеустремленно осуществляют программную политик развития сельского хозяйства. Основными направлениями развития народного хозяйства на 1976 — 1980 годы, принятыми ХХУ съездом ШЮС, постановлением июльского (1978 г.) Пленума ЦК КПСС, предусматривается дальнейшее повышение эффективности животноводства, как одной из отраслей сельскохозяйственного производства, обеспечивающей удовлетворение потребностей народа продуктами питания, на основе: внедрения прогрессивной технологии, комплексной механизации и концентрации производства.

Для укрепления материально-технической базы животновод?— ства на Х1-ую пятилетку планируется увеличить среднегодовую поставку машин (в стоимостном выражении) до 3,5 млрд. рублей [ 3 ], против .

Перевод животноводства на промышленную основу увеличение его энерговооруженности, вызывает повышенные требования к надеж ности работы машин и оборудования, так как поломки и неисправности техники ведут к нарушению производственно-технологического ритма и, как следствие этого — к большим материальным потерям.

В процессе эксплуатации, в результате истираний, коррозии, старения и других факторов, машины, работающие в животноводстве, претерпевают значительные изменения в техническом состоянии,^{судшение} технического состояния машин и оборудования ведет к снижению их производительности, повышению затрат на эксплуатацию и ремонт, увеличению потерь мощности на трение, биение, нагрев и т. п., сокращает действительный срок их службы.

Одним из путей поддержания машин в работоспособном состоянии, является своевременное и качественное их техническое обслуживание и ремонт. Однако техническое обслуживание техники на фермах и комплексах еще зачастую носит случайный характер как по периодичности, так и по технологии, вызывая увеличение издержек на обслуживание и ремонт.

Частота появления отказов машин, обьем работ при их устранении и техническом обслуживании, зависят от различных факторов и имеют случайный вид. Проведение технического обслуживания по усредненным показателям наработки приводит к тому, что часть машин обслуживается преждевременно, а часть — после наступления отказов, что вызывает повышенные издержки на эксплуатацию техники, приводит к снижению ресурса и преждевременному ее списанию. В условиях промышленного животноводства недопустимы даже отказы одной машины, так как это приводит к большим материальным потерям.

В настоящее время колхозы и совхозы страны на техническую эксплуатацию техники расходуют более 3 млрд. рублей за год [47], Уменьшить эти расходы, при условии более полного использования ресурса машин, актуальная и важная народнохозяйственная задача.

В последние годы многими научно-исследовательскими учреждениями, отдельными исследователями в Советском Союзе и за рубежом доказано, что своевременное техническое обслуживание и ремонт не возможны без знаний действительного технического состояния машин до их разборки. Разборка соединений и сопряжений, не пришедших в предельное состояние, ведет в дальнейшем к более интенсивному их износу из-за вторичной приработки, к увеличению материальных и трудовых затрат. К существенным е материальным потерям приводят и простои машин в результате запаздывания профилактических работ.

Определение действительного технического состояния машин без их разборки определяет сущность технической диагностики. В результате проведения планомерного диагностирования можно на любом этапе эксплуатации определять техническое состояние той или иной кинематической пары, узла, агрегата или всей машины в целом, а на основании этого назначать сроки и объемы технического обслуживания. Роль технической диагностики в планировании и проведении технического обслуживания переоценить невозможно, однако до настоящего времени для машин и оборудования применяемых в животноводстве она почти не имеет применения из-за отсутствия методов и средств ее проведения. Существующие методы и средства диагностирования технического состояния, разработанные для рада машин, не могут вполне быть применимы для животноводческих машин из-за их конструктивных и эксплуатационные особенностей, а вреде случаев из-за сложности и дороговизны применяемых средств.

Известно, что более 76% машин в животноводстве является стационарными с приводом от электродвигателей.

Поэтому целью настоящей работы является изыскание и разработка наиболее эффективных методов для установления технического состояния стационарных приводных животноводческих машин.

Для выполнения указанной цели были поставлены и решены требуемые задачи.

Работа выполнена на кафедре «Механизация животноводческих ферм» Украинской ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии.

Выводы по главе 5.

Производственными испытаниями установлено: 1-*В процессе обкатки /приработки/ приводнж станций потери энергии уменьшаются, что приводит к качественному улучшению значений диагностических параметров <время выбега увеличив а-ется на 3.*.4 е., ток в обмотке статора уменьшается на 0,3 А)" 2. Окончание процесса приработки можнэ контролировать по значениям диагностические параметров (точка перегиба кривой на графиках), что позволяет обоенэваню назначать режимы на обкатку приводшк станций".

З.Подтвервдена достоверность ввдви^гтой научной гипотезы, так как изменение диагностических: параметров пропорционально величине износа (ток в обмотке статора увеличивается, время выбега уменьшается)".

Остановлено, что на численные значения диагностических параметров оказывает влияние частота вращешя электродвигателя и температурный режим всей машины, поэтому рекомендуется измерения диагностических параметров производить при одютип-нек условиях".

5.Определены упреждающие значения диагностических параметров для приводных станций Ш*11.Г-5,5-б4/22сх и НИ.11.В-4—64−15Т, которые, соответственно, равны:

— по времени выбега — 10,7 и 6,8 с",.

— по току в обмотке статора — 4,34 и 6,75 А".

6"Устаювлена закономерность в изменении диагностических параметров (тока в обмотке статора и времеш выбега) при проведении контроля в различию направлениях вращешя нереверсивное зубчатое передач, при их ивносе, позволяющая конкретизировать методику их локального контроля*.

7ЛГстанэвлено, что стабильность диагностических параметров высокая и составляет: по времени выбега приводных станцийО, ООО.0,017 е., по току в обмотке статора приводного электродвигателя — 0,000. .0,046 А.

8. Те с, но та связей между диагностическими параметрами и износом приводное станций животноводческое машин достаточно высокая, о чем свидетельствует значение коэффициента корреляции: 0,713.О, 921.

9*Разработана методика общего и локального диагностирования приводное станций по параметрам тока в обмотке статора и времени их выбега.

Глава 6. МЕТЩЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СТАЦДОНАРНШ.

ЛШВОТНОВф, ЧЕСМЖ МАШШ.

Результаты выполненных теоретических"экспериментальных и хозяйственных исследований дают основание рекомеадовать следующие методы диагностирования для практического использования.

6.1. Диагностирование машин по изменению тока в обмотке статора электродвигателя.

Как было показано выше, мевду увеличением величины тока в обмотках статора электродвигателя и нарушением технического состояния приводной машины имеется прямая зависимость. Используя эту зависимость, по приращению величины тока в обмотках статора электродвигателя можно (функционально определять техническое состояние приводной машины.

Нашими исследованиями установлено, что колебания величины тока по фазам обмотки электродвигателя незначительное^ изменения величины тока в каздой фазе, из-за нарушения технического состояния машины, равновелико. Это дало возможность уменьшить количество регистрируемых параметров и свести все замеры тока по данному методу — к замерам в одной из фаз обмотки статора электродвигателя приводной машины. при проведении диагностирования машин по току статора необходимо контролировать стабильность напряжения в сети /т.е.производить измерения тока при одном и том же значении напряжения/, а ташке проводить измерения при однотипных уеловиях, т. е.при одинаковых температурных условиях машины и электродвигателя.

Метод диагностирования машин по изменению тока в обмотке (фазе) статора, на этапах контрольных и контроль нэ-диагно-стических работ, выполняется в следующей последовательности.

1,Определяется величина тока — 10 в обмотке статора электродвигателя /по значению тока в одной из фаз/ в начальный период эксплуатации машины /или, если она уже находилась в эксплуатации — после восстановления ее технического состояния /после ее обкатки, на холостом ходу работы машинь/ без ее технологической загрузки/.

2.Отсоединяется конечный узел машины в местах соединения передачами гибкой связью или управляемыми муфтами /путем выключения управляемой муф-ты, снятия ремня или цепи/ «измеряется величина тока — 10.4 на привод оставшейся части.

Т°.

3.Определяется разность — 1 /величина тока на привод отсоединенной части/: о * * 1о" 1о-Ч. 16.1.).

4.Отсоединяются по аналогии последовательно все конечные узлы /в местах соединения легкосъемными или управляемыми элементами/, измеряется величина тока -10.{/ще {И, 2,. П /и.

1° определяется разность — I { :

• о.

5.Определяется величина тока — в обмотке статора электродвигателя в процессе эксплуатации машины, ташке на холостом ходу работы.

6.Определяется разность между величинами тока в период эксплуатации и величиной тока в начальный период /новой машины или после ее восстановления/, т. е.приращение величины тока — А I: Iэ ~ I о. (6.3.) «.

7.11о величине приращения тока, из зависимости:

А 1 — | 1Тс), (6.4.) полученной в результате микрометража или других непосредственных измерений параметров технического состояния^{установления} их связей с диагностическим параметром — величиной тока в статоре электродвигателя, определяют общее техническое состояниеТс /общий диагноз/ контролируемой машины.

Зная нормативные и предельные значения диагностического параметра, по полученному его значению, назначают профилактическое обслуживание и прогнозируют оставшийся ресурс работоспособности машины. в. Затем, если обнаруживают нарушения в общем техническом состоянии машины, проводят поэлементный /локальный/ контроль технического состояния отдельных элементов «Для этого отсоединяют в вышеприведенной последовательности /п.п.2,3 и 4/ конечные узлы машины, измеряют величину тока -1 э-{ и определяют разности /эксплуатационные величины тока на привод отсоединяемой (рассоединявши) части, зависящие от их технического состояния/: Э * * 1э-(1-{)» I,. <6.5.).

9.Определяется приращение разности величины тока — :

А1г= И — К.

6.6.) из у ста нов л ен.

10,до величине приращения разности ной предварительно функциональной зависимости:

6.7.) определяют техническое состояние отсоединяемой части машины:

Чем больше в машине легкоотсоединяемых частей, тем полнее и точнее можш провести диагюстирование ее состояния.

Для обеспечения метода применяются переносные или стационарные электроизмерительные приборы и их комплекты, которые подсоединяются к выводам обмоток электродвигателя, включающие амперметр, вольтметр и ваттметр. Класс точности приборов должен обеспечивать минимальную погрешность измерения величин.

В дальнейшем, на этапе регламентного, оперативного и непрерывного диагностирования"данный метод будет заключаться в измерении тока и определении по зависимостям (6.4.) и (6.8.) технического состояния как всей машины так и отдельных ее узлов.

6.2. Диагностирование машин по изменению времени выбега.

Метод диагностирования по времени выбега отличается от вышеприведенного тем, что для его проведения не требуется внедрения измерительных приборов в сзхему машины, а, следовательно, он является более технологичным по сравнению с методом диагностирования по току в обмотке статора. Кроме этого, на метод по времени выбега накладывается меньше ограничений.

Метод диагностирования по времени выбега основан на закономерности изменения количества выбега в зависимости от изменения сопротивлений в отдельных элементах машины на ее холостом ходу работы.

Последовательность выполнения операций контроля по этому методу такая же как и в методе диагностирования по току в обмотке статора, т. еданный метод отличается от предыдущего только измеряемым диагностическим параметром.

Определяют разностьа1{ времени выбега мезду его значением измеренным для всей машины — 1<э на начальном этапе ее эксплуатации и его значением, измеренным в этот же период времени для части машины без ее конечного, отсоединенного узла — и /ще 1−1,2,., П — количество рассоединяемых Сот соединяемых) частей/, т. е.: | t0 «to.il.

6.9.).

Так как в процессе эксплуатации изменяется техническое состояние всей машины время выбега ее будет иметь какое-то значение — t э, а время выбега без ее отсоединенного^конечного узла — ta —, тоща время выбега контролируемого конечного узла машины — Alt определится как: аК' Нэ" ta-i.

6.10.).

Установив закономерность изменения приращения такой разности — At{ :

— (Тс-), (6.11) определяют техническое состояние контролируемого узла машины — Тс, :

V ' ' N.

Для диагностирования по времени выбега необходимо контролировать время от отключения питания электродвигателя до полюй остановки всех движущихся частей машины и, частоту вращения маховых масс приводной машины.

6.3. Технико-экономическая оценка внедрения разработанные методов диагностирования в основу методики расчета технико-экономической эффективности равработаннж методов диагностирования животноводческих машин приняты положения ГОСТ 22 631–77 [ 31] и методики (основные положений) определения экономической эффективности I использования новой техники, а также рекомещации ННкШИЛа [77] и результаты наших хронометражные наблвдений на откормочном комплексе.

Годовой экономический эффект основывается на сопоставлении приведенные затрат (или потерь) по технике, обслуживаемой бее диагностирования^ по технике, обслуживаемой с диагностированием: ы ы ще Эггодовой экономический эффект, ру б;

Лот[ -количество всех отказов машин данной марки ва год;

То, огсреднее время на устранение одного отказа, мин.;

Лот^ -количество откавов машин данной марки бее отказов кинематических элементов по причине естественного иэноса- -вероятюсть наступления откавов машин при обслуживании бев диагностирования;

— вероятность наступления отказов машин при наличии диагностирования;

С, -цэна одного часа простоя машины, линии или комплекса, ру б/ч., из расчета О, Ой руб./голову скота [13] ;

Идиздержки на внедрение и проведение диагностирования, руб.

1<1здержки на проведение диагностирования стационарных животноводческих машин по предлагаемый методам диагностирования составят: т Ч где П{ -количество однотипных машин на комплексе- -трудоемкость диагностирования, чел.-ч.- Фро{ -средняя годовая наработка машины, ч./годП9 -периодичность диагностирования^.- Счтчасовая тарифная ставка мастера-диагноств, руб./ч.- ^ -отчисления на соцстрахование (Кс =0,044);

— отчисления в фощ материального стимулированияСдпкапиталовложения на приобретение диагностических приборов, руб.- кннормативный коэффициент эффективности капиталовложений (кц =0,15).

Расчет экономической эффективности проводится на примере откормочного комплекса крупного рогатого скота совхоза-комбината имени ЮСУ съезда КПСС Шгевской области. Количество отказов машин, приводящих к простою оборудования комплекса, вероятность появления отказов и среднее время на устранение отказа приняты по значешям хронометражнш наблвдений (Табл. 1,2 и 3, приложения 3) .Среднегодовая наработка машин принята по действительной на комплексе, часовая тарифная ставка мастера-ди-агшста — 0,63 руб./ч., трудоемкость диагностирования принимается средней для всех машин равной 1,0 чел.-ч., стоимость диагностических приборов обеспечения предлагаемых методов равна 540 рублей, периодичность контроля принимается равной периодичности технического обслуживания М равшй 100 ч.

Тоэда:

ИдфЛг 0.65 * М 4,0^0,63 и4,0 0,63 + а годовой экономический эффект составит: бо 60 / <

Исходя из общих годовых затрат на техническое обслуживание, которые на вышеприведенном комплексе составляют сумму около 70 тыс. рублей [бб] «внедрение разработанные методов диагностирования снизит эксплуатационные издержки на обслуживание машин в среднем на 15 $, что подтвервдает необходимость в даннж исследованиях.

ОЩИЕ ШВСДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ.

Результаты исследований дают основание сделать следующие выводы и предложения:

Установлены аналитические зависимости меяду структурными параметрами технического состояния приводов животноводческих машин и параметрами (током в обмотке статора, перепадом момента на валу машины и временем ее выбега)•.

Экспериментально установлены закономерности изменения диагностические параметров от износа деталей и нарушения зазоров в увлах трения, а также в передачах гибкой свявью от их настройки ш издаса.

3.Разработаны методы технического диагностирования приводов машин по параметрам тока в обмотке статора и времени выбега системы, обладающие высокой информативностью, технологично стью, простые по осуществлению и унифицированные для большинства стационарных животноводческих машин, которые могут применяться для контроля как вместе так и в отдельности.

Установлена закономерность в различии значений диагностических параметров при реверсировании привод а, позволяющая конкретизировать методику локального диагностирования зубчатые нереверсивные передач.

5.Созданы токосъемники, суммарный отметчик импульсов, штангензубомер поваленной точности отсчета, а также лабораторная установка и испытательный стевд для приводные станций на-вовоуборочные транспортеров, которые рекомевдуются для практического применения* б. Определены связи между диагностическими параметрами и техническим состоянием отдельных узлов и агрегатов животноврдческих машин, анапив которых: позволяет сделать заключение о пригодности параметров: тока в обмотке статора"времени выбега и базирующихся на них методов диагностирования к практическому применению.

Результаты выполненные исследований внедрены в лаборатории энзргетических исследований ВНШ&ивмаш и откормочном комплексе совхоза яБо1дашвкам Доманевского района Николаевской области, включены в проект ГОСТ и рекомевдуются для использования: хозяйствам, имеюпра специализированные механизированные животноводческие фермы, научно-исследовательским организациям, занимающимся вопросами технической эксплуатации животноводческой техники, а также заводам-изготовителям фермских машин.

7.Ориентировочный экономический эффект от внедрения разработанных методов диагностирования стационарные животноводческих машин, в расчете на один комплекс по откорму Ю тыс. годов молодняка крупного рогатого скота, составит свыпе ДО тыс. рублей ва год.