СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ НА­ДЕЖНОСТИ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВА­НИЕМ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

1. Общие сведения о теории надежности оросительных си­стем с использованием дождевальной техники

2. Современное состояние парка дождевальных машин

3. Особенности дождевальных машин как систем с точки зрения теории надежности

4. Экологический риск при проведении полива дожде­вальными машинами

ГЛАВА II. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭЛЕМЕНТОВ ДОЖДЕ­ВАЛЬНЫХ МАШИН И КЛАССИФИКАЦИЯ ИХ ОТКАЗОВ

1. Структурные схемы дождевальных машин

2. Классификация отказов дождевальных машин

3. Построение "дерева отказов" для дождевальных машин "Волжанка", "Фрегат" и ДДА-100МА

ГЛАВА III. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ДОЖДЕ­ВАЛЬНЫХ МАШИН

1. Выбор показателей надежности для дождевальных ма­шин

2. Показатели, характеризующие свойство безотказности..

3. Ремонтопригодность дождевальных машин

4. Показатели ремонтопригодности и долговечности

5. Расчет эксплуатационной надежности дождевальных машин ДДА-100МА, "Волжанка" и "Фрегат"

ГЛАВА IV. ВЛИЯНИЕ НАДЕЖНОСТИ ДОЖДЕВАЛЬ­НЫХ МАШИН НА ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОРО­ШАЕМОГО ПОЛЯ

1. Связь надежности дождевальной техники с экологией орошаемого поля

2. Негативные экологические последствия при отказах элементов дождевальной машины ДДА-100МА

3. Негативные экологические последствия при отказах элементов дождевальной машины "Волжанка"

4. Негативные экологические последствия при отказах элементов дождевальной машины "Фрегат"

ГЛАВА V. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОВЕРШЕНСТВО­ВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ОБСЛУЖИВАНИЯ ПОЛИВНОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ НАДЕЖНОСТИ И УЛУЧШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ОРО­ШАЕМОГО МАССИВА

1. Совершенствование существующих технологий обслу­живания дождевальных машин

2. Техническое обслуживание ДМ ДДА-100МА

3. Техническое обслуживание ДМ "Волжанка"

4. Техническое обслуживание ДМ "Фрегат"

5. Структурные подразделения инженерной службы

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. Проблема надежности дождевальной техники остается актуальной, так как потребность хозяйств в исправных дождевальных машинах (ДМ), способных обеспечить массив орошения заданной поливной нормой, оптимальной для данных эксплуатационных условий, по-прежнему очень велика и приобретает новые особенности, характерные для сложившейся на настоящий момент ситуации.

В период перехода к рыночным отношениям снизился уровень го­сударственного контроля и регулирования качества и надежности сель­скохозяйственной техники, в том числе и ДМ, значительно уменьшилось количество машин, поставленных на испытания. Хозяйства не имеют средств для обеспечения нормальных условий для эксплуатации дожде­вальной техники, не говоря уже о приобретении новых ДМ, не выпол­няются требования по обеспечению должного экологического уровня проведения поливов.

Надежность дождевальной техники является одним из решающих факторов в повышении производительности труда, снижении простоев ДМ, а следовательно, потерь сельскохозяйственной продукции. Оценка надежности элементов дождевальных машин и рекомендации по ее об­служиванию должны обеспечить необходимый уровень эксплуатации, исключающий ущерб окружающей среде.

Цели и задачи исследований.

Целью исследований является оценка надежности элементов дож­девальных машин для совершенствования методов повышения эксплуа­тационной надежности ДМ с учетом экологических требований при ор­ганизации проведения поливов.

Достижение цели работы потребовало решение следующих задач:

1. Провести анализ статистических материалов по отказам элемен­тов дождевальных машин.

2. Установить на основе системного анализа влияние элементов ДМ на надежность машины в целом.

3. Классифицировать отказы элементов дождевальных машин по группам сложности.

4. Дать оценку показателей надежности основных элементов ДМ.

5. Установить взаимосвязь отказов элементов дождевальных ма­шин с отрицательными экологическими последствиями на орошаемом поле.

6. Разработать комплекс мер по совершенствованию профилакти­ческих и ремонтных мероприятий, комплектации запасными частями, обеспечивающими необходимый эксплуатационный уровень надежности дождевальной техники.

Методика исследований. Исследования проводились во Всероссий­ском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова в соответствии с планом НИР ГНУ ВНИИГиМ им.А.Н.Костякова (программы Россельхозакадемии по научному обес­печению АПК на 1996-2000 гг. в области мелиорации и водного хо­зяйства 03.02 - Разработать для хозяйств ресурсосберегающие ороси­тельные системы комплексного регулирования факторов жизни растений с замкнутым циклом водооборота).

Системный анализ отказов элементов дождевальных машин, рас­четы и лабораторные опыты проводились на основе методов математи­ческой статистики и теории надежности сельскохозяйственного машино­строения.

Личный вклад автора заключается в проведении анализа статисти­ческого материала государственных испытаний дождевальных машин типа ДДА-ЮОМА, "Волжанка" и "Фрегат", эксплуатационных данных ВИСХОМа, ВНПО "Радуга", ВНИИГиМа, Депмелиоводхоза МСХП РФ, в определении качественных и количественных показателей надеж­ности ДМ. Автором выполнен системный анализ влияния основных эле-

ментов дождевальных машин на надежность машины в целом и состав­лена классификация отказов узлов ДМ по группам сложности, разрабо­тана методика построения "дерева отказов" для дождевальной техники и даны предложения по совершенствованию технологий проведения тех­нического обслуживания и профилактики ДМ.

Научная новизна. Установлены закономерности возникновения от­казов элементов дождевальных машин, влияние надежности их функ­ционирования на формирование экологических последствий на орошае­мом поле.

Разработана методика построения "дерева отказов" для дожде­вальных машин и составлена классификация отказов элементов ДМ по группам сложности.

Усовершенствована технология поддержания дождевальной техни­ки в работоспособном состоянии и соблюдения экологических требова­ний при организации проведения поливов.

Практическая значимость результатов работы.

Классификация отказов элементов ДМ и рекомендации по их устранению дадут возможность разработчикам-проектировщикам усо­вершенствовать конструкции дождевальной техники, а заводам- изготовителям - при производстве новых модификаций машин.

Предложенная технология обслуживания ДМ, обеспечивающая соблюдение экологических требований, может быть использована экс­плуатационными организациями для поддержания в работоспособном состоянии поливной техники при проведении поливов.

Внедрение. Полученные результаты исследований использованы при проектировании новой техники и модернизации существующих дождевальных машин Волгоградским заводом оросительной техники (ОАО "ОРТЕХ" г. Волгоград).

Основные положения, выносимые на защиту:

• классификация отказов элементов дождевальных машин по груп­пам сложности;

• методика построения "дерева отказов" для поливной техники;

• закономерности влияния отказов дождевальных машин на воз­никновение негативных экологических последствий на орошаемом мас­сиве;

• рекомендации по совершенствованию технологии проведения технического обслуживания дождевальных машин с целью повышения их надежности и сохранения экологического равновесия на орошаемом поле.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и одобрены:

• на научно-технической конференции МГУП (20 апреля 1995 г.);

• на Всероссийской конференции "Антропогенная деградация поч­венного покрова и меры ее предупреждения", проведенной Почвенным институтом им.В.В.Докучаева (16-18 июня 1998 г.);

• на Всероссийской научно-практической конференции "Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России", Волгоград (9-12 сентября 1998 г.);

• на научной конференции, посвященной 75-летию ВНИИГиМ, 1999 г.

Публикации. Результаты исследований опубликованы в 7 работах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 168 страницах текста, включая 37 рисунков, 21 таблицу, состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений. Библиография включает 120 наименований, в том числе 7 иностранных авторов.

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам отдела орошения ВНИИГиМ к.т.н. Губеру К.В. и к.т.н. Лямперту Г.П. за по­мощь при работе над диссертацией.

Глава I. Основные положения теории надежности оросительных систем с использованием дождевальных машин

1.1. Общие сведения о теории надежности оросительных систем с использованием дождевальной техники.

Для оценки показателей надежности элементов дождевальных ма­шин необходимо иметь представление об общих положениях по теории надежности оросительных систем. Исследования в этой области подчи­няются единственной задаче - разработке действенных методов повыше­ния и сохранения надежности при проектировании, создании и эксплуа­тации изделий, элементов, подсистем и системы вообще.

Применение теории надежности к гидромелиоративным объектам было начато исследованиями Ц.Е. Мирцхулавы во второй половине 50-х годов нашего столетия, труды ученого остаются наиболее многоплано­выми научными работами в этом направлении до сих пор, так как в них наиболее полно изложена методика и последовательность расчета на­дежности объектов оросительных систем. [68, 69]

Ц.Е. Мирцхулава рассматривает оросительную систему (ОС) с ис­пользованием дождевальных машин (ДМ) как систему, функционирова­ние которой зависит от хозяйственной деятельности людей.

Оросительная система с использованием поливной техники должна обеспечивать подачу достаточного количества воды, иметь исправные сооружения и ДМ.

Вторжение ОС с применением дождевальной техники в природную среду осуществляется всеми ее элементами. Понятие элемента в струк­турной схеме надежности оросительной системы является условным.

Оросительную систему можно расчленить на конечное число под­систем (элементов), которые, в свою очередь, расчленяются на более простые элементы, (рис. 1.1)

Рис. 1.1. Схема оросительной системы

Математическая модель надежности оросительной системы по структурной схеме определяется по зависимости:

где P_c(t) - показатель безотказности подачи воды ОС; P_i(t)- вероят­ность безотказной работы i-гo элемента системы в течение времени t; п - количество всех элементов.

Элементы ОС функционируют во взаимодействии друг с другом и находятся под постоянным воздействием атмосферных и климатических факторов.

Дождевальную машину целесообразно рассматривать как сложную конструктивную подсистему оросительной сети. Более подроб­но ДМ как систему конструктивных и функциональных элементов, с присущими им характерными особенностями, мы будем рассматривать в разделе 1.3.

Исследованиям надежности элементов гидромелиоративных систем по­священы работы Н.А.Алексеева, С.В.Бальвы, В.А. Турина, С.Ш.Зюбенко, В.В.Иванова, В.С.Казакова, П.И.Коваленко, А.В.Магомедовой, И.И.Науменко, В.Г.Новохатного, В.И.Ольгаренко, С.А.Петухова, В.Н.Померанца, С.С.Савватеева, В.А.Солнышкова, А.В.Шевченко, О.В.Яременко и другие. [2, 5, 26, 27, 41, 45, 53, 66, 77, 78, 80, 82, 83, 86, 93, 94, 98, 99, 111,113] Вопросы оценки надежности полива дождевальными машинами (ДМ) разрабатывали В.М.Афанасьев, О.Н.Балун, Ю.И.Гринь, С.Л.Крживец, Ю.П.Поляков, В.А.Ступак, А.П.Сысоев, Т.Б.Тетрадзе, [3, 4, 22, 59, 85, 100, 104, 106], а также специа­листы ВНПО "Радуга" В.Ф.Носенко, В.Г.Луцкий, А.В.Угрюмов, С.М.Давшан, Н.В.Данильченко, В.П.Жидовинов, Л.В.Петренко, Г.А.Ландес [29, 31, 32, 36, 37, 60, 62, 89], ВНИИГиМ К.В.Губер, Г.П.Лямперт [24, 58, 65], ВИСХОМ Г.И.Грудева [ 23 ].

Основные понятия надежности, ее термины и определения устано­влены в ГОСТ 27.002-89 [ 20 ].

Исследования, обеспечение и оценка надежности системы и ее эле­ментов осуществляется на всех стадиях жизненного цикла "проектирование-отработка-производство-эксплуатация", (рис. 1.2) [74]

Для обеспечения надежности техники в машиностроении разрабо­тана комплексная система обеспечения надежности объекта производ­ства (ОКСОН), определяющая комплекс организационно-технических мероприятий, которые необходимо осуществить в процессе разработки, изготовления, испытаний и эксплуатации изделий. Основные этапы этой системы приведены в таблице 1.1. [75]

Суть системы обеспечения надежности и управления качеством за­ключается в практической реализации программно-целевых принципов и мероприятий по обеспечению качества и надежности на всех уровнях жизненного цикла технической системы и ее изделий.

В данной работе для оценки показателей надежности элементов дождевальных машин из структуры системы обеспечения надежности и управления качеством выбран этап эксплуатации.

На этой стадии должны обеспечиваться следующие мероприятия: своевременная комплектация и качественная поставка изделий и экс­плуатационной документации в хозяйства, эксплуатирующие ДМ; осу­ществление авторского и гарантийного надзора за поставляемой техни­кой; исследование и устранение причин отказов эксплуатируемой техни­ки; проведение работ по совершенствованию порядка и правил эксплуа­тации изделий, упорядочению запасных частей и принадлежностей, дальнейшему повышению срока службы изделий.

В целом проблема надежности ОС охватывает широкий круг вопросов, связанных с обеспечением и поддержанием требуемого уровня надежности элементов, входящих в ее состав. В наших исследованиях мы остановились на двух последних мероприятиях стадии эксплуатации.

Рис. 1.2. Структура системы обеспечения надежности и управления качеством

Наименование этапа	Мероприятия по обеспечению надежности на этапах разработки и производства
1	2
Разработка технического задания научно-исследовательских работ: научное прогнозирование и ана­лиз достижений отечественной и зарубежной науки по машинам- аналогам; выбор и обоснование принятого направления исследо­ваний	Сбор, обработка и анализ отечествен­ной и зарубежной информации по до­стигнутому уровню надежности ма­шин-аналогов
	Выбор принципиальных конструк­тивных решений для обеспечения мак­симального уровня надежности. Рас­чет прогнозируемых показателей на­дежности
Экспериментальные исследования (стендовые испытания)	Разработка испытательных стендов, изготовление стендов, макетов и экс­периментальных образцов. Проведе­ние стендовых (функциональных, ре­сурсных) испытаний. Анализ резуль­татов, выявление необходимости про­ведения дополнительных эксперимен­тов по обеспечению надежности узлов и агрегатов
Разработка технического задания: эскизная отработка отдельных узлов и наиболее ответственных деталей; разработка технического проекта, прочностной расчет основных уз­лов и деталей	Оптимизация конструкции опытного образца, разработка проекта крите­риев предельных состояний
	Функциональные и прочностные рас­четы
Разработка рабочей конструктор­ской документации	Разработка конструкции основных узлов и деталей с учетом требований по надежности
Разработка рабочих чертежей и деталей	Разработка конструкции основных узлов с учетом требований по надеж­ности
Разработка проекта технических условий	Разработка и включение в документа­цию показателей надежности машины, составление рекомендаций по ТО, ре­монту и эксплуатации

Таблица 1.1.

Схема комплексной системы обеспечения надежности

сельскохозяйственных машин.

1	2
Разработка паспорта по обслужи­ванию машины	Разработка критериев отказов и пре­дельных состояний, номенклатуры за­пасных частей
Разработка опытных образцов и проведение этапа предваритель­ных испытаний, разработка про­граммы-методики испытаний уз­лов и машины в целом: заводские испытания ресурсные испытания тензометрирование проведение испытаний на ремон­топригодность
	Уточнение показателей надежности и критериев предельных состояний
	Проведение стендовых ресурсных ис­пытаний
	Тензометрирование узлов, агрегатов и несущих систем
	Проверка ремонтопригодности кон­струкции и степени приспособления ее к диагностике
Корректировка документации по результатам предварительных ис­пытаний	Уточнение характеристик надежности по результатам испытаний
Переработка чертежей и подго­товка комплекса документации	Выборочный авторский надзор за ка­чеством изготовления и соблюдением правил эксплуатации достоверной оценки нарушений работоспособ­ности и надежности машины
Разработка мероприятий по по­вышению надежности	Сбор и обработка информации по на­дежности. Разработка путей совер­шенствования конструкции и меро­приятий по повышению надежности

Надежность как количественную характеристику элементов и си­стем невозможно измерить, ее рассчитывают на основе анализа статис­тических данных по отказам.

Для проведения исследований мы использовали результаты перио­дических испытаний дождевальных машин, проводимых различными машиноиспытательными станциями (МИС), данные наблюдений за дождевальной техникой в условиях эксплуатации ВНИИГиМа, ВИСХОМа , ВНПО "Радуга", Минсельхозпрода России.

15

Особую ценность представляла информация, содержащая следующие данные:

• перечень отказов, включающих марку и номер наблюдаемой ма­шины, наименование агрегата, детали, вида отказа, причину его возник­новения, наработку до отказа, время и способ устранения, наименование организации, проводивший наблюдение;

• показатели надежности, включающих номер машины , наработку за период наблюдений, число отказов, наработку на отказ, время устра­нения отказов, коэффициенты готовности и технического использования (по оперативному времени), удельные суммарные оперативные трудоем­кости технического обслуживания (ТО) и устранение отказов.