, (1.16)

где - параметры квазистационарной модели, зависящие от инерционных, жесткостных, диссипативных, силовых и конструктивных характеристик систем;

- функции неголономных характеристик кинематических трансляторов;

- время;

- фронт изменения нагрузки.

Однако достаточный запас устойчивости ременных передач, очевидно, соответствует качественной передачи крутящего момента от энергетических средств к рабочим органам, но не означает их надежность. Так, по данным /65/ гамма процентный ресурс при в= 0,90 ремня привода ходовой части комбайна СКД-5 составляет лишь 55 га.

Таким образом, исследованиям надежности зерноуборочных комбайнов и отдельных ее систем, а так же их техническому обслуживанию посвящено достаточно много работ.

заключение по первому разделу

Равнинная зона Республики Дагестан относится к зоне недостаточного увлажнения.

Использование зерноуборочных комбайнов и качество их работы в условиях равнинной зоны Республики Дагестан изучены недостаточно.

Исследования надежности зерноуборочных комбайнов, используемых в условиях Республики Дагестан, проведены не в полной мере.

Показатели надежности зерноуборочных комбайнов необходимо оценивать для конкретных условий эксплуатации и не могут рассматриваться изолированно от них.

При оценке надежности зерноуборочного комбайна следует рассматривать его как совокупность различных агрегатов, обладающих разнообразными особенностями.

Для различных систем и агрегатов зерноуборочного комбайна всеобщность какого-либо закона, описывающего показатели их надежности, маловероятна. Закон распределения показателей надежности каждой системы необходимо определять индивидуально.

Детально не изучена надежность ременных передач зерноуборочных комбайнов при эксплуатации их в реальных условиях и не определено влияние на ее показатели периодичности технического обслуживания данных систем.

2. Теоретические предпосылки повышения эффективности использования и качества работы зерноуборочных комбайнов

2.1 Основные частные показатели использования и качества работы зерноуборочных комбайнов

Работу зерноуборочного комбайна в рядовых условиях можно оценить рядом объективных показателей. Так как уборка зерновых культур представляет собой сложный технологический процесс воздействия рабочих органов машин на хлебную массу, физико-механические характеристики которой не остаются постоянными во времени, поэтому выбираемые показатели должны оценивать и работу зерноуборочного комбайна, как агрегата в целом, и характеризовать главные качественные особенности процесса уборки.

Получение наибольшего количества продукции - главная цель сельскохозяйственного производства, в том числе и производства зерна. Но этого необходимо достичь с наименьшими затратами труда и средств. Количество получаемой продукции зависит от двух показателей: урожайности культуры и площади, на которой эта культура выращивается.

Как известно, уборка урожая должна выполнятся в оптимальные агротехнические сроки, нарушение которых ведет к существенным потерям зерна / 110,111,125/. В связи с этим, необходимо так использовать зерноуборочные комбайны, чтобы собрать максимальное количество зерна с минимальными потерями. Исходя из данного положения, можно принять одним из основных показателей использования зерноуборочных комбайнов его сменную производительность (W_см).

Выбор показателя использования зерноуборочного комбайна - сменной производительности - не противоречит основным критериям оценки деятельности сельскохозяйственного предприятия: количеству валовой продукции, получаемой с 1 га площади, приходящейся на одного работника и на один рубль затрат на производство продукции. Кроме того, повышение сменной производительности комбайнов способствует улучшению их критериев.

Следует отметить, что в процессе исследований производительность зерноуборочного комбайна просто учесть.

В процессе уборки зерновых культур, как отмечено выше, важно соблюдать агротехнические сроки и иметь высокую сменную производительность. Для анализа факторов, влияющих на производительность агрегата, необходимо рассмотреть ее составляющие.

Сменная производительность зерноуборочного комбайна по площади (га) определяется зависимостью

, (2.1)

где В_р - ширина захвата жатки, м;

V_р - рабочая скорость комбайна, км\ч;

Т_см = 7 ч - нормативная продолжительность смены;

- коэффициент использования времени смены.

Как следует из (2.1), всего три элемента определяют сменную производительность зерноуборочного комбайна - ширина захвата В_р, рабочая скорость V_р и коэффициент использования времени смены .

Ширина захвата жатки В_р отличается от конструктивно возможной из-за неточности вождения агрегата (перекрытия), неточности настройки (увод агрегата в сторону), из-за преднамеренного недоиспользования конструктивной ширины захвата (при прямом комбайнировании при большой урожайности хлебной массы по зерну и соломе), колебаний ширины захвата от случайных изменений внешних сил. Рабочая ширина захвата является случайной, непрерывно колеблющейся в тех или иных пределах, функцией пути комбайна или времени.

Среднее значение В_р определяет скорость движения через пропускную способность молотилки комбайна.

Рабочая скорость зерноуборочного комбайна также случайная величина. Как по среднему значению, так и по отклонениям от него, скорость комбайна связана с мощностью двигателя и сопротивлениями (движению, скашиванию хлебной массы или подбора валков, рабочих органов комбайна).

Возможны потери скорости комбайна и от других причин - увода комбайна от прямолинейного движения, неровностей микропрофиля поверхности поля и связанного с этим фактического удлинения пути на расчетной дине гона.

Величина скорости движения комбайна существенного сказывается на коэффициенте использования времени смены. При росте скорости снижается время прохождения рабочего гона, расчет числа проходов, холостых переездов и технологических остановок.

Коэффициент использования времени смены определяется зависимостью:

, (2.2)

где Т₀ - время основной (чистой) работы комбайна.

Для рассмотрения факторов, влияющих на ф, а, следовательно, и на сменную производительность комбайна, необходимо рассмотреть баланс времени смены.

Время смены равно:

, (2.3)

где Т₀ - время основной (чистой) работы;

Т₁ - время, затрачиваемое на повороты;

Т_2.1 - время, затрачиваемое на выгрузку зерна;

Т_2.3 - время затрачиваемое на проведение технологических регулировок;

Т₃ - время, затрачиваемое на устранение технологических отказов;

Т₄ - время, затрачиваемое на холостые переезды

Т₇ - время, затрачиваемое на ежесменное техническое обслуживание.

Исследования многих ученых /42, 56, 60, 125 и др./ показали, что основным резервом повышения сменной производительности комбайнов является повышение коэффициента использования времени смены за счет технических, технологических и организационных мероприятий.

Таким образом, сменная производительность зерноуборочного комбайна определяется произведением средних значений случайных величин, связанных между собой.

Как известно из теории вероятностей, математическое ожидание произведения нескольких взаимно-независимых случайных величин равно произведению их математических ожиданий. В противном случае (то есть для зависимых величин) нужно учитывать их взаимную корреляцию. В связи с этим, выражение (2.1.), если в нем используются средние фактические значения скоростей, рабочих захватов и коэффициентов использования времени смены, при отрицательной корреляции между В_р , V_р и ф, будет завышать фактическую среднюю производительность.

Из сказанного следует вывод о необходимости оценки взаимной корреляции В_р, V_р и ф и учета ее при определении сменной производительности комбайна.

Анализ многих работ /6, 8, 42, 49 и др./ показал, что при работе зерноуборочного комбайна наблюдается статистическая зависимость между его производительностью и потерями свободным зерном за молотилкой. Для разных конструкций зерноуборочных комбайнов и условий их работы эта зависимость различается. Из данного положения следует, необходимость исследования потерь зерна за молотилкой в различных условиях уборки.

Потери зерна зерноуборочным комбайном являются основным показателем качества его работы.

Влияние качества работы зерноуборочного комбайна на основные критерии деятельности сельскохозяйственного производства оказываются одним из решающих факторов.

На основании выше отмеченного разработана схема влияния показателей использования и качества работы зерноуборочных комбайнов на основные критерии деятельности сельскохозяйственного производства, рис. 2.1.

Таким образом, для исследования эффективности использования зерноуборочных комбайнов необходимо:

– изучить факторы, влияющие на сменную производительность комбайнов;

– определить сменную производительность комбайнов с учетом вариации факторов, влияющих на нее и зависящих от условий уборки;

– оценить потери зерна зерноуборочным комбайном;

– разработать теоретические и практические рекомендации по повышению эффективности использования зерноуборочных комбайнов.

2.2 Теоретические предпосылки влияния технического обслуживания ременных передач зерноуборочных комбайнов на их показатели использования и качество работы

Наиболее полная классификация объектов технического обслуживания представлена в работе /16/. Основываясь на этой классификации, можно отметить, что зерноуборочный комбайн относится к восстанавливаемым объектам, по режиму использования - к объектам многократного (циклового) использования, по длительности интервала непрерывной работы - большого (более одной смены) интервала, по стабильности эксплуатационных характеристик - к объектам с переменными характеристиками. У зерноуборочных комбайнов во время использования может изменяться одновременно несколько эксплуатационных характеристик. Эксплуатационные характеристики зависят от совокупности многих факторов, в частности, от технического состояния зерноуборочного комбайна, определяемого техническим состоянием его составных частей: двигателя, несущей системы, трансмиссии и других.

Рис. 2.1. Влияние показателей использования и качества работы зерноуборочных комбайнов на экономические показатели производства зерна.

Оценка технического состояния составных частей зерноуборочных комбайнов в процессе их эксплуатации производится по величине информационного параметра признака неисправности, полученного с использованием средств диагностирования. Причем, диагностирование может выполняться перед техническим обслуживанием и после него. В первом случае диагностирование проводится с целью выявления необходимого объема работ, предусмотренного технологией технического обслуживания, во втором - для проверки качества обслуживания и оценки соответствия величины основных диагностируемых параметров их номинальным значениям. То есть в результате технического обслуживания могут быть восстановлены номинальные значения диагностируемых параметров.

Для подтверждения этого положения рассмотрим кривую изменения натяжения клиновых ремней передач зерноуборочного комбайна СК-5М «Нива» первого года эксплуатации, рис.2.2.

Рис. 2.2. Изменение натяжения клиновых ремней передач комбайна

Такая кривая характерна и для изменения натяжения цепей передач комбайна и для затяжки резьбовых соединений.

В соответствии с руководством по техническому обслуживанию зерноуборочных комбайнов СК-5М регулировка натяжения клиноременных передач должна выполняться после эксплуатационной обкатки, при ТО-1 и ТО-2. В эти моменты времени производится восстановление натяжения ремня в случае его ослабления до нормального. Нормальное натяжение ремня оценивается по величине прогиба ветви передачи при определенном усилии на нее.

Представленная на рис. 2.2 кривая изменения натяжения клиноременных передач (сплошная линия) может быть получена в идеальном случае, когда в процессе регулировок обеспечивается верхний предел зоны нормального натяжения и ослабление ремня за 60 мото-ч работы комбайна происходит до нижнего предела. В действительности натяжение клиноременной передачи изменяется или с меньшей (кривая 0 - 1ґ) или большей (кривая 0 - 1) интенсивностью. Во втором случае клиноременная передача используется некоторое время с натяжением, не входящем в зону нормального натяжения.

Если в результате технического обслуживания произведено натяжение ремня до величины, входящей в зону нормального натяжения, но не до верхнего предела, то в этом случае передача будет работать с нарушением оптимального натяжения в течение времени t_нар. = (t₁+t₂ + t₃ +t₄ +…) мото-ч. Это может привести к нарушениям технологического процесса и повышенному износу ремней. Пусть снижение натяжения ремня происходит по линейному закону, представленному на рис. 2.3.

Рис.2.3. Схема изменения натяжения ремня

На рис.2.3 показаны: Н_max , H_ср, H_min- максимальное, среднее и минимальное натяжение ремня; х, t _ТО - периодичность и продолжительность технического обслуживания ременной передачи; б - угол наклона прямой, характеризующий скорость ослабления натяжения ремня.

Из рис.2.3 следует, что

H_ср = Н_max - х tgб/2, (2.4)

Так как Н_max - H_ср = ДН/2 (здесь ДН - допуск на натяжение ремня), то, учитывая (2.4), получим

ДН = х tgб.. (2.5)

Для обеспечения заданного инструкцией по эксплуатации комбайна допуска на натяжение ремня, как следует из зависимости (2.5), необходимо при определенной скорости ослабления натяжения ремня рассчитывать периодичность технического обслуживания. В случае несоблюдения равенства по зависимости (2.5), будет нарушен технологический процесс работы рабочего органа комбайна, привод которого осуществляет рассматриваемая ременная передача, в течение времени t₁, t₂ , t₃ , t₄ и т.д.

На рис.2.3 показан идеальный случай, когда техническое обслуживание ременной передачи осуществляется в момент максимального допустимого ослабления ремня. В этом случае t_нар. = 0.

В реальных условиях эксплуатации комбайна может иметь место и другой крайний случай, когда при техническом обслуживании ремень будет натянут до величины H_min. При этом нарушения правил технического обслуживания не будет. В этом случае t₁ = х, то есть до очередного технического обслуживания натяжение ремня не будет соответствовать установленным требованиям.

Для того, что бы выполнялось неравенство t₁ << х и соблюдались рекомендуемые инструкцией по техническому обслуживанию предельные значения натяжения ремней необходимо, как следует из рис.2.3, при техническом обслуживании ременной передачи стремиться выполнять натяжение ремня до Н_max. Однако в реальной эксплуатации зерноуборочных комбайнов выполнение данного условия, как правило, затруднительно. В связи с этим предлагается сузить допуск на натяжение ремня до значения ДН₁ . В этом случае продолжительность работы ременной передачи t₁ с натяжением ремня ниже величины H_min будет значительно меньше t₀.

Таким образом, при выполнении указанной рекомендации продолжительность нарушения технологического процесса работы рабочего органа комбайна, привод которого осуществляет рассматриваемая ременная передача, может быть снижена от х - t₁ до 0.

Пусть Н_min < H₀ < H_max (где H₀ - начальное фактическое натяжение ремня). Тогда, при линейном законе изменении натяжения ремня, продолжительность работы комбайна с нарушением натяжения ремня до очередного периодического технического обслуживания равно

t₁ =( H_max - H₀) ctgб, (2.6)

Из данной зависимости следует, что для снижения величины t₁, а, следовательно, t_нар., необходимо H₀ приближать к величине H_max.

Количество периодических ТО-1 и ТО-2 за сезон работы зерноуборочного комбайна определим по выражению:

N_ТО = T_о /( t₀ + t₁ + t_ТО), (2.7)

где T_о - время основной (чистой) работы зерноуборочного комбайна за сезон.

Для повышения эффективности использования зерноуборочного комбайна необходимо, чтобы t₁ = 0.

Тогда

N_ТО = T_о /( t₀ + t_ТО). (2.8)

Вышесказанное позволяет делать вывод о том, что для работы клиноременных передач при оптимальном натяжении ремней необходимо реализовать хотя бы одно из следующих рекомендаций:

1. Допуск на прогиб ремня сузить и приблизить его к верхнему пределу зоны нормального натяжения, рекомендуемой в настоящее время инструкцией по эксплуатации комбайна, т.е. Н_факт > Н_max;

2. Подходить к техническому обслуживанию ременных передач дифференцированj, установив для каждой передачи оптимальные сроки технического обслуживания или увеличить число обслуживаний;

3. Выполнить комбинацию предложений 1 и 2;

4. Разработать приспособления для натяжения ремней, обеспечивающих натяжения ремня до соответствующего верхнего предела зоны нормального натяжения;

5. Использовать системы автоматического регулирования натяжения ремней.

Однако в реальных условиях эксплуатации комбайна изменение натяжения ремня происходит не по линейному закону, а чаще всего по закону, который описывается уравнением:

, (2.9)

где Н₀ - начальное натяжение ремня,

tg б - интенсивность ослабления ремня.

Схема изменения натяжения ремня в процессе эксплуатации зерноуборочного комбайна представлена на рис.2.4.



Рис.2.4. Схема изменения натяжения ремня в процессе эксплуатации зерноуборочного комбайна

При t > t₀ зерноуборочный комбайн будет эксплуатироваться с натяжением ремней Н_раб < Н_min . В этом случае натяжение ремня равно:

. (2.10)

Минимальное натяжение ремня определим по выражению:

. (2.11)

Выполним ряд преобразований зависимости (2.10)

,

,

,

,

.

Из последнего выражения получим

. (2.12)

Из зависимости (2.11) определим

.

Откуда

. (2.13)

Выражение (2.13) подставим в формулу (2.12)

.

Из последнего выражения определим продолжительность функционирования ременной передачи с нарушением требований по натяжению ремня:

. (2.14)

Продолжительность основной или чистой работы зерноуборочного комбайна за сезон определим по выражению:

, (2.15)

где Д_р - число рабочих дней,

К_см - коэффициент сменности.

Тогда, с учетом выражений (2.7) и (2.15) получим количество периодических технических обслуживаний зерноуборочного комбайна за сезон работы:

. (2.16)

С другой стороны, количество периодических технических обслуживаний зерноуборочного комбайна за сезон работы можно определить с учетом сменной производительности комбайна W_см:

, (2.17)

где Т_ТО - периодичность технического обслуживания (в часах чистой работы комбайна);

К_пер. - коэффициент перевода га в часы чистой работы;

W_год - годовая (сезонная) выработка комбайна (в га убранной площади зерновых колосовых культур).

Приравнивая выражения (2.16) и (2.17)

и производя ряд алгебраических действий

,

,

,

получим зависимость для расчета времени работы зерноуборочного комбайна за один цикл с нарушением натяжения ремня:

(2.18)

Для определения зависимости для расчета времени работы зерноуборочного комбайна за один цикл без нарушения натяжения ремня приравняем выражения (2.14) и (2.18):

.

Преобразуем последнее равенство

,

из которого получим зависимость:

. (2.19)

Рассмотрим, как влияет величина допуска на прогиб ремня и приближение его к верхнему пределу на показатели использования и качество работы зерноуборочного комбайна.

Допустим, что время простоев зерноуборочных комбайнов из-за технических отказов (t_техн.) и технологических неисправностей (t_тхл.) ременных передач пропорционально продолжительности нарушений технологического процесса из-за ослабления ремней.

Тогда при применении рекомендуемых условий натяжения ремней время простоев зерноуборочных комбайнов из-за технических отказов и технологических неисправностей ременных передач сократится на величину:

Дt = К (t_техн. + t_тхл.), (2.20)

где К- коэффициент пропорциональности, определяемый экспериментальным путем,

Высвободившееся время Дt увеличит время основной работы зерноуборочного комбайна, которое будет равно:

Т₀' = Т₀ + н Дt , (2.21)

где н - коэффициент эффективности использования высвободившегося времени, показывающий его распределение по составляющим баланса времени смены.

Коэффициент н определяется из баланса времени смены работы зерноуборочного комбайна в рядовых условиях эксплуатации.

Новое значение коэффициента использования времени смены равно:

ф' = Т₀'/ Т_см = ф + н Дt/ Т_см = ф + н К (t_техн. + t_тхл.)/ Т_см . (2.22)

Так как W_см = W₀ Т_см и учитывая зависимость (2.21), получим, что при применении рекомендуемой технологии натяжения ремней сменная производительность зерноуборочного комбайна увеличится на величину:

Д W_см = W'_см - W_см = W₀ Т_см ф' - W₀ Т_см ф =W₀ н К (t_техн. + t_тхл.), (2.23)

где W'_см и W_см - соответственно сменная производительность зерноуборочного комбайна при рекомендуемой и существующей технологиях технического обслуживания ременных передач;

W₀ - производительность зерноуборочного комбайна за один час основной работы.

Потери зерна за зерноуборочным комбайном после внедрения рекомендуемой технологии технического обслуживания ременных передач будут равны:

П₁ = П₀ - Д П, (2.24)

где П₀ - потери зерна за зерноуборочным комбайном при использовании существующей технологии технического обслуживания ременных передач;

Д П - снижение потерь зерна за счет сокращения сроков уборки.

Так как

П₀ = (Д_ф - Д₀)К_п , (2.25)

П₁ = (Д_ф - н ДТ - Д₀)К_п, (2.26)

где Д_ф и Д₀ - соответственно фактическая и оптимальная продолжительность уборки зерновых культур при существующей технологии технического обслуживания ременных передач;

К_п - среднестатистический коэффициент, учитывающий потери зерна на каждый день задержки уборки по сравнению с оптимальной продолжительностью в среднем по всем выращиваемым в хозяйстве зерновым культурам;

ДТ - время простоев зерноуборочных комбайнов из-за технических отказов и технологических неисправностей ременных передач в течение уборочного сезона,

То Д П = К_п н ДТ, или с учетом (2.20) получим:

Д П = К К_п н (Т_техн. + Т_тхл.), (2.27)

где Т_техн. и Т_тхл. - соответственно время простоев зерноуборочных комбайнов из-за технических отказов и технологических неисправностей ременных передач в течение уборочного сезона.

Таким образом, получены математические зависимости повышения сменной производительности зерноуборочных комбайнов и снижения потерь зерна за ними в процессе уборки от снижения продолжительности работы ременных передач с натяжением ремней ниже допустимого уровня, которое достигается путем предложенной рекомендации по сужению допустимой зоны натяжения ремня и приближения этой зоны и верхнему пределу.

2.3 Определение периодичности технического обслуживания ременных передач

Допустим, что ослабление ремней приводов рабочих органов зерноуборочного комбайна происходит по закону распределения Вейбулла. Для этого закона вероятность безотказной работы P(tо) распределяется по зависимости:

, (2.28)

где а, b и с - параметры распределения Вейбулла.

Чтобы найти квантиль для заданного уровня вероятности P(t), необходимо решить уравнение F(t) = P(t) относительно t. Решая уравнение (2.28) относительно t, получим формулу для вычисления квантили:

. (2.29)

При параметре сдвига с = 0

. (2.30)

Используя технико-вероятностный метод для распределения Вейбулла, Пасечников Н.С. в работе / 103/ предложил определять периодичность технического обслуживания машин по ее наработке к моменту времени, когда вероятность отказа равна предельной (Rп) .

Для определения предельной вероятности ослабления ременной передачи воспользуемся понятием гамма - процентного ресурса, который в математическом смысле представляет собой нижнюю доверительную границу рассеивания ресурса при односторонней доверительной вероятности. Для зерноуборочных комбайнов и их агрегатов в настоящее время утвержден 80%-ный гамма-ресурс. Исходя из этого положения принимаем Rп = 0,2.

Заменяя в зависимости (2.30) P(t) на Rп , получим формулу для расчета периодичности технического обслуживания ременных передач зерноуборочного комбайна:

(2.31)

Таким образом, зная показатели распределения Вейбулла, полученные экспериментальным путем, и приняв определенное значение предельной вероятности отказа, можем уточнить периодичность технического обслуживания ременных передач зерноуборочного комбайна.

Выводы по разделу 2

Выбраны основные частные показатели использования и качества работы зерноуборочных комбайнов: сменная производительность и количественные потери зерна.

Разработана схема, показывающая влияние показателей использования и качества работы зерноуборочных комбайнов на основной экономический показатель производства зерна - себестоимость 1 тонны зерна.

На основании анализа изменения натяжения клиноременных передач в процессе их эксплуатации предложены рекомендации по обеспечению работы клиноременных передач с оптимальным натяжением ремней.

Предложена уточненная технология технического обслуживания ременных передач.

Получены математические зависимости повышения сменной производительности зерноуборочных комбайнов и снижения потерь зерна за ними в процессе уборки от снижения продолжительности работы ременных передач с натяжением ремней ниже допустимого уровня.

Получена формула для расчета периодичности технического обслуживания ременных передач зерноуборочного комбайна при предельной вероятности ослабления ремня.

3. Методика экспериментальных исследований

3.1 Частная методика экспериментальных исследований показателей использования зерноуборочных комбайнов

Для определения показателей использования зерноуборочных комбайнов применялся метод хронометража работы уборочных машин и учетно-статистическая документация хозяйств.

Хронометражем называют изучение производственного процесса, когда фиксируют затраты времени на выполнение каждого отдельного элемента производственной операции, подготовительно-заключительные работы и обслуживание рабочих мест.

Применялись два вида хронометража работы комбайнов в уборочные сезоны 2002-03 годов. Под наблюдение было поставлено 11 комбайнов СК-5М «Нива». Список наблюдаемых комбайнов и хозяйств, в которых проводились исследования, представлены в приложении, табл. П1.

При сплошном хронометраже за каждым наблюдаемым комбайном закреплялся хронометражист. Хронометражисты были подготовлены к проведению работ. Они знали цель и задачи исследования, технологию уборочных работ, устройство зерноуборочного комбайна, технологию технического обслуживания СК-5М «Нива», методику хронометража. Все хронометражисты были обеспечены наблюдательными листами, планшетами, ручками и секундомерами. Хронометражисты фиксировали секундомером с точностью до 5 сек. Все без исключения затраты времени и записывали в наблюдательные листы. В наблюдательные листы также записывались марка комбайна, его заводской и хозяйственный номер, фамилия, классность и стаж работы комбайнера, размеры и конфигурация поля, наименование, сорт, убираемой культуры, высота растений и сорняков, их количество 1 м² , высота среза, рельеф поля (визуально).

Ежедневно после смены проводилась предварительная обработка наблюдательных листов: вычисление продолжительности операций по шифрам и составление баланса времени смены. После уборочного периода проводилась полная обработка наблюдательных листов, при этом вычислялось время основной работы (Т_о), время, затрачиваемое на повороты (Т₁), на выгрузку зерна (Т_2.1),на проведение технологических регулировок (Т_2.3), на устранение технологических отказов (Т₃), на холостые переезды (Т₄), на ежесменное техническое обслуживание (Т₇), на устранение технических отказов (Т₁₀), на организационные простои (Т₀₀) и другие затраты времени.

По материалам наблюдательных была получена взаимосвязь времени основной работы с убранной площадью зерновых культур, составлен список технических отказов комбайна и продолжительность их устранения.

Кроме того, проводился сплошной хронометраж технических обслуживаний ТО-1 и ТО-2 комбайнов.

Наряду со сплошным хронометражем работы зерноуборочных комбайнов, требующим больших трудовых затрат, при сборе информации по показателям использования и надежности комбайнов в условиях рядовой эксплуатации проводился выборочный хронометраж. Отличие выборочного хронометража от сплошного состояло в том, что хронометраж работы наблюдаемых комбайнов осуществлялся не ежедневно в течение всего уборочного сезона, а каждый третий день. За те дни, в которые не велось наблюдение за комбайном, составлялся список отказов и наработка комбайнов корреспондентским методом - методом опроса комбайнеров.

Данные сплошного и выборочного хронометража совместно с данными первичной документации хозяйств позволили получить информацию по показателям использования и надежности зерноуборочных комбайнов на уборке зерновых культур в условиях рядовой эксплуатации.

3.2 Частная методика экспериментальных исследований качества работы зерноуборочных комбайнов

В разделе 2 выбраны показатели использования и качества работы зерноуборочного комбайна.

К показателям качества работы зерноуборочного комбайна относятся потери зерна за ним.

Частная методика исследования потерь зерна была конкретизирована на основании работ / 104, 111, 125 и др.]. Оценивались потери от самоосыпания, в срезанных и не срезанных колосьях и свободным зерном за жатками при одно- и двухфазном способах уборки, в срезанных колосьях и свободным зерном за подборщиком, свободным зерном и недомолотом за соломотрясом и очисткой.

Перед началом экспериментальных работ зерноуборочные машины были отрегулированы в соответствии с условиями уборки, загерметизированы все щели комбайна, что позволило сделать допущение об отсутствии потерь зерна через них.

Начало оценки потерь зерна от самоосыпания - наступление твердой спелости зерна. Периодичность - 2 дня.

Потери зерна от самоосыпания определялись первоначально в граммах на I-й площадке размером 0,50,5 м (g_ei), затем вычислялась масса зерна с «n» площадок (количество учетных площадок- 10) по формуле и рассчитывались потери зерна самоосыпанием в процентах от биологической урожайности зерновой культуры.

. (3.1)

Далее, все растения с учетных площадок срезались, обмолачивались вручную, определялась масса зерна, которая была приведена к 1 га площади. Полученная масса зерна с 1 га суммировалась с потерями, также приведенными к 1 га площади. В результате была определена биологическая урожайность зерновой культуры.

Для определения потерь зерна за жаткой использовалась рамка, ширина которой равнялась ширине захвата жатки, а длина для учета потерь в колосьях - 2 м и свободным зерном - 0,15 м. При оценке потерь за валковой жаткой часть валка осторожно поднималась и убиралась, а на его место накладывалась рамка. Количество повторений - 5.

При определении потерь зерна за подборщиком на место, где лежал валок, накладывается рамка шириной, равной ширине валка плюс 1 м.

Длина рамки для учета потерь зерна в срезанных колосьях равнялось 10 м, а свободным зерном - 0,15 м. на каждом учетном проходе рамка накладывалась 5 раз. Во всех случаях оценки потерь за жаткой и подборщиком собиралось зерно в пределах рамок, взвешивалось, его масса пересчитывалась на 1 га и в процентах к урожайности.

При расчете потерь зерна за жаткой учитывались потери от самоосыпания, а за подборщиком - при скашивании и от самоосыпания.

Потери зерна за молотилкой при подборе валков определялись следующим образом. Перед проходом учетных участков подбирались валки длиной 10 м, комбайн освобождался от соломы и половы. Затем подвешивался полог для сбора сходов с соломотряса и очистки. Разгон комбайна осуществлялся на двух метрах без валков и на заданной скорости производился подбор валков и их обмолот до полного заполнения копнителя соломой. После выгрузки соломы и половы на полог, копна разбиралась вручную по видам потерь.

Потери за молотилкой (в %) определялись по формуле

(3.2)

где - суммарная масса зерна, выделенного из копны, кг.

- ширина захвата жатки, м;

L - длина учетного участка, м;

- урожайность зерновой культуры, т/га.

Одновременно с началом обмолота проводились замеры времени движения комбайна (t) и определялось его скорость V_р = L/t .

Аналогично определялись потери зерна за молотилкой комбайна и при однофазной уборке.

3.3 Методика экспериментальных исследований надежности зерноуборочных комбайнов

3.3.1 Выбор необходимого количества наблюдаемых зерноуборочных комбайнов

Сбор информации о надежности зерноуборочных комбайнов проводился с целью получения достоверных данных.

В связи со значительными материальными затратами при получении статистической информации о показателях надежности зерноуборочных комбайнов, эксплуатируемых в условиях рядовой эксплуатации, и удовлетворения требований достоверности информации, было выбрано минимальное количество наблюдаемых машин.

Существует ряд методик определения размера выборочной партии /7, 40 и др./. Рассматривая данные методики и учитывая цель данного исследования, мы пришли к заключению о том, что наиболее приемлемой является методика, изложенная в работе /29/. Данная методика предполагает на начальном этапе сбора информации выбор плана наблюдений. Так как зерноуборочный комбайн является восстанавливаемым объектом, эксплуатируется в течение определенного времени (сезон, срок службы), а экспериментальные исследования существенно зависят от материальных и трудовых затрат, ограничивающих продолжительность сбора информации, нами принято, что наблюдения должны проводится в течение времени Т или до достижения числа отказов r.

В этом случае исходными данными для определения минимального объема наблюдений при оценке показателей безотказности являются: относительная ошибка () соответствующего среднего показателя надежности, например, средней наработки на отказ и относительная вероятность оценки показателя надежности ().

Тогда минимальное число наблюдаемых комбайнов определится по формуле /29/:

, (3.3)

где Т - продолжительность наблюдений,

- средняя наработка на отказ.

Значения выбираем по таблице 3.1 /29/ в предположении, что поток отказов зерноуборочного комбайна простейший.

Таблица 3.1 Значения ч

д	ч при с
	0,8	0,9
0,15	56	114
0,20	29	59

Если учесть, что нормативная наработка одного зерноуборочного комбайна СК-5М «Нива» за сезон составляет 150 га (225 ч работы), а достигнутый уровень наработки на отказ равен 100 мото-часов (135 ч работы) /39/, то необходимо вести наблюдение за 34 комбайнами в течение одного сезона (д= 0,15, в= 0,8) или 11 комбайнами в течение трех уборочных сезонов.

Минимальный объем наблюдений для оценки коэффициента готовности К_г определяется по формуле /29/

, (3.4)

где V_в - квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности в;

V - коэффициент вариации распределения наработок между отказами;

V_b - коэффициент вариации распределения времени восстановления.

Принимая для ременных передач

V= 0.99, V_b = 0.93, д=0,15 и в=0,9 (V_b = 1.282 /40/) ,

получим r = 158 отказов.

Таким образом, для получения достоверной информации о показателях безотказности необходимо поставить под наблюдение в течение трех уборочных сезонов 11 зерноуборочных комбайнов, а о комплексном показателе надежности - коэффициенте готовности ременных передач - зафиксировать не менее 158 отказов.

3.3.2 Методика статистической оценки показателей надежности

Сущность оценки надежности по данным рядовой эксплуатации заключается в том, чтобы на основании ограниченных данных определить фактические значения с некоторой точностью и достоверностью (достоверной вероятностью).

Эти оценки называются интервальными. Построение интервальных оценок требует знания закона распределения статистических оценок относительно неизвестного значения оцениваемого параметра.

Изучение закона распределение случайной величины включает в себя определение вида распределения и определение параметра закона распределения, когда вид его известен.

Вид закона распределения определяется плотностью вероятности f(t) случайной величины t.

Методика определения закона распределения статистических данных, представляющим совокупность конечного числа значений наработки между отказами, следующая: составляется статистический ряд наработок между отказами; определяется величина интервала группирования; определяется количество интервалов статистического ряда; подсчитывается количество точек информации в интервалах; строится полигон случайных чисел и гистограмма; по виду гистограммы предполагается выбор плотности вероятности f(t) для выравнивания статистического распределения; для согласования экспериментальных данных с теоретическим законом распределения проводится проверка по критериям согласия.

3.3.3 Методика исследования надежности агрегатов и систем зерноуборочного комбайна

Система сбора и обработки информации представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий по получению необходимых и достоверных сведений о надежности изделий /29/.

Целью системы сбора и обработки информации о надежности являлось получение данных, позволяющих произвести расчет фактического уровня показателей надежности зерноуборочных комбайнов при эксплуатации их в рядовых условиях эксплуатации. Источниками информации о надежности были:

- хронометраж работы зерноуборочных комбайнов;

- данные, полученные корреспондентским методом - методом опроса комбайнеров и мастеров-наладчиков;

- первичная документация хозяйств.

Основным методом при сборе информации о надежности агрегатов и систем комбайна является хронометраж работы. Причем, использовались два вида хронометража: сплошной и выборочный. Методика проведения хронометража работы зерноуборочных комбайнов представлена выше.

Информация об отказах разделилась на группы по одноаспектным причинам, что позволило установить причинно-следственные связи различных факторов, снижающих надежность систем зерноуборочного комбайна - конструкторских, производственных и эксплуатационных.

Все отказы комбайна были распределены по агрегатам и системам комбайна: жатвенная часть, несущая система, молотильный аппарат, сепарирующие органы, транспортирующие органы молотилки, бункер с выгрузным устройством, механические передачи, двигатель, вспомогательные агрегаты двигателя, трансмиссия, тормозная система, ходовая система, гидравлическая система, электрооборудование и системы сигнализации, приборы, контролирующие работу двигателя, кабина с площадкой управления, подборщик, оборудование для уборки незерновой части урожая. Следует отметить, что в систему «механические передачи» нами отнесены ременные и цепные передачи, включая ремни, цепи, натяжные звездочки и ролики, приводные звездочки и шкивы независимо какие рабочие органы комбайна они приводят.

Отказы агрегатов и систем комбайна были разделены также по группам сложности.

3.3.4 Частная методика исследования надежности ременных передач

В связи с задачами исследований были детально определены выбранные показатели надежности ременных передач зерноуборочного комбайна СК-5М «Нива».

Для исследований выбраны ременные передачи следующих приводов: зернового шнека, вариатора жатки, главного контрпривода, соломотряса, заднего контрпривода, отбойного битера, колебательного вала, ходовой части, вентилятора очистки, верхнего вала наклонного транспортера, молотильного барабана, подборщика.

Расположение ременных передач на зерноуборочном комбайне СК-5М «Нива» показано соответственно на рис. 3.1 и рис. 3.2.



Рис. 3.1. Схема расположения клиновых ремней, цепей, натяжных шкивов и звездочек на левой стороне комбайна СК-5 «Нива»

Рис. 3.2. Схема расположения клиновых ремней, цепей, натяжных шкивов и звездочек на правой стороне комбайна СК-5 «Нива»

Перечень отказов ременных передач, которые учитываются при анализе уровня надежности, и их распределения по группам сложности представлен в табл. 3.2.

Таблица 3.2 Перечень отказов ременных передач и их распределение по группам сложности

Группа сложности
I	II
1. Спадание, вытягивание (устраняемое натяжением) ремня привода ходовой части 2. Спадание, вытягивание (устраняемое натяжением) ремней привода главного контрпривода, барабана, отбойного битера, зернового шнека, верхнего вала наклонной камеры, колебательного вала, вариатора вентилятора очистки, подборщика соломотряса. 3. Выпадание, срез шпонок шкива привода жатки, звездочки контрпривода жатки. 4. Деформация кронштейна натяжного шкива привода колебательного вала. 5. Излом, износ натяжного шкива привода колебательного. 6. Ослабление, выпадание шпонок шкивов конртрприводных валов. 7. Износ, разрыв, срез, деформация стяжного болта вариатора ходовой части. 8. Выпадание шпонки шкива привода подборщика.	1. Вытягивание, расслоение, износ, разрыв ремня привода ходовой части. 2. Вытягивание, расслоение, трещины, износ, разрыв ремней привода главного контрпривода, барабана, отбойного битера, зернового шнеков, верхнего вала наклонной камеры колебательного вала, вариатора вентилятора очистки, подборщика, соломотряса. 3. Износ, излом дисков шкивов вариаторов мотовила. 4. Излом, износ шкивов приводов выгрузного шнека, колосового шнека, заднего контрпривода, соломотряса, вентилятора очистки. 5. Излом кронштейнов натяжных шкивов. 6. Излом, износ шкива привода зернового шнека. 7. Излом, износ шкива привода колосового шнека. 8. Излом шкивов и ступиц шкивов контрприводных валов. 9. Излом диска шкива вариатора ходовой части. 10. Излом, износ пружины шкива вариатора ходовой части. 11. Износ, излом втулки среднего диска вариатора ходовой части.

Представленные в табл. 3.2. отказы учитываются при оценке надежности ременных передач в целом.

При совершенствовании технического обслуживания ременных передач учитывались только отказы I и II групп сложности, указанные в пунктах 1,2 и 3 табл. 3.2.

Для определения скорости ослабления ременных передач определялся прогиб ремня при заданном усилии через каждые 10 часов работы комбайна.

Метод определения таких отказов, как спадание, расслоение, трещины и разрыв ремней, выпадание, срез шпонок, излом кронштейнов, излом шкивов - визуальный. Периодичность - ежедневно, в конце смены (8-10 ч работы).

Износы ремней, шкивов и дисков определялись замером соответствующих размеров штангенциркулем или микрометром в зависимости от требуемой точности измерения. Периодичность - 60 ч работы.

Периодически (через 60 ч работы зерноуборочного комбайна) определялось удлинение ремней, используя прибор КИ-1854. Допускаемое удлинение ремней- не более 4 %.

ременной передача натяжение комбайн

4. Результаты экспериментальных исследований

4.1 Оценка производительности зерноуборочных комбайнов

Зерновые колосовые культуры должны быть убраны в оптимальные агротехнические сроки. В этом случае потери зерна от самоосыпания и за уборочными машинами будут минимальными, а зерно будет иметь высокое качество, как с точки зрения посевных, так и мукомольных показателей. Уборка зерновых в оптимальные агротехнические сроки определяется посевными площадями, количеством уборочных агрегатов, организацией их работы, а также сменной производительностью зерноуборочных комбайнов. Если первые три фактора зависят от хозяйственных условий, то сменная производительность зерноуборочных комбайнов - от факторов, которые показаны выше, в главе 2.

Сменная производительность зерноуборочных комбайнов определяется зависимостью (2.1).

Известно, что при повышении сменной производительности зерноуборочных комбайнов сокращаются сроки уборки и снижаются прямые потери зерна. Исходя из данного положения, важно изыскать резервы повышения сменной производительности зерноуборочных комбайнов.

Рассматривая зависимость W_см, можно отметить, что повышение W_см возможно за счет увеличения рабочей ширины захвата жатки, рабочей скорости агрегата и коэффициента использования времени смены. Однако, рабочая ширина захвата жатки ограничивается, в первую очередь, ее конструктивными размерами, рабочая скорость - агротехническими требованиями на уборку зерновых культур. Поэтому одним из основных факторов повышения сменной производительности зерноуборочных комбайнов является повышение коэффициента использования времени смены. Чтобы изыскать резервы его повышения нами были проведены экспериментальные исследования использования зерноуборочных комбайнов на уборке зерновых колосовых культур в условиях рядовой эксплуатации в хозяйствах с различной формой собственности Республики Дагестан. Основными методами исследования являлись: сплошной и выборочный хронометраж работы зерноуборочных комбайнов. Под наблюдение было поставлено 20 зерноуборочных комбайнов СК-5М «Нива». В результате обработки наблюдательных листов получено распределение затрат времени по элементам времени смены, табл.4.1.

Таблица 4.1 Распределение затрат времени смены

Элементы затрат времени смены	%
Основная работа	67,8
Повороты	3,4
Технологическое обслуживание	5,5
Технологические отказы	9,1
Холостые переезды	5,7
Подготовка агрегата к работе	0,5
Регламентированные затраты	0,1
Ежесменное техническое обслуживание	7,9

Представленные в табл. 4.1 данные показывают, что коэффициент использования времени смены составляет всего 0,678. Для снижения непроизводительных затрат времени, а следовательно, для повышения производительности зерноуборочных комбайнов необходимо:

качественнее готовить поля к уборке, что позволит снизить затраты времени на повороты;

лучше организовывать процесс уборки за счет чего сократятся холостые переезды агрегатов;

организовывать выгрузку зерна из бункеров комбайна на ходу;

использовать современные механизированные средства технического обслуживания и приближать их к местам работы комбайнов;

исключить нарушения технологии технического обслуживания рабочих органов комбайнов;

привлекать к работе на агрегатах высококвалифицированных механизаторов.

Результаты сплошного хронометража работы зерноуборочных комбайнов в условиях Республики Дагестан за годы исследований показали, что средняя статистическая часовая производительность СК-5 равна 1,53 га/ч. Одним из определяющих факторов сменной производительности зерноуборочных комбайнов является коэффициент использования времени смены ф.

Анализ результатов сплошного и выборочного хронометража работы зерноуборочных комбайнов в рядовых условиях Республики Дагестан показал, что коэффициент использования времени смены не остается постоянным как в течение одной смены, так и в течение уборочного сезона. Он изменяется также для отдельно взятого уборочного агрегата.

Для выявления резервов повышения сменной производительности зерноуборочных комбайнов на первом этапе рассмотрим факторы, от которых зависит величина коэффициента использования времени смены.

Таблица 4.2 Факторы, влияющие на коэффициент использования времени смены

Составляющая баланса времени смены	Факторы, влияющие на ф
Т1 - время, затрачиваемое на повороты	Квалификация комбайнера
	Длина гона
	Ширина захвата жатка
	Урожайность зерновой культуры
	Качество подготовки поля к уборке
Т2.1 - время, затрачиваемое на выгрузку зерна	Объем бункера комбайна
	Производительность выгрузного шнека комбайна
	Квалификация комбайнера
	Обеспеченность автотранспортом для отвоза зерна от комбайна
	Наличие бункеров-накопителей и перегружателей зерна
Т2.3 - время затрачиваемое на проведение технологических регулировок	Квалификация комбайнера
	Квалификация обслуживающего персонала
	Обеспеченность инструментом и приспособлениями
	Количество убираемых культур
Т3 - время, затрачиваемое на устранение технологических отказов	Квалификация комбайнера
	Наличие помощника комбайнера
	Урожайность зерносоломистой массы
	Состояние поля
	Метеорологические условия во время уборки
	Обеспеченность инструментом и приспособлениями
Т4 - время, затрачиваемое на холостые переезды	Квалификация комбайнера
	Способ и форма уборки
	Размеры полей
	Расстояние технологических переездов
	Метеорологические условия во время уборки
Т7 - время, затрачиваемое на ежесменное техническое обслуживание	Квалификация комбайнера
	Наличие помощника комбайнера
	Обеспеченность материалами, инструментом и приспособлениями

Рассматривая все составляющие затрат времени смены, можно отметить, что одним из факторов, который влияет на коэффициент использования времени смены является квалификация комбайнера, определяющая, в частности, стажем работы. Экспериментальные данные позволили построить зависимость изменения коэффициента использования времени смены от стажа работы комбайнера, рис. 4.1.

Рис.4.1. Зависимость ф от стажа работы комбайнера

Представленные на рис. 4.1 статистические данные с точностью до 10% описываются зависимостью

, (4.1)

где Ст - стаж работы комбайнера.

Статистические данные показывают, что коэффициент использования времени смены существенно изменяется при стаже работы комбайнера до пяти лет, а при увеличении стажа от 5 до 10 лет он возрастает лишь на 5 - 6%. Таким образом, при прочих равных условиях наиболее эффективно используют время смены комбайнеры со стажем работы 5 и более лет.

Зависимость (4.1) позволяет прогнозировать сменную производительность зерноуборочных комбайнов от стажа работы комбайнеров хозяйства.

Значительное влияние на коэффициент использования времени смены оказывают размеры полей, определяемые в частности длиной гона. Для определения такой зависимости нами использованы статистические данные по размерам полей, на которых выполнялась уборка зерновых колосовых культур комбайнами, поставленными под наблюдение, и данные сплошного хронометража работы комбайнов за три уборочных сезона. Данные, представленные на рис. 4.2, показывают, что наиболее эффективно используются зерноуборочные комбайны на полях с длиной гона более 700м.