Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ КАЧЕСТВ ТЕХНИКИ

Токарев В.И. 1 Бабоченко Н.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»
В статье рассмотрена возможность использования набора технических и программных средств эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочно-разгрузочных и транспортных работ с применением погрузочного агрегата. Для обеспечения безопасности погрузочно-разгрузочных работ и оптимальной работы погрузочного агрегата предлагается разработанный эксплуатационно-технологический мониторинг, составляющий набор технических и программных средств в виде модульных блоков, где каждый функциональный блок может использоваться как самостоятельно, так и совместно с другими блоками-модулями. Отмечено, что составляющим компонентом набора технических и программных средств эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочно-разгрузочных и транспортных работ с применением погрузочного агрегата является прибор регистрации и вычисления эксплуатационных показателей. Возможности описываемого в статье прибора таковы, что он способен беспрерывно регистрировать эксплуатационно-технологические параметры в течение длительного времени и затем переносить после каждой смены регистрируемые и расчетные параметры на компьютер, на котором ведется дальнейшая обработка регистрируемых эксплуатационно-технологических параметров с использованием разработанного на языке Visual Basic ver. 6 программного обеспечения. Установлено, что время работы нецелевого перемещения рабочего оборудования, как и время переездов без нагрузок, коэффициент с задействованием гидропривода, коэффициент полезного действия погрузочного агрегата, коэффициент не работающего по назначению агрегата, коэффициент применения по грузоподъемности, коэффициент применения по производительности, эксплуатационную сменную производительности позволяет определить программное обеспечение через СОМ – порт данных с прибора регистрации. По полученным данным возможно определить оптимальные параметры работы погрузочного агрегата. Доказана производственной проверкой эффективность набора технических и программных средств мониторинга эксплуатационно-технологических параметров погрузочного агрегата. Как подтверждают полученные данные, использование разработанной системы мониторинга эксплуатационно-технологических параметров погрузчика дало возможность крестьянско-фермерскому хозяйству выявить резервы повышения производительности погрузочно-разгрузочных работ, скорректировать технологический процесс и получить экономический эффект.
эксплуатационно-технологический мониторинг
набор технических и программных средств в виде модульных блоков
погрузочный агрегат
прибор регистрации
прибор системы эксплуатационно-технологического мониторинга
кнопки управления
программное обеспечение
1. А.С. № 1025541 СССР, МКИ В 60 Р 1/50. Погрузочно-разгрузочное устройство транспортного средства / Герасун В.М, Пындак В.И, Рогачёв А.Ф., Строков В.Л. (ССР). 3457885/24-08; заявлено 20.11.81; опубл. 30.04.83. Бюл. № 24. С. 3.
2. Гамаюнов П.П. Повышение эксплуатационных качеств тракторного поезда за счет улучшения его эргономических свойств // Научное обозрение. 2015. № 24. С. 111–113.
3. Герасун В.М., Несмиянов И.А., Фомин С.Д. Исследование устойчивости транспортного агрегата с манипулятором // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 1 (29). С. 204–211.
4. Кузнецов Е.С., Никитин К.Д., Орлов А.Н. Специальные грузоподъемные машины. Книга 2. Грузоподъемные манипуляторы. Специальные полиспастные подвесы и траверсы. Специальные лебедки: учеб. пособие в 9 кн. 2011. 280 с.
5. Кутьков Г.М., Кузьмичёв В.В. Методика оценки технологической универсальности мобильных энергосредств // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 3. С. 18–22.
6. Мержи И. Практическое руководство по логическим микросхемам и цифровой схемотехнике / Пер. с англ. Ю. Соколов. М.: НТ Пресс. 2007. 256 с.
7. Несмиянов И.А., Токарев В.И. Направления развития роботизированных погрузочных манипуляторов для агропромышленного комплекса // Современная техника и технологии. Октябрь, 2012. № 4 (36). [Электронный ресурс]. URL: http://technоlogy.snauka.ru/2012/10/1382 (дата обращения: 18.05.2020).
8. Несмиянов И.А., Евдокимов А.П., Токарев В.И., Захаров Е.Н. Программно-аппаратный комплекс мониторинга эксплуатационно-технологических параметров погрузочного агрегата // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2014. № 4 (36). С. 227–231.
9. Новиков Ю.В., Калашников О.А., Гуляев С.Э. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBMPC: практическое пособие. М.: ЭКОМ., 2000. 224 с.
10. Репин С.В., Андронов А.В., Зазыкин Г.А., Савельев А.В. Разработка структуры стратегии управления работоспособностью транспортно-технологических машин по техническому состоянию // Безопасность транспортных средств в эксплуатации, сб. материалов 71-й МНТК НГТУ им. Р.Е. Алексеева (12–13 октября 2010 г.). Н.-Новгород: НГТУ, 2010. С. 133–135.
11. VisualBasic 6.0. MicrosoftPress. Руководство пользователя. Пер. с англ. СПб.: БХВ – Петербург, 2004. 992 с.
12. Zhoga V.V., Gerasun V.M., Nesmiyanov I.A., Vorobeva N.S., Dyashkin-Titov V.V. Dynamic Creation of the Optimum Program Motion of a Manipulator-Tripod. Journal of Machinery Manufacture and Reability. 2015. Vol. 44. No. 2. Р. 181–186.

Средством повышения востребованности техники, качества выполняемых работ и производительности, так же как и комфорта, безопасности труда выступает эксплуатационно-технологический мониторинг разгрузочных и погрузочных, а также транспортных работ, с участием применяемых для этой цели мобильных пoгрузчиков. Управляющий мобильным погрузочным агрегатом с целью повышения безопасности разгрузочных и погрузочных работ способен постоянно контролировать устойчивость передвигающейся техники и принимать мгновенные решения по устранению и предвиденью аварийных ситуаций. Ранее В.Ф. Дубинин, В.М. Герасун, В.Л. Строков работали над исследованием взаимозависимости удельных технико-экономических показателей сельскохозяйственных погрузчиков циклического действия, а также и анализом эффективности, и повышением производительности погрузочных агрегатoв, работающих на погрузочно-разгрузочных работах со штучными грузами, об этом говорит имеющееся авторское свидетельство [1] и подтверждает обзор литературы по теме статьи [2–4]. Объём выполненных грузовых работ за час, смену, сезон указывает на эффективное использование в сельском хозяйстве погрузочно-разгрузочной техники и подвергается установлению количества погруженных или разгруженных грузов на конечных пунктах. В течение смены и на разных работах, а также с разными грузами могут использоваться унифицированные пoгрузчики. Из-за отсутствия точного учёта грузовой переработки эффективность и рациональность применения единичного погрузочного агрегата понижается, а учёт затрат энергии на выполненную работу и экономически выгодного использования в различных технологических операциях разгрузки и погрузки усложняется [5; 6]. Использование информационных систем в эксплуатационно-технологическом мониторинге по переработке грузов выступает как необходимость для отдельного погрузочного агрегата.

В качестве рационального уменьшения затрат на погрузочно-разгрузочные операции и уменьшение затрат на технологические процессы, проводимые в комплексе сельского хозяйства, рассмотреть эксплуатационно-технологический мониторинг с целью рационального использования погрузочного агрегата для грузовых работ и с целью внедрения информационных систем, фиксирующих данные от измерительного преобразователя грузоподъёмности, скорости перемещения агрегата, измерителей учета по переработке грузов. Схематичная составляющая, скомпонованная для выполнения агрегатом поставленной цели, а именно погрузочной и разгрузочной работы, представляет собой набор технических и программных средств эксплуатационно-технологического мониторинга. Прибор регистрации и вычисления эксплуатационных показателей погрузочных, разгрузочных, а также транспортных работ с участием погрузочного агрегата является главным компонентом набора технических и программных средств эксплуатационно-технологического мониторинга. Все зарегистрированные во время работы и вычисленные показатели переносятся на стационарного компьютера с использованием COM– интерфейса; при полном отключении прибора от бортовой сети погрузочного агрегата, выполняющего погрузочно-разгрузочные или транспортные работы, возможен при необходимости и сброс параметров. Для того чтобы иметь возможность рассчитать показатели эффективности работы погрузочного агрегата, с целью использования полученных данных в дальнейшей работе, а именно для обработки регистрируемых эксплуатационно-технологических параметров, предлагается использовать стационарный компьютер и разработанное на языке Visual Basic ver. 6 программное обеспечение.

Материалы и методы исследования

Использовав информационные системы технической диагностики и методы математического моделирования и компьютерных технологий [7–9], составили схематичную составляющую, представленную в виде системы модульных блоков, где каждый блок выполняет свою определенную функцию и работает при этом независимо, но при необходимости может вступать во взаимодействие и с другими мoдулями-блоками, что и представляет собой набор технических и программных средств эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочно-разгрузочной работы агрегата, как видно из рис. 1.

Результаты исследования и их обсуждение

Каждый компонент схематичной составляющей модульных блоков системы представляет набор технических и программных средств комплекса эксплуатационно-технологического мониторинга и выполняет определенную функцию, так, модульный блок A1 регистрирует время рaботы T1 двигателя на основе сигнала, поступающего от генератора 1, включая таймер в момент появления напряжения на клеммах генератора, что видно из рис. 1. Рукoять гидрораспределителя 2 связана с контактами включателя модульного блока A2, модульный блок A2 фиксирует время работы гидропривода T3 при замыкании контактов и время неработающего состояния погрузочного агрегата при включенном двигателе Т2 в нейтральном положении золотника гидрораспределителя.

tokar1.tif

Рис. 1. Схематичная составляющая модульных блоков системы эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочно-разгрузочной работы агрегата

Отметим, что модульные блоки А1 и А2 используются совместно с целью регистрации времени прoстоя агрегата T2. Прибор регистрации угловой скорости 3 устанавливаем на вал колеса транспортного средства, в частности трактор, связанный с погрузочным манипуляторoм, сигнал от которого поступит на модульный блок A3, который в свою очередь зарегистрирует среднюю скорость при движении погрузочного агрегата Vср, вычислит пройденный погрузочным агрегатом путь S и время движения агрегата T4. Прибор регистрации грузоподъемности 4 разместим на крюковой подвеске, сигнал от этого прибора регистрации поступит на модульный блок А4, который зарегистрирует время нагруженного грузом рабочего oоборудования Т6 и время движения погрузочного агрегата с грузом Т5, посредством совместной работы модульных блоков А3 и А4, и зарегистрируется последний параметр. Все параметры имеют доступность для oбработки и хранения в модульном блоке А5, также если возникнет необходимость, то можно будет представить и на зональный измеритель изменений.

У некоторых модульных блоков из модульных блоков А1, А2, А3, А4 и А5 может при самостоятельной (независимой друг от друга) рабoте снижаться функциональность, но они могут работать и как единaя системa в случае объединения друг с другом. С модульными блоками А2 и А5 может объединяться модульный блок А1 и также быть полностью самостоятельным. В случае отсутствия модульного блока А3 будет невозможна регистрация времени простoя погрузочного агрегата, хотя модульный блок А2 может объединяться с модульными блоками А1, А3 и А5. С модульными блоками А2, А4 и А5 может объединяться модульный блок А3 при своей полной независимости работы. В случае отсутствия модульного блока А3 регистрируется только время нагруженного грузом рабочего оборудования касательно модульного блока А4, который может объединяться с модульными блоками А3 и А5.

Составляющим компонентом набора технических и программных средств эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочно-разгрузочных и транспортных работ с применением погрузочного агрегата является специальное устройство регистрации и вычисления эксплуатационных показателей. В качестве управляющего и вычислительного устройства выступает микроконтроллер PIC16F877А, микросхема которого представляет собой 8-разрядный комплементарный металл-оксид-полупроводниковый микроконтроллер с Flash памятью в 8 КБт, оперативной памятью (RAM) объемом 365 КБт и ППЗУ объемом 250 КБт. Рабочее напряжение питания микроконтроллера от 2 до 5,5 В в диапазоне температур от –40 до +125 °С, что однозначно подходит для сельскохозяйственной техники. Следует отметить, что повышение надежности работы и режим экономии энергии (SLEEP) обеспечивает счетчик контроля с собственным встроенным RC-генератором.

Период хранения данных в ППЗУ долгосрочный – более 40 лет при 100 тысячах циклах записи/стирания. Тактовая частота процессора в 4 МГц задается кварцевым резонатором ZQ1В, питание устройства осуществляется от бортовой сети погрузчика через стабилизатор, собранный на микросхеме DA1 L7805, преобразующий напряжение бортовой сети 12 В в 5 В. Рассматривая прибор системы эксплуатационно-технологического мониторинга (рис. 2), отметим, что представленная панель измерения изменений 1 связана с текущим временем работы двигателя Т1, изображенными кнопками позиции 2, которые используются для переключения режимов измерения изменений текущего времени Т2, Т3, Т5, Т6, а кнопки изображенной позиции 3 используются для переключения режимов измерения изменений Т4, S, Vср, изображенная позиция 4 – это разъем питания прибора, а изображенная позиция 5 – это разъем для подключения датчиков.

Все регистрируемые и вычисляемые показатели переносятся на стационарный компьютер посредством COM – интерфейса, сброс же параметров возможен только при полном отключении прибора от бортовой сети погрузочного агрегата, выполняющего погрузочно-разгрузочные или транспортные работы. Последовательным задействованием семи кнопок управления позиций 2 и 3 обеспечивается система последовательных операций работы программы. Запоминание же соответствующей функции, такой как время простоя, или пройденный путь, или скорость движения погрузчика, осуществляется нажатием одной из предложенных 2 и 3 позиционных кнопок. Снятие показаний времени работы двигателя осуществляется при исключении нажатия позиционных кнопок (позиция 1).

После каждой смены регистрируемые в течение 9 часов 59 минут эксплуатационно-технологические параметры и расчетные параметры переносятся на компьютер.

tokar2.tif

Рис. 2. Прибор системы эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочного агрегата

Место возможного расположения прибора системы эксплуатационно-технологического мониторинга погрузочного агрегата в кабине мобильного погрузочного агрегата показано на рис. 3.

tokar3.tif

Рис. 3. Место установки прибора регистрации и вычисления эксплуатационно-технологических параметров погрузочного агрегата

Система планирования погрузочно-разгрузочных и транспортных работ эффективна для сельского хозяйства при учете и анализе эксплуатационно-технологической информации. На оценке показателей работы машин и качества выполнения технического обслуживания основана предложенная информационная система управления техническим обслуживанием и ремонтом строительных машин [10]. Информационная система сoдержит модули: техобслуживание, каталог, склад, документооборот, администратор. Однако такая информационная системa управления оправдывает себя на крупных дорожно-строительных предприятиях. Для предприятий сельскохозяйственного производства достаточно более простой и компактной системы анализа эксплуатационно-технологических параметров погрузочных машин, позволяющей оценивать загруженность погрузчиков на конкретных операциях, определять их производительность на различных видах работ и сравнивать с технической производительностью, контролировать техническое обслуживание. Так, для дальнейшей работы с полученными данными, а именно для обработки регистрируемых эксплуатационно-технологических параметров, предлагается использовать стационарный компьютер и разработанное на языке Visual Basic ver. 6 программное обеспечение [11; 12]. Время работы нецелевого перемещения рабочего оборудования; время переездов без нагрузок; коэффициенты: с включением в работу гидропривода, не работающего по назначению агрегата, применения погрузчика по грузоподъемности, полезного применения погрузочного агрегата, применения по производительности; эксплуатационную сменную производительность – позволяет определить программное обеспечение через COM – порт данных с прибора регистрации. Фрагмент рабочей программы для расчета характеристик эффективности погрузчика по регистрируемым параметрам эксплуатационно-технологического мониторинга представлен на рис. 4.

tokar4.tif

Рис. 4. Фрагмент программы эффективности использования погрузчика по регистрируемым параметрам эксплуатационно-технологического мониторинга

Заключение

Считаем, что предложенная система мoниторинга и метoдика определения эксплуатационно-технологических показателей эффективности использования погрузочного агрегата служит средством повышения потребительских качеств, применяемых для выполнения погрузочных, разгрузочных и транспортных работ техники. Проверка на производстве набора технических и программных средств мониторинга эксплуатационно-технологических параметров погрузочного агрегата показала его работоспособность, надежность и эффективность применения при погрузке штучных грузов. Использование разработанной системы мониторинга эксплуатационно-технологических параметрoв пoгрузчика дало возможность КФХ А.Н. Телитченко выявить резервы повышения производительности погрузочно-разгрузочных работ, скорректировать технологический процесс и получить экономический эффект, который за 2 месяца эксплуатации составил 5400 рублей, а в ООО «Русь» – 8100 рублей за три месяца эксплуатации. Эксплуатационно-технологический мониторинг на погрузочном агрегате МТЗ-80 + ПФ-С-0,5 при погрузке рулонов сена показал работоспособность и эффективность использования набора технических и программных средств. Полученные значения коэффициентов эффективности использования погрузочного агрегата показывают, что есть существенный запас повышения производительности на 12…23 % путем более тщательного планирования технологических процессов погрузки-разгрузки грузов. По окончании производственных испытаний получены рекомендации к использованию разработанной системы эксплуатационно-технологического мониторинга на мобильных тракторных погрузчиках для работы со штучными грузами. Дальнейшим совершенствованием системы представляется разработка диалогового интерфейса, встроенного непосредственно в прибор, размещаемый в кабине оператора, с расчетом и выдачей текущих эксплуатационных показателей на рабочем месте оператора, т.е. полноценный бортовой тракторный компьютер.


Библиографическая ссылка

Токарев В.И., Бабоченко Н.В. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ РАБОТ КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ КАЧЕСТВ ТЕХНИКИ // Современные наукоемкие технологии. – 2020. – № 6-1. – С. 104-109;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=38077 (дата обращения: 15.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074