На конференцию «Наука и технология: шаг в будущее», Чехия

ВЛИЯНИЕ ИЗНОСА РАБОЧИХ ОРГАНОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ

ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН

Федченко К.П.. магистрант, Канаев А.Т., д.т.н., профессор

Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Республика Казахстан

Изнашивание деталей является процессом разрушения их поверхностного слоя при трении, в результате чего постепенно изменяются их размеры, форма и состояние рабочих поверхностей. Вследствие этих изменений ка- чество выполнения технологического процесса снижается и все технико-экономические показатели работы машин ухудшаются. По мере увеличения наработки состояние изнашивающихся деталей непрерывно изменяется и становится предельным по одному или нескольким параметрам, влияющим на функциональные качества.

Перечень основных предельных состояний рабочих органов почвообрабатывающих машин приведен в таблице 1. Для всех конструкций наиболее опасными являются деформация или разрушение, а для режущих рабочих органов - затупление лезвия и образование затылочной фаски (пло- щадки износа) под отрицательным углом к дну борозды.

Профиль изношенного лезвия лемеха, лапы и аналогичных почворежу- ших деталей необходимо рассматривать в предельных состояниях. Это создает наилучшие условия для анализа происходящих процессов при изнашивании.

В процессе рядовой эксплуатации машин обнаруживаются предельные состоянии рабочих органов в основном по хорошо проявляющимся внешним признакам. Однако некоторые изменения размеров и формы почворежущих деталей могут длительное время оставаться незамеченными, а вызванные ими потери выявляются только при уборке урожая.

По данным исследований [1] при износе лезвия плужного лемеха до 5-7 мм (по толщине ) неравномерность глубины хода достигает 62-68%, тяговое сопротивление увеличивается до 153-156%, расход горючего возрастает до 125-138%, а производительность пахотных агрегатов снижается до 52-59% .

Таблица 1- Основные предельные состояния рабочих органов

почвообрабатывающих машин

Шифр состоя- ния	Изменения детали при трении в почве	Функциональные наруше- ния, ухудшение техничес- ких и экономических показателей	Рабочие органы
ПСІ	Деформация или разрушение	Утрата работоспособности	Все рабочие органы
ПС2	Увеличение радиуса лезвия или острия r	Снижение степени подреэания сорняков, их зависание; повыше- ние тягового сопротиления	Лемехи, куль- тиваторные лапы, ножи фрез
ПСЗ	Образование за тылоч ной фаски шириной S под отрицательным углом & к дну борозды	Неравномерность хода по глубине; выглублөниө paбо чих органов; ухудшение структуры почвы; повреждение стерни; повышение тягового сопротивления	Лемехи, лапы, бритвы,зубья борон, долота
ПС4	Линейный износ по длине детали Wt	Уменьшение глубига об работки и ширины захвата	Лемехи, носки, наральники
ПС5	Линейный износ по ширине детали Wf	Снижение глубины обработки, повышение неравномерности; снижение прочности; повреждение корпусных деталей	Лемехи, лапы, бритвы
ПС6	Линейный износ по толщине де тали Wt	Залипание почвы; ухудшение оборота пласта и крошения почвы; повышение тягового сопротивления; снижение прочности	Лемехи, отвалы
ЕС7	Снижение чистоты поверхности, наруше- ния макрогеомотрии, местный износ	Залипание почвой;ухудшение оборота пласта; повышение тягового сопротивления	Отвалы

В современных условиях при агрегатировании почвообрабатывающих машин с мощными тракторами характер и размер потерь из-за затупления лемехов изменились. В частности, резко выросла цена простоев, вызванных выходом из строя рабочих органов. По данным ГОСНИТИ час простоя трактора класса 501 кН в напряженный период полевых работ обходится хозяйствам в 45 руб. [2]. На замену одного рабочего органа требуется от 0,25 ч до нескольких часов, следовательно, возможные общие потери от простоев техники во много раз превышают стоимость изнашивающихся деталей.

Основные причины износа рабочих органов связаны со снижением урожайности вследствие нарушений агротехнических требований. На сегодня в целом систематизированных данных по этому вопросу недостаточно, о значимости фактора оптимизации условий развития растений можно судить по следующим примерам:

- нарушение оптимальных агротехнических сроков выполнения полевых работ из-за дефицита техники приводит к ежегодному недобору 35-40 млн. т зерна, 8 млн. т сахарной свеклы, 3 млн.т картофеля и другой сельскохозяйственной продукции;

- переуплотнение почв ходовыми системами и рабочими органами тяжелых машинно-тракторных агрегатов настолько ухудшает условия развития растений, что ежегодный недобор только зерновых составляет 12 млн. т, а общие убытки оцениваются в сумме 10 млрд. тенге. [3];

- влияние износа рабочих органов на экономические показатели сельскохозяйственного производства различно. Известно, в частности, что при увеличении среднеквадратического отклонения глубины обработки почвы на каждый 1 см потеря урожая составляет от 3,5 до 5%. Эти примеры заставляют изыскивать средства автоматического контроля и регулирования глубины пахоты.

Есть вероятность, что при уменьшении глубины вспашки с 26-28 до 20-22 см, засоренность почвы однолетними и многолетними сорняками возрастает в 2.5 раза, а урожайность снизится на 20%, при этом износ зубьев борон приводит к ухудшению крошения почвы и увеличению глыбистости, что приводит к снижению урожайности на определенные проценты. Исследованием данных показателей занимается группа ученых нашего университета.

Износ рабочих органов опасен постепенностью своего развития, отсутствием, чаще всего, непосредственных четких внешних (эксплуатационных) признаков снижения работоспособности, обнаружением агротехнических нарушений лишь на стадии уборки, когда можно только подсчитать убытки от недобора урожая. Следовательно, при проведении таких работ необходимо предвидеть последствия износа и своевременно принимать меры по повышению износостойкости, заточке лезвий, использовать опыт ученых дальнего и ближнего зарубежья.

Сохранение остроты лезвий особенно важно для рабочих органов культиваторов. Подсчитано, что каждый процент снижения урожайности зерновых вследствие плохого подрезания сорняков затупившимися лемехами культиватора-плоскореза, приносит убыток в размере 20 тыс. тенге в год на одну машину.

Все это подтверждает известное, но недостаточно учитываемое положение, что при конструировании рабочих органов необходимо не только обеспечить их высокие функциональные качества и благоприятные энергетические показатели на период кратковременных ведомственных и государственных испытаний, но и принять меры для длительного сохранения этих качеств в процессе рядовой эксплуатации во избежание крупных потерь, основная часть которых связана, как правило, со снижением урожайности.

Таким образом, повышение износостойкости и долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин является крупным резервом повышения эффективности машинной техники.

Как известно, для изготовления сменных деталей (лемехов, стрельчатых лап, дисков культиваторов) рабочих органов используются конструкционные стали 40, 40Х, 65Г, Л53 и традиционные методы упрочняющей термической обработки (закалка и отпуск), При этом твердость поверхности трения составляет 39-48 HRC_э. показатель прочности не превышает ~ 900-1000 МПа. Однако, как свидетельствует практика, такая термообработка не дает существенного эффекта и не исключает прямого разрушения их режущей части путем микроцарапания и микрорезания кварцевыми частицами. Интенсивность изнашивания таких деталей достигает 0,3 мм/км [4]. Почворежущие детали серийного производства имеют фактическую наработку в 1,5- 3,0 раза меньше заданной по нормативу.

Современные исследования показывают, что для эффективной обработки почв необходимо обеспечить прочность основного металла сменных деталей РОПМ не менее 1500-1800 МПа., вместо 600…900 МПа . Ударная вязкость должна соответствовать значениям не менее 0,8-1,25 МДж/м². Эти данные необходимы для исключения деформаций и поломок изделий. Относительная износостойкость основного металла в 2,5 – 3,0 раза должна превышать этот показатель в сравнении с эталоном (сталь 45 в отожженном состоянии). Поэтому для снижения интенсивности абразивного изнашивания необходимо обеспечивать максимально возможную для среднеуглеродистых сталей твердость поверхности на уровне максимальных значений, т.е. не менее 65-70 HRC. Такие значения прочности, ударной вязкости и твердости при изготовлении сменных деталей из указанных сталей традиционными технологиями (закалка ТВЧ, объемная термообработка) не обеспечиваются. Комплекс требуемых механических свойств обеспечивает плазменная закалка, являющаяся оптимальной по параметрам универсальности, доступности, экологичности и экономической эффективности [5]. Она позволяет увеличить срок службы деталей гарантированно в 1,7-2,5 раза и сократить затраты на обслуживание и ремонт оборудования на 40-50 %. Кроме того, эта технология производительней и дешевле других способов поверхностной закалки, в том числе и закалки токами высокой частоты.

Литература

1. Черноиванов В.И., Близких В.В., Северный А.Э. и др. «Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве»: Москва-Челябинск: ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003.- 992 с.

2. Курчатин В.В. Надежность и ремонт машин. –Москва: Колос, 2000

3. Черноиванов В.И., Черепанов С.С., и др. ”Научные основы технической эксплуатации сельскохозяйственных машин” М. ГОСНИТИ, 1996.

4.Ткачев В.Н. Работоспособность деталей машин в условиях абразивного изнашивания.- Москва, Машиностроение, 1995, -336 с.

5. Бакижанова Д.С., Жусин Б.Т., Канаев А.Т. Плазменное упрочнение сменных деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин. Materialy V111 Mezinarodni vedecko-prakticka konference "VZNiKMODERNI VEDECKE - 2012", Praha Publishing House " Education and Science" s.r.o. 2012, p. 83-87

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина

Технический факультет

Кафедра стандартизации, метрологии и сертификации

Методические указания

к практической работе «Исследование корреляционной зависимости между двумя рядами измерений» по курсу « Организация и планирование научных исследований и инновационной деятельности» для магистрантов специальности 6М0732- Стандартизация, метрология и сертификация

Астана 2013

Исследование корреляционной зависимости между двумя рядами измерений

(парная корреляция)

Одной из задач любого исследования является определение причинно- следственных связей явлений, т.е. установление закономерностей влияния одних измерений на другие. В условиях статистического разброса результатов измерения прямая функциональная связь через экспериментальные точки теряет смысл, так как и частные результаты, и средние результаты измерений «плывут» в некоторой области значений (результатов) измерений.

Для исключения субъективных оценок при решении этих вопросов используют методы корреляционного анализа. Целью таких исследований является оценка: а) силы случайной связи между измеренными величинами; б) формы связи (линейная или нелинейная)

Исследование случайной связи между величинами, число которых больше двух, составляет предмет множественной корреляции. В данной работе рассмотрим корреляционную зависимость между двумя величинами. Примерами такой зависимости могут служит зависимости между случайными величинами размеров двух деталей, обрабатываемых одновременно на одном станке, между размерами отливок и моделей к ним и т.д.

Важнейшими эмпирическими параметрами, характеризующими корреляционную связь между величинами, является выборочный коэффициент корреляции. Так, в частном случае изучения связей между двумя измеряемыми величинами рассчитывают коэффициент парной корреляции:

r _ху = ∑ ( х_i - х ) (у_i – у) / √∑ ( х_i - х ) ∑ (у_i – у)

где х_i и у_i – частные результаты измерения величин .

Коэффициент корреляции r _ху находится в пределах от -1 до +1.Чем больше

r_ху и он (r _ху) ближе к +1, тем сильнее положительная линейная корреляционная связь, т.е. с возрастанием х возрастает и у (зависимость

у = ƒ (х) возрастающая ; чем ближе r _ху к -1, тем сильнее отрицательная линейная связь, т.е. с возрастанием х убывает у (зависимость у = ƒ (х) убывающая ;.

Если r_ху = 1, то связь однозначная и не вызывает сомнений и если r_ху = 0, то связь (корреляция) отсутствует.

При значениях r _ху близких к нулю, можно предполагать или наличие нелинейной корреляционной связи или вообще отсутствие корреляционной связи, некоррелированность величин х и у.

При промежуточных значениях r _ху необходимо проверять, существенно ли отличается от нуля найденный результат коэффициента парной корреляции, т.е. не являются ли признаки х и у независимыми. Для этого проверяют статистическую гипотезу r_ху = 0 путем построения функции:

Т _расч = r_ху√ (n-2) / √ 1- r ²_ху

Эта функция подчиняется распределению Стьюдента с m = n -2 cстепенями свободы.

Если Т _расч ≥ t_αm . то гипотеза на данном уровне значимости отвергается, т.е. r_ху существенно отличается от нуля.

Если же Т _расч ≤ t_αm , то нет основании отвергать нулевую гипотезу, а значит и говорить о наличии связи между х и у.

Пример.

На образцах конструкционной стали, обработанных по различным режимам, измерили твердость и предел прочности. Результаты измерений приведены ниже.

№ изм-ний	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
хi=HV	263	701	427	531	322	511	460	602	560	380
уi =��в МПа	530	1407	867	920	644	1040	936	1270	1210	753

1. Рассчитать среднее значение х= ∑ х_i / n;

у = ∑ у_i / n;

2. Определить для каждого из значений отклонения от среднего арифметического, суммы произведений отклонений и суммы квадратов отклонений:

(х_i - х)

(у_i – у)

∑ (х_i - х) (у_i – у)

∑ (х_i - х)² ∑ (у_i – у)²

3. Результаты расчетов записать в таблицу

№ изм-ний	1	2	3	4	5
(хi - х)
(хi - х)^2
(уi – у)
(уi – у)^2
(хi - х) (уi – у)

№ изм-ний	6	7	8	9	10
(хi - х)
(хi - х)^2
(уi – у)
(уi – у)^2
(хi - х) (уi – у)

4. Рассчитать значение коэффициента парной корреляции:

r _ху = ∑ ( х_i - х ) (у_i – у) / √∑ ( х_i - х ) ∑ (у_i – у)

5. Проверить статистическую гипотезу об отличии коэффициента парной корреляции от нуля, для чего рассчитать значение коэффициента Стьюдента:

Т _расч = r_ху√ (n-2) / √ 1- r ²_ху

6. Сравнить рассчитанное значение коэффициента Стьюдента с его табличным значением и делать вывод относительно наличия корреляции между твердостью и прочностью.

Примечание. Табличное значение коэффициента Стьюдента, определенное для уровня значимости 0,05 и числа степеней свободы m = n-2 = 8 составляет

t_αm =2,31.

Стандарты Республики Казахстан в управлении качеством высшего профессионального образования

Жупарова Г. магистрант

Как известно, под качеством образования понимается степень удовлетворения ожиданий различных участников образовательного процесса от предоставляемых образовательных услуг или степень достижения поставленных в образовании целей и задач.

Основными элементами качества образования являются:

- квалификация научно-педагогических кадров;

- материально-техническая база организации образования;

- учебно-методическое обеспечение образовательных услуг;

- соответствие образовательных программ государственным стандартам;

- итоговая аттестация выпускников;

- востребованность выпускников на рынке труда.

Исходя из этих элементов качества образования, разработаны два основополагающих стандарта:

СТ РК 1157- 2002 Образование высшее профессиональное. Системы менеджмента качества организации образования.

Этот стандарт описывает основные положения системы менеджмента качества высшего профессионального образования Республики Казахстан с учетом требований стандартов семейства СТ РК ИСО 9000, определяет цели и задачи, основные принципы и организацию работ по разработке, внедрению и функционированию системы менеджмента качества.

СТ РК 1158-2002 Образование высшее профессиональное. Материально–техническая база организации образования, устанавливающий общие требования к менеджменту материально-технической базы и используется при создании, лицензировании, государственной аккредитации и аттестации, а также при самооценке результативности и эффективности деятельности организации образования по постоянному повышению удовлетворенности потребностей в обучении.

Из этих стандартов следуют следующие критерии качества образовательного процесса, которыми руководствуются вузы:

- наличие утвержденных учебных планов, графиков учебного процесса, рабочих программ по дисциплинам и соответствие этих планов и программ требованиям государственных стандартов по специальности;

- соответствие элементов учебного процесса (лекций, лабораторно-практических занятий, семинаров и т.д.) утвержденным планам и программам;

- необходимая и достаточная материально-техническая база, которая включает требования к ресурсам инфраструктуры, ресурсам для обеспечения соответствующих условий производственной среды и финансовым ресурсам;

- комплектность и достаточность методического обеспечения по дисциплинам;

- достаточность, регулярность и уровень организации текущего контроля знаний, здесь критериями являются как качество знаний студентов, так и их удовлетворенность качеством образовательных услуг;

- оперативность выработки и реализация корректирующих и предупреждающих воздействий на основе проверки по одной или нескольким дисциплинам.

Анализируя работу по разработке, внедрению и функционированию системы менеджмента качества можно сделать следующие рекомендации.

Несмотря на то, что модели СМК по стандартам ИСО серии 9000 не имеют отраслевой направленности и применимы к предприятиям, выпускающим продукцию и организациям, оказывающим услуги, специфика процесса образования должна отражаться в трактовке текста стандарта и методике оценки СМК вуза. Это связано с тем, что предоставление образовательных услуг имеет специфическую особенность.

Во-первых, вузы не производят овеществленной продукции и во-вторых, потребление услуг, оказанных вузами, начинается после их предоставления.

Эти вопросы не конкретизированы в указанных стандартах. Так, для улучшения результативности и эффективности системы менеджмента качества СТ РК 1157- 2002 рекомендует применять технологии менеджмента качества (инжиниринга качества), которые могут обеспечить конкурентоспособность выпускников и самого вуза (университета).

Рекомендуется среди методов инжиниринга качества, например, «анализ видов и последствии отказов» и концепция «шесть сигм». Что конкретно понимается «отказом и его видами» в стандарте не приводится.

Инжиниринг качества – это подход к совершенствованию или конкретные технологий, используемые для реализации СМК.

Отмечается, что концепция «шесть сигм» используется для исключения причин несоответствия или дефектов путем анализа тех выходных параметров, которые оказываются критически важными для потребления. Однако методика использования этой концепции не приведена.

Необходимость конкретизации отдельных положений стандарта применительно к процессам вуза показывает и описание модели СМК, в частности, макропроцесса измерение, анализ и улучшение. Здесь вместо термина «измерение» корректнее использовать термин «оценка», поскольку измеряемые величины выражаются количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Как можно измерить удовлетворенность потребителей.

Величины, для которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Поэтому под оцениванием в таком случае понимается операция приписывание данной величине определенного числа, проводимая по установленным правилам. Как известно, оценивание нефизической величины осуществляется при помощи баллов, шкал, рейтингов и т.д.

Научный руководитель- д.т.н., проф. Канаев А.Т.