Повышение эффективности кузовных мусоровозов совершенствованием конструкции манипулятора и системы технического обслуживания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Домницкий, Алексей Александрович

• Домницкий, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Домницкий, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Современное состояние и тенденции совершенствования эксплуатации машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов.

1.2 Обзор известных конструкций машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов.

1.3 Технико-экономические показатели работы кузовных мусоровозов.21 1А Анализ существующих технологий сбора и вывоза твердых бытовых отходов.

1.5 Анализ методов оптимизации технических воздействий и заготовки запасных частей.

1.6 Постановка задач исследования.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ МАШИН ДЛЯ СБОРА И ВЫВОЗА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ.

2.1 Методика сбора информации о надежности кузовных мусоровозов.

2.2 Анализ характерных отказов кузовных мусоровозов.

2.3 Определение показателей надежности кузовных мусоровозов.

2.4 Выводы по главе.

3. УПРАВЛЕНИЕ ПЕРИОДИЧНОСТЬЮ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И ЗАПАСАМИ ЗАПАСНЫХ ЧАСТЕЙ КУЗОВНЫХ МУСОРОВОЗОВ.

3.1 Общая методика определения периодичности технических воздействий.

3.2 Управление периодичностью технического обслуживания.

3.2.1 Определение периодичности технического обслуживания базового шасси кузовных мусоровозов.

3.2.2 Определение периодичности технического обслуживания навесного оборудования кузовных мусоровозов.

3.2.3 Определение затрат на техническое обслуживание и ремонт кузовных мусоровозов.

3.3 Управление запасами запасных частей.

3.3.1 Выбор метода планирования заготовки запасных частей.

3.3.2 Определение номенклатурных групп запасных частей.

3.3.3 Прогнозирование потребности в запасных частях.

3.4. Выводы по главе.

4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СБОРА И ВЫВОЗА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ.

4.1 Повышение эффективности эксплуатации кузовных мусоровозов применением автоматизированного гидропривода.

4.2 Моделирование переходных процессов в гидросистеме манипулятора музоровоза.

4.3 Организация планирования услуг по сбору и вывозу твердых бытовых отходов.

4.4 Методика планирования маршрута мусоровоза.

4.5 Выбор оптимального маршрута вывоза ТБО.

4.6 Математическая модель повышения производительности кузовных мусоровозов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности кузовных мусоровозов совершенствованием конструкции манипулятора и системы технического обслуживания»

Актуальность работы. Рост городов, развитие промышленности, увеличение количества транспортных средств ведут к ухудшению экологических условий проживания людей. В городах, где на ограниченной территории сосредоточена значительная масса населения, происходит наиболее интенсивное накапливание твердых бытовых отходов (ТБО), которые при неправильном и несвоевременном удалении могут серьезно загрязнять окружающую среду. Поэтому одним из важнейших мероприятий по защите окружающей среды является своевременный сбор, вывоз, обезвреживание и утилизация ТБО. Возрастающие требования к качеству обслуживания населения, в том числе и в области санитарной очистки территорий, обуславливают высокие требования к используемой для этих целей технике.

В настоящее время в Российской Федерации наибольшее распространение получила система одноэтапного вывоза ТБО с предварительным их сбором в контейнеры. При этом в качестве транспорта применяются контейнерные мусоровозы с боковой загрузкой кузова манипулятором серий КО и МКМ среднего и большого класса (объемом кузова 10-22,5м ).

Анализ системы сбора и вывоза ТБО с помощью существующих мусоровозов выявил ее недостаточную эффективность из-за конструктивных, технологических и организационных недостатков. Планирование работ по ТО и Р кузовных мусоровозов производится без учета фактического технического состояния машин. Разработка маршрутов движения выполняется на основе «эвристического» метода. Результаты наблюдений за процессом загрузки ТБО в кузов показали, что имеет место просыпание ТБО из контейнера, что снижает производительность машины.

Таким образом, повышение эффективности эксплуатации машин для сбора и вывоза ТБО является актуальной задачей.

Соответствие диссертации плану работ ЮРГТУ (НПИ) и целевым комплексным программам. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления ЮРГТУ (НПИ) «Оценка, прогноз и повышение производственной и экологической безопасности жизнедеятельности», утвержденного ученым советом ЮРГТУ (НПИ) 1.03.2006; НИР ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) по темам П53-811 «Проблемы жизнеобеспечения шахтерских городов», ПЗ-848 «Создание научных основ эксплуатации и сервисного обслуживания коммунальных машин и оборудования»; хоздоговоров №3 от 9.04.2007 «Разработка системы технической эксплуатации строительно-дорожных и коммунальных машин на территории г. Шахты», №4/95 от 1.04.2006 «Разработка системы технического сервиса строительно-дорожных и коммунальных машин».

Цель работы. Повышение эффективности эксплуатации кузовных мусоровозов путем совершенствования конструкции манипулятора и системы ТОиР, учитывающей фактические показатели надежности.

Идея работы. Возможность повышения эффективности эксплуатации мусоровозов путем учета фактических показателей надежности при планировании маршрутов, системы ТО и Р и применения манипулятора, обеспечивающего повышение производительности за счет снижения потерь материала.

Научные положения, разработанные лично соискателем:

- повышение эффективности кузовных мусоровозов достигается снижением потерь материала за счет совершенствования конструкции и применения автоматизированного привода манипулятора;

- повышение производительности кузовных мусоровозов обеспечивается применением системы технических обслуживаний и ремонтов, основанной на экспериментально установленном экспоненциальном законе распределения наработок на отказ;

- в качестве критерия эффективности применения кузовных мусоровозов в заданной системе ограничений целесообразно применять минимизацию затрат на эксплуатацию с учетом фактических показателей надежности и логистического подхода транспортирования материала.

Новизна научных положений состоит:

- в том, что снижение потерь материала обеспечивается применением принципа плоско-параллельного перемещения контейнера в сочетании со следящим автоматизированным приводом;

- в установлении закона распределения наработки между отказами для базового шасси и навесного оборудования по результатам наблюдений за надежностью машин;

- в разработке математической модели и метода определения оптимального маршрута мусоровоза на основе решения транспортной задачи с использованием теоретически обоснованных ограничений: принятая система вывоза, организация работы предприятия, технико-эксплуатационные характеристики и надежность мусоровозов.

В работе защищаются:

- методика и результаты сбора информации о фактических показателях надежности контейнерных мусоровозов;

- конструктивно-компоновочная и гидравлическая схемы манипулятора мусоровоза, защищенные охранным документом (пат. №2278067), обеспечивающие повышение производительности за счет снижения потерь материала при загрузке;

- логико-математическая модель снижения удельных затрат на сбор и вывоз ТБО;

- основные положения методики планирования сбора и вывоза ТБО кузовными мусоровозами с учетом показателей надежности и организации рациональной системы ТО и Р.

Значение работы. Научное значение работы состоит в разработке методики сбора информации о работоспособности кузовных мусоровозов; в определении показателей их надежности; в определении влияния показателей надежности на планирование услуг по сбору и вывозу ТБО; в разработке математического аппарата расчета оптимального маршрута мусоровоза, формулировании и уточнении основных параметров системы сбора и вывоза ТБО; в разработке методики планирования маршрута мусоровоза.

Практическое значение работы заключается

- в разработке контейнерного мусоровоза с манипулятором, гидравлическая схема которого обеспечивает вертикальное положение контейнера при его подъеме;

- в разработке практической методики планирования сбора и вывоза ТБО с учетом фактических показателей надежности, включающая рациональную организацию ТО и Р и планирование работы мусоровозов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается применением современных апробированных методов исследований: анализом научно-исследовательских работ по теме диссертации; применением статистических методов планирования и обработки экспериментов; использованием современных ЭВМ и программных продуктов для выполнения расчетов и обработки экспериментальных данных; относительная ошибка в определении средних расчетных и экспериментальных значений составляет не более 20% при уровне доверительной вероятности 0,9, что удовлетворяет данному типу исследований.

Внедрение результатов диссертационных исследований.

Результаты исследований надежности и конструктивная схема манипулятора кузовного мусоровоза приняты к использованию при предпро-ектной проработке в ОАО «Копейский машиностроительный завод», серийно выпускающем мусоровозы СОМ.

Методика планирования сбора и вывоза ТБО кузовными мусоровозами с учетом фактических показателей надежности принята к использованию МУ «Городское управление жилищно-коммунального хозяйства» г. Шахты Ростовской области.

Результаты исследований рекомендуются к использованию конструкторским организациям и профильным заводам коммунального машиностроения при модернизации имеющихся и разработке новых образцов машин для сбора и вывоза ТБО; предприятиям ЖКХ, эксплуатирующим кузовные мусоровозы, при планировании услуг по санитарной очистке территорий.

Апробация работы. Основные положения доложены и одобрены на IX Международной научно-практической конференции «Промышленные и бытовые отходы: проблемы хранения, захоронения, утилизации, контроля», г. Пенза, 24-25 февраля 2005г.; на X юбилейном Международном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2007», КБГУ, г. Нальчик, 26-30 апреля 2007г.; на научно-практических конференциях Шах-тинского института ЮРГТУ (НПИ) (2004-2007гг.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе получен 1 патент на изобретение, опубликованный в рецензируемом научном журнале, рекомендованном ВАК.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений, изложена на 159 страницах, в том числе на 79 страницах представлен текст, 31 странице рисунки, список использованных источников из 61 наименования приведен на 7 страницах. Приложения представлены на 40 страницах.

Заключение диссертации по теме «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины», Домницкий, Алексей Александрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе дано решение актуальной научной задачи - повышение эффективности эксплуатации машин для сбора и вывоза твердых бытовых отходов. В ходе выполнения работы получены следующие результаты, имеющие как научное, так и прикладное значение.

1. Научно обоснована и доказана возможность повышения эффективности процесса сбора и вывоза ТБО за счет повышения производительности и надежности кузовных мусоровозов применением системы ТОиР, учитывающей фактические показатели надежности, а также модернизации конструкции гидравлических манипуляторов с целью снижения потерь материала при загрузке кузова.

2. Методика сбора информации о надежности машин для сбора и вывоза ТБО, разработанная и использованная при исследованиях, учитывает отраслевую специфику организации эксплуатации машин и системы ТОиР.

3. Проведенный комплекс производственных исследований позволил установить соответствие распределения наработок на отказ кузовных мусоровозов экспоненциальному закону распределения.

4. Планирование периодичности ТО и Р должно выполняться с учетом фактических показателей надежности: математическое ожидание наработки на отказ и вероятность безотказной работы. Это приводит к снижению периодичности ремонтных воздействий на 25% в сравнении с нормативной.

5. Разработана и запатентована гидравлическая схема манипулятора мусоровоза, позволяющая повысить производительность процесса сбора и вывоза ТБО за счет снижения потерь материала в процессе загрузки кузова. При этом время процесса подъема и опрокидывания контейнера сокращается на 20-25%.

6. Применение методики определения оптимального маршрута мусоровоза по эксплуатационному участку с учетом показателей надежности и рациональной системы ТО и Р позволяет снизить время работы на участке на 20-30%.

7. Внедрение разработанной системы сбора и вывоза ТБО кузовными мусоровозами с ограничением пути транспортирования до 20 км, учитывающей систему ТО и Р на основе прогнозных показателей надежности и логистический подход при планировании маршрута, позволяет повысить производительность процесса на 10-15% при снижении удельных затрат с 82 до 66 руб./м3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Домницкий, Алексей Александрович, 2007 год

1. Падалко О.В. Управление отходами: Западная Европа и Россия (сравнительный анализ) // Совр. Европа. 2002. - N 1(9). - С.95-101.

2. Систер В.Г., Мирный А.Н. Современные технологии обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов, М.: АКХ, 2003. - 303 с.

3. Концепция обращения с твердыми бытовыми отходами в Российской Федерации // Чистый город. 2003. - N 2(22). - С.36-48.

4. Носенко А.С. и др. Сервис транспортных и технологических машин (строительные, дорожные и коммунальные машины): Учеб. посо-бие/Шахтинский институт (филиал) ЮРГТУ. Шахты: ШИ (филиал) ЮРГТУ (НПИ), 2003.-565 с.

5. Карагодин В.И. Формирование и теоретическое обоснование основных направлений эффективного развития фирменного ремонта автомобилей. Дис. д-ра техн. наук. - М., 1997. - 547 с.

6. Техническая эксплуатация автомобилей / Е.С. Кузнецов, А.П. Болдин, В.М. Власов и др. М.: Наука, 2001. - 535 с.

7. Яговкин А.И., Кривчун Н.А. Новый подход к управлению производством технического обслуживания и ремонта машин // Эксплуатация и обслуживание транспортно-технологических машин: Межвузовский сб. науч. тр. /ТГНГУ. Тюмень: Феликс, 2005. - С.147-151.

8. Шевелёв Е.С. Закономерности формирования потока требований на техническое обслуживание // Эксплуатация и обслуживание транспорт-но-технологических машин: Межвузовский сб. науч. тр. / ТГНГУ- Тюмень: Феликс, 2005.-С. 131-132.

9. Захаров Н.С., Бачинин JI.B., Вознесенский А.В. Факторы, влияющие на потребность в ресурсах при эксплуатации автомобилей // Эксплуатация и обслуживание транспортно-технологических машин: Межвузовский сб. науч. тр. / ТГНГУ- Тюмень: Феликс, 2005. С.69-71.

10. Щетина В.А, Лукинский B.C., Сергеев В.И. Снабжение запасными частями на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1988. - 112 с.

11. Баловнев В.И., Данилов Р.Г. Базовые автомобили и тягачи строительных, дорожных и коммунальных машин. М.: МАДИ, 2000. - 69с.

12. Ермилов А.Б. Расчет и проектирование спецавтомобилей для сбора и вывоза твердых отходов. М.: МАДИ, 1988. - 89с.

13. Машины для городского хозяйства / Г.Л. Карабан, В.И. Баловнев, И.А. Засов, Б.А. Лифшиц. М.: Машиностроение, 1982. - 394с.

14. Твердые бытовые отходы (сбор, транспорт и обезвреживание): Справочник / Систер В.Г., Мирный А.Н., Скворцов Л.С. и др. М.: Изд-во Акад. коммун, хоз-ва им. К.Д.Памфилова, 2001. - 319 с.

15. Коммунальная техника 2001: Каталог-справочник. М.: Росбиз-нес, 2001.- 176 с.

16. Строительная, дорожная и специальная техника отечественного производства: Краткий справочник / А.А. Глазов, Н.А. Манаков, А.В. Панкратов. М.: ЗАО «Бизнес-арсенал», 2000.- 816с.

17. Баловнев В.И., Ермилов А.Б. Оценка технико-экономической эффективности дорожно-строительных машин на этапе проектирования. -М.: МАДИ, 1984.-102с.

18. Сборник нормативных материалов по труду для предприятий и организаций жилищно-коммунального хозяйства. М.: Стройиздат, 1981. -192с.

19. Утилизация твердых отходов: Пер. с англ. В 2 т. / Под ред. Д. Вилсона. М.: Стройиздат, 1985. - 684с.

20. Александровская З.И., Букреев Е.М., Медведев Я.М. Благоустройство городов. М.: Стройиздат, 1984. - 341 с.

21. Живов М.А., Лифшиц Б.А. Организация и технология уборки городов. -М.: Стройиздат, 1969.-288 с.

22. Санитарная очистка и уборка населенных мест: Справочник/ А.Н. Мирный, Н.Ф. Абрамов, Д.Н. Бельямовский и др.; Под ред. А.Н. Мирного. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1990. - 413 е.: ил. - ISBN 5274-00279-Х

23. Рекомендации по выбору методов и организации удаления бытовых отходов. ОНТИ АКХ, Москва, 1985,44с.

24. Ветрова Т.П. Эффективность утилизации твердых бытовых отходов: Автореф. дис. .канд. экон. наук/МГУ им. М.В.Ломоносова. М., 2000. - 22 с.

25. Дарулис П.В. Отходы областного города. Сбор и утилизация. -Смоленск: Изд-во Смядынь, 2000. 514 с.

26. Курамшин Ю.В. Опыт работы с отходами в малых городах Подмосковья на примере г. Протвино // Экол. вестн. Подмосковья. 1996. -N 4-5. - С.32-35.

27. Лифшиц А.Б. Современная практика управления твердыми бытовыми отходами // Чистый город. 1999. - N 1(5). - С.2-14.

28. Мирный А.Н., Абрамов Н.Ф. Твердые бытовые отходы букет проблем // Жил. и коммун, х-во. -1991. - N 6. - С.35-37.

29. Журкович В.В. Методические подходы и опыт разработки и создания технических средств обращения ТБО / Ин-т проблем региональной экономики РАН. СПб., 2002. - 39 с.

30. Лукинский B.C. Логистика автомобильного транспорта: концепция, методы, модели / Лукинский B.C., Бережной В.И., Бережная Е.В. и др. М.: Финансы и статистика, 2000. - 280 с.

31. Лукинский B.C., Зайцев Е.И., Бережной В.И. Модели и алгоритмы управления обслуживанием и ремонтом автотранспортных средств: Учеб. пособие. СПб.: СПбГИЭА, 1997. - 122 с.

32. Надежность и ремонт машин / В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тельнов, К.А. Ачкасов и др.; Под ред. В.В. Курчаткина. М.: Колос, 2000. - 776 с.

33. Решетов Д.Н., Иванов А.С., Фадеев В.З. Надежность машин. -М.: Высшая школа, 1988. 238 с.

34. ГОСТ 27.502-83. Надежность в технике. Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений. М.: Изд-во стандартов. Июль, 1984.

35. Войнов К.Н. Прогнозирование надежности механических систем. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. - 208 с.

36. Хазов Б.Ф., Дидусев Б.А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986. - 214 с.

37. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 132 с.

38. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. М.: Наука, 1971.-576с.

39. Шпаков B.C., Попов В.Н. Статистическая обработка экспериментальных данных: Учебное пособие.- М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003. 268 с.

40. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход: Пер. с нем. М.: Радио и связь, 1988. - 392с.

41. Патент RU 2278067 С1 МПК B65F 3/06. Мусоровоз кузовной закрытого типа / А.С. Носенко, В.П. Тулупов, Р.В. Каргин, А.А. Домницкий.-Заявл. 22.11.2004. Опубл. 20.06.2006, Бюл. №17.

42. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин.-М.: Машиностроение, 1983.-301с.

43. Водяник Г.М. Математическое моделирование технологических машин: Учеб. пособие / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: НГТУ, 1994.-256с.

44. Двигатели внутреннего сгорания / А.С. Хачиян, К.А. Морозов, В.Н. Луканин и др.; Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 1985. -310с.

45. Ястребкова О.А. О нормативно-правовых актах, действующих в сфере обращения с отходами производства и потребления // Горный журнал. 1997. - N 11-12. - С.258-259.

46. Домницкий А.А. Повышение эффективности вывоза твердых бытовых отходов оптимизацией маршрута мусоровоза // Перспектива-2007: Материалы Международного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых. Том 2. Нальчик: Каб.-Балк. ун-т, 2007. - С.30-32.

47. Маркова Е. В., Лисенков А. Н. Комбинаторные планы в задачах многофакторного эксперимента. -М.: Наука, 1979, 345 с.

48. Инасаридзе Е.Г., Петелин А.А. Проблемы планирования транс-портно-технологических систем // Эксплуатация и обслуживание транс-портно-технологических машин: Межвузовский сб. науч. тр. / ТГНГУ-Тюмень: Феликс, 2005. С. 58-59.