Studying the Normal Operation of Grain Harvesters within the Warranty Period

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Grain harvesters are used for no more than two months within a year. They must have maximum operating reliability, since even short downtime during the harvesting period result in large crop losses. The purpose of the study is to identify the causes of combine harvester failures within the warranty period.
Materials and Methods. Identifying consequences of failures and ensuring the reliability of grain harvesters are based on an improved classification of failures. In the process of studying, there have been proposed the ways to solve the problem of combine harvester downtime based on the analysis of the time for grain harvester troubleshooting. The category of severity of failure consequences was taken into account.
Results. Through monitoring in the period from 2018 to 2020, there were found failures of units and systems of grain harvesters with low reliability indexes within the warranty period. Most of the failures (59.2%) were found in Russian-manufactured combines, of which operational failures are 55.9%, structural failures – 26.7%, and production failures – 17.4%. The general patterns of changes in the average time for combine troubleshooting have been determined. A geometric model of a detail for the trouble-free operation of combines (header auger shaft) was created. The finite element analysis (ANSYS) was used to identify parts, which are subject to maximum workload. There have been identified units and parts, which fail to function within the warranty period, because of design and technological defects.
Discussion and Conclusion. In order to reduce the time to find the consequences of failures, it is necessary to create a more extensive network of enterprises providing a wide range of services, improve the organization of technical service and expand direct links with the manufacturers of equipment in order to respond quickly and make the necessary design and technological decisions.

Full Text

Введение

Важнейшим звеном в технологической цепочке производства зерновых культур и наиболее напряженной операцией является уборочный процесс. От его продолжительности во многом зависит уровень качества и количество полученного урожая [1–3].

Множество видов сельскохозяйственных культур, разнообразие погодных условий в регионах Российской Федерации требуют от производителей техники разработки и создания высокопроизводительных и надежных зерноуборочных комбайнов [1; 4; 5].

При этом в процессе эксплуатации комбайнов необходимо обеспечение высокого уровня безотказности функционирования [6–8]. Отказ какой-либо подсистемы приводит к нарушению всего комплекса технологических операций. Это может стать причиной снижения уровня работоспособности комбайнов как в гарантийный период, так и в течение всего срока службы [9–11].

Особенно важно в процессе эксплуатации комбайнов обеспечить и сохранить заложенные на этапах конструирования и производства параметры надежности [12; 13]. Наиболее ответственным с этой точки зрения является начальный период использования комбайнов. Нарушение правил эксплуатации и обслуживания комбайнов в гарантийный период может привести к возникновению преждевременных отказов [14–16].

Целью настоящего исследования является выявление конструктивных, производственных и эксплуатационных отказов, причин возникновения и времени на их устранение для агрегатов зерноуборочных комбайнов различных производителей в период гарантийной эксплуатации.

Обзор литературы

Стратегия развития агропромышленного и рыбохозяйственного комплексов РФ на период до 2030 года стимулирует приобретение значительного объема новой техники, в том числе комбайнов1. Для эффективного использования новых комбайнов необходим анализ производственного уровня параметров безотказности, долговечности и ремонтопригодности. Такие экспериментальные исследования позволяют установить общие зависимости изменения показателей надежности в различные периоды срока службы. Особенно это важно во время действия гарантии для выявления конструктивных и технологических недоработок и создания рекомендаций по их устранению [17–19].

Продолжительность использования комбайнов в технологических операциях в течение года не превышает двух месяцев [20; 21]. Поэтому комбайны должны иметь максимальные эксплуатационные показатели безотказности и долговечности. Возникновение в процессе уборочных работ непродолжительных простоев ведет к снижению урожайности и большим потерям зерна [8; 22; 23].

Согласно данным исследователей  зафиксированные простои машин на уборочных работах составляют от 10 до 50 % от общего времени использования комбайнов [3; 9]. Однако большинство исследователей при определении среднего времени устранения последствий отказов учитывают только оперативное и подготовительно-заключительное время (0,5–9 ч) [3; 7; 21]. В действительности затраты времени на организацию восстановления агрегатов составляют более 50 % от общего времени и достигают 70 ч [14; 15]. Длительные простои связаны с несвоевременным обеспечением техники запасными частями вследствие отсутствия развитой структуры технического сервиса [19; 24].

Поэтому ряд исследований посвящен вопросам обоснования оптимального времени простоя комбайнов из-за устранения последствий отказов. При этом учитывается сезонная нагрузка на один комбайн и весомые производственные и природно-климатические факторы [1; 9; 22].

В целом анализ видов и последствий отказов осуществляют с целью обоснования достаточности и эффективности принимаемых решений. При этом обеспечивается снижение вероятности возникновения и тяжести последствий отказов за исключением тех, которые могут привести к значительному ущербу объекта или окружающей среды, гибели или тяжелым травмам механизаторов, срыву выполнения поставленной задачи [4; 11].

Материалы и методы

При вычислении показателей надежности комбайнов (среднее время восстановления), согласно рекомендуемым положениям руководящего документа, предусматриваются следующие этапы: определение плана наблюдений, сбор данных о параметрах надежности,
статистическая обработка данных2. Для изделий серийного производства доверительная вероятность q = 0,9, относительная ошибка ɛ = 0,1. Для объектов, включающих как восстанавливаемые, так и невосстанавливаемые системы при определении среднего времени восстановления, рекомендуется план наблюдений [NUN], [NMT] или [NMr]. При плане наблюдений [NUN], с учетом доверительной вероятности q, предельной относительной ошибки ɛ, коэффициента вариации V (менее 0,4), вида закона распределения (закон Вейбулла) случайных величин (среднее время восстановления) на основании групп объектов-аналогов и ограниченного объема совокупности (М = 50), минимальное количество наблюдений комбайнов каждой марки составит N = 11. Для планов наблюдений [NMT] и [NMr] суммарное минимальное количество отказов будет равно 130–250, а общая наработка – суммарной величине гарантийной наработки контрольной группы комбайнов.

Достоверность установления последствий отказов и разработка путей повышения безотказности комбайнов основываются на исследуемой классификации отказов в гарантийный период (рис. 1). Она разработана на базе положений ГОСТа 27.310-953.

 

 
 
Рис. 1. Исследуемая классификация отказов комбайнов в гарантийный период
Fig. 1. Researched classification of combine failures within the warranty period
 

Распределение отказов на конструктивные, производственные и эксплуатационные производилось на основании комплекса международных, межгосударственных, национальных стандартов, стандартов заводов-изготовителей и основных документов в данной области. При этом использовался поэтапный принцип установления причины отказа с созданием экспертных комиссий и использованием современного испытательного или исследовательского оборудования, а именно: I этап – на базе подразделений официальных дилеров, осуществляющих гарантийное обслуживание комбайнов в регионе; II этап – в лабораториях учебно-научно-инновационного центра ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»; III этап – на производственных площадках и испытательных центрах заводов-изготовителей и их филиалов.

В гарантийный период эксплуатации зерноуборочных комбайнов не рассматривались катастрофические отказы (IV категория тяжести последствий отказов) вследствие того, что вероятность их возникновения при данных величинах наработки равна нулю.

Одним из важнейших показателей при устранении последствий отказов является время поиска причины отказа и восстановления узла. Длительность ремонта комбайнов в результате устранения последствий отказа в значительной степени зависит от метода определения местонахождения отказа [7; 9; 20]. Результаты ранее проведенных исследований эксплуатации комбайнов показали, что более 50 % времени в процессе ремонта затрачивается на обнаружение отказа и менее 50 % на устранение последствий отказа [12; 14; 15].

Для сокращения времени поиска местонахождения отказа необходимо, прежде всего, знание особенностей устройства и правил обслуживания и эксплуатации комбайнов [25]. Проведенный анализ баланса использования времени смены при эксплуатации комбайнов показал, что основными путями уменьшения являются следующие: значительное увеличение коэффициента технического использования; уменьшение временных затрат на цикловые технологические обслуживания; сокращение времени на устранение последствий отказов [1; 10; 23].

Среднее время устранения последствий отказов, с учетом категории тяжести для комбайнов, будет определяться суммой составляющих времени на его обнаружение, разборку агрегатов, восстановление деталей, доставку запасных частей, сборку агрегатов и т. п. Отсюда среднее время устранения последствий отказов для каждой категории определяется по следующей зависимости [7; 24]:

 tСРI,  II, III=j=1mi=1ntООi+tПИОi+tСj+tДj+tДРМj+tРМij+tУj+tРj+tПj/N,(1) 

где tооi – время обнаружения последствий i-го отказа, ч; tпиоi – время передачи оперативной информации о местонахождении i-го отказа, ч; tсj – время демонтажа j-го неисправного агрегата, ч; tдj – время доставки запасных частей и материалов для j-го неисправного агрегата, ч; tдрмj – время доставки на предприятие технического сервиса j-го неисправного агрегата (вторая и третья категории тяжести последствий отказа), ч; tрмij – время восстановления деталей (после отказа) и ремонта агрегата (вторая и третья категории тяжести последствий отказа), ч; tуj – время установки j-го неисправного агрегата, ч; tрj – время регулировки и проверки работоспособного состояния j-го агрегата после ремонта, ч; tпj – время доставки j-го агрегата к месту использования по назначению после устранения последствий отказа, ч.

Методика статистической обработки оценочных показателей надежности комбайнов позволяет получить основные характеристики рассматриваемой выборки A(N) с учетом трех категорий тяжести последствий отказов [17].

Некоторая часть отказов объектов исследования в процессе гарантийной эксплуатации может быть связана с конструктивными недоработками. Поэтому для создания точного и современного инструмента решения конструкторских задач в работе используется среда «КОМПАС-3D». Она позволяет создать пространственные геометрические модели деталей сложных конфигураций с последующим компьютерным решением на основе программного обеспечения системы автоматизированного проектирования [26; 27].

Одним из мощных пакетов программ по определению напряженно-деформированного состояния деталей и узлов является ANSYS. В работе проводится исследование некоторых деталей, обеспечивающих надежность агрегатов, с использованием конечно-элементного анализа опасных сечений в блоке программ ANSYS 14.5 [26; 27]. 

Результаты исследования

В хозяйствах Приволжского федерального округа в период с 2018 по 2020 гг. были проведены исследования по выявлению отказов комбайнов зарубежного и российского производства в гарантийный период.

Всего под наблюдением находились 66 комбайнов трех зарубежных («Десна-Полесье GS12», Claas Lexion 770 и John Deere W650) и трех отечественных (Acros-585, Acros-595 Plus и RSM-161) марок (по 11 каждой модели). Информация об устранении последствий отказов была получена благодаря непрерывному наблюдению за эксплуатацией комбайнов и из документов бухгалтерской отчетности. Основные внешние проявления отказов комбайнов, обнаруженные в период гарантийной эксплуатации, представлены на рисунках 2–5.

 

 
 
Р ис. 2. Внешние проявления отказов комбайнов Claas: a) обрыв цепочно-планчатого
транспортера; b) сворачивание валов в шлицевых соединениях
Fig. 2. External manifestations of failures of the Claas combine: a) breakage of the chain-slat conveyor;
b) collapse of the shafts in the spline joints
 
 
 
 
Рис. 3. Внешние проявления отказов комбайнов John Deere: a) разрушение шкива привода
режущего механизма; b) излом крышки КП; c) выход из строя подшипников и излом шнека жатки;
d) выход из строя пальцевого механизма и шнека

Fig. 3. External manifestations of failures of the John Deere combine: a) destruction of the cutter drive
pulley; b) break in the gearbox cover; c) failure of the bearings and the screw of the header;
d) failure of the finger mechanism and the screw
 
 
 
 
 
Рис. 4. Внешние проявления отказов комбайнов Acros-595 Plus: a) разрушение шкива привода
режущего механизма; b) излом граблины мотовила; c) выход из строя пальцевого механизма
шнека жатки и разрыв шнека; d) излом шкивов привода зерновой группы;
e), f) излом вала шнека жатки в двух проекциях; g) излом рычага регулировки шнека жатки;
h) выход из строя подшипников шкива леникса

Fig. 4. External manifestations of failures of the Acros-595 Plus combine a) destruction of the cutter
drive pulley; b) fracture tines of the reel; c) the failure of the finger mechanism of the auger of the
header, the gap of the screw; d) fracture of the pulleys of the drive grain group;
e), f) fracture of the shaft of the screw headers in two projections; g) a jog lever adjustment screw
headers; h) the failure of the bearings of the pulley leniks 
 
 
 
 
Рис. 5. Внешние проявления отказов комбайнов «Десна-Полесье GS12»: a) излом нижнего вала
транспортера наклонной камеры; b) трещина левой стороны рамы молотилки (по стрелке наложенная
усиливающая пластина); c) выход из строя редуктора выгрузного шнека; d) выход из строя
подшипников предохранительной муфты; e) излом вала мотовила; f) излом поворотного рычага

Fig. 5. External manifestations of failures of combine Desna-Polesie GS12: a) break of the lower shaft
of the inclined chamber conveyor; b) crack on the left side of the thresher frame (in the direction of the
arrow, a reinforcing plate applied); c) failure of the discharge screw reducer; d) failure of the bearings of
the pre-storage clutch; e) break of the reel shaft; f) break of the rotary lever
 

В таблицах 1 и 2 представлены основные характеристики отказов комбайнов по категориям тяжести последствий (категория I – отказ с пренебрежительно малыми последствиями, категория II – некритический отказ, категория III – критический отказ)4. Из таблиц 1 и 2 видно, что наибольшее количество отказов комбайнов как зарубежного, так и российского производства связано с эксплуатационными причинами возникновения – 57,0 (55,9) %5. Отказы комбайнов носят в основном внезапный характер – 84,9 (87,0) %. При этом примерно две трети от общего количества отказов комбайнов являются независимыми, 62,4 (67,0) %, и одна треть становится причиной возникновения целой цепочки других отказов агрегатов.

 

Таблица  1 Основные характеристики отказов комбайнов зарубежного производства

Table  1 The main characteristics of failures of foreign-made combines

 

Признак классификации отказа /Failure classification sign

Количество, ед./Amount,units

Распределение отказов по тяжести последствий, % /Distribution of failures by severity of consequences, %

Доля, % /Share, %

категория I /category I

категория II /category II

категория III /category III

Причина возникновения /Causes of failures

 

 

 

 

 

Конструктивная /Constructive

 

52

57,7

25,0

17,3

28,0

Производственная / Production

28

28,6

53,6

17,8

15,0

Эксплуатационная / Operational

106

53,8

29,2

17,0

57,0

Характер проявления /The nature of the manifestation

 

 

 

 

 

Внезапный / Sudden

158

42,4

37,3

20,3

84,9

Постепенный / Gradual

Перемежающийся / Intermittent

28

100,0

15,1

Взаимосвязь /Interconnection

 

 

 

 

 

 

Независимый / Independent

116

53,4

30,2

16,4

62,4

Зависимый / Dependent

70

47,1

34,3

18,6

37,6

Всего

186

51,1

31,7

17,2

100,0

 

 

Таблица  2 Основные характеристики отказов комбайнов российского производства

Table  2 Main characteristics of failures of russian-manufactured combines

 

Признак классификации отказа /Failure classification sign

Количество, ед./Amount, units

 

Распределение отказов  по тяжести последствий, % /Distribution of failures by severity of consequences, %

Доля, % /Share, %

категория I /category I

категория II /category II

категория III /category III

1

2

3

4

5

6

Причина возникновения /Causes of failures

 

 

 

 

 

Конструктивная /Constructive

 

72

56,9

25,0

18,1

26,7

Производственная /Production

47

29,8

48,9

21,3

17,4

Эксплуатационная /Operational

151

51,6

30,5

17,9

55,9

Характер проявления / The nature of the manifestation

 

 

 

 

 

Внезапный / Sudden

235

41,7

37,0

21,3

87,0

Постепенный / Gradual

Перемежающийся /Intermittent

35

100,0

13,0

Взаимосвязь /Interconnection

 

 

 

 

 

Независимый / Independent

181

49,7

32,1

18,2

67,0

Зависимый / Dependent

89

48,3

32,6

19,1

33,0

Всего

270

49,3

32,2

18,5

100,0

 

Наибольшее число конструктивных отказов комбайнов в гарантийный период относится к первой  категории тяжести – 57,7 (56,9) %; производственных – ко второй категории тяжести – 53,6 (48,9) %; эксплуатационных – к первой категории тяжести – 53,8 (51,6) %; внезапных – к первой и второй категориям тяжести – 79,7 (78,7) %; перемежающихся – к первой категории тяжести – 100,0 (100,0) %.

Таким образом, наибольшее число отказов всех видов относится к первой и второй категориям тяжести – 82,8 (81,5) %.

 

Таблица  3 Количество отказов зерноуборочных комбайнов

Table  3 Number of failures of grain harvesters

 

Марки зерноуборочных комбайнов /Grain harvester brands

Общее количество, ед. /Total, units

Распределение отказов по тяжести последствий, ед. /Distribution of failures by severity of consequences, units

Доля отказов, % /Bounce rate, %

категория I / category I

категория II / category II

категория III / category III

Зарубежные: все марки / Foreign: all brands

186

95

59

32

40,80

«Десна-Полесье GS12» / Desna-Polesie GS12

82

39

26

17

17,99

Claas Lexion 770

58

30

18

10

12,72

John Deere W650

46

26

15

5

10,09

Российского производства: все марки / Russian-manufactured: all brands

270

133

87

50

59,20

Acros-595 Plus

94

43

29

22

20,61

Acros-585

112

56

35

21

24,56

RSM-161

64

34

23

7

14,03

Всего отказов, ед. (%) / Total bounce rate, units (%)

456 (100)

228

(50)

146

(32)

82

(18)

100,00

 

Из таблицы 3 видно, что у комбайнов российского производства доля отказов от общего их числа составила 59,2 %, а у зарубежных – 40,8 %. Наиболее весомые (по стоимости и продолжительности устранения) отказы третьей категории тяжести составили 17,2 (18,5) % от общего количества.

При этом катастрофических отказов (IV категория тяжести) за период наблюдений не выявлено.

Для проведения полного статистического анализа исследуемой выборки по каждой из трех категорий тяжести последствий отказов использовался пакет программ6. Результаты статистической обработки экспериментальных данных представлены в таблице 4.

 

Таблица  4 Статистический анализ времени устранения последствий отказов комбайнов

Table  4 Statistical analysis of the time for troubleshooting the consequences of combine failures

 

Наименование статистического параметра /Statistical parameter name

Категории тяжести последствий отказов /Failure severity categories

I

II

III

Зарубежные /Foreign

Российские /Russian

Зарубежные /Foreign

Российские /Russian

Зарубежные /Foreign

Российские /Russian

1

2

3

4

5

6

7

Среднее значение выборки Аср, ч/отказ / Sample mean Аср , h/refusal

20,17

23,83

41,04

46,29

63,70

68,05

Дисперсия выборки σ2, ч/отказ /Sample variance σ2, h/refusal

29,41

41,50

139,07

111,14

91,26

145,94

Среднеквадратическое отклонение SВ, ч/отказ / Standard deviation SВ, h/refusal

5,42

6,44

11,79

10,54

9,55

12,08

Коэффициент вариации υ, % /The coefficient of variation υ, %

26,88

27,03

28,74

22,77

15,00

17,75

Ошибка среднего значения SР, ч/отказ /Mean error SР, h/refusal

0,81

0,93

1,18

1,24

1,56

1,63

Относительная ошибка среднего значения ɛ, % / The relative error of the mean ɛ , %

1,76

1,81

2,36

2,42

2,91

3,06

Ошибка среднеквадратического отклонения SS, ч/отказ / Standard deviation error SS, h/refusal

0,38

0,40

1,09

0,80

1,19

1,21

Ошибка коэффициента вариации Sυ, % / Coefficient of variation error Sυ, %

2,02

1,73

2,72

1,77

1,89

1,81

Коэффициент асимметрии AS /Asymmetry coefficient AS

–0,74

–1,17

–2,16

–1,13

–1,47

–0,70

Коэффициент эксцесса ES /Kurtosis coefficient ES

–1,88

–1,20

–0,19

–0,19

–0,01

–1,51

Среднее квадратическое значение S2, ч/отказ / Root mean square S2, h/refusal

20,87

24,66

42,62

47,87

64,19

69,06

Среднее гармоническое значение SR, ч/отказ / Harmonic mean value SR, h/refusal

19,77

22,69

35,53

44,56

61,49

65,10

Среднее линейное отклонение выборки SЛИН, ч/отказ / Sample linear deviation SЛИН, h/refusal

4,83

5,52

8,80

8,03

7,29

10,42

Коэффициент вариации по среднему линейному отклонению υЛИН, % / Coefficient of variation for the mean linear deviation υЛИН, %

23,94

23,16

21,44

17,35

11,44

15,31

Размах вариации R, ч/отказ /Swipe variation R, h/refusal

9,00

14,00

18,00

22,00

21,00

24,00

Максимальный элемент выборки В, ч/отказ / Maximum sample unit В, h/refusal

24,00

32,00

54,00

56,00

72,00

82,00

Минимальный элемент выборки С, ч/отказ / Minimum sample unit С, h/refusal

15,00

18,00

36,00

34,00

51,00

60,00

 

Получены величины коэффициента вариации среднего времени устранения последствий отказов комбайнов каждой категории, а именно: VI = 26,88 (27,03) %; VII = 28,74 (22,77) %; VIII = 15,00 (17,75) %. Полученные значения указывают на однородность исследуемой совокупности, так как полученные величины коэффициентов вариации менее 33 %.

Выявлено, что одной из деталей, имеющих низкую долговечность, является вал шнека жатки РСМ-081.27 (Power Stream 700) (27 % отказов комбайнов российского производства).
Для исследования напряженно-деформированного состояния вала шнека жатки была создана геометрическая модель в программе «КОМПАС-3D» (рис. 6).

Рис. 6. Геометрическая модель вала шнека жатки 

Fig. 6. Geometric model of the header auger shaft

 

Данная модель была объединена и использована в блоке программ конечно-элементного анализа ANSYS 14.5. Численная процедура статического анализа проводилась в рамках пакета ANSYS WorkBench. Для расчета напряженно-деформированного состояния вала шнека жатки Power Stream 700 под действием статических нагрузок использовался модуль Static Structural (рис. 7).

 

 
 
Рис. 7. Распределение напряжений и деформаций в сечениях вала шнека жатки
Fig. 7. Distribution of stresses and deformations in the sections of the header auger shaft
 
 

На данном этапе расчета были определены механические свойства материала Structural steel (для металлопродукции (круг, материал ‒ сталь 40Х), термически обработанной (закалка с отпуском), предел текучести σт = 785 Н/мм2, ударная вязкость KCV+20 не менее 111 Дж/см2, KCV–20 не менее 68 Дж/см2, KCU–70 не менее 49 Дж/см2), рабочая нагрузка (MКРmax = 660 Н∙м ), основные параметры детали (масса 3,5 кг, длина 240 мм, диаметр первой ступени 20 мм, диаметр шлицевой части 35 мм), граничные и начальные условия задачи и требуемая точность расчета7.

С помощью модулей Meshing и ICEM CFD генерировалась сетка конечных элементов. Она представляет собой по большей части гексаэдры. Там, где гексаэдр построить невозможно, были использованы тетраэдры. Сетка имеет два характерных параметра – наибольший и наименьший размеры элементов. В данном случае они равны 0,001 и 0,0006 м соответственно. Сетка конечных элементов состояла из 76 191 компонента. В ходе проведения серии вариативных расчетов исследовано распределение прочностных нагрузок в целевой зоне [26; 27].

В результате расчета в программе ANSYS 14.5 были получены распределения напряжений и деформаций вала шнека жатки, выявлены участки, подвергающиеся максимальной прочностной нагрузке. На рисунке 7 красным цветом показана область максимальной деформации (2,8802е–9 м). В этих местах в период гарантийной эксплуатации комбайнов происходило разрушение вала шнека жатки Power Stream 700 (рис. 4e, 4f).

Обсуждение и заключение

Проведенные трехлетние исследования на предприятиях сельхозпроизводителей Приволжского федерального округа позволили выявить детали и агрегаты, оказывающие наибольшее влияние на надежность и качество работы комбайнов в гарантийный период. При этом были выявлены детали и узлы, выходящие из строя в результате конструктивно-технологических недоработок заводов-изготовителей.

Большая доля отказов комбайнов приходится на агрегаты российского производства – 59,2 %; на зарубежные – 40,8 %. При этом отказы третьей категории тяжести составляют 17,2 (18,5) % от общего количества отказов. Большинство отказов комбайнов связано с эксплуатационными причинами – 57,0 (55,9) %. Признак проявления отказов комбайнов носит в основном внезапный характер – 84,9 (87,0) %. При этом примерно две трети от общего количества отказов комбайнов являются независимыми – 62,4 (67,0) %.

По результатам статистической обработки отказов, с учетом категорий тяжести, получены значения среднего времени устранения последствий отказов комбайнов: tсрI = 20,17 (23,83) ч, tсрII = 41,04 (46,29) ч, tсрIII = 63,70 (68,05) ч. Значительная продолжительность устранения отказов всех категорий тяжести свидетельствует о низком уровне организации технического сервиса комбайнов и отсутствии развитой сети современных сервисных предприятий.

Большое количество отказов (27 % от общего числа отказов комбайнов российского производства) по причине излома вала шнека жатки РСМ-081.27 (Power Stream 700) требует проведения срочных конструктивно-технологических мероприятий (по совершенствованию устройства регулировки муфты шнека, по изменению размеров вала в опасных сечениях, по замене конструкционного материала или совершенствованию технологии изготовления вала) на заводе-изготовителе.

Поэтому в дальнейшем необходимо рассмотреть вопросы оптимального размещения сети предприятий по оказанию широкой номенклатуры сервисных услуг в Приволжском федеральном округе, совершенствования организации технического сервиса и расширения прямых связей с заводами-изготовителями техники с целью быстрого реагирования и принятия конструктивно-технологических решений.

 

 

1           Об утверждении Стратегии развития агропромышленного и рыбохозяйственного комплексов Российской Федерации на период до 2030 года [Электронный ресурс] // Правительство РФ. Распоряжение от 12 апреля 2020 года № 993-р. URL: http://docs.cntd.ru/document/564654448 (дата обращения: 14.02.2021).

2           РД 50-690-89. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200035567 (дата обращения: 16.02.2021).

3           ГОСТ 27.310-95. Надежность в технике (ССНТ). Анализ видов, последствий и критичности отказов. М., 2002.

4           Там же.

5           Здесь и далее информация об отечественных комбайнах дается в скобках.

6           Статистика. Онлайн калькулятор [Электронный ресурс]. URL: https://allcalc.ru/node/883 (дата обращения: 16.02.2021).

7           ГОСТ 4543-2016. Металлопродукция из конструкционной легированной стали. Технические условия. М., 2019. 53 с.; Жатка РСМ-081.27. Руководство [Электронный ресурс]. URL: https://zinref.ru/000_uchebniki/04800selskoe_kombaini/003_20_00_zhatka_RSM-081_27_manual_zapchasti/000.htm (дата обращения: 16.02.2021)

 

×

About the authors

Vladimir A. Komarov

National Research Mordovia State University

Author for correspondence.
Email: komarov.v.a2010@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1910-2923
ResearcherId: G-8673-2018

Professor of the Chair of Technical Service of Machines,D.Sc. (Engineering)

Russian Federation, 68 Bolshevistskaya St., Saransk 430005

Mihail I. Kurashkin

National Research Mordovia State University

Email: mishakurashkin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3473-8081
ResearcherId: B-1295-2019

Postgraduate Student of the Chair of Technical Service of Machines

Russian Federation, 68 Bolshevistskaya St., Saransk 430005

References

  1. Shepelyov S.D., Cherkasov Yu.B., Shepelyov V.D. The Justification of Idle Time for Elimination of Consequences of Combine Harvesters Technical Failure. Vestnik KrasGAU = Bulletin of KrasGAU.2017; (5):45-51. Available at: http://www.kgau.ru/vestnik/2017_5/content/8.pdf (accessed 14.02.2021).(In Russ., abstract in Eng.)
  2. Zubko V., Roubik H., Zamora O., Khvorost T. Analysis and Forecast of Performance Characteristics of Combine Harvesters. Agronomy Research. 2018; 16(5):2282-2302. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.15159/AR.18.212
  3. Korolev A.Ye. [Comparative Reliability of Grain Harvesters]. NovaUm.Ru. 2019; (17):26-28.Available at: http://novaum.ru/wp-content/uploads/2019/03/Выпуск-17.pdf (accessed 14.02.2021).(In Russ.)
  4. Smilik V.A., Kipriyanov F.A., Vodolasko A.N. Assessments of Technical and Technological Reliability of Combine Harvesters and Self-Propelled Foragers. Izvestiya Mezhdunarodnoy akademii agrarnogo obrazovaniya = News of the International Academy of Public Education. 2018; 41(1):49-55. Available at: https://maaorus.ru/assets/files/journals/izvestiya-maao-vypusk-41-tom-1.pdf (accessed 14.02.2021).(In Russ., abstract in Eng.)
  5. Belomestnikh V.A., Perevalov V.M., Losev L.V. Reliability of Grain Combine Harvesters AСROS 580 at Operation under the Conditions of Irkutsk Region. Vestnik IrGSHA. 2017; (79):139-144. Available at: http://www.igsha.ru/science/files/v79.pdf (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  6. Belomestnykh V.A., Ilyin P.I., Rozhkov D.M. Assessment of the Reliability of Grain Corner Elements Combine “Vector 410” at Operation in the Garntian Period. Vestnik IrGSHA. 2017; (80):61-68.Available at: http://vestnik.irsau.ru/files/v80.pdf (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  7. Lebedev A.T., Pavlyuk R.V., Zakharin A.V., Lebedev P.A. Research of the Emerging Failures and the Time of Their Elimination Between the Main Systems of Grain Harvesting Combines. Tekhnicheskiy servis mashin = Technical Service of Machines. 2019; (3):33-39. Available at: http://vimtsm.ru/?p=234(accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  8. Kryukova N.S., Ostretsov V.N. Grain Combine Reliability Assessment Systems. Mezhdunarodnyy tekhniko-ekonomicheskiy zhurnal = The International Technical-Economic Journal. 2020; (1):22-28.(In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.34286/1995-4646-2020-70-1-22-28
  9. Subochev S.V., Nemtsev A.Ye., Kopteva I.V. The Influence of Basic Indexes of Reliability on the Efficiency of Grain Harvesters. Vestnik NGAU (Novosibirskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet) =Bulletin of NSAU (Novosibirsk State Agrarian University). 2014; 2(31):157-164. Available at: https://vestngau.elpub.ru/jour/article/view/245/62# (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  10. Erokhin G.N., Sazonov S.N., Konovsky V.V. On the Reliability of Modern Combine Harvester.Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta = Michurin State Agrarian University Bulletin. 2013; (6):59-63. Available at: http://www.mgau.ru/sciense/journal/PDF_files/6-2013.pdf (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  11. Shepelev S.D., Plaksin A.M., Cherkasov Yu.B. Service Life and Seasonal Loading Influencing the Indicators of Operational Reliability of Combine Harvesters. APK Rossii = Agro-Industrial Complex of Russia. 2016; 75(1):122-126. Available at: https://rusapk.sursau.ru/upload/iblock/dc9/apk-75.pdf (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  12. Komarov V.A., Nuyanzin E.A., Kurashkin M.I. Study of the Process of Putting into Storage of Combine and Self-Propelled Machinery in the Regional Agribusiness. Tekhnika i oborudovanie dlya sela = Machinery and Equipment for Rural Area. 2019; (5):32-36. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.33267/2072-9642-2019-5-32-36
  13. Komarov V.A., Nuyanzin Ye.A., Kurashkin M.I. Storage of Complex Agricultural Machinery in Mordovia. Selskiy Mekhanizator = Rural Mechanic. 2019; (9):38-40. Available at: http://selmech.msk.ru/919.html (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  14. Komarov V.A., Kurashkin M.I. [Study of Failures of Acros-595 Harvesters during the Warranty Period]. Selskiy Mekhanizator = Rural Mechanic. 2018; (6):38-39. Available at: http://selmech.msk.ru/618.html (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  15. Komarov V.A. Research of Technical Service Enterprises for Promoting Equipment Reliability (Case Study of Agro-Industrial Complex of the Republic of Mordovia). Vestnik Mordovskogo universiteta = Mordovia University Bulletin. 2018; 28(2):222-238. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201802.222-238
  16. Komarov V.A., Salmin V.V., Kurashkin M.I. Study of Master Plans of Technical Service Enterprises in Agricultural Sector. Inzhenerernyye tekhnologii i sistemy = Engineering Technologies and Systems. 2019;29(4):560-577. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.15507/2658-4123.029.201904.560-577
  17. Shepelev S., Shepelev V., Cherkasov Yu. Differentiation of the Seasonal Loading of Combine Harvester Depending on Its Technical Readiness. Procedia Engineering. 2015; 129:161-165. (In Eng.)DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.026
  18. Pristavka M., Kristof K., Findura P. Reliability Monitoring of Grain Harvester. Agronomy Research.2017; 15(3):817-829. Available at: https://www.researchgate.net/profile/Koloman_Kristof/publication/317304867_Reliability_monitoring_of_grain_harvester/links/593138640f7e9beee76dec1c/Reliability-monitoring-of-grain-harvester.pdf (accessed 16.02.2021). (In Eng.)
  19. Egorov A.V., Zubova E.V., Vakhrushev V.V. Assessing the Power Transmission Reliability Indicators of a John Deere 9600 Combine Harvester. APK Rossii = Agro-Industrial Complex of Russia. 2015;73:41-48. Available at: https://rusapk.sursau.ru/upload/iblock/87c/apk-73.pdf (accessed 16.02.2021).(In Russ., abstract in Eng.)
  20. Krupin A.Ye., Lisunov Ye.A., Kalashov A.A. The Reliability Analysis of Combine Harvester Don 1500 B. Vestnik NGIEI = Bulletin NGIEI. 2018; (2):42-53. Available at: http://vestnik.ngiei.ru/?page_id=1601 (accessed 16.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  21. Chepurin G.E. The Principle of Identity of Conditions for Zonal Tests of Grain Harvesters. Sibirskiy vestnik selskokhozyaystvennoy nauki = Siberian Herald of Agricultural Science. 2020; 50(3):83-93.(In Russ.) DOI: https://doi.org/10.26898/0370-8799-2020-3-9 (accessed 14.02.2021).
  22. Lomakin S.G., Berdyshev V.Ye. Assessing Technical Performance Level of Russian “Rostselmash” Combines. Vestnik FGOU VPO “Moskovskiy gosudarstvennyy agroinzhenernyy universitet imeni V.P. Goryachkina” = Moscow Goryachkin Agroengineering University Bulletin. 2017; (6):34-42. Available at: https://clck.ru/UAjXC (accessed 16.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  23. Shepelev S.D., Cherkasov Yu.B. Idle Time Coefficient of Grain Collectors as an Integrated Indicator of Technical Failure. Agrarnyy Vestnik Urala = Agrarian Bulletin of the Ural. 2017; (7):52-57.Available at: http://avu.usaca.ru/media/BAhbBlsHOgZmSSIoMjAxNy8xMS8xNS8xNF8zMF81Nl83MDJfX19fMjAxNy5wZGYGOgZFVA (accessed 14.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  24. Pavlyuk R.V., Lebedev A.T., Zhevora Y.I., Zubenko E.V. The Reliability Analysis of Combined Harvesters in the Usual Conditions of Operation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science.2020; 488. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/488/1/012033
  25. Špokas L., Adamčuk V., Bulgakov V., Nozdrovický L. The Experimental Research of Combine Harvesters. Research in Agricultural Engineering. 2016; 62(3):106-112. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.17221/16/2015-RAE
  26. Tkachev D.A., Trukhanov K.Yu., Shatalov M.I. Import of a Solid Model from the Compas-3D CAD-System to an ANSYS CAE-System. Elektronnyy zhurnal: nauka, tekhnika i obrazovanie = Electronic Journal: Science, Technology, and Education. 2017; (4). Available at: http://nto-journal.ru/search/keywords/1392/ (accessed 16.02.2021). (In Russ., abstract in Eng.)
  27. Abbasov A.E. Converting Three-Dimensional Computer Geometric Models for Optimization of Simulated Devices’ Parameters. Kompyuternye issledovaniya i modelirovanie = Computer Research and Modeling. 2015; 7(2):81-91. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.20537/2076-7633-2015-7-1-81-91

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Researched classification of combine failures within the warranty period

Download (117KB)
3. Fig. 2. External manifestations of failures of the Claas combine: a) breakage of the chain-slat conveyor; b) collapse of the shafts in the spline joints

Download (72KB)
4. Fig. 3. External manifestations of failures of the John Deere combine: a) destruction of the cutter drive pulley; b) break in the gearbox cover; c) failure of the bearings and the screw of the header; d) failure of the finger mechanism and the screw

Download (108KB)
5. Fig. 4. External manifestations of failures of the Acros-595 Plus combine a) destruction of the cutter drive pulley; b) fracture tines of the reel; c) the failure of the finger mechanism of the auger of the header, the gap of the screw; d) fracture of the pulleys of the drive grain group; e), f) fracture of the shaft of the screw headers in two projections; g) a jog lever adjustment screw headers; h) the failure of the bearings of the pulley leniks

Download (84KB)
6. Fig. 5. External manifestations of failures of combine Desna-Polesie GS12: a) break of the lower shaft of the inclined chamber conveyor; b) crack on the left side of the thresher frame (in the direction of the arrow, a reinforcing plate applied); c) failure of the discharge screw reducer; d) failure of the bearings of the pre-storage clutch; e) break of the reel shaft; f) break of the rotary lever

Download (69KB)
7. Fig. 6. Geometric model of the header auger shaft

Download (19KB)
8. Fig. 7. Distribution of stresses and deformations in the sections of the header auger shaft

Download (91KB)

Copyright (c) 2025 Komarov V.A., Kurashkin M.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Founded in 1990
Certificate of registration PI № FS77-74640 of December 24 2018.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».