Россия
Россия
Россия
сотрудник
Казань, Республика Татарстан, Россия
Россия
В настоящее время актуальной задачей производителей самоходной техники является замена комплектующих гидросистем производства ведущих мировых производителей на комплектующие гидросистем альтернативных отечественных производителей. Доля стоимости гидросистемы в составе себестоимости конечной техники по экспертным оценкам составляет от 5 до 25%. При этом в РФ компоненты гидросистем производятся в незначительных объёмах. Выпускаемые на территории РФ компоненты часто не соответствуют современным требованиям и поэтому в основном используются зарубежные комплектующие. Задача организации производства современных компонентов гидросистем является важнейшей задачей, направленной на обеспечение производства современной техники различного назначения в РФ. Настоящая работа проведена с целью оценки возможности организации консолидированного запроса, качественного развития существующих производств гидроаппаратуры и создания новых производственных мощностей. В работе составлен перечень типовой гидрораспределительной аппаратуры, применяемой в конструкции современной специализированной техники, обоснован типоразмерный ряд параметров гидрораспределительной аппаратуры. По результатам анализа рынка специализированной техники определена прогнозная потребность рынка по сегментам в гидрораспределительной аппаратуре до 2030 года. С целью оценки рынка гидрораспределительной аппаратуры для видов техники, не попавших в настоящее исследование, на основе экспертных мнений принимаем, что их рынок составляет 50% от рассмотренных видов техники. Анализ показал, что при производстве специализированной техники применяется гидрораспределительная аппаратура различных производителей и гидрораспределительная аппаратура является одним из дорогостоящих компонентов и занимает до 20% от всей стоимости гидросистемы спецтехники. Потенциальная ёмкость рынка гидрораспределительной аппаратуры РФ в перспективе до 2030 г. составит 1,34 млн шт. на общую сумму 56,9 млрд. руб.
гидравлический распределитель, секции, золотник, картридж, электромагнит, емкость рынка
Введение. Основным типом привода рабочих органов является гидравлический привод [1]. Кроме того, гидравлический привод широко применяется в ходовых системах самоходной специализированной техники, в том числе зерноуборочных комбайнов [2,3,4].
Основными преимуществами гидравлического привода являются энергонасыщенность, компактность, широкие возможности компоновочных решений самоходной специализированной техники при применении гидравлического привода, широкие диапазоны регулирования, большая дальность транспортирования энергоносителя (рабочей жидкости), высокий коэффициент полезного действия компонентов гидравлических систем.
В настоящее время актуальной задачей производителей самоходной техники является замена комплектующих гидросистем производства ведущих мировых производителей на комплектующие гидросистем альтернативных отечественных производителей [5].
Доля стоимости гидросистемы в составе себестоимости конечной техники по экспертным оценкам составляет от 5 до 25%. При этом в РФ компоненты гидросистем производятся в незначительных объёмах. Выпускаемые на территории РФ компоненты не полностью соответствуют современным требованиям и состоят в основном из зарубежных комплектующих [6].
Условия, материалы и методы. Настоящая работа проведена с целью оценки возможности организации консолидированного запроса, развития существующих производств гидроаппаратуры и создания новых производств.
В данной научно-исследовательской работе составлен перечень типовой гидрораспределительной аппаратуры, используемой при производстве специализированной техники, обоснован типоразмерный ряд параметров гидрораспределительной аппаратуры. По результатам анализа рынка специализированной техники определена прогнозная потребность рынка по сегментам в гидрораспределительной аппаратуре до 2030 года.
При производстве специализированной техники применяется гидрораспределительная аппаратура различных производителей. Гидрораспределительная аппаратура характеризуется [3,4]:
- основными мощностными параметрами (рабочее давление и расход рабочей жидкости);
- функциональными параметрами, характеризующихся особенностями переходных процессов, дополнительных функций;
- конструктивными особенностями (габаритные и присоединительные размеры, компоновка, тип конструкции).
Основным конструктивным параметром гидрораспределительной аппаратуры является тип конструкции – секционный или картриджный.
Мощностными параметрами гидрораспределительной аппаратуры являются расход и давление рабочей жидкости, определяющие конструктивные особенности, конфигурацию внутренних каналов и размеры деталей гидрораспределительной аппаратуры [7].
Корпусная деталь и запорно-регулирующий клапан (золотник) являются основными элементами гидрораспределительной аппаратуры. Корпусная деталь для золотникового гидрораспределителя представляет собой чугунный корпус. Корпусная деталь для распределителя картриджного типа представляет собой стальную втулку, вворачиваемую в корпус блока гидрораспределителей (клапанов). Величина условного прохода определяет размеры золотника (диаметр и ширину проточек) и размеры смежных отверстий корпусной детали.
В системах монтажа стыковой, модульной и встраиваемой гидроаппаратуры широко применимы гидроблоки или монтажные плиты (далее – гидроблоки), обеспечивающие максимально возможную компактность конструкции, позволяя исключить лишние трубопроводы, облегчить условия монтажа, техническое обслуживание и существенно снизить гидравлические потери в соединительных каналах.
Новым направлением развития монтажных систем является создание так называемых интегральных схем специальных гидроблоков на базе аппаратуры ввертного монтажа, позволяющих реализовать типовые схемные решения (подъем и опускание груза, переключение систем с различными давлениями и др.) в серийно выпускаемых машинах и оборудовании.
Гидроблок представляет из себя изделие, изготовленное из конструкционной стали или дюралюминия, на боковых поверхностях которого расположены стыковые или модульные элементы и отверстия для подключения внешних гидравлических магистралей, а внутри выполнены каналы между элементами в соответствии с принципиальной гидравлической схемой. Основными функциональными параметрами гидрораспределительной аппаратуры являются количество секций, количество позиций золотников, количество рабочих линий.
В Российской Федерации существуют предприятия, которые занимаются разработкой и производством гидрораспределительной аппаратуры. Разработкой и крупносерийным производством занимаются АО «КЭМЗ», ООО «Саратовдизельаппарат», АО Гаврилов-Ямский машиностроительный завод «АГАТ». Мелкие серии гидрораспределителей производят АО «Пневмостроймашина», ООО «ГИДРОНТ», ООО «АйЭмГидро», АО «Павловский машиностроительный завод «Восход», ОАО «НПП «ТЕМП» им. Короткова», ООО «Промышленная гидравлика».
Результаты и обсуждение. Анализ [8, 9] показал, что при производстве специализированной техники применяется гидрораспределительная аппаратура различных производителей. Гидрораспределительная аппаратура является одним из дорогостоящих компонентов и составляет до 20% от всей стоимости гидросистемы спецтехники (рис. 1).
Рис. 1 – Распределение долей компонентов в составе гидросистемы для одной единицы техники
На основе данных Федеральной таможенной службы, Росстат, Ассоциации Росспецмаш общая ёмкость рынка гидрораспределительной аппаратуры с учётом ввезённой специализированной техники по состоянию на 2021 год составляет 26,4 млрд. руб.
Обзор гидросистем специализированной техники [10, 11] и экспертных данных показал, что в составе основных видов специализированной техники (сельскохозяйственной, дорожно-строительной, коммунальной, горнорудной и иной), в основном, применяются золотниковые типы гидрораспределителей.
Первичный рынок гидрораспределительной аппаратуры для обеспечения внутреннего производства специализированной техники согласно выбранному перечню специализированной техники составляет 54,1 тыс. гидрораспределителей в год (в денежном выражении 2,2 млрд. руб.), в том числе для отечественного рынка сельскохозяйственной техники и оборудования – 36,9 тыс. шт., для отечественного рынка строительно-дорожной и коммунальной техники и оборудования - 17,2 тыс. шт.
При проведении количественной оценки вторичного рынка гидрораспределительной аппаратуры [12] за 2021 год расчёт потребности выполнен исходя из потребности на ремонт гидросистем в размере 30% от первичного рынка. При этом допускаем, что потребность вторичного рынка в 2021 году обоснована потребностью ремонта специализированной техники, выпущенной ранее, в которой применены компоненты гидросистем иных производителей.
С целью оценки рынка гидрораспределительной аппаратуры для остальных видов техники, не попавших в настоящее исследование, на основе экспертных мнений принимаем, что их рынок составляет 50% от рассмотренных видов техники [13, 14, 15].
Результаты расчетов представлены в виде диаграмм (рис. 2-6).
Рис. 2 – Рынок гидрораспределительной аппаратуры в единицах гидрораспределителей по рядам давлений и размерным группам для рабочего давления до 250 бар в натуральном выражении по данным производства специализированной техники в РФ за 2021 г.
Рис. 3 – Рынок гидрораспределительной аппаратуры в единицах гидрораспределителей по рядам давлений и размерным группам для рабочего давления до 250 бар в денежном выражении по данным производства специализированной техники в РФ за 2021 г.
Рис. 4 – Рынок гидрораспределительной аппаратуры в единицах гидрораспределителей по рядам давлений и размерным группам для рабочего давления от 250 до 400 бар в натуральном выражении по данным производства специализированной техники в РФ за 2021 г.
Рис. 5 – Рынок гидрораспределительной аппаратуры в единицах гидрораспределителей по рядам давлений и размерным группам для рабочего давления от 250 до 400 бар в денежном выражении по данным производства специализированной техники в РФ за 2021 г.
Из рисунка 2 видно, что наиболее востребованной является секция в диапазоне рабочего давления до 250 бар с параметром расхода 40-70 л/мин.
При расчёте рынка электромагнитов с типами управляющего воздействия электрический и электрогидравлический для каждой секции принимаем по два электромагнита на секцию. Мощностные параметры электромагнитов для секций с электрогидравлическим управлением не зависят от мощностных параметров гидрораспределительной аппаратуры и расчёт рынка электромагнитов для секций с электрическим управлением (рис. 6) выполнен без сегментации по мощностным параметрам гидрораспределительной аппаратуры по данным производства специализированной техники в РФ за 2021 г.
Рис. 6 – Рынок секций гидрораспределительной аппаратуры с сегментацией по способам управления, рынок электромагнитов в натуральном и денежном выражении
Анализ полученных данных показал, что в рассматриваемых видах техники превалирует гидрораспределительная аппаратура с электро- и электро-гидроуправлением [16,17, 18].
Выводы. Наиболее массовый сегмент при производстве специализированной техники – гидрораспределительная аппаратура с рабочим давлением до 250 бар и диапазоном расхода от 40 до 70 л/мин, в натуральном выражении для первичного рынка по данным 2021 г. составляет 35,4 тыс. шт., денежном выражении – 1,5 млрд. руб. с потенциальной ёмкостью 406,9 тыс. шт. или 17,3 млрд. руб.
Общая потребность электромагнитов составляет 169,7 тыс. шт. на общую сумму 203,6 млн. руб., из них доля электромагнитов для пропорционального управления составляет 81,5 тыс. шт. на сумму 97,8 млн. руб.
Общая потребность в гидрораспределительной аппаратуре с учетом вторичного рынка и аппроксимацией на остальную технику по данным 2021 г. составляет 105,6 тыс. шт. на общую сумму 4,5 млрд. руб.
Потенциальная ёмкость рынка гидрораспределительной аппаратуры РФ в перспективе до 2030 г. [19] составит 1,34 млн. шт. на общую сумму 56,9 млрд. руб. При сохранении доли рынка потребность у отечественных производителей в гидрораспределительной аппаратуре составит 227 тыс. шт. на сумму 9,7 млрд. руб.
1. Фазы газораспределения гидроуправляемых клапанов ДВС / Н. Р. Адигамов, А. В. Неговора, Л. А. Зимина, А. В. Максимов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2021. - Т. 16, № 4(64). - С. 47-52. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-47-52.
2. Belinsky, A. Theoretical investigation of increasing efficiency of combine harvester operation on slopes / A. Belinsky, B. Ziganshin, A. Valiev [et al.] // Engineering for Rural Development, Jelgava. Vol. 18. - Jelgava: 2019. - P. 206-213. - DOIhttps://doi.org/10.22616/ERDev2019.18.N252.
3. Badretdinov, I. D. Examination of the Airflow Uneven Distribution over the Combine Harvester Cleaning System / I. D. Badretdinov, S. G. Mudarisov, D. T. Khaliullin // Mathematical Modelling of Engineering Problems. - 2022. - Vol. 9. - No 2. - P. 371-378. - DOIhttps://doi.org/10.18280/mmep.090210.
4. Исследование гидравлического привода клапанов ГРМ / А. В. Максимов, Л. А. Зимина, Н. Р. Адигамов, Б. Г. Зиганшин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2022. - Т. 17, № 2(66). - С. 84-91. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-84-91.
5. Габдрафиков, Ф. З. Насос-форсунка дизеля с кольцевым управляющим клапаном / Ф. З. Габдрафиков, И. Н. Айсуваков, И. Г. Галиев // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2020. - Т. 15, № 1(57). - С. 68-75. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2020-68-75.
6. Оценка распределения капель дезинфицирующей жидкости по обрабатываемой поверхности / Б. Л. Иванов, Б. Г. Зиганшин, А. И. Рудаков, М. А. Лушнов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2019. - Т. 14, № 3(54). - С. 103-107. - DOIhttps://doi.org/10.12737/article_5db969d80165a4.44685655.
7. Теория распыливания жидкости форсунками / Б. Л. Иванов, Б. Г. Зиганшин, Р. Ф. Шарафеев, И. Р. Сагбиев // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2019. - Т. 14, № 2(53). - С. 95-99. - DOIhttps://doi.org/10.12737/article_5d3e174f90fe69.76703992.
8. Кабаков, М.Г. Технология производства гидроприводов: учебное пособие / М.Г. Кабаков, С.П. Стесин. М.: Машиностроение. 1974. 192 с.
9. Василенко, В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: справочник / В.А. Василенко, В.Н. Берман, И.Н. Якушина [и др.]. М.: 1983. 301 с.
10. Гуськов, В.В. Объемные гидро-и пневмомашины и передачи: учебное пособие для вузов / В.В. Гуськов, А.Ф. Андреев, Л.В. Барташевич [и др.]. Минск: Высшая школа. 1987. 310 с.
11. Прокофьев, В.Н. Машиностроительный гидропривод: учебное пособие / В.Н. Прокофьев, Л.А. Кондаков, Г.А. Никитин, В.Н. М.: Машиностроение. 1978. 495 с.
12. Черноиванов В.И., Краснощеков Н.В. О формировании вторичного рынка сельскохозяйственной техники // Достижения науки и техники АПК. 2009. №10. С. 9-11.
13. Стратегия развития сельскохозяйственного машиностроения России на период до 2030 года [Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 7 июля 2017 г. № 1455-р].
14. Клубничкин, В.Е. Краткий анализ тенденций развития лесозаготовительных машин/ В.Е. Клубничкин, Е.Е. Клубничкин, А.Б. Карташов // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2020. № 3 (130). С. 93-102.
15. Интернет-портал «Росспецмаш-Стат» [Электронный ресурс]. URL: https://rosspetsmash.ru/rosspetsmash-stat (дата обращения: 16.01.2023).
16. Исследование гидравлического привода клапанов ГРМ / А. В. Максимов, Л. А. Зимина, Н. Р. Адигамов, Б. Г. Зиганшин // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2022. - Т. 17, № 2(66). - С. 84-91. - DOIhttps://doi.org/10.12737/2073-0462-2022-84-91.
17. Karpachev, S.P. Simulation of Salix Harvesting and Processing Technology Using Soft Containers (2020) E3S Web of Conferences, 161, art. no. 01047.www.e3sconferences. org/doi:https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016101047
18. Karpachev, S.P., Bykovskiy, M.A. Selecting a harvester head using digital modeling 2021 IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 806(1), 012015.
19. Expanding Combustion Knowledge - Lotus AVT [Электронный ресурс]. URL: https://lotusproactive.wordpress.com/2014/04/09/ expanding-combustion-knowledge-lotus-avtsystem/?shared=email&msg=fail/ (дата обращения 16.01.2023).
