CC BY
005.20.01 - ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА _(ТЕХНИЧЕСКИЕ НА УКИ)_
Д.Н. Раднаев, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected] Д-Ц.Б. Бадмацыренов, ассистент, e-mail: [email protected] О.Г. Зимина, ст. преподаватель, e-mail: [email protected] Бурятская государственная сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова, г. Улан-Удэ
УДК 631.311:631.11
К ОБОСНОВАНИЮ ПОКАЗАТЕЛЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОСЕВНЫХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ
Для сельского хозяйства страны разрабатываются и выпускаются различные технические средства для возделывания сельскохозяйственных культур по инновационным ресурсосберегающим технологиям. Оценка эффективности рабочих процессов технических средств может осуществляться на базе комплекса числовых характеристик. В качестве удельного показателя при оценке технико-экономической эффективности сельскохозяйственной техники используют энергоемкость, металлоемкость и др. Обобщенная техническая информация, содержащаяся в каталогах, проспектах, справочных материалах, и результаты статистического анализа посевных машин и агрегатов позволяют разделить машины и комплексы по значению kэ на две типоразмерные группы. На основании этого разработана шкала оценки перспективности посевных машин и комплексов, которая позволяет обосновать выбор посевных машин и агрегатов в зависимости от почвенно-климатическихусловий с учетом агроэкологических ограничений.
Ключевые слова: технология, выбор посевных машин и комплексов, удельный показатель, показатель эффективности.
D.N. Radnaev, Dr. Sc. Engineering, Prof.
D-Ts.B. Badmatsyrenov, assistant O.G. Zimina, Senior lecturer
ON THE SUBSTANTIATION OF THE EFFICIENCY INDICATOR OF SOWING MACHINES AND COMPLEXES
For the country's agriculture, various technical means for cultivating crops using innovative resource-saving technologies are developed and produced. Evaluation of the efficiency of working processes of technical means can be carried out on the basis of a complex of numerical characteristics. As a specific indicator in assessing the technical and economic efficiency of agricultural machinery, energy intensity, metal intensity and others are used. Generalized technical information contained in catalogs, prospectuses, reference materials and the results of statistical analysis of sowing machines and aggregates allows us to divide machines and complexes by kE value into two size groups. Based on this, a scale for assessing the prospects of sowing machines and complexes has been developed, which allows us to justify the choice of sowing machines and units depending on soil and climatic conditions, taking into account agroecological restrictions. The purpose of the study is to develop a mechanism for selecting the most effective sowing machines and complexes.
Key words: technology, selection of sowing machines and complexes, specific indicator, efficiency indicator.
Введение
Для сельского хозяйства страны разрабатываются и выпускаются различные технические средства для возделывания сельскохозяйственных культур по инновационным ресурсосберегающим технологиям. При формировании технико-экономического условия для проектирования технологий сельскохозяйственного производства и выборе технических средств особое значение уделяют оптимальным техническим параметрам системы для соответствующих условий эксплуатации [3, 4, 5, 7, 13].
Ранее было сформулировано, что «за последние годы, во-первых, сельскохозяйственные товаропроизводители находятся в различных технико-экономических ситуациях и поэтому вынуждены осуществлять свою производственную деятельность на различных уровнях культуры земледелия и используемые технологии соответствуют производственно-ресурсному потенциалу конкретного хозяйства. Для получения экономически оправданного урожая не представляется возможным рекомендовать единую унифицированную технологию для существующего многообразия природных и хозяйственных условий. Она должна быть дифференцированной и максимально адаптированной к конкретным условиям. При этом необходимо использовать ресурсосберегающие технологии, учитывая главную составляющую - почвенно-климатические условия региона. Во-вторых, современный скачок в создании материально-технической базы сельского хозяйства связан с применением энергонасыщенных тракторов со шлейфом новых комбинированных сельскохозяйственных машин. В связи с этим наблюдается явное несоответствие между новыми возможностями энергонасыщенных тракторов и существующими технологиями возделывания сельскохозяйственных культур, которые базировались на применении маломощных тракторов» [11]. В связи с этим проблема экономической оценки технических средств сельскохозяйственного производства является весьма значимой. Цель работы - создание механизма выбора наиболее эффективных посевных машин и комплексов.
Материал и методы исследования
При формировании технико-экономического условия для проектирования технологий сельскохозяйственного производства и выборе технических средств особое значение уделяют оптимальным техническим параметрам системы для соответствующих условий эксплуатации.
Оценка эффективности рабочих процессов технических средств может осуществляться на базе комплекса числовых характеристик, называемых показателями эффективности. Поэтому важны результаты, полученные по упрощенным зависимостям с помощью методов математического моделирования. В качестве удельного показателя при оценке технико-экономической эффективности сельскохозяйственной техники используют энергоемкость, металлоемкость и др. [1, 2, 6, 8-10, 12].
Выбор базового образца агрегата целесообразно осуществлять по значению обобщенного показателя оценки как наиболее комплексного показателя оценки эффективности. Для вычисления последней необходима только информация о технических параметрах системы. Такой показатель эффективности по существу представляет собой алгоритм, отражающий взаимосвязь параметров системы. Выбор базового образца агрегата включает следующие основные этапы: систематизацию исходной технической информации, содержащейся в каталогах, проспектах и т.п.; табулирование данных; расчет удельной машины по зависимости Ww и Куд; расчет соответствующего показателя эффективности, например по значению Эко; разделение всех машин по значению Эко на типоразмерные группы (например на две группы); выбор агрегата-эталона целесообразно осуществлять по значению обобщенного показателя оценки с учетом, что по общепринятой методике для определения производительности эталонного гектара используются тракторы класса 3 (например агрегат ДТ-75 + 3 СЗС-2,1).
Для загрузки энергонасыщенных тракторов целесообразно использовать комбинированные машины, выполняющие одновременно несколько технологических операций. При этом необходимо учитывать ресурсосберегающие составляющие производственного процесса, которые актуальны в современных условиях. Это уменьшение уплотнения почвы, вероятности возникновения ветровой эрозии, испарения почвенной влаги, экономия топливо-смазочных материалов и экономия трудовых ресурсов.
Результаты исследования и их обсуждение
Известно, что в качестве удельного показателя при оценке технико-экономической эффективности сельскохозяйственной техники в ряде случаев используют энергоемкость, металлоемкость и другие, полученные на их основе.
Энергоемкость процесса оценивают показателем:
^ = , (1)
где N - установленная мощность двигателя, кВт; Ж - сменная производительность, га /см.
Металлоемкость агрегата является показателем отношения массы машины к производительности:
Оуд = О/Жсм, (2)
где G - вес машины, кг.
Обобщенный показатель является наиболее комплексной оценкой эффективности и эквивалентом комплекса двух показателей - энерго- и металлоемкости:
= Nyд / Жуд, (3)
где Жуй = /О - удельная производительность» [11].
Показатель Эыс можно рассматривать как наиболее общую комплексную оценку эффективности машины.
к э = Эng / Ээт , (4)
где Э n0 - показатель эффективности для оцениваемой машины; Ээт - показатель эффективности для агрегата эталона.
Обобщенная техническая информация, содержащаяся в каталогах, проспектах, справочных материалах, и результаты статистического анализа посевных машин и агрегатов представлены в таблице 1 [11].
Таблица 1
Основные параметры посевных агрегатов и комплексов
№ Состав агрегата Установ. мощ. кВт Ширина захвата, В м Масса агрегата, в кг Произв. га/ч ч £ и м е о г р е н г> £ ч £ ч о в 00 63 о & £ Обобщ. показатель Эка Коэф. оценки, к э
1 МТЗ-82+Эра-П 55,16 2,5 4960 2,5 22,1 0,0005 44,13 0,79
2 МТЗ-82+СЗ-3,6-10 55,16 3,6 4280 3,1 17,9 0,00072 24,86 0,45
3 ДТ-75М+3 СЗС-2,1 80 6,3 10200 3,3 24,2 0,00032 75,76 1,36
4 Т-150К+ 20бь-4-ЗТ 121,4 8,0 12550 5,0 24,3 0,0004 60,75 1,1
5 Т-150К +ПК-4,2 121,4 4,2 11235 4,6 26,4 0,00043 66,0 1,19
6 ДТ-75М+ 2 Эра-П 80 5,0 10050 5,0 16,0 0,0005 32,0 0,57
7 Т-150К+ АУП-18.05 121,4 4,5 10695 4,0 30,3 0,00037 82,0 1,47
8 Т-150К+ СЗС-6 121,4 6,15 11735 5,5 21,9 0,00047 46,6 0,84
9 Т-150К+СЗПЦ-12 121,4 12,0 12375 12,0 10,1 0,00097 10,41 0,02
10 К-700+ СЗПЦ-12 147,1 12,0 17665 12,0 12,3 0,00068 18,0 0,32
11 ДТ-75М+ СЗС-4,2 80 4,2 8610 3,2 25,0 0,00037 67,6 1,21
12 К-700+ЗСЗС-2,! 147,1 10,5 20510 10,0 14,7 0,00049 30,0 0,54
Продолжение таблицы 1
13 К-700+ Обь-8 147,1 7,4 17000 5,6 26,3 0,00033 79,6 1,43
14 К-700+СЗС-12 198,6 12,3 20750 11 18,1 0,0005 36,1 0,65
15 К-701+ СЗС-14 198,6 14,6 21700 14 14,2 0,00064 22,2 0,4
16 К-701+СЗС-6 147,1 6,5 16700 5,5 26,7 0,00033 81,0 1,45
17 К-700+Лидер-С 147,1 8,2 17000 5,6 26,3 0,00033 79,5 1,43
18 К-701+ПК-8,5 Кузбасс 198,6 5,5 22600 8,5 23,4 0,00037 63,1 1,13
19 К-700+ПК-6,1 147,1 6,1 18500 6,1 24,1 0,00033 73,0 1,31
20 К-701+ ПК-9,7 198,6 9,7 23900 9,7 20,5 0,0004 51,3 0,92
21 К701+ПК-12,2 198,6 12,2 25000 12,2 16,3 0,00049 32,2 0,58
22 К-701+ППК-8,2 198,6 8,2 27500 8,2 24,2 0,0003 80,7 1,45
23 К-701+ ПИК-12,4 198,6 12,4 30900 12,4 16,0 0,0004 40,0 0,72
24 Конкорд 4012/2000 198,6 12,2 21040 12,0 16,5 0,0005 33,1 0,59
25 Топмастер 198,6 12,2 24400 11,3 17,6 0,00046 38,2 0,69
26 К-700+М8С 145 6 18800 9,0 16,1 0,00048 33,6 0,6
27 К-701+ДМ8 Рпшега 601 198,6 6 18000 9,0 22,1 0,00050 44,1 0,79
28 Т-150К+Солитер 10-600 121,4 6 11815 9,0 13,5 0,00076 17,8 0,32
29 ДТ-75+3 СЗС-2,1 58,8 3,3 10100 3,3 17,8 0,00032 55,6 эталон
Статистические данные из таблицы 1 позволили разделить машины и комплексы по значению k э на две типоразмерные группы. Первая - k э < 1 и вторая - kэ > 1. Оценка уровня эффективности машины может быть дифференцированной. При этом необходимо учесть имеющийся разброс показателей машин, который наблюдается внутри ряда типоразмерных групп (рис).
1,6
1,4
1,2
1
£ 0,8
X
со
си
т О
0,2
0
0 2 4 6 8 10 12 14
производительность W, га/ч
Рисунок - Области оценки эффективности машин
Такой разброс может быть следствием как конъюнктуры производства и спроса, так и условий эксплуатации. На рисунке можно указать зону между кривыми А и Б, которые характеризуют посевные машины и комплексы, имеющие средний технический уровень. Посевные
машины и комплексы, расположенные выше кривой Б, являются неперспективными. Перспективными образцами посевных машин и комплексов являются те, которые располагаются ниже кривой А. На основании этого может быть разработана шкала оценки перспективности посевных машин и комплексов в виде таблицы 2.
Таблица 2
Шкала оценки перспективности посевных машин и агрегатов
Соотношения между коэффициентами и их значения Оценка машины Перспективность машины, агрегата
1,26 < кЭ < 1,50 Ниже среднего уровня Неперспективное
1,1 < к э < 1,25 Выше среднего уровня Малоперспективное
0,76 < к э < 1,0 Соответствует среднему уровню Неперспективное
0,36 < кЭ < 0,75 Соответствует лучшим современным образцам Перспективное
0 < кэ < 0,35 Выше лучших современных образцов Весьма перспективное
Анализ шкалы оценок перспективности посевных машин и агрегатов позволяет выявить резервы повышения эффективности различных машин и комплексов, и их применение в конкретных ситуациях должно иметь ограничения.
Во-первых, определение параметров, соответствующих значению 0 < к э < 0,75, будет связано с использованием посевных комплексов большой ширины захвата. Однако в условиях небольшого хозяйства с малой площадью посевов или с полями коротких гонов использование широкозахватных посевных комплексов неэффективно. Во-вторых, использование посевных комплексов большой ширины захвата будет связано с использованием совмещения различных функций рабочего органа. Например, при применении воздушного потока для транспортирования семян, удобрений и лапы - сошника, который одновременно рыхлит почву, вносит удобрения, и в подсошниковом пространстве, предусмотрены различные конструкции для полосового способа посева.
Выводы
Оценка эффективности рабочих процессов технических средств может осуществляться на базе комплекса числовых характеристик. В качестве удельного показателя при оценке технико-экономической эффективности сельскохозяйственной техники используют энергоемкость, металлоемкость и др. Разработана шкала оценки перспективности, которая позволяет обосновать выбор посевных машин и комплексов в зависимости от почвенно-климатических условий с учетом агроэкологических ограничений.
Данная шкала позволяет объективно выявить эффективность и перспективность выпускаемых и разрабатываемых посевных машин и комплексов. Анализ составляющих шкалы дает возможность выявить резервы повышения эффективности различных машин и комплексов посева.
Библиография
1. Волков С.Н. Экономико-математические методы в землеустройстве. - М.: Колос, 2007. -
696 с.
2. ГордеевА.С. Моделирование в агроинженерии: учебник. - СПб.: Лань, 2014. - 384 с.
3. Дмитренко А.И., Бурьянов А.И., Горячев Ю.О. Несущие и технологические системы для построения сельскохозяйственных агрегатов // Тракторы и сельхозмашины. - 2017. - № 5. - С. 19-31.
4. Ежевский А.А. Техническая и технологическая обеспеченность с.-х. производства России на 2013-2020 годы // Сельхозмашины и технологии. - 2014. - № 1. - С. 3-6.
5. Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Создание интенсивных машинных технологий и энергонасыщенной техники для производства основных групп продовольствия // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2016. - № 3. - С. 2-5.
6. КошурниковА.Ф. Основы научных исследований: учеб. пособие. - Пермь: ИПЦ «Прокростъ», 2014. - 317 с.
7. Маслов Г.Г., Журий И.А. Перспективные составы машинно-тракторных агрегатов для совмещения операций // Тракторы и сельхозмашины. - 2017. - № 2. - С. 47-52.
8. Милаев П.П., Назаров Н.Н. Инженерное проектирование эффективных технологий возделывания сельхозкультур // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2016. - № 7. -С. 2-6.
9. Герасимов Б.И., Дробышева В.В., Злобина Н.В.и др. Основы научных исследований - М.: ФОРУМ, 2009. - 272 с.
10. Крутов В.И., Грушко И.М., Попов В.В. и др. Основы научных исследований: учебник для техн. вузов / под ред. В.И. Крутова, В В. Попова. - М.: Высшая школа, 1989. - 400 с.
11. Раднаев Д.Н. Методологические основы разработки технологий и технических средств посева при возделывании зерновых культур в условиях Забайкалья [Текст]: дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.01: защищена 11.10.13: утв. 10.02.14 / Раднаев Даба Нимаевич. - Улан-Удэ, 2013. - 377 с. -Библиогр.
12. Раднаев Д.Н. Связи системных процессов и объектов с окружающей средой // Аграрная наука. - 2011. - № 2. - С. 29-30.
13. Рахимов Р.С., Мударисов С.Г., Рахимов И.Р. Разработка, ресурсосберегающие технологии и обоснование комплекса машин для возделывания сельскохозяйственных культур в зоне Урала // Вестник Башкирского ГАУ. - 2018. - № 2. - С. 117-129.
Bibliography
1. Volkov S.N. Economic and mathematical methods in land management. - M.: Kolos, 2007. - 696 p.
2. Gordeev A.S. Modeling in Agroengineering: Textbook. - SPb.: LAN publishing house, 2014. -
384 p.
3. Dmitrenko A.I., Buryanov A.I., Goryachev Yu.O. Bearing and technological systems for the construction of agricultural units // Tractors and agricultural machinery. - 2017. - N 5. - P. 19-31.
4. Ezhevsky A.A. Technical and technological security of agricultural production in Russia for 20132020 // Agricultural Machinery and technology. - 2014. - N 1. - P. 3-6.
5. Izmailov A.Yu., Shogenov Yu.Kh. Creation of intensive machine technologies and energy-saturated equipment for the production of the main groups of food // Mechanization and electrification of agriculture. -2016. - N 3. - P. 2-5.
6. Koshurnikov A.F. Fundamentals of scientific research: textbook. - Perm: CPI "Procrast", 2014. -
317 p.
7. Maslov G.G., Jury I.A. Promising squads tractor units to combine the operations // Tractors and agricultural cars. - 2017. - N 2. - P. 47-52.
8. Milaev P.P., Nazarov N.N. Engineering design of effective technologies of cultivation of crops // Mechanization and electrification of agriculture. - 2016. - N 7. - P. 2-6.
9. Gerasimov B.I., Drobysheva V.V., Zlobina et al. Fundamentals of scientific research. - M.: FORUM, 2009. - 272 p.
10. Krutov V.I., Grushko I.M., Popov V.V. Fundamentals of scientific research: Textbook for tech. universities / Ed. V.I. Krutova, V.V. Popova. - M.: Higher school, 1989. - 400 p.
11. Radnaev D.N. Methodological basis for the development of technologies and technical means of sowing in the cultivation of crops in the TRANS-Baikal region [Text]: Diss. ... Dr. Techn. Sciences: 05.20.01: protected 11.10.13: app. 10.02.14 / Radnaev Daba Nimaevich. - Ulan-Ude, 2013. - 377 p. - Bibliogr.
12. Radnaev D.N. Connections of system processes and objects with environment. // Agrarian science. - 2011. - N 2. - P. 29-30.
13. Rakhimov R.S., Mudarisov S.G., Rakhimov I.R. Development of resource-saving technologies and justification of a complex of machines for cultivation of crops in the Urals // Bulletin of the Bashkir state University. - 2018. - N 2. - P. 117-129.
