Научная статья на тему 'Методический подход к моделированию технологического процесса зерноуборочного комбайна'

Методический подход к моделированию технологического процесса зерноуборочного комбайна Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
161
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН / ПРОЦЕСС / ПОДПРОЦЕСС / СТРУКТУРНАЯ СХЕМА / ПРЕОБРАЗУЮЩАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА И ПОДСИСТЕМА / ПАРАМЕТРЫ / ПОКАЗАТЕЛИ / GRAIN-HARVESTING COMBINE / PROCESS / SUBPROCESS / BLOCK DIAGRAM / TRANSFORMING TECHNICAL SYSTEM AND SUBSYSTEM / INTEGRAL / DIFFERENTIAL / INPUT / PARAMETERS / INDICES

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Ловчиков Александр Петрович, Поздеев Евгений Анатольевич, Шагин Олег Сергеевич, Шахов Владимир Александрович, Хлопко Юрий Александрович

В статье рассматривается методический подход к моделированию технологического процесса зерноуборочного комбайна. Исследование базируется на принятых положениях общелогического метода и методологии системного анализа. В ходе достижения поставленной цели выявлено, что технологический процесс зерноуборочного комбайна можно рассматривать как совокупность отдельных подпроцессов, для которых характерно структурообразование. Любая структура обладает свойством иерархичности, а это означает, что в технологическом процессе комбайна есть главные и второстепенные подпроцессы, для которых имеет место влияние и частичное взаимное включение. Это позволило рассмотреть зерноуборочный комбайн как преобразующую техническую систему, состоящую из совокупности различных технических подсистем, что отражено в структурных схемах, представленных в статье. При этом раскрыты входные и выходные показатели, характеризующие выполнение технологического процесса зерноуборочного комбайна. В результате анализа выходных показателей технологического процесса зерноуборочного комбайна выявлено, что их условно можно разбить на два типа: интегральные и дифференциальные. Интегральные образуются в результате действия совокупности преобразующих технических подсистем, а дифференциальные от действия отдельных подсистем. На основе анализа технологического процесса зерноуборочного комбайна разработана структурная модель измельчителя-разбрасывателя соломы как преобразующей технической подсистемы. Раскрыты входные параметры, которые влияют на качественно-количественные показатели функционирования данной подсистемы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Ловчиков Александр Петрович, Поздеев Евгений Анатольевич, Шагин Олег Сергеевич, Шахов Владимир Александрович, Хлопко Юрий Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHODOLOGICAL APPROACH TO MODELING THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF A GRAIN-HARVESTING COMBINE

The methodological approach to modeling the process of a grain-harvesting combine is considered in the article. The studies are based on the accepted provisions of the general logical method and methodology of system analysis. In the course of studies conducted, it has been found that the technological process of the combine harvester can be considered as a set of separate sub-processes characterized by structure formation. The technological process of the combine includes major and minor sub-processes, which are mutually interconnected and interdependent. This made it possible to consider the combine harvester as a transforming technical system, consisting of a set of various technical subsystems, which is reflected in the structural diagrams presented in the article. At the same time, the input and output indices, describing the operation of the technological process in the combine harvester, have been analyzed. As a result of analysis of the output indices of the technological process of a combine harvester, it has been ascertained that they can be divided into two types: integral and differential. The integral indices are formed as result of functioning of a set of transforming technical subsystems, and the differential ones show the action of individual subsystems. Based on the analysis of the technological process of the grain-harvesting combine, the structural model of a straw chopper-spreader as a transforming technical subsystem has been developed. The input parameters that influence the qualitative and quantitative indicators of this subsystem functioning are revealed

Текст научной работы на тему «Методический подход к моделированию технологического процесса зерноуборочного комбайна»

объёма, для диапазона температур от минус 10°С до минус 30°С.

3. Использование модифицированной амор-тизаторной жидкости не выявило значительного влияния на ресурс гидравлического амортизатора и не превысило отметку в 5% после 2000000 циклов работы.

Литература

1. Домнышев Д.А., Курносов А.Ф, Вакуленко М.В. Исследование теплового режима работы агрегатов трансмиссии и подвески автомобиля в зимних условиях // Достижения науки и техники АПК. 2015. Т. 29. № 7. С. 82-84.

2. Домнышев Д.А., Курносов А.Ф. Особенности эксплуатация ходовой части автомобиля в зимний период // Матер. ежегод. науч.-практич. конф. студентов и аспирантов Инженерного института (Новосибирск, 12 ноября 2013 г.): в 2 ч. / Ново-сиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т. Новосибирск, 2013.

3. Domnishev D.A., Dolguchin A.A. Filippov S.I. Die Erhöhung der Lebensdauer von Wagenfederung // Progress through innovations: тез. город. науч.-практич. конф. аспирантов и магистрантов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2015. С. 27-28.

4. Домнышев Д.А. Применимость гидравлических амортизаторов автомобилей в условиях отрицательных температур /

А.А. Долгушин, Д.М. Воронин, А.Ф. Курносов [и др.] // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2016. № 4. С. 79-85.

5. Домнышев Д.А., Долгушин А.А. Влияние эксплуатационных режимов работы гидравлических амортизаторов в условиях отрицательных температур на температуру амортизаторной жидкости // Сб. науч. трудов Междунар. науч.-технич. конф. студентов и молодых учёных. В 4-х ч. 18-20 апреля 2017 г. С. 25-28.

6. Домнышев Д.А., Баранов Д.В. Анализ причин снятия с эксплуатации амортизаторов автомобилей с эксплуатации в условиях НСО // Матер. ежегод. науч.-практич. конф. студентов и аспирантов Инженерного института (Новосибирск, 10-11 ноября 2015 г.): в 1 ч. Новосибирск, 2015.

7. Домнышев ДА., ДолгушинАА. Использование специальных присадок к смазочным материалам для увеличения ресурса агрегатов автомобиля // Химия и жизнь: матер. XII междунар. науч.-практич. студенч. конф. / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Новосибирск, 2013. С. 121-128.

8. Патент РФ на полезную модель № 2016114402. Стенд для определения эксплуатационных характеристик гидравлических амортизаторов / Д.А. Домнышев, А.А. Долгушинн, А.Ф. Курносов, Д.В. Баранов. Опубл. 13.04.2016.

9. Автомобильные транспортные средства. Амортизаторы гидравлические телескопические. Технические требования и методы испытаний: ГОСТ Р 53816-2010. М.: ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ», 2010. 20 с.

Методический подход к моделированию технологического процесса зерноуборочного комбайна

А.П. Ловчиков, д.т.н, Е.А. Поздеев, аспирант, О.С. Шагин,

аспирант, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ; В.А. Шахов, д.т.н., профессор, Ю.А. Хлопко, д.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ; Г.П. Юхин, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ

Современный зерноуборочный комбайн состоит из нескольких отдельных самостоятельных технико -технических модулей, таких как жатка (хедер), подборщик, молотилка, очистка, измельчитель-разбрасыватель и валкообразователь, копнитель соломы, т.е. самоходная молотилка, и совокупность технологических адаптеров.

Материал и методы исследования. Исследование проводили с целью обоснования методического подхода моделирования технологического процесса зерноуборочного комбайна. В процессе исследования решалась задача разработки структурной модели технологического процесса зерноуборочного комбайна и отдельных его подпроцессов. Исследование базируется на общелогическом методе и анализе.

Результаты исследования. Исходя из данного факта зерноуборочный комбайн можно рассматривать как сложную многопараметрическую преобразующую техническую систему [1—12], состоящую из различных технико-технологических подсистем, которые включают в себя модели отдельных процессов и их взаимосвязи. В связи с этим технологический процесс зерноуборочного комбайна можно рассматривать как явление многоплановое, для которого характерны различные структуры. И в первую очередь — структура подпроцессов, для

которой характерна иерархичность. Иерархичность подпроцессов означает, что среди них есть главные (основные) и второстепенные (вспомогательные), для которых имеет место не просто влияние и даже не взаимное влияние, а частично взаимное включение. Разделив на меньшие части, получим их однородность. Части будут взаимодействовать. Эту структуру можно назвать пространственно -временной.

Из вышеизложенного следует, что зерноуборочный комбайн как преобразующая техническая система характеризуется совокупностью различных технических подсистем, имеющих своё технологическое назначение. Это структурно можно представить на схеме (рис. 1).

На рисунке 1 видно, что при выполнении технологического зерноуборочного процесса преобразуются входные воздействия в виде условий функционирования Х( 7£) в выходные У( 7£), определяющие количественно-качественные показатели работы машины. В зерноуборочном комбайне технические подсистемы — это в основном последовательно соединённые технологические подпроцессы, выполняемые техническими устройствами комбайна: 1 — скашивание зерновых культур; 2 — подбор валков хлебной массы; 3 — обмолот хлебной массы; 4 — сепарация мелкого вороха; 6 — измельчение и разбрасывание или валкообразование, или сбор соломы. На основе этого зерноуборочный комбайн можно представить в виде преобразующей технической системы, включающей в себя ряд преобразующих технических подсистем (рис. 2).

Технологический процесс зерноуборо чного комбайна У(Т£>

1 ■

1Г 'Г

(

Жатка Подборщик Мошпилыщй апмара! Очистка Соломотряс ИРС

1 2 3 4 5 6

Рис. 1 - Структурная схема модели технологического процесса зерноуборочного комбайна

Преобразующая техническая система

преобразующая техническая подсистема

жатка или ыодборщик

преобразующая техническая подсистема

молотильный аппарат

преобразующая техническая подсистема прс^разующая техническая подсистема

сепарация мелкого вороха сепарация крупного вороха

преобразующая техническая подсистема

иэмельчитель-ршбрасывагтель соломы

-I

зерноуборочный комбайн

Рис. 2 - Зерноуборочный комбайн как преобразующая техническая система

На рисунке 2 показано, что технологический процесс зерноуборочного комбайна можно представить в виде модели, построенной по принципу «вход — выход».

На входе модели действует вектор функции Х условий работы (внешних воздействий):

Х=(УР(о, Ю3(0, юс(0, Ш км £с(0), (1)

где у,(?) — урожайность зерновых культур, т/га; юз(?) и юс(?) — влажность зерна и соломы, %; Зс^) — засорённость зерновых культур, %; Кп^) — пониклость зерновых культур; Бс^) — ботанический сорт культуры. В качестве выходной переменной принимается вектор-функция качественно-количественных показателей выполнения технологического процесса зерноуборочного комбайна:

Г=(Гр(0, Ш 9»®, пм зд, ИРМ всм (2)

где ) — рабочая скорость комбайна, м/с;

Wч(t) — часовая производительность комбайна, га/ч;

qуд(t) — удельный расход топлива, кг/га; Пз^) — потери зерна; Кпз^) — качественные показатели зерна; ИРс^) — количественные показатели измельчения и разброса соломы; ВСс^) — валкообразование или сбор соломы. Все внешние воздействия и выходные показатели функционирования зерноуборочного комбайна

рассматриваем как случайные функции (процессы) от времени t либо пути & Выходные показатели функционирования технологического процесса зерноуборочного комбайна условно можно разбить на два типа — интегральные и дифференциальные.

Интегральные — это те показатели, которые образуются в результате действия совокупности преобразующих технических подсистем. К ним можно отнести такие показатели, как Ур, Wч, дуд, Пз, Кпз.

Дифференциальные — это выходные показатели, которые образуются в результате действия отдельных преобразующих технических подсистем.

К данному типу можно отнести показатели, характеризующие измельчение и разброс соломы на поле, а также валкообразование или сбор соломы на поле и потери зерна за подборщиком или жаткой (хедером).

Исходя из вышеизложенного преобразующую техническую подсистему измельчитель-разбрасыватель соломы (ИРС) зерноуборочного комбайна можно представить в виде структурной модели (схемы), построенной по принципу «вход —выход» (рис. 3).

На рисунке 3 видно, что преобразующая техническая подсистема измельчитель-разбрасыватель соломы (ИРС) зерноуборочного комбайна состоит из двух типов технических устройств, имеющих различное технологическое назначение. Так, подсистема 1 обеспечивает измельчение соломы, а

Рис. 3 - Структурная модель измельчителя-разбрасывателя соломы как преобразующей технической подсистемы зерноуборочного комбайна

подсистема 2 — разброс измельчённой соломы на поле.

Кроме того, из структурной модели следует, что входные показатели Х(Т£) образуются посредством двух преобразующих технических подсистем зерноуборочного комбайна — это молотильный аппарат и соломотряс. В частности, Х[ — длина стебля соломины, Х2 — диаметр стебля соломины, Х3 — подача соломы на измельчитель, Х4 — равномерность подачи соломы по ширине ротора измельчителя, Х5 — пространственное расположение стеблей в потоке соломы, то есть структура потока соломы, Х6 — влажность соломы.

Вывод. Вышеизложенное свидетельствует, что зерноуборочный комбайн можно представить в виде преобразующей технической системы, состоящей из совокупности преобразующих технических подсистем. Выходные показатели технологического процесса зерноуборочного комбайна можно условно разбить на два типа: интегральные и дифференциальные. Так, интегральные образуются в результате действия совокупности технических подсистем, а дифференциальные — только от действия отдельных технических подсистем, к которым относится измельчитель-разбрасыватель соломы (ИРС) зерноуборочного комбайна.

Литература

1. Ловчиков А.П. Технико-технологические основы совершенствования зерноуборочных комбайнов с большим молотильным аппаратом. Ульяновск: Зебра, 2016. 111 с.

2. Ловчиков А.П. Результаты производственной проверки прямого комбайнирования с высоким срезом зерновых культур / А.П. Ловчиков, В.П. Ловчиков, Ш.С. Иксанов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (63). С. 75—77.

3. Ловчиков А.П. Повышение эффективности технологических систем уборки зерновых культур (на примере регионов Южного Урала и Северного Казахстана СНГ): дисс. ... докт. техн. наук. Оренбург, 2006. 271 с.

4. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Поздеев Е.А. Биологиза-ция земледелия в ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур // Международный научно-исследовательский журнал (International Researeh Journal): 1143. 4.2, Екатеринбург, 2016. С. 44-46.

5. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Поздеев Е.А. Агротехническая оценка работы измельчителей-разбрасывателей соломы комбайнов при уборке зерновых культур прямым комбай-нированием // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (58). С. 55-58.

6. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Иксанов Ш.С. Теоретический аспект технологического процесса прямого комбай-нирования зерновых культур с двойным срезом стеблей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (53). С. 92-95.

7. Снижение потерь и механических повреждений зерна при уборке урожая: метод. рекомендации / А.И. Завражнов, М.М. Константинов, А.П. Ловчиков [и др.]. Мичуринск: МГАУ, 2012. 82 с.

8. Ловчиков А.П. Формирование уборочно-транспортных комплексов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. № 10. С. 7-9.

9. Ловчиков А.П. Повышение качества зерна и эффективности использования комбайнов в условиях Южного Урала. Челябинск: РЕКПОЛ, 2002. 144 с.

10. Ловчиков А. П., Ловчиков В. П., Гриднева И. И. Снижение травмирования зерна в период уборки урожая // Хранение и переработка сельхозсырья. 2002. № 12. С. 35-38.

11. Ловчиков А.П., Ловчиков В. П. Механическое травмирование зерна и выход продукции помола // Хранение и переработка сельхозсырья. 2003. № 3. С. 55-57.

12. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П. Влияние механических микроповреждений зерна колосовых культур на выход продукции при помоле: учеб. пособие. Челябинск: ЮжноУральский ГАУ, 1999. 61 с.

Экспериментальные исследования и эффективность использования виброударных почвообрабатывающих рабочих органов

Л.Ф. Бабицкий, д.т.н, профессор, В.В. Шевченко, ассистент, В.Ю. Москалевич, к.т.н., ФГАОУ ВО КФУ имени .И. Вернадского

В системе мероприятий по экономии энергоресурсов и улучшению экологической обстановки особое значение имеет снижение расхода топлива

и уменьшение затрат энергии на один из наиболее энергоёмких технологических процессов в сельскохозяйственном производстве — обработку почвы [1, 2]. Наряду с уменьшением уплотняющего воздействия мобильных сельскохозяйственных агрегатов и тракторов на почву перспективным является использование принципа вибрационного

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.