CC BY
12
List of sources used
1. Cultivation technology of crops / E.N. Grigorenkova, I.Sh. Shakhmedov, A.S. Ermolina et al. // Geology, geography and global energy. - 2012. - № 2 (45). - P. 266 - 274.
2. Modern designs of openers of grain seeders / N.V. Kalashnikova, R.A. Bulavintsev, A.M. Polokhin, Yu.A. Yudin // State and Prospects of Energy and Resource Saving Technologies in the AIC: Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. - 2009. - Pp. 79-84.
3. Kalashnikova N.V., Bulavintsev R.A., Kashevarnikov V.Yu. Field studies of coulters // Agrarian science - the basis of innovative development of the agro-industrial sector: materials of the International Scientific and Practical Conference of the Federal State Educational Institution of Higher Professional Education Kurgan State Agricultural Academy. TS Maltsev. - 2011. - P. 237-240.
4. Yushkevich L.V., Kem A.A., Effect of soil rolling on the yield of grain crops in the forest-steppe of Western Siberia // Bulletin of the Novosibirsk State Agrarian University. - 2018. - № 3 (48). - P. 38 - 43.
5. Oleksenko Yu. F., Rolling up the soil, increases the yield // Farming. - 1996. - № 6. - P. 59 - 60.
6. Saprykin V.S. Influence of rolling on the productivity of millet Kormovoe 29 // Siberian Journal of Agricultural Science. - 1987. - № 2. - P. 21-25.
7. Cheporov E.S., Bulavintsev R.A. Disc coulters of modern planters // Features of technical equipment of modern agricultural production: a collection of materials for the All-Russian Scientific and Practical Conference of Young Scientists, 2012. - P. 249-254.
8. Kalashnikova N.V., Bulavintsev R.A., Kashevarnikov V.Yu. Study of design-mode parameters of double-disk coulters of grain seed drills // Power supply and construction Collection of materials of the III International exhibition-Internet-conference. In memory of Professor V.G. Vasiliev (on the occasion of his 60th birthday), 2009. - P. 108-111.
9. Kalashnikova N.V., Bulavintsev R.A., Kashevarnikov V.Yu. Research work disc coulters // Rural mechanization. -2011. - № 2. - P. 8.
10. Konoshin I.V., Bulavintsev R.A., Kuznetsov Yu.A., Kravchenko I.N. The use of Green Star navigation equipment for tillage // Vestnik FGOU VPO "MSAU named after VP Goryachkina. - 2018. - № 5 (87). - P. 31 - 34.
УДК 631.95:631.431.7
НОВЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ РАЦИОНАЛЬНОГО МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА, УЧИТЫВАЮЩЕГО УПЛОТНЯЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАКТОРА В ТЕХНОЛОГИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
ПАНАСЮК АН.,
доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории «Комплексной оценки мобильной полевой энергетики», ФГБНУ «Дальневосточный НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства», тел.: 8(4162)369493, e-mail: alex28rus@list.ru.
КАШБУЛГАЯНОВ Р.А.,
кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Комплексной оценки мобильной полевой энергетики», ФГБНУ «Дальневосточный НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства», тел.: 8(4162)369491, e-mail: udacha7755@mail.ru.
ЛИПКАНЬ А.В.,
заведующий лабораторией «Комплексной оценки мобильной полевой энергетики», старший научный сотрудник, ФГБНУ «Дальневосточный НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства», тел.: 8(4162)369491, e-mail: lav-blg@mail.ru.
Реферат. В статье представлены новый подход по оценке механического уплотняющего воздействия на почву и критерии эффективности функционирования машинно-тракторного агрегата - суммарные абсолютные потери урожайности, вызванные нарушением агросрока и связанные с уплотняющим воздействием движителей МТА на почву, с учетом нормы выработки на каждый МТА. Предлагается ранжировать тракторы по уровню уплотняющего воздействия на основе матрицы выбора из модельного ряда тракторов в определенном тяговом классе. Для выбора тягового класса колесных и гусеничных тракторов разработаны мультипликативные модели множественной регрессии, учитывающие совокупное влияние экологических, эксплуатационно-технологических и энергетических факторов. В результате разработан алгоритм выбора рациональной модели трактора в составе МТА из модельного ряда тракторов различных марок в определенном тяговом классе по
уровню суммарных потерь урожая от нарушения агротехнических сроков и от техногенной нагрузки на агро-ценоз.
Ключевые слова: технология, урожайность, движитель, показатель уплотняющего воздействия движителей на почву; рациональная модель трактора, функциональная и экологическая эффективность.
NEW APPROACH TO SELECTION OF RATIONAL MACHINE TRACTOR UNIT TAKING INTO ACCOUNT THE COMPACTING EFFECT OF TRACTOR IN TECHNOLOGY OF PLANT GROWING
PANASYUK A.N.,
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Leading Researcher of the Laboratory of Integrated Assessment of Mobile Field Energy, FSBSI «Far Eastern Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture», phone: 8(4162)369493, e-mail: alex28rus@list.ru.
KASHBULGAYANOV R.A.,
Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher of the Laboratory of Integrated Assessment of Mobile Field Energy, FSBSI «Far Eastern Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture», phone: 8(4162)369491, e-mail: udacha7755@mail.ru.
LIPKAN A.V.,
Head of the Laboratory of the Integrated Assessment of Mobile Field Energy, Senior Researcher, FSBSI «Far Eastern Research Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture», phone: 8(4162)369491, e-mail: lav-blg@mail.ru.
Essay. The article presents a new approach to assessing the mechanical compaction effect on the soil and the criteria for the efficiency of the machine tractor unit functioning - the total absolute loss of crop yields caused by the violation of the agricultural timeframe and associated with the compacting effect of the machine tractor unit movers on the soil, taking into account the production rate for each machine tractor unit. It is proposed to rank the tractors to the level of compacting action based on the selection matrix from the model range of tractors in a certain traction class. To select a class of wheeled and tracked tractors, multiplicative models of multiple regression have been developed, taking into account the cumulative effect of ecological, operational, technological and energy factors. As a result, an algorithm was developed for selecting a rational model of a tractor as part of a machine tractor unit from a model range of tractors of various brands in a certain traction class in terms of total yield losses from violation of agrotechnical terms and from man-made load on agrocenosis.
Keywords: technology, yield, mover, indicator of the compacting effect of movers on the soil; rational model of the tractor, functional and ecological efficiency.
Введение. При современном развитии тяговой полевой энергетики совершенно отказаться от негативного воздействия движителей на почву невозможно. Поэтому при повышении эффективности интенсивных технологий необходимо стремиться к минимуму ущерба, наносимого агроценозу. В связи с чем, на основе ранее разработанных авторами требований к виртуальному мобильному энергетическому средству (МЭС) [1] предлагается новый подход к оценке эффективности функционирования тяговой полевой энергетики, учитывающий суммарные абсолютные потери урожайности с тем, чтобы разрешить проблему соблюдения агротехнических сроков и потерь урожая от техногенной механической нагрузки на агроценоз.
Цель исследования. Повышение эффективности производства продукции растениеводства за счет ра-
ционального формирования марочно-модельного состава тяговой полевой энергетики на основе новых критериев эффективности функционирования МТА -суммарных абсолютных потерь урожайности от нарушения агросрока и уплотняющего воздействия на почву.
Методы исследования. Исследования по разработке критериев эффективности функционирования МТА, мультипликативных моделей множественной регрессии выбора тягового класса трактора и алгоритма выбора рациональной модели трактора в составе МТА осуществлялись на основе системного анализа и методов математического моделирования.
Результаты исследования. Предлагаемый новый подход оценки и экологической совместимости МТА в подсистеме «движитель-почва-урожай» представлен в виде условно-формализованной матрицы выбо-
ра рационального трактора из модельного ряда тракторов в определенном тяговом классе (таблица 1).
Такая матрица впервые указывает на необходимость ранжирования тракторов в одном тяговом классе по показателю уплотняющего воздействия трактора на почву в составе МТА - иТ . Так как всегда существует трактор (несколько тракторов) уплотняющее воздействие которого меньше.
В результате разработана система показателей функционально-экологической эффективности трактора в составе МТА на отдельной технологической операции и на ее основе технологии в целом, где в качестве ключевого критерия эффективности интенсивных технологий растениеводства принята урожайность сельскохозяйственной культуры, дифференцируемая по условиям формирования:
Уп >У >Уф (Ух,У2)>У2, (1)
где Уп - планируемая или урожайность районированного сорта с.-х. культуры, установленная на госсортоучастке (потенциал сорта), ц/га;
У - урожайность с.-х. культуры вне следа, ц/га;
У2 - урожайность с.-х. культуры в следе, ц/га;
Уф - фактическая урожайность с.-х. культуры (средневзвешенная по площади от у и у ), ц/га.
Таблица 1 - Условная матрица выбора рационального трактора из модельного ряда тракторов в определенном тяговом классе
Тяговый класс Марка трактора
Case IH New Holland Claas
0,2 иТ min UT UT UT
0,6 иТ UT min UT UT
1,4 иТ UT UT min UT
2,0 min UT UT UT UT
3,0 иТ min UT UT UT
4,0 min UT UT UT UT
5,0 иТ min UT UT UT
6,0 иТ UT min UT UT
7,0 иТ UT UT min UT
8,0 min UT UT UT UT
Такой подход позволяет оценить машинно-тракторный парк в хозяйстве и выбрать те агрегаты, потери урожайности от которых меньше. Основными агротехнологическими и экологическими интегральными измерителями выступают:
- потери урожайности: от несоблюдения агрос-роков проведения технологической операции -Л У(Агр) ; от показателя воздействия на почву движителей трактора в составе машинно-тракторного агрегата - ЛУ (иТ) , ц/га;
- площадь уплотнения поля - $упл, га;
- конструктивно-эксплуатационные показатели: (размеры и формы опорной поверхности движителя; максимальное давление на почву; эксплуатационная масса; номинальная мощность двигателя и др.);
- показатели воздействия на почву движителей трактора: по следу - и; в составе МТА по ширине захвата - иТ, кН/м [2, 3];
- тяговый класс трактора - Тягтасс .
«Тяговый класс - показатель вписываемости трактора в технологические комплексы машин в качестве системной основы машинных технологий продуктовых комплексов. Косвенная характеристика эксплуатационной массы, определяющей экологическую вписываемость трактора по воздействию на почву.» [4. - С. 8].
Для выбора тягового класса колесного трактора разработана мультипликативная модель множественной регрессии, учитывающая совокупное влияние экологических, эксплуатационно-технологических и энергетических факторов:
Тягкласс (1к) = 0,0423 • и0'2158 • W0'6117 • Жн0'1284, (2) Тяг„
где Тягкласс (1) - тяговый класс колесного трактора; 0,0423 - расчетный коэффициент (учитывает перевод в единицы измерения тягового класса
тракторов); и - показатель воздействия на почву движителей энергосредств в следе, зависящий от конструктивно-эксплуатационных показателей, кН/м; Ж - дневная норма выработки, зависящая от ширины захвата агрегата, га; Ын - номинальная
мощность двигателя трактора, кВт; 0,2158; 0,6117; 0,1284 - численные коэффициенты, характеризующие влияние соответствующих факторов на выбор тягового класса трактора.
Мера тесноты связи между фактическим классом тяги и расчетными данными, полученными с помощью выведенной мультипликативной модели, для колесных тракторов подтверждается высоким коэффициентов детерминации (рисунок 1).
Разработана мультипликативная модель множественной регрессии для выбора тягового класса гусеничного трактора (рисунок 2):
^0,6345 ^ ^-0,3961, (3)
Тяг„
;(7г ) = 0,000151-^1'8567
где Тягшяс (1) - тяговый класс гусеничного трак-
тора.Однако при прочих равных условиях при наличии нескольких моделей различных марок тракторов в одном тяговом классе сельхозтоваропроизводителю сложно выбрать наиболее эффективное техническое средство, поскольку на них применяются различные типы и размеры единичных движителей, различные компоновки ходовой системы, оказывающие разное уплотняющее воздействие на почву, в конечном итоге - на урожай.
Рисунок 1 - График соответствия фактического класса тяги (-) с результатами расчетов (----),
полученными с помощью мультипликативной модели множественной регрессии для колесных тракторов, Я2=0,99 при заданной погрешности в пределах 5 %
Т
м - 7" ■
101
114
125 и, кН/п
130
145
Рисунок 2 - График соответствия фактического класса тяги (-) с расчетными данными (----),
полученными с помощью мультипликативной модели множественной регрессии для гусеничных тракторов, Я2=0,99 при заданной погрешности в пределах 5 %
В подтверждение теоретических предпосылок решена модельная задача компромиссного выбора рациональной модели трактора (на примере отечественных тракторов) в составе агрегата на посеве сои по критерию недобора урожая по двум факторам: соблюдение агротехнических сроков и снижение показателя уплотняющего воздействия на почву (таблица 2).
Нарушение агросрока условно рассчитывалось как разница между расчетным сроком выполнения
работ одним агрегатом и принятым агросроком на посев. Норму выработки МТА (Ж) рассчитывали с учетом ширины захвата МТА - Ва.
Потери урожая от уплотнения почвы на посеве рассчитывались, исходя из недобора урожая в следе трактора в составе агрегата с учетом площади поля, уплотненной его движителями. Так, в классе 3,0 разные модели тракторов, применяемых на посеве, имеют разные суммарные потери урожая: ДГ-75 (1,34 ц/га); Г-150К (2,05 ц/га); Т-150 (1,46 ц/га).
Таблица 2 - Расчетная таблица данных модельной задачи
Модель трактора Тяговый класс Ва, м и, кН/м АУ (в следе), ц/га АУ(Цг), ц/га Наруш. аг-роср. (дн.) АУ (Агр), ц/га
МТЗ-80Х 1,4 3,6 91 1,36 0,29 18,81 7,05
МТЗ-82 1,4 3,6 107 2,72 0,59 18,81 7,05
МТЗ-80 1,4 3,6 109 2,89 0,75 18,81 7,05
МТЗ-102 1,4 3,6 115 3,4 0,89 18,81 7,05
МТЗ-100 1,4 3,6 118 3,6 0,95 18,81 7,05
ЮМЗ-6А 1,4 3,6 130 4,6 1,01 18,81 7,05
Т-70С 2,0 7,2 101 2,2 0,15 6,90 2,59
ДТ-75 3,0 10,8 114 3,3 0,24 2,94 1,10
ДТ-175С 3,0 10,8 132 4,8 0,42 2,94 1,10
Т-150К 3,0 10,8 185 9,3 0,95 2,94 1,10
Т-150 3,0 10,8 130 4,6 0,36 2,94 1,10
Т-4А 4,0 10,8 145 5,9 0,46 2,94 1,10
К-701 5,0 14,4 263 15,9 1,58 0,95 0,36
К-700А 5,0 14,4 270 16,5 1,63 0,95 0,36
Рисунок 3 - Выбор рациональной модели трактора на основе расчета суммарного недобора урожая сои от уплотняющего воздействия движителей тракторов (-) и от нарушения агросрока при посеве (----) с учетом нормы выработки (таблица 2)
Наименьшие суммарные потери урожая сои получены для агрегата с трактором ДТ-75 (класс 3,0), который в XX веке в Советской России был принят за эталонный при расчете Систем технологий и машин (рисунок 3).
Это подтверждает правильность нового подхо-
да, изложенного в настоящей статье, для оценки функционально-экологической эффективности однооперационных агрегатов в технологиях растениеводства, а также подтверждает, что в одном тяговом классе различные модели тракторов имеют разную эффективность в зависимости от пока-
зателя уплотняющего воздействия их движителей на почву в следе и.
Аналогичным образом, рассчитываются суммарные потери урожая по двум факторам А У (и) + АУ(Агр) в целом для технологии на
основе расчетов суммарных потерь на отдельных технологических операциях: вспашка зяби, лущение стерни, безотвальная обработка, дискование, культивация, боронование.
Вывод. Таким образом, разработан новый
подход к оценке эффективности функционирования МТА на отдельных технологических операциях и технологии в целом, с целью повышения функционально-экологической эффективности технолого-технических систем растениеводства. На основе решения модельной задачи обосновано влияние тракторов различного класса на почву, позволяющее осуществить выбор рациональной модели трактора в составе МТА.
Список использованных источников
1. Панасюк А.Н., Кашбулгаянов Р.А., Липкань А.В. Совершенствование тяговой полевой энергетики на основе эколого-энергетических критериев и оценочных параметров виртуального мобильного энергетического средства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2017. - № 91. - С. 63-70.
2. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система-почва-урожай. - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.
3. Ходовые системы тракторов: устройство, эксплуатация, ремонт / В.М. Забродский, А.М. Файн-лейб, Л.Н. Кутин, О.Л. Уткин-Любовцев: справочник. - М.: Агропромиздат, 1986. - 271 с.
4. Концепция модернизации парка сельскохозяйственных тракторов России на период до 2020 года. - М.: ВИМ, 2013. - 87 c.
List of used sources
1. Panasyuk A.N., Kashbulgayanov R.A., Lipkan A.V. Improvement of traction field energy based on environmental and energy criteria and estimated parameters of a virtual mobile power tool // Technologies and technical means of mechanized production of crop and livestock products. - 2017. - № 91. - P. 63-70.
2. Ksenevich I.P., Skotnikov V.A., Lyasko M.I. Running system-soil-crop. - M .: Agropromizdat, 1985. -304 p.
3. Tractor running systems: device, operation, repair / V.M. Za-Brodsky, A.M. Faynleib, L.N. Kutin, O.L. Utkin-Lyubovtsev: reference book. - M.: Agropromizdat, 1986. - 271 p.
4. The concept of modernization of the park of agricultural tractors in Russia for the period up to 2020. - M.: VIM, 2013. - 87 c.
УДК 631.1.02
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВИДА КОРОТООГО ЗАМЫКАНИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ОСЦИЛЛОГРАММ АВАРИЙНЫХ СОБЫТОЙ
ВУКОЛОВ В.Ю.,
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация», Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, е-mail: vvucolov@mail.ru.
ПАПКОВ Б.В.,
доктор технических наук, профессор кафедры «Электрификация и автоматизация», Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, e-mail: boris.papkov@gmail.com.
ОСОКИН В.Л.,
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация», Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, е-mail: osokinvl@mail.ru.
МАСЛОВА А.А.,
старший преподаватель кафедры «Электрификация и автоматизация», Нижегородский государственный инженерно-экономический университет, е-mail: alieksandrova_1990@mail.ru.
