1к - общая рабочая длина катушки высевающего аппарата, м.
Учитывая, что катушка состоит из трех дисков, принимаем
Па.с. =4 • г • П • О)! • (¿р + £) • Од + h) • I • С, (14)
Подставим формулы (12) и (14) в формулу (2):
( 1\ /
Пв.а. =2 • П • Y • I • h • ос! • ( ip + 2J • I 2 • Гд + h---— I +
+4 • л • у • ш! • ( ip + • (гд + h) • / •С. (15)
Сделав ряд преобразований, получаем
Пв.а. =4 • 7Г • у • I • h • • ^ip +i) •(гд +-2 - ^ + Г-ДС + c). (16)
Заключение. Таким образом, были определено, что основными конструктивными параметрами высевающего аппарата, влияющими на его теоретическую подачу, являются диаметр и ширина штифтовых дисков без штифтов, высота и диаметр штифтов, а также расстояние от клапана до края штифтов. Технологическими параметрами являются частоты вращения штифтовых дисков.
Библиографический список
1. Крючин, Н. П. Оптимизация конструктивно-технологических параметров высевающего аппарата дисково-щеточного типа, влияющих на равномерность высева / Н. П. Крючин, С. В. Вдовкин, П. В. Крючин // Достижение науки агропромышленному комплексу : сб. науч. тр. - Кинель : РИЦ СГСХА, 2014. - С. 287-291.
2. Пат. №2412578 Российская Федерация. Высевающий аппарат / Петров А. М., Васильев С. А., Петров М. А., Зелева Н. В. - № 2009140536/21 ; заявл. 02.11.09 ; опубл. 27.02.11, Бюл. №6. - 3 с.
3. Пат. №2473200 Российская Федерация. Высевающий аппарат / Петров А. М., Сыркин В. А., Васильев С. А. [и др.]. -№ 2011122286/13; заявл. 01.06.11 ; опубл. 27.01.13, Бюл. №3. - 7 с. : ил.
4. Петров, А. М. Разработка дисково-ленточного высевающего аппарата селекционной сеялки / А. М. Петров, Н. В. Зе-лева // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2009. - №3. - С. 29-32.
5. Петров, А. М. Теоретическое обоснование конструктивных и теоретических параметров дисково-ленточного высевающего аппарата / А. М. Петров, Н. В. Зелева // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - №3 - С. 3-9.
6. Сыркин, В. А. Обоснование конструкционно-технологической схемы катушечно-штифтового высевающего аппарата / В. А. Сыркин, А. М. Петров, С. А. Васильев // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. -2011. - №3. - С. 44-46.
7. Сыркин, В. А. Разработка катушечно-штифтового высевающего аппарата для селекционной сеялки ССНП-16 / А. М. Петров, В. А. Сыркин // Вклад молодых ученых в аграрную науку Самарской области : сб. науч. тр. - Самара, 2011. - С. 105-107.
УДК 631.371
ОЦЕНКА ТОЧНОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПЛАТФОРМЕ ИНС
Кузнецов Михаил Александрович, ст. преподаватель кафедры «Электрификация и автоматизация АПК», ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА.
446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2.
E-mail: alexsvs-7@mail.ru
Ключевые слова: теоретический, анализ, автоматическое, регулирование, точное, земледелие.
Цель исследования - улучшить качественные показатели сельскохозяйственных машин при их дальнейшем совершенствовании и проектировании. Неравномерность распределения различных доз минеральных удобрений по-разному влияет на потери урожая. При внесении оптимальных доз потери урожая от неравномерности рассева удобрений увеличиваются в результате недобора на недостаточно удобренных участках, а также из-за полегания растений на участках, получивших избыточную дозу питательных веществ. При этом проблема обеспечения точного вождения агрегатов для внесения удобрений еще более обостряется с увеличением ширины захвата современной высокопроизводительной высокотехнологичной техники. Система дифференцированного внесения удобрений, созданная на платформе инерционной навигационной системы (ИНС), как альтернатива GPS-навигации в системе точного земледелия, позволит с меньшими затратами и большей точностью выполнять сельскохозяйственные операции по внесению удобрений. При предъявлении требований к точности регулирования обоснована длительность интервала,
по отношению к которому должна обеспечиваться заданная точность. Как теоретические предпосылки анализа качества регулирования при воздействии стохастического возмущения Q(t) рассмотрены тенденции изменения значения среднеквадратического отклонения объема материала в последовательных участках потока за интервалы времени At. Оптимальный выбор, с точки зрения качества регулирования рабочего сечения, рассматривается при условии подачи на входы системы заданной функции <^зад (t) и случайного сигнала Q(t). Выработаны рекомендации по применению преобразователей с малыми значениями времени дифференцирования Тд, что позволит расширить полосу
пропускания шп. Эффективная полоса пропускания, гарантирующая устойчивость системы, составит шп = —.
Зт
Неравномерность распределения различных доз минеральных удобрений по-разному влияет на потери урожая. При внесении оптимальных доз потери урожая увеличиваются от неравномерности рассева удобрений, в результате недобора на недостаточно удобренных участках, а также из-за полегания растений на участках, получивших избыточную дозу питательных веществ [1]. При этом проблема обеспечения точного вождения агрегатов для внесения удобрений еще более обостряется с увеличением ширины захвата современной высокопроизводительной техники [5]. Таким образом, при работе без технологической колеи отсутствие устройств точного вождения ведет к нарушению оптимального перекрытия смежных проходов и огрехам, что существенно повышает неравномерность распределения удобрений по полю [3]. Это приводит к отклонению фактически вносимых доз от заданных на участках с двойной обработкой и огрехах, потерям удобрений, снижает эффективность их применения, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.
Цель исследования - улучшить качественные показатели сельскохозяйственных машин при их дальнейшем совершенствовании и проектировании.
Задача исследования - определение теоретических предпосылок качества регулирования потока с целью поддержания подачи заданного количества материала G(t), выдаваемого за промежутки времени At, c отклонениями не более ±Д, гарантирующими устойчивость автоматической системы дифференцированного внесения удобрений.
Материалы и методы исследований. При внедрении и популяризации в мировом аграрном земледелии точного земледелия с дифференцированным внесением удобрений на участки поля, имеющие различное плодородие [4] рассматриваются два основных способа: внесение в режиме on-line (режим реального времени) и внесение в режиме off-line (с предварительно подготовленной картой поля). В случае авторов работа по дифференцированному внесению удобрений производится способом off-line, т.е. первоначально создается электронная карта поля по обеспеченности почвы химическими элементами питания [1]. Данные электронной карты экспортируются в систему дифференцированного внесения удобрений, созданную на платформе инерционной навигационной системы (ИНС), как альтернативу GPS-навигации в системе точного земледелия, и смонтированную на с.-х. агрегате. На рисунке 1 показан электропривод экспериментального автоматического устройства для дифференцированного внесения удобрений на платформе ИНС [2]. Бортовой микропроцессор считывает данные с электронной карты и выдает команды на электропривод автоматического устройства.
Рис. 1. Электропривод экспериментального автоматического устройства для дифференцированного внесения удобрений: 1 - реверсивный электродвигатель привода с редуктором; 2 - ромбовидный механизм перемещения заслонки
Результаты исследований. Задача автоматического устройства для дифференцированного внесения удобрений - обеспечение расхода регулируемым потоком с целью поддержания подачи заданного количества материала выдаваемого за промежутки времени Д^ с отклонениями не более ± Д [5]:
С(1) = Q(t)dt, (1)
< ±л, (2)
где Q(£) - реализация значения расхода в интервале - (£( + ЛЬ) ; Qзад(t) - заданное значение расхода; Д - допускаемое отклонение.
Для определения теоретических предпосылок анализа качества регулирования при воздействии стохастического возмущения О (I), рассматривается тенденция изменения значения среднеквадратического отклонения объема материала в последовательных участках потока за интервалы времени Д^ допуская, что спектральная плотность отклонений Б(ы) = А2 (белый шум) [6]:
I- ьиЖ-
^ )2 "» = ■ (3)
Очевидно, что с увеличением Д: значение коэффициента вариации V, который используется для оценки точности, будет иметь вид [7]:
Сс.р = Яс.р Д £ , (4)
V = —, (5)
(7с.Р w
где (ср - среднее значение расхода; А - случайная величина.
Подобная оценка в начале участка шкалы Д: остаточно хорошо соотносится с экспериментальными данными. При прохождении такого сигнала через инерционное звено с К = Д: и Т=0,5 Д: получается аналогичный результат:
* = ^(7==)2 ^ ■ (6)
Идентичность результатов (3) и (6) дает возможность использования аппроксимирующих значений передаточных функций для анализа систем регулирования на случайные возмущения. Исходя из формул (3), (5), можно сделать вывод, что при предъявлении требований к точности регулирования необходимо обосновать длительность интервала, по отношению к которому должна обеспечиваться заданная точность [3]. Анализ качества регулирования на стохастическое возмущение производится при условии обеспечения устойчивости системы. Рассмотрим структурную схему системы (рис. 2). Оптимальный выбор, с точки зрения качества регулирования рабочего сечения, должен рассматриваться при условии подачи на входы системы заданной функции ((зад (I) и случайного сигнала О(1).
Рис. 2. Структурная схема регулирования рабочего сечения дозатора автоматического устройства для дифференцированного внесения удобрений
При прохождении случайного сигнала через систему с передаточной функцией [7]
П(р) = Щ (7)
происходит существенное ослабление высокочастотных составляющих. Для характеристики степени ослабления необходимо использовать величину эффективной полосы пропускания:
^=ъгщ /; * тга ■ (8)
Сигналы с ы > соП практически не проходят через систему и не влияют на процесс. Таким образом, при поставленных условиях к о (при заданном Д 1зад) необходимо, чтобы:
То « Д^заа^ , (9)
и \
ф
где Дьзад - заданный интервал времени, при котором дисперсия не больше й зад; Иф- дисперсия при том
же интервале без автокоррекции.
При высоких требованиях к точности дозирования, соответствующих формуле (2) и при
Дьзад < 10— , необходимо применение преобразователей с малыми значениями ТД (времени дифференци-
ф
рования),что позволит расширить и>п .Тогда для соблюдения условия (2) необходимо увеличивать
быстродействие и других звеньев, что приведет к увеличению КоКр и уменьшению Т и, как следствие, к
снижению запаса устойчивости системы. Однако величина т в нашей схеме есть интервал, через который регулирующее воздействие влияет на поток материала. Тогда для обеспечения условия (2) необходимо, чтобы т « Д£зад. Эффективная полоса пропускания в данном случае будет равна:
8 Sn2 —
-С( tJ )2 4П ( )
шп =-^-= ^ . (11)
2
Из сопоставления (8) и (11) видно, что в последнем случае эффективная полоса пропускания в 2,5 раза больше. Это обстоятельство весьма важно для решения поставленной задачи.
Заключение. В качестве гипотезы анализа качества регулирования при воздействии стохастического возмущения Q(t) рассмотрена тенденция изменения значения среднеквадратического отклонения объема материала в последовательных участках потока за интервалы времени Д1 Оценку качества регулирования рабочего сечения следует определять при условии подачи на входы системы заданной функции Q^ (t) и случайного сигнала Q(t). При предъявлении требований к точности регулирования системы была обоснована длительность интервала, через который регулирующее воздействие влияет на поток материала, по отношению к которому должна обеспечиваться заданная точность. Рекомендовано применение преобразователей с малыми значениями времени дифференцирования Тд, что позволит расширить полосу пропус-
4П
кания шп. Эффективная полоса пропускания, гарантирующая устойчивость системы, составит шп = — .
Библиографический список
1. Бикбулатова, Г. Г. Технология точного земледелия // Омский научный вестник. - 2008. - №2 (71). - С. 46-49.
2. Доросинский, Л. Г. Основы и принципы построения инерциальных навигационных систем / Л. Г. Доросинский, Л. А. Богданов // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №5. - С. 49-54.
3. Луханин, В. А. Методика оптимизации параметров центробежного аппарата для распределения минеральных удобрений / В. А. Луханин, В. А. Черноволов, Т. М. Ужахов // Совершенствование технологических средств в растениеводстве : межвузовский сб. науч. трудов. - Зерноград : ФГОУ ВПО АЧГАА, 2010. - С. 27-34.
4. Милюткин, В. А. Система механизации мониторинга и управления плодородием почвы в режиме ON-LINE /
B. А. Милюткин, М. А. Канаев, М. А. Кузнецов // Известия Самарской сельскохозяйственной академии. - 2013. - №3. -
C. 34-39.
5. Михайленко, И. М. Управление системами точного земледелия : монография / И. М. Михайленко. - СПб. : Изд-во Санкт-Петербургского университета, 2005. - 231 с.
6. Нестационарные системы автоматического управления: анализ, синтез и оптимизация : монография / Под ред. К. А. Пупкова и Н. Д. Егупова. - М. : Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 632 с.
7. Пешехонов, А. А. Автоматическое управление расходом сыпучих материалов : монография. - СПб. : СПбГТИ(ТУ), 2006. - 110 с.
УДК 631.431
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОЧВЕННОГО ПРОБООТБОРНИКА
Нугманов Сергей Семенович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация АПК», ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА.
446442, Самарская обл., п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Спортивная, 10. E-mail: nugmanov ss@ssaa.ru.
Гриднева Татьяна Сергеевна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация АПК», ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА.
446442, Самарская обл., п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Спортивная, 10. E-mail: t-grid@mail.ru.
Васильев Сергей Иванович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электрификация и автоматизация АПК», ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА.
446442, Самарская обл., п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Спортивная, 10. E-mail: si vasilev@mail.ru.
Ключевые слова: пробы, почвы, пробоотборник, ненарушенная, структура.
Цель исследования - совершенствование технических средств для отбора образцов почвы при проведении полевых исследований. Существующие устройства для отбора проб почвы можно разделить на устройства для отбора с нарушенной структурой или ненарушенной. Предложенная авторами конструкция пробоотборника позволит отбирать образцы почвы с ненарушенной структурой. В разработанной конструкции формирование заключенного в пробоотборнике образца происходит за счет извлечения устройства из почвенной скважины, определение