CC BY
58
Значения параметров переходных функций реального агрегата и Simulink-модели
Параметры переходной функции Сбрасывание левыми колесами Сбрасывание правыми колесами
Реальный агрегат Simulink- модель Отклонение, % Реальный агрегат Simulink- модель Отклонение, %
Перерегулирование Д1, м Длительность переходного процесса ?п, с А, Декремент затухания, 1п— А2 0,0088 1,130 0,716 0,0098 1,145 0,623 11 2 13 0,0703 0,913 0,968 0,0739 0,935 0,869 5 2 10
ВтиЛпк-модели могут использоваться для повышения достоверности результатов моделирования.
Список литературы
1. Кузнецов, А.В. Повышение эффективности работы опрыскивателей путем синтеза рациональных параметров внутренних связей / А.В. Кузнецов, В.В. Кузнецов, Е.В. Кузнецов // Материалы координационного совещания «Состояние и перспективы развития прогрессивных технологий и средств механизации защиты растений». — СПб-Пушкин: Изд-во ВИЗР, 2005. — С. 27-32.
2. Определение положения центра масс и момента инерции опрыскивающего агрегата при изменении уровня
жидкости в емкости / А.В. Кузнецов, В.В, Кузнецов, В.Ф. Ко-могорцев [и др.] // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения: сб. научн. работ. — Брянск: Изд-во БГСХА, 2010. — С. 47-54.
3. Дейч, А.М. Методы идентификации динамических объектов / А.М. Дейч. — М.: Энергия, 1974.
4. Бессонов, А.А. Методы и средства идентификации динамических объектов / А.А. Бессонов, Ю.В. Загашвили, А.С. Маркелов. — Л.: Энергоатомиздат, 1989. — 280 с.
5. Информативная модель взаимодействия опрыскивающего агрегата и пестицидов с окружающей средой / А.В. Кузнецов, В.В. Кузнецов, Е.В. Кузнецов [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 2007. — № 12. — С. 8-10.
УДК 631.3:633
А.Н. Важенин, доктор техн. наук, профессор Б.А. Арютов, доктор техн. наук, профессор А.В. Пасин, доктор техн. наук, профессор
А.И. Новожилов, канд. техн. наук, профессор
ФГОУ ВПО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия»
РЕЗУЛЬТАТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ
Оценки агрометеорологических условий, как отражение взаимодействия погоды с объектами растениеводства и производственными процессами, позволили получить уравнения регрессии прогноза фенологических фаз развития сельскохозяйственных культур, совпадающие с периодами полевых механизированных работ. Связующим параметром производственных процессов с функциями роста сельскохозяйственных культур служит оптимальная календарная продолжительность, адаптированная к функциям роста коэффициентами естественных биологических потерь урожая.
Практическая реализация такой модели показывает, что при площади яровых зерновых культур 1000 га и средней урожайности 20 ц/га биологические потери урожая только на уборочных работах уменьшаются на 2,64 т зерна в сутки [1].
84
При исследовании составляющих баланса времени функционирования МТА установлено, что увеличение продолжительности рабочего дня не дает пропорционального увеличения времени чистой работы. Увеличение времени смены свыше 7,5 ч приводит к уменьшению времени чистой работы, а следовательно, к снижению производительности агрегатов. Однако десятичасовая продолжительность оправдана, так как в диапазоне 9.. .10 ч время чистой работы возрастает, и только затем следует устойчивый спад.
Из обобщающих характеристик времени функционирования производственных процессов выявлен прогнозируемый параметр — коэффициент циклового времени смены. Прогнозные модели в области его изменения от 0,79 до 0,96 позволяют корректировать типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в зависимости от складывающихся условий.
При синтезе параллельных производственных процессов растениеводства в напряженные по погодно-производственным условиям календарные периоды работ возникает необходимость их упорядочения.
Многолетняя апробация алгоритма упорядочения параллельных производственных процессов растениеводства в различных погодных условиях ООО «Агрофирма «Борская» показала высокую его эффективность.
Потребность в тракторах уменьшилась по сравнению с нормативными показателями от одного (Т-150К) в среднемноголетних погодноклиматических условиях их эксплуатации до восьми (три — МТЗ-80(82) и пять — Т-150К) в благоприятные сезоны. Оказалось целесообразным в некоторых случаях удлинять агротехнические сроки проведения полевых работ, допуская естественные биологические потери урожая, оцениваемые от 29 до 827 тыс. р. в зависимости от погодных и производственных условий. При этом эксплуатационные затраты уменьшаются соответственно с 2850 до 4880 тыс. р.
Обобщенный метод постановки и решения задач оптимального проектирования с использованием диалога «человек — компьютер» позволяет следующее:
• учитывать столько критериев качества, сколько необходимо для полного исследования условий функционирования производственных процессов в растениеводстве (с позиций различных противоречивых критериев, таких как эксплуатационные затраты, производительность, расход топлива, затраты труда и т. п.);
• определить допустимое множество решений;
• обнаружить несущественные критерии, значения которых мало меняются;
• выявить зависимые или, наоборот, противоречивые критерии;
• определить влияние параметрических ограничений на интегральный критерий;
• выделить несущественные по отношению к какому-либо критерию параметры;
• сформировать интегральные критерии и определить на допустимом множестве решений оптимальные параметры проектируемых производственных процессов.
Эффективность предлагаемого метода при оптимизации посева яровых зерновых культур изменяется от 3100 до 5600 р./га в зависимости от почвенноклиматических условий.
Состав и структура машинно-тракторного парка для всего многообразия погодных условий определялись при разработке нормативов потребности в технике и системы машин в земледелии по агрорайонам Нижегородской области с помощью статистической игры, основанной на распределении
вероятностей типовых сезонов. В результате установлено, что постоянный парк следует формировать исходя из средних многолетних условий.
Ежегодное пополнение парка на замену списанным машинам в Нижегородской области следующее: тракторов 2757 шт.; комбайнов зерноуборочных 596 шт.; сеялок 771 шт.; культиваторов 1050 шт. и другой техники в пределах 10 % от потребного количества.
Реализация мероприятий, заложенных в методах повышения эффективности функционирования производственных процессов при различных условиях на протяжении семи лет в агрофирме «Борская», оказалась эффективной. Годовой экономический эффект составил в различные годы от 255 до 1360 р./га, по средним потерям при наличном составе машинно-тракторного парка — 607,5 р./га.
Обоснованы допустимые технологические резервы в производственных процессах растениеводства с учетом градации погодных условий по пяти сезонам-аналогам: холодному, умеренно-холодному, среднему, умеренно-теплому, теплому.
На основании разработанных оценок условий сезонов-аналогов и экономико-математической модели решена задача составления допустимого расписания производственных процессов. Алгоритм задачи допустимого расписания реализован в соответствующих программных комплексах. Оптимальное регулирование работ, выполняемых агрегатами на базе тракторов МТЗ-82 и МТЗ-1221 в агрофирме «Борская», позволило снизить их необходимое количество с 15 до 6 шт. и с 8 до 7 шт. соответственно.
Экспериментальная проверка методов сезонного резервирования и использования технологотехнических средств с помощью разработанного алгоритма автоматизированной системы проектирования стратегического состава МТП имитационным моделированием с «погружением» оптимальных составов МТП сезонов-аналогов в типовые условия сезонов подтвердила их эффективность. Комплексные затраты при использовании оптимального МТП теплого сезона-аналога минимальны для условий теплого сезона и составляют 23 318 тыс. р.; затраты оптимального МТП умеренно-теплого сезона — 22 151 тыс. р. и т. д.
Осуществлена производственная проверка эффективности методов сезонного использования резервных технологических комплексов (РТК) в хозяйствах, входящих в агрохолдинг «Птицефабрика Сеймовская».
На примере РТК, состоящего из 12 комбайнов марки Claas, которые до начала уборки зерновых в Нижегородской области доставлены на трейлерах в Южный федеральный округ, где намолотили дополнительно 14 000 т зерна, подтверждены теоретические предпосылки о возможности и целесообразности работы зерновых комбайнов в других ре-
85
гионах с учетом зависимости сроков уборки сельскохозяйственных культур от теплообеспеченности.
Доказана необходимость выделения из сформированного (стратегического) состава МТП резервных технологических комплексов в соответствии с производственными задачами и погодными условиями текущего и предстоящего сезонов. В 2008 г. для уборки озимых зерновых культур в хозяйствах агрохолдинга, расположенных в южных районах Нижегородской области, были сформированы три РТК на предприятиях северных, центральных районов Нижегородской области и КабардиноБалкарской Республики.
Обоснована целесообразность выделения из всего комбайнового парка агрофирмы «Земля Сеченовская» постоянного РТК, состоящего из комбайнов марок СК-5, Mega и КЗС-3, для проведения уборочных работ в соседнем хозяйстве (агрофирма «Сеченовская»), входящем в состав агрохолдинга. Прибыль от использования РТК составила более 1500 тыс. р.
Разработаны рекомендации по формированию и использованию стратегического состава МТП и сезонных технолого-технических средств. Сезонный резерв технолого-технических средств для агрофирмы «Борская» формализован в МТС. Во все сезоны в агрофирме необходимо содержать стратегический парк тракторов в 32,15 у.э.тр.*, в том числе 27 у.э.тр. в хозяйствах и 5,15 у.э.тр. в МТС. В холодный сезон на полях хозяйств дополнительно должны работать 3,95 у.э.тр. из МТС (1,2 у.э.тр. — на стороне). В умеренно-холодный сезон потребности в тракторах МТС со стороны хозяйств нет: все
* Условный эталонный трактор.
они будут работать на стороне. В средний сезон-аналог на полях хозяйств дополнительно будет работать 2,4 у.э.тр. из МТС (2,75 у.э.тр. — на стороне). В умеренно-теплый и теплый сезоны-аналоги все тракторы МТС будут работать на полях агрофирмы. Однако в теплый сезон необходимо компенсировать дефицит в технике агрофирмы (2,95 у.э.тр.) двухсменной работой агрегатов на нарезке борозд, посадке, междурядной обработке и уборке картофеля, при посеве яровых зерновых и междурядной обработке кукурузы.
Общий ожидаемый экономический эффект от внедрения оптимального (стратегического) состава МТП и сезонного использования МТС составил 2787 тыс. р. (2069 тыс. р. фактически), в том числе за счет сокращения потерь урожая — 1331 тыс. р., за счет сокращения затрат на технику, не используемую в агрофирме и применяемую на стороне, — 1456 тыс. р.
Эффективность от внедрения методов сезонного резервирования и использования технологических систем на предприятиях Нижегородской области и Приволжского федерального округа выразилась в снижении комплексных затрат от использования МТП на 11_____15 % и получении дополни-
тельной прибыли за счет оказания услуг резервными технологическими комплексами.
Список литературы
1. Методы повышения эффективности механизированных производственных процессов по условиям их функционирования в растениеводстве: учебное пособие / Б.А. Арю-тов, А.Н. Важенин, А.В. Пасин [и др.]; под ред. А.Н. Важе-нина. — М.: Издательский дом «Академия Естествознания», 2010. — 364 с.
УДК 629.114.2.001
В.П. Лапик, канд. техн. наук, доцент
ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГУСЕНИЧНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ НА ПОЧВУ
Ходовые системы тракторов и комбайнов являются главным источником негативного воздействия на почву. Колесные и гусеничные ходовые системы в разной степени оказывают влияние на почву. Колесные машины, в основном используемые при возделывании полевых культур, чрезмерно уплотняют почву, что приводит при многократном воздействии к увеличению сопротивления ее обработке. Гусеничные тракторы и самоходные уборочные комбайны, которые используются и при
возделывании полевых культур, и при работе на переувлажненных почвах, оказывают более щадящее воздействие на почву.
Согласно обобщенным данным, тяговое сопротивление в среднем повышается на 25 % по следу гусеничных движителей, на 40 % — по следу колесных и на 65 % после прохода комбайнов, автомобилей и прицепов [1].
Воздействие ходовых систем должно быть дифференцированным в зависимости от вида выпол-
