«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ (ИнЭРТ-2012) Труды X Международного научно-технического форума Ростов-на-Дону 2012 ИнЭРТ-2012 УДК 621:502:005.591.6:658 И 66 И 66 Инновация, экология и ...»

Модель основана на решении осесимметричной задачи о вдавливании кругового штампа с плоской подошвой в неоднородный по толщине мягкий слой, лежащий на жестком упругом основании. Предполагается, что упругие свойства слоя изменяются по его толщине по достаточно произвольному закону (линейному, тригонометрическому и др.). Задача сводится к парному интегральному уравнению, решение которого строится с помощью двусторонне асимптотического метода [1, 2]. Трансформанта ядра интегрального уравнения с высокой степенью точности аппроксимируется аналитическим выражением специального вида, что позволяет получить приближенное решение задачи в явном виде. Используемый подход позволяет получить приближенное аналитическое решение задачи. Учитывается существенное отличие упругих свойств покрытия от подложки.

Описан специально разработанный метод определения параметров аппроксимации, делающий приближенное решение эффективным для всего диапазона изменений характерного геометрического параметра задачи и в случае, когда упругие свойства покрытия и подложки сильно отличаются.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Приведены численные примеры для случаев различия упругих свойств на границе раздела однородного покрытия и подложки в 10, 100, 1000 раз. Данные результаты сравниваются с хорошо известными ранее результатами, полученными методами ортогональных многочленов, а также регулярным и сингулярным асимптотическим методом, для слоя на недеформируемом основании [3].

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (11-08-91168-ГФЕН_а, 12а), а также в рамках ФЦП «НиНПКИР 2009-2013» (соглашение № 14.740.11.1605).

Ключевые слова: контактная задача, индентирование, неоднородность, мягкие покрытия.

Список используемой литературы 1. Aizikovich S. Analytical solution of the spherical indentation problem for a half-space with gradients with the depth elastic properties/ S. Aizikovich, V. Alexandrov, J. Kalker, L. Krenev // International Journal of Solids and Structures 39 — 2002. — C. 2745–2772.

2. Aizikovich S. Evaluation of the elastic properties of a functionally-graded coating from the indentation measurements/ S. Aizikovich, L. Krenev, I. Sevostianov, I. Trubchik // 3. Александров В. М. Неклассические пространственные задачи механики контактных взаимодействий упругих тел./ В.М. Александров, Д.А. Пожарский —М.: Факториал,

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 004.83:631. Программная реализация онтологии предприятия технического сервиса Some aspects of building ontology "technical service in agriculture" using a software system Protg are considered.

В настоящее время в сфере инженерно-технического обеспечения и технического оснащения агропромышленного комплекса наблюдаются ряд, во многом противоположных, явлений [1]:

- продолжающийся рост количества тракторов и сельскохозяйственных машин, отработавших нормативный срок службы;

- рост спроса на восстановленную технику (особенно по зерноуборочным комбайнам и энергонасыщенным тракторам);

- увеличение темпов обновления машинно-тракторного парка, в том числе и за счет импортной техники;

- все более острое проявление кадрового дефицита;

- ужесточение агротребований к выполняемым работам, осознание необходимости строгого соблюдения агротехнологий.

Эти явления ведут к увеличению требований к качеству технического обслуживанию и ремонта сельскохозяйственных машин.

Повышение качества технического сервиса в условиях постоянного расширения марочного состава и модельных рядов техники сопряжено с объективными трудностями. Специфика этой сферы такова, что помимо наличия базовых знаний, определенных навыков и умений ценность специалистов-сервисников определяется накопленным опытом. Этот опыт, зачастую уникальный, обычно не получает объективного выражения и, в лучшем случае, передается только ученикам специалиста, а чаще теряется. Кроме того, не каждый человек способен к накоплению опыта «в памяти», особенно учитывая сезонный характер проводимых работ, разнообразие машин, модификаций, элементов и их отказов. Все это обусловливает актуальность создания системы управления знаниями, его обработки и представления в пригодном для использования виде, особенно для неподготовленного персонала, а также в учебных целях.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Среди подходов к описанию знаний предметной области все большую популярность приобретают онтологические модели – формальные явные описания терминов предметной области и отношений между ними [2].

Во многих предметных областях создаются стандартные онтологии, которые могут использоваться экспертами в областях деятельности для совместного аннотирования информации в конкретной сфере приложений.

Для описания онтологий существуют различные языки и системы [3]. Наиболее перспективным представляется визуальный подход, позволяющий специалистам непосредственно «рисовать» онтологии, что помогает наглядно сформулировать и объяснить природу и структуру явлений. В настоящее время доступны многочисленные коммерческие и бесплатные (с открытым кодом) программные инструменты и системы для построения и использования онтологий, среди которых наиболее распространенной является программная система Protg. Отличительной особенностью данной системы является то, что она распространяется по свободной лицензии и имеет реализации для системных платформ: Windows, Liunik, Mak OS.

В данной работе онтологическая модель предметной области «Технический сервис в агропромышленном комплексе» представлена средствами программной системы Protg (рис. 1).

Наибольший интерес представляет изучение процесса «Проведение сервисного обслуживания».

Этот процесс является подпроцессом «Производство услуг», который входит в суперкласс «Сервисное обслуживание». Онтология предполагает наличие связей между классами всего

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

описания предметной области. На рисунке 2 представлены взаимосвязи выбранного нами процесса с другими элементами технического сервиса.

Сервисное обслуживание производят в соответствии с различными планами производства и другой нормативной документацией. На рисунке 2 изображен онтологический граф, описывающий структуру взаимосвязей между классами онтологии. Стрелка «управляет» свидетельствует о воздействии элемента «Планы производства» на процесс «Проведение сервисного обслуживания».

За каждый процесс несет ответственность конкретное структурное подразделение организации. Процесс «Проведение сервисного обслуживания» выполняют «Производственные службы», экземплярами которых являются: «Группа по обслуживанию электрооборудования», «Группа по обслуживанию механических систем», «Группа по обслуживанию двигателя», «Группа по обслуживанию системы кондиционирования», «Группа по обслуживанию гидравлической системы».

Связи: 1 – управляет, 2 – обеспечивает, 3 –сотрудничают, 4 – выполняют, – является, – класс, – класс, имеющий связь с другими классами, – экземпляры класса Вместе с тем необходимы «Обеспечивающие службы», которые помогают (стрелка называется «обеспечивает») процессу «Производство услуг», и, в частности, подпроцессу «Проведение сервисного обслуживания», и «сотрудничают» с «Производственными службами». Причем это сотрудничество взаимное. В состав обеспечивающих служб входят: «Служба проТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

граммного обеспечения», «Отдел кадров», «Отдел по охране труда и защите окружающей среды», «Профсоюзная организация», «Склад».

В результате работы построена онтологическая модель организации технического сервиса. Полученная онтология может использоваться при создании системы управления знаниями в рассматриваемой предметной области, использование которой позволит значительно повысить эффективность принимаемых управленческих и других решений и нивелировать имеющийся недостаток квалифицированных сотрудников.

Список используемой литературы 1. Черноиванов В.И., Ежевский А.А., Краснощеков Н.В., Федоренко В.Ф. Управление качеством в сельском хозяйстве: науч. изд. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2011. – 344 с.

2. Муромцев Д.И. Онтологический инжиниринг знаний в системе Protg. – СПб: СПб ГУ ИТМО, 2007. – 62 с.

3. Гаврилова Т.А. Использование онтологий в системах управления знаниями // Труды международного конгресса «Искусственный интеллект в 21 веке» (Дивноморск, 2001). – Т. 1. – М.: Физматлит, 2011. – С. 21-32.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.362.001. Результаты моделирования работы транспортёрного скельператора The results of parametric optimization and analysis of functioning conveyor scelperator are presented in the article.

Введение. Создание современной зерноочистительной техники – одна из важных задач развития сельского хозяйства. Одним из важных рабочих элементов системы очистки является транспортёрный скельператор, выделяющий большую часть крупных примесей, однако оптимизация его параметров не завершена, так как процесс его функционирования до конца не изучен.

Мы рассмотрели процесс параметрического синтеза подсистемы операций предварительной очистки зерна на транспортёрном скельператоре (по типу МПО-50) в зерноочистительной машине используемой в универсальном зерноочистительном агрегате.

Целью параметрической оптимизации и многомерного анализа рассматриваемой подсистемы рабочих элементов являлась оценка показателей их функционирования от изменения параметров отверстий на сетке скельператора и оптмизация параметров этой подсистемы операций.

Основными геометрическими параметрами транспортерного скельператора являются размеры его отверстий б х Г, толщина dп проволоки сетки (рис. 2), длина lт и ширина В транспортера, угол наклона его к горизонту, частота nП ударов подбивальщика сетки (рис. 1).

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

При функционировании транспортерный скельператор можно разделить на 2-а участка:

первый – с полной загрузкой СГС, слой СГС длиной lпз, 2-й-с неполной загрузкой длиной lнз (см. рис. 1).

На первом участке транспортер-скельператор (сепаратор) можно представить в виде 2-х расположенных друг над другом и неоднородных по высоте «условных» решет равной длины lпз, обладающих каждое, отличным от другого, но постоянным для отдельного решета коэффициентом сепарации j. Для первого верхнего «условного» решета, образованного слоем СГС с равномерным распределением в нем j-ых компонентов, при условии содержания b компонентов (j=1,2.......,b) в исходной СГС с известными плотностями вероятности f(bшj) распределения по ширине и задаваемой шириной б (бГ) (или при Гб) (см. Рис. 2) отверстий транспортераскельператора, полнота просеивания 1j j-го компонента СГС на первом участке транспортера длиной lпз Рис. 2. Квадратное (а) и прямоугольное (б) отверстия сетки транспортера а количество просеивающегося j-го компонента в единицу времени на первом участке транспортера Здесь где Vт - относительная скорость рабочей ветви транспортера;

Vzj - составляющая средней скорости относительного перемещения (опускание к поверхности транспортера) j-го компонента в слое СГС; f=z(У)- уравнение линии, ограничивающей сверху слой СГС на транспортёре-скельператоре;

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Найденные величины lпз [6] и Vzj определяют величину 1j из (3).

Величина коэффициента сепарации 2-го «условного» решета где У1 - участок переносного перемещения j-го компонента на транспортере за один удар подбивальщика;

nп - частота ударов подбивальщика с силой, обеспечивающей подброс j-ых компонентов СГС относительно отверстий скельператора.

P2/1j -вероятность прохода j-го компонента СГС через второе «условное» решето - транспортерскельператор.

Вероятность P2/1j представлена в виде комбинации несовместных событий где P3/1j-вероятность j-му компоненту (bшjГ), опускаясь на транспортер-скельператор, принимающему с равной вероятностью различные положения в пространстве, попасть своим центром масс в отверстие транспортера.

P6/5j - вероятность j-му компоненту длиной lj, центр масс которого попал в зону отверстия, перемещаясь по углом к транспортеру (0, пройти через круглое или эллиптическое отверстие за период одного встряхивания ветви транспортера.

P3/1j=-условное «живое» сечение рабочей ветви транспортера-скельператора в плоскости перпендикулярной вектору скорости Vj опускания j-го компонента на транспортер.

Полнота просеивания j-ого компонента СГС на втором участке 2j длиной lнз (см. рис. 3)

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

нится на lнз Тогда общая полнота просеивания j-ого компонента на всей длине lт транспортераскельператора а просеивание в единицу времени j-ого компонента Ynj и фракции из j-ых компонентов Yn СГС по всей его длине Приведенная стахостическая функциональная аналитическая модель процесса функционирования транспортерного скельператора адекватна [3] и позволяет учитывать основные аргументы векторов входных и управляющих воздействий на рассматриваемый процесс, а, следовательно, качественно проводить многомерный анализ и параметрический синтез транспортераскельператора.

Чистота материала, Апо, % Рис. 3. Зависимость чистоты зернового материала (а) и критерия эффективности выделения компонентов из зернового материала прошедшего через скельператор с различными параметрами отверстий сетки от подачи на него зернового материала модели описанные выше были смоделированы процессы сепарации зернового материала на транспортёрном скельператоре машины МПО. В качестве исходных данных для расчёта были приняты: содержание компонентов в зерновом материале – чистое зерно 89,3%; зерновые примеси 4,3%; солома дроблёная 1%; колоски 2%; семена сорняков 0,2%; полова 0,1%; мелкий сор 0,8%; крупные минеральные примеси 0,2%; корзинки осота 0,5%; дикая редька 0,5%; органические примеси 1,1%. Угол наклона транспортёра тр=18. Скорость полотна транспортёра 0,6 м/с.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Частота ударов подбивальщика – 2,6 с-1. Диаметр проволоки сетки 1,2мм. Глубина S пневмоканала принята 0,22 м. Плотность зернового вороха 700кг/м3.

Результаты расчётов представлены и на рисунке 3.

Вывод. Анализ полученных результатов, согласно рисункам 3-6, позволяет рекомендовать для установки на скельператор сетки с параметрами ячейки 15х13 мм.

Список используемой литературы 1. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И., Шелков М.В. Вероятностная модель процесса сепарации зернового вороха на транспортёрном скельператоре//Деп.ВИНИТИ.-№3311.ДГТУ.Ростов-на Дону, 1999.

2. Ермольев Ю.И. Интенсификация технологических операций в воздшно-решётных зерноочистительных машинах.-Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 1998.-494с.

3. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И. Моделирование процесса сепарации зерновых отходов на транспортёрном скельператоре.// Вестник ДГТУ.-Т.2.-№2(12).-2002.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.362.001. Математическое моделирование функционирования пневмоканала The results of studies on the dependence of skelperator and air separator parameters is given in the article. Describes correlation of this machines on parameters of functioning pre-treatment machine.

Введение. Инновационные пути развития сельскохозяйственной техники в целом, реализуются за счёт создания новых и параметрической оптимизации существующих машин, за счет более глубокого изучения процессов протекающих в них. Одним из важных рабочих элементов различных машин, в том числе и зерноочистительных является пневмоканал.

Целью работы являлось математическое моделирование процесса сепарации гетерогенной сыпучей среды в пневмоканале, находящемся после транспортёрного скельператора в машине МПО-50.

Процесс пневмосепарации гетерогенной сыпучей среды в пневмоканале зависит от технологических свойств компонентов среды, от вероятностных характеристик распределения подачи сыпучей среды по ширине ее ввода в пневмоканал, её распределения по поперечному сечению пневмоканала и вероятностным характеристикам распределения по этому сечению скоростей воздушного потока. Учет этих факторов при моделировании процесса пневмосепарации позволит более точно проводить многомерный анализ процесса, параметрический и структурный синтез пневмоканала.

Рассмотрим пневмоканал (ПК) шириной BК и глубиной S (Рис. 1) с подачей Q в него гетерогенной сыпучей среды с известной или задаваемой плотностью вероятностей f Q (H ) распределения этой подачи по ширине бокового ввода в ПК и плотностью вероятности fV (H ) распределения средних по сечению пневмоканала скоростей воздушного потока.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 1. Схема плотности вероятности fV (H ) распределения средних по сечению пневмоканала скоростей воздушного потока и плотности вероятности f Q (H ) распределения подач зернового Для этих условий полнота прохода j-го компонента зернового материала в очищенную фракцию где Количество зернового материала Qp, попадающего на каждый р-ый участок (р=1,2,…,l) к-ой ширины рабочего органа:

а средняя скорость воздушного потока на -м участке:

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

где Pj (QPV p ) - полнота выхода в очищенное зерно j-го компонента зернового материала с p-го участка ширины пневмоканала (р = 1,2, …, ) определится из известных выражений при Q=Q Р и V VР,[1] m jB и m jw - коэффициенты изменения плотности выхода j-го компонента в очищенное зерно от изменения глубины В пневмоканала и влажности w зернового материала [2].

Ограничения:

Е Д - допустимая полнота выделения семян зерна в легкие отходы, При выполнении ограничений (8) считать показатели процесса сепарации: содержание сорных примесей (j = 1,2,…,с) в очищенном зерне Здесь b – число всех компонентов в ворохе.

Полнота выделения В пневмосепаратора в отходы сорных (j = 1,2,…,с) примесей содержание j-х компонентов в очищенном зерне содержание j–го компонента b jO зернового материала в легких отходах

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

масса QO отходов кг/(м.с) масса очищенного в пневмосепараторе зерна величина критерия сепарации для исследуемой Рис. 2. Зависимость величины критерия от размеров ячеек скельператора, при исходных Вывод. Построенные математические модели процесса сепарации гетерогенной сыпучей среды и позволяют, используя известные методы параметрического и структурного синтеза, проводить многомерный анализ процесса и оценивать рациональные параметры вертикальных пневмоканалов для задаваемых условий и ограничений на показатели его функционирования.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Список используемой литературы 1. Ермольев Ю.И., Лукинов Г.И., Шелков М.В. Вероятностная модель процесса сепарации зернового вороха на транспортёрном скельператоре//Деп.ВИНИТИ.-№3311.ДГТУ.Ростов-на Дону, 1999.

2. Ермольев Ю. И. Технологические основы интенсификации процесса сепарации зерна воздушно-решётными зерноочистительными машинами и агрегатами. Дис. … д. т. н., Ростов-на Дону, 1990.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.362.001. Повышение эффективности работы зерноочистительного агрегата The results of result of simulations of winnowing aggregate are presented in the article.

Введение. Одной из задач инновационного развития агропромышленного комплекса является получение высококачественных семян, имеющих высокий потенциал урожайности. Одним из важнейших факторов, влияющих на урожайность, является качественная очистка и последующее хранение семян. На посевные качества семян влияют не только генетические качества, но и их чистота, микро-, макроповеждения и выравненность по размерам. Существующие зерноочистительные агрегаты позволяют получить семена за два-три цикла очистки, что связано с дополнительными затратами и перевалочными работами, которые в то же время травмируют семенной материал, ухудшая его качество.

Повысить эффективность функционирования семяочистительного агрегата можно несколькими путями: изменяя функциональные схемы (последовательные, фракционные) отделения очистки агрегата; повышая эффективность функционирования различных сепараторов однако предприятия изготавливающие решёта не готовы сегодня производить решёта со специальной сепарирующей поверхностью; оптимизируя структуры решётных модулей воздушнорешётных машин; введя в схему агрегата эффективное отделение первичной очистки; создавая новые воздушно-решётные семяочистительные машины с различной технологией перемещения зерновых фракций внутри машины – данный путь находит широкую реализацию и наиболее эффективен. Одними из важнейших сепараторов являются – решётные.

Решая задачу интенсификации процесса очистки в воздушно-решётной семяочистительной машине, путём усложнения перемещения зернового материала внутри самой машины, были проанализированы существующие семяочистительные машины и поставлена задача – сколько последовательно расположенных решёт необходимо для полного выделения примесей из исходного зернового материала. Анализ результатов опытов, проведённых на лабораторном стенде в ДГТУ показал, что при подаче 10 т/ч*м, для выделения сорных примесей нам необходимо

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

одно решето с размерами отверстий 1,7мм, а для выделения зерновых примесей, дополнительно последовательно расположенные четыре решета с размерами отверстий 2,2мм.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод: воздушно-решётная семяочистительная машина должна иметь в своём составе последовательно расположенные решёта с разными размерами отверстий – одно решето с размерами отверстий 1,7мм, и дополнительно, последовательно расположенные четыре решёта с размерами отверстий 2,2мм. Существующие зерноочистительные машины такой компоновки решёт не имеют. Взяв за основу одноярусный трёхрешётный модуль (рис. 1 а), эффективность которого по сравнению с классическим доказана в работах Ермольева Ю.И., Шелкова М.В. [1] – (данный решётный модуль эффективней в 1, раза по сравнению с классическим), нами были разработаны варианты функциональных схем решётных модулей, имеющие последовательную компоновку решёт (рис.1 б-г). Используя известные математические модели [1], и вновь нами разработанные, отличающиеся от известных степенью взаимосвязи решётных модулей, с помощью кафедральных программ, нами был смоделирован процесс функционирования этих решётных модулей. Анализ полученных результатов показал, что схемы с последовательной компоновкой решётных модулей более эффективны по сравнению со схемой имеющей параллельную компоновку решётных модулей (машина ОЗС-50/25/10).

Полученные данные мы проверили экспериментально на лабораторном стенде. Полученные результаты подтвердили теоретические расчёты. Используя реальные показатели функционирования эффективного отделения первичной очистки, и эффективность функционирования воздушно-решётной машины с последовательной компоновкой решётных модулей, нами была разработана структурная и функциональная схема агрегата (рис.2), имеющая в своём составе эффективное отделение первичной очистки, состоящей из машины МПО-100 и решётной машины, и отделения семенной очистки, состоящёго из воздушно-решётной машины с последовательной компоновкой решётных модулей, триерных блоков и пневмосортировального стола.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Прибыль, руб/т Рис. 3. Экономические показатели: а) прибыль от очистки семян зерна в агрегате (семена, зерно продовольственное) из тонны исходного зерна; б) прибыль от очистки зерна в агрегате (семена, Используя известные ранее модели и вновь нами разработанные, был смоделирован процесс функционирования данного семяочистительного агрегата, работающего по различным функциональным схемам. Результаты показали, что функционирование агрегата по схеме, в которых имелась воздушно-решётная машина с последовательной компоновкой решётных модулей (рис. 1, в), показал расчётную производительность 9 т/ч. Агрегат, имеющий в своём составе

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

воздушно-решётную машину с параллельной компоновкой решётных модулей (рис.1 а), показал расчётную производительность 7 т/ч. Расчёт основных экономических показателей был выполнен на кафедральной программе «Экон_расчёт1». Анализ полученных результатов показал, что прибыль за агросрок (400 часов) от очистки семян на серийном агрегате, работающем с серийной машиной ОЗС-50/25/10, составила - 7566911 руб, а у разработанного агрегата – руб (рис. 3). При этом материалоёмкость (3907,6 кг/(кг/с) у нового технологического отделения очистки и 4998,34 кг/(кг/с) у серийного, трудоёмкость (0,4 чел*час/(кг/с) у нового отделения очистки и 0,51 чел*час/(кг/с) у серийного.

Вывод. Рекомендуется создание и использование высокотехнологичных машин с последовательной компоновкой решётных модулей способных работать эффективно не только отдельно, но и в составе зерноочистительного комплекса.

Список используемой литературы 1. Ю.И. Ермольев, А.В. Бутовченко, М.Н. Московский, М.В. Шелков. Проектирование технологических процессов и воздушно-решётных и решётных зерноочистительных машин.

Изд. центр ДГТУ, Ростов-на-Дону, 2010, 638 с.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.35. Система адаптивного управления технологическим процессом On the basis of a prior development by offering a new objective function for the adaptive process control combine harvester. Conducted simulation tests of the new algorithm were positive, increasing system performance adaptive control, and, consequently, the efficiency of the combine.

Для обеспечения повышения производительности уборочной техники путём оптимальной загрузки её рабочих механизмов была предложена новая информационная адаптивная система управления.

Целью оптимального управления уборочной техникой является обеспечение его оптимальной технологической загрузки. Это цель реализуется путем оперативного отыскании компромиссов между подачей с/х продукта q(t) и загрузкой двигателя (оцениваемой через изменеt)), в пределах агродопусков на секундные потери зерна (t), и измение угловой скорости кинематических режимов рабочих органов комбайна i(t) для конкретных условий нения уборки.

Для обеспечения поставленной цели управления был выбран критерий качества техпроцесса K(t), численное значение которого определяет близость достижения этой цели. Так как между датчиками q(t), времени прохождения техпроцесса), то в нашей работе целевая функция K(t) представлена в следующем виде:

0 – угловая скорость двигателя на холостом ходу (при скорости уборочной техники V= где м/с); (t-1) – угловая скорость двигателя комбайна, рад/с; q(t-1-2) – подача убираемой культуры в молотилку комбайна, кг/с; (t) – интенсивность потерь зерна за молотилкой, г/с; 1 – время запаздывания от датчика q до датчика, с; 2 – время запаздывания от датТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

оптимальный режим.

Цель имитационных испытаний состоит в повышения производительности уборочной техники при использовании новой целевой функции системы управления технологическим процессом с учётом транспортного запаздывания.

Исследованиями, выполненными ранее установлено, что в реальном режиме времени для накопления достоверной информации для принятия правильного решения об управлении требуется примерно 20 с. Сократить это время нельзя, т. к. технологический процесс «растянут»

по длине комбайна почти на семь метров, что во времени составляет примерно 7-10 с. Поэтому необходимо время для усреднения получаемой с датчиков информации, перекрывающее хотя бы вдвое время транспортного запаздывания техпроцесса комбайна. Время транспортного запаздывания техпроцесса в реальных условиях эксплуатации комбайна есть величина вероятностная, зависящая от множества факторов. Датчики, измеряющие параметры техпроцесса, входящие в функцию качества K(t), могут быть разнесены по длине комбайна и по времени транспортного запаздывания техпроцесса на любую величину в пределах указанных выше значений.

Однако для вычисления истинного значения критерия K(t) (рис. 1), необходимо, чтобы в формуле (1) эти параметры были вычислены с учётом истинного времени транспортного запаздывания в данной точке замера параметра.

Для решения этой проблемы была разработана методика расчёта транспортных запаздываний сигналов, снимаемых с датчиков q, и построена имитационная модель управления техпроцессом зерноуборочного комбайна, реализованная на языке высокого уровня Turbo

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Pascal 7.0, и проведены статистические эксперименты, результаты которых и изложены в настоящей работе (см. таблицу 1).

Результаты имитационных испытаний системы адаптивного управления зерноуборочного комбайна 1. Эффективность работы системы адаптивного управления техпроцессом уборочной техники в первую очередь зависит от быстродействия системы.

2. Быстродействие системы определяется временем наблюдения, необходимым и достаточным для сбора достоверной информации об истинном значении параметров состояния техпроцесса.

3. Стремление сократить время наблюдения приводит к возрастанию вероятности получения недоброкачественной выборки, и наоборот с ростом времени наблюдения возрастает вероятность попадания системы в режим постоянного поиска оптимума техпроцесса (режима «рыскания»). В работе с помощью методов имитационного моделирования получено значение времени наблюдения, обеспечивающее компромисс между этими противоречивыми стремлениями.

4. Установлено, что в условиях нормальной эксплуатации уборочной техники, все параметры состояния техпроцесса могут быть описаны оценками, исчисляемыми в предложении о том, что являются стационарными случайными процессами с линейным трендом. Для таких условий определено оптимальное время наблюдения, которое составляет 10 секунд.

5. Общее время поиска оптимального состояния техпроцесса при работе системы с учётом транспортных запаздываний наблюдаемых параметров сокращается в пять-шесть раз по сравнению со временем поиска оптимума без учёта транспортных запаздываний. Это имеет большое практическое значение.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Список используемой литературы 1. Способ автоматического управления технологическим процессом зерноуборочного комбайна : а. с. 1720545 СССР: МКИ A 01 D 41/12 / Ю.А.Песков и др. - № 4155968/63 ; заявл.

01.10.86 ; опубл. 23.03.92, Бюл. № 11. – 8 с. : ил.

2. Разработка принципов и внедрения алгоритмов оптимального управления техпроцессом зернокомбайнов для базового программного обеспечения бортовых компьютеров: отчёт о НИР : х/д № 1.00.00 / Ростовский-на-Дону завод-ВТУЗ при ПО «Ростсельмаш»; рук. Радин В.В.; исполн.: Радин В.В. и др. - Ростов-на-Дону, 1990. - 156 с.

3. Козубовский С.Ф. Корреляционные экстремальные системы. – Киев: Наукова думка, 1973. – 223 с.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. – М.: Мир, 1971. с.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.363.21:636.086. This paper describes a method of manufacturing a two-phase feed flap. This article addresses the problem in the feed milling.

Существует проблема низкой усваиваемости питательных веществ в комбикормовом производстве. Реализация решения данной проблемы ведется по двум направлениям: 1 – усовершенствование машин и аппаратов, составляющих технологическое оборудование предприятия;

2 – усовершенствование технологий производства продукта.

Основные цели представляемой работы: разработка технологических схем переработки фуражного зерна в корм сельскохозяйственным животным в условиях мелких фермерских хозяйств. Работа опирается на разработанную методику оценки связи выходных свойств обрабатываемого материала с параметрами и настройками рабочих органов дробилок, работающих с максимальной эффективностью по заданному критерию (минимизации затрат на приготовление корма, максимизация усвоения питательных веществ корма, минимизации потерь).

Подготавливаемый для скармливания сельскохозяйственным животным корм должен отвечать зоотехническим требованиям, указанным в соответствующих стандартах или технических условиях на корма. Это такие, как очистка от минеральных примесей, сорных растений, металломагнитных примесей; однородность состава; измельчение до заданной крупности.

Нами разработана схема технологического процесса производства четырёх вариантов лепесткового корма в две стадии - дробления и плющения с промежуточным рассевом, удовлетворяющая требованиям мелких фермерских хозяйств, которая представлена на рис.1.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 1. Предлагаемая схема технологического процесса приготовления лепесткового корма Согласно данного технологического процесса, после приема, зерно очищается от примесей, далее поступает на измельчение. Причём измельчающий рабочий орган необходимо настроить на максимальный выход крупки оптимальной фракции для конкретного вида животных, которые потом необходимо плющить на вальцевом станке с небольшим сдвигом. Далее материал поступает на рассев, после которого часть обработанного материала пойдет на повторное дробление, часть в отходы или на гранулирование, и основная фракция – на плющение.

Перед плющением крупка кондиционируется для повышения влажности до 25% или 45%. Полученный лепестковый корм с влажностью до 25% можно хранить после сушки или отправить на хранение с консервацией герметизацией. Лепестковый корм с влажностью до 45% без сушки можно скармливать сразу животным. При такой технологии снижаются энергозатраты, но при этом полученный лепестковый корм, для длительного хранения должен консервироваться с использованием соответствующих препаратов.

Предлагаемая технология может быть реализована как на крупных предприятиях так и на мелких фермерских хозяйствах. Для условий мелких фермерских хозяйств, нами разработана машино-аппаратурная схема на базе универсальной установки – размольно-сепарирующего агрегата У1-НКО производительностью 50 кг/час. Его настройка заключается в подборе решёт и дополнительных шкивов для задания скорости вращения вальцов.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Преимущества данного предложения могут быть следующими:

1 - уменьшаем потери за счёт увеличения процента усвоения корма животными, а именно гарантированным формированием заданного зоотребованиями размера лепестка.

2 - увеличиваем усваиваемость корма за счет деструктуризации крахмалистых и белковых компонентов в процессе пластических деформаций крупки при формировании лепестка.

Исследования будут продолжены в направлении выработки рекомендаций предпочтительного применения разработанных технологических схем для конкретных видов сельскохозяйственных животных и условий эксплуатации.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Список используемой литературы 1. С.В. Мельников механизация и автоматизация животноводческих ферм: "КОЛОС" Ленинградское отделение 1978 г.

2. Паспорт установки размольно-сепарирующего агрегата У1-НКО.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.362.001. Перспективы развития технологий и технических средств очистки зерна The results of structural and parametric synthesis of the universal seed-cleaning machines are able to work on mass-production in a consistent and fractional technologies. Shows the growth of functional and economic efficiency of the units to fractional purification technology of cereal seeds.

В современных экономических условиях одна из важнейших задач АПК РФ- развитие зернового хозяйства РФ. Доля РФ в мировом производстве зерна пшеницы в 2011 г. составила 8,2% (54891 тыс. т) в Государственной Программе по развитию сельского хозяйства предусмотрено значительное увеличение его производства в РФ [1].

Одним из важных и затратных технологических процессов в производстве зерна является его послеуборочная обработка, важнейшими операциями которой является очистка зерна продовольственного назначения (80-85%) и очистка зерна для семян, реализуемые в различных зерноочистительных агрегатах (ЗАО).

Цель исследования - повышение эффективности функционирования ЗОА, рост качественных показателей очистки зерна при снижении приведенных затрат.

Основная задача по реализации цели исследования – структурно – параметрический синтез рациональных отделений очистки зерноочистительных агрегатов для качественной очистки зерна продовольственного назначения и семян.

Методика исследований – структурно-параметрический синтез объекта проектирования, стендовые и производственные испытания.

Проведенный анализ, задачи по реализации в ЗОА унифицированных и перспективных рабочих органов и машин, проведенные предварительно поисковые исследования, а также логико-эвристический подход с целью минимизации частных технологических операций позволили выделить ряд функциональных схем ЗОА как системы взаимосвязанных частных технологических операций реализуемых в ЗАО, отображенных конечным замкнутым графом G x, u (рис. 1).

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Топологию мультиграфа G x, u описали матрицей A Y i смежности весов мультиграфа, определяющей взаимосвязи вершин графа, и матрицей независимых путей графа, определяющее 19 функциональные схемы всей исследуемой системы частных технологических операций.

Математическую модель процесса функционирования зерноочистительных агрегатов (ЗОА) как замкнутой квазистатичной системы с различными к -ми функциональными схемами в общем виде можно записать:

Ограничения на технологические показатели процесса сепарации зерна продовольственного и семенного назначения:

Здесь F0 - вектор входных воздействий на рассматриваемую систему где Q - подача зернового материала в агрегат; а j,, W - содержание в исходном материале j-х размеров признаков разделения j-х компонентов.

А0 - вектор управляющих факторов системы, обеспечивающих ее функционирование

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

где B пi, hпi - ширина и глубина i-го пневмосепаратора системы; V вi - рабочая скорость воздушного потока в i-м пневмосепараторе; fq(Bп) -плотность вероятностей распределения подачи зернового материала и воздушного потока fv(Bп) по ширине Вп пневмосепаратора; П сi - параметры скельператора (диаметр, длина, форма и размеры отверстий, кинематика); Р сх Pi - функциональные схемы решетных модулей; П рi - параметры решет в решетных модулях (размеры решетных полотен, форма и рабочие размеры отверстий, эксплуатационная амплитуда колебаний); fQx(H, ) fQx(В) - плотности вероятности распределения зернового материала по решетным ярусам и по ширине решет в решетных модулях зерноочистительных машин; К х - функциональные схемы агрегата.

В формуле (2) Q К х, T х - функционал, определяющий показатели технологического процесса в агрегате (полнота выделения j-х компонентов, потери зерна, содержание в очищенном зерне других j-х компонентов), для различных П т К х, 1 х, 4 х, bc ( x), bпз ( х) - функционал, определяющий стоимость потерь, связанных с выходом 1 х зерна в отходы, доли выхода очищенного зерна 4 х, содержание в очищенном зерне сорных bc(х) и зерновых bпз(х) примесей в зависимости от реализации К х схемы агрегата [2;3]; П о К х, N х, Б х - функционал, определяющий изменение потребляемой агрегатом энергии N x и балансовой цены оборудования Б х в зависимости от использования К х схемы агрегата; G x, u - графовая модель функциональных схем агрегата, определяющая вариант К х -й схемы, минимизирующей Зпр.

Выходные показатели системы определяются вектором В, аргументы которого случайные в вероятностно-статистическом смысле величины где Е ф - критерий эффективности реализации технологического процесса ЗОА; П – прибыль от функционирования агрегата, bj - полнота выделения из зернового материала отделяемых j-х компонентов; b j - содержание в очищенном зерне j-х компонентов зерновых bпз и сорных bс примесей, потери зерна з xi на xi операции и общие з; Q o, Q ф, Qок - массовые выходы очищенного зерна, фуражных отходов и отходов разных категорий; y njxi, y nxi - масса j-х и всех компонентов, содержащихся в зерновом материале после реализации xi -й операции; y jxi, y xi масса j-х и всех компонентов, выделенных из зернового материала после реализации xi -й операции; bnjxi - содержание j-го компонента в массе очищаемого материала и в выделяемых

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

фракциях b jxi после выполнения x i -й операции; jxi - полнота прохода j-го компонента в очищаемый зерновой материал после выполнения xi -й операции [2; 3].

Для конкретных условий оптимизации величина критерия Зпр определяется как функция суммарных показателей всей системы операций, учитываемых в К х -й функциональной схеме где З п - затраты прямые на обработку 1 т исходного зернового материала (ОСТ 70.10.2-83) [1], Здесь Н зп - налог на фонд зарплаты; НР – накладные расходы.

Стоимость потерь С пз, связанных с изменением количества и качества зерна продовольственного, Здесь 5 - массовая доля выхода очищенного зерна к исходному зерновому материалу; HDC – налог на добавленную стоимость; Ц з -оптовая цена очищенного зерна.

Прибыль П при функционировании ЗОА рассчитывается по формуле где Ц фi, 6i - оптовая цена i-х фуражных отходов и их доля выделения из зернового материала при сепарации; Ц и - оптовая цена исходного зернового материала; обозначения показателей определены в ОСТ 70.10.2-84.

Проведена параметрическая оптимизация (параметрический синтез) отделений очистки агрегата, при этом в качестве критерия, определяющего функциональную эффективность отделений очистки, обеспечение максимальной производительности (при выполнении всех заданных агропоказателей процесса сепарации), выбран известный критерий Е ф [3]. При сравнительной оценке различных отделений очистки агрегата (схемы, оборудование) использованы

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

экономические критерии – суммарные приведенные затраты З п и прибыль П с от очистки зерна в агрегате за период агросрока.

Учитывая, что параметры аргументов вектора А, управляющих факторов системы, имеют дискретный характер (например, размеры отверстий решет в решетном модуле), задачи параметрической оптимизации сведены к задачам дискретного программирования с использованием при оптимизации метода регулярного поиска – метода сканирования с ограничениями.

При этом для оценки показателей функции цели показатели технологического процесса для различных вариантов функциональных схем рассчитывались и определялись на ПК по разработанным математическим моделям, описывающим рассмотренные в схемах подсистемы ЗОА [2; 3].

Проведен многомерный анализ и параметрический синтез отдельных сепараторов и всех ЗОА применительно к очистке зерна пшеницы продовольственного назначения, оценены их основные функциональные (показатели функционирования) и технико-экономические показатели.

При этом с учетом лучших по величине критериальных показателей, и минимизации технологических операций (оборудования) в агрегате, простоты обслуживания, для очистки зерна продовольственного назначения предпочтительнее ЗОА с функциональной схемой № (см. рис. 2) с использованием в отделении очистки новой решётной машины РС-50.

Используя обоснованную схему №1 разработан, изготовлен и прошел приемочные испытания в СПК «Победа» Целинского района агрегат ЗАВ – 60 (Рис. 3,4).

Основные усредненные показатели функциональных испытаний зерноочистительного агрегата ЗАВ-60 в режимах очистки зерна продовольственного назначения по последовательной технологии представлены на рисунках 4.

Рис. 2. Функциональная схема №1 зерноочистительного агрегата Установлено, что в режимах очистки зерна продовольственного назначения производительность агрегата ЗАВ-60 – 63 т/ч (см. рис. 6). При этом полнота выделения всех сорных приТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

месей 96-97%, зерновых примесей 58-86 %. Потери зерна в сорные отходы 0,05-0,07%, в зерновые отходы – 0,02-0,03%. Чистота очищенного зерна 98-98,5 %.

Рис. 3. Зерноочистительный агрегат ЗАВ – 620 в СПК «Победа» Целинского района Получены высокие экономические показатели работы агрегата. Рост производительности агрегата на 50-55 %. Снижение себестоимости очистки зерна пшеницы на 38-42,5 %. Снижение энергоёмкости очистки на 47-50 %.

Высокая производительность и качество работы агрегата ЗАВ-60 определены высокой полнотой выделения (98-100 %) из исходного зернового материала в зерноочистительной машине МПО-100 легких примесей, мелких сорных примесей, выносимых воздушным потоком (полнота выделения 20-25 %), и высокой полнотой выделения из зернового материала в решётной машине РС-50 крупных примесей (95-97 %), мелкого сора (55-60 %), щуплого зерна (60см. рис. 4).

Известно, что на современном этапе на предприятиях АПК наиболее распространены периодические технологии. Они обеспечивают быструю первичную очистку зерна на агрегатах ЗАВ-40, ЗАВ-20, ЗАВ-25, ЗАВ-50 и др., их модификациях, с последующей доочисткой (одно или 2-кратной) его семенной части до кондиций семенного зерна.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Анализ показывает, что рост урожайности зерновых возможен за счет роста эффективности семян.. Так, повышение чистоты семян (переход на более высокий класс обеспечивает прирост урожая на 1,5-2 ц/га), снижение на 10% микроповреждений семян - на 1ц/га (однократная очистка зерна на ЗОА типа ЗАВ-40 дает 15-20% микроповреждений), подготовка выровненных «средних» по размерам семян (например, для семян пшеницы рациональная толщина семян 2,6-3,0мм) - на 1-1,5ц/га. Эти резервы можно реализовать за один цикл очистки зерна в агрегате, используя фракционные технологии очистки, часть которых обоснована и апробирована в опытных образцах семяочистительных агрегатов [4-5].

Используя разработанную методологию создания подсистем технологических операций обеспечивающих фракционирование зернового материала при одноцикловой очистке, обоснована, разработана новая технологическая схема (Рис. 5) и универсальный агрегат ЗАВ-30/25/ (на унифицированной строительной базе зерноочистительного агрегата с тремя бункерами (Рис.

5, б)). Агрегат способен работать по 5 функциональным схемам.

Проведены испытания агрегата ЗАВ – 30/25/10 в режимах семенной очистки зерна пшеницы (фракционная схема №2, и последовательная схема №1) и серийного агрегата в режиме последовательной семенной очистки зерна пшеницы с использованием центробежноТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

вибрационной машины Р8-БЦСМ-50-01 (схема №3). Основные усредненные показатели работы агрегата приведены на рис. 6(а, б),7.

В режиме последовательной очистки семян в агрегате ЗАВ 30/25/10 по схеме 1 производительность агрегата при получении элитных семян пшеницы (чистота АПО > 99,5%)-10,4 т/ч.

Выход семян к исходному зерновому материалу – 92,7 %, продовольственного зерна 3,1 %, фуража -3,1%.

В режиме фракционной очистки семян пшеницы (схема №2), производительность агрегата достигла 14,05 т/ч. Выход семян к исходному зерновому материалу 83,6%, очищенного мелкого зерна (продовольственного назначения)-9,4%, фуражного зерна 3,8%.

Рис. 5. Схема функциональная (а) и вид (б) семяочистительного агрегата ЗАВ-30/25/

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 6. Чистота зернового материала Апо очищенного в семяочистительных агрегатах в зависимости от его подачи в агрегат (слева), полнота выделения суммы сорных и зерновых примесей (EOC+EОПЗ) (справа) при очистке семян пшеницы в различных зерноочистительных агрегатах Рис. 7. Прибыль от очистки семян зерна пшеницы в агрегате ЗАВ-30/25/10: 1 – схема последовательная; 2, 3 – схемы фракционные В режиме последовательной семенной очистки зерна пшеницы с использованием центробежно-вибрационной машины Р8-БЦСМ-50-01 (схема №3) производительность агрегата 7, т/ч. Выход семян к исходному зерновому материалу 92,6 %, фуражного - 3,2 %.

Проведена сравнительная функциональная и экономическая оценка используемой в АПК 2-цикловой очистки семян пшеницы (агрегат ЗАВ-40) (зернокомбайн, зерноочистительный агрегат, зерноток, зерноочистительный агрегат, хранилище семян) и одноцикловой (агрегат ЗАВзернокомбайн, зерноочистительный агрегат, хранилище семян). Технологические и экономические показатели семяочистительного агрегата ЗАВ-30/25/10, функционирующего по последовательной и фракционным схемам, и агрегата ЗАВ-40, определены по результатам государственных приемочных испытаний (Протокол №27 (1372) Ростовского ГМИС).

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Установлено, что полнота выделения суммы сорных и зерновых примесей при одноцикловой очистке в семяочистительном агрегате ЗАВ-30/25/10 выше, чем при 2-цикловой очистке в агрегате ЗАВ-40 на 1,47 % (5 т/ч) и на 5,03 % (10 т/ч), содержание сорных примесей в семенном материале очищенном по одноцикловой схеме очистки соответственно ниже на 75 % и 53,70 %.

Суммарные эксплуатационные затраты на очистку 1 т семян пшеницы в агрегатах при одноцикловой очистке существенно ниже (например, на 105, 95% при подаче 5 т/ч и на 137,69 % при подаче 10 т/ч для агрегата ЗАВ-30/25/10), чем при 2-х цикловой очистке. Прибыль от очистки 1 т исходного зернового материала при одноцикловой очистке выше, чем при 2-х цикловой на 159,45 руб./т (при подаче 5 т/ч) и на 159,84 руб/т (при подаче 10 т/ч). При годовой выработке агрегатов 2000 т или 4000 т, прибыль за агросрок, при одноцикловой очистке семян пшеницы в агрегате ЗАВ-30/25/10 выше, чем при 2-цикловой в агрегате ЗАВ-40 соответственно на 318,9 тыс. руб. и 639,24 тыс. руб.

При этом энергоемкость процесса семенной очистки зерна пшеницы при одноцикловой очистке в агрегате ЗАВ-30/25/10 ниже, чем при 2-х цикловой на 122.2 % (подача 5 т/ч) и на 259,97 % (подача 10 т/ч).

Известно также, что при 2-х цикловой очистке зернового материала пшеницы рост микроповреждений на 10-13% выше по сравнению с одноцикловой, что снижает урожайность пшеницы на 1-2 ц/га.

Таким образом, испытания нового агрегата ЗАВ-30/25/10 показали высокий уровень технологических и экономических показателей его функционирования, подтвердив правильность использования семяочистительных агрегатов с одноцикловой поточной фракционной технологией очистки семян.

Проведены исследования показали возможность и целесообразность производственной реализации представленных результатов НИР и ОКР, решающих часть проблем по росту эффективности послеуборочной очистки зерновых продовольственного и семенного назначения в Ростовской области.

Список используемой литературы 1. И.Г. Ушачев. Основные факторы волотильности зернового рынка России, Украины и Казахстана. Сельскохозяйственные машины и технологии, №3, ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, М,2012, с.2- 2. Ю.И. Ермольев, А.В. Бутовченко и др. Проектирование технологических поцессов и воздушно-решетных и решетных зерноочистительных машин. Издат. Центр ДГТУ, Ростов-наДону, 2010, 638 с.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

3. Ю.И. Ермольев, Г.И. Лукинов. Энергосберегающин технологии сепарации зерновых отходов. Издат. Центр ДГТУ, Ростов – на - Дону, 2007 г., 234 с.

4. Ю.И. Ермольев, М.В. Шелков., М.Н. Московский. Тенденции и перспективы развития технологий и технических средств для семенной очистки зерна. Известия высших учебных заведений Северо-Кавказского региона. Проблемы машиностроения. 2005 г., с.112-119.

5. Ю.И. Ермольев, М.В. Шелков, А.В. Бутовченко. Новые технологии очистки семян на базе универсального зерноочистительного агрегата. Ж. Тракторы и сельскохозяйственные машины. №9, 2007 г., с. 14-15.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 621. Методы повышения надежности сельскохозяйственных машин Increase of reliability depends on a level of adaptability to manufacture of products. The important requirements are: a choice of the most effective materials for details, optimization of parameters of a closing link and reception of objective results of acceptance tests.

Вхождение РФ в ВТО безусловно предполагает повышение качества выпускаемой продукции, в том числе сельхозтехники. По наработке на отказ, долговечности и другим показателям надежности отечественные сельхозмашины имеют большой резерв совершенствования.

Решение этой задачи зависит от соблюдения основных правил проектирования и изготовления изделий.

Эти правила предполагают:

- разработку ТЗ на изделие с учетом долговременного прогноза, т. к. время от постановки задачи до ее реализации на производстве занимает в сельхозмашиностроении несколько лет;

- выбор наиболее эффективных материалов и сортамента для деталей. Понятие эффективности включает не только высокие прочностные свойства, но и защиту поверхностного слоя деталей, возможность применения прогрессивных способов обработки для достижения требуемой шероховатости поверхности при минимальных припусках;

- выбор замыкающего звена и определение его допуска. Этот допуск зависит не только от точности размеров сопрягаемых поверхностей, но и от структуры размерной цепи. Даже при высокой точности размеров не всегда достигается вышеуказанный допуск, если он зависит от большого числа других размеров;

- применение наиболее целесообразных способов соединения деталей. Особенно это касается резьбовых и сварных соединений;

- рациональная организация экспериментальных испытаний и научно-обоснованная их интерпретация.

Только выполнение всех вышеуказанных требований обеспечивает высокую надежность изделия.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Практика показывает, что даже перспективные “прорывные” разработки (режущий аппарат с аппозитивным движением верхнего и нижнего ножей, обмолот очесом, турбинные вентиляторы в очистки комбайна, вибрационные делители жаток и т. п.) зачастую не приносят успеха, если не обеспечена их надежность. Поэтому более подробно остановимся на проблемах связанных с технологичностью, которая во многом обеспечивает надежность сельскохозяйственной техники.

Современная металлургия предлагает большой выбор различных материалов. Кроме общеизвестных углеродистых сталей обыкновенного качества и качественных (Ст3, 45, 30Л и др.) находят широкое применение многокомпонентные хромо-никелевые стали (Ст. 12ХНЗА, 20ХН и др.) которые хорошо работаю на износ при повышенных нагрузках. Однако наличие никеля затрудняет их обработку резанием из-за образования карбидной сетки. Поэтому никель часто заменяют марганцем с добавкой титана (Ст. 30ХГТ, 20ХГТ и др.), в результате возникает мелкозернистая структура. Для конструкций испытывающих высокие напряжения при циклическом и динамическом нагружении, используют цементируемые стали 17ХГ2САФР, 18Г2А и др.

Для тяжелонагруженных деталей целесообразно использовать улучшаемые стали 60С2Н2А, 50ХФА и др. В парах трения эффективно использовать графитизированные стали с легирующими компонентами: 125С2РЛ, ЭИ293 и др. [1].

Эффективными заменителями стали являются алюминиевые многокомпонентные сплавы, материалы порошковой металлургии, различные пластмассы. Каждый из этих материалов обладает высокими специфическими свойствами: низкой плотностью, легкостью обработки, антифрикционными свойствами или другими качествами.

Для обеспечения точности изготовления деталей или сборки изделия необходимо обеспечить требуемые параметры замыкающего звена. Эти параметры являются результатом алгебраической комбинации исходных размеров проставленных на чертеже.

Первоочередной задачей является определение физической сущности замыкающего звена. При этом следует ориентироваться на качество техпроцесса выполняемого объекта (зазор между режущим и противорежущим элементами, зазор между крылачом и кожухом вентилятора и т. п.); или на работоспособность и долговечности изделия (обеспечение плоскостности звездочек цепного контура, оптимальность зазоров между зубьями шестерен и т. п.); или на удобство регулировок, монтажа и демонтажа (обеспечить свисание торца подшипника со ступеньки вала, выбор технически обоснованных зазоров и т. п.).

Допуск и размер замыкающего звена легко определить с помощью замкнутого полициклического графа [2].

Разнообразие неразъемных соединений деталей чаще всего реализуется сваркой. Решающее влияние на ее качество оказывает величина углеродного коэффициента деталей

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

где С, Gr, … - содержание в сплаве соответствующего элемента в процентах.

При Сэкв < 0,3 % детали хорошо соединяются всеми способами сварки. При 0,3 < Сэкв 0,45 % сварку необходимо вести в мягком режиме, т. е. с минимальной погонной энергией и без перегрева во избежание закалки. Перед сваркой желательно нагреть до 50°…330°С соединяемые детали. Температура подогрева выбирается с учетом допустимой максимальной твердости сварного шва по системе Виккерса.

При Сэкв > 0,45 % в сварке возникают дефекты в виде закалочных трещин. Чтобы их ограничить, сварное изделие следует подвергать высокому отпуску.

В резьбовых соединениях наиболее нагруженные витки, расположенные в зоне стыка.

Для выравнивания нагрузки твердость материала гайки следует назначать на 20…30% меньше, чем у болта или шаг резьбы на гайке сделать на несколько микрон больше, чем на стержне. Последний способ проще реализовать на производстве: достаточно при изготовлении метчиков предусмотреть увеличенный шаг.

Причиной появления дефектной продукции при хорошо налаженном производстве является совпадение некоторых негативных условий. Такая ситуация соответствует произведению вероятностей таких условий. Поэтому, при хорошо организованном производстве появление потерь, брака или другой дефектной продукции является редким событием. Именно такие события наиболее рельефно характеризуют процесс.

Если распределение отказов имеет биноминальный характер, то более точный результат обеспечивает применение формулы Бернулли. При Гаусовском распределении следует использовать зависимости Лапласа.

Гаусовское и Пуассоновское (экспоненциальное) распределения при уменьшении вероятности асимптотически стремятся к оси абсцисс.

В этой зоне они слабо различимы. Поэтому при вероятности появления редких событий (отказов) менее 2…3% следует использовать зависимости Пуассона.

Для достоверности выводов необходимо убедиться, что испытания проведены в неизменных условиях. Метод оценки стационарности процесса основан на сравнении реальных серий измерений с допустимыми в зависимости от объема выборки и степени риска совершить ошибку. Для этого применяют непараметрические критерии знаков или Ирвина [3, 4].

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Список используемой литературы 1. Иванцов В.И., Смехунов Е.А. Влияние технологических свойств сельскохозяйственных объектов на материал деталей рабочих органов. Учеб. пособие. – Ростов н/Д; Изд. центр ДГТУ, 2011.

2. Иванцов В.И. Использование графов при конструировании и разработке технологического процесса изготовления деталей: Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2005.

3. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М. Высшая школа, 2002.

4. Иванцов В.И. Оптимальная система испытаний сельскохозяйственной техники: Учеб.

пособие. – Ростов н/Д: Изд. центр ДГТУ, 2009.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.316.02-001. Нелинейные эффекты терраупругости и кинематика пружинных предохранителей We propose a mathematical model of the interaction terra elasticity working body with soil. The model has significant nonlinearity. We have made a comparative researchs of the kinematics of the spring working parts cultivator fuses in the load stand. Observed nonlinear trajectory that can be used to create the safety effect.

Применяемые в почвообработке математические описания взаимодействия рабочего органа с почвой широко используют постулат, что рабочий орган закреплён жёстко, движется поступательно. Однако исследования показывают, что движение рабочего органа в почве сопровождается значительными упругими смещениями (рис. 1).

Рис. 1. Схема упругих смещений рабочего органа: 1 - рама; 2 – консольная стержневая система разной конфигурации; 3 - рабочий орган (положение ненагруженного рабочего органа показано Под действием сил сопротивления P система деформируется и рабочий орган получает упругие смещения, которые можно представить как смещение s носка лапы и поворот на угол, из-за чего изменяется сила сопротивления. Упругие смещения соизмеримы с глубиной хода и оказывают сильное влияние на качественные и энергетические показатели почвообработки. [1].

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Величина упругих смещений составляет от 10 до 110 мм; искажения геометрии рабочих органов достигают 20 град/кН /3/, интенсивность колебаний до 8g по виброускорению.

Новый подход позволяет рассматривать процесс взаимодействия рабочего органа с почвой как задачу терраупругости по аналогии с задачами аэроупругости и гидроупругости в механике.

В ДГТУ в течение последних лет проводятся исследования по изучению терраупругости и возможностей применения её для повышения качества функционирования почвообрабатывающих машин.

Построена модель терраупругости [2] построена через вектор состояния, включающий векторы положения носка рабочего органа П, вектор углов поворота и их производные:

Вектор U изменения состояния рабочего органа за счет упругих смещений:

Использование вектора состояния позволило свести задачу к матричному дифференциальному уравнению в форме Коши, в котором за фазовые координаты приняты изменения вектора состояния U:

где G, Y - блочные матрицы собственных свойств системы размерности 2n вида A B C - матрицы соответственно инерции, диссипации и жёсткости размерности n;

E, 0 - соответственно единичная и нулевая матрицы размерности n;

R{o + U} - нелинейная вектор-функция реакции почвенной среды;

(t) - случайная составляющая реакции из-за неоднородностей почвенной среды.

Уравнение (15) распадается на уравнение «в среднем» и уравнение колебаний «вокруг среднего»:

где U - вектор математического ожидания фазовых координат;

u - центрированный вектор фазовых координат u=[ s, s’]Т;

Q – матрица коэффициентов линеаризации.

s, s’, s” - значения соответственно смещений, скорости и ускорений.

Особенность модели – наличие нелинейностей G{o+ U}, делают все эти матрицы зависимыми от вектора состояния, а значит и от нагрузки.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Модель терраупругости (5) позволила выявить ряд динамических эффектов: прецессию собственных частот при нагружении системы, существование неустойчивых режимов движения типа дивергенции и флаттера, появление автоколебаний, их взаимодействие с вынужденными.

Разработаны методы расчёта конфигурации и кинематики пружинных стоек [3].

Модель терраупругости (4) характеризует статическую зависимость упругих смещений от нагрузки, вид траекторий и степень и выраженность предохранительного эффекта.

Проведено сравнительное исследование кинематики пружинных предохранителей рабочих органов культиватора с различным исполнением упругого элемента [4]. На испытательном стенде изучались траектории движения носка рабочего органа под нагрузкой и силовая характеристика выглубления Z(Р) с целью оценить степень идеальности характеристик реальных пружинных предохранителей.

Идеальной силовой характеристикой предохранителя считается пороговая характеристика типа перескока. В реальных системах с трением она трудно осуществима, возможно лишь приближение к ней.

В качестве объектов исследования приняты типовые наиболее распространённые конструкции с различным конструктивным исполнением упругого трёхзвенника (рис. 3).

Рис. 2. Общий вид исследуемых предохранительных подвесок: а – подвеска культиватора КПЭб - подвеска культиватора АКВ-4; в - подвеска культиватора Salford; г – подвеска культиватора КПК-4; д - экспериментальная подвеска с –S образным упругим элементом По результатам измерений строились графики зависимости выглубления носка рабочего органа от нагрузки Z(Р) (рис. 6). Несмотря на единство типа предохранительных подвесок (все они шарнирно-рычажные), вид характеристик отличается принципиальным разнообразием.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 3. Выглубление носка лапы при нагружении предохранителей Все траектории далеки от идеальных в том смысле, что чёткий порог срабатывания у траекторий отсутствует. Особенно это выражено у подвесок культиваторов АКВ-4 (б), и КПЭа). Более быстрое выглубление даёт подвеска Salford (в). У подвески КПК-4 (г) порог срабатывания существует, но от порога срабатывания выглубление нарастает плавно. Характеристика предохранителя (д) с S–образным упругим элементом выгодно отличается тем, что имеет и порог, и ограничение роста требуемой нагрузки, повышающей её надёжность.

Таким образом, кинематика существующих пружинных предохранителей культиваторов отличается необоснованным разнообразием, что говорит об отсутствии единой концепции их конструирования и требует создания единой методологии их расчёта и проектирования.

Список используемой литературы 1. Игнатенко И.В. Энергетические аспекты взаимодействия упруго закреплённого рабочего органа с почвой в земледельческой механике: Монография.-Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002.- 160 с. ISBN 5-7890-0228- 2. Игнатенко И.В. Терраупругость. Применение для разработки упругих рабочих органов: монография. – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2011. – 132 с.

3. С. А. Инаекян, И.В. Игнатенко, А.А. Завражнов, В.П. Жаров. Определение и расчёт параметров упругих стоек рабочих органов почвообрабатывающих машин: Метод. указ. МУ 23.2.48-89.-М.: изд. ВИСХОМ, 1990.-60 с.

4. Игнатенко И.В., Марков А.П.. Исследование кинематики пружинных предохранителей культиваторов. – Вестник ДГТУ-2010-Т10-№7-с.1047-1051.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.354. Снижение потерь зерна за подборщиком при комбайновой уборке урожая For reduction of losses of grain after the pick-up the universal model of the roller was received and the interaction of picker's fingers with a laid swath in the area of recruitment was studied. It is established, that in case of contact of the fingers with the soil this interaction is of a dot character, as a result of which there are losses of grain вымолотом. Recommendations on reduction of losses of grain by ground its picker's fingers are offered.

Увеличение производства зерна остаётся на ближайшую перспективу одной из основных задач сельскохозяйственного производства. Одним из путей решения этой задачи является сокращение потерь выращенного урожая особенно в процессе его уборки, в частности потерь за подборщиком при уборке урожая раздельным комбайнированием. По данным ряда исследователей эти потери могут доходить до 5% от выращенного урожая.

Изучению технологического процесса подбора валка подборщиком и факторов, влияющих на качество его работы – чистоте подбора, уменьшению потерь при подборе – посвящён ряд исследований. Этими вопросами в той или иной степени занимались Гячева В.Н.. Клёнин Н.И., Босой Е.С., Долгов И.А. и др.

Наиболее значимыми из них являются исследования Гячевой В.Н. [1], включающие анализ потерь зерна вследствие кинематического режима работы подборщика, движение валка по подборщику и колебательных процессов, возникающих при подборе валка.

Необходимо отметить, что как исследования Гячевой В.Н., так и исследования других авторов, проводились в прошлом веке и касались изучению работы барабанных подборщиков, а как показала практика на сегодняшний день наибольшее предпочтение, как в нашей стране, так и за рубежом, отдается полотняно-транспортерному подборщику как более простому по конструкции и более надежному в эксплуатации. Приводимые в литературе рекомендации для полотняно-транспортерного подборщика могут быть использованы лишь выборочно.

Несмотря на безусловную значимость существующих исследований работы подборщика и их теоретическую ценность, снижение потерь зерна за подборщиками, в том числе и за полотняно-транспортерным, до нормативных значений не достигнуто и сокращение потерь зерна

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

за подборщиками, и в настоящее время является актуальной задачей. Решение этой задачи возможно при условии чёткого представления о характере взаимодействия пальцев подборщика с валком во всех зонах подбора. Это особенно актуально для полотняно-транспортёрного подборщика учитывая особенности его конструкции и эксплуатации.

Действительно, весьма часто с целью более тщательного подбора валка полотнянотранспортёрный подборщик устанавливается, таким образом, что подбирающие пальцы, прочесывая стерню, соприкасаются с почвой и в результате этого деформируются.

Деформация пальцев возможна также и при нормативной установке платформы подборщика над почвой в результате соприкосновения с неровностями почвенного покрова и/или при запутывании их в стерне, при встрече с подгоном.

Таким образом, к моменту встречи с валком пальцы подборщика могут находиться в деформированном состоянии. В процессе деформации палец накапливает потенциальную энергию, которая в момент выхода из почвы переходит в кинетическую энергию, что может приводить к ударному воздействию по нижней части валка в зоне подбора, в результате чего возможны (даже при рекомендованных кинематических режимах работы подборщика) потери зерна вымолотом [2].

Это дает основание выдвинуть гипотезу, о том, что при работе подборщика основные потери зерна возникают в зоне подбора при взаимодействии пальца подборщика с нижней частью валка, так как это взаимодействие носит в ряде случаев ударный характер.

Учитывая вышеизложенное, поставлена цель настоящего исследования – уменьшение потерь зерна при подборе валка подборщиком. При этом объектом исследования принята зона подбора валка.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие частные научные задачи: 1. Разработать универсальную модель валка, позволяющую изучить процесс подбора валка во всех зонах взаимодействия пальцев подборщика с валком. 2. Теоретически исследовать процесс взаимодействия пальца подборщика с нижней частью валка в зоне подбора при различных условиях эксплуатации, приводящих к ударному воздействию на валок. 3. Провести экспериментальные исследования, подтверждающие теоретические исследования.

Перед принятием решения о выборе модели, способной описать конфигурацию валка в процессе подбора его подборщиком проведен анализ научно-технической литературы, который показал, что на сегодняшний день имеется два представления о модели валка предложенные Гячевой В.Н. [1] и Колесниковым В.И. с соавторами [3].

Гячева В.Н. рассматривает валок как упругую балку (для которой применим закон Гука), лежащую на стерне и поднимаемую цилиндрическим катком. Такой подход позволил ей получить дифференциальное уравнение упругой линии валка, которое, по мнению автора, дает возТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

можность решать практические задачи, например такие как, определение величины сил, действующих на валок и подборщик при движении валка по подборщику.

Во втором случае [3] валок представляется в виде дискретной модели, состоящей из набора отдельных масс и упругих связей между ними. Данное представление валка применимо, по мнению авторов, для решения конкретной задачи – изучения потерь зерна вследствие колебаний подборщика в вертикальной плоскости при движении его по полю. На наш взгляд оно не позволяет исследовать именно сам процесс подбора валка.

Следует отметить, что указанные модели валка разработаны для решения локальных задач, не являются универсальными и не позволяют всесторонне исследовать процесс подбора валка.

Кроме того, как показывает практика, при работе подборщика конфигурация валка в процессе подбора изменяется, то есть валок может растягиваться или сгруживаться перед подборщиком. Соответственно и точка отрыва валка от стерни является “плавающей”, то есть будет отдаляться или приближаться к подборщику, а значит и прогиб (провисание) валка будет меньше или больше. Моделирование такого поведения валка в процессе подбора в указанных работах [1, 3] не реализуется.

Наблюдения в полевых условиях за технологическим процессом работы жатки и подборщиков валков зерновых культур (барабанным и полотняно-транспортерным) показали, что валок при подъеме его с поверхности почвы пальцами подборщика и подаче на верхнюю часть подборщика приобретает (за счет провисания под собственным весом) некоторую конфигурацию аналогичную кривой, образуемой свободно свисающей цепью, один конец которой закреплён на какой-то высоте, а второй – свободно лежит на горизонтальной поверхности.

Считаем, что валок при подборе его подборщиком однороден, имеет одинаковую толщину и плотность укладки стеблей, один его конец находится на поверхности подбирающего устройства, а другой – на стерне (почве) и его конфигурация описывается уравнением цепной линии вид которой после соответствующих преобразований определяется формулой (1) и представлен на рис. 1.

В данной модели введено понятие радиуса кривизны валка, определяющее величину его провисания и позволяющее имитировать конфигурацию валка при различных кинематических режимах работы подборщика.

Для решения второй задачи – анализа взаимодействия пальца подборщика с нижней частью валка необходимо соединить валок с валом подборщика и иметь траекторию движения пальца подборщика.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Исследование процесса взаимодействия пальца подборщика с нижней частью валка в зоне подбора выполним на примере полотенно-транспортёрного подборщика.

Присоединим валок к валу подборщика следующим образом. Пусть валок имеет две концевые точки – точку D и точку Z (рис. 1). В точке Z происходит отрыв валка от почвы или стерни, а положение точки D выберем таким образом, что касательная в этой точке является одновременно касательной к валу подборщика и к свисающему валку [4].

Рис. 1. Расчетная форма цепной линии, моделирующей валок Смоделируем траекторию движения пальца подборщика при подборе валка на примере данного типа подборщика с учетом того обстоятельства, что в процессе подбора валка пальцы подборщика могут соприкасаться с почвой.

Для этого примем некоторые допущения, не искажающие технологический процесс подбора валка и дающие главную часть точного решения [5]. Палец подборщика считается упругой конструкцией (консолью КМ на рис. 2) и при его движении рассмотрим два случая, когда недеформированный палец движется, не касаясь почвы, и деформированный палец скользит по поверхности почвы (не углубляясь в нее). В случае контакта пальца подборщика с почвой его деформация возникает только в результате изгиба пальца.

Положения пальца в разные моменты времени на рис. 2 изображены прямолинейными отрезками, при этом верхние точки связаны с валом транспортера. Условно можно сказать, что конечная точка пальца до соприкосновения его с почвой движется по трахоиде, затем контактируя с почвой – по прямой и после выхода из почвы – вновь по трахоиде.

На рис. 3 представлена универсальная модель взаимодействия пружинного пальца подборщика с нижней частью валка в том случае если палец взаимодействует с почвой. Для детального исследования принят типовой палец полотняно-транспортерного подборщика и кинематические характеристики подборщика при =1,3.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

1-траектория движения центра вала подборщика (точки А) во времени; 2-траектория движения точки крепления пальца к валу подборщику (точки К) во времени; 3- траектория движения конца пальца (точки М) во времени без контакта с почвой; 4-траектория движения конца пальца (точки М') во времени в случае контакта с почвой; 5-вал подборщика.

Первичный контакт пальца с валком происходит в течение первого полупериода его колебаний на уровне нулевой линии, именно в том положении, где наблюдается наибольшая скорость движения пальца при восстановлении формы. Это значит, что взаимодействие пальца с нижней частью валка носит ударный характер.

деформаций пальца и накопленной потенциальной энергии. Чем глубже палец погружается в почву, тем больше их значения.

Оценим вероятность вымолота зерна пальцами подборщика.

Гячева В.Н.в своей диссертационной работе [1] отмечает, что ударное воздействие пальцев можно оценивать работой сил. В нашем случае работа сил приравнивается к кинетической энергии, которая в свою очередь – к потенциальной энергии.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Считаем, что площадь удара пальца по нижней части валка небольшая, то есть условно можно сказать, удар точечный. Выделим из валка элементарную площадку, которую занимает один стебель с колосом на конце, например пшеничный. Учитывая то обстоятельство, что масса стебля значительно меньше массы колоса [6], массой стебля пренебрегаем.

Колос, в свою очередь, представим состоящим из стержня, на котором равномерно распределены сосредоточенные массы (зерна) с центром масс посередине и считаем, что удар пальца приходится по центру масс колоса. Ударяя по центру масс, палец передает накопленную потенциальную энергию зернам, в результате чего, если энергии достаточно, происходит разрушение связи (зерновки с цветоложем), и выделение зерна из колоса.

Пусть вся энергия, передаваемая пальцем, распределяется в равных количествах на каждое зерно. Среднее количество зерен в одном колосе 15 – 30 штук [6]. Для расчета примем – зерен.

Коэффициент восстановления зерна при ударе в зависимости от сорта, состояния культуры и условий уборки варьируется от 0,15 до 0,5 [7, 8, 9]. Примем среднее значение – 0,3, тогда 70% накопленной пальцем потенциальной энергии будет расходоваться непосредственно на вымолот.

Как показывает практика, пальцы подборщика могут погружаться в почву порядка мм. В этом случае потенциальная энергия в момент выхода пальца из почвы около 0,034 Дж.

Тогда с учетом коэффициента восстановления энергия, которая будет расходоваться непосредственно на вымолот, составляет 0,024 Дж. Таким образом, на каждое зерно приходится 0, Дж.

Средняя затрата работы на вымолот одного зерна пшеницы в период уборки по справочным данным составляет порядка 0,0016 Дж [6].

Сравнивая эти два значения, становится очевидным, что даже при равных условиях энергии вполне достаточно для вымолота зерна.

Следует отметить, что в случае более глубокого погружения пальца почву – 12 мм (деформация пальца при выходе из почвы порядка 20 мм) на каждое зерно придется 0,0021 Дж.

Если же условия будут не равными и количество энергии, передаваемое зернам разное, вероятность вымолота зерна, получившего большее количество энергии, значительно возрастает.

Таким образом, можно заключить, что при подборе валка для уменьшения потерь зерна вымолотом погружение пальцев в почву не должно превышать 8 мм.

Еще одним способом сокращения потерь зерна вымолотом является оборудование пальца подборщика демпфирующим устройством, позволяющим рассеять часть накопленной пальТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

цем энергии в виде тепла и тем самым уменьшить скорость движения пальца в зоне подбора валка.

С целью более полного анализа причин, влияющих на величину вымолота зерна проведен полный факторный эксперимент в результате которого получена интерполяционная модель (2), описывающие потери зерна вымолотом от факторов его обусловливающих и позволяющая выбрать условия подбора валка при которых могут наблюдаться наименьшие потери зерна вымолотом.

где Z1 – величина деформации пальцев подборщика, м; Z2 – расстояние от вала подборщика до точки отрыва валка от почвы, которое зависит от кинематического режима работы подборщика, м; Z3 – влажность культуры, %.

Как видно из уравнения (2) из трех факторов наибольшее влияние на потери зерна оказывает деформация пальца. Знак «+» перед фактором Z1 свидетельствует о том, что с увеличением значения фактора (деформации пальцев) потери зерна возрастают, а при знаке « - » наоборот, то есть с увеличением параметров Z2 (параметра Z*, определяющего расстояние от вала подборщика до точки отрыва валка от почвы) и Z3 (влажности культуры) функция отклика уменьшается.

С помощью программы Microsoft Office Excel надстройки «Поиск решений», используя уравнение (2), проведен анализ условий, при которых наблюдаются наибольшие и наименьшие потери зерна в экспериментальной области для пруженного пальца подборщика (таб. 1).

Наибольшие потери зерна вымолотом могут наблюдаться при подборе пересохшей массы (влажность порядка 10 % и ниже) и кинематическом режиме работы подборщика при котором происходит сгруживание валка перед подборщиком, причем, чем больше деформации пальцев подборщика, тем выше потери.

Наименьшие потери, наоборот – при подборе влажного и растянутого (влажность 30% и выше) валка при малых деформациях пальца, порядка 1,5 мм или отсутствии таковых.

Результаты анализа экстремальных условий потерь зерна вымолотом

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Таким образом, при решении частных научных задач получено:

Универсальная модель, описывающая конфигурацию валка при подборе его подборщиком, позволяющая оценить влияние кинематического режима работы подборщика на потери зерна и изучить взаимодействие пальцев с валком во всех точках их соприкосновения;

Проведен анализ взаимодействия пальцев подборщика с нижней частью валка в зоне подбора и установлено, что это взаимодействие носит ударный характер;

Получена интерполяционная модель, описывающая потери зерна вымолотом от факторов его обусловливающих, позволяющая выбрать условия подбора валка при которых могут наблюдаться наименьшие потери зерна вымолотом.

Обобщая вышеизложенное можно заключить, что для сокращения потерь зерна вымолотом желательно, чтобы при подборе валка пальцы подборщика не погружались в почву глубже, чем на 8 мм (при этом деформация пальцев не должны превышать величину 1,5 мм). Кинематический режим необходимо выбирать таким, чтобы исключить сгруживание или растягивания валка, то есть коэффициент кинематического режима по нашим расчетам должен быть порядка =4,3.

Список используемой литературы 1. Гячева В.Н. Основы механико-технологической теории подборщиков: дисс. д-ра техн.

наук, т. 1. —: Барнаул, 1982 — С. 2. Красноступ С.М., Лесняк О.Н., Азаров А.Д. Изучение характера взаимодействия пальцев полотняно-транспортерного подборщика с валком в зоне подбора// Вестник Донского гос.

техн. ун-та. — 2011.— Т. 11. — № 10 (61), (спец. выпуск 6). — С. 1808-1816.

3. Колесников В.И., Лях А.А., Попов Н.Г. Моделирование технологического процесса подбора валка зерновых культур / В.И. Колесников, А.А. Лях, Н.Г. Попов // Динамика узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин. — Ростов н/Д, 1980, — С. 116-120.

4. Красноступ С.М., Лесняк О.Н., Азаров А.Д. Обоснование модели для описания конфигурации валка хлебной массы при подборе его подборщиком// Вестник Донского гос. техн. унта. — 2012. — № 1, вып.2. — С. 206-223.

5. Красноступ С.М., Лесняк О.Н., Азаров А.Д. Анализ кинематики движения пальца полотняно-транспортерного подборщика в зоне подбора валка // Новые технологии, конструкции и процессы производства: Сб. науч. тр. / ГОУ Рост. гос. акад. с.-х. машиностроения, Ростов н/Д, 2008. – 182 с.

6. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. В 4-х т./ Изд. 2-е под ред.

Клецкина М.И. – т. 1. М.: Машиностроение, 1967 –722 с.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

7. Колобов М.Ю. Энергосберегающая технология и технические средства центробежного действия для обработки дисперсных материалов сельскохозяйственного назначения : дис. д-ра техн. наук. — Рязань, 2010. — С. 367.

8. Гимадиев А.М. Методика экспериментальных исследований критической скорости удара, начало структурных изменений в зернах// Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований № 5 2010 с.152-154 –Фундаментальные исследования: Материалы науч. междунар. конф., 10 – 17 ареля 2010 г. Израиль, 2010.

9. Бурьянов М.А. Параметры и режимы процесса очеса зерновых культур навесной на комбайн жаткой: дис. к-та техн. наук. — Зерноград, 2011 — С. 155.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

УДК 631.3- К вопросу о выборе типажа сельскохозяйственных тракторов The basic methodology of modern agricultural wheel tractors and caterpillar tractors typification choice based on standard typesized ICO rows is considered. The typesized rows of the noticed tractors general exploitation parameters are proposed.

В настоящее время одним из основных вопросов развития производства сельскохозяйственной продукции является научно-обоснованный выбор типажа применяемых сельскохозяйственных тракторов. Это связано с общим ростом числа различных транспортных и технологических операций, выполняемых тракторами и повышением уровня механизации и энергообеспечения названных операций. В работе [1] предложены типоразмерные ряды тягово-мощностных показателей, образующих в общей сложности семь классов для колесных и пять классов для гусеничных тракторов. При этом, предлагается в первом случае семь классов мощности подразделить на пять классов для колесных тракторов типа 4Кх4а и на четыре класса для типа 4Кх4б.

Следует отметить, что предложенные типоразмерные ряды не являются какими-либо стандартными рядами ИСО или других международных стандартов. Поэтому использование предложенного в [1] типажа с/х затрудняет адекватный сравнительный анализ вышеназванных показателей зарубежных и отечественных тракторов и не способствует повышению конкурентоспособности последних. В настоящей работе предлагается один из возможных подходов к выбору типажа отечественных с/х тракторов, основанный на использовании типоразмерных рядов ИСО.

Общая методология выбора необходимых рядов основных показателей тракторов включает следующие этапы:

- определение основного (базового) показателя, функционально связанного с множеством остальных показателей;

- оценка функциональной зависимости множества показателей от базового;

- анализ структуры и численных значений динамических диапазонов показателей;

- анализ и выбор типоразмерных рядов для каждого показателя.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рассмотрим эти вопросы подробно, в начале для колесных тракторов.