Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ И ВНЕДРЕНИЯ УСТРОЙСТВ ДУБЛЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ МАШШНО-ТРАКТОРНЫМИ АГРЕГАТАМИ 8
1.1. Анализ развития производительных сил сельскохозяйственного производства 8
1.2. Тенденции развития и достигнутый уровень автоматизации машинно-тракторных агрегатов 15
1.3. Преимущества и ограничения использования дублерного управления машинно-тракторными агрегатами 25
1.4. Цель и задачи исследований 27
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ МАШШНО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ 31
2.1. Выбор оптимального значения межагрегатного расстояния при групповом вождении нескольких машинно-тракторных агрегатов 32
2.2. Влияние отличия характеристик тракторов и условий работы агрегатов на изменение мекагрегатного расстояния при групповом вождении МТА 37
2..3. Разработка алгоритма управления скоростью
движения группы агрегатов, управляемых
одним человеком 49
2.4. Разработка математической модели системы автоматического управления скоростью движения группы агрегатов 58
2.5. Расчет оптимальных значений параметров системы автоматического управления скоростью движения группы агрегатов 65
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИОСЛЕДОВАНИЯ ШСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ДВИШИЯ ДВУХ МАШИШО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ ДУБЛЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ 88
3.1. Разработка макетного образца системы автоматического управления скоростью движения группы агрегатов 88
3.2. Задачи исследований, приборы и оборудование 104
3.3. Методика проведения исследований и обработка экспериментальных данных ИЗ
3.4. Результаты исследований 118
3.5. О надежности результатов исследований 125
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ О РГАШШДИОНИО-ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ В РЕЖИМЕ ДУБЛЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ 126
4.1. Технология обработки почвы группой автоматизированных пахотных агрегатов 127
4.2. Организация технического обслуживания группы МТА, управляемых одним человеком 132
Глава 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДУБЖШОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ С ТРАКТОРАМИ Т-І50К 144
5.1. Расчет повышения производительности труда при групповом управлении двух машинно-тракторных агрегатов одним человеком 144
5.2. Определение эффективности применения группового управления двух машинно-тракторных агрегатов одним человеком 146
ВЫВОДЫ 157
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ . 160
ПРИЛОЖЕНИЯ 171
- Анализ развития производительных сил сельскохозяйственного производства
- Выбор оптимального значения межагрегатного расстояния при групповом вождении нескольких машинно-тракторных агрегатов
- Разработка макетного образца системы автоматического управления скоростью движения группы агрегатов
- Технология обработки почвы группой автоматизированных пахотных агрегатов
- Расчет повышения производительности труда при групповом управлении двух машинно-тракторных агрегатов одним человеком
Введение к работе
В принятых на XX7I съезде КПСС "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года" особое место принадлежит дальнейшему развитию сельского хозяйства. Аграрная политика партии направлена на решение двух задач, имеющих принципиальное экономическое и политическое значение. Первая состоит в том, чтобы обеспечить надежное снабжение страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем, создав для этого достаточные резервы; вторая - в последовательном осуществлении программного требования о сближении условий жизни города и деревни [I].
Техническая оснащенность сельскохозяйственного производства непрерывно возрастает. Сельское хозяйство ежегодно получает десятки тысяч тракторов и сельскохозяйственных машин. Непрерывно проводится в жизнь линия партии на существенное перераспеделение накоплений государства в пользу сельского хозяйства. Перед сельским хозяйством стоит задача с максимальной эффективностью использовать представляемые финансовые и материально-технические ресурсы для достижения новых успехов в развитии сельскохозяйственного производства.
Непременным условием решения этой задачи является широкое внедрение комплексной механизации и автоматизации во всех отраслях сельского хозяйства. Переход к механизированному и автоматизированному производству не только освобождает человека от тяжелой, напряженной и монотонной физической работы, но и обеспечивает значительный рост производительности труда и высокое качество производимой продукции.
Данная диссертационная работа посвящена обоснованию применения группового (дублерного) управления машинно-тракторными агрега- тами (МТА). Цель исследования - повысить производительность труда механизаторов путем использования групповой работы МТА под контролем одного человека.
В работе приведен анализ возможности повышения производительности труда в растениеводстве и обоснована перспективность решения этой задачи путем комплексной автоматизации работы МТА. Установлены основные положительные и отрицательные стороны внедрения дублериого управления. Теоретически определены оптимальные параметры и алгоритм работы системы автоматического управления скоростью двикения группы и рассмотрены организационно-технологические факторы, определяющие производительность труда при дублер-ном управлении МТА.
Описана экспериментальная система автоматического управления скоростью движения группы, разработанная с целью определения возможного повышения производительности труда. Экспериментально проверены оптимальные значения основных параметров этой системы. Изложены также методика и результаты лабораторно-полевых исследований системы автоматического управления скорости в составе автоматизированной системы дублерного управления двумя пахотными МТА с тракторами Т-І50К по выявлению эксплуатационной эффективности группового управления. На основании этих исследований выполнен расчет экономической эффективности дублерного управления, а также разработаны исходные требования и техническое задание на опытный образец системы автоматического управления скоростью двикения группы агрегатов.
В ходе выполнения теоретических и экспериментальных исследований получены и выносятся на защиту следующие новые результаты: - вскрыты резервы и показаны конкретные мероприятия, направ-іенньїе на повышение производительности труда в растениеводстве іутем дублерного управления несколькими МТА; разработана статическая модель управления, скоростью дви- ' жения группы, обеспечивающая, максимально возможную среднюю скорость движения группы; предложен алгоритм работы, определены структура и оптимальные параметры работы системы автоматического управления скоростью движения группы (а.с. № 835319); разработаны предложения по исследованию и обслуживанию систем группового управления МТА в хозяйстве; на основании, результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны номограммы для определения производительности труда при групповом управлении МТА; определено возможное место систем группового управления МТА в машинно-тракторном парке модельного хозяйства; рассчитаны возможный экономический эффект и число высвобождаемых механизаторов при использовании группового управления МТА.
Работа выполнена в течение 1976-1983 гг. в отделе автоматизации мобильных: сельскохозяйственных агрегатов Украинского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства и входила в тематический план УНИЙМЭСХ в соответствии с постановлением Государственного комитета СССР по науке и технике от 5 ноября 1976 г. № 390 "Провести научно-исследовательские работы по созданию системы автоматического управления скоростью движения трактора - робота на базе трактора МТЗ-82Б и изготовить макетный образец системы" и. от 12 декабря 1980 г. № 472/248 "Создать и освоить в производстве приборы и типовые средства автоматизации для контроля качества продукции и управления техническими процессами в сельскохозяйственном производстве", постановлением Министра сельского хозяйства СССР от 1.09.80 года проблема 0.СХ.І05 "Разработать и внедрить средства автома- - тизации стационарных; и мобильных процессов в производстве".
Испытания автоматизированной системы группового управления, двух пахотных МТА с тракторами. T-I50K проведены в полевом отряде Одесской научно-исследовательской станции. НАТИ по хозяйственным договорам между УНИИМЭСХ, Киевским институтом автоматики и ОН PC НАТИ.
Анализ развития производительных сил сельскохозяйственного производства
Демографические исследования показывают, что количество работников в сельском хозяйстве уменьшается, а народонаселение увеличивается. Данные этих исследований по СССР приведены в табл. І.І. перед сельским хозяйствсш страны стоит задачаї неуклонно повышать выпуск сельскохозяйственной продукции в условиях ПОСТОЯННОГО уменьшения количества профессиональных рабочих, занятых в нем. Такая задача может быть решена только за счет увеличения производительности труда.
Ускорять рост производительности труда необходимо) и, в связи с необходимостью снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции. Для стабилизации, а затем и снижения ее необходимо, чтобы рост производительности труда в сельском хозяйстве составлял не менее 8 % в год, опережая рост оплаты не менее чем в 1 5 раза.
Возможность повышать производительность труда только за счет внедрения механизации во многих, случаях уже исчерпана либо теряет свою эффективность. Это имеет отношение и к механизации производственных: процессов в рас те киев оде тве. Промышленность страны из года в год наращивает темпы выпуска новейшей все более мощной сельскохозяйственной техники (табл» 1»2).
Выбор оптимального значения межагрегатного расстояния при групповом вождении нескольких машинно-тракторных агрегатов
Уменьшение скорости движения группы связана с необходимоетью поддержания определенного (заданного) межагрегатного расстояния в условиях переменного характера нагрузки и имеющих: место отличий мощностных характеристик тракторов.
Поддержание заданного межагрегатного расстояния необходимо, с одной стороны, для обеспечения безопасного движения группы, а с другой - для. обеспечения необходимого качества вождения ведомого агрегата, которое определяется агротехническими, требования-ми. к выполнению сельскохозяйственных операций» Например, при пахоте не допускаются разрывы между смежными проходами плуга, скрытые и открытые огрехи и незапаханные клинья» Отклонение ширины; захвата плуга от номинального значения не должно превышать 10 %. Во всех реально возможных устройствах определения координат ведомого агрегата относительно ведущего, применяемых при групповом управлений, имеет место обратная зависимость точности от расстояния между агрегатами. Для обеспечения высококачественной работы тех автоматических систем управления ведомым агрегатом, работа которых зависит от точности определения координат (автоматического вождения, программного движения, дистанционного управления и др.)» а также для возможности! визуального контроля тракториста за работой ведомого агрегата и необходимо обеспечить поддержание определенного заданного расстояния с определенной точностью.
Разработка макетного образца системы автоматического управления скоростью движения группы агрегатов
Для проверки функциональной работоспособности и проведения экспериментальных исследований с целью уточнения параметров системы в 1977 году был разработан и изготовлен предмакетный образец системы автоматического управления скоростью движения двух МТА, упрощенная принципиальная схема которого представлена на рис. 3.1. Система состоит из двух полукомплектов, установленных на ведущем (I) и ведомом (2) агрегатах. Она имеет двунаправленную радиосвязь (3) и измеритель расстояния (4). В начале работы включаются выключатели Kit К 5 . Оператором с помщьго потен-циометрического задатчика К л задает величину необходимого расстояния между агрегатами и. по каналу I радиосвязи подается на ведомый трактор» Оператор, нажимая на педаль подачи, топлива ведущего трактора, поворачивает I/ образный лепесток конечного выключателя. При этом размыкается контакт К 2 , который обесточивает электромагнитную муфту исполнительного механизма, и педаль выходит из зацепления с исполнительным механизмом. Ведущий агрегат разгоняет до: необходимой скорости и оператор» отпускает педаль подачи; топлива. Контакт К 2 замыкает, и педаль вводится в зацепление с исполнительным механизмом. Исполнительный механизм имеет электротормоз, и при. отсутствии управляющего сигнала педаль стопорится в занятом положении.
Одновременно происходит разгон ведомого агрегата. Измерительный преобразователь расстояния (4) подает сигнал на измерительный мост ( 2... "ц ), где он сравнивается с сигналом задатчика расстояния. Сигнал рассогласования, снимаемый с изме рительного моста, через силовой широтно-импульсный преобразователь подается на исполнительный механизм ведомого трактора. Происходит изменение скорости движения ведомого агрегата. В случае, когда скорость агрегата в данном режиме достигнет максимального значения, рычаг рейки топливного: насоса разомкнет конечный выключатель. Кч- щ При этом разомкнётся цепь обмотки управления исполнительным механизмом ведомого трактора и замкнется контакт, подающий управляющий сигналі с измерительного моста через П радиосвязи на ведущий агрегат. Сигналы измерительного преобразователя расстояния на изменение скорости движения ведущего агрегата поступают на релейный блок Pi В атом блочке формируются сигналы определенной длительности; и амплитуды, которые подаются на исполнительный механизм ведущего трактора. Если: расстояние между агрегатами не будет уменьшаться (зона Д-Е, рис. 2.8) подача сигналов на уменьшение скорости ведущего; агрегата будет повторяться. Если расстояние будет уменьшаться и станет меньше заданного, сигнал, поступающий на исполнительный механизм ведомого трактора, изменяет свой знак и цепь управления замкнется через диод ДІ. Происходил уменьшение скорости движения ведомого агрегата. Одновременно; формируется сигналі на увеличение скорости ведущего; агрегата до величины, ранее заданной оператором.
class4 ИССЛЕДОВАНИЕ О РГАШШДИОНИО-ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ В РЕЖИМЕ ДУБЛЕРНОГО УПРАВЛЕНИЯ class4
Технология обработки почвы группой автоматизированных пахотных агрегатов
Производительность МТА пропорциональна значению коэффициента рабочих, ходов р . Самый распространенный сейчас способ вспашки - загонный с чередованием работы всвал и вразвал. Этот способ вполне приемлем и для группового управления нескольких МТА одним человеком. В этом случае вывод и ввод ведомых агрегатов проходит по заданной программе при поступлении, сигналов о подъеме или. опускании орудия ведущего агрегата, а на поворотной полосе осуществляется следящее движение ведомых агрегатов за ведущим. Однако: эффективность и качество) обработки: почвы при таком способе движения агрегатов не очень высокое. Функция где - число; проходов, не имеет экстремума [39] , то есть наибольшее значение р соответствует обработке загона за I проход, а с увеличением L значение р резко падает. Несколько лучше обстоит дело при. применении челночного, способа движения, при котором I Urn ft 0 5, но как видим и в этом случае потери на холостые выезды довольна ощутимы, ну и кроме того, для этого способа обработки почвы необходимы оборотные плуги, с чем связаны свои большие трудности. Практически коэффициент рабочих ходов при загонном способе вспашки равен 0,,85...0,,96.
В связи, с этим, особо перспективными для МТА, работающих в режиме группового управления, представляются беззагонные способы обработки, почвы. Как показал опыт [б] , высакую производительность и хорошее качество обработки почвы можно, достичь при беззагонном способе. Среди причин, по которым он не получил распространения, называют низкое качество обработки ввиду образования: огрехов и тяжелые условия для рабочих орудий на поворотах. Эти недостатки могут быть устранены при работе автоматизированных: агрегатов.
Для вспашки, поля правильной (прямоугольной или квадратной) формы можно предложить способ движения вкруговую от центра к периферии или конвертный способ всвал, схема которого показана на рис. 4 Л. В центре поля разбивается площадка А , ширина которой выбирается из условий нормального, выхода агрегата из поворота и принимается кратной ширине захвата группы автоматизированных; агрегатов. Длина площадки: принимается такой, чтобы ширина В оставшегося участка поля со всех сторон поля была одинакова. Затем проводится пробивка трасс ( П7 ) от углов площадки в центре поля к углам поля. Если: обрабатываемое поле не сильно; засоренное и двойное переворачивание пласта в зоне участков ( ҐП ) не приведет к ухудшении качества обработки: поля ниже установленной агротребованиями;, та участки ( ҐҐІ ) и. площадка А запахиваются автоматизированной группой агрегатов при. проходе двух смежных: участков ( /71 ) и; площадки А с двух противоположных сторон: поля. После этого проводится вспашка всего, поля: согласно схемы рис. 4Л. Если, при вышеизложенной обработке не может быть достигнуто требуемое качество; обработки почвы, то участки, в зонах ( /71 ), для уменьшения дополнительной нагрузки на орудия при поворотах обрабатываются плоскорезом или рыхлителем, а площадку А вспахивают обычным способом. Высокое качество обработки поля обеспечивается автоматическим вождением агрегатов по ранее проложенным бороздам. При; этом на поле не будет ни одного гребня и. ни одной борозды, если не считать гребень в средине площадки
Расчет повышения производительности труда при групповом управлении двух машинно-тракторных агрегатов одним человеком
Лабораторно-полевые исследования и испытания системы автоматического управления скоростью движения в составе автоматизированной системы вождения двух агрегатов одним трактористом показали, что скорость движения группы агрегатов по сравнению со скоростью движения одного агрегата уменьшается в среднем на 5 % Для расчетов примем значение максимальных потерь, когда Время работы машинно-тракторных агрегатов можно представить как:
Как нами уже было показана ранее, при автоматическом управлении машинно-тракторными: агрегатами коэффициент рабочих ходов может быть достигнут своего наибольшего значения Я = / Но учитывая возможность применения загонных способов обработки почвы принимаем
Если принять, что потери па техническим и технологическим причинам при управлении двух агрегатов одним человекам возрастут в 1,6..Л,8 раза (см. главу О а время смены не изменится, то
Приняв для пахотных: агрегатов средний коэффициент использования времени смены 0,.78, затраты времени на повороты 0,05, а подготовительно-заключительное и дополнительное время, равным 0,1 эксплуатационного времени [80] ,
Следовательно выигрыш в производительности труда при. принятых условиях составит в среднем 80 %.
На основании полученных ранее данных о возможности изменения производительности машинно-тракторных агрегатов за счет изменения скорости движения!, применения тех или иных способов движения и особенностей обслуживания автоматизированных агрегатов была разработана номограмма (рис. 5.1) для определения сменной производительности двух машинно-тракторных агрегатов, управляемых одним человеком.
