Содержание к диссертации
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10
-
Природно-климатические условия и развитие эрозии почв в Республике Башкортостан 10
-
Системы возделывания сельскохозяйственных культур по почвозащитной технологии 13
-
Классификация почвозащитных приемов обработки почвы 13
-
Плоскорезная обработка в системе почвозащитных технологий 14
1.2.3 Применение плоскорезной обработки почвы в Республике Башкорто
стан 15
-
Методы определения составов машинно-тракторных агрегатов и оптимизации их параметров 17
-
Цель и задачи исследования 20
2 ПРЕДПОСЫЛКИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ СОСТАВОВ И
РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ 23
-
Информационная модель машинно-тракторного агрегата 23
-
Факторы, влияющие на величину и неравномерность тягового сопротивления плоскорезных орудий 25
-
Скорость движения 26
-
Глубина обработки 32
-
Физико-механические свойства почвы 35
-
Ширина рабочего органа (орудия) 36
-
Угол раствора лемехов 37
-
Прочие факторы 39
2.3 Обоснование структуры измерительно-оптимизирующей бортовой элек
тронной системы (ИОБЭС) 40
-
Краткий анализ разновидностей бортовых электронных систем тракторов 40
-
Принципы построения ИОБЭС 43
2.4 Обоснование конструкции культиватора-плоскореза с изменяемой шири-
ной захвата 44
-
Методы расчета степени загрузки тракторов с учетом вероятностного характера сопротивления машин-орудий 49
-
Обоснование рациональных эксплуатационных параметров машинно-тракторных агрегатов 53
-
Алгоритм программы расчета составов и режимов работы плоскорезных МТА с учетом текущих условий их функционирования 64
-
Исходная информация для расчета 64
-
Алгоритм расчета составов, режимов и параметров плоскорезных МТА 65
2.8 Обоснование нормативного значения удельного сопротивления плоскоре-
зов 80
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ
ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 85
-
Цель и задачи экспериментальных исследований 85
-
Методика проведения полевых испытаний 85
-
Характеристика условий и показателей опытов 85
-
Организация и проведение экспериментов 86
3.3 Разработка ИОБЭС 90
-
Выбор метода определения тягового сопротивления навесных почвообрабатывающих машин-орудий 90
-
Состав ИОБЭС 92
-
Методика определения энергетических параметров МТА по данным измерений 102
-
Оценка погрешности измерений 104
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ
АНАЛИЗ 106
-
Характеристика условий проведения экспериментальных исследований... 106
-
Характер изменения тягового сопротивления плоскорезных орудий в зависимости от скорости движения 106
-
Зависимость тягового сопротивления плоскорезных орудий от глубины
4
обработки 112
-
Зависимость глубины плоскорезной обработки от скорости движения 114
-
Закон распределения плотности вероятностей тягового сопротивления плоскорезных орудий 117
-
Закономерности изменения среднеквадратичного отклонения тягового сопротивления плоскорезных орудий от скорости движения 119
5 МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 123
5.1 Методика определения рациональных составов, режимов и показателей
работы плоскорезных МТА с учетом текущих условий их функциониро
вания 123
-
Последовательность расчета параметров агрегатов с дискретным изменением ширины захвата орудия 123
-
Расчет показателей агрегатов с бесступенчато регулируемой шириной захвата орудия 126
-
Расчет норм выработки и расхода топлива для плоскорезных МТА при нормальных (эталонных) условиях работы 129
-
Экономическая эффективность внедрения результатов исследований 130
5.3.1 Расчет потерь от неточности норм установления выработки и расхода
топлива, рассчитанных для средних значений классов длины гона полей
и удельного сопротивления плоскорезных орудий 130
-
Определение потерь от неточности принятых значений удельного сопротивления плоскорезных орудий 135
-
Расчет эффективности использования ИОБЭС 137
-
Определение экономического эффекта от применения ИОБЭС 139
-
Расчет стоимости ИОБЭС 139
-
Определение срока окупаемости ИОБЭС 141
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 143
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 145
ПРИЛОЖЕНИЯ 161
Введение к работе
Правильное комплектование и выбор режима работы сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов (МТА) - важнейшее условие их высокопроизводительного использования и экономии топливо-смазочных материалов. Задача повышения эффективности использования техники особенно актуальна в период перехода сельского хозяйства к рыночным отношениям в экономике.
В настоящее время при комплектовании МТА недостаточно учитывается зависимость тягового сопротивления сельскохозяйственных машин и его статистических характеристик от текущих условий, режимов работы, глубины обработки и количества рабочих органов машин или их числа в агрегате. В результате оптимальный по расчетам МТА в реальных условиях эксплуатации может оказаться малопроизводительным, неэкономичным или даже неработоспособным.
Одна из наиболее трудоемких операций в растениеводстве - основная обработка почвы. Основная плоскорезная обработка почвы является важным мероприятием по борьбе с ее эрозией, различными видами которой охвачено около 60% площади сельскохозяйственных угодий РБ.
При выборе составов, режимов работы, нормировании работы плоскорезных агрегатов их удельное сопротивление определяют по величине аналогичного показателя для плугов, т.е. предполагается, что каждому классу удельного сопротивления плуга соответствует определенный диапазон удельного сопротивления плоскорезных орудий. Последнее обстоятельство, наряду с большой областью значений удельного сопротивления, охватываемой этими диапазонами, приводит к дополнительным погрешностям в обосновании составов, режимов и показателей работы плоскорезных МТА.
С учетом этого, актуальной является проблема установления нормативного значения сопротивления плоскорезных орудий для пользования в хозяйствах типовыми нормами выработки и расхода топлива. По существующей методике за нормативное принимается значение удельного сопротивления плуга (и соответствующее ему удельное сопротивление плоскорезных орудий) при среднемноголетней влажности почвы. Однако в условиях РБ среднемноголет-няя влажность практически совпадает с оптимальной, при которой удельное сопротивление почвообрабатывающих орудий минимально. В результате нормативное значение удельного сопротивления плугов и, следовательно, плоскорезных орудий оказывается заниженным и не отражает действительные условия работы плоскорезных МТА.
Положение усугубляется и тем, что в настоящее время отсутствуют технические нормы выработки и расхода топлива для ряда плоскорезных МТА, особенно с тракторами позднего выпуска. Это обусловлено ослаблением внимания к разработке нормативов машиноиспользования и большой трудоемкостью их расчета традиционными методами, сопряженными со значительным объемом вычислений. В этой связи весьма актуальной представляется разработка методики расчета норм выработки и расхода топлива для плоскорезных машинно-тракторных агрегатов с использованием информационных технологий и компьютерной техники, позволяющих учитывать значения нормообра-зующих факторов в конкретных условиях работы. Использование таких норм позволит приблизить к реальности расчетные планы проведения полевых механизированных работ, повысить степень согласованности выполнения поточных технологических операций, материальные стимулы у механизаторов к труду.
Устранению вышеуказанных недостатков в методике оптимизации составов и режимов и нормировании работы машинно-тракторных, в частности, плоскорезных агрегатов и повышению тем самым эффективности их использования и посвящено настоящее исследование.
В качестве объектов исследования выбраны широко применяемые на основной и поверхностной плоскорезной обработке почвы плоскорезы-глубокорыхлители ПГ-3 и ПГ-2С, культиваторы-плоскорезы КПШ-5 и КПШ-3 в агрегате с тракторами тяговых классов 3 и 4.
В работе приведена краткая характеристика природно-климатических условий Республики Башкортостан, проанализировано состояние использова-
7 ния плоскорезных агрегатов. Дан обзор известных методов определения рациональных составов, режимов и показателей работы МТА. Одним из основных недостатков этих методов является недостаточный учет ими текущих условий функционирования МТА.
Рассмотрена структура информационной модели плоскорезного агрегата с позиций обоснования его эксплуатационных параметров. Показано, что удельное сопротивление почвообрабатывающих машин, его статистические характеристики (и, следовательно, рациональные составы, режимы и показатели работы МТА) с наибольшей достоверностью могут быть определены лишь непосредственным измерением перед проведением работ. Для этих целей обоснована и разработана измерительно-оптимизирующая бортовая электронная система трактора (ИОБЭС), которая может быть использована для определения энергетических показателей навесных почвообрабатывающих орудий.
Разработана методика определения энергетических параметров МТА по данным измерений.
На основе экспериментального исследования установлены виды зависимостей тягового сопротивления, его среднеквадратического отклонения, глубины обработки от скорости движения и ширины захвата плоскорезных орудий, а также статистических характеристик сопротивления плоскорезов от количества рабочих органов.
Для наиболее полного использования технических возможностей МТА на плоскорезной обработке почвы разработано почвообрабатывающее орудие с изменяемой шириной захвата (ОИШЗ), признанное изобретением.
Обоснована методика определения нормативного значения удельного сопротивления плоскорезов в условиях конкретных хозяйств.
Разработаны алгоритм и программа расчета: составов, режимов и технико-экономических показателей работы МТА с плоскорезными орудиями, имеющими дискретную и бесступенчато изменяемую ширину захвата с учетом текущих условий их работы (по данным ИОБЭС); норм выработки и расхода топлива на плоскорезной обработке почвы с
8 использованием обоснованного нормативного значения или диапазонов удельного сопротивления плоскорезных орудий (как это принято по существующей методике) и длины гона полей.
Практическая применимость последней программы подтверждена сопоставлением имеющихся в типовых справочниках значений норм выработки и расхода топлива для конкретных агрегатов со значениями аналогичных показателей, рассчитанных по разработанной методике
Для выявления эффективности предлагаемых методик были рассчитаны технико-экономические показатели работы плоскорезных агрегатов с учетом текущих условий их функционирования (по данным измерений ИОБЭС), а также нормы выработки и расхода топлива для плоскорезных МТА, по которым нет этих данных в справочниках типовых норм выработки и расхода топлива. Рассчитан экономический эффект от внедрения результатов работы в производство.
На защиту выносятся:
ИОБЭС, позволяющая оперативно получить исходные данные для расчета рациональных составов, режимов и показателей работы плоскорезных МТА; методика обоснования рациональных составов, режимов и технико-экономических показателей работы плоскорезных МТА с учетом текущих условий их функционирования; алгоритм и программа расчета технико-экономических показателей работы плоскорезных МТА по данным измерений ИОБЭС, а также норм выработки и расхода топлива агрегатов с плоскорезными орудиями с дискретно изменяемой шириной захвата; конструкция почвообрабатывающего ОИШЗ; формализованные зависимости величины и статистических характеристик тягового сопротивления плоскорезов от скорости движения, глубины обработки и количества рабочих органов.
Тема диссертационной работы утверждена ученым советом ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет», соответствует Госу-
9 дарственной научно-технической программе Республики Башкортостан «Конструкции и технологии эксплуатации сельскохозяйственной техники».
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях факультета механизации сельского хозяйства Башкирского государственного аграрного университета (2000-2005 гг.), Челябинского государственного агроинженерного университета (2003-2004 гг.), на международной научно-практической конференции в рамках XIII Международной специализированной выставки «АГРО-2003» (Уфа, 2003 г.).
По материалам диссертации опубликовано 11 работ, получены положительное решение о выдаче патента на изобретение и свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений.
10 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
