Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние проблемы. Цели и задачи исследований
1.1. Анализ конструкций высевающих систем зерновых сеялок и структуры посевных агрегатов 10
1.2. Анализ устройств контроля высева, применяемых на посевных агрегатах , 14
1.3. Технико-экономическое обоснование структуры параметров контроля и устройства 22
1.4. Выбор объекта контроля. Цели и задачи исследований 31
Глава 2. Теоретические исследования технологического процесса высева
2.1. Математическая модель процесса движения частиц по семяпроводу 33
2.2. Определение вероятности индикации потока семян датчиками высева 42
2.3. Оценка качества контроля нормы высева 48
2.4. Исследования глубины хода сошников 54
Глава 3. Лабораторные исследования процесса высева
3.1. Программа и методика лабораторных исследований процесса высева семян посевным агрегатом 63
3.2 Исследования статической и динамической модели дозирующей системы зерновой сеялки 66
3.3. Программа и методика исследований семенного потока 81
Глава 4. Теоретические исследования принципов построения устройства контроля качества работы высевающих систем зерновых сеялок
4.1. Особенности рабочего процесса и модели посевного агрегата 96
4.2. Алгортим контроля качества высева 103
4.3. Алгоритм оперативного контроля технологического процесса работы сеялки 111
4.4. Анализ динамических и статических параметров устройства контроля 117
4.5. Общая характеристика устройства 140
Глава 5. Полевые исследования устройства контроля качества работы высевающих систем зерновых сеялок
5.1. Программа и методика исследований 153
5.2. Результаты исследований 156
Исходные требования на устройство контроля качества работы высевающих систем зерновых сеялок 158
Технико-экономические показатели эффективности внедрения устройства контроля качества работы высевающих систем сеялок семейства СЗ-3,6 162
Основные выводы 167
Список литературы 169
Приложение 177
- Анализ конструкций высевающих систем зерновых сеялок и структуры посевных агрегатов
- Математическая модель процесса движения частиц по семяпроводу
- Программа и методика лабораторных исследований процесса высева семян посевным агрегатом
- Особенности рабочего процесса и модели посевного агрегата
Введение к работе
Посев - технологическая операция возделывания сельскохозяйственных культур, предназначенная для заданного размещения семян по площади поля на заданную глубину их заделки в почву - с учетом обеспечения растениям агротехнически обоснованной площади питания.
Для большинства сельскохозяйственных культур необходимое условие высокой урожайности - обеспечение дружных всходов. Поэтому значительный интерес представляют комплексные исследования по обоснованию качественных и количественных параметров процесса высева, обуславливающих оптимальную всхожесть семян и дальнейшее стабильное развитие растений в различных почвенно-климатических зонах.
Отечественными и зарубежными исследованиями установлено, что посев с одновременным локальным внесением полной дозы гранулированных минеральных удобрений (с почвенной прослойкой) повышает урожайность сельскохозяйственных культур на почвах, бедных питательными веществами, в среднем на 10 %. Такой способ посева позволяет сократить потери питательных веществ, повысить их ассимиляцию растениями, эффективно воздействовать на плодородие почвы благодаря рациональному размещению удобрений в корнеобитаемом слое, а также способствует улучшению водно-воздушных свойств почвы.
Посев в основном осуществляется тракторными зерновыми и комбинированными сеялками. Внедрение в сельскохозяйственное производство скоростных тракторов обеспечивает повышение скорости посевных агрегатов, что означает не только повышение производительности труда, но и повышение урожайности зерновых культур за счет возможности проведения посевных работ в оптимальные агротехнические сроки.
Качество работы высевающих систем зерновых сеялок оценивают по равномерному распределению семян по площади поля, с учетом обеспечения растениям агротехнически обоснованной площади питания, и по равномерности глубины заделки семян. Скорость движения посевного агрегата в соче-
6 тании с физико-механическими свойствами почвы определяет степень проскальзывания колес сеялки, которая может изменяться в широких пределах. Кроме того, скорость движения сеялки, а, следовательно, частота вращения высевающих аппаратов влияют на количественные характеристики высева. Исследования показывают, что с увеличением скорости движения от 5,4 до 13 км/ч норма высева катушечными аппаратами возрастает на 5%, дисковыми аппаратами точного высева снижается на 15,8...61,3%, пневматическими аппаратами точного высева уменьшается на 61,2%.
Поперечные и продольные наклоны сеялок обуславливают изменение нормы высева до 10%. Разница между нормой высева, устанавливаемой в лабораторных условиях, и фактическим высевом в поле достигает 4.. .6% [1].
Изменчивость физико-механических свойств посевного материала отражается также на качестве работы высевающих систем. Наблюдается их забивание, что приводит к нарушениям распределения семян по площади поля.
Если сроки проведения посевных работ могут быть сокращены за счет повышения рабочих скоростей и ширины захвата посевных машин, то улучшение качества посева, даже при самой хорошей конструкции высевающих систем и заделывающих рабочих органов, имеет пределы совершенствования, связанные с разбросом конструктивных параметров сеялок, физико-механических и биологических свойств семян и трудностью их учета в структуре посевных агрегатов.
Применение средств контроля высева в составе посевного агрегата позволяет учесть многообразие физических характеристик семян и адаптировать рабочие органы посевной машины на оптимальное выполнение технологических операций, оперативно обнаруживать различные нарушения технологического процесса высева.
В работах ведущих ученых Лурье А.Б., Ксеневича И.П., Еникеева В.Г. Бородина И.Ф., Бузенкова Г.М., Иофинова С.А., Хорошенкова В.К., Щепо-валова В.Д., Викторова А.И., Черникова В.Г., Тамирова М.А. и других, посвященных исследованиям технологических процессов высева и созданию средств контроля функционирования мобильных агрегатов, изучены основные факторы, влияющие на количественные и качественные показатели технологических процессов, реализуемых ими в реальных условиях работы, которые можно распространить и на посевные агрегаты.
Развитие средств контроля, устанавливаемых на мобильных агрегатах, идет в направлении расширения функциональных возможностей электронных систем, связанных с применением бортовых микропроцессорных устройств, использования современных средств отображения, включая алфавитно-цифровые и графические дисплеи. Такие приборы широко используются на машинно-тракторных агрегатах фирм "Case", "John Оеег'ЧСША), Agro (ФРГ), "Blanhot" (Франция), "Bosch" (Германия).
Отечественный электронный рынок насыщен продукцией иностранных компаний, что позволяет использовать в разработках практически любые модели микро-ЭВМ и микроконтроллеры.
Сравнительный анализ используемых устройств контроля для машинно-тракторных агрегатов различных зарубежных фирм производящих сельскохозяйственную технику, с отечественными разработками аналогичных средств показывает, что развитие электронных средств контроля функционирования машинно-тракторных агрегатов идет также в направлении совместимости электронных устройств различных агрегатов.
Основным критерием практической ценности разработок средств контроля, является их экономическая эффективность, измеряемая сокращением сроков окупаемости посевных машин, снижением эксплуатационных расходов и повышением прибыльности от эксплуатации машин.
Исследования рабочих процессов, осуществляемых посредством высевающих систем посевных агрегатов [2, 3] показывают, что колебания их технологических показателей (продольной и поперечной равномерности распределения семян в борозде, глубины заделки семян) в большинстве случаев согласованы с агротехническими допусками и находятся в зонах этих допусков с вероятностями 60-80%. Однако из-за непостоянства средних уровней воз- мущающих воздействий (скорости движения, продольных и поперечных уклонов поверхности поля, твердости и влажности почвы на разных участках поля) и нестационарности технических параметров машин (таких, как износ рабочих органов и изменение массы машины) настроечные значения технологических параметров могут значительно отличаться от фактических средних. Это приводит к ухудшению качества работы высевающих систем посевных машин и, в конечном счете, отрицательно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур.
Резервом повышения эффективности функционирования высевающих систем зерновых сеялок является применение устройств контроля качества высева в составе посевного агрегата, позволяющих осуществить поднастрой-ку высевающей системы при выполнении технологической операции посева. Использование средств контроля позволяет учесть многообразие физических характеристик семян, а также адаптировать рабочие органы посевной машины на оптимальное выполнение технологических операций и оперативно обнаруживать различные нарушения технологического процесса высева.
На основе проведенных исследований об оценке экономической эффективности применения средств контроля на сеялках и их опытной эксплуатации можно сделать вывод, что, не изменяя структуры колебаний агротехнических параметров посева, а лишь обеспечивая устойчивость их средних настроечных режимов, можно добиться экономии, эквивалентной эффекту от увеличения скорости движения агрегата на посеве в 1,5 раза. [2, 4].
Эксплуатация посевных агрегатов показывает, что капиталовложения в устройства контроля высева оправдываются, если не превышают 15% от стоимости агрегата.
Наличие большого парка зерновых сеялок с механическими высевающими аппаратами и сохраняющаяся тенденция их использования в ближайшем будущем [4,5,7,8] делает актуальным применение комплексных средств контроля высева в их составе. Это позволит добиться улучшения качества посева и обеспечить их конкурентоспособность.
В главе 1 рассматривается состояние проблемы, анализируются конструкции высевающих систем зерновых сеялок, а также структура посевных агрегатов. Приводится обзор устройств контроля высева в России и за рубежом за последние годы, рассматриваются конструктивные, технологические и технико-экономические предпосылки создания устройства контроля качества работы высевающих систем сеялок семейства СЗ-3,6, обосновывается выбор объекта контроля, формулируются цели и задачи исследований.
В главе 2 проведены теоретические исследования технологического процесса высева семян от формирования потока семян высевающей катушкой до заделки семян в почву и разработаны соответствующие модели.
В главе 3 приведены лабораторные и экспериментальные исследования процесса высева для проверки теоретических результатов, изложенных во второй главе.
В главе 4 изложены результаты теоретических исследований принципов построения устройства контроля качества работы высевающих систем зерновых сеялок. Разработаны алгоритм контроля качества высева, алгоритм работы устройства, а также структура и основные элементы устройства. Исследованы устойчивость и критерии оценки результатов экспериментальных исследований.
В главе 5 приводятся результаты полевых исследований посевного агрегата с установленным на нем разработанным устройством контроля качества работы высевающих систем зерновых сеялок.
На защиту автором выносится: математическая модель дозирующей системы; математическая модель процесса движения частиц по семяпроводу; алгоритм контроля качества высева; алгоритм работы устройства; структура и основные элементы построения устройства контроля качества работы высевающих систем зерновых сеялок.
Анализ конструкций высевающих систем зерновых сеялок и структуры посевных агрегатов
Развитие конструкций зерновых сеялок обусловлено прогрессом в технологиях посева и рационализации схем посевных машин и их рабочих органов.
Агротехнический уровень сеялок определяется в основном, зернотуко-вым бункером, высевающими аппаратами и заделывающими органами.
Разработка перспективных технологических процессов посева сельскохозяйственных культур направлена на выполнение требований высокой продуктивности, энергосбережения, защиты почв от разрушения и эрозии, влагосбе-режения и экологической безопасности. В соответствии с этим совершенствование посевной техники осуществляется в направлениях повышения равномерности дозирования и распределения семян по площади поля и глубине заделки, создания для них уплотненного ложа, разделения почвенной прослойкой вносимых минеральных удобрений и семенного рядка.
Для посева зерновых (рядовым, ленточным или разбросанным способом) выпускаются разнообразные по номенклатуре сеялки. Большинство существующих зерновых сеялок выполняются с механическим или пневматическим высевающими аппаратами. На сеялках с небольшой шириной захвата (3...4 м) сохраняется, как на создаваемых, так и при совершенствовании старых, механический высевающий аппарат, как наиболее простой по конструкции, надежный в эксплуатации, допускающий в соответствии с агротехническими требованиями регулировку норм высева. Высевающие аппараты выполняются в виде желобных штифтовых или внутриреберчатых катушек.
Совершенствование механических сеялок ведется в направлении повышения точности дозирования семян и оснащения бункерами повышенной емкости. Эти сеялки оборудуются бункером с двумя отделениями (для зерна и для удобрений), катушечным высевающим аппаратом с приводом от опорных колес. Предусмотрены гидравлический или механический подъем сошников непосредственно с сиденья тракториста и управляемый маркер. Для работы в различных условиях сеялка оснащается набором сошников: дисковых, анкерных, для двухстрочного или полосного посева и др. Дополнительно поставляются: бункер для семян трав, следозаделыватели, пружинные боронки-загортачи.
Выбор весьма разнообразных по конструкции сошников определяется условиями фона и высеваемой культурой. Чаще всего применяются одно-двухдисковые сошники для работы в тяжелых условиях, так как они меньше подвержены забиванию стерневыми остатками. Для работы на старопахотных землях используют анкерные (или килевидные) одно- и двухстрочные сошники, а для полосного посева - стрельчатую лапу. Модернизация машин и орудий направлена в первую очередь на повышение стабильности технологического процесса, выполняемого агрегатом, снижение материалоемкости машины и увеличение износостойкости ее рабочих органов. В основу разработки типа зерновых сеялок положен зональный принцип, поскольку глубина заделки семян зависит от увлажнения почвы в данной зоне. Типаж зерновых сеялок [9], рисунок 1.1, включает в себя унифицированное семейство сеялок СЗ-3,6 с модификациями для рядового и узкорядного посева зерновых, рядового посева трав, льна, риса, прямого посева и внесения основной дозы удобрений, семейство стерневых сеялок СЗС-2,1 с катушечными (для зерна) и барабанно-штифтовыми (для туков) аппаратами, пневматические зерновые сеялки с пневмотранспортированием семян к сошникам. К этой группе следует отнести и комбинированные агрегаты для предпосевной обработки почвы и посева.
Типаж кукурузных сеялок охватывает 4-, 8- и 12-рядные пневматические машины, свекловичных - 8-, 12-, 18- и 24 рядные с механическими высевающими аппаратами, соевых - 12- и 24-рядными с катушечными высевающими аппаратами и туками, унифицированными с кукурузной сеялкой СКПП-12.
Недостатки пропашных сеялок обусловлены низкой универсальностью и комбинированностью, невысокой надежностью, неудобством в настройке нормы высева, в их конструкции не реализованы последние достижения науки в области новых технологий и блочно-модульного принципа построения [10].
Основными поставщиками сельскохозяйственной техники на мировом рынке выступают страны Европейского Союза и США. Сельхозмашиностроение ЕС имеет почти такие же годовые объемы, как и в США - на уровне 18 млрд. долл., хотя колебание валютных курсов несколько меняет общую картину. Первое место в Европе в 1999 г. заняла Германия, которая произвела сельскохозяйственного оборудования на 4,5 млрд. долл. (25% всего европейского объема). На втором месте - Италия (23,6% ), несмотря на существенно более низкий, чем в некоторых странах, уровень внутреннего потребления. Для сравнения: Япония - главный поставщик сельскохозяйственной техники на азиатские рынки - производит ее на 6,3 млрд. долл. в год [11].
Разрабатываемые на ближайшую перспективу программы выпуска приоритетных наборов сельскохозяйственной техники в нашей стране носят рекомендательный характер. Основным критерием технического уровня служит их спрос на мировом рынке. Однако, при отсутствии административной координации, специализированных конструкторских организаций и базовых заводов производство посевных машин развивается стихийно. Посевные машины для зерновых культур поставляют на рынок страны по меньшей мере 15 региональных предприятий, что затрудняет их унификацию и ограничивает использование автоматических устройств в их составе.
Как показывает анализ литературных источников и выставок для разнообразных условий России целесообразны несколько вариантов конструкций зерновых сеялок.
Математическая модель процесса движения частиц по семяпроводу
Математическая модель процесса заделки семян в почву дисковыми сошниками. Формирование глубины заделки семян дисковыми сошниками обусловлено рядом факторов, имеющих место при движении дисков сошников в почве. На колебания глубины заделки оказывают влияние конструктивные параметры и динамические характеристики сошника, подвески и посевного агрегата в целом; скорость движения агрегата и завихрения почвенных частиц, возникающие в процессе движения дисков в почве. Таким образом, формирование глубины заделки семян в почву является сложным случайным процессом.
На основании рассмотрения автокорреляционных функций р(т) и ряда спектральной плотности а(ш), вычисленных для некоторых типичных реализаций процесса формирования глубины заделки семян, можно заключить, что процесс относится к классу стационарных случайных процессов, имеющих в своем составе аддитивную помеху [75], который можно представить в следующем виде [76]: - значения глубины заделки семян; а (і) — среднечастотная составляющая процесса; ma3(t) - текущее среднее значение глубины заделки семян; а (t) — высокочастотная составляющая процесса. Исследования показывают [75], что высокочастотные составляющие процесса формирования глубины заделки семян обусловлены воздействием завихрений почвы; среднечастотные составляющие - глубиной хода сошника, в свою очередь, определяется копированием профиля поля и воздействием сопротивления почвы; низкочастотные составляющие — динамикой посевного агрегата, а именно, воздействием колебаний рамы сеялки. В результате исследований установлено [75], что высокочастотная составляющая некоррелирована с линией заделки семян, т.е. данные процесса независимы. Дисперсия высокочастотной составляющей не превышает 15-20% от значений общей дисперсии процесса формирования глубины заделки семян. Таким образом, при рассмотрении процесса a3(t) можно с известным приближением пренебречь высокочастотной составляющей и рассматривать только факторы, определяющие mffl(t) и a3(t). На процесс изменения глубины заделки a3(t) основное влияние оказывает глубина хода сошников ac(t), В свою очередь, изменения глубины хода сошников определяют колебания поводка подвески ус(г). На рисунке 2.6 представлены экспериментальные зависимости математического ожидания М и коэффициента вариации v нескольких реализаций процессов \j/c(t) и ac(t) от значений скорости V, можно сделать вывод о том, что имеется тенденция некоторого увеличения рассеяния в распределении значений колебания глубины хода сошников по сравнению с колебаниями поводка подвески. Расхождения не превышают 10%. Следовательно, с определенным приближением можно считать, что данное звено не оказывает существенного влияния на вид распределения колебаний. С изменением скорости движения агрегата среднее значение М и мера рассеяния v не следует какому-либо закону. Можно лишь говорить о некоторых тенденциях в их изменениях. Таким образом, звено с входными воздействием — колебания поводка подвески и выходным - колебания глубины хода сошника можно представить без-инерционным звеном. Кроме того, имеющиеся исследования [77] показывают, что глубина хода сошников зависит от скорости движения агрегата. Количественные оценки этого явления значительно отличаются у разных авторов. На рисунке 2.6 представлены зависимости математического ожидания М и коэффициента вариации v ряда реализаций ac(t) и ajj) от значений скорости движения агрегата [75,76]. Из рассмотрения графиков коэффициента вариации видно, что значение v для процессов колебания глубины хода сошников и заделки семян отличаются не более чем на 6%, т.е., практически совпадают. Зависимости математического ожидания М и коэффициента вариации v ряда реализаций a t) и a t) от значений скорости движения агрегата Можно сделать вывод об отсутствии влияния данного звена на вид распределения колебаний. Сравнение значений математического ожидания тж и таз, приведенных на рисунке 2.6, а также в работе [78], показывают, что сошник заделывает семена на глубину меньшую его хода в среднем на 1,5 см. Таким образом, звено с входным воздействием - колебания глубины хода сошников и выходным - колебания глубины заделки семян является безинерци-онным звеном. Представим сеялку как двухмассовую систему рисунок 2.7, где несосредоточенная масса сеялки приведенная к колесу с пневматическими шинами и коэффициентом жесткости в направлении опоры сь a nir обобщенная масса сошника; сг - коэффициент жесткости эквивалентного упругого элемента приведенного к центру инерции сошника.
Программа и методика лабораторных исследований процесса высева семян посевным агрегатом
Контроль качества технологических процессов выполняемых сельскохозяйственными машинами, - существенное условие повышение эффективности их работы. Особенность контроля заключается в необходимости удовлетворения альтернативных требований оперативности и достоверности оценок для принятия решения о соответствии состояния контролируемых параметров заданным (настроечным) значениям. Поэтому создание средств контроля качества технологических процессов должно основываться на методологии, предусматривающей решение ряда теоретических и практических проблем методами статической динамики.
Для разработки устройства контроля, определения оптимальных режимов работы посевного агрегата, необходимо использовать в ее структуре математическую модель рабочего процесса в условиях нормального функционирования.
В процессе работы на агрегат действуют внешние возмущения fi(t)S(t)"-fn(t), образующие вектор-функцию возмущений F(t), которые выводят агрегат из некоторого желаемого состояния. Под состоянием сельскохозяйственного агрегата или его технологического процесса Y(t) будем понимать совокупность величин уі(t),y2(t),...yn(t), полностью определяющих положение агрегата или качество выполняемого им технологического процесса в данный момент времени. Причем для каждой технологической операции сельскохозяйственного агрегата существует область возможных состояний, за пределами которой агрегат не может выполнять свои функции. Если агрегат управляем, то он должен располагать устройствами, вырабатывающими управляющие воздействия U(t)[Ui(t),U2(t) ...Uk(t)], для его возврата из отклоненного состояния в желаемое.
Таким образом, при управлении сельскохозяйственными агрегатами и их технологическими процессами необходимо, в первую очередь, определить составляющие векторов F,U,Y , то есть иметь их расчетные модели (рис. 1.). Соотношения между входными и выходными переменными находится на основе полученных теоретических исследований, в результате экспериментальной эксплуатации посевного агрегата.
Основным рабочим органом сеялки является бункер с установленными в нем высевающими аппаратами, назначение которых состоит в том, чтобы создать поток семян и направить его в высевающие каналы для заделки в почву. При работе высевающих аппаратов поток семян имеет разброс начальных скоростей U0i(t) и высоты hoi вылета, и распределен по сечению сошника z(t). Все семена различаются также по форме. Случайный (в вероятностно-статистическом смысле) характер изменения указанных параметров и является одной из причин ограниченности аналитического решения математической модели рабочего процесса посевного агрегата.
Чтобы не усложнять алгоритм работы, в первом приближении можно учесть лишь некоторые параметры, характеризующие поток семян при работе сеялки на выходе катушки. Так например, распределение частиц по уровням вылета определяется, главным образом, положением катушки относительно поверхности почвы, а размер семян характеризуется высеваемой культурой.
В связи с этим в качестве переменных, характеризующих состояние семян на выходе катушки можно принять высоту z(t) и скорость выброса семян V(t) из ячеек являющихся основными количественными показателями потока семян.
Выносимые катушкой семена распространяются в сошнике в воздушной среде определенной плотности, которая может рассматриваться как самостоятельное звено, замедляющее скорость падения семян. В расчетной схеме (рисунок 4.1) они обозначены вектором Y{t), Внешним возмущением воздушной среды является влажность и плотность, которые в общем случае изменяются по величине.
Характер распределения семян по обрабатываемой площади и глубина заделки зависит также от состояния почвы, которая определяется градиентами плотности, температуры и влажности. Эти градиенты изменяются в зависимости от выбранного для посева времени суток
Изменение абсолютных значений плотности, температуры и влажности почвы оказывает влияние на характер распределения семян и глубину их заделки. Однако, при проведении опытов можно предположить, что эти параметры колеблются в незначительных пределах.
Входными возмущениями для сеялки можно считать неровности поверхности поля Z(t), которые вызывают колебания рамы по дифференту 8{t) и крену p(t) и скорость движения Va(t). Колебания скорости Va(t) могут привести к колебаниям скорости вращения вала высевающих аппаратов, что отрицательно сказывается на работе посевного агрегата в целом. Вследствие этого расход и глубина заделки семян могут изменяться в процессе работы машины.
Таким образом, рабочий процесс высева семян представляет собой сложную многомерную систему, на которую действуют непрерывно изменяющиеся внешние воздействия, главным образом — случайные. Из-за случайного характера внешних воздействий технологические показатели работы сеялки оказываются также случайными и отличаются от настроечных в стационарных условиях.
В рассмотренной модели можно выделить две системы, одна определяет расход семян (дозирующая система). Модель дозирующей системы рассмотрена в разделе 3.2 и в настоящем разделе представлена на рисунке 4.2. В нее входят бункер с семенными ящиками и высевающими катушками с приводом от опорных колес сеялки. Вторая - механизм заглубления сошников, модель которой представлена на рисунке 4.3.
Дозирующая система работает следующим образом. При движении трактора приводное колесо сеялки преобразует поступающую на его вход частоту вращения колеса o)K(t) через коробку передач в частоту вращения вала О высевающих аппаратов, расположенных в бункере семян являющееся входным параметром для подачи семян. При этом настроечное значение со0 задает частоту вращения вала высевающих катушек. При вращении вала формируется поток семян, который преобразуется каждой катушкой в поток с расходом q(t) кг/с.
Для построения модели сеялки при ее работе необходимо синхронно получить реализации входных и выходных процессов при ее работе в условиях нормального функционирования. При этом текущим значениям каждой входной переменной должны соответствовать определенные значения выходного процесса..
Главными и определяющими рабочий процесс параметрами является расход q(t) через высевающую катушку и глубина заделки семян Z Поэтому проследим, какое влияние оказывают входные воздействия на качество выполнения этих процессов. Входные воздействия можно разделить на две группы: переменные, влияющие на положение сеялки Z(t)\ переменные, определяющие расход семян q(t) и глубину заделки z(t).
Особенности рабочего процесса и модели посевного агрегата
В соответствии с основной тенденцией в контроле технологических процессов, в том числе и для мобильных агрегатов, в настоящее время применение распределенных систем управления и сбора информации становится насущной необходимостью, т.к. значительно сокращаются затраты на кабельные соединения, идущие к датчикам и блокам, Удешевление вычислительной техники позволяет непосредственно устанавливать ее на объекте контроля.
Использование блочной конструкции делает отдельные элементы и узлы системы относительно независимыми и автономными. Снижаются расходы на модернизацию устройств, быстрое расширение и наращивание ее возможностей.
Использование персонального компьютера для программирования средств контроля позволяет создавать хорошо документированные программы, имеющие стандартизированный способ представления: - структурированный текст; - контактные соединения; - логические функции; - диаграмму соединений. Базовая система команд в подобных устройствах обеспечивает реализацию алгоритма любой сложности. Устройство предназначено для контроля качества работы высевающих систем сеялок семейства СЗ-3,6. Устройство контроля обеспечивает регистрацию: нормы высева, забиваний высевающих каналов и сошников, прекращение вращения высевающих аппаратов, глубины заделки семян, подъема и опускания сошников, заполнение бункеров семенами и удобрениями, пройденного пути, времени работы и т.д. Устройство состоит из следующих функциональных блоков: обработки информации; ввода сигналов; сопряжения с датчиками; датчиков высева, уровня, частоты и др.; соединительных кабелей; кабелей расширения. Структурная схема устройства представлена на рисунке 4.14. При оснащении устройства датчиками контролирующими расход семян, устройство, при задании с пульта нормы высева и массы 1000 семян, настраивается на заданную норму высева или в ручном режиме механизатор может устанавливать высевающие аппараты на заданную координату. При обеспечении сеялки датчиками глубины, устройство может контролировать среднюю глубину заделки семян в почву и информировать механизатора о нарушении глубины заделки. Датчики, контролирующие технологические параметры, блоки ввода сигналов 1 и 2, блок сопряжений устанавливаются на сеялке. Блок обработки информации, блок индикации и клавиатуры устанавливаются в кабине трактора. Все датчики посевного агрегата подключаются к блоку обработки через блок сопряжения и блоки ввода с помощью двух кабелей. Блок сопряжения по двухпроводной шине через отдельный разъем подключается к блоку обработки, который установлен в кабине трактора. Для кабелей соединяющих блоки усьройсьва должна быть предусмотрена защита от повреждений. При групповом способе высева семян структура системы представлена на рисунке 4.15. Соединения блоков устанавливаемых на сеялках осуществляется через разъемы двухпроводными кабелями расширения. Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом по записанной в постоянной памяти программе, рисунок 4.16. После включения устройства производится тестирование ее основных функциональных узлов и, если они работоспособны, формируется сигнал о ее готовности и осуществляется опрос кнопки «ПУСК». После ввода уставок, если это необходимо (нормы высева, ширины захвата, вес 1000 штук семян и др.) и нажатия кнопки «ПУСК» система переходит на выполнение основной программы работы обеспечивающей взаимодействие основных блоков между собой, обработку информации с датчиков и диалог с механизатором. Характеристика блоков устройства контроля. Блок обработки информации обеспечивает считывание информации с датчиков, ее обработку и формирование сигнальной информации, в случае обнаружения нарушений технологического процесса высева семян, для вывода на дисплей с указанием типа и места нарушений, а также звукового сигнала. Для контроля параметров технологического процесса используются датчики (высева, уровня, вращения, положения и др.), выходные сигналы которых могут быть аналогового или дискретного типа. В общем случае датчик - это преобразователь некоторого физического процесса в электрические величины: ток или напряжение, функционально связанные с его протеканием во времени. Но поскольку эти сигналы с датчиков ненормированы, то они могут быть непосредственно использованы блоком обработки, который связан с дискретными цифровыми кодами. Кроме того, при большом количестве контролируемых параметров, необходимо сократить количество сигнальных проводов от датчиков.
