Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 8
1.1. Природно-производственные особенности возделывания зерновых культур в Центральных районах Нечерноземной зоны 8
1.2. Анализ методов формирования технологий и технических средств для загрузки сеялок 10
1.3. Критерии эффективности транспортно-посевных процессов и технических средств 16
1.4. Технологии и технические средства для загрузки сеялок 18
1.5. Цель и задачи исследований 25
Выводы 27
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процесса загрузки сеялок 28
2.1. Обоснование методики проектирования технологического процесса загрузки сеялок 28
2.2. Условия функционирования технологических линий загрузки сеялок 30
2.2.1. Данные для составления математической модели 31
2.3. Обоснование математической модели функционирования технологических линий загрузки сеялок 39
2.4. Алгоритм и программа реализующие на ПЭВМ математическую модель расчета эффективности процесса загрузки сеялок 46
2.4.1. Алгоритм модели 46
2.4.2. Программная реализация алгоритма для ПЭВМ 50
2.4.3. Последовательность интерактивного процесса моделирования . 53
2.4.3.1.. Подготовка информации для моделирования на ПЭВМ 53
2.4.3.2. Моделирование взаимодействия посевных агрегатов и загрузчиков 59
Выводы 62
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования загрузочно-транспортных комплексов 63
3.1. Программа и методика экспериментальных исследований 63
3.1.1. Цель и задачи исследований 63
3.1.2. Методика проведения экспериментальных исследований 64
3.2. Объект исследований, место и условия проведения экспериментов 66
3.2.1. Альтернативные варианты технологических комплексов для загрузки посевных МТА 66
3.2.2. Место и условия проведения экспериментов 70
3.3. Исходная информация по транспортно-загрузочным средствам и посевным агрегатам 72
3.4. Методика обработки опытных данных и оценка погрешности измерений 74
Выводы 79
ГЛАВА 4. Оптимизация технико-экономических и эксплуатационных показателей работы комплекса машин на экономико-математической модели 80
4.1. Основные факторы, определяющие эффективность работы транспортно-посевного комплекса 80
4.2. Проверка моделей на адекватность 82
4.3. Анализ результатов 83
4.3.1. Сравнительный анализ результатов моделирования автомобильных и тракторных загрузчиков 83
4.3.2. Анализ результатов моделирования функционирования транспортно-посевных комплексов как системы массового обслуживания 106
4.3.2.1. Анализ комплекса на базе посевного МТА МТЗ-80+СЗП-3,6 и автомобильного загрузчика ГАЗ-САЗ-35071+УЗС-3,2 107
4.3.2.2. Анализ комплекса на базе посевного МТАДТ-75М+ 2СЗП-3,6+СГ-11 и автомобильного загрузчика ГАЗ-САЗ-35071+УЗС-3,2 115
Выводы 123
ГЛАВА 5. Технико-экономическое обоснование универсального автомобильного загрузчика сеялок 124
5.1. Оптимизация параметров комбинированного загрузчика сеялок 126
Выводы 135
Общие выводы 136
Литература 138
Приложения 148
- Анализ методов формирования технологий и технических средств для загрузки сеялок
- Обоснование математической модели функционирования технологических линий загрузки сеялок
- Альтернативные варианты технологических комплексов для загрузки посевных МТА
- Сравнительный анализ результатов моделирования автомобильных и тракторных загрузчиков
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из важнейших направлений интенсификации сельскохозяйственного производства, перевода его на индустриальную основу является повышение уровня механизации погрузо-разгрузочных работ.
В растениеводстве для получения гарантированных высоких урожаев выдвигаются достаточно жесткие требования по соблюдению агротехнических сроков проведения и качеству выполнения всех технологических операций, в том числе связанных с посевом сельскохозяйственных культур. Высокая культура посевных работ, качественное, своевременное их выполнение обеспечивают высокий урожай.
Вместе с тем соблюдение этих требований наталкивается на значительные трудности, связанные с резким сокращением числа рабочих, занятых на ручных работах в сельском хозяйстве, и нехваткой средств механизации погрузо-разгрузочных работ, в частности, машин и приспособлений, предназначенных для транспортно-загрузочного обслуживания машинно-тракторных посевных агрегатов при посеве сельскохозяйственных культур.
В связи с вышеизложенным настоящая работа направлена на исследование процесса загрузки сеялок и обоснование режимов и параметров, так как существующие в хозяйствах технологические процессы и средства загрузки не обеспечивают необходимых технико-экономических показателей посевных агрегатов.
Низкая эффективность загрузчиков приводит к повышению труда и энергозатратам, нарушению оптимальных сроков посева. Поэтому изучение рассматриваемой проблемы представляет многовариантную технико-экономическую задачу, при решении которой поисковыми методами необходимо создать модель технологического процесса для конкретного хозяйства с наибольшей эффективностью. В связи с этим важной и актуальной становится задача проведения научных исследований по определению рациональных параметров технических средств в технологическом процессе загрузки сеялок.
Цель работы. Повышение эффективности посевных комплексов, снижение затрат труда и материальных средств путём оптимизации загрузочно-транспортных процессов в условиях Центральных районов Нечернозёмной зоны (ЦРНЗ).
Объекты исследования. Технологический процесс загрузки сеялок, участвующие в нём машинно-тракторные агрегаты, транспортные и загрузочные машины.
Предмет исследований. Закономерности взаимодействия посевных агрегатов, загрузчиков сеялок и механизированных складов с учетом их пространственного расположения и дорожных условий.
Методика исследования предусматривала проведение теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования включали разработку детерминированной экономико-математической модели процесса загрузки посевных агрегатов и их производительности в зависимости от размеров и конфигурации полей и вероятностной модели взаимного функционирования посевных МТА и загрузчиков. Экспериментальные исследования заключались в производственной проверке различных технологий загрузки зерновых сеялок в конкретных хозяйствах Центральных районов Нечерноземной зоны (ЦРНЗ) с подготовкой исходной информации для моделирования на ПЭВМ.
Научную новизну представляют:
- математическая модель, алгоритм и программа оптимизации процессов
загрузки по критерию « затраты - производительность» (зарегистрирована в
ВНТИЦ№ 50200601889);
- обоснование рациональных параметров транспортно-посевных ком
плексов машин применительно к условиям ЦРНЗ;
Практическую ценность представляют:
методика оценки условий выполнения процесса загрузки сеялок посевным материалом и выбора на ее основе адаптированных технологий;
рекомендации по рациональному использованию посевных и транспортных средств в хозяйствах Центральных районов Нечерноземной зоны России;
- исходные требования, техническое задание, техническая документация
на создание универсального загрузчика сеялок.
Реализация результатов исследований:
- результаты исследований использованы хозяйствами ЦРНЗ для расчета
состава загрузочно-посевного комплекса и технологического процесса перевозки
зерна и минеральных удобрений.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на 2-й Международной научно-практической конференции «Земледельческая механика в растениеводстве» (17-18 декабря 2003 г., Москва, ВИМ) и 13-й Международной научно-практической конференции «Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве» (5-6 октября 2005 г., Москва, ВИМ), 15-й Международная научно-практическая конференция «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - разработка высокоэффективных ресурсосберегающих технологий» (12, 15 октября 2007 г., ВИМ).
Публикации. Основное содержание исследований опубликовано в шести печатных работах.
Носков И.Н. Универсальный загрузчик сеялок (Текст) / Н.Е. Евтюшенков, Г.А. Калинкин, И.Н. Носков //Сельский механизатор, 2003, № 10, с.9.
Носков И.Н. Особенности состава посевного звена (Текст) /И.Н.Носков // Труды ВИМ, т.134, ч.2. - М., 2001, с. 146-149.
Носков И.Н. Экономико-математическая модель и алгоритм оптимизации работы загрузчиков сеялок на ПЭВМ (Текст) / И.Н. Носков //Сборник научных докладов Международной научно-практической конференции, т. 2, с. 293-297.
Носков И.Н. Проектирование технологического процесса загрузки сеялок (Текст) / И.Н. Носков // Техника в сельском хозяйстве, 2008, № 2, с 32-34.
Носков И.Н. Математическая модель технологической линии загрузки сеялок (Текст) /И.Н. Носков // Техника в сельском хозяйстве, 2008, № 4, с 37-39.
6. Носков И.Н. Математическая модель «Оптимизация процесса за
грузки сеялок», (Текст) /А.Ю. Измайлов, В.Ф. Рожин, Н.Е. Евтюшенков,
7 И.Н. Носков; ВНИИ механизации сельского хозяйства (ВИМ). - М., 2006. — Деп. в ВНТИЦ 11.01.2006, №50200601889.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы, который включает 105 наименований, из них 6 на иностранных языках, приложений. Объем диссертации 197 стр., 69 рис., 42 таблицы
Анализ методов формирования технологий и технических средств для загрузки сеялок
Анализ работ, связанных с процессом загрузки сеялок, показывает, что для обоснования прогрессивных технологий и технических средств для загрузки зерновых сеялок, отвечающих современному состоянию науки и техники и изменившимся требованиям сельского хозяйства, недостаточно современной теоретической базы, методов расчета и проектирования.
Совершенствование организационных форм характеризуется усилением связей между всеми элементами технологической линии, функционирование которой носит системный характер. Наличие большого числа случайных факторов, влияющих на протекание технологического процесса, предъявляет к нему особые требования. При этом возрастает роль гибких связей, позволяющих перестраивать систему в ходе ее функционирования из одной технологической схемы в другую, а также приспосабливаться к изменяющимся условиям работы, обеспечивая высокую эффективность всей системы.
Начало теоретических исследований по рациональному проектированию технологических процессов в сельскохозяйственном производстве, основанных на принципах поточности, было положено в трудах М.И. Горячки-на [22], В.А. Гобермана [21], Ф.С. Завалишина [35, 36], С.А. Иофинова [39], Ю.К. Киртбая [42], А.Б. Коганова [43], А.Б. Лурье [54], Б.С. Свирщевского [75] и других ученых.
В настоящее время среди существующих методов исследования наиболее широко распространено математическое моделирование на ПЭВМ. Анализируя динамику совершенствования методов моделирования, следует отметить, что она изменялась от более простых форм к сложным и прошла следующие этапы: детерминированные, аналитические, стохастические и имитационные модели.
Обосновывая основные принципы рационального построения поточных сельскохозяйственных процессов, профессор Ф.С. Завалишин [35, 36] отмечает, что ритмичность производственных процессов может быть достигнута в том случае, если продолжительность отдельных операций сохраняется стабильной.
Вопросам совершенствования конструкции загрузчиков сеялок, и особенно универсальных, необходимо уделять большое внимание, поскольку качество работы машины - это один из главных факторов. Но в тоже время практика показывает, что нельзя ограничиваться только частью целого. Необходимо от изучения отдельных операций перейти к исследованию производственного процесса в целом.
Академик В. А. Желиговский писал: «Массовый характер современного сельскохозяйственного производства требует рациональной и строгой организации его процессов на основе индустриальных принципов. Это возможно только при условии инженерного проектирования, в задачу которого входит технологический расчет всего производственного процесса в целом и каждой входящей в него операции» [31].
Вопросы методики проектирования и исследования поточных процессов в сельском хозяйстве освещены в ряде работ, опубликованных за последние годы. Анализ методических подходов по проектированию поточных процессов в сельском хозяйстве показывает, что их можно разделять на следующие три этапа, которые органически вытекают один из другого по мере освоения новых математических методов и использования ЭВМ.
Для первого этапа характерны попытки устанавливать организацию процессов, типы и количество машин, рассматривая длительность выполнения элементов технологического процесса как постоянные величины [30,31]. Это было чрезмерным упрощением реальных процессов и не учитывало случайный характер протекания взаимодействия комплексов машин.
Второй этап характеризуется тем, что характеристики работы машин при проектировании поточных сельскохозяйственных линий принимаются как случайные величины [6, 7, 13, 20].
Для анализа их работы в сельском хозяйстве были использованы аналитические методы теории массового обслуживания.
Однако вопросам комплексного исследования транспортно-загрузочно-го процесса в совокупности с формами организации производственного процесса при загрузке сеялок до настоящего времени уделяется недостаточное внимание, поэтому часто хозяйства не получают ожидаемых результатов от применения высокопроизводительных посевных агрегатов. Для осуществления комплексной механизации всего производственного процесса создание новых машин должно идти в неразрывной связи с одновременной разработкой рациональных форм организации технологического процесса применительно к новым машинам.
Прогрессивные формы организации производственных процессов с увеличением объема сельскохозяйственных перевозок, особенно при проведении посевных работ, предъявляют к загрузчикам сеялок определенные требования.
В связи с этим изучение рабочего процесса загрузки сеялок во взаимосвязи с транспортными и посевными машинами, их рациональное соотношение в технологических процессах приобретает большое научное и практическое значение.
Разработке вопросов теории и методов оптимизации технологических комплексов и технических средств посвящены исследования Э.И. Липковича [53], Р.Ш . Хабатова [91], В.Г. Еникеева [29] и других исследователей [5, 6, 16, 20].
Много работ отечественных и зарубежных авторов посвящено аналитическому и экспериментальному исследованию процесса функционирования машин [21, 31, 32, 38, 40, 42].
Повышению эффективности использования технологических линий и технических средств посвящены работы А.А. Артюшина [5], В.Ф. Скробача [79], А.Н. Никифорова [59], И.Е. Янковского [99] и др. [40, 42, 43].
Проблемы адаптивных систем ведения сельского хозяйства, технологий и технических средств освещены в работах А. А. Жученко [33], Н. В. Крас-нощекова [49] и др.
Аналогичные работы ведутся за рубежом [71, 101, 102]. Новые социально-экономические условия страны, низкий технико-экономический уровень сельскохозяйственного производства требуют нового подхода к проектированию и оценке технологий и технических средств сельскохозяйственного производства с учетом многоукладное экономики и рыночных отношений, роста потребности в многофункциональных машинах и широкого применения блочно-модульных принципов их построения.
Проектирование технологических систем требует разработки и внедрения методов, основанных в выявлении основных характеристик в процедурах моделирования. При этом возникают многочисленные задачи, требующие оценки количественных и качественных закономерностей процессов функционирования, проведения структурного и параметрического их анализа, синтеза и оптимизации. Основные трудности оптимизации решения сложных технологических задач - наличие большого количества влияющих факторов и отсутствие точных закономерностей протекания технологического процесса. Знание основных закономерностей построения технологического процесса и использование математических методов моделирования позволяют находить оптимальное решение.
Обоснование математической модели функционирования технологических линий загрузки сеялок
Механизированные технологии производства зерна предполагают непрерывность процессов при переходе с одной операции на другую с минимальными суммарными затратами на их выполнение. Загрузка посевных агрегатов является одним из таких процессов, когда в технологии возникают качественные или количественные изменения (например: посевных МТА или обслуживающих их загрузчиков), связанные с различным состоянием всех звеньев.
Исследованиями условий формирования реальных потоков требований на загрузку сеялок установлено, что интенсивность поступления их на загрузку зависит от многих факторов (количества и вида работающих посевных агрегатов, длительности сева, погодных условий, конфигурации полей и т.д.) и носит случайный характер.
В процессе хронометражных наблюдений за процессом загрузки сеялок выявлено, что поток требований на загрузку сеялок зерном и удобрениями обладает рядом свойств. Во-первых, время поступления посевных агрегатов на загрузку носит ярко выраженный случайный характер, так как невозможно точно предусмотреть время его появления. Задержки поступления сеялочных агрегатов приводят к простою загрузчика сеялок в ожидании поступления очередного сея-лочного агрегата на загрузку. Во-вторых, случайный поток посевных агрегатов на загрузку обладает стационарностью, т.е. вероятностный режим во времени не изменяется. В-третьих, вероятность поступления на загрузку в отрезок времени определенного количества посевных агрегатов не зависит от количества ранее поступивших на загрузку, т.е. рассматриваемый поток обладает свойством отсутствия последействия, что предполагает взаимную независимость протекания процесса в непересекающихся между собой промежутках времени. В-четвертых, появление двух или более посевных агрегатов на загрузку одновременно в один и тот же момент времени маловероятно, т.е. поток обладает ординарностью. Из теории систем массового обслуживания (СМО) известно, что поток, обладающий вышеуказанными свойствами (т.е. стационарен, ординарен и не имеет последействия), является простейшим. Рассматривая поток посевных агрегатов на загрузку как простейший поток требований (заявок), нуждающихся в обслуживании (загрузке), а технологическую линию загрузки сеялок как аппарат, обслуживающий эти требования, его можно рассматривать как систему массового обслуживания. Для определения параметров функционирования технологической линии используем математический аппарат теории СМО. Примем в качестве вероятностной модели потока модель простейшего типа. Плотность распределения поступления требования такого потока можно описать законом Пуассона: где Рт (f\ - вероятность того, что за промежуток времени (0 -1) при t 0 поступит ровно ууіо требования посевных агрегатов на загрузку; fa - параметр потока, который равен математическому ожиданию числа Для полного описания простейшего потока достаточно определить параметр потока - математическое ожидание числа посевных агрегатов, поступающих за единицу времени на загрузку. Основной характеристикой технологической линии как обслуживающего технического средства (или комплекса) является время обслуживания fo0c посевного агрегата загрузчиком сеялок. Законы распределения времени обслуживания могут быть различными. В практических и теоретических расчетах, в основном, применяется показательный закон. Установлено, что замена различных законов распределения времени обслуживания на показательный закон не оказывает существенного влияния на результаты расчетов. При показательном законе функция распределения времени обслуживания имеет вид: где и = —— интенсивность обслуживания требований, тр./ч; fo6c - математическое ожидание времени обслуживания одного требования. В нашем случае аппаратами, обеспечивающими обслуживание требований с интенсивностью - п , будут загрузчики сеялок. Действительная производительность технологической линии для загрузки сеялок на самом деле зависит от состояния вороха семян и МУ, качества работы посевных агрегатов. Определяющим параметром, влияющим на эффективность процесса загрузки сеялок, является величина ОС приведенной интенсивности потока требований: Величина (2 представляет собой среднее число требований, приходящих на загрузчик сеялок за среднее время обслуживания одной заявки. На основании вышеизложенного можно сказать, что технологический процесс загрузки сеялок носит случайный (вероятностный) характер и представляет собой сложную многопараметрическую систему. Таким образом, эффективность технологической линии можно рассматривать как задачу структурной оптимизации, что сводится к комбинаторной задаче выбора наилучшего варианта структуры из числа заданных. Для обоснования и разработки математической модели функционирования технологической линии загрузки сеялок применяем методы теории системы массового обслуживания.
Альтернативные варианты технологических комплексов для загрузки посевных МТА
Как указывалось ранее, в данном исследовании осуществлялось моделирование функционирования 5 альтернативных технологических схем загрузки посевных агрегатов.
Первый вариант предусматривал использование универсального проектируемого загрузчика УЗС-3,2 (марка условная) на базе автомобиля ГАЗ-САЗ-35071, который позволяет осуществлять загрузку сеялок семенами и минеральными удобрениями, находящимися в раздельных отсеках кузова одного автомобиля.
Второй и третий варианты предусматривали использование двух серийных автомобильных загрузчиков на базе автомобилей ГАЗ-53-12 с ЗС-4 и ЗИЛ-ММЗ-554 с УЗС-5, которые осуществляют поочередно загрузку сеялок семенами и минеральными удобрениями.
Четвертый вариант аналогичен второму и третьему с той лишь разницей, что предусматривал использование двух загрузчиков УЗС-5, смонтированных на тракторных прицепах 2ПТС-6 в агрегате с тракторами МТЗ-80/82, которые осуществляют поочередно загрузку сеялок семенами и минеральными удобрениями.
Пятый вариант предусматривал использование автомобиля ЗИЛ-ММЗ-554 с загрузчиком УЗС-5, который осуществляет загрузку сеялок семенами, и тракторного загрузчика УЗС-5 для загрузки сеялок минеральными удобрениями из прицепа 2ПТС-6.
Рассмотренные технологические схемы в комплексе с посевными агрегатами составленными на базе трактора МТЗ-80/82, работающего с сеялкой СЗП-3,6 и ДТ-75М с двумя сеялками, соединяемыми с трактором посредством сцепки С-11Г. Ниже приведена техническая характеристика загрузчиков.
Проектируемый загрузчик сеялок УЗС-3,2 предназначен для транспортировки семян зерновых, зерноуборочных, крупяных и масличных культур и минеральных удобрений и загрузки ими посевных агрегатов. Кроме того, УЗС предназначен: для загрузки машин, для внесения в почву минеральных удобрений и может быть также использован при работе с другими сыпучими материалами.
Универсальный загрузчик сеялок УЗС-3,2 на базе автосамосвала ГАЗ-САЗ-35071 (рис. 3.1, 3.2) представляет собой съемный борт, устанавливаемый на кузов 2 автомобиля 1, вдоль борта расположен приводной вал 16, на котором установлены на подшипниках два винтовых транспортера 12 и 13, между ними находится планчатый транспортер 7. Вертикальный транспортер приводится в движение валом 16, который вращается гидромотором 5. Транспортеры 12 или 13 могут включаться отдельно друг от друга разрывными муфтами 6. При вращении винтового транспортера зерно перемешается к транспортеру, который поднимает его к направляющему рукаву, по которому зерно ссыпается в ящики сеялки. Техническая характеристика загрузчика УЗС -3,2 представлена в таблице 3.1.
Загрузчик УЗС-3,2 предназначен для последовательной загрузки семян и минеральных удобрений в сеялки. Монтируется загрузчик в качестве сменного заднего борта на базе автомобиля ГАЗ-САЗ-35071. Транспортер загрузчика имеет два положения: рабочее и транспортное. В транспортном положении транспортер складывается вдоль левого борта кузова, не изменяя, практически, штатных габаритов автомобиля. Загрузчик ЗС-4 предназначен для загрузки семян в сеялки или минеральных удобрений в сеялки. Загрузчик представляет собой навесную машину, смонтированную на шасси автомобиля ГАЗ-53-12 вместо его платформы (кузова). Техническая характеристика загрузчика представлена в таблице 3.2. Загрузчик УЗС-5 предназначен для загрузки семян в сеялки или минеральных удобрений в сеялки или разбрасыватели МУ. Загрузчик монтируется в качестве сменного заднего борта на базе автомобиля ЗИЛ-ММЗ-554М или заднего борта тракторного прицепа 2ПТС-6. Шнек загрузчика имеет два положения: рабочее и транспортное. В транспортном положении шнек складывается вдоль левого борта кузова, не изменяя, практически, штатных габаритов автомобиля. В комплект поставки входят: загрузчик сеялок, гидрораспределитель и гидроарматура. В таблице 3.3 представлены основные технические данные загрузчика УЗС-5. Экспериментальное исследование осуществлялось в хозяйстве «Каменка» Всероссийского института механизации сельского хозяйства, расположенном в Подольском районе Московской области и хозяйстве Максима Горького Рязанской области, Шиловского района. Хозяйство Каменка расположено: расстояние от г. Москвы - 80 км, от г. Подольска - 45 км, от ж. д. станции «Кресты» - 15 км. Площадь землепользования хозяйства «Каменка» с учетом всех земель составляет 6180,9 га, в том числе сельскохозяйственных угодий 4857,1, из них пашни 3761,8 га по состоянию на 2005 г. Территория Подольского района, в котором находится экспериментальное хозяйство, относится ко второму агроклиматическому району Московской области. Климат этого района характеризуется теплым летом и умеренно-холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха 13,3 - 13,8 град. Период с положительной температурой длится в среднем 213 дней. Среднегодовая сумма осадков составляет 575 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в июле и августе. В течение всего года преобладают ветры северо-западного, западного и юго-западного направления. Средняя скорость ветра 4-8 м/с. Почвенный покров сельскохозяйственных угодий опытного хозяйства характеризуется дерново-подзолистыми почвами. Наиболее распространены почвы дерново-слабо и средне-подзолистые. В лощинах и на пониженных местах почвы избыточного увлажнения. По механическому составу почвы тяжелосуглинистые. Мощность гумусового горизонта 18-23 см. Климатические условия и почвы пригодны для возделывания зерновых культур, картофеля. Опытное хозяйство находится в зоне смешанных лесов, состоящих из древесной растительности мелколиственных пород (береза, осина) с примесью хвойных. Рельеф территории хозяйства можно характеризовать как равнинный, расчлененный овражно-балочной сетью. Балки, пересекающие территорию хозяйства неглубокие, задернованные, местами поросшие кустарником. Отрасль растениеводства предназначена для производства кормов и в товарной продукции занимает незначительный процент (34 %). Зерновые культуры в структуре посевных площадей занимают 46 % со средней урожайностью 38,2 ц/га. С учетом общей потребности в кормах для животноводства и реальной урожайности возделываемых культур структура посевных площадей показана в таблице 3.4. Хозяйство им. «Максима Горького» расположено в Шиловском районе Рязанской области. Расстояние от г. Рязани 73 км от г. Шилово 14 км. Площадь землепользования хозяйства «Максима Горького» с учетом всех земель 7328,4 га, в том числе сельскохозяйственных угодий 5183,7 га, из них пашни 4073,1 га по состоянию на 2003 г.
Сравнительный анализ результатов моделирования автомобильных и тракторных загрузчиков
К основным факторам транспортно-посевного комплекса относятся: производительность посевного агрегата, зависящая от состава МТА, длины гона поля, нормы высева, вида транспортных средств, скорости и объема их кузова, радиуса и скорости перевозок посевного материала.
Соотношение между этими параметрами, которые позволяют составить оптимальный технологический комплекс и режим его функционирования, можно установить только при исследовании методами математического моделирования, так как проведение экспериментов в реальных условиях требует больших затрат времени, ресурсов и не обеспечивает идентичности работы сравниваемых комплексов машин из-за погодных условий, фона почвы, влажности посевного материала и прочих составляющих, влияющих на поведение объектов исследования даже в пределах агротехнического срока посевной компании.
Экономико-математические модели, в достаточно близком приближении, позволяют быстро и эффективно определить оптимальные параметры функционирования исследуемой системы и обосновать исходные требования на машины для комплектации или приобретения транспортно-посевного комплекса, если таковые находятся в производстве или для их разработки. Выбор и обоснование оптимальных параметров функционирования транспортно-посевных комплексов осуществлялся на основе детерминированной экономико-математической модели.
Проведенный анализ научных разработок в этой области позволяет считать, что отличительной особенностью предлагаемой в исследовании модели является то, что количество показателей, характеризующих реальные агротехнические условия посева, транспортирования и загрузки посевного материала в сеялки несоизмеримо больше по номенклатуре, и объему их варьирования, чем в анализируемых разработках и исследованиях. В качестве критерия оптимальности приняты приведенные затраты утвержденные ГОСТом.
При решении поставленной задачи большое значение имело обоснование исходных данных для проведения расчетов и разумное ограничение на их номенклатуру и объем. Поэтому в данном исследовании этому вопросу уделено особое внимание.
Исходная информация для реализации модели на ЭВМ была получена в результате статистической обработки опытных данных, полученных на основе экспериментальных исследований загрузчиков сеялок. Были изучены данные протоколов государственных испытаний отдельных машин, участвующих в транспортировании семян и минеральных удобрений и загрузки их в сеялки, а также нормативные данные по стоимости, массе и годовой загрузке этих машин. Основываясь на зональных агротехнических рекомендациях, норма высева семян зерновых бралась в диапазоне 180-240 кг/га, пропорционально им менялась и норма внесения удобрений 110-150 кг/га. Расстояние перевозки семян и МУ варьировало от 2 до 8 км. Это объясняется тем, что в зоне предлагаемого применения загрузчика средний радиус перевозки равен 4 км. При определении типа загрузчика в качестве технологического транспорта для подвоза и загрузки посевного материала были приняты автомобили типа ГАЗ-САЗ-35071 с загрузчиком сеялок УЗС-3.2, ГАЗ-53-12 с ЗС-4, ЗИЛ-ММЗ-554+ УЗС-5 и трактор МТЗ-80/82 с прицепом 2ПТС-6 +УЗС-5; - плотность посевного материала (семян пшеницы) - 0,8 т/и3; - плотность минеральных удобрений - 0,9 т/м3; - скорость движения автомобилей по магистрали в диапазоне 20, 25, 30, 35 и 40 км/ч трактора с прицепом 10, 15, 20, 25 и 30 км/ч. Расчет показателей эффективности различных транспортно-техноло-гических комплексов перевозки посевного материала был проведен в следующей последовательности: 1. Определены сочетания типов энергетических и транспортно-загрузочных средств, их оптимальное количество и эффективность применения в каждом из моделируемых вариантов. 2. Установлена оптимальная скорость передвижения транспортно-загрузочных средств. 3. После определения этих параметров были проведены последующие расчеты с целью определения показателей эффективности различных транс портно-технологических комплексов как объектов СМО. Для детальной проверки на адекватность разработанной экономико-математической модели по выбору оптимальных эксплуатационно-технологических параметров машин транспортно-посевного комплекса и корректности работы реализующих ее на ПЭВМ алгоритмов и программ необходимо было провести их натурные исследования, что в полном объеме возможно, но не реально из-за ограниченности средств. Поэтому адекватность проверена отдельно по составляющим их модулям в сравнении с результатами испытаний некоторых машин комплекса по данным машиноиспытательных станций и в целом.
Кроме того, корректность алгоритмов и программ осуществлялась проверкой статистической надежности использованных при их разработке соответствующих формул по значениям с экспериментальными данными и данными контрольного примера выполненного по одному варианту вручную. Сопоставление их с данными, получаемыми в результате трассировки программ с использованием встроенного в VISUAL FOXPRO отладчика, так называемого DEBUGGER, позволило в максимально короткие сроки устранить обнаруженные расхождения и в результате этого на отлаженных программах провести компьютерное моделирование. Точность получаемых расчетных данных была выше точности ручного счета и находилась в интервале разброса экспериментальных данных и данных испытаний.
Таким образом, предложенная экономико-математическая модель и ее программная реализация с максимальной погрешностью, не превышающей 3-4 % позволила провести компьютерное моделирование исследуемой проблемы и определить оптимальные эксплуатационные и технические параметры машин посевного транспортного комплекса с достаточно высокой точностью, не превышающей арифметическую ошибку машинного округления данных.
