Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса. Цель и задачи исследований 9
1.1 Место измельченных стебельчатых кормов в рационе животных 9
1.2 Обзор технологических схем заготовки кормов из трав и силосных культур 13
1.3 Обзор технических средств для заготовки измельченных кормов из трав и силосных культур 20
1.4 Обзор исследований по повышению эффективности технологических процессов заготовки стебельчатых кормов 25
Программа и методика исследований 37
2.1 Программа исследований 37
2.2 Общая методика исследований 38
2.3 Обоснование выбора критериев оптимизации 39
2.4 Структура исходной информации для построения и реализации модели 40
2.5 Методика учёта погодных условий в период функционирования кормоуборочной системы 41
2.6 Точность результатов исследования 42
2.7 Достоверность результатов моделирования 43
Теоретические исследования 45
3.1 Обоснование выбора типовой математической схемы построения имитационной модели кормоуборочной системы 45
3.2 Разработка имитационных моделей агрегатов и подсистем 51
3.2.1 Моделирование работы агрегатов на скашивании трав, формировании и оборачивании валков 51
3.2.2 Моделирование пробега транспортных средств по полю 53
3.2.3 Модель процесса измельчения-погрузки-транспортировки силоса и сенажа 57
3.3 Общая модель кормоуборочной системы 68
Экспериментальные исследования 72
4.1 Свойства материала и влияние их на динамику и эффективность кормоуборочного процесса 72
4.1.1 Влияние фазы развития и сроков уборки трав и силосных культур на качество корм 72
4.1.2 Динамика влагоотдачи скошенных трав 75
4.1.3 Влияние степени измельчения массы на параметры работы кормоуборочных и транспортных агрегатов 79
4.2 Анализ условий функционирования кормоуборочной системы 79
4.2.1 Анализ производственных условий 84
4.2.2 Анализ погодных условий 93
4.3 Эксплуатационно-технологические параметры кормоуборочных машин 97
4.3.1 Статистические характеристики показателей производительности машин 97
4.3.2 Статистические распределения показателей надежности машин 101
Исследование и оптимизация технологических процессов заготовки измельчённых стебельчатых кормов на основе реализации модели УТС 106
5.1 Влияние степени измельчения листостебелыюй массы на эффективность кормоуборочного процесса 106
5.2 Обоснование рациональной технологической схемы скашивания-провяливания трав при заготовке сенажа 106
5.3 Обоснование рациональных транспортных агрегатов на перевозке измельчённых стебельчатых кормов 110
5.4 Оценка эффективности уборочно-транспортных комплексов на заготовке силоса и сенажа 112
5.5 Производственная проверка результатов исследований 117
5.6 Эффективность результатов исследования 120
Выводы и рекомендации производству 123
Список использованной литературы 126
Приложения 144
- Обзор технологических схем заготовки кормов из трав и силосных культур
- Моделирование работы агрегатов на скашивании трав, формировании и оборачивании валков
- Анализ условий функционирования кормоуборочной системы
- Обоснование рациональной технологической схемы скашивания-провяливания трав при заготовке сенажа
Введение к работе
Актуальность проблемы. Грубые измельченные корма имеют важнейшее значение в рационе крупного рогатого скота, составляя 50...60 % общей массы рациона. Для Ставропольского края, являющегося крупным регионом по объемам производства сельхозпродукции, с территорией, расположенной в четырех природно-климатических зонах, проблема организации эффективного кормопроизводства и обеспечения животных качественными, недорогими кормами имеет особое значение.
Около половины себестоимости продукции животноводства, по данным министерства сельского хозяйства Ставропольского края, составляют затраты на корма. В себестоимости объемистых кормов высока доля эксплуатационных затрат. Многообразие уборочной техники позволяет осуществлять процесс заготовки силоса и измельченного сенажа по различным технологическим схемам. В ограниченные сроки уборки (10...15 дней), при пиковой загрузке людских и материальных ресурсов большое влияние на эффективность производственных процессов заготовки силоса и сенажа оказывает рациональность выбора технических средств и уровень организации работ.
Актуальность проведенных исследований обусловлена и тем, что в большинстве сельскохозяйственных предприятий Ставропольского края остро стоит проблема обновления парка кормоуборочных машин. Назрела необходимость разработки научно обоснованных рекомендаций по выбору из большого числа предлагаемых на рынке кормоуборочной техники наиболее приемлемых для конкретных условий хозяйствования машин.
Цель работы. Повышение эффективности механизированных процессов заготовки силоса и сенажа в условиях Ставропольского края за счет обоснования рациональных технологических схем, агре- гатов и комплексов машин с учетом вероятностного характера действующих факторов.
Объект исследования. Технологические процессы и средства механизации заготовки измельченных стебельчатых кормов.
Предмет исследования. Взаимодействия и взаимосвязи между техническими средствами заготовки силоса и сенажа, обрабатываемым материалом и воздействиями внешней среды с учетом вероятностной природы действующих факторов.
Методика исследований. Объекты исследования рассматривались с использованием теории больших систем, классического и системного анализа, теории массового обслуживания (ТМО), теории вероятностей, теории надежности. Экспериментальные исследования проводились в полевых условиях и на разработанной имитационной модели, с применением натурных опытов, хронометражных наблюдений и вычислительных экспериментов. Обработка результатов велась с использованием методов теории вероятностей и математической статистики.
Построение и оптимизация процессов заготовки кормов в сельскохозяйственном производстве базировались на исследованиях Ф.С. Завалишипа, М.С.Рупчева, Б.С. Свирщевского, С.А. Иофинова, Э.В. Жалнина, Э.И. Липковича, Ю.И. Бершицкого, В.В. Кацыгина, Р.Ш. Хабатова, Б.И. Кашкуры, Ю.К. Киртбая, Н.И. Кленина, А.Б. Кога-нова, И.В. Краснощёкова, В.М.Кряжкова, В.А. Кубышева, 10.Н. Бльш-ского, А.И. Бурьянова, А.В. Орлянского, B.C. Мкртумяна, В.М. Натар-зяна, Г.Е. Чепурина, И.П. Терских и других.
В разработке и совершенствованию технологий и средств механизации приготовления силоса и сенажа посвящены научные труды отечественных и зарубежных исследователей: С.Я. Зафрена, В.А. Бондарева, А.А. Зубрилина, П.Т. Колесникова, A.M. Семенихина, Г.Г.
Маслова, О.Г. Ангилеева, В.Д. Батищева, Н.П. Алексеенко, В.Г. Корот-кова, В.А. Карпенко, А.А. Бориневича, А.Ф. Лагуты, В.Н. Габеева, Я.В. Могилевского, А.Г. Мюлляра, И.Ю. Сирвидиса, Р.С. Королевой, Я.Я. Муру, А.Д. Гарькавого, В.М. Соколкова, М.И. Ермолаева, И. Юрайтиса, В. Шмидта, Г. Веттерау, Ф. Вайбаха, В. Кирша, Г. Гиль-дебрандта, Г. Лаубе, Р. Пита, С. Rotz, Y. Chen, L. Jones, С. Harris и других.
Рабочая гипотеза. Возможно повышение качества заготавливаемых силоса и сенажа, снижение себестоимости и энергозатрат за счёт выбора рациональной структуры технологического процесса, набора технических средств с более полным учётом вероятностной природы действующих внутри системы факторов и взаимосвязей и воздействий внешней среды.
Научная новизна. На принципах системного подхода разработана имитационная модель механизированных технологических процессов заготовки измельченных стебельчатых кормов, синтезирующая совместное действие вероятностных внутрисистемных факторов и взаимосвязей с воздействиями внешней среды
На основе натурных и вычислительных экспериментов получены аналитические зависимости показателей эффективности функционирования системы от основных факторов, характеризующих условия ее функционирования.
Практическая значимость. Разработанные модель кормоубо-рочного процесса и рекомендации позволяют повысить эффективность производственных процессов заготовки грубых измельченных кормов за счет обоснования структуры и состава кормоуборочных комплексов и режимов их эксплуатации для конкретных производственных условий.
Апробация работы. Основные положения диссертации докла- дывались и были одобрены на научно-теоретических конференциях профессорско-преподавательского состава Ставропольского ГАУ, Азово-Черноморской государственной агроинженериой академии, ВНИПТИМЭСХ, I и II Российских научно-практических конференциях «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (г. Ставрополь), международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК» в рамках международной агропромышленной выставки «Агроуниверсал - 2006» (г. Невинномысск), научно-практической конференции «Эффективные агротехнологии» (г. Ростов-на-Дону), IX международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в животноводстве - научное обеспечение реализации направления «Ускоренное развитие животноводства» приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (ВНИИМЖ, МГАУ, г. Москва).
Реализация результатов исследования. Полученные результаты исследований прошли производственную проверку и внедрены в колхозе им. Ворошилова Труновского района и племколхозе «Россия» Новоалександровского района, в СПК колхозе «Новомарьев-ский» Шпаковского района Ставропольского края в 2004...2006 г.г.
Публикация результатов работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 10 печатных работах.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту: - имитационная модель работы уборочно-транспортной системы (УТС) заготовки силоса и измельчённого сенажа, увязывающая в единую систему работу агрегатов, их взаимодействие на выполнении технологических операций, воздействия внешней среды, динамику свойств материала с учётом вероятностной природы факторов и взаимо- действий; полученные в результате комплексных (натурных и имитационных) исследований зависимости влияния параметров обрабатываемого материала на эффективность всей УТС; предложения по снижению материальных и энергетических затрат на заготовку силоса и сенажа для различных условий работы сельхозпредприятий.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций производству, списка литературы и приложений. Она содержит 143 страницы основного текста, 35 рисунков, 12 таблиц и 3 приложения.
Обзор технологических схем заготовки кормов из трав и силосных культур
Силосование - один из наиболее распространённых способов консервирования и хранения сочных кормов. Сохранение корма обеспечивается тщательной изоляцией его от воздуха и консервированием его молочной кислотой, образующейся в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий. Эти бактерии преобразуют сахар, содержащийся в растительной массе в молочную кислоту. В легкосилосующихся культурах сахара больше, чем нужно для образования необходимого количества молочной кислоты, в трудносилосующихся - весь сахар должен быть преобразован в молочную кислоту, в несилосующихся - сахара недостаточно для образования необходимого количества молочной кислоты [18], [19], [142].
Сенаж - провяленные до влажности 55% и ниже травы, сохраненные в анаэробных условиях. Консервирование достигается за счет недоступности влаги для большинства бактерий. На провяленной до указанного уровня влажности массе гнилостные и молочнокислые бактерии развиваются очень слабо. В значительно меньшей степени, в сравнении с силосованием, протекает и молочнокислое брожение. В результате сенаж слабо подкисляется и мало отличается от свежей травы. На сенажнои массе успешно развиваются лишь плесневые грибы. Их развитие можно предотвратить только тщательной изоляцией сенажнои массы от воздуха.
Важнейшими факторами, влияющими на качество силоса и сенажа, являются способы закладки на хранение и выемки корма, при вы 14 полнении этих операций необходимо уменьшить площадь и время контактирования массы с воздухом.
Даже первоклассный силос при хранении в плохо укрытом виде может стать кормом третьего класса или неклассным. Его поедаемосгь резко снижается, на 20...25 % уменьшается энергетическая питательность. Размер потерь от разложения аэробными микроорганизмами может достигать 13%, а от гниения неукрытого силоса потери составляют 150 - 200 кг с 1 м2 [18], [19], [56], [139], [140]. Хранение неукрытого сенажа вообще недопустимо. Развитие в нем аэробной микрофлоры, снижение его качества выражены в большей степени, чем в силосе. У него меньший объемный вес (400...450 кг/м3 против 700...800 кг/м3 у силоса) и слабое подкисление (рН 4,8...5,8), поэтому интенсивность проникновения в массу сенажа воздуха и развития аэробных микроорганизмов настолько велика, что он сгнивает почти наполовину или воспламеняется от сильного самосогревания. Необходимо соблюдать также правила выемки кормов. Герметизация массы на срезе при этом достигается углекислым и другими газами, содержащимися между измельченными частицами растений. Однако газы быстро выходят, их место занимает воздух. Чтобы не допустить большого газообмена, верхний слой в траншеях снимают поэтапно, длиной не более 1 м (ни в коем случае сразу по всей поверхности), а толщиной - не менее 30 см в день для силоса, 50 см -для сенажа [19], [51], [56], [163].
За рубежом процесс снижения качества силоса и сенажа под действием аэробных бактерий называется аэробным поражением. Он настолько обеспокоил весь мир, особенно страны Западной Европы, в которых силос - основной объемистый корм в зимний период (90-95% по питательности), что в 1999 г. в Ирландии состоялся международный конгресс по всесторонней оценке влияния этого процесса на здоровье животных и людей и разработке эффективных мер по борьбе с ним [19].
Технологический процесс заготовки силоса и сенажа представляет собой последовательность отдельных операций, таких как скашива 15 ниє массы, ворошение, сгребание, подбор с измельчением и погрузкой или прессованием, транспортировка, закладка на хранение.
Скашивание можно производить с одновременным измельчением и погрузкой в транспортное средство (ТС). Этот способ применяется при заготовке силоса и редко при заготовке сенажа - в том случае, когда влажность массы на корню обычно не превышает 60% [74], [63], [102]. Наиболее часто встречающиеся способы скашивания трав, заготавливаемых на сенаж - в валки или прокосы, с плющением, кондиционированием или без них. Наибольшее применение нашел способ скашивания трав в валки с одновременным плющением, а в последнее время - и кондиционированием. Высокоурожайные травостои можно скашивать в прокос для ускорения процесса провяливания до кондиционной для сенажа влажности - 45...55%, а затем производить сгребание массы в валки, при необходимости - ворошение валков. При низкой урожайности травостоя рекомендуется объединение 2-х или 3-х валков в один - для более производительной работы подборщика-измельчителя [98], [102], [163].
Подбирается масса из валков подборщиками- измельчителями, подборщиками-полуприцепами или пресс-подборщиками. Подборщиками-измельчителями масса загружается в оборудованные ТС, чаще всего саморазгружающиеся, в которых она доставляется к месту закладки на хранение - башням, траншеям, рукавам. Подборщиками-полуприцепами масса подбирается из валка, частично измельчается, доставляется к местам закладки ее на хранение и выгружается. Применяются они в исследуемом регионе значительно реже, чем подборщики-измельчители, поскольку эффективны только при малых расстояниях перевозки [98], [102], [103], [163]. Кроме того, крупно измельчённая ими масса хуже разравнивается и неравномерно уплотняется, что приводит к снижению качества кормов.
Массу загружают на хранение в башни, траншеи или упаковывают в полимерный рукав или плёнку. Башни загружают измельченной массой. Корм получают более качественный, чем в траншеях, незагрязненный почвенными примесями. Потери питательных веществ на 6...8 % ниже, чем в бетонированных, и почти на 18 %, чем в земляных траншеях [18], [20], [139]. Однако строительство и эксплуатация башен требуют значительных капиталовложений, поэтому, несмотря на значительные преимущества башенного способа приготовления сенажа, на сегодняшний день основным является траншейный. Он отличается простотой строительства хранилищ и закладки корма, возможностью применения разнообразного набора машин, полной механизацией всех процессов, кроме укрытия траншей плёнкой. Технология закладки сенажа в тюках или рулонах предполагает плотную укладку слоями тюков, засыпку каждого ряда свежескошенной массой слоем 10...15 см, а последний - слоем 20 см [18], [163]. Массу в траншеях разравнивают и трамбуют, укрывают плёнкой, слоем соломы и земли.
Технология закладки рулонов в полимерный рукав позволяет закладывать массу без использования специальных сооружений - достаточно иметь ровную, не затекающую площадку.
Моделирование работы агрегатов на скашивании трав, формировании и оборачивании валков
Любой агрегат характеризуется в каждый момент времени ієТ множеством собственных состояний z(t) sZ, множеством входных x(t) eZ, множеством выходных y(t) ЄЇ сигналов. Целесообразно из входных сигналов, в силу особенностей их учета, выделить отдельными множествами воздействия внешней среды v(t) EV и управляемые воздействия U(t) єіі в связи с необходимостью манипуляций с ними, как с характеристиками структуры системы. Переход агрегатов из одного состояния (Zj) в другое (Z2) определен собственными (внутренними) параметрами каждого агрегата h(t) єН и входными сигналами x(t) єХ. Полагаем, что переход из одного состояния в другое происходит за малый интервал времени, т.е. имеет место скачок состояний Sz.
На базе перечисленных выше схем построены различные модели: управления запасами, распределения, торгов и теории игр, теории автоматов, массового обслуживания, замен, финансовые, производственные, отраслевые и макроэкономические [28], [92], [100], [160].
В силу тех обстоятельств, что не разработаны аналитические методы решения математических моделей сложных систем со множеством стохастических и детерминированных переменных и связей между ними наиболее привлекательным методом исследования операций является имитационное моделирование. Этот метод нашел применение при моделировании процессов в самых различных сферах деятельности человека: в производстве, в том числе сельскохозяйственном, экономике, торговле, обслуживании, военном деле, транспорте и других [28], [134], [173], [175].
Созданы и используются модели некоторых крупнейших предприятий, корпораций, целых отраслей производства [92], [174].
В сельскохозяйственном производстве известны имитационные модели испытаний сельхозмашин на начальных этапах проектирования, так как очень сложно поддержать одни и те же условия работы при каждом проведении эксперимента. Известны модели уборочных процессов, процессов работы МТА, транспортных процессов, процессов функционирования производственных цехов, различных физических, биологических, химических процессов [100], [160]. Результаты моделирования, как правило, являются основой принятия управленческих решений, оптимизации режимов работы и других процессов. Многие из существующих моделей построены на основе типовой математической Л-схемы, а методом реализации моделей выбирается имитационное моделирование, так как позволяет учитывать большое число параметров стохастической природы, определяющих течение процессов, множество разного рода связей между ними. Производственные процессы в сельском хозяйстве протекают в условиях вероятностного характера выпадения атмосферных осадков, изменения температуры и влажности воздуха. При этом работа каждой из машин, занятых в технологических процессах, из-за различной надёжности и случайного характера наступления отказов, также влияет на непрерывность работы и производительность смежных агрегатов и всего УТК.
Всё это говорит о том, что при решении задач оптимизации уборочно-транспортных процессов, комплексов машин в условиях непрерывного воздействия большого количества факторов (случайных и детерминированных, постоянных и дискретных) целесообразно использовать модели, построенные на основе А-схем (агрегативные модели), позволяющие при построении унифицированных, достаточно простых имитационных моделей всех элементов сложной системы получить решения достаточной точности.
При моделировании процесса заготовки силоса и сенажа УТС рассматривается по аналогии с реальной как система, состоящая из элементарных агрегатов - машин и процессов. Как отдельные агрегаты рассматриваются самоходные комбайны, ТС и т.д. Работа прицепных и навесных машин рассматривается как единый агрегат с трактором или другим энергосредством.
Моделирование работы полевых сельскохозяйственных агрегатов, выполняющих операции скашивания трав в валок или прокос, разбрасывание, формирование и оборачивание валков осуществляется по одному алгоритму. Машины, занятые на данных операциях не связаны жестким взаимодействием с ТА, как кормоуборочные комбайны. На показатели их работы влияют только природно-климатические условия и собственные эксплуатационно-технологические характеристики. Моделирование работы агрегатов производится по принципу «особых состояний», т.е. определяется и фиксируется состояние агрегата в моменты перехода от одного состояния к другому. Такими моментами являются моменты начала рабочей смены, завершения подготовки к работе, переезда к полю, завершения рабочего цикла, наступления и устранения отказа, завершения смены. За цикл при работе полевых агрегатов удобно принимать рабочий ход с разворотом. В каждом из особых состояний фиксируются и суммируются показатели работы агрегата - наработка и составляющие баланса времени. По показателям работы в моменты особых состояний формируется динамика состояний агрегата в моделируемый период. Так же уточняется в каждом состоянии остаточный ресурс безотказной работы агрегата.
Анализ условий функционирования кормоуборочной системы
Оператор 55 определяет продолжительность рабочего хода комбайна при загрузке текущего ТА, 56 - общую продолжительность загрузки, 57 - продолжительность выполнения агрегатом одного цикла (рабочего хода, равного длине поля с выполнением разворота). Логический оператор 58 сравнивает значения остаточных ресурсов работы кормоуборочного и транспортного агрегатов и, в зависимости от результата сравнения направляет выполнение вычислений к операторам 59 или 62. Оператор 59 в случае превышения ресурса безотказной работы ТА над продолжительностью загрузки передаёт управление оператору 63, в противном случае операторы 60...61 определяют текущее время наступления отказа ТА и продолжительность работы от начала его загрузки до наступления отказа. Логический оператор 62 сравнивает ресурс работы кормоуборочного агрегата с продолжительностью загрузки и при большем значении ресурса передаёт действия оператору 63, при меньшем - оператору 79.
Блок операторов 63...78 определяет параметры работы агрегатов для случая безотказной работы комбайна и ТА от начала до завершения загрузки ТА. Последовательно определяются текущее время завершения загрузки, суммарное значение времени основной работы и продолжительности разворотов кормоуборочного комбайна, остаточное значение ресурса безотказной работы для комбайна и ТС, суммарная наработка текущего агрегата и наработка всей системы на момент нового особого состояния. Определяется общее количество разворотов комбайна, соответствующее числу проходов по полю от края до края, и расстояние от края поля до места завершения загрузки. Присвоенный номер очередного особого состояния, и время его наступления фиксируются в массиве особых состояний. Время окончания загрузки определяет время начала рейса ТА и время готовности уборочного агрегата к загрузке следующего ТА. После выполнения перечисленных процедур оператор 115 вызывает подпрограмму имитации транспортировки массы и закладки на хранение, после чего цикл имитации процесса загрузки повторяется от оператора 59.
При значении ресурса безотказной работы кормоуборочного агрегата, меньшем продолжительности загрузки, блок операторов 79...93 выполняет расчет параметров работы комбайна от начала загрузки текущего ТА до времени наступления отказа комбайна. Продолжительность загрузки текущега ТА приравнивается остаточному ресурсу безотказной работы комбайна, определяется количество выполненных разворотов за это время. Продолжительность основной работы кормоуборочного агрегата определяется за вычетом из остаточного ресурса безотказной работы комбайна затрат времени на развороты комбайна. Длина пройденного комбайном рабочего пути до отказа, убранная площадь, количество загруженной в транспорт массы, суммарная наработка агрегатов и всей системы на момент отказа определяются в зависимости от продолжительности основной работы агрегата за исследуемый цикл. Определяются и все остальные параметры - расстояние до места остановки комбайна, суммарное количество разворотов кормоуборочного агрегата. Номер очередного особого состояния, текущее время его наступления и суммарная наработка системы фиксируются в массиве особых состояний.
Если загрузка прекращена из-за отказа ТА, операторы 95... 101 последовательно формируют продолжительность устранения отказа, определяют суммарную продолжительность ремонта, текущее время устранения отказа для случаев восстановления работоспособности агрегата в текущую смену или за пределами смены. Операторы 102...103 определяют для кормоуборочного агрегата время готовности к загрузке другого ТА как время наступления отказа текущего ТА, определяют остаточный ресурс безотказной работы комбайна и передают управление оператору 59.
Если загрузка прекращена из-за отказа кормоуборочного агрегата, то операторы 104... 112 формируют как случайную величину продолжительность устранения отказа кормоуборочного агрегата, определяют текущее время устранения отказа, присваивают его значение времени готовности агрегата к работе. Операторы 113...117 определяют на момент наступившего особого состояния значение остаточного ресурса безотказной работы ТА, и, в зависимости от количества загруженной массы, присваивают ему время наступления отказа кормоуборочного агрегата как время начала рейса, если агрегат загружен на 80 % грузоподъёмности, или как время готовности ТА к догрузке, если агрегат загружен менее, чем на 80% грузоподъёмности. После вызова подпрограммы имитации транспортировки и закладки на хранение управление передается оператору 59.
В блок-схеме модели имитации транспортировки и закладки массы на хранение (рис. 3.4) оператор 2 формирует как случайные величины, распределённые по нормальному закону с соответствующими каждому виду ТА математическими ожиданиями и дисперсиями скорости порожнего и гружёного ТС и продолжительности разгрузки.
Обоснование рациональной технологической схемы скашивания-провяливания трав при заготовке сенажа
Оценка адекватности имитационной модели УТС заготовки сенажа и силоса реальному производственному процессу осуществлялась сопоставлением результатов моделирования с данными натурных наблюдений за работой комплексов на заготовке сенажа и силоса в СПК колхозе «Новомарьевский» Шпаковского района Ставропольского края. Результаты трехдневных натурных наблюдений сопоставлялись с результатами, полученными при реализации на ЭВМ модели УТС в тече 118 ниє трех смен по 10 часов. Исследуемый комплекс на заготовке сенажа включал: на скашивании трав в валки - две косилки-плющилки Е-302; на оборачивании валков - один агрегат Е-302+Е-318; на подборе-измельчении-погрузке сенажа - один кормоуборочный комбайн Е-281, на перевозке сенажа - пять автомобилей КамАЗ-55102 с надставными бортами, на разравнивании и уплотнении сенажа в траншее - бульдозер на базе трактора Т-4А. Условия работы комплекса: урожайность зеленой массы люцерны - 12 т/га, длина гона - 1000 м, расстояние транспортировки сенажа - 6,2 км.
Статистические характеристики наработки по отдельным технологическим операциям, полученные в результате натурных исследований и при моделировании, приведены в таблице 5.5. ринадлежность пары оценок дисперсий - натурной и моделируемой - одной генеральной дисперсии по каждой технологической операции подтверждается критерием Фишера F. Табличные значения критерия Фишера при уровне значимости р = 0,05 составляют: при степенях свободы fi = 4 и f2 =2 FT = 19,3, при ft = 2 и f2 =4 /гт = 6,9. Наибольшее значение критерия Фишера по операциям - на подборе-погрузке-транспортировке сенажа - F = 4,33, что меньше FT. Попарное сравнение средних наработок по каждой операции не показало различия между ними по критерию Стыодента - /. Наибольшее по операциям значение / =2,01 (на скашивании трав) не превышает табличного значения критерия Стьюдента tj = 2,45 (при уровне значимости р = 0,05 и числе степеней свободы / =6).
Аналогичные данные получены по четырехдневной наработке УТК на заготовке силоса, включающего один кормоуборочный комбайн «Дон-680» и четыре автомобиля КамАЗ-55102. Условия работы комплекса: урожайность кукурузы на силос - 18 т/га, длина гона -1000 м, расстояние транспортировки силоса - 3,6 км.
Средняя сменная (за 10 часов) производительность натурного уборочно-транспортного комплекса составила We„ = 258,3 т с диспер-сией s„ = 342,3; сменная производительность моделируемого уборочно-транспортного комплекса составила WCMM = 267,7 т с дисперсией sj =674,6.
Однородность оценок дисперсий наработки натурной и моделируемой подтверждается критерием Фишера, величина которого составляет Fp = 1,97 при табличном значении FT = 9,3 (р = 0,05, // =3, f2 =3). При оценке равенства средних наработок расчетное значение критерия Стьюдента t =0,52, что меньше табличного значения t = 2,45 (р = 0,05 и/= 6).
Проведенный статистический анализ средней наработки на заготовке сенажа и силоса подтверждает принадлежность результатов натурных и вычислительных экспериментов одной генеральной выборке. Это дает основание утверждать об адекватности разработанной модели УТС реальному процессу.
Расчет эффективности предложенных технологических схем и УТК осуществлялся для условий типичного сельскохозяйственного предприятия Ставропольского края по критерию приведенных затрат с учетом стоимости потерь корма, который учитывает прямые эксплуатационные затраты, эффективность капиталовложений и потери корма.
В типичном сельскохозяйственном предприятии Ставропольского края зерново-животноводческого направления поголовье КРС насчитывает около 1000 голов. Необходимый годовой объем заготовки силоса составляет около 5000 т, сенажа - 2000 т. Урожайность кукурузы на силос - 20 т/га, зеленой массы трав - 12 т/га. Расстояние перевозки корма- 5...6 км.
Эффективность рекомендуемых технологических схем и машин для заготовки измельченных стебельчатых кормов определялась в сравнении с наиболее распространенными в Ставропольском крае технологиями и комплексами машин для заготовки сенажа и силоса. Более 70 % от общего числа косилок в крае составляют самоходные косилки-плющилки, преимущественно Е-302. Среди кормоуборочных комбайнов самоходные составляют более 65 %, а в последние годы обновление парка кормоуборочных комбайнов осуществляется в основном за счет самоходных машин. Поэтому расчет эффективности предложенного технологического комплекса, базирующегося на использовании прицепных косилок и кормоуборочных комбайнов, осуществлялся для типичного хозяйства в сравнении с двумя комплексами, включающими самоходные косилки Е-302 и самоходные комбайны Е-281 и «Дон-680» (табл. 5.6).
