Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1. Анализ современных средств и методов внесения жидких минеральных удобрений 8
1.2. Анализ требований, предъявляемых к технологиям применения жидких удобрений 15
1.3. Анализ современных систем дозирования жидких минеральных удобрений 18
1.4. Особенности применения САПР 20
1.5. Обоснование выбора вида САПР для проектирования при разработки систем дозирования и распределения ЖМУ... 26
1.6. Цельи задачи исследования -35
Выводы по первой главе 36
ГЛАВА 2. Теоретические исследования управления дозами внесения жидких минеральных удобрений для дифференцированного внесения удобрений 38
2.1. Определение зависимостей отклонений фактического расхода жидких минеральных удобрений от заданных доз в зависимости от изменения влияющих факторов 38
2.2. Универсализация и унификация автоматизированных расчетов отклонения фактического расхода ЖМУ от заданных доз 45
2.3. Применение.махематинеского.аппарата САПР для выбора и расчета параметров систем управления дозированием и распределением жидких минеральных удобрений 54
2.4. Разработка автоматизированной программы расчета и анализа динамических свойств проектируемых систем 58
2.5. Разработка универсальных алгоритмов управления процессом дозирования при дифференцированном внесении ЖМУ 62
Выводы по второй главе 63
ГЛАВА 3. Разработка систем управления дозированием и распределением жидких минеральных удобрений при их дифференцированном внесении с применением САПР 65
3.1. Выбор методов дифференцированного внесения ЖМУ для разработки систем управления дозированием и распределением 65
3.2. Автоматизированная разработка системы управления дозированием и распределением для внутрипочвенного внесения удобрений 66
3.3. Разработка конструкций составных частей системы АСУРЖ 69
3.4. Разработка системы управления дозированием и распределением ЖМУ (СУНДЖ) для поверхностного внесения с применением САПР 75
3.5. Разработка конструкций составных частей системы СУНДЖ 77
Выводы по третьей главе 84
ГЛАВА 4 Лабораторные и лабораторно-по левые испытания систем управления дозированием и распределением жидких минеральных -удобрений 86
4.1. Выбор и применение методик исследований систем управления дозированием и распределением для дифференцированного внесения удобрений 86
4.2. Результаты лабораторных исследований систем АСУ РЖ и СУНДЖ 88
4.3. Результаты лабораторно-полевых испытаний систем АСУ РЖ и СУНДЖ на экспериментальных образцах машин для внутрипочв енного и поверхностного внесения удобрений 92
Выводы по четвертой главе 97
ГЛАВА 5. Технико-экономическая эффективность применения системы СУНДЖ ... 99
5.1. Расчет технико-экономических показателей системы 99
5.2. Определение затрат на оплату обслуживающего персонала и затрат на покупку удобрений. Определение экономической эффективности 101
Выводы по пятой главе 106
Общие выводы и рекомендации 107
Список литературы 109
Приложения 120
- Анализ требований, предъявляемых к технологиям применения жидких удобрений
- Применение.махематинеского.аппарата САПР для выбора и расчета параметров систем управления дозированием и распределением жидких минеральных удобрений
- Автоматизированная разработка системы управления дозированием и распределением для внутрипочвенного внесения удобрений
- Результаты лабораторно-полевых испытаний систем АСУ РЖ и СУНДЖ на экспериментальных образцах машин для внутрипочв енного и поверхностного внесения удобрений
Введение к работе
Стоящая перед сельским хозяйством задача повышения плодородия почвы до уровня, обеспечивающего получение планируемого урожая сельскохозяйственных культур при максимальной окупаемости вложенных средств, может быть выполнена посредством координатной системы земледелия, предусматривающей дифференцированное применение удобрений.
Преимущества дифференцированного применения удобрений могут быть выявлены при разработке новых технологий и соответствующих технических средств на уровне современных достижений науки и техники. Это, прежде всего, использование новейших средств механизации, систем автоматизации и компьютеризации на основных стадиях технологического процесса применения средств химизации в сельском хозяйстве. Машина для внесения удобрений должна точно соблюдать установленную дозу удобрений, своевременно и быстро переключаться с одной дозы на другую.
Опыт применения жидких минеральных удобрений (ЖМУ) показал, что они в наибольшей степени отвечают таким требованиям по сравнению с твёрдыми удобрениями.
Возможность совмещения операций по внесению ЖМУ, средств защиты и регуляторов роста растений должна увеличить экономический эффект новых технологий.
Основным преимуществом дифференцированного применения удобрений является учёт пестроты почвенного гшодородия, рельефа и других характеристик поля, влияющих на урожай выращиваемой культуры. Учет всех этих показателей обеспечивает значительную экономию удобрений, что благоприятно сказывается на экологической обстановке.
Технология дифференцированного применения удобрений основывается на применении автоматизированных технических средств и требует высокой квалификации работников,
Следует отметить, что в условиях рыночной экономики и острой конкуренции особую актуальность приобретает проблема регулярного обновления выпускаемой продукции, повышения её качества, всемерного со-кращения сроков и стоимости технической подготовки производства, максимального удовлетворения запросов потребителей.
Очевидно, что сократить сроки проектирования изделий, повысить качество и технико - экономический уровень проектируемых изделий как на стадии их проектирования, так и в эксплуатации, существенно увеличить производительность труда и освободить инженерно - технический персонал от выполнения огромного числа однообразных, рутинных графически^ операций при выполнении чертежей позволяют системы автоматизированного проектирования (САПР).
Известно, что внедрение САПР позволяет:
сократить в 1,5-2 раза цикл создания изделия (от проектирования до выпуска);
снизить материалоемкость изделия на 20-25%;
уменьшить затраты на производство на 15-20%;
повысить качество изделия и их конкурентоспособность.
В условиях рыночной экономики и активной конкуренции особую остроту для сельхозмашиностроения приобретает проблема регулярного обновления продукции, выпуска новых модификаций уже разработанных изделий с тем, чтобы удовлетворить запросы максимального числа потребителей. Прежде чем выпустить новую конкурентоспособную продукцию, необходимо провести большую работу по сбору, накоплению и оперативной обработке информации. Переработка больших объемов информации в настоящее время невозможна без использования ЭВМ.
Создание новой техники в сельхозмашиностроении должно происходить в следующей последовательности: на основе анализа выпускаемой продукции проектируется новая продукция, обладающая более высокими эсте-
7 тическими, эксплуатационными или другими свойствами, затем производят-ся инженерные расчеты и моделирование, технологическая подготовка производства, изготовление и сбыт изделия.
Достоинством САПР является то, что изделие начинают изготавливать еще до того, как будет завершен выпуск всей документации, что приводит к значительному сокращению сроков проектирования. Автоматизированное управление проектами облегчается и за счет применения электронного документооборота. Любые изменения в любом элементе изделия незамедлительно становятся доступными как для отдельных конструкторов и технологов, так и для целых отделов и организаций на всех этапах создания изделия, благодаря использованию единой базы данных. Таким образом, САПР сокращает время и трудозатраты на проектирование изделия.
Недостаточная оснащенность конструкторских и технологических подразделений современными САПР; приводит к неполной проработке конструктивных' и технологических решений, к материальным и временным потерям на стадии изготовления и во время эксплуатации.
Поэтому создание систем управления дозированием и распределением ЖМУ при их дифференцированном внесении с применением САПР является весьма актуальным и своевременным.
Работа выполнена в Открытом Акционерном Обществе «Научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроение им В.П. Горячкина». Испытания проведены в опытном хозяйстве Государственного научного учреждения «Научно-исследовательский, конструкторский и проектно-технологический институт жидких удобрений» (ГНУ НИКПТИЖ, г.Клин).
Анализ требований, предъявляемых к технологиям применения жидких удобрений
Широкое внедрение компьютеризации в условиях научно-технического прогресса обеспечивает рост производительности труда в различных областях общественного производства. Главное внимание при этом обращается на те области, где рост производительности труда до применения ЭВМ проходил крайне медленно. Это, в первую очередь, области, связанные с приложением умственного труда человека, т.е. управление производством, проектирование и исследование объектов и процессов. Если производительность труда в сфере производства с начала века возросла в сотни раз, то в области проектирования только в 1.5 - 2 раза. Это обусловливает большие сро 21 ки проектирования новых объектов, что не отвечает современным потребностям развития экономики.
Очевидность того факта, что развитие новой техники в современных условиях замедляется не столько отсутствием научных достижений и инженерных идей, сколько сроками и не всегда удовлетворительным качеством их реализации при конструкторско-технологической разработке, не вызывает сомнения [21].
Качество проектирования в значительной степени определяет темпы технического прогресса. Прогресс производства в современных условиях связывают с достижениями в области автоматизации производства. Поскольку проектирование и разработка технологии являются ступенью производства (логическим уровнем), то прогресс на этой ступени также должен определяться автоматизацией. При неавтоматизированном проектировании результаты во многом определяются инженерной подготовкой конструкторов, их производственным опытом, профессиональной интуицией и другими факторами. Автоматизированное проектирование позволяет значительно сократить субъективизм при принятии решений, повысить точность расчетов, выбрать наилучшие варианты для реализации на основе строгого математического анализа вариантов проекта, значительно повысить качество конструкторской документации, существенно сократить сроки проектирования и передачи конструкторской документации в производство, а также эффективнее использовать технологическое оборудование с программным управлением. Автоматизация проектирования способствует более полному использованию унифицированных изделий в качестве стандартных компонентов проектируемого объекта [5,25,57,112].
Применение ЭВМ при проектировании различных объектов с течением времени претерпело значительные изменения. С совершенствованием вычислительной техники был сделан переход от традиционных методов проектирования к реализации комплексных задач проектирования на ЭВМ [27]. Известные подходы, характеризующиеся использованием ЭВМ на первом этапе, носят название "позадачного" и заключаются в том, что каждая вновь возникающая задача решается с помощью автономно создаваемой программы, которая функционирует независимо от других программ. Коренной недостаток такого подхода заключается в том, что подобные программы строятся по принципу "натурального хозяйства", когда для решения отдельной задачи требуется полная подготовка вспомогательных средств (технических, информационных, программных и т.д.).
По мере совершенствования ЭВМ использование вычислительной техники постепенно смещалось в сторону более эффективного и производительного использования ЭВМ в режиме «ЭВМ — человек - машина» [74].
С появлением вычислительной техники новых поколений и совершенствованием методов ее использования в последнее время наметился системный подход к организации процесса проектирования на ЭВМ, заключающийся в создании крупных программных комплексов в виде пакетов программ (ПП) и САПР, ориентированных на широкий класс задач. Комплексы строятся по модульному принципу с универсальными информационными и управляющими связями между модулями. При решении задач данного класса используются единые информационные массивы, организованные в банки данных. Объединение нескольких ПП в единую систему, предназначенную для реализации вполне определенных функций, позволяет говорить о новом, более высоком уровне. При этом качественные изменения претерпевают и организация информационного, технического и других видов обеспечения, и, что особенно важно, условия обмена информацией между человеком и ЭВМ. Как правило, эти изменения направлены на повышение гибкости, универсальности системы, повышение качества получаемого результата и снижение времени его получения, В настоящее время САПР применяется в качестве подсистемы, входящей в системы более высокого уровня. В нашем случае под САПР понимается человеко-машинная система, использующая современные математические методы, средства электронно-вычислительной техники и связи, а также новые организационные принципы проектирования для нахождения и практической реализации наиболее эффективного проектного решения с.-х. объектов. Процесс проектирования на базе САПР можно разделить на следующие укрупненные этапы: поиск принципиальных проектных решений; разработка эскизного варианта конструкции и его оптимизация; уточнение и доработка выбранного варианта конструкции, выполнение полного детального расчета; разработка полного комплекта чертежей. Как правило, САПР целесообразны для проектирования сложных с.-х. объектов [26,42,47,75].
Система автоматизированного проектирования состоит из большого числа подсистем и компонентов. Подсистемы являются основными структурными звеньями САПР и различается по назначению и по отношению к объекту проектирования. Отечественный и зарубежный опыт в области автоматизации проектирования свидетельствует о том, что разработка, внедрение и эффективное использование программных комплексов, предназначенных для автоматизации процесса проектирования и реализуемых на базе современных ЭВМ, требуют комплексного решения широкого спектра проблем: организационных, технических, математических, программных, информационных и др. Сложность разработок больших комплексов взаимосвязанных программ заключается в том, что эффективность решения каждой конкретной проблемы, как правило, определяется на завершающем этапе работы, когда вся или большая часть системы начинает функционировать. Это предопределяет сложность создания высокоэффективных программных комплексов при первоначальной разработке. Как правило, система становится эффективной в ходе сравнительно длительного процесса создания, испытаний, совершенствования и доводки.
Применение.махематинеского.аппарата САПР для выбора и расчета параметров систем управления дозированием и распределением жидких минеральных удобрений
Непрерывное совершенствование конструкций автоматизированных систем, интенсификация режимов их работы с одновременным улучшением качества выполнения технологических процессов, разработка и внедрение систем автоматического управления существенно усложняют методы расчета параметров автоматизированных систем при их конструировании. При этом возникает потребность учета внутренних структур изучаемых процессов, что в свою очередь требует более полного математического описания их и проведения ряда сложных расчетов, связанных в том числе и с условиями работы автоматизированных систем распределения и дозирования ЖМУ.
Метод экспериментирования на реальных объектах обладает рядом принципиальных недостатков, одним из которых является высокая стои-мость изготовления. При создании автоматизированных систем распределения и дозирования ЖМУ возникает необходимость длительного экспериментирования (от сезона к сезону), что в свою очередь связано с неоправданно большими затратами труда, времени и средств. Данная методика затрудняет создание оптимальных вариантов автоматизированных систем распределения и дозирования ЖМУ.
В связи с изложенным возникает необходимость в моделировании технологических процессов работы автоматизированных систем распределения и дозирования ЖМУ, являющихся, как правило, динамическими системами.
Моделирование представляет собой метод изучения динамических систем и процессов, происходящих в них. В теоретическом смысле под термином моделирование понимают определенный способ отображения или воспроизведения действительности для изучения протекающих в ней закономерностей. Понятие моделирования тесно связано с понятием информации, характеризующей воздействия, получаемые системой и ее отдельными элементами, а также изменения, происходящие в системе в результате этих воздействий. [23,68]
При расчете и конструировании автоматизированных систем распреде ления и дозирования ЖМУ могут быть использованы два основных вида мо делирования — физическое и математическое. Особенностью физического моделирования является полное или частичное сохранение физической природы изучаемого технологического процесса. Физической моделью системы служит, например, экспериментальная установка, позволяющая имитировать реальную динамическую систему и процессы, протекающие в ней. Физическое моделирование дозаторов начали применяться значительно раньше, чем математическое моделирование. Это можно объяснить тем, что аналитические методы расчета МСА очень сложны. Чтобы практически выполнить расчеты (на стадии проектирования), вводится ряд допущений, которые вносят существенные искажения. Для уточнения методов расчета, проверки получаемых при этом результатов и возможности их практического использования необходима была надежная экспериментальная проверка на физических моделях, в том числе и на натурных образцах машин. С развитием и внедрением в инженерную практику САПР все более широкое применение получают методы математического моделирования с их многочисленными разновидностями [32].
Основой этих методов являются математические модели дозаторов, (системы управления), т. е. их математическое описание в конкретных условиях функционирования. Для математического моделирования дозаторов исходными являются системы дифференциальных уравнений, связывающие выходные переменные с входными воздействиями.
Преимущества метода математического моделирования очевидны: оптимизация проектирования, сокращение затрат на обработку, повышение качества продукции, уменьшение эксплуатационных расходов. Математическое моделирование существенно преобразует также сам характер научных исследований, устанавливая новые формы взаимосвязи между экспериментальными и математическими моделями.
Математическое моделирование систем управления дозированием и распределением ЖМУ при применении САПР можно выполнять на микро-, макро-и метауровнях [78,105].
Математической моделью технического объекта на микроуровне является система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая процессы в сплошной среде с заданными краевыми условиями. Система уравнений, как правило, известна (уравнения Ламе для механики упругих сред; уравнения Навье — Стокса для гидравлики; уравнения теплопроводности для термодинамики и др.), но точное решение ее удается получить лишь для частных случаев, поэтому первая задача, возникающая при Моделировании, состоит в построении приближенной дискретной модели. Для этого используются методы конечных разностей и интегральных граничных уравнений, одним из вариантов которого является метод граничных элементов. Так как получаемая при дискретизации пространства аппроксимирующая система алгебраических уравнений имеет высокий порядок, то при моделировании достаточно сложных технических объектов приходится принимать ряд допущений и упрощений, при которых в объекте выделяют достаточно крупные элементы, которые рассматриваются как неделимые единицы, и переходить к моделированию на макроуровне.
Математической моделью технической системы на макроуровне является обычно система обыкновенных дифференциальных уравнений с заданными начальными условиями. Предпосылкой создания единого математического и программного обеспечения анализа на макроуровне являются аналогии уравнений физически однородных подсистем, из которых состоит технический объект. Для получения уравнений используются формальные методы. Основными методами получения математической модели объектов на макроуровне являются следующие методы; обобщенный, табличный, узловой и переменных состояния. Методы отличаются друг от друга видом и размерностью получаемой системы уравнений, способом дискретизации уравнений ветвей, допустимыми типами зависимых ветвей.
Автоматизированная разработка системы управления дозированием и распределением для внутрипочвенного внесения удобрений
Второй способ равномерного распределения ЖМУ по рабочим органам реализован с помощью системы СУНДЖ.
Система СУНДЖ (рис. 3.9) состоит из пульта управления 1, блока измерения скорости движения 2, измерителя непрерывных доз вносимых удобрений 3, установленных в кабине трактора и следующих устройств, смонтированных на машине для поверхностного внесения удобрений (рис. ЗЛО): дозатора 4, исполнительного механизма 5, для плавного регулирования доз, электромагнитного клапана для подачи сжатого воздуха 6, четырех электромагнитных клапанов для переключения щелевых и дефлекторных распылителей ЖМУ 7, датчика скорости 8, установленного на редукторе, связанного колесом машины.
Принцип действия системы состоит в следующем. При движении машины, агрегатируемой трактором, посредством индукционного датчика ПРПМ-1 контролируется скорость движения по индикатору "скорость", включенного через усилитель мощности УМ и нормирующий преобразователь НП1. Торец датчика установлен на расстоянии от 3 до 7 мм от прорезей зубчатого колеса, механически связанного через редуктор с колесом машины Дозы контролируются потенциометрическим датчиком (ДУП), установленном на оси дозатора (Д). Плавное вращение оси дозатора осуществляется исполнительным механизмом (ИМ) посредством реверсивного электропривода (РЭП), блокируемого при нулевом и максимальном значении доз концевыми выключателями, установленными на исполнительном механизме дозатора.
Подача сжатого воздуха обеспечивается электромагнитным клапаном ЭМК 1. Переключение щелевых и дефлекторных распылителей производится четырьмя электромагнитными клапанами ЭМК 2...5. Контроль и плавное регулирование доз осуществляется по индикатору "Доза", соединенного с выходом устройства контроля УК через нормирующий преобразователь НП 2, с помощью которого корректируется плавность регулирования дозы, установка нулевого значения дозы при закрытом дозаторе, и масштаба при максимальном значении рабочей дозы. Датчик скорости ДС типа ПРПМ-1 представляет собой катушку индуктивности L, намотанную на магнитный сердечник. Корпус датчика крепится на кронштейне к редуктору. Торец датчика устанавливается на расстоянии 3-7 мм от крыльчатки, связанной зубчатой передачей редуктора с колесом машины. При вращении колеса во время движения машины и вращении крыльчатки на выходе датчика вырабатывается сигнал, частота которого пропорциональна величине скорости движения. Электрический сигнал подается через разъем ХР1 по кабелю на пульт управления ПУ. Датчик угла поворота ДУП представляет собой потенциометрический преобразователь с омическим сопротивлением R2. Датчик питается от борт -сети через стабилизатор напряжения, выполненный на сопротивлении R1 и стабилитроне УД. Потенциометрический датчик включен в измерительную цепь преобразователя угла поворота ПУП по схеме моста Уитстона. Исполнительный механизм включает сервопривод с электродвигателем постоянного тока М, включаемый с помощью контактов К1...К2 герконовых датчиков ГД1 и ГД2. Блокировка электродвигателя осуществляется герконами ГД1 и ГД2 при углах поворота оси дозатора 0 и 90. Управление подачей воздуха производится электромагнитным клапаном ЭК1, переключение секций штанги с распылителями электромагнитными клапанами ЭК2...ЭК5. Принципиальная схема пульта управления (ПУ) представлена на рис. 3.12. -Пульт управления включает в себя следующие устройства: регулятор плавного изменения доз ЖМУ; поляризационного реле КМ1; шести светодиодных индикаторов УД1...УД6, включенных через балластные сопротивления R1 ... R6; ограничительных цепочек УД 7...УД 12, R7 ... R12 для защиты от обратного напряжения электромагнитных клапанов ЭК2...ЭК5 и клапана включения питания подачи сжатого воздуха ЭК1. Включение питания ПУ осуществляется тумблером SB1: с индикацией наличия включенного электропитания светодио-дом УД1. Включение сжатого воздуха и управление работой электромагнитными клапанами осуществляется кнопками SB2...SB6. Электрические цепи ПК соединяются с устройствами на борту машины для внесения удобрений через ножевой разъем XS2. Пульт управления выполнен в металлическом корпусе размерами 260 X 50 X 80 мм. На передней панели пульта управления расположены: тумблер включения питания «ВКЛ» с лампой индикации, кнопка включения сжатого воздуха «воздух»; кнопки управления электромагнитными клапанами «СІ», «С2», «СЗ», «С4» с лампами индикации; ручка регулятора плавного изменения доз ЖМУ; разъемы для подключения стрелочного индикаторов "доза" и угол поворота оси дозатора; разъем для соединения пульта управления с устройствами на машине для поверхностного внесения удобрений. Пульт управления крепится и кабине трактора на специальном кронштейне. Исполнительный механизм (рис. 3.13) устанавливается на корпусе дозатора машины для поверхностного внесения удобрений. Он состоит из реверсивного электропривода, выполненного на базе двигателя постоянного тока, ось которого соединена с зубчатым колесом дозатора посредством зубчатого ремня. При вращении оси дозатора, регулирующего расход ЖМУ, устанавливается непрерывная доза ручкой, установленной по передней панели пульта управления ПУ. Устройство контроля скорости движения состоит из индукционного датчика микропроцессорного блока контроля БИЧ - М. Блок БИЧ-М выполнен в пластмассовом корпусе. На его передней панели расположены цифровой индикатор и переключатель режимов работы. Электропитание блока и выход датчи 81 ка скорости соединяются через разъем типа 2РМ. Блок крепится на бортовом щитке в кабине трактора посредством специального кронштейна.
Блок электромагнитных клапанов (рис. 3.14) включает 4 электромагнитных клапана нормально закрытых (замкнутых) типа ЭПК, установленных на специальном кронштейне и связаны с одной стороны с магистралью подачи сжатого воздуха от ресивера машины, а с другой стороны с отсекателями потока жидкости щелевых и дефлекторных форсунок. Электрические входы клапанов соединены кабелем с пультом управления, установленном в кабине трактора.
Блок электромагнитных клапанов позволяет по заданной программе автоматически управлять работой форсунками, распределяющими удобрение. Это позволяет в соответствии с электронной картой дифференцированных доз изменить дозы внесения ЖМУ по рабочей ширине захвата и по ходу движения по двух контурной схеме системы
Результаты лабораторно-полевых испытаний систем АСУ РЖ и СУНДЖ на экспериментальных образцах машин для внутрипочв енного и поверхностного внесения удобрений
Реализация концепции адаптивной системы земледелия, базирующейся на дифференцированном использовании природных ресурсов, потенциале возделываемых культур и других факторов, в настоящее время приобретает особую актуальность.
При дифференцированном внесении удобрений следует обеспечить быструю автоматическую смену форсунок, в виду широкого диапазона норм внесения, в том числе и по ширине захвата. Кроме того форсунки устанавливаются с разным шагом. Как правило, чем больше их производительность, и соответственно угол факела распыла тем больше шаг. Обычно это дефлек-торные форсунки с углом факела до 120 и с шагом расстановки до 2 м. Форсунки малой производительности, как правило, щелевые, обычно устанавливаются не более чем на 1 м и имеют факел до 90 [76].
В оборудование машин для дифференцированного внесения удобрений входят: емкость для удобрений, ядохимикатов, микроэлементов; бортовой компьютер с навигационным оборудованием; распределяющие устройства в процессе работы изменяющие дозу, состав удобрений. Недостатками известных машин для дифференцированного внесения удобрений является постоянство объема емкостей для удобрений разного состава. Это приводит к тому, что при заполнении одной емкости до максимума, а другой до минимума в целом снижается производительность машины. В результате движения машины по полю происходит неэффективное перемешивание различных по составу питательных элементов, которые поступают к распределяющему органу неоднородной массой. Изменение доз в каждый определенный момент времени приводит к нестабильности распределения удобрений по ширине захвата, вследствие чего питательные элементы по площади поля распределяются неравномерно [67]. Машины для дифференцированного внесения удобрений имеют несовершенные рабочие органы распределения удобрений. При неувязке конструктивных и технологических параметров не обеспечивается заданное распределение удобрений на каждом элементарном участке поля. Для дифференцированного внесения удобрений необходимы новые современные технические решения. Применение дистанционного зондирования позволяет выявить участки почвенного плодородия на полях, а также регулировать нормы внесения удобрений. Дифференцированное внесение удобрений возможно при полной и точной информации о системе «почва — растение - окружающая среда». Это достигается в результате применения компьютерных, информационных технологий вместе с геоинформационными системами (ГИС). Данные дистанционного зондирования позволяют принимать, анализировать, группировать информацию о содержании в почве азота, фосфора, гумуса, калия. В результате применения информационных технологий в процессе дифференцированного внесения удобрений эффективность применяемых удобрений увеличивается в 2 раза, снижается агрохимическая нагрузка на окружающую среду до 50 %, уменьшаются расходы энергии на 32-42 %., Для дифференцированного внесения удобрений необходимы машины, способные менять дозу внесения во время движения по полю. В оборудование для машин дифференцированного внесения удобрений должны входить: процессор, управляющий нормой внесения, датчик позиционирования, датчик скорости движения, интерфейс оператора, электронная карта с указанием дозы, средства связи, контроллеры. Основой для применения дифференцированного внесения жидких удобрений являются электронные карты. Производительность значительно снижается, если машина не обеспечивает внесение удобрений согласно показаниям электронных карт. Регулирование доз по ширине захвата агрегата с учетом характеристик почвы и эффекта склонов - имеют важное влияние на качество внесения удобрений. При разработке нового поколения отечественных машин для дифференцированного внесения удобрений следует учитывать основные требования, предъявляемые к системам управления: возможность регулирования подачи давления и расхода жидкостей с учетом конкретных условий на отдельном участке поля [99]. Известны опрыскиватели для дифференцированного внесения жидких средств химизации (Материал из компьютерной сети Интернет - Lei Tian, John F. Reid, John W. Hummel. Member, ASAE "Develorment of a Precision Sprajer for Site - Specific Weed Mahagemen) на которых производится управление "включение / выключение" каждой форсункой на штанге. Однако на представленном опрыскивателе при существующем автоматическом "включение / выключение" система форсунок остается традиционной. Известен патент SU 1085495 01 М 7/00 "Устройство для распределения жидкости", где приводится техническое решение отключения секций штанги, что не решает проблемы дифференцированного внесения по рабочей ши-рине захвата машины, т.к. не обеспечивается диапазон доз без смены форсунок. Недостатком конструкций, в которых производится только "включение / выключение" форсунок или секций, является невозможность изменить пропускную способность отдельной форсунки или секции посредством изменения давления перед ними независимо от других. Очевидно, что при "включение / выключение" секций, настроенной на определенную дозу, такие устройства приводят к перемене давления во всей системе машины, что не обеспечивает заданную пропускную способность работающих секций. В этой связи в ГНУ НИКПТИЖ для экспериментальной машины был разработан новый рабочий орган штангового типа, на его распределительных трубопроводах установлены несколько комплектов форсунок, с шагом, соответствующим пропускной способности форсунок и факелом распыла удобрений. Включение и отключение форсунок индивидуальное - при помощи пневмоклапанов, связанных с автоматической системой непрерывного дозирования жидких азотных удобрений. Существенным отличием машин зарубежных фирм является применение компьютерного оборудования для дифференцированного внесения-удобрений. С помощью компьютерной системы управления регулируется подача удобрений с учетом запрограммированной нормы, полученной по картограмме обрабатываемого земельного участка [114,115,119]. Известно, что внедрение контрольно-информационной техники на сельскохозяйственных агрегатах способствует улучшению технико-экономических показателей их работы, улучшению условий труда оператора и соблюдению требований эргономики [65].
Вместе с тем проведенный анализ техники показывает, что наибольший интерес представляют машины, оснащенные оборудованием по модульному управлению обработки отдельных участков поля.
