WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи

Абаев Василий Васильевич

ОПТИМИЗАЦИЯ МАШИННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ УБОРКИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР В РЕГИОНАХ С ШИРОКИМ ДИАПАЗОНОМ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УРОЖАЙНОСТИ

(на примере Краснодарского края)

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

  сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени

доктора технических наук

Ростов-на-Дону 2011

       

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» (КубГАУ).

Научный консультант - доктор технических наук,  профессор

Трубилин Евгений  Иванович

Официальные оппоненты  - член-корреспондент РАСХН, доктор

технических наук, профессор

Дидманидзе Отари Назирович

- доктор технических наук, профессор

  Ермольев Юрий Иванович

- доктор технических наук, профессор

Шабанов Николай Иванович

Ведущая организация - Государственное научное учреждение

«Северо-Кавказский научно-исследова-

  тельский  институт  механизации и

  электрификации сельского хозяйства

  Россельхозакадемии» (ГНУ СКНИИМЭСХ),

  г. Зерноград

 

 

Защита состоится «21» февраля 2012 г. в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.058.05 в Донском государственном техническом университете (ФГБОУ ВПО ДГТУ) по адресу: 344000, г.Ростов- на-Дону , пл. Гагарина 1, ФГБОУ ВПО ДГТУ, корпус 1, ауд. 252.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного технического университета, а также на сайте http://www.donstu.ru.

Автореферат разослан «20» января 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, доктор технических наук, доцент                     Федосеев В.Б.

       

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность проблемы. В растениеводстве приоритетной отраслью является зерновое хозяйство, в котором уборка зерна занимает примерно половину трудовых, энергетических и денежных затрат. Из них затраты труда и денежных средств на уборку соломы и половы в 2…3 раза больше, чем на уборку зерна. Современная технология комбайновой уборки зерновых культур трудозатратна, энергоемка и не в полной мере позволяет решить главную задачу – свести до минимума потери урожая, простои машин всего уборочного комплекса из-за нарушения ритмичности процесса, убрать урожай в оптимальные сроки и подготовить основу урожая следующего года. Согласно агротребованиям, на каждом поле сразу после уборки, должна проводиться первичная обработка почвы. За сутки необработанное поле со стерней теряет  в среднем 100 т влаги с 1 га, а это означает снижение урожайности последующих культур на 1,5…2 ц/га. По-прежнему не решена задача «комбайн с поля – плуг в борозду», так как она требует большого напряжения сил и технических средств. Однооперационные машины для уборки урожая и лущения стерни предусматривают многократные проходы агрегатов по полю и требуют больших затрат энергоресурсов, при этом послеуборочный комплекс работ рассматривается в отрыве от уборки урожая. Требуют доработки методические основы оптимизации типажа и структуры комбайнового парка и рационального сочетания альтернативных вариантов ресурсосберегающих технологий уборки урожая и послеуборочного комплекса. Эта проблема актуальна для регионов с широким диапазоном урожайности, в том числе и для Краснодарского края – флагмана производства зерна в России. Его доля в валовом сборе зерна составляет 10…11 %, а в 2010 г. – 15 %. Однако и здесь заметна тенденция снижения интенсивности развития зерновой отрасли главным образом  из-за недостаточного уровня химизации и машинно-технологического обеспечения.

В нашей стране разработана концепция совершенствования технологии уборки урожая, современной наукой предложены теоретические основы моделирования и опти­мизации производственных процессов уборки урожая. Вместе с тем, требуются новые концепции создания ресурсосберегаю­щих технологий уборки с учетом экологической безопасности, новые спосо­бы уборки урожая на базе многоцелевых уборочно-почвообрабатывающих агрегатов, а также научно-методические основы эффективного взаимодействия всех звеньев уборочного комплекса, включающего уборку урожая, внесение удобрений и первичную обработку почвы для сохранения влаги и уничтожения сорняков, что представляет актуальную научную проблему, имеющую важное народно-хозяйственное значение.

Научно-техническая проблема заключается в разработке методов обоснования и синтеза технологических операций, технических средств, оптимального типоразмерного ряда (типажа) и структуры комбайнового парка, оптимальной системы ресурсосберегающих технологий уборки с одновременным выполнением работ по закладке основы будущего урожая.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим пла-

ном НИР Кубанского госагроуниверситета на 2006-2010 гг. (ГР № 01. 200606833), в рамках которой автор являлся соруководителем и ответственным исполнителем.

Цель исследований – сокращение затрат производственных ресурсов, потерь урожая и повышение производительности труда на производстве зерна за счет оптимального типоразмерного ряда, структуры комбайнового парка, системы ресурсосберегающих технологий уборки урожая и выполнения основных работ послеуборочного комплекса.

Объект исследований – система ресурсосберегающих технологических  процессов и средств механизации нового поколения для уборки зерновых культур с широким диапазоном распределения урожайности.

Предмет исследования – закономерности ресурсосберегающих процессов уборки урожая и послеуборочного комплекса работ в зависимости от условий функционирования машин.

Научную новизну исследований представляют:

- новая концепция разработки оптимальной системы ресурсо-сберегающих, природоохранных, экологически безопасных технологий уборки зерновых культур и их технического обеспечения в зависимости от природно-климатических условий региона, направленная на комплексное проведение жатвы, рациональное использование незерновой части урожая (НЧУ) и послеуборочной обработки почвы;

- математическая модель оптимизации системы эффективных ресурсосберегающих технологий уборки зерновых культур, учитывающая минимальный расход производственных ресурсов (трудовых, денежных, энергетических) и максимальное значение обобщенного критерия оценки. Влияние внешней среды оценивалось матрицей коэффициентов – вероятностных величин, распределенных Бета-распределением;

- математическая модель оптимизации типоразмерного ряда и структуры комбайнового парка для широкого диапазона урожайности зерна, способов и технологий уборки и позволяющая определить оптимальную потребность в комбайнах каждого класса и оптимальную продолжительность уборки с использованием функции затрат и потерь;

- математическая модель оптимизации параметров и режимов работы машин уборочно-транспортного процесса с одновременной обработкой почвы по критерию ресурсосбережения. С использованием аппроксимированных зависимостей установлено взаимодействие всех машин уборочного комплекса, их оптимальные параметры и режимы работы;

- зависимости параметров и режимов работы синтезированного много-функционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата (УПА) от условий эксплуатации (урожайности зерна, размеров полей, скорости движения и др.);

- зависимости затрат производственных ресурсов оптимальной системы уборочных технологий и обобщенного критерия ее оценки от уровня урожайности зерна, позволяющие установить преимущество оптимальной системы по сравнению с альтернативными вариантами;

- зависимости тягового усилия полноприводного зерноуборочного комбайна и его эффективной мощности двигателя с учетом агрегатирования  прицепной машины для лущения стерни в составе УПА;

- функционал удельных совокупных затрат энергии на выполнение произ-

водственных процессов уборки урожая, транспортировки зерна и однврмен-ного лущения стерни УПА, учитывающий прямые и овеществленные затраты энергии на рабочий процесс машин, энергозатраты живого труда, расход топлива на производство и обслуживание всех машин уборочного комплекса;

- закономерности изменения коэффициента биоэнергетической эффективности и удельных совокупных затрат энергии на выполнение уборочных процессов от рабочей скорости движения УПА и ширины его захвата подчеркивают наилучшие показатели его функционирования в различных условиях эксплуатации;

- графовая модель оптимальной системы технологий уборки зерновых культур, матрицы независимых путей графа и коэффициентов производитель-ности для всех видов МТА оптимальной системы, учитывающих влияние среды на снижение производительности машин и имеющих вероятностную природу.

Новизна разработанных технологических и технических решений под-тверждена тремя патентами РФ на изобретения и тремя – на полезные модели. При этом разработан новый способ уборки зерновых культур с одновременной обработкой почвы согласно патентам РФ № 2307498 и  № 2369078 и исходные требования на базовую машинную технологическую операцию в Федеральном регистре технологий: «Прямая комбайновая уборка зерновых культур с измельчением и разбрасыванием НЧУ по поверхности поля, одновременным его лущением и заделкой стерни и измельченной соломы в почву».

Практическую значимость работы составляют:        

       - оптимальная система технологий и технологических комплексов машин для уборки зерновых колосовых культур, в том числе на базе многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата и оптимальная продолжительность уборки, параметры и режимы ра­боты агрегатов, применяемых в новой технологии уборки;

       - типоразмерный ряд и структура комбайнового парка для условий Краснодарского края;

       - дополнения к отраслевому адаптеру Р-АТП-1.3 Федерального регистра технологий по совмещению операций прямого комбайнирования колосовых, внесению удобрений и лущения стерни.

       Разработанные рекомендации по уборке зерновых колосовых применяются в АПК Краснодарского края и Ростовской области. Алгоритмы и программы для ЭВМ с госрегистрацией, а также методические указания по энергосберегающим технологиям и технологическим комплексам  используются в учебных пособиях для подготовки инженерных кадров.

Результаты исследований могут быть использованы в сельско-хозяйственных предприятиях, научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро при разработке перспективных способов и технических средств для уборки зерновых и других сельскохозяйственных культур, а также в учебном процессе сельскохозяйственных ВУЗов.

Методы исследований. Многоуровневый системный подход на основе исследования операций (моделирование и оптимизация сложных производ­ственных процессов),  метод аппроксимации, теория вероятности и математическая статистика, тензометрирование машин. Разрабо­таны также 10 специаль-

ных программ к ЭВМ для расчета тяговых показателей полноприводного зерноуборочного комбайна, оптимизации сроков уборки зерновых и параметров всех агрегатов уборочно-транспортного процесса. При проведении исследований использовались ПЭВМ, информационный фонд КубГАУ и Ин­тернет, а также новые ОСТы для испытаний сельхозтехники.

Реализация результатов исследований. Многофункциональный УПА внедрен в 2009 году в АФ «Россия» Тимашевского района и других хозяйствах Краснодарского края на уборке озимой пшеницы. Результаты исследований внедрены в учебный процесс КубГАУ и приняты к внедрению ПО «Гомсельмаш» (республика Беларусь) и ООО КЗ «Ростсельмаш».

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены в 2006-2011гг. на научных конференциях КубГАУ, на международных научных конференциях: «Кластер-Билот» (г. Белград, 2006 г.) и международных выставках (комплекс «Крокус», Москва, 2010 г. и Краснодар, 2008-2011 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 42 научные работы, в том числе одна монография, 3 патента РФ на изобретения, 3 патента на полезные модели, а также 10 свидетельств госрегистрации на программы для ЭВМ. Общий объем публикаций составляет 42,5 п.л., из них на долю автора приходится 37 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников из 246 наименований, в том числе 9 на иностранном языке и 14 приложений на 73 страницах. Общий объем диссертации содер­жит 348 стр. машинописного текста, включая 45 таблиц и 71 рисунок.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертации:

• Концепция разработки и оптимальная система ресурсосберегающих, природоохранных и экологически безопасных технологий уборки зерновых культур.

• Типоразмерный ряд, структура комбайнового парка и система технического обеспечения уборки для условий Краснодарского края с широким диапазоном урожайности.

• Технологический комплекс машин (ТКМ) для уборки зерна и НЧУ на базе техники нового поколения.

• Исходные  требования и новый способ уборки зерновых культур  на базе многофункционального УПА.

  • Теоретические основы оптимизации параметров и режимов работы машин уборочно-транспортного процесса, тягового и мощностного балансов УПА с дисковой бороной.

• Зависимости параметров технологий и режимов работы многофункцио-нального уборочно-почвообрабатывающего агрегата от условий эксплуатации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе диссертации «Состояние вопроса, цель и задачи исследований» выполнен анализ применяемых технологий уборки зерновых

колосовых культур, теоретических исследований по обоснованию их  рациональных вариантов в зависимости от склады­вающихся условий, области их эффективного применения и параметров тех­нологий. Последние результаты исследований технологий ВНИПТИМЭСХ, ВИМ, МГАУ и др. создали основы для проектирования и реализации прин­ципиально нового высокоэффективного уборочно-транспортного комплекса (УТК) для сбора очесанного вороха и «невейки» с последующей его перера­боткой на стационаре. По такой технологии затраты энергии сокращаются в 1,6 раза в сравнении с комбайновой. Эффективна также канадская техноло­гия уборки зерновых колосовых «Меклеод Харвест».

Теоретические основы совершенствования технологии уборки зерновых колосовых культур и технических средств разработали Ангилеев О.Г., Анисимов В.А., Бурьянов А.И.,  Жалнин Э.В.,  Жук Я.М., Зангиев А.А., Клёнин Н.И., Косилов Н.И., Краснощёков Н.В., Липкович Э.И., Левшин А.Г., Маслов Г.Г., Пустыгин М.А., Плешаков В.Н., Рунчев М.С., Русанов А.И., Серый А.Ф., Скороходов А.Н., Табашников А.Т., Трубилин Е.И., Чеботарёв М.И., Шабанов Н.И., Яценко В.А. и многие другие. Весомый вклад в разработку конструкций комбайнов внесли Изаксон Х.И., Мещеряков И.К., Песков Ю.Н., Ярмашев Ю.Н. и др.

Основоположники системного подхода Моисеев Н.Н., Кардашевский С.В., Ксеневич И.П., Краснощёков Н.В., Липкович Э.И., Погорелый Л.В., Зангиев А.А., Дидманидзе О.Н. и другие создали современные методы  иссле­дований,  реализация которых при проектировании сложных систем облегчает принятие научно обоснованного решения. Ими на основе методов моделирования и оптимизации производственных процессов рассмотрена эффективная взаимосвязанная работа большого числа разнотипных технических средств для уборки и транспортировки уро­жая, внесения удобрений, первичной обработки почвы. Однако все эти работы уборка урожая, внесение удобре­ний, лущение стерни выполняются с разрывом по времени и не позволяют решить давнюю проблему – одновре­менно с уборкой заложить основу будущего урожая. Предпринимаемые по­пытки решить ее на базе комбайнового парка прошлого столетия закончи­лись безрезультатно. Современная концепция уборки, федеральный регистр технологий, утвержденные исходные требования на различные варианты технологий уборки, рекомендации по эффективной транспортировке зерна от комбайнов, использование НЧУ, не в полной мере затрагивают вопросы сохранения плодородия почвы, сбережения влаги и экономии ресурсов. Требуются новые способы уборки с использованием многофункциональных уборочно-почвообрабатывающих агрегатов, обоснование параметров новых технологий, ре­жимов работы машин УТК, рационального типажа комбайнового парка для зональных условий и распределения уборочных площадей по альтернативным  вариантам ресурсосберегающих технологий. Оптимальный типаж комбайнов

позволит повысить их производительность, снизить затраты на уборку и потери зерна.

Требует совершенствования многоуровневый системный подход на основе моделирования производственных процессов УТК по критерию ресурсосбережения и экономическим показателям.

С учетом изложенного сформулирована основная рабочая гипотеза – ресурсосбережение, снижение затрат и потерь урожая при выполнении работ уборочного комплекса с созданием основы будущего урожая можно обеспечить разработкой системных методик оптимизации и синтеза системы эффективных технологий комплексной уборки зерновых с оптимальным их техническим обеспечением для каждого региона страны с широким диапазоном распределения урожайности.

В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Разработать  концепции создания  оптимальной системы ресурсосбере-гающих экологически безопасных технологий уборки зерновых культур и син-теза многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата (УПА).

2. Уточнить структурную схему многоуровневого системного под­хода к обоснованию ресурсосберегающих производственных процессов комплексной уборки урожая по критерию ресурсосбережения и экономическим показателям.

3. Обосновать оптимальные  систему ресурсосберегающих  технологий уборки урожая,  типоразмерный ряд и структуру комбайнового парка. Разработать графовую модель оптимальной системы ресурсосберегающих технологий уборки, построить матрицу независимых путей графа и коэффициентов производительности МТА, учитывающих влияние условий внешней среды на работу машин системы технологий уборки.

4. Разработать  технологическую  схему многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата, обосновать его оптимальные  параметры и режимы работы по критерию ресурсосбережения.

5. Разработать теоретические предпосылки создания необходимого тягового усилия для агрегатирования прицепного орудия к полноприводному зерноуборочному комбайну с использованием специального демпферного устройства и определить тяговый и мощностной балансы агрегата.

6. Обосновать  технологические,  технико-эксплуатационные, энергетические, экономические, экологические параметры предлагаемой  оптимальной системы технологий уборки зерновых культур, в том числе с применением много­функционального УПА и структуру составляющих затрат совокупной энергии на производственные процессы.

7. Выполнить  агротехническую  и  эксплуатационно-технологическую оценки УПА и определить устойчивость его движения.

8. Определить энергетическую и экономическую эффективность результатов исследований.

Во втором разделе диссертации «Теоретические основы проектирования ресурсосберегающих технологий уборки и многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата» представлены концепции разработки оптимальной системы ресурсосберегающих экологически безопасных технологий

уборки зерновых культур и синтеза УПА, оптимизация типажа и структуры комбайнового парка для условий Краснодарского края с учетом широкого диапазона урожайности; моделирование производственных процессов по критерию ресурсосбережения и экономическим показателям; обоснование технологической схемы, тягового и мощностного балансов многофункционального УПА, оптимизация его параметров и режимов работы.

В представленной концептуальной схеме синтеза машинной технологии обоснованы ресурсосберегающие, адаптивные, экологические и экономические аспекты, использование которых позволит создать эффективную систему технологий с конкретными параметрами производства конкуренто­способной продукции. Блок ресурсосбережения в предложенной схеме син­теза технологий облегчает решение проблемы за счёт экономии топлива в предлагаемой технологии, используя совмещение операций прямого комбайнирования зерновых колосовых и лущения стерни, снижение потерь урожая за счет оптимального сочетания вариантов технологий, а также потребности в рабочей силе и технике.

Блок адаптации технологии к природным, организационным услови­ям, к составу и способам использования технологических и технических средств позволяет предусмотреть требования к выполнению работ, многовариантность технологических схем машин и оптимизацию их эксплуатационно-технологических параметров в зависимости от условий работы.

Блоки экологической безопасности и экономических аспектов технологии усиливают общепринятые требования к сохранению плодоро­дия почвы, охраны окружающей среды, условиям труда оператора и экономической эффективности новой техники. Всё это необходимо предусмотреть в предлагаемой системе технологий, в том числе и с использованием УПА.

Обоснование предлагаемой системы технологий для края выполнено  с использованием многоуровневого системного подхода, наиболее удобного для проектирования сложных производственных процессов. Однако для решения поставленной задачи необходимо уточнить его структурную схему с использованием критерия ресурсосбережения на всех уровнях рассматриваемых подсистем. Предлагаемая структурная схема многоуровневого системного  подхода  к  обоснованию  ресурсосберегающих  производственных процессов уборки урожая  (рисунок 1)  включает  3 уровня: 1 – выбор системы технологий; 2 – техническое обеспечение оптимальной системы технологий с оптимизацией типоразмерного ряда комбайнов и структуры парка: 3 – оптимизация УПА как варианта эффективного использования энергонасыщенных полноприводных  комбайнов классов 8-12 кг/с и выше.

Входные факторы Ф, (урожайность Uk, сроки уборки nрд, размеры площадей Fk зерновых культур и др.) позволяют на первом уровне системы обосновать альтернативные варианты технологий уборки, их объемы, а также определить  потери  энергосодержания убираемой продукции ЭП, кото­рые прямым образом влияют на величину критерия оптимизации – коэффициента биоэнергетической эффективности Кб, рассчитываемого на 3-ем заключительном уровне. Выходными параметрами 1-го уровня являются оптимальная система альтернативных вариантов  технологий уборки, оптимальное количество рабочих

дней уборки урожая прд opt, потери энергосодержания убираемой продукции Эmin.

  Uk  Fk  nрд ЭП

Оптимальная система

  технологий  nрд opt Эmin

Типаж и структура комбайнов

ТКМ классов: 8-12 кг/с и выше

  Ne  NeТр Вр  р  Tр Vб  VНП nк nТр и др.

Рисунок 1 – Структурная схема многоуровневого системного подхода к обоснованию ресурсосберегающих производственных процессов уборки урожая: nрд – продолжитель- ность уборки; ЭП – энергосодержание в убираемой продукции; Di – критерий оценки технологий; dij –желательность i-го варианта технологии для j-го производственного ресурса; – функция затрат и потерь при работе комбайна с ql-ой пропускной спо-собностью; Z – интенсивность потерь зерна; СБql– цена комбайна; ар –отчисления на амортизацию и текущий ремонт машин; СЗ  –  часовая тарифная ставка зарплаты меха-низаторов; Neql– мощность двигателя комбайна; Wч – производительность комбайна за1 час сменного времени; ЕЗ– совокупные затраты энергии на уборочные процессы

В каждом регионе и даже отдельном хозяйстве необходимо иметь несколько альтернативных технологий уборки урожая для различных условий: урожайность, влажность, соломистость, полеглость, засоренность, высота, густота стояния, равномерность созревания и др. Все это влияет на производительность комбайнов, потери зерна и его качество. Нами изучены многолетние данные условий уборки зерновых на Кубани и составлено статическое распре-

деление их показателей. Так, распределение урожайности подчиняется нормальному закону распределения и имеет размах от 5,7 ц/га до 76,8 ц/га. Получена также закономерность потерь зерна после его полного созревания. Системой земледелия и экспертами для Кубани рекомендованы следующие технологии уборки зерна: прямое и раздельное комбайнирование, а также очес на корню. По результатам исследований ВНИПТИМЭСХ  последняя технология по сравнению с комбайновой в 2,4 раза эффективнее. Незерновая часть урожая (НЧУ) должна убираться по двум технологиям: мульчирующая с использованием НЧУ на удобрение и валковая. В свою очередь последняя делится еще на три варианта: прессование в тюки («Biq Pack»), подбор соломы из валков в ТПФ-45(50), подбор из валков с измельчением и разбрасыванием РИС-2 на удобрение.





На основании метода экспертной оценки с помощью 21 квалифицированного специалиста обоснована оптимальная система ресурсосберегающих технологий уборки, включающая шесть альтернативных вариантов. Экспертами предложено также рациональное распределение уборочных площадей по этим вариантам.

На ближайшую перспективу комбайновый способ уборки останется основным, но значительное место уже  будет занимать очес на корню.

Комбайновый способ будет также совершенствоваться. Нами обоснована оптимальная система технологий уборки зерновых колосовых культур для условий Краснодарского края, включающая рациональное сочетание следующих 6 вариантов:

1-й вариант: прямая комбайновая уборка с укладкой  обмолоченной соломы в валок, подбор валков соломы с измельчением и разбрасывани­ем прицепным измельчителем.

2-й вариант: раздельная комбайновая уборка с укладкой соломы в валок, последующим подбо­ром валков и прессованием в тюки прямоугольной формы больших размеров, подбор – транспортировка – штабелевание  тюков одним агрегатом.

3-й вариант: раздельная комбайновая уборка с последующим подбором соломы  из валков с погрузкой и транспортировкой на ферму.

4-й вариант: прямое комбайнирование УПА с одновременным измельчением, разбрасыванием соломы и лущением стерни. Работа выполняется полноприводным зерноуборочным комбайном высокого класса с прицепным лу­щильником (бороной).

5-й вариант: уборка колосовых очесом на корню с одновременным рыхлением почвы или прямым посевом. Работа выполняется полноприводным комбайном класса 8-15 кг/с с очесывающим адаптером и прицепным лущильником или сеялкой прямого посева.

6-й вариант: уборка колосовых  очесом на корню с последующим дискованием стерни.

Общими обязательными принципами для всех шести вариантов являет­ся: отсутствие автомобилей на поле для отвоза зерна от комбайнов во избе­жание уплотнения почвы и применение бункеров-перегрузчиков зерна.

Для расчета параметров выбранной системы уборочных технологий раз-

работана экономико-математическая модель (1):

  (1)

где – значение j–го ограниченного производственного ресурса для i–го

  варианта технологии с k–ым уровнем урожайности;

  – доля  i–го варианта технологии в общем объеме производства

зерновых культур () для j-го ресурса, с k-ой

  урожайностью;

При этом:  i = 1…6;  j= 1…3; k  = 5…8 (т/га).

К ограниченным производственным ресурсам относят совокупные затраты энергии на выполнение производственных процессов, эксплуатационные и трудовые затраты. Критерий оптимизации i–го варианта технологии рассчитывается по предложенной формуле с использованием функции желательности Харрингтона с нашими дополнениями (2):

(2)

где Di – критерий оптимизации i–го варианта технологии уборки, в том

  числе и для оптимальной системы технологий;

  dij – желательность j–го производственного ресурса в i–том варианте

  технологии.

Результаты выполненных расчетов и их анализ представлены в 4-ом разделе диссертации, где доказано, что обоснованная оптимальная система технологий для различных условий уборки эффективнее каждого альтернативного i–го варианта по критерию Di и значениям Rijk.

Второй уровень системного подхода (рисунок 1) посвящен обоснованию технического обеспечения предложенной оптимальной системы технологий. Его выходом является оптимальный типоразмерный ряд и структура комбайнового парка, а также технологические комплексы машин (ТКМ) по вариантам уборочных технологий. Оптимальный типаж комбайнов – это важнейший элемент технической политики АПК в каждом регионе. Именно он, базируясь на оптимальных агросроках выполнения уборочных работ и на широком диапазоне урожайности, обеспечивает полное использование технических возможностей комбайнов, их окупаемость и максимальный валовой сбор зерна. ВИМом обоснованы для АПК страны 6 классов комбайнов. Эта задача также актуальна и для нашего края с широким диапазоном распределения урожайности.

Оптимальная структура комбайнового парка обоснована нами для условий Краснодарского края с использованием в качестве целевой функции минимума затрат и потерь при уборке определенных площадей зерновых культур с соответствующей урожайностью для комбайнов l-го класса. Затраты на уборку определялись по выведенной нами зависимости.

При моделировании структуры парка для региона с учетом 6 классов комбайнов оптимизировалась продолжительность уборки зерновых культур и одновременно сезонная нагрузка на одну машину соответствующего класса. Расчеты выполнялись по пиковой уборочной площади озимой пшеницы в крае,

которая в среднем составляет 1120 тыс. га. Таким образом, обоснование структуры комбайнового парка базирует­ся на решении сложной комплексной задачи, учитывающей типоразмерный ряд комбайнов, уборочные площади с соответствующей урожайностью, закупочные цены на убираемую продукцию. При этом с использованием функ­ции затрат и потерь оптимизируются и сроки уборки, которые не должны превышать для условий Кубани 4…9 дней.

Для Краснодарского края с высокой урожайностью зерна выделяется особая роль комбайнов классов 8-12 кг/с и выше. Их можно использовать как энергосредства с жаткой и лущильником и др. машинами или без жатки. Такие энергосредства с полноприводом требуются и на уборке риса во влажных чеках. За счет увеличения годовой загрузки таких комбайнов на других работах, повысится эффективность их использования. Кроме того они могут снять пиковую напряженность  в тракторах.

На третьем уровне оптимизируются параметры и режимы работы уборочно-почвообрабатывающего агрегата (УПА). Проблемами УПА еще в прошлом веке  усиленно занимался ВНИПТИМЭСХ, но технический уровень комбайнов того времени (низкая энергонасыщенность, отсутствие полного привода) не позволили успешно ее решить. К тому же необходима модернизация заднего управляемого моста и оборудование его дополнительным демпферным устройством для присоединения прицепной машины, что и удалось выполнить нам на уровне изобретения.

Здесь же обосновывают параметры и режимы работы транспортного агрегата с накопителем-перегрузчиком для отвоза зерна от комбайна на ток или к большегрузным транспортным средствам. Выходными параметрами подсистемы являются также мощность двигателя трактора NeТр, агрегатирую-щего накопитель-перегрузчик, емкость кузова VНП последнего, скорость Тр движения агрегата, время цикла tц и оптимальное количество nТр агрегатов.

Удельные совокупные затраты энергии на выполнение всех производственных процессов уборки урожая, обработки почвы и внесения азотных удобрений, т.е. все взаимосвязанные работы уборочного комплекса (блок 3, рисунок 1) используются для расчета критерия оптимизации Кб, а его максимальное значение определяет оптимальные параметры УПА.

Этот коэффициент Кб численно равен отношению полезного энергосодержания полученной продукции к удельным затратам совокупной энергии на её производство. Технология, обеспечивающая наибольшее энергосодер­жание продукта при меньших удельных затратах совокупной энергии, является  энергосберегающей и ей должно быть отдано предпочтение. В предлагаемой формуле коэффициент Кб учитывает и потери урожая зерна озимой пшеницы в зависимости от продолжительности уборки nрд. Адекватность полученной модели подтверждается F – критерием.

Поскольку ни в одном регионе страны, кроме Кубани, нет урожайности более 7 т/га, то особая  роль в структуре комбайнового парка выделяется высокому классу комбайнов (12 кг/с и выше). Этот класс в оптимальном техническом обеспечении технологии уборки (рисунок 1, блок 2) необходим для реализации предлагаемого нового способа уборки с совмещением уборочных работ и лущением стерни.

Обоснование оптимального типоразмерного ряда комбайнов является сложной, многоуровневой системно-аналитической задачей с обязательным учетом почвенно-климатических, агротехнических, производственных и ресурсных факторов. В основе расчета типа комбайнов лежит предложенная нами оптимальная система альтернативных технологий уборки, специфические, агроклиматические условия для расчета производительности машин и пропускной способности их молотилок. Все варианты технологий сопоставлялись по ресурсным критериям, в том числе и по обобщенному D1.

В качестве целевой функции при оптимизации типоразмерного ряда  и структуры комбайнового парка предложена функция затрат и потерь (3). Ее ми-нимальное значение определяет оптимальную потребность в комбайнах каждо-го класса для соответствующего диапазона урожайности и убираемой площади:

Сзп=(Сзq  + СП) min, (3)

где  Сзп – функция затрат и потерь на уборку урожая комбайнами l-класса; 

Сзq – эксплуатационные затраты на уборку зерна комбайнами l-класса; 

СП – стоимость потерь урожая с учетом продолжительности уборки nрд,

k-ой урожайности Uk, уборочной площади Fk, интенсивности  потерь и закупочной цены на зерно цЗ:

СП  = 0,01 · цЗ ·nрд · Uk·Fk. (4)

       При расчете эксплуатационных затрат Сзq цена СБq комбайна -класса  в соответствующем операторе блок-схемы алгоритма предложенной целевой функции рассчитывалась по аппроксимированной зависимости (рисунок 2).

Сзq,тыс.руб.

Рисунок 2 – Зависимость Сзq от q

Как уже отмечалось, предлагаемая технологическая схема УПА (рисунок 3) включает полноприводной зерноуборочный комбайн высокого класса и прицепной рыхлитель почвы с приспособлением для внесения минеральных

удобрений с шириной захвата, равной жатке комбайна или валковой (при раздельной уборке). Агрегат предназначен для выполнения за один проход по полю двух базовых технологических операций, которые согласно Федеральному регистру технологий Р-АТП-1.3 п. 2.3  выполняются раздельно. Объединение существующих базовых операций в одну предполагает существенное изменение системы уборочных технологий.

Разработанные нами исходные требования на предлагаемую технологию утверждены МСХ РФ.

  Рисунок 3 – Технологическая  схема УПА  на  базе зерноуборочного комбайна:  1 – жатка; 2 – комбайн; 3 – почвообрабатывающее орудие

       К недостаткам УПА можно отнести увеличение его кинематической длины на 4,4 м по сравнению с обычным комбайном. Но при подготовке поля к уборке в любом случае производится обкос его с 4-х сторон двумя проходами жатки ЖВН-6, что достаточно для беспетлевого поворота и УПА, и комбайну. Более существенный недостаток – снижение производительности УПА по сравнению с комбайном на 10 %, но он компенсируется экономией топлива и высвобождением одного трактора для лущения стерни в сравнении с обычной  технологией.        

       Важной особенностью УПА является способность зерноуборочного комбайна выше 12 кг/с создавать на крюке тяговое усилие не менее 34,9 кН для агрегатирования рыхлителя почвы.

Теоретически обоснована величина создаваемого тягового усилия актив-ным управляемым мостом комбайна с использованием на последнем специаль-ного демпферного прицепного устройства (рисунок 4), разработанного на основе нашего патента РФ на изобретение № 2369078. Как показали результа­ты проведенных испытаний, активный управляемый мост полноприводно­го комбайна, воспринимая, в основном, всю нагрузку прицепной машины, не теряет своей главной функции – надежного управления. Преодоление тяго­вого сопротивления машины (орудия) при номинальном режиме осуществляет сам управляемый тяговый мост в том случае, если сопротивление перемещению ма­шины и тяговое усилие моста находятся в соотношении:

Rм   PTopt , (5)

где Rм – тяговое сопротивление, оказываемое прицепной машиной, кН;

PTopt – оптимальное тяговое усилие комбайна, кН.

Рисунок 4 – Схема прицепного устройства к заднему мосту комбайна:

1 – штанга; 2 – рама комбайна; 3 – балка поперечная; 4, 5 – блоки пружинные компенсационные; 6, 7 – шайбы; 8 – устройство тягово-сцепное; 9 – скоба прицепная; 10 –  колесо; 11 – сельскохозяйственное орудие

PTopt можно определить по аналогии с трактором:

PTopt = [Pдв–  (Pf  +P)], (6)

где  Pдв – движущая агрегат сила, кН; 

Pf  – сила сопротивления  качению комбайна. кН;

P – сила сопротивления движению комбайна на подъем, кН.

       Окончательно PTopt определится так:

  (7)

Таким образом, величина оптимального тягового усилия, создаваемого задним ведущим управляемым мостом, легко может быть определена через сцепной вес Gсц комбайна, приходящийся на него, вес комбайна Gк, коэффициенты сцепления ведущих колес с почвой µ, сопротивления перекатыванию f и величину подъема i.

Мощностной баланс энергонасыщенного полноприводного зерно-уборочного комбайна с учетом агрегатирования прицепной машины  для обработки почвы рассчитывают по следующей формуле:

Nе = [Nf + NТ.П +NТ)]Кu-1, (8)

где  Nе – эффективная мощность двигателя комбайна, кВт;

  Nf. – мощность, требуемая на передвижение комбайнового агрегата, кВт;

NТ.П  – мощность, потребляемая на технологический процесс, кВт;

Кu– коэффициент использования мощности двигателя;

NТ  – мощность на крюке полноприводного комбайна, кВт.

В свою очередь:

  (9)

где: Мк, Мм – масса  комбайна и прицепной машины, кг;

  – ускорение свободного падения, м/с2; 

р – рабочая скорость движения агрегата, км/ч;

Тр  –  КПД трансмиссии;

–  буксование ходовых колес комбайна. 

Мощность NТ.П  определяем на основании аппроксимации данных по формуле профессора Жалнина Э.В:

NТ.П = 28,6 · е0,14qпр, (10)

где  qпр – приведенная подача молотилки, кг/с.

       Для мощности NТ  по аналогии с мощностным балансом для трактора запишем:

    (11)

где  РТ  – тяговое усилие на крюке комбайна, кН.

Заменим РТ  в формуле (11) на РТ opt (7) и, проведя соответствующие преобразования с учетом (8), (9), (10) и (11), получим уравнение мощностного баланса полноприводного комбайна (12):        

  (12)

В соответствии с уточненной структурной схемой многоуровневого системного подхода (см. рисунок 1, блок 3) нами разработана математическая модель оптимизации параметров и режимов работы УПА по единому критерию ресурсосбережения. Как уже отмечалось, такие агрегаты с комбайнами классов 8-12 кг/с могут существенно повысить эффективность их использования.

В качестве целевой функции разработанной математической  модели принят максимум коэффициента Кб биоэнергетической эффективности.

Согласно нашей концепции, обязательным требованием ресурсосбере-гающей экологически безопасной технологии уборки зерновых культур явля­ет-ся применение накопителей-перегрузчиков зерна для отвоза его от комбай­нов вместо автомобилей, сильно уплотняющих почву, особенно при «влажной» погоде. Это требование учтено в модели с использованием различных емкостей накопите­лей от 12 до 84 м3. В модели учитывались также совокупные затраты энергии на транспорт зерна накопителями-перегрузчиками и минеральных удобрений к УПА.

Для реализации модели разработана блок-схема алгоритма решения задачи, включающая 38 операторов, из которых 6 – логических.

В модели использован функционал совокупных затрат энергии на выполнение всех перечисленных процессов (МДж на 1 т зерна), который после преобразований имеет вид:

  (13)

где: ЕЗ – совокупные  затраты  энергии на выполнение всех производственных  процессов  уборочного  комплекса;

– энергозатраты на рабочий процесс машин;

Еж – энергозатраты живого труда;

Gm1 и Gт2 – расход топлива, соответственно, на уборку и транспортировку урожая;

42,7 – энергетический эквивалент топлива;

  Ек и Ем – энергозатраты на производство и обслуживание, соответственно, комбайна и прицепной машины;

– энергозатраты на транспортировку зерна от комбайна; 

  – энергозатраты на производство и обслуживание трактора для накопителя-перегрузчика.

Для реализации математической моде­ли оптимизации параметров многофункционального УПА разработаны 8 программ к ЭВМ, на которые получены свидетельства государственной регистрации.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» в соответствии с поставленными задачами предусматривалось обоснование статистических данных по урожайности зерновых культур в Краснодарском крае за последние 10 лет и установление закона ее распределения, изучение основных почвенно-климатических и физико-механических характеристик растения озимой пшеницы, проведение агротехнической, эксплуатационно-технологической, энергетической и экономи­ческой оценки предлагаемой технологии и УПА.

Машинная технология уборки озимой пшеницы на базе УПА внедрена в АФ «Россия» Тимашевского района на поле № 6/3а на уборке озимой пшеницы сорта «Таня» с урожайностью 5,5 т/га. Экспериментальный уборочно-почвообрабатывающий агрегат включал полноприводной зерноуборочный комбайн РСМ-181 и присоединенную к нему дисковую борону (рисунок 5). Ре­зультаты исследований указанного агрегата представлены в раз­деле 4.

Рисунок 5 – УПА на уборке  озимой  пшеницы с одновременным  лущением  стерни

Для агротехнической оценки агрегата использовали ГОСТ 20915-75, СТО АИСТ 4.2-2004 –  для условий испытаний и СТО АИСТ 8.20-2004 - для оценки технологического процесса. Эксплуатационно-технологическая оценка УПА выполнена по ГОСТ 24055-88-ГОСТ 24054-88 «Техника сельскохо­зяйственная.  Методы эксплуатационно-технологической оценки». При лабораторно-полевых испытаниях УПА использовали современные универсальные средства измерений, разработанных КубНИИТиМ: измерительная информационная система ИП264 (БС), пробоотборник почвы ИП233, а также сле­дующие приборы и оборудование: расходомер топлива КОРТ-1, секундомер ЭМА ПМ, твердомер ТПМ-30, весы электронные ВЛТК-500, линейка метал­лическая 500 мм, комплект решет, штангенциркуль 399552, мерный циркуль № 30/21, рулетка металлическая ЗПКЗ ГОСТ7502-89, бытовой динамометр.

Основной метод исследований – многоуровневый системный подход на основе исследования операций (моделирование и оптимизация сложных производственных процессов), методы аппроксимации и математической статистики. При проведении исследований использовались ПЭВМ, информацион­ный фонд КубГАУ и Интернет, специально разработанные програм­мы к ЭВМ, на которые получены свидетельства государственной регистрации, а также программное обеспечение КубНИИТиМ: «Испытания» и «iP256».

В четвертом разделе «Результаты теоретических и экспериментальных исследований» дан анализ предлагаемой оптимальной системы ресурсосберегающих технологий уборки зерновых культур, оптимальному типоразмерному ряду и структуре комбайнового парка. Проанализированы также результаты оптимизации параметров оптимальной системы технологий уборки и режимов работы многофункционального УПА, результаты его агротехнической, эксплуатационно-технологической, энергетической и экономической оценок. Представлены положения методики инженерного расчета УПА.

Отличительные принципы оптимальной системы:

- эффективные способы уборки зерна (36,6 % – прямое комбайнирование; 28,1 % – раздельное, 35,3 % – очес зерна на корню) и НЧУ (мульчирующая технология – 36,6 %; валковая – 28,1 %, в том числе с прессованием соломы  в тюки, подбором их, транспортировкой и штабелеванием одной машиной SPR-12 в объеме 6,7 % от общей площади зерновых; подбором соломы  из  валков с уплотнением в прицепы ТП-Ф-45 и транспортировкой на ферму для скирдования – 7,1 %; подбор валков соломы с измельчением и разбрасыванием по полю РИС-2 – 14,3 %);

- совмещение для мощных комбайнов технологических операций прямого комбайнирования на 36,6 % площади или очеса зерна на корню на 28,4 % с одновременной первичной обработкой почвы или посевом пожнивных культур (в соответствии с нашими патентами на изобретения);

- применение накопителей-перегрузчиков зерна вместо автомобильного транспорта, что способствует вместе с оптимальными агросроками уборки (4…9 дней) и мульчирующей технологией устранению тенденций потерь гумуса и уплотнения подпахотных слоев почвы.

Для различных условий уборки в Краснодарском крае нами обоснованы 6

различных альтернативных технологий с долевым их участием в системе. Они учитывают возможные способы уборки зерна (прямое комбайнирование, раздельная уборка, очес на корню) и НЧУ (мульчирующая, валковая). В таблице 1 представлена оптимальная система ресурсосберегающих технологий уборки зерновых культур и соответствующие им параметры ограниченных производственных ресурсов (эксплуатационные затраты UЭ, затраты труда ЗТр, затраты совокупной энергии ЕЗ) при широком диапазоне распределения урожайности. Варианты 7 и 8 приведены для сравнения, при этом 7-ой принят как контроль с применением ДОН-1500Б, а 8-й – с комбайном TORUM-740.  Вариант 9-й как желаемая перспектива с научно обоснованным типоразмерным рядом и структурой комбайнового парка для реализации оптимальной системы эффективных технологий в оптимальные агросроки. Каждый из 6 вариантов технологий рекомендован на своей конкретной площади согласно экспертной оценке. При этом рекомендованные площади  по вариантам оптимальной системы технологий и с учетом урожайности требуют свой класс комбайна. Только соблюдение оптимальной загрузки молотилки комбайна по урожайности зерна и выполнение рекомендованных вариантов технологий по уборочным площадям может обеспечить эффективные показатели.

Судя по данным таблицы 1, все шесть вариантов технологий уборки урожая необходимы для края, не смотря на то, что затраты трудовых и энергоресурсов по 2 и 3-му вариантам выше контрольного – 7.  Но это объясняется только большим объемом заготовки соломы в прессованном виде (2-ой вариант, 6,7 % от общей площади) и рассыпном (3-й, 7,1 %), при котором повышаются затраты ресурсов.

Таблица 1 – Затраты производственных ресурсов и обобщенный критерий оценки

        Di по вариантам альтернативных технологий и их оптимальной 

  системы

 

Варианты

Затраты производственных ресурсов

Обобщенный

критерий оценки Di

UЭ, руб./т

ЗТр, чел.-ч/т

ЕЗ, МДж/т

2 т/га

4 т/га

8 т/га

2 т/га

4 т/га

8 т/га

2 т/га

4 т/га

8 т/га

2 т/га

4 т/га

8 т/га

1

1440

900

712

0,39

0,30

0,18

746

538

460

0,51

0,66

0,75

2

2165

1268

921

0,46

0,40

0,25

945

691

623

0,38

0,54

0,63

3

2003

1347

1068

1,5

1,2

1,12

1117

813

554

0,27

0,41

0,53

4

1120

778

572

0,19

0,15

0,13

553

405

277

0,52

0,76

0,84

5

1184

683

468

0,19

0,13

0,10

573

341

255

0,50

0,81

0,88

6

1180

671

419

0,28

0,17

0,11

486

353

259

0,65

0,79

0,88

7(контроль)

1670

1554

848

0,62

0,9

0,42

824

633

528

0,44

0,52

0,64

8 (система TORUM-740)

873

0,24

530,2

0,66

9 (оптималь-ная система технологий)

756

0,30

370,1

0,75

Затраты ресурсов по предлагаемому 9-му варианту рассчитаны комплексно с учетом внедрения рекомендованной оптимальной системы технологий с площадями и урожайностями по вариантам, оптимального типажа и структуры комбайнового парка, включая УПА для мощных комбайнов. Эффективность предлагаемого 9-го варианта наглядно подтверждается обобщенным критерием оценки Di (таблица 1) который в 1,1…2,3 раза превышает 1-й, 2-й и 3-й альтернативные варианты и в 1,3...1,5 раза – контрольный. Лучшие варианты по этому критерию – 4-5 с использованием УПА. Но, понятно, что они выгодны только на высокоурожайных полях, 8 т/га и более.

Зависимости показателей затрат производственных ресурсов (UЭ, ЗТр, ЕЗ) от урожайности (рисунок 6) при оптимальной системе технологий для края имеют тенденцию к их снижению с ростом Uк, а обобщенный критерий оценки Di  –  наоборот увеличивается в 1,32 раза (с 0,63 при урожайности 2 т/га до  0,79  – при 8 т/га). Данные таблицы 1 с детерминированной оценкой наглядно отражают преимущество 9 варианта рекомендуемой системы технологий.

UЭ, р/т EЗ, Мдж/т ЗТр, ч.-ч/т

Дi 0,9

0,6

0,3

800

400

  600

300

Дi

0,6

0,3

  ЕЗ

  UЭ

  ЗТр

0  2 4  6  8  Uк,  т/га 

Рисунок  6 – Зависимости затрат производственных ресурсов (UЭ, EЗ, ЗТр)

и  критерия Di  оптимальной системы  технологий от  Uk

При вероятностной оценке технологий с  использованием коэффициентов влияния внешней среды существенно отличаются показатели оптимальной системы технологий. Влияние внешней среды на технологические операции оценивалось матрицей коэффициентов производительности Кij вероятностных величин с Бета-распределением в интервале [0 < Кij < 1].

Поскольку влияние характеристик внешней среды на производительность МТА для выполнения технологических операций системы технологий носит вероятностный характер, можно допустить, что все Кij – вероятностные величины, определяемые по выражению:

,  (14)

где – общий коэффициент производительности агрегата при выполнении  i-ой технологической операции (, в нашей задаче n = 13;

j – природные факторы внешней среды, и k =23).

       Фактическая производительность WФi агрегата на i-ой операции за  один час сменного времени с учетом влияния j-ых факторов внешней среды определится соотношением:

  (15)

а математическое ожидание общего коэффициента производительности

(16)

       Кроме того, установлен характер изменения значений Кобщi как вероятностных величин в зависимости от изменения вероятности появления этих значений (рисунок 7).

Кобщi

Допущения:  0<WФi<WТi или

0<WТi;Кобщi<WТi

  (Кобщi= 0)= 0; (Кобщi<1)= 1;

(Кобщ i=1)= 0

0 0,2  0,4  0,6  0,8

Рисунок 7 – Характер изменения коэффициентов Кобщ i

производительности МТА с учетом влияния внешней среды

Параметры и определяли по разработанной агрегированной блок-схеме алгоритма (рисунок 8).

Анализ доверительных интервалов генеральных средних значений затрат производственных ресурсов при 5 %-ном уровне значимости по вариантам уборочных технологий (таблица 2) позволяет сделать вывод, что оптимальная система технологий имеет существенное преимущество с альтернативными по удельным затратам энергии на 1 т зерна и по эксплуатационным затратам. Кроме того, она в три раза снижает трудовые затраты по сравнению с использованием ДОН-1500Б на всей уборочной площади. Несущественная разница только по затратам труда с вариантом уборки, где  используется  TORUM-740 на всей уборочной площади. В свою очередь технология с использованием TORUM-740 имеет существенное преимущество по сравнению с ДОН-1500Б по трудовым затратам (они снижаются почти в 4  раза) и по эксплуатационным, где снижение составляет 1,8…2,0 раза. Оптимальная система технологий обеспечивает снижение удельных затрат совокупной энергии 1,5…1,7 раза по сравнению с использованием комбайна ДОН-1500Б и в 1,2…1,3 раза – по сравнению с TORUM-740.

Рисунок 8 – Агрегированная блок-схема вычисления коэффициентов производительности МТА 

Таблица 2 – Доверительные интервалы генеральных средних значений затрат производственных ресурсов по вариантам технологий

Варианты технологий

Удельные затраты совокупной энергии, МДж/т

Затраты

труда,

чел.-ч/т

Эксплуатацион- ные затраты, руб./т

Оптимальная система

технологий

370,1…525,8

0,30…0,43

756…869

Технология с применением

ДОН-1500Б

633…792,0

0,91…1,14

1554…2220

TORUM-740

530,2…663,0

0,24…0,31

843…1119

В соответствии с задачами исследований разработана также графовая модель предложенной системы технологий (рисунок 9). Для каждого варианта технологий наглядно просматриваются количество технологических операций и технологические комплексы машин (ТКМ).

Рисунок 9 – Графовая модель оптимальной системы технологий

уборки зерновых культур:

1 –  прямое  комбайнирование  с  измельчением  и  разбрасыванием  соломы  и одновременным лущением стерни  (TORUM-740+БДЛ-7) и др.;

2 – транспортировка  зерна  от  комбайнов  накопителем-перегрузчиком  (ПБН-20);

3 – транспортировка зерна на ток большегрузными прицепами типа Flieql;

4 – складирование зерна на току;

5 – очес на корню с одновременным рыхлением почвы или посевом (УПА+"ОЗОН"); 

6 – скашивание  колосовых  в  валки  (ES-1+ЖХТ-9);

7 – подбор и обмолот валков с укладкой соломы в валки (TORUM-740 и др.);

8 –  подбор соломы из валков с транспортировкой на ферму (МТЗ-920+ТПФ-45);

9 –  первичная обработка почвы (К-3180+БДЛ-7);

10 – прямое комбайнирование с укладкой соломы в валок;

11 – подбор соломы с измельчением и разбрасыванием  (МТЗ-920+РИС-2);

12 – скирдование соломы (МТЗ-920+ПКС-1,6);

13 – очес зерна на корню без рыхления почвы (TORUM-740+"ОЗОН" и др.);  14 – посев пожнивных культур (МТЗ-920+КИНЗЕ-2000);

15 – подбор и обмолот валков с укладкой соломы в валки;

16 – прессование соломы из валков (К-3180+«BiqPack»);

17 – подбор тюков - транспортировка – складирование (МТЗ-1221+SPR-12).

Технологический типоразмерный ряд комбайнов – это тот оптимальный парк по составу и структуре, который обеспечивает полное использование технических возможностей машин, их окупаемость и минимальные потери зерна. Расчеты выполнены на пиковый период уборки озимой пшеницы площадью

1120 тыс. га за агросрок 5 дней (таблица 3).

Структура комбайнового парка Краснодарского края (таблица 3) существенно отличается от России и Южного Федерального округа, однако по мощным комбайнам класса 11-12 кг/с она практически совпадает с рекомендациями ВИМ для Южного Федерального округа.

       Расчетный и фактический состав парка для края также существенно различается. По расчетам требуются более мощные комбайны: 15,6 % против 2,66 % фактических должны быть комбайны класса 11-12 кг/с и даже выше  12 кг/с (2,8 %). И, наоборот, для низкой урожайности должны быть комбайны класса 1,5 кг/с (4,4 %) и 3 кг/с (9,67 %).

Таблица 3 – Типоразмерный ряд, структура комбайнового парка и нормативы потребности в расчете на 1000 га посевов зерновых колосовых по пиковой уборочной площади Fпик

Fпик , тыс. га

1,5 кг/с

3 кг/с

5-6 кг/с

6-7 кг/с

7-8 кг/с

9-10 кг/с

11-12 кг/с

>12 кг/с

Итого

физические

условные

физические

условные

физические

условные

физические

условные

физические

условные

физические

условные

физические

условные

физические

условные

физические

условные

ЮФО,

6157,2

-

-

1,0

0,6

1,2

1,2

0,2

0,21

0,7

1,0

2,6

4,3

0,7

1,5

-

-

6,4

8,9

РФ,

30307,2

-

-

0,4

0,2

2,5

2,5

1,3

1,6

1,3

1,8

2,6

4,5

0,2

0,4

-

-

8,3

10,9

Краснодар-

ский край 1120*)

-

-

-

-

Доля комбай-нов в%%  по классам: РФ

-

5

30

15

16

32

2

-

100

Краснодар-ский край

*)Примечание: в числителе приведены  расчетные данные, 

в знаменателе – фактические по краю.

       

Из общего количества рекомендуемого парка комбайнов для края  7432 шт. в физическом начислении и 8,7 шт. на 1000  га пиковой уборочной площади – в условном (по СК-5) шесть классов комбайнов должны иметь следующую структуру и состав: класс 1,5 кг/с требуется 328 единиц или 4,4 %;  класс 3 кг/с – 719 штук, или 9,67 %;  класс 5 кг/с – 3384 шт., или 45,5 %; класс 8 кг/с – 1843, или 24,8 %; класс 12 кг/с – 950 шт.,  12,8 %; класс 15 кг/с – 208 шт., 2,8 %. Такой парк обеспечит полное использование технических возможностей машин, окупаемость и снижение потерь урожая. Средняя нагрузка составляет 150,7 га по пиковой уборочной площади  на 1 физический комбайн и 115 га – на условный. При среднедневной производительности условного комбайна 14,1 га сроки уборки озимой пшеницы  в крае составят 8 дней. Фактическая  продолжительность уборки  озимой пшеницы в крае составляет не менее 20 дней. Следовательно, сокращение сроков уборки зерна в 2,5 раза за счет оптимального типажа комбайнов обеспечит дополнительный сбор зерна

537 тыс.т. Кроме пшеницы комбайны должны использоваться на уборке озимого ячменя, яровых колосовых, зернобобовых культур, сои, кукурузы на зерно и подсолнечника, но для этих культур требуется значительно меньше комбайнов, чем на уборке озимой пшеницы.

Разработанный ТКМ для технического обеспечения оптимальной системы уборочных технологий (таблица 4) включает кроме 6-ти классов комбайнов мобильное энергосредство ЕS-1 с валковой жаткой ЖХТ-9 (0,38 шт. на 1000 га), РИС-2 (0,27 шт. на 1000 га), «Biq Pack» (0,2 шт.), SPR-12 (0,2 шт.), очесывающую жатку «ОЗОН (2,1 шт.) и SR-4,2 (0,65 шт.), а также накопители-перегрузчики зерна ПБН-20 (4,8 шт.), дисковые бороны БДЛ-7 (5,8 шт.) и другую технику.

Таблица 4 – ТКМ для технического обеспечения оптимальной системы  ресурсосберегающих технологий комплексной уборки зерновых культур

Наименование и марка машины

Требуемое количество

на 1000 га пиковой уборочной площади, шт.

Зерноуборочный комбайн  1,5 кг/с

0,29

Зерноуборочный комбайн  3 кг/с

0,64

Зерноуборочный комбайн  5-6 кг/с

3,02

Зерноуборочный комбайн  7-8 кг/с

1,65

Зерноуборочный комбайн  11-12 кг/с

0,85

Зерноуборочный комбайн  > 12 кг/с

0,19

Итого:

6,6*)

Трактор К-3180

5,93

Трактор МТЗ-1221

0,20

Трактор МТЗ-920

1,6

Мобильное энергосредство ES-1

0,38

Прицепной измельчитель соломы РИС-2

0,28

Тракторный прицеп ТП-Ф-45

0,90

Стогометатель ПКС-1,6

0,44

Пресс-подборщик «Biq Pack»

0,20

Подборщик-транспортировщик-штабелеватель тюков SPR-12

0,20

Жатка валковая ЖХТ-9

0,38

Жатка очесывающая «ОЗОН»

2,10

Жатка очесывающая «SR-4,2»

0,62

Борона дисковая легкая БДЛ-7

5,80**)

Накопитель-перегрузчик зерна ПБН-20

4,8

Примечание: *)в том числе  УПА – 1,9 шт. на 1000 га  уборочной площади;

**)в том числе 1,9 шт./1000  га  – в агрегате с УПА.

Одной из принципиальных особенностей предложенной системы ресурсосберегающих технологий для края является новая технология уборки на базе многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата (УПА) с мощными полноприводными зерноуборочными комбайнами классов 8-12 кг/с и выше. Такой агрегат позволяет не только убрать урожай в предусмотренные агротехнические сроки и подготовить поле под урожай следующее

го года, но и использовать энергонасыщенные комбайны на других полевых работах, сократить общую потребность в тракторах на примере модельного хозяйства на 25%, улучшить показатели использования МТП хозяйства. При этом годовая загрузка комбайна TORUM возрастает до 733 часов вместо 250.

Обоснование оптимальных параметров и режимов работы УПА предусмотрено третьим блоком иерархической системы (см. рисунок 1).

В результате оптимизации УПА установлены максимальное значение критерия оптимизации Кб = 31,85 и минимум удельных затрат совокупной энергии ЕЗ = 389,3 МДж/т (рисунок 10). Из рисунка 10 видно, что подтверждается оптимальное значение рабочей скорости 8 км/ч.

  ЕЗ,



 

  5  6 7 8 9 р , км/ч

Рисунок 10 – Зависимость Кб и Ез от р

При максимальном значении критерия оптимизации Кб получены следующие оптимальные конструктивные параметры УПА: ширина захвата жатки комбайна Вр = 8 м, емкость бункера 10,5 м3, ширина захвата почвообрабатывающего орудия принимается равной ширине жатки комбайна. Емкость накопителя-перегрузчика VНП = 20 м3. Оптимальные эксплуатационные параметры следующие: производи­тельность УПА за 1 час сменного времени Wчк =  39,9 т/ч, рабочая скорость движения р = 8 км/ч, масса комбайна Gк =19781 кг, мощность двигателя УПА Ne = 492,5 кВт, масса почвообрабатывающей  машины Gм = 3500 кг. Оптимальное возможное тяговое усилие, создаваемое УПА на ровном участке (i = 0), составляет 34,9  кН. Для БДЛ требуется по результатам наших исследований 11,4…13,6 кН, а для «Кинзе-2000» – до  8,1 кН.

Анализ выполнения агротехнических требований УПА согласно экспериментальным исследованиям, как на уборке зерна, так и на лущении стерни позволяет сделать вывод, что предлагаемый УПА в полной мере соответствует

исходным требованиям, утверждённым МСХ РФ на указанную технологическую операцию.

Многофункциональный агрегат с полноприводным зерноуборочным комбайном может включать различные прицепные машины. Так, в период уборки зерновых колосовых на Кубани (июль) с ком­байном можно агрегатировать почвообрабатывающие машины БДЛ-7, ЛДГ-10 (с регулировкой  ширины захвата по ширине захвата хедера комбайна или очесывающего адаптера), БДТМ-7х2, БИГ и др. В этот же период для посева пожнивных культур с комбайном могут работать пропашные кукурузные сеялки прямого посева типа Кинзе-2000 или зерновые типа Грейт-Плейнз. Сеялки Кинзе могут высевать кукурузу, гречиху, а Грейт-Плейнз - сидераты, горчицу и др.

С нашим участием выполнена энергетическая оценка кукурузной сеялки Кинзе-2000 (по ОСТ-102.2-2002). При различных рабочих скоростях аг­регата в интервале 5,8…9,9 км/ч тяговое сопротивление сеялки составило 7,4…8,1 кН.

Энергетическая эффективность технологии уборки на базе УПА позволила установить, что предлагаемая технология имеет явное преимущество по экономии энергии и затрат труда. Предлагаемый вариант технологии обеспечивает снижение совокупных затрат энергии в расчете на 1 т зерна на 17,8 %, а трудовых затрат  – в 2,8 раза. Изучена также структура составляющих энергозатрат при работе зерноуборочного комбайна и УПА.

Разработанная методика инженерного расчета УПА позволяет определить его тяговые и энергетические возможности, рассчитать  гидропривод ходовой части комбайна с активным управляемым мостом и параметры компенсационных пружин прицепного устройства для агрегатирования почвообрабатывающего орудия. Требуемая мощность гидромоторов управляемых колес – 31,7 кВт,  передаточное отношение редуктора – 69,3. Компенсационные пружины должны иметь жесткость 96,5 Н/мм, максимальную силу сжатия – 7119 Н, ход пружины – 73,8 мм.

Анализ мощностного баланса УПА позволил установить затраты мощности на перекатывание агрегата Nf – 7…10,6 %, технологический процесс  NТП – 72…79,7 %, на тягу прицепного орудия NТ  – 2,5…4,1 % в зависимости от урожайности, приведенной подачи, ширины захвата хедера и рабочей скорости движения. При этом коэффициент использования мощности двигателя составляет 0,85…0,89.

В пятом разделе выполнена оценка экономической эффективности

результатов исследований методом наложения вариантов технического оснащения на объем работ типичного хозяйства – Госплемзавод «Красноармей­ский» Красноармейского района Краснодарского края. Цель работы – определить эффективность предлагаемой системы технологий и влияние, которое она оказывает в производственных условиях на сбережение трудовых, эксплуатационных затрат и топливных ресурсов. В качестве базы для сравнения выступали оптимальные составы машинно-тракторного парка хозяйства, выполняющего весь объем механизированных работ по возделыванию и уборке сельскохозяйственных культур в рамках традиционных и предлагаемых технологий. Первый вариант расчета (базовый) выполнялся применительно к севообороту хозяйства на основе применяемой техники и технологий, второй - с использо-ванием оптимальной системы технологий уборки и нового, разработанного автором многофункционального УПА. Расчет оптимального состава МТП для двух вариантов выполнен по методике ВНИПТИМЭСХ. Полученные показа­тели экономического эффекта от использования нашей разработки позволяют сделать вывод, что она обеспечивает существенное снижение всех видов затрат при выращивании продукции полеводства в типичном хозяйстве. Так, в новом варианте эксплуатационные затраты по сравнению с базовым сокращаются на 4046,8 тыс. руб., капитальные вложения – на 4347,1 тыс.руб., за­траты труда – на 10,8 %, интегральные затраты  –  на 4,7  %. Годовой экономический эффект от внедрения оптимальной системы технологий и уборочно-почвообрабатывающего агрегата составил 9,5 млн. рублей или 832,9 рублей в расчете на 1 га пашни.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В концепции создания оптимальной системы ресурсосберегающих технологий комплексной уборки зерновых культур в регионах с широким диапазоном распределения урожайности зерна представлена методология ее формирования с учетом рационального сочетания уборочных  площадей и альтернативных вариантов технологий уборки зерна и НЧУ. Обоснованные  в концепции ресурсосберегающие, адаптивные, экологические и экономические аспекты позволяют создать систему технологий комплексной уборки с конкретными параметрами производства конкурентоспособной продукции и минимальными потерями урожая.

2. В разработанной структурной схеме системного подхода к обоснованию оптимальной системы ресурсосберегающих технологий комплексной уборки зерновых колосовых культур с их техническим обеспечением представлены три уровня иерархии: 1 – оптимизация системы ресурсосберегающих технологий комплексной уборки зерновых колосовых культур; 2 – оптимизация технического оснащения выбранной системы технологий с  обоснованием типоразмерного ряда комбайнов и ТКМ; 3 – оптимизация параметров и режимов работы многофункционального уборочно-почвобрабатывающего агрегата (УПА) на базе энергонасыщенных полноприводных комбайнов классов  8-12 кг/с и выше с целью повышения эффективности их использования на других полевых работах.

3. Оптимальная система ресурсосберегающих технологий комплексной уборки зерновых колосовых культур для условий Краснодарского края, разработанная с использованием математической модели минимизации затрат производственных ресурсов (EЗ, ИЭ, ЗТр) и максимального значения  обобщенного критерия оценки Di для каждого i–го варианта технологии и их системы при различном диапазоне урожайности, обладает следующими отличительными принципами:

- эффективные способы уборки зерна (36,6 % – прямое комбайнирование; 28,1 % – раздельное; 35,3 % – очес зерна на корню) и НЧУ (мульчирующая технология – 36,6 %; валковая – 28,1 %, в том числе с прессованием соломы в тюки, подбором их, транспортировкой и штабелеванием одной машиной SPR-12 в

объеме 6,7 % от общей площади зерновых; подбором соломы  из  валков с уплотнением в прицепы ТП-Ф-45 и транспортировкой на ферму для скирдования – 7,1 %; подбор  валков  соломы  с  измельчением  и разбрасыванием по полю РИС-2 – 14,3 %);

- совмещение для мощных комбайнов технологических операций прямого комбайнирования на 36,6 % площади или очеса зерна на корню на 28,4 % с одновременной первичной обработкой почвы или посевом пожнивных культур (в соответствии с нашими патентами на изобретения);

- применение накопителей-перегрузчиков зерна вместо автомобильного транспорта, что способствует вместе с оптимальными агросроками уборки (4…9 дней) и мульчирующей технологией устранению тенденций потерь  гумуса и уплотнения подпахотных слоев почвы.

4. По критерию минимума функции затрат и потерь обоснован типоразмерный ряд и структура комбайнового парка численностью 7432 машины в физическом исчислении и 8,7 шт. на 1000 га пиковой уборочной площади озимой пшеницы – в условном (по СК-5). Для края необходимо 6 классов зерноуборочных комбайнов с предложенной структурой и составом.

Используя  графовую модель, рассчитаны нормативы потребности в других машинах ТКМ для технического обеспечения оптимальной системы уборочных технологий: мобильное энергосредство ES-1 с жаткой ЖХТ-9 – 0,38 шт. на 1000 га уборочной площади; пресс-подборщик «BiqPack» –  0,2; прицеп ТП-Ф-45 – 0,9; подборщик тюков – транспортировщик-штабелеватель SPR-12 – 0,20; РИC-2 – 0,27;  накопитель-перегрузчик зерна ПБН-20 – 4,8; стогометатель ПКС-1,6 – 0,44; тракторы К-3180 – 5,93; тракторы МТЗ-920 – 1,6; борона БДЛ-7 – 5,83; жатка очесывающая «ОЗОН»–  2,1; жатка очесывающая SR-4,2 – 0,62.

5. Учитывая вероятностный характер влияния внешней среды на производительность агрегатов уборочного комплекса с помощью коэффициентов влияния как случайной величины, подчиняющейся закономерностям  Бета-распределения, установлены  интервалы изменения коэффициентов влияния  [0; 1] и расхода ресурсов на уборочные процессы. При этом оптимальная система технологий обеспечивает затраты в следующем доверительном интервале: энергетических – 370,1…525,8 Мдж/т, трудовых – 0,30…0,43 чел.-ч/т,  эксплуатационных затрат – 756..869 руб./т. В варианте использования ДОН-1500Б на всей уборочной площади и во всем диапазоне урожайности ресурсов требуется значительно больше: энергетических – 633…792 МДж/т; трудовых – 0,91…1,14 чел.-ч/т, денежных – 1554…2220 руб./т. В варианте использования комбайна TORUM-740 на всей уборочной площади расход ресурсов по сравнению с ДОН-1500Б снижается: энергетические составили 530,2…663 МДж/т, трудовые – 0,24…0, 31 чел.-ч/т,  эксплуатационные затраты – 873…1119 руб./т. Оптимальная система технологий по сравнению с TORUM-740 снижает расход ресурсов:  энергетических в 1,2…1,4 и денежных – в 1,2…1,3 раза.

Математическое ожидание Di – критерия оптимальной системы технологий (0,75) свидетельствует о ее высокой эффективности функционирования на уборке зерна и НЧУ по сравнению с использованием ДОН-1500Б на всей уборочной площади (0,52) и TORUM-740 (0,66).

Экспериментальные и теоретические данные расхода производственных

ресурсов и эксплуатационно-технологических параметров системы технологий отличаются несущественно в пределах  0…16 процентов, что позволяет судить о близкой сходимости результатов и возможности их использования в проектных расчетах.

6. Синтезированная с целью расширения технологических возможностей комбайнов технологическая схема УПА включает полноприводной энергонасыщенный зерноуборочный комбайн с модернизацией управляемого активного заднего моста специальным демпферным устройством и прицепное к нему почвообрабатывающее орудие. При этом задний мост, управляя траекторией движения, одновременно решает динамическую проблему агрегатирования прицепной машины и добавляет путем воздействия на рамную конструкцию комбайна количество движения, которое не додает агрегату передний ведущий мост, пробуксовывающий в отдельные моменты его работы.

Предлагаемый УПА должен иметь ширину захвата 8 м, мощность двигателя 492,5 кВт, емкость бункера 10,5 м3, массу 19,8 т, массу прицепного орудия  3,5 т, при этом обеспечивается производительность 39,9 т зерна  за  1 час  сменного времени. УПА должен применяться в Краснодарском крае на  65 % уборочной площади колосовых культур.

Зависимости технико-экономических и эксплуатационных показателей многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата (Ne, Vб, Кб,VНП, Gmec,GТ,GМ, ЕЗ, Сб и др.) от условий и режимов работы адекватны, подтверждены критерием Фишера и подчеркивают эффективность предлагаемого способа уборки урожая с одновременной обработкой почвы.

7. В представленных  теоретических  предпосылках  создания необходимого тягового усилия для агрегатирования прицепного орудия к полноприводному зерноуборочному комбайну обоснованы необходимое тяговое усилие для этой цели, тяговый и мощностной балансы агрегата, разработана методика инженерного расчета УПА. Тяговое сопротивление прицепного орудия при массе комбайна 19,8 т не должно превышать 34,9 кН. Тяговое усилие на крюке УПА,  равное 34,9 кН, обеспечивает не только увеличение функциональных возможностей зерноуборочного комбайна, но и повышение эффективности за счет роста годовой его загрузки и снижения пиковой потребности в тракторах. Возможность агрегатирования УПА с дисковой бороной БДЛ-7 и пропашной сеялкой Кинзе подтверждено нашими экспериментальными исследованиями, а с другими почвообрабатывающими машинами (ЛДГ-15, БИГ-15, БДТМ-72 и др.) – расчетными данными по максимальным значениям коэффициентов удельного сопротивления указанных машин. 

Анализ мощностного баланса УПА позволил установить затраты мощности на перекатывание агрегата Nf  – 7…10,6 %, технологический процесс NТП – 72… 79,7 %, на тягу прицепного орудия  NТ  –  2,5…4,1 %  в зависимости от урожайности, приведенной подачи, ширины захвата хедера и рабочей скорости движения. При этом коэффициент использования мощности двигателя составляет  0,85…0,89.

8. Технологические,  технико-эксплуатационные, экономические и экологические параметры техноло­гии с применением УПА подчеркивают его высокую эффективность. Последний выполняет операции уборки зерна с одновре

менным рыхлением почвы, при этом общие потери зерна за комбайном не более 1,15 %, чистота зерна –  96,3 %, дробление – 0,6 %, удовлетворительное измельчение соломы (частицы до 12 см составляют 88 %), средняя глу­бина обработки почвы 4.5 см (± 0,9 см) при содержании комков размером до 2,5 см 75,2 %, высота гребней – 4,2 см. По экологическим параметрам глубина колеи от прохода комбайна не превышает 5 см, а удельное давление на почву – не выше 100 КПа. Предлагаемая технология уборки имеет преиму­щество по сравнению с раздельным выполнением операций по экономии энергии и затрат труда: совокупные затраты энергии снижаются на 19,5 %, а трудовые затраты – в 2,8 раза. В структуре составляющих совокупных затрат энергии на производственные процессы уборки урожая с одновременным рыхлением почвы и транспорти­ровки зерна на ток максимальную долю (35,1 %) занимают энергозатраты на производство и обслуживание уборочных машин (142,9 МДж/т), на втором месте  – энергозатраты на рабочий процесс уборки зерна и рыхления почвы (27,04 %), на третьем – энергозатраты на транспортировку зерна (14,76 %) и на последнем – энергозатраты живого труда (0,2 %).

Использование УПА на других полевых работах кроме уборки, как показали расчеты на примере модельного хозяйства, позволяет сократить общую потребность в тракторах на 25 %.

9. Агротехническая и эксплуатационно-технологическая оценки УПА на уборке озимой пшеницы подтвердили работоспособность его  конструкции, устойчивое выполнение технологического процесса и агротехнических требований как на уборку зерна, измельчение соломы, так и на первичную обработку почвы. Эксплуатационно-технологические коэффициенты практически соответствуют техническому заданию и по результатам контрольной смены имели следующие значения: коэффициент технологического обслуживания составил 0,8, надежности технологиче­ского процесса – 0,98, использования сменного времени – 0,65, а эксплуатационного – 0,5. Производительность агрегата в составе РСМ-181 и БДЛ-7 на уборке озимой пшеницы с урожайностью 6 т/га составила 3,4 га за 1 час сменного времени, расход топлива – 22,1 кг/га.

Показатели устойчивости движения УПА, определяемые по равномерности рабочей скорости движения, свидетельствуют о надежном протекании технологического процесса: среднеквадратическое отклонение  рабочей скорости движения составило = ± 0,6 км/ч, а коэффициент вариации  = 7,4 %.

На основании исследований УПА предлагается в Федеральный регистр технологий (адаптер Р-АТП-1.3.П.2.3 «Уборка зерновых, зернобобовых, масличных и крупяных культур») включить новую базовую машинную технологическую операцию «Прямая комбайновая уборка зерновых культур с  измельчением и разбрасыванием НЧУ по поверхности поля, одновременным  его лущением и заделкой стерни и измельченной соломы  в почву».

10. Показатели экономической эффективности предлагаемой системы технологий, определяемые методом наложения расчетов на типичное хозяйство (ГПЗ "Красноармейский" Красноармейского района Краснодарского края) по сравнению с базовой, значительно улучшаются. Эксплуатационные затраты со­кращаются на 4,1 млн.руб., капитальные вложения – на 4,4 млн.руб., затраты труда  – на 10,8 %, интегральные затраты – на 4,7 %. Годовой экономиче­ский

эффект предлагаемой разработки в типичном хозяйстве на площади пашни 11397 га составляет 9,5 млн. руб. или 832,9 руб. на 1 га пашни.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях,

рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ

1. Абаев В.В. Ресурсосберегающая экологически безопасная технология уборки зерновых колосовых культур методом очеса/ Г.Г. Маслов, Е.И. Тру­билин, В.В Абаев, А.Н  Медовник, М.Н. Тимофеев, Л.Ф. Мечкало // Техника и оборудование для села, № 4, 2006. –  С. 31-32.

2. Абаев В.В. Совершенствование комбайновой уборки зерновых колосовых культур/Г.Г. Маслов, Е.И. Трубили, В.В Абаев//Механизация и электрификация сельского хозяйства, 8, 2007. – С. 4-5.

3. Абаев В.В Уборочно-транспортный комплекс нового поколения/ Г.Г. Маслов, В.В. Абаев, В.И. Масловский//Труды КубГАУ. Вып. 4(13) –  Краснодар, 2008. –  С. 199-204.

4. Абаев В.В Перспективные варианты технологии уборки зерновых колосовых культур / Г.Г Маслов, Е.И Трубилин, В.В. Абаев // Тракторы и сельхозмашины, 12, 2008. –  С. 42-44.

5. Абаев В.В. Рациональный типаж комбайнового парка для условий Краснодар­ского каря /Г.Г. Маслов, В.В. Абаев//Тракторы и сельхозмашины, 12, 2009. – С. 51-53.

6. Абаев В.В. Зависимость затрат на уборку зерновых колосовых культур от структуры комбайнового парка / В.В. Абаев // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1, 2009. –  С 4-5.

7. Абаев В.В. Определение эффективности использования убороч­но-почвообрабатывающего агрегата / Г.Г Маслов, В.В. Абаев // Механиза­ция и электрификация сельского хозяйства, 1, 2009.  – С. 6-7.

8. Абаев В.В. Рациональное распределение уборочных площадей по вариантам перспективных технологий /В.В. Абаев//Труды КубГАУ, Вып. 5 (26) – Краснодар, 2010. – С. 138-141.

9. Абаев В.В Агрегат убирает, пашет, сеет... /В.И. Масловский, В.В. Абаев// – Сельский механизатор, 7, 2008. – 6 с.

10. Абаев  В.В.  Параметры  оптимальной  системы  технологийкомплексной уборки зерновых культур /В.В. Абаев, Е.И. Трубилин, Г.Г.Маслов//Труды КубГАУ, Вып. 2 (29) - Краснодар, 2011. - С. 167-169.

11. Абаев  В.В.  Стратегические  направления  уборки  зерновыхколосовых культур на Кубани / В.В. Абаев, Г.Г. Маслов, Е.И. Трубилин (Политематичекский научный журнал Кубанского госуд. универс. Научный журнал) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - № 06(70). С. 295-305. - Режим доступа:  http//ej.kubagro.ru/2011/06/pdf/20.pdf, 0,688 у.п.л.

12. Абаев  В. В.  Повышение эффективности  функционирования оптимальной системы технологий уборки зерновых культур / В.В. Абаев// Политематичекский  сетевой  электронный  научный  журнал  КубГАУ

[Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. № 06(70). С.  1-14. - Режим доступа: пир: http//ej.kubagro.ru/2011/06/pdf/01.pdf, 0,875 у.п.л.

13. Абаев В.В. Сокращение потребности в тракторах за счет использования полноприводных комбайнов на полевых работах/Г. Г. Маслов, В.В Абаев// (Политематичекский электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2011. - № 06(70). С. 617-631. - Режим доступа: пир: http//ej.kubagro.ru/2011/06/pdf/44.pdf, 0,938 у.п.л.

14. Абаев В. В Требования  к  комплексной  механизации  работ уборочного комплекса/ В.В. Абаев// Техника и оборудование для села, №, 5, 2011. – С. 31-33.

15. Абаев В.В. Энергетическая  эффективность  технологии уборки зерновых культур с применением уборочно-почвообрабатывающего агрегата /Г.Г. Маслов В.В., Е.И. Трубилин, В,В. Абаев //Труды КубГАУ, Вып. 4 (31), 2011. – С. 150-153.

16. Абаев В. В. Оптимальная система ресурсосберегающих технологий комплексной уборки зерновых колосовых культур на Кубани/В.В. Абаев, Е.И.Трубилин, Г.Г. Маслов//Тракторы и сельхозмашины, 8, 2011. –  С. 50-54.

17. Абаев  В.В.  Энегетическая эффективность технологии уборки зерновых культур с применением уборочно-почвообрабатывающего агрегата. /В.В. Абаев, Е.И. Трубилин, Г.Г. Маслов//Труды КубГАУ, Вып. 4 (31) - Краснодар, 2011. - С. 235-238.

Монографии, методические указания, рекомендации

18. Абаев В.В. Машинно-технологическое обеспечение ресурсо-сберегающих процессов уборочно-транспортного комплекса с применением уборочно-почвообрабатывающего агрегата/Монография// – Краснодар: КубГАУ, 2009. –  287 с.

19. Абаев В.В. Ресурсосберегающая технология обработки тяжелых почв Кубани/Е.И. Трубилин, С. М. Сидоренко, В.В. Абаев, Г.Г Маслов, М.И. Чебо­тарев// –  Краснодар: КубГАУ, 2004. –  160  с.

20. Методика инженерного расчета уборочно-почвообрабатывающего агрегата.  (Методические указания). –  Краснодар, КубГАУ, 2010. – 10 с.

21. Абаев В.В. Методические указания к расчету энергетической эффективности машинно-тракторных агрегатов  /Г.Г.Маслов, С.М.Сидоренко, В. В. Цыбулевский, В. В. Абаев, В. И. Масловский, А.П. Карабаницкий// – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 35 с.

22. Технологии уборки зерновых культур с использованием перспективной техники: Рекомендации/В.А. Анисимов, А.В. Анисимов, М.П. Васин, Е.И. Трубилин, Г.Г. Маслов, С.В. Гаркуша, С.И. Шаталов, В.В. Абаев. – Краснодар, 2011. – 126 с.

Патенты на изобретения, патенты на полезную модель

23. Способ уборки урожая и утилизации НЧУ и устройство для его
осуществления / патент РФ № 2307498, опубликовано 10.10.07. Бюл. № 28 //  Г.Г. Маслов, Е. И. Трубилин, С. М. Сидоренко, В. В. Абаев.

24. Абаев В.В. Устройство для уборки урожая зерновых культур и утилизации незерновой части урожая/Э.И. Липкович, B.C. Василенко, Г.Г. Маслов,  Е.И. Трубилин, В.В. Абаев, В.Р. Никулин//патент РФ № 2369078. Заявка № 2008227739. Зарегистрировано в государственном реестре изобретений РФ 10.10.2009 г.

25. Дисковая  борона/патент  РФ  на полезную  модель  № 68225, Зарегист­рировано 27.11.2007//В. В. Абаев, В. К. Носенко.

26. Подшипниковый узел режущего механизма дисковой бороны /патент РФ на полезную модель № 66342. Зарегистрировано в Государствен­ном реестре полезных моделей РФ 10.09.2007//В. В. Абаев, В. К. Носенко.

27. Плуг-лущильник дисковый/патент на полезную модель №14797, опубликовано 10.09.2000, Бюл.№ 25//Абаев В.В., Белобрицкий Н.М.

28. Дисковое почвообрабатывающее орудие/патент РФ на изобретение  № 2299534, опубликовано 27.05.2007. Бюл. № 15//Абаев В.В., Абаев Ю.В., Пронь А.С., Кисова В.И., Кузнецов Г.Я.

Свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

29. Оптимизация параметров и режимов работ многофункционального агрегата для уборки зерновых культур с одновременной обработкой почвы/  Г.Г Маслов, В.И Масловский, В.В. Цыбулевский, В.В. Абаев//Свидетельст­во о регистрации программы для ЭВМ № 2008613883. Зарегистрировано в реестре программ 16.10 2008.

30. Оптимизация рабочей скорости агрегата по максимальному значению коэффициента биоэнергетической эффективности/ Г.Г Маслов, В.И Маслов-ский, В.В Цыбулевский, В.В Абаев//Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2008613882. Зарегистрировано в реестре программ 25.08.2008.

31. Оптимизация продолжительности уборки зерновых культур по затратам совокупной энергии/Г.Г Маслов, В.М Масловский, В.В Цыбулевский, В.В Абаев//Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008614989. Зарегистрировано в реестре программ 21.08.2008.

32. Зависимость коэффициента использования времени смены зерноуборочного комбайна от его пропускной способности/Г.Г Маслов,  В.И. Ма­словский, В.В. Цыбулевский, В.В. Абаев//Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008614989. Зарегистрировано в реест­ре программ 21.08.2008.

33. Абаев В.В. Зависимость ширины захвата уборочно-почвообрабатывающего агрегата от пропускной способности молотилки комбайна / Г.Г. Маслов, В.В. Цыбулевский, В.В. Абаев, А.П. Палапин, А.Ю. Балалаев//Свидетельство о государственный регистрации программы к ЭВМ, № 2009613079. Зарегистрировано в реестре программ 15.06.2009.

34. Абаев В.В. Зависимость мощности двигателя многофункцио-  нального уборочно-почвообрабатывающего агрегата от пропускной способности мо­лотилки комбайна/Г.Г. Маслов, В.В. Цыбулевский, В.В. Абаев, А.П. Пала­пин, О.В. Шпаченко//Свидетельство о государственной регистрации про­граммы к ЭВМ, № 2009613082. Зарегистрирован в реестре программ

15.06.2009.

35. Абаев В.В. Зависимость мощности двигателя многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата от его массы/Г.Г. Маслов, В.В. Цыбулевский, В.В. Абаев, А.П. Палапин, О.В. Шпаченко//Свидетель­ство о государственной регистрации программы к ЭВМ, № 2009613081. Зарегистрирован в реестре программ 15.06.2009.

36. Абаев В.В. Зависимость массы многофункционального уборочно-почвообрабатывающего агрегата от пропускной способности молотилки комбайна и ширины его хедера/Г.Г. Маслов, В.В. Цыбулевский, В.В. Абаев, А.П. Палапин, А.А. Бортников//Свидетельство о государственной регистрации программы к ЭВМ, № 2009613173. Зарегистрирован в реестре про­грамм 18.06.2009.

Статьи в других изданиях

37. Абаев В.В.  К  актуальности  синтеза  уборочно-почвообрабатываю-щего агрегата. Депонировано под № 26 ВС. – 2008. Рукопись аннотирована в 4.2 выпуске электронного издания БД "Агрос" № 0220510769 в НТЦ «Информрегистр» за 2008 г. –  7 с.

38. Абаев В.В  Тенденции  и  перспективы  мирового комбайностроения. Депонировано под № 25 ВС. – 2008. Рукопись аннотирована в 4.2 выпуске электронного издания БД "Агрос" № 0220510769 в НТЦ «Информрегистр» за 2008 г. – 11 с.

39. Абаев В.В. Современные требования к комплексной механизации уборки зерновых культур. Депонировано под № 24 ВС. – 2008. Рукопись  аннотирована в 4.2 выпуске электронного издания БД "Агрос" № 0220510769 в НТЦ «Информрегистр» за 2008 г. – 11 с.

40. Абаев В.В. К решению проблемы комплексного проведения уборки зерновых культур. Депонировано под № 23. – 2008. Рукопись аннотирована в 4.2 выпуске электронного издания БД "Агрос" № 0220510 в НТЦ «Информрегистр» за 2008 г. – 8 с.

41. Абаев  В.В.  Новое поколение машин технологий в полеводстве/ Г.Г Маслов, Е.И Трубилин, В.В. Абаев//Сельские зори, № 9, 2005. –  С. 43-45.

42. Абаев В.В. К проблеме создания многофункционального агрегата/ В.Н. Масловский, В.В. Абаев//Энерго- и ресурсосберегающие технологии и установки (Материалы научной конференции факультета механизации КубГАУ). – Краснодар, 2008. –  С 42-46.

 





© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.