автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Методология формирования нормативной базы оснащения машинно-технологических станций средствами механизации процессов в земледелии и обеспечения их технологической и эксплуатационной надежности

На правах рукописи

Сидыганов Юрий Николаевич

!

Методология формирования нормативной базы оснащения машинно-технологических станций средствами механизации процессов в земледелии и обеспечения их технологической и эксплуатационной надежности

Специальности: 05.20.01 - технологии и средства

механизации сельского хозяйства

05.20.03 - технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин 2003 г.

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете

Научный консультант - заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Еникеев Виль Гумерович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Сковородин Василий Яковлевич; заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, академик РАСХН

Кряжков Валентин Митрофанович;

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, Шеповалов Вячеслав Дмитриевич

Ведущая организация: Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СЗ НИИМЭСХ)

Защита состоится " 05 " декабря 2003 года в 14 часов 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 220.060.06 в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу: 196601, г.Санкт-Петербург -Пушкин, Петербургское шоссе, д.2, СПбГАУ, ауд. 2-719.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан "О!" ноября 2003 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Б.И. Вагин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства зависит от качества его технической оснащенности, которая формируется в зависимости от специализации хозяйств, зональных природно-климатических особенностей, а также от качества организации системы, предназначенной для обеспечения товаропроизводителей техникой, при необходимости её восстановления и поддержания в работоспособном состоянии.

Реорганизация сельскохозяйственного производства страны, которая повлекла за собой акционирование предприятий АПК и закрепление за ними технических средств, сделала практически неэффективным сохранение в них предприятий, отвечающих за обеспечение средствами механизации трудоемких процессов. Анализ основных показателей хозяйственной деятельности АПК Республики Марий Эл свидетельствует о неудовлетворительном её состоянии, необходимости создания здесь системы для обеспечения АПК техническими средствами, а также повышения их технологической и эксплуатационной надежности.

Переход к рыночным отношениям остро ставит проблему повышения эффективности использования технических средств АПК в Республике Марий Эл. Отмеченное является следствием высокой себестоимости механизированных работ. При этом необходимо иметь в виду и отсутствие у товаропроизводителей средств на приобретение новой техники из-за резкого роста стоимости сельскохозяйственной техники и диспаритета цен на неё и сельскохозяйственную продукцию.

Перечисленное выше характеризует в целом снижение технического потенциала предприятий АПК, что сказывается на своевременности выполнения технологических операций в соответствии с агротехническими требованиями, снижении качества работы мобильных и стационарных &грсгйтов} а. следовательно, и на недополучении сельскохозяйственной продукции отраслей растениеводства и животноводства.

Таким образом актуальность решения сложной проблемы повышения качества и своевременного выполнения механизированных работ заключается в практической реализации проблемных вопросов, имеющих непосредственное отношение к методологии оснащения и использования в сельхоз-производстве технических средств в условиях создания развитой сети машинно-технологических станций (МТС), использования алгоритмических и микропроцессорных средств оценки качества функционирования сельскохозяйственных агрегатов (СХА) и технологических комплексов, а также организации управления их техническим состоянием.

Цель работы - способствовать повышению эффективности сельскохозяйственного производства на основе формирования нормативной базы оснащения МТС средствами механизации АПК и обеспечения их работоспо-

собности.

Научную новизну работы составляют:

- концептуальная и информационная модели объекта исследования, учитывающие формирование средств технической оснащенности сельскохозяйственного производства во взаимодействии с производственно-техническими системами, обеспечивающими восстановление работоспособности, технологическую и эксплуатационную надежность технических средств АПК, своевременное выполнение трудоёмких процессов в земледелии, послеуборочной обработке сельскохозяйственной продукции и животноводстве;

- критерии и методы оценки качества технической оснащенности сельскохозяйственного производства как многоуровневой системы с учётом вероятностных характеристик и условий её эксплуатации;

- методологии размещения машинно-технологических станций в зонах республики с учётом специализации хозяйств и вероятностных нормативов их оснащения энергетическими средствами, сельскохозяйственными машинами и технологическим оборудованием;

- приёмы и методы оценки качества технологических и энергетических процессов мобильных и стационарных агрегатов с целью обеспечения их эксплуатационной надежности;

- методология управления техническим состоянием машин и агрегатов посредством разработки методов и технических средств, обеспечивающих их работоспособность;

- комплексное решение проблемы технической оснащенности сельскохозяйственного производства путем создания технологических станций и их нормативного оснащения машинами и агрегатами, предназначенными для выполнения механизированных работ в технологиях возделывания и переработки сельскохозяйственных культур и технологического оборудования.

Практическую значимость работы представляют:

- алгоритмы и программы для установления вероятностных нормативов технической оснащенности машинно-технологических станций, предназначенных для выполнения трудоемких механизированных процессов у товаропроизводителей;

- алгоритмы и программное обеспечение для расчета технологических карт и оптимизации состава, структуры и использования технических средств для производства сельскохозяйственной продукции в Республике Марий Эл;

- методы формирования технической оснащенности послеуборочной обработки зернового вороха;

- алгоритмы и программы контроля качества энергетических и технологических процессов работы сельскохозяйственных средств;

- методы спектрального анализа вибраций узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин;

- универсальные микропроцессорные устройства для диагностирования технического состояния энергетических средств сельскохозяйственных ма

шин и агрегатов с целью обеспечения их технологической и эксплуатационной надёжности;

- алгоритмы и программное обеспечение оптимизации технических требований для обоснования периодичности технического обслуживания и ремонта машин и оборудования с учётом региональных особенностей организации ТО и ремонта по результатам диагностирования.

Объекты исследований составили технологические процессы и технологии возделывания сельскохозяйственных культур (на примере зерновых и зернобобовых культур, картофеля), осуществляемые мобильными СХА, послеуборочной обработки зерна и производства продукции животноводства, реализуемые стационарными машинами и агрегатами; процедуры обеспечения технологической и эксплуатационной надежности средств механизации процессов в земледелии; методы и средства имитационного моделирования.

Реализация результатов исследования. Они составили:

- результаты исследований, включенные в книгу «Ресурсосбережение при технической эксплуатации сельскохозяйственной техники» (в соавторстве), допущенную Департаментом технической политики Минсельхоза РФ в качестве справочного пособия для специалистов сельскохозяйственных предприятий, научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций и учебных заведений;

- вибрационный метод и технологию диагностирования узлов и агрегатов сложных уборочных машин и машин послеуборочной обработки зерна;

- разработанные и внедренные в производство комплекты переходных устройств, используемых в диагностической установке КИ-13950 ГОСНИТИ, малогабаритных электронных приборах КИ-28062-ГОСНИТИ-СПГАУ (модернизированный) и «Вибронавигаторе» (а.с. №1653596, патент №2020428);

- алгоритмы и программное обеспечение установления вероятностных нормативов технической оснащенности машинно-технологических станций средствами механизации, контроля качества энергетических и технологических процессов работы СХА, микропроцессорные устройства диагностирования технического состояния машин сельскохозяйственного назначения, бизнес-план для финансирования создания и работы МТС и технологические карты возделывания сельхозкультур, рекомендованные Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Марий Эл для широкого внедрения в хозяйствах республики и на предприятиях ОАО «Ма-рагропромтехснаб»;

- результаты исследований по диагностированию технического состояния сложных уборочных машин и энергетических средств, принципиальные схемы микропроцессорных устройств, алгоритмы и программное обеспечение по оценке эксплуатационной надежности, переданные в головные сельскохозяйственные научно-исследовательские учреждения.

Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на Всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве» (г. Минск, 1989); постоянно действующем научно-техническом семинаре стран СНГ «Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей» (г. Санкт-Петербург, 1993 и 1994 гг.); 3-ей Международной научно-технической конференции «Экология и сельскохозяйственная техника» (СЗ НИИМЭСХ, г. Санкт-Петербург, 2002 г.); Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции (ГНУ ВИМ, г. Москва, 2002 г.); Международной научно-практической конференции «Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе» (МГАУ, г. Москва, 2002г.); 8-ой Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, 2002 г.);. Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» (МГТУ им. Н. Э. Баумана, г. Москва, 2002 г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (1987-2003 г.г.).

Результаты научно-исследовательской работы были также представлены на ВВЦ и постановлением № 13 от 19.02.2002г. и № 109 от 19.12.2002г. отмечены медалями «Лауреат ВВЦ».

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 68 опубликованных работах, трех монографиях (объёмом 7 п.л., 48 п.л. и 28 п.л.), 13 статьях в центральных научных журналах.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, девяти разделов, обших выводов, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 663 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка и 69 таблиц. Список литературы включает 422 наименования, 47 из которых на иностранных языках. В приложении приведены таблицы, тексты исходных программ для ЭВМ, документы, отражающие уровень практического использования результатов исследований, копии авторского свидетельства и патента.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

«Состояние вопроса и задачи исследований».

Состояние сельскохозяйственного производства Республики Марий Эл обусловлено общей кризисной ситуацией в регионе. За годы реформ произошёл спад физического объёма производства во всех отраслях агропромышленного комплекса, объём производства продукции в 2000 году соста-

вил 57,2% от уровня 1990 года. За период 1990-2001 года сократилась доля производства сельскохозяйственной продукции сельхозпредприятиями (с 75,0% в 1990 году до 39,8% в 2001 году).

Причины сложившегося положения кроются в мощном воздействии накопленных за годы реформ негативных факторов, в том числе и низкая обеспеченность предприятий сельскохозяйственной техникой. Исходя из главных принципов научно-обоснованного размещения отраслей сельского хозяйства, характеризующего его специфические особенности, на территории РМЭ выделено четыре природно-климатические зоны: Центральная, Северо-Восточная, Юго-Западная и Западная, имеющие существенное различие. В сельском хозяйстве РМЭ ведущее место занимает земледелие, в частности производство зерна, выращивание овощей, картофеля, льна-долгунца, а в структуре сельскохозяйственного производства продукции животноводство составляет 48%, а растениеводство - около 52% в общем объеме продукции сельского хозяйства. При этом у товаропроизводителей неудовлетворительно организовано и обеспечение технологической и эксплуатационной надёжности мобильных и стационарных машин и агрегатов, а эффективность использования технических средств не обеспечивается своевременным техническим обслуживанием и ремонтом, базирующихся на современных методах и средствах технического диагностирования.

Анализ марочного состава энергетических средств, парка сложных уборочных машин и стационарных технических средств послеуборочной обработки сельскохозяйственной продукции и машин для механизации технологических процессов животноводческих ферм показал, что он не претерпел существенных изменений, не изменились и методы диагностирования его технического состояния.

В связи с этим решение проблемы повышения эффективности сельхоз-производства, имеющая отношение к методологии оснащения и использования средств механизации процессов в земледелии в условиях МТС и обеспечения их работоспособности предопределяет актуальность и народнохозяйственную значимость данного исследования.

«Критерии и методы формирования технической оснащённости мяпшн-но-технологических станций с учётом вероятностных условий их работы».

Информационная модель объекта исследования может быть представлена как сложная система. В такой системе с ¡+е+/+т входами и л+/+.?+/> выходами часть входов управляема и определяется п - мерным вектором В(ЬиЪ2,...Ъ) - объемами работ, предназначенными для выполнения сельскохозяйственными агрегатами в агропериоды, и е, / - мерным вектором Х°(х/'>,х2('>,■ ■ ■ ,х2 х}2>) ~ набором тракторов и сельскохозяйственных машин, позволяющих составить альтернативные варианты агрегатов для их использования на одномерных работах. Другая часть входов, представленная т - мерным вектором Е(е1,е2,...ет), неуправляема и непосредственно не измеряется. Составляющие вектора Е характеризуют зональные природно-

климатические условия, от которых зависят объем механизированных работ, производительность технических средств, а следовательно, и их состав, структура и режим использования, обеспечивающие заданное качество выполнения технологической операции (рис.1).

Выходные характеристики системы определяются п - мерным вектором ВфР'.Ър- механизированными работами, выполненными в соответствии с агротехническими требованиями у, 5 агрегатами, где у и 5 соответственно рациональные наборы тракторов и сельскохозяйственных машин.

Скалярный выход значение которого определенным образом зависит от состояния входов

£} = А^,Х°иЕ\ (1)

где А - оператор преобразования трех векторных аргументов, определяет обобщенный показатель качества системы или критерий оптимальности системы и может быть задан в аналитической форме.

Если часть выходов В' и X зависит от Е, и В, то должны иметь место неравенства вида

-V-

«1 е2 1 1 ез !

' 1 ■ ▼ 1

-Г 1 а"'! к'" ! 1 1

1 \ хп *2.2 \

1 ' г Г ' \ \ 4

12

Чр

X

Рис. 1. Модель функционирования технической оснащенности сельхозпрошводства

Х^(х°,Е,в)>0 , (2)

отражающие ограничения, накладываемые на свободу выбора параметров Х(хи, х2,2,...х^, выделенных в пространстве управляемых параметров в область где определены их допустимые значения.

Таким образом, задача оптимизации заключается в максимизации (или минимизации) показателя качества <2 путем соответствующего выбора вектора управляемых параметров Х° , удовлетворяющих наложенным ограничениям.

Процедура многопараметрической оптимизации сводится к нахождению одного из векторов Х*е (одного из вариантов состава, структуры и режима использования средств технической оснащенности), которые удовлетворяют неравенствам

0(Х°,Е,В)£а°>&, Х^(х°,Е,в)>0, (3)

где £-заданный уровень качества системы; & - ее наименьшее значение.

В целом мы можем говорить о качестве функционирования реальной системы средств технической оснащенности и о том, что она функционирует в соответствии с установленными требованиями, когда фактическая обобщенная оценка качества ее состояния и совокупность дополнительных оценочных показателей меньше (или равны) значений £тР и д°р, полученным в результате оптимизации многопараметрического объекта, причем д'р - могут не являться экстремальными оценками. Условие нормального функционирования системы может быть записано так

В современных условиях, когда на первый план выступает энергетическая составляющая в себестоимости продукции растениеводства и животноводства целесообразным становится использование критерия, минимизирующего заграты энергии на производство единицы продукции.

Отмеченное в данном разделе позволяет выбрать критерии оптимальности и сформировать целевые функции при оптимизации средств технической оснащенности сельского хозяйства с целью установления оценочных показателей системы.

Вычисленные в результате решения задачи оптимизации технической оснащенности полигоны распределения вероятностей Р,(0), плотности /(О) и функции распределения Р(0) значений функционалов позволяют с определенной достоверностью оценить вероятность появления в их выборке определенных значений, а следовательно, и судить о параметрах парка технических средств, который также с определенной вероятностью обеспечит выполнение механизированных работ в прогнозируемых зональных природно-климатических условиях.

В качестве процедуры формирования оптимального состава, структуры и режима использования средств технической оснащенности был принят метод обобщенного градиента. В формализованном виде задача управления в общем виде может быть представлена таким образом:

/(х)—> тах(тт), хе £2

П : Ь(х) = 0 5(х)<0; хн <х<хв.

При этом предполагается, что целевая функция f(x) и ее первая и вторая производные по всем переменным существуют и непрерывны. Предполагается, что компоненты градиента могут быть записаны в аналитическом виде или с достаточной точностью вычислены с помощью численных методов.

Поскольку градиент скалярной функции направлен в сторону наискорейшего увеличения функции, т.е. наискорейшего подъема, то он перпендикулярен линии уровня f(x) в данной точке. Вектор, противоположный этому градиенту (отрицательный градиент, антиградиент), направлен в сторону наискорейшего спуска.

В основе градиентного метода лежит формула:

а<к+!) =ак -aVf(x(k)), (6)

где а - заданная положительная константа (коэффициент шага), которую целесообразно иметь не постоянной, а переменной и определять ее значение на каждом шаге итерации

а(М)

= ак). (7)

Целесообразно оптимизировать величину«4 для обеспечения ее наискорейшего попадания в точку минимума. Значения et вычисляются путем решения задачи минимизации функции на (к+1) от шага вдоль направления антиградиента с помощью одномерного поиска

(p(<x) = f[c(k)-a(k)Vf(x{k)^ min. (8)

В основу алгоритма формирования состава, структуры и режима использования средств технической оснащенности сельхозпроизводства и был положен вышеизложенный метод.

В соответствии с общей теорией множества техническая оснащенность земледелия, состоящая из конечного числа элементов, составляет конечное множество. Отдельные уровни иерархии технической оснащенности являются подмножествами элементов множеств более высокого уровня, т.е.:

h = Ъь , г2=т, Уз=т, (9)

1=1 1=1 1=1

где знак JJ означает объединение множеств; У; - техническая оснащенность природно-экономических зон; У2 - техническая оснащенность специализированных объединений; Y3 - техническая оснащенность технологий; У4 - энергомашины и агрегаты.

Для технической оснащенности земледелия, как и для любых конечных множеств, выполняются свойства коммутативности, ассоциативности и дистрибутивности, означающие возможность перестановки отдельных подсистем на всех уровнях иерархии и возможность их комбинирования в различных сочетаниях, например, объединение машин в комбинированные агрегаты, взаимосвязь различных технологических комплексов для возделывания отдельных культур.

Множество Y2 - техническая оснащенность сельскохозяйственного пред-

приятия не является простой суммой технических оснащенностей отдельных технологий, т.к. одни и те же энергомашины и агрегаты могут использоваться в различных технологиях, т.е.

Г\У3*0, (Ю)

1=1 п

где 0 - пустое множество, не содержащее никаких элементов, а знак | | -

пересечение множеств, т.е. их общие элементы.

Это означает, что при оценке показателей технической оснащенности отдельной технологии, недостаточно рассматривать данную технологию в отрыве от технической оснащенности всего предприятия, а необходимо также получать показатели данной технологии в комплексе с техническими оснащенностями всех культур, возделываемых в данном хозяйстве. В соответствии с этой схемой техническая оснащенность конкретной технологии является объединением следующих множеств:

= (П)

Каждая из перечисленных частичных технических оснащенностей в свою очередь состоит из отдельных энергомашин и агрегатов, выполняющих данные виды работ, т.е.

/ь I

Уз =т- о2)

1=/

Учет внешних воздействий в задаче оценки и формирования технической оснащенности существенно усложняет процедуры поиска ее рациональных параметров, а вероятностная природа условий функционирования обуславливает разработку процедур статистической оптимизации. В этом случае значения критериев оптимальности также становятся вероятностными величинами.

При разработке моделей функционирования технической оснащенности в каждом конкретном случае необходимо учитывать главные составляющие вектора условий функционирования, и, следовательно, влияющих на потребность в технических средствах. К таким составляющим относятся в первую очередь сроки выполнения работ, их продолжительность, а также сменная производительность СХА, зависящие от квалификации механизаторов, эксплуатационной и технологической надежности технических средств.

«Формализация методов обеспечения эксплуатационной и технологической надежности сельскохозяйственных агрегатов и формирование оценок качества их функционирования».

В основу решения задач, имеющих целью обеспечение эксплуатационной и технологической надежности СХА и комплексов, положенных в структурные схемы производства продукции земледелия (рис. 2), преобразующая входные воздействия в виде условий функционирования Х(Гд) в

выход Y(ГJ, определяющий количество и качество производимой продукции. Подсистемами в данной системе будут в основном последовательно соединенные (в надежностном смысле) технологические процессы, выполняемые комплексами мобильных и стационарных магнии и агрегатов, например: 1 - предпосевная (предпосадочная) подготовка материала; 2 - подготовка почвы; 3 - посев (посадка) сельскохозяйственных культур и уход за ними; 4 - уборка и 5 - послеуборочная обработка урожая.

Рис 2. Модель функционирования технологического процесса производства продукции растениеводства

Условия работы Х(Г) СХА, а соответственно, и результаты их функционирования ^/"^представляют собой q-мерные вероятностно-статистические поверхности, характеризующиеся как случайные поля.

Наиболее полными характеристиками таких случайных полей будут т-мерные распределения вероятностей, т.е. функции

(13)

= Р[х(Г,!, ti) < xj; х(Гj2, t2) <*_>;...,•

(Eqm' tm) ^Xnil

и плотность распределения

f(xi, Х2,...,хт;ГjiГim;tI,t2>--->tm)=

(14)

лт

rqm;t,,t2,...tjj[

Эх/ ,дх2, дхт

Однако, в большинстве случаев достаточно ограничиться рассмотрением случайных функций X(t) или Х(1), которые классифицируются как случайные процессы и являются частными случаями случайного поля.

Функционирование машины - это ее реакция на входные воздействия, которые заданы многомерным вектором X(t)={xi(t);.x2(t);...; x,(t);...;x„(t)}. Результат ее работы - выходной m-мерный вектор Y(t)={yj (t); y>2(t);...; y,(t);»; Ут(0)> который определяет состояние машины и ее технологического процесса. Управление состоянием агрегата и его технологическим процессом осуществляется входным воздействием, представляющим собой ¿-мерный вектор управления U(t)={ui{t); u2(t);...; u,(t);...; uk(t)}. При оптимизации энергетических и технологических процессов необходимо иметь информа-

цию о фиксированных уровнях конструктивных параметров К= {к1;к2;...; к,;...;к^. В таком виде модель функционирования представляет собой динамическую систему, состоящую из совокупности у'-ых моделей технологических и рабочих процессов узлов, механизмов и рабочих органов машины, объединенных причинно-следственными связями (рис.3). Такие модели при наличии достаточной информации о входных и выходных процессах позволяют алгоритмизировать и решать на ЭВМ задачи анализа, синтеза и оптимизации параметров исследуемых машин и их технологических процессов.

Свойства и особенности энергетических и технологических процессов СХА можно оценить некоторым показателем А" , который является оператором модели. Оператор А" определяет совокупность свойств машины (агрегата) выдавагь в конкретных условиях функционирования Х(1) при соответствующем управлении ЩО и при фиксированных значениях конструктивных параметров К результат в виде векторной функции У(1).

У(1)=Аа[Х((),Щ0,К]. (15)

В таком представлении оператор А" имеет математический смысл и является математической моделью СХА или его технологического процесса.

Операторы моделей энергетических и технологических процессов возделывания сельскохозяйственных культур Ав или моделей послеуборочной обработки урожая Ап составляются из операторов моделей соответствующих СХА:

в * гт X

А — П А" и А = П А". (16)

1=1 1=1

| ЩО

Рис 3. Информационная модель функционирования сельскохозяйственной машины (агрегата)

А поскольку технологические процессы, последовательно выполняемые отдельными СХА, образуют в конечном счете систему в виде модели функционирования процесса производства продукции растениеводства, то оператор такой системы будет иметь вид:

N N

АГ = П(АВ... АП )= П A?. (17)

i=l i=l

где N- количество элементов, образующих систему; к - количество классов (интервалов), на которые разбит диапазон изменения входных и выходных переменных модели.

Задача повышения эффективности функционирования системы связана с обеспечением и сохранением ее эксплуатационной и технологической надежности. Если результат работы СХА как элементов системы и в конечном счете как системы в целом характеризуется выходной вектор-функцией Y(t)={yi(t); y2(t);...; y,(t);...; ym(t')}, то отклонения этой вектор-функции от желаемого (идеального) результата Yu(t) будут определять эффективность функционирования системы. Эти отклонения в теориях эффективности функционирования СХА и управления называют функцией потерь:

E{t) = Y{t)-Yu{t) . (18)

В связи с этим критерием эффективности функционирования системы (СХА) будет нахождение векторной функции E(t) в допускаемой области:

E(t) е \ß(t)\ ООП (19)

В такой постановке функция E(t) рассматривается как модель ошибок или отказов системы, а условие (20) характеризует ее эксплуатационную и технологическую надежность. В общей постановке задача обеспечения надежности СХА сводится к выполнению условия:

E(t)-/E(t)/om-^0. (20)

Комплекс всех мероприятий по повышению надежности СХА можно объединить в три группы:

Mj(t)={MXJ(t);Mkj(t);MUJ(0} , (21)

где MXJ(t) - мероприятия, направленные на обеспечение благоприятных, с точки зрения оптимального функционирования, условий X/t); Mkj(t) - определение рациональных (оптимальных) конструктивных параметров СХА, машин и их рабочих органов; MUJ (t)- оптимальное управление энергетическими и технологическими процессами сельскохозяйственного агрегата.

Поэтому эффективность функционирования процессов СХА необходимо оценивать вероятностными оценками, одной из которых является средняя относительная длительность Рд нахождения показателя Y/t) в поле заданного допуска:

PÁ=P[Y/t)eF00K] (22)

Значения оценок Рд как вероятности попадания некоторого показателя Y/t) в заданный диапазон могут колебаться в пределах от 0 до 1. Условием оптимального функционирования технологического процесса будет случай, когда Рд—* 1. Достичь значений Рд~\ практически невозможно, поэтому требуется установить некоторый допускаемый нижний уровень| Рд \ат, ниже

которого нахождение оцениваемого показателя недопустимо (нежелательно). Условием эффективного функционирования таких процессов будет:

Рл^\Рл\ьсп • (23)

Тогда под эксплутационной и технологической надежностью системы следует понимать вероятность Рк того, что время г функционирования оцениваемых процессов превышает время Тн, когда может быть нарушено условие (23) нормального функционирования:

Р„(1)=Р{Рй >\РА\,)а„;Т>1}. (24)

Оценка Рн(1) является наиболее общей оценкой эффективности функционирования сложных многоуровневых систем, каковыми являются СХА.

Однако при этом необходимо всегда иметь в виду, что одновременное повышение эксплуатационной и технологической надежности СХА невозможно из-за того, что в данном случае имеет место компромиссная замена, при которой эксплуатационная надежность может быть повышена за счет уменьшения технологической надежности и наоборот.

В каждом отдельном случае при оценке качества работы СХА должна выбираться своя стратегия повышения ее эффективности, которая достигается посредством решения согласованных между собой задач обеспечения эксплуатационной и технологической надежности агрегатов.

«Экспериментальные исследования по установлению эффективности функционирования сельскохозяйственных агрегатов и технологических комплексов».

Учитывая особую значимость возделывания картофеля в условиях Республики Марий Эл, его большой удельный вес в структуре посевных площадей в качестве примера приведена процедура испытаний комплекса машин и отдельных СХА с целью установления оценок статистических характеристик в зависимости от условий их функционирования.

Методика определения производительности СХА на возделывании картофеля основана на ГОСТ 24055-88 "Испытания сельскохозяйственной техники. Методы эксплуатационно-технологической оценки".

Исходная информация для решения задачи формирования технической оснащенности технологических комплексов растениеводства была сведена в 12 форм представления исходной информации (табл. 1.).

Для первого технологического периода рассматривалось 6 вариантов технологий: на базе трактора ДТ-75М; на базе трактора Т-150К; на базе тракторов Т-150К и Беларус1221; на базе тракторов Т-150К и Беларус1221с использованием чизельного плуга и чизель-культиватора; на базе трактора К-701; на базе трактора К-701 с использованием чизель-плуга и чизель-культиватора. Для каждого из шести вариантов технологий обработки почвы были проведены расчеты оптимального состава МТП и получены показатели технической оснащенности.

Для каждого из этих вариантов был проведен расчет оптимального состава МТП и его показателей, причем в технологии возделывания картофеля первого и третьего технологических периодов учитывались все возможные варианты агрегатов.

Таблица 1

Перечень входных форм, формирующих информационную систему задачи

Наименование документа Обозначение

Форма 1 "Агротехнические сроки и объемы работ" ТАБЛ1

Форма 2 "Характеристика машин" ТАБЛ2

Форма 3 "Работы - агрегаты" TAEJ13

Форма 4 "Мощности энергомашин" ТАБЛ4

Форма 5 "Тарифные ставки" ТАБЛ5

Форма 6 "Посевные плошади" ТАБЛб

Форма 7 "Названия культур" ТАБЛ7

Форма 8 "Названия работ" ТАБЛ8

Форма 9 "Названия машин" ТАБЛ9

Форма 10 "Группы машин" ТАБЛ10

Форма 11 "Фенологические данные" ТАБЛ11

Форма 12 "Усредненные агротехнические сроки" ТАБЛ12

Первый вариант расчетов предусматривал вычисление оценок абсолютных стоимостных и вещественно-натуральных, удельных стоимостных и удельных вещественно-натуральных при использовании на основной и поверхностной обработке почвы технологий возделывания картофеля тракторов только типа ДТ-75М, Т-150К, Т-150, К-700. Наименьшие приведенные и эксплуатационные затраты, а также меньшее значение стоимости ГСМ приходится на систему машин обработки почвы при возделывании картофеля с помощью трактора Т-150 (Т-150К). Наибольшего значения эти показатели достигают при проведении работ с помощью тракторов типа К-700 и ДТ-75М.

Наименьшее значение приведенных и прямых эксплуатационных затрат, стоимости энергомашин и сельхозмашин достигается в шестирядных технологиях при использовании трактора Беларус1221.

Было установлено, что наиболее эффективной является технология, в которой в качестве базового энергетического средства используются тракторы Т-150 и Беларус1221 при выполнении традиционных приемов обработки почвы, включающих вспашку, боронование, нарезку борозд и т.д. (табл. 2). При обработке почвы без оборота пласта и рыхлением с помощью чизель-культиваторов некоторым преимуществом также обладает технология с базовым энергетическим средством типа Т-150.

Отмеченное позволяет проводить разработку нормативов потребности в технических средствах с учетом условий функционирования, так как вероятностная природа производительностей агрегатов обладает достаточным

порогом чувствительности к изменчивости условий выполнения работ и профессиональных навыков механизаторов.

Таблица 2

Удельные вещественно-натуральные показатели частичных технологий возделывания картофеля в 1-й технологический период (обработка почвы) на 1 га (с учетом технической оснащенности всех культур хозяйства)

Показатели Тип базового энергетического средства частичной технологии

дт- 75М Т-150К Т-150, Бела-рус1221 Т-150, Бела- рус1221+ чизелевание К-701 К-701+ чизеле-вание

Энергоемкость на 1 ц продукции, кВтч/ц 9,96 9,57 8,97 8,28 11,27 10,53

Энергонасыщен-ностъ, кВт/га 9,1 8,2 8,1 7,9 9,59 9,58

Обеспеченность тракторами: физическими условными 0,16 0,12 0,07 0,11 0,07 0,11 0,07 0,11 0,06 0,13 0,06 0,13

Нагрузка площади культуры на 1 трактор, га- физический условный 6,27 8,17 13,6 8,78 12,89 8,79 13,11 9,05 16,18 7,53 16,14 7,56

I Глотность механизированных работ, уел га 19,31 18,49 17,64 16,09 21,65 20,09

«Показатели технической оснащенности земледелия Республики Марий Эл и функциональное назначение машинно-технологических станций в зонах Республики Марий Эл».

В соответствии с формами представления исходной информации была создана для каждой из зон информационная подсистема, которая позволила в автоматическом режиме формировать матрицу модели расчетов, осуществлять оптимизационные расчеты, вычислять оценки технической оснащенности и нормативы потребности в технических средствах.

Расчетные оценки достаточно полно отражают уровень и качество технической оснащенности отрасли растениеводства зон и возможности выполнения механизированных работ в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в агротехнические сроки (табл.3).

Из приведенной информации также следует, что с увеличением вероятности выполнения работ уменьшаются нагрузки на тракторы (как физические, так и условные), увеличивается количество сельскохозяйственных машин, комбайнов зерновых, картофельных и льноуборочных, приходящихся на 1 ООО

Таблица 3

Вероятностные нормативные показатели технической оснащенности земледелия ЛТТК Республики Марий Эл

Критерий оптимальности

Показатели минимум энергозатрат

Р(0,65) Р(0,75) Р(0,85)

Обеспеченность тракторами на 1000 1а

пашни, шт.'

физических 17,00 21,40 23,50

условных 14,00 19,00 22,20

В том числе общего назначения:

физических 4,60 7,48 8,30

условных 6,00 10,43 12,90

Универсальных пропашных'

физических 13,00 14,90 16,90

условных 9,00 10,35 4,90

Обеспеченность сельскохозяйственными

машинами на 1000 га пашни, шт.:

плугами 5,00 7,00 9,00

боронами дисковыми 3,00 4,00 5,90

сеялками:

зерновыми 6,00 8,00 10,80

овощными 14,00 16,00 18,00

картофелесажалками 10,00 12,00 14,00

культиваторами'

паровыми 4,77 5,74 6,60

пропашными 10,20 11,30 12,40

комбайнами.

зерновыми 8,00 10,00 12,70

картофелеуборочными 34,00 40,00 46,00

кормоуборочными 20,00 24,00 26,00

льноуборочными 21,00 23,07 25,10

Энергонасыщенность, кВт/га 1,60 2,79 3,01

Энерговооруженность труда, кВт/ч 140 110 132

Нагрузка пашни на трактор, га:

физических 58,00 45,00 24,15

условных 66,00 52,00 28,43

га пашни. В данном случае интерпретация вероятностных оценок, при которых рассчитаны показатели технической оснащенности, может быть следующая: например, для уровня вероятности Р(0,75) в 75 случаях из 100 для выполнения механизированных работ необходим и достаточен парк с показателями, приведенными в последних графах табл. 3, а в 25 случаях такой МТП поставит под угрозу срыва выполнение работ в агротехнические сроки.

В смоделированных условиях выполнения работ при вероятности с 0,65 до 0,85 происходит рост приведенных и эксплуатационных затрат, что в свою очередь обуславливает увеличение тракторов в физическом исчислении в 1,8 раза; условных тракторов в 1,5 раза; сеялок в 1,6 раза; культиваторов в 1,7 раза. Обеспечение комбайнами всех видов возрастает до

1,7... 1,85 раза. Следовательно, рост вероятности выполнения механизированных работ с 0,65 до 0,85 по некоторым показателям влечет их увеличение почти в 2 раза.

Отмеченное согласуется с оценками технической оснащенности земледелия развитых стран дальнего зарубежья, таких как США, Канада, Франция, Германия. В этих странах энерговооруженность труда и нагрузка пашни на физический трактор соответствуют расчетным при вероятности выполнения работ, равной 0,85 и выше.

Параметры МТС определялись с учетом необходимости выполнения работ в районах республики. По сельскохозяйственным зонам была предложена схема ее размещения, которая была разработана с использованием од-нопродуктовой математической модели транспортной задачи линейного программирования.

Нормативные значения параметров машинно-технологических станций, рекомендуемых для обслуживания производителей сельскохозяйственной продукции в республике приведены в табл. 4. Типоразмерный ряд МТС получен в соответствии с нормативным методом расчета, методом группировок и использования оценочных показателей технической оснащенности отрасли растениеводства зон и площади пашни сельхозрайонов, расположенных в природно-климатических зонах.

Результаты решения задачи позволяют разместить МТС в местах ранее действующих зональных центров "Марагропромтехники", а также в ремонтных базах крупных сельхозпредприятий. На рис.4 приведена схема размещения МТС по зонам республики с учетом результатов расчетов на ЭВМ.

Сеть МТС республики будет состоять из Центральной станции и 3-х ее филиалов, которые обслуживают сельскохозяйственные угодья 14 административных районов. Общая площадь земельных угодий, обслуживаемых МТС составит 472,5 тыс. га. Необходимо также отметить, что для формирования технического оснащения МТС республики принята нормативная оценка с уровнем вероятности 0,65 с тем, чтобы не нарушать сложившуюся в РФ систему оценки обеспечения сельхозпредприятий техническими средствами.

Предлагаемая организационная структура систем МТС для АПК республики представлена на рис. 5 . В бизнес-плане организации и функционирования четырех МТС Республики Марий Эл представлены расчеты их комплектования современными машинами, предназначенными для сельскохозяйственных культур. Предлагаемый вариант приобретения комплекса современных машин отечественного производства составляет 4,46 млрд. р. Наименьший расчетный средневзвешенный срок окупаемости инвестиции по зонам обслуживания МТС составляет 44,1 месяцев, численный приведенный доход равен 177,648 млн. р., что свидетельствует о достаточно высокой эффективности проекта.

Таблица 4

Вероятностные оценки технической оснащенности модельного ряда (по ГОСНИТИ) машинно-технологических станций Республики Марий Эл

Показатели Вероятностные значения показателей модельных МТС

М-15 М-25 М-50 М-75 М-100

Р(0,65) Р(0,75) Р(0,85) Р(0,65) Р(0,75) ОО сГ Р(0,65) Р(0,75) »л-ОО о £Г Р(0,65) о а? 'П « о еС Р(0,65) Р(0,75) ОО о ЁГ

Обрабатываемая площадь, тыс усл. эт.га 20 20 20 40 40 40 60 60 60 80 80 80 100 100 100

Площадь пашни (тыс. га) в зоне обслуживания До 5 до 5 до 5 5-10 5-10 5-10 10- го 1020 1020 0-30 2030 2030 3060 3060 3060

Число механизаторов 8 12 17 19 23 27 39 47 57 62 71 81 87 97 108

Число тракторов уел эт. 10 14 16 22 27 32 41 51 61 64 76 87 91 102 111

В том числе по классам

4,0 1 2 3 3 4 5 5 6 8 10 12 14 15 18 21

3,0 2 3 4 5 6 7 10 12 14 16 18 20 23 25 27

1,4 4 6 8 10 12 16 13 16 20 19 22 26 30 33 36

0,9 2 3 4 5 6 7 7 8 12 11 13 16 16 18 20

0,6 2 2 3 3 4 5 6 7 9 8 11 14 13 16 17

Плуги 7 10 13 14 17 20 21 24 27 28 30 32 35 38 41

Бороны дисковые 2 4 6 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Сеялки зерновые 8 10 12 16 18 20 24 26 28 30 32 34 40 42 44

Картофелесажалки 4 7 6 8 10 12 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Сеялки овощные 8 10 12 16 18 20 24 26 28 30 32 34 40 42 44

Окончание табл. 4

Показатели Вероятностные значения показателей модельных МТС

М-15 М-25 М-50 М-75 М-100

VI о Р(0,75) VI ос о" еГ о" VI о' VI оо о" РС о" VI го" си ОО о" еС V) о" ей V} го сС VI оо о" оГ Р(0,б5) V) о" оГ V» о" аГ

Культиваторы

- паровые 7 8 9 14 1 16 18 21 24 27 28 32 36 35 40 45

- пропашные 14 16 18 28 | 32 36 42 48 54 56 64 72 70 80 90

Комбайны:

- зерноуборочные 10 12 14 20 24 28 30 36 42 40 48 56 50 60 70

- картофелеуборочные 15 16 17 30 32 34 45 48 51 60 64 68 75 80 85

- кормоуборочные 14 15 16 29 31 33 44 47 50 59 62 67 73 79 83

- льноуборочные 13 14 15 29 30 32 43 46 49 58 61 66 72 78 82

Подвижные мастерские 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4

Мастера-наладчики 1 1 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4

Водители-слесари 1 I 1 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4

_ Л, "ЮВЕРС

•^тйФШ&Ш'Т \ вю&гочнМ у , . • Звн«^;^ "" ион» Щ

•1Т1ШШ|||

Рис.4. Схема размещения МТС на территории Республики Марий Эл

Рис.5. Организационная структура МТС Республики Марий Эл

«Формирование параметров технической оснащённости послеуборочной обработки зерна».

Постановку задачи обоснования рациональных параметров технической оснащенности зерноуборочных комплексов и ее корректное решение необходимо проводить в следующей последовательности. На первом этапе решается задача моделирования дискретной последовательности с известными характеристиками, т.е. законом распределения и корреляционной матрицей.

Второй этап решения исходной задачи предусматривает обоснование рациональных параметров технической оснащенности для каждого смоделированного варианта погодных условий.

Аналитическая модель, полученная с использованием СМО, позволяет не только оценить средние значения параметров машин и оборудования в стационарном режиме их функционирования, но и сформулировать более общие выводы по повышению эффективности работы технической оснащенности земледелия в целом. '

Параметры задач определяют процессы циркуляции заявок в сети, т.е. статистическую матрицу передач Т:

Т=Ш , (25)

где <2У - вероятность выбора направления перехода заявки в узел с номером у после обслуживания в узле с номером г; ц = {¡¿¡(п)} - вектор интенсив-ностей обслуживания; ц,(п^ - интенсивность обслуживания требования в узле сети с г'-ым номером, зависящее от числа заявок п, в этом узле.

Разработанная аналитическая модель представляет собой открытую сеть массового обслуживания с однотипными заявками, состоящую из десяти узлов. Каждый узел сети является СМО с одним обслуживающим прибором и накопителем заявок. Для расчета стационарных характеристик экспоненциальной СМО на основе изложенного алгоритма используется итерационная процедура.

Итерация О (инициализация). Начальное приближение для характеристик А; и д, определяется по формуле:

]=Тм. (26)

1=1

Итерация К. По значениям и и, полученным на

предыдущей операции, определяются характеристики (]),^^,Му^. Роа)> а также значение р(к^. Затем для выбранного заранее £ > 0 осуществляется выполнение условия:

тах

Цк>

<£• (27)

Если условие (27) выполняется, то итерационный процесс нахождения значений можно считать законченным и далее переходить к вычисле-

нию оценок качества функционирования сети.

При разработке имитационной модели за основу принята традиционная в условиях Республики Марий Эл технология уборки зерновых культур -прямое комбайнирование. В модели сделано предположение, что функционирование зерноуборочного комплекса осуществляется в конкретных хозяйственно-производственных условиях.

В общем виде задача определения оптимальной настраиваемой модели заключается в минимизации функционала невязки:

M^2(t)}= Ф(к]к*2)min , (28)

где K*(q) и K*2(q) - передаточные функции настраиваемой модели.

В окончательной форме уравнение настраиваемой системы записывается в виде

♦ N N U (0 = -1Z amu(t-m)+ ^ЬтХ((-т) +

(29)

+ YJ^\u(t-m)-U*(t-m)\.

т-1 dg

Настраиваемая модель, является динамической системой, на вход которой действуют величины X(t) и U(t).

Расчеты на ЭВМ позволили выбрать рациональные значения параметров технической оснащенности для всех смоделированных вариантов погодно-производственных условий функционирования.

Наиболее целесообразными для изучаемых процессов являются следующие уровни адаптации: Р(0,65), Р(0,75) и Р(0,85). Средства технической оснащенности, соответствующие Р(0,65), обеспечивают с вероятностью 0,65 выполнение планируемых объемов механизированных работ в оптимальные агротехнические сроки.

Увеличение вероятности Р приводит к повышению эксплуатационных затрат в следующей пропорции - 1:1,07:1,17. Для приведенных затрат это соотношение составляет 1:1,07:1,12. Увеличение вероятности с 0,65 до 0,85 вызывает возрастание количества обслуживающего персонала с 36 до 49 (табл.5). При увеличении вероятности Р происходит снижение загрузки машин и зерноочистительно-сушильных комплексов, (табл. 6).

Таблица 5

Основные показатели средств технической оснащенности при различных уровнях вероятности выполнении заданных объемов работ

Номер стратегии Р Эксплуатационные затраты, млн. р Приведенные затраты, млн. р. Количество обслуживающего персонала, чел.

1 0,65 4,30 7,96 36

2 0,75 4,60 8,54 45

3 0,85 5,02 9,33 49

Таблица б

Показатели загрузки средств технической оснащенности процессов уборки, транспортировки, послеуборочной обработки зерна и заготовки не зерновой части урожая

Вид средств технической оснащенности Р(0,65) Р(0,75) Р(0,85)

Згруз- ка машины, ч В % к нормативу Загрузка машины, ч В % к нормативу Загрузка машины, ч В % к нормативу

СК-5 133 96,1 102 72,9 82 58,2

ГАЗ 53Б 10 73,0 80 57,1 71 50,4

КУТТ-10 • Беларус820 136 97,1 121 86,6 109 77,8

ПФ-0.5Н Беларус820 120 85,7 109 77,8 80 57,1

КЗС-25Ш 263 87,6 263 87,6 - -

КЗС-50 - - - - 131 43,7

ССЛ-5 300 100 - - - -

ССЛ-10 300 100 225 75,0 225 75,0

Три уровня вероятности технической оснащенности нормативной обеспеченности средствами предусматривают оценку их адаптационных свойств к изменению физико-механических свойств зерновой массы, включающих засоренность и влажность, а также излишки урожайности в допустимых агротехнических пределах от 0,15 до 0,30 тонн с га и влажности от 22 до 40%.

«Методология обеспечения технологической и эксплуатационной надёжности средств механизации трудоёмких процессов в АПК».

Технологическая и эксплуатационная надежность средств механизации процессов в АПК прежде всего связана с освоением и использованием методов технического диагностирования. Для каждой диагностируемой машины устанавливают нормативные показатели исправности (работоспособности) при использовании, техническом обслуживании, текущем и капитальном ремонтах. При этом нормативы должны учитывать новые области применения диагностирования, а также (что особенно важно) региональные условия работы машин и оборудования АПК.

Для поддержания и восстановления высокого или оптимального уровня работоспособности используют комплекс управляющих показателей, влияющих на техническое состояние и надежность объекта. К ним следует отнести: допускаемые и предельные значения параметров; межконтрольную наработку; ресурс или среднюю наработку на отказ; назначенный остаточный ресурс до ремонта; срок службы машины до списания; суммарные издержки на техническое обслуживание и ремонт. Целевая функция управления выражает связь между управляющими и управляемыми показателями, характеризуя достижение цели с

учетом определенного критерия оптимизации. При ТО и ремонте машин применяют экономический или технический критерии - издержки на единицу наработки и минимальное число отказов.

Техническое состояние машины характеризуется многими десятками параметров. Всех их диагностировать нецелесообразно, тем более что многие из них в процессе эксплуатации до окончания межремонтного ресурса не достигают предельного значения. В этой связи управление техническим состоянием машины, в первую очередь, относится к тем параметрам, по которым наблюдаются наиболее часто возникающие отказы (неисправности). Для определения таких отказов по техническим параметрам используют уменьшающийся ряд вероятных издержек, вызванных отказами составных частей машин за определенный период. Их удобно выразить следующим рядом:

41^1 > Я2а2 > - >ЧЛ> - >ЧпАп> (30)

где ц„А, - вероятность отказа 1-й составной части по определенному параметру за межремонтный пробег машины или в течение года и издержки, вызванные устранением последствий этого отказа; п - число отказываемых составных частей.

В качестве показателей, управляющих техническим состоянием машин, принимаются технические требования на ремонт, а именно: допускаемые и предельные значения параметров, периодичность их проверки и межремонтная наработка машины.

Для определения допускаемых значений параметров технического состояния машин, наблюдаемых при достижении параметрами предельной величины, рассматриваются стационарный и нестационарный поток отказов.

При стационарном потоке оптимизируются как допускаемое значение параметра, так и периодичность его контроля (диагностирования).

Учет срока службы агрегата (его составной части) обусловливает применение метода нестационарного потока отказов, при котором используют целевую функцию оптимизации по критерию минимума удельных издержек:

-С0 + А1Нп(у) + С1Н3(у)+В1Нк(у)+НсРс+Ся,Нп(у)

О = т'т

-+

/(31)

1+Сн

0>0ТО,0Тр,0Кр,и'; ()<Тто,Ттр;ГКр <ТС; ¡ = у = /(а,У2,ПП, ОКР Ося 0ГР,и',Кв,Рн,Р0,Рс,Рв,А,С,В,... ^

•••ГтЪр.ТкрЪ'ТоУп.УтУтрУкр.Ус.УУлУс.Ув) .

где а, Кг, ВП - показатели степени, негладкости функции отклонения параметра составной части и ее приработки; , , Пто - допускаемые отклонения параметра при капитальном, текущем ремонтах и ТО, ед. параметра; и„ -предельное отклонение параметра, обусловливающее постепенный отказ

составной части, ед. параметра; Кв,Рн,Р0,Р0Рц - степень восстановления номинального значения параметра, вероятность замены составной часта на новую, вероятность обнаружения отказа составной части в течение межремонтной наработки, вероятность списания агрегата, вероятность ею возврата после ошибки диагностирования первого рода; Тю Тт ТоТп - средше межремонтные наработки до Тш 'Гц, и 7]^ пробег до списания объекта - Тс, где находится составная часть, средняя ее наработки по параметру, ед. наработки; А1,С„В1 - средние издержки, связанные с устранением последствий постепенного, внезапного отказа г-й составной части, ее предупредительным ремонтом, диагностированием, р.; Уп, Уто, УКР, ¥с,¥, Улусув-коэффициенты варишщи соответственно предельного значения параметра, обусловливающего постепенный и внезапный отказы, наработки до Т1а Тт Т№, до списания, ресурса составной части по параметру и экономических характеристик А, С, В.; С0,Н(,Сн - средние издержки, связанные с приобретением, списанием составной части и простоем локомотива в связи с отказом, р.; Нп (у), Нв (у), Н3 (у), Нк (у) - числа восстановления соответственно при постепенном отказе, предупредительном ремонте (замене), диагностировании составной части за срок службы агрегата.

Метод оптимизации управляющих параметров при нестационарном потоке отказов отличается существенным преимуществом перед методом оптимизации при стационарном потоке. С его помощью можно одновременно определять допускаемые значения технических параметров при ТО, текущем и капитальном ремонтах с определением оптимальных значений межремонтных наработок машин.

Задача совместной оптимизации допускаемых параметров решается методом статистического моделирования посредством имитации реального процесса изменения параметра. При оптимизации допускаемых значений параметров по критерию минимума удельных издержек варьируются следующие данные:

Ото > ®ТР • &КР • Тто • тТР • ТКР (33)

В результате оптимизации устанавливают 0ю,0Гр,0к'р, а также наработку машины до Тто, ТТР, ТКР с учетом кратности интервалов между ними.

На основе собранной информации решаются задачи поиска оптимальных ремонтных циклов машин в зональном региональном разрезе и с минимизацией издержек на эксплуатацию машин при установленной или повышенной их безотказности.

Целевая функция оптимизации ремонтного цикла машин должна строится с применением критерия минимума издержек или максимума безотказной работы до ТО, текущего и капитального ремонюв афе1аюв и издержками на устранение последствий его отказов, предупредительным ремонтом и диагностированием на основе информации о динамике изменения параметров машин и агрегатов и их составных частей.

«Методы спектрального анализа для определения технического состояния машины».

СХА, уборочные машины и машины послеуборочной обработки зерна являются сложными динамическими системами, состоящими из множества взаимодействующих элементов и подсистем. Анализ информации об отказах показывает, что одним из слабых узлов машин зерноуборочных комплексов являются опорные подшипники качения.

Суммарные радиальные зазоры и локальные дефекты подшипников качения проявляются в вибрационном сигнале механизма как кратковременные импульсы, обусловленные разрывом контакта при прохождении тела качения через дефект. Детерминированный характер следования импульсов, зависимость их интенсивности и длительности от величины дефекта определяет специфический для каждого типа дефектов состояния подшипника вид спектра вибрационного сигнала. Кроме того, вибрация подшипников проявляется в различных областях частот, в зависимости от рода дефекта и частоты вращения обоймы подшипника. Построение модели колебаний подшипника позволяет с помощью имитационного моделирования диагностировать развивающийся дефект в подшипнике путем проведения виброизмерений и периодического вибромониторинга.

Согласно имитационной модели, суммарные колебания представляют собой совокупность всех колебаний подшипника и могут быть представлены как сумма:

= !*/('). (34)

J=l

Это выражение представляет собой зависимость амплитуды виброколебаний от времени и формирует спектр, который получается при отображении этой зависимости в координатной плоскости. Такой спектр получается при разложении гармоник вибросигнала в ряд Фурье.

Предложенные алгоритмы расчета временного и частотного спектров виброколебаний подшипников сельскохозяйственных машин и агрегатов были реализованы в разработанном вибродиагностическом приборе, в основу которого был положен промышленный компьютер Cassiopeia EG 800, которая обладает практически всеми функциональными возможностями персональной ЭВМ.

Большая часть разработанных вибрационных методов диагностирования технического состояния и балансировки РРО уборочных машин основана на выделении диагностического (амплитуды и фазы виброускорения, скорости, перемещения), несущего в себе информацию о техническом состоянии агрегата, на информативной частоте, кратной частоте вращения ротора. Наличие неравномерности вращения ротора приводит к существенному искажению амплитудных и в гораздо большей степени фазовых диагностических параметров. Колебания угловой скорости ротора относительно ее среднего значения характеризуются коэффициентом не-

равномерности:

Р

(35)

®ср

где 8Р - величина весьма малая, что позволяет принять среднее значение угловой скорости ротора приблизительно равным среднему арифметическому ее максимального и минимального значений.

Цифровые методы подразумевают преобразование непрерывного сигнала, идущего с первичного вибропреобразователя в набор дискретных значений (формат данных ЭВМ). Таким образом, диагностическим сигналом является совокупность процессов Srft), S2(t), S3(t),...S„(t), описывающих физический процесс (или процессы) на выходе механизма и используемых для определения его технического состояния. Если функция S(t) определяется через ее спектр S(то:

j °>в

S(t) = — J emS{co)dcü , (36)

2к -¿о

г

а 5(ю)= \e~lCÜS{t)dt. (37)

О

Пределы последнего интервала выбраны из тех же соображений, поскольку S(t) отлична от нуля только для 0< t < Т. Разложение спектра в ряд Фурье позволит получить

т/

S(f) = ± £ S(kAl) J e-^'-^dco = fs{kAt)sinC°« . (38)

2кк=-оо -Юв к=0 a>e{t-kAt)

Повышение достоверности и снижения трудоемкости диагностических работ связана с разработкой автоматизированных информационно-измерительных комплексов на основе применения микропроцессорных средств и систем. Совместно с ООО "Автограф" разработан универсальный диагностический прибор "Вибронавигатор", в состав которого входят измерительные преобразователи: датчики давления, вибрации, температуры, индикаторный и т.д.

Измерительно-управляющий модуль обеспечивает следующие функции: аналогово-цифровое преобразование, считывание информации по шести цифровым входам, проведение измерения по запрограммированному сценарию, управление аналоговым модулем в процессе проведения измерения, передача данных измерений в универсально-измерительный блок по определенному формату обмена. В универсальном блоке регистрации, работающем под управлением операционной системы

Windows СЕ 3.0, принятые из измерительно-управляющего модуля данные сохраняются в памяти, а затем происходит дальнейшая обработка сигналов. Результаты обработки отражаются на экране в виде расчетных чи-

еловых параметров, графических представлений, позволяющих установить диагноз технического состояния объекта.

Базовое ПО измерительно-управляющего модуля обеспечивает проведение процедуры проведения измерений по настройкам, передаваемым отдельным портам, т.е. можно указать частоту съема данных с аналоговых портов и получать результаты проводимых измерений через порт CompactFlash. Прикладные программы проведения измерений предназначены для реализации специфики тех или иных видов измерений.

«Региональные особенности управления техническим состоянием средств технической оснащённости».

В связи с различными почвенно-климатическими и другими условиями работы машин коэффициент вариации ресурсов их одноименных деталей и соединений велик, в среднем составляет 0,5...0,8. Это связано с большим рассеиванием скорости изнашивания деталей и соединений. При единой периодичности и технических требованиях на техническое обслуживание и ремонт машин частота их отказов, расход запасных частей гакже велики.

Поскольку различие почвенно-климатических и других условий работы машины в отдельном регионе не существенны, коэффициенты вариации ресурсов деталей и соединений в среднем колеблются в интервале 0,3...0,5. Режим ТОР машин, учитывающий это рассеивание, позволяет значительно уменьшить частоту их отказов и расход запасных частей.

Оптимальный допускаемый износ при минимальных издержках в общероссийских условиях работы машины равен 0,5, а в региональных 0,6 (изменился на 20 %). Удельные издержки соответственно составили 0,29 и 0,22 условных единиц. Снижение издержек в условиях регионального режима ТОР составило 32 %.

При установлении одновременно и региональной периодичности ТОР технико-экономический эффект окажется еще большим.

Первый метод определения региональных режимов ТОР заключается в корректировке единого общероссийского режима, который основан на использовании поправочных коэффициентов к общероссийским нормам периодичности и технических требований на ТОР, к удельной трудоемкости ТО и ремонта.

Второй метод определения региональных режимов ТОР характеризуется непосредственным учетом наблюдаемых в регионе отказов машин, скоростей изнашивания основных деталей и соединений, основных параметров технического состояния машин. Достоинство такого подхода заключается в том, что все условия и особенности работы машин в данной зоне в конечном итоге выражаются в отказах, скоростях изнашивания деталей и соединений.

Третий метод определения региональных режимов ТОР машин основывается на применении средств диагностирования, с помощью которых определяются остаточные ресурсы конкретных агрегатов, узлов индивидуальной машины и устанавливаются срок, вид и место ремонта или операций ТО.

Эффективность режимов ТОР машин при этом является наибольшей.

Индивидуальный режим ТОР для машины основывается на установлении остаточного ресурса ее элементов с учетом динамики их параметров состояния, в основном износа ресурсных деталей и соединений, обусловливающих постановку узла, агрегата или машины в целом на текущий, капитальный ремонт.

В основе регионального режима ТОР, в первую очередь, должны быть проведены мероприятия, обеспечивающие ликвидацию или кардинальное уменьшение наиболее часто возникающих отказов, издержек, связанных с ними. Создание региональной системы ТОР машин рекомендуется осуще-с гвлять в несколько этапов, которые должны включать:

- обоснование границ региона;

- организацию сбора исходных данных в регионе;

- выбор деталей и составных частей, требующих пересмотра по ним технических требований, периодичности видов ТОР, а также номенклатуры операций при каждом виде ТОР машин в регионе;

- определение оптимальных технических требований, периодичности видов ТОР и номенклатуры операций при каждом его виде;

- уточнение нормативно-технической документации на ТОР;

- установление необходимого объема работ по видам ТОР машин в регионе;

- разработку рекомендаций по выполнению объемов и видов ТОР с учетом многоукладной экономики сельскохозяйственного производства, наличия ремонтно-обслуживающей базы;

- разработку и реализацию предложений по применению интенсивных технологий ТОР и соответствующих средств технического оснащения с учетом покупательной способности владельцев техники и дилерских предприятий.

- разработку и реализацию предложений по модернизации или строительству сооружений и зданий ремонтно-обслуживающей базы региона;

- разработку и осуществление мероприятий по обучению и повышению квалификации владельцев техники, мастеров наладчиков, ремонтников и ИТР в области ТО и ремонта машин региона.

В результате проведенных наблюдений выявлены три стратегии ТО и ремонта. Наиболее перспективная стратегия ТО и ремонта по состоянию, по результатам диагностирования позволяет увеличить наработку на огказ проверяемых узлов в 2...2,5 раза, уменьшить затраты на 20...30 %.

В МТС и ремонтно-обслуживающих предприятиях, как правило, следует организовывать посты диагностирования сельхозмашин в целях проверки технического состояния, выявления причин неисправностей и повреждений машин и установления по результатам диагностирования вида, объема, места и срока ремонтно-обслуживающих работ.

Применительно к сельскохозяйственным машинам в зависимости от их количества рекомендуется предусматривать:

при числе диагностируемых машин до 20 - переносной комплект диагностических приборов (участок диагностирования отсутствует);

при числе диагностируемых машин 20...80 - стационарный участок диагностирования, укомплектованный преимущественно механическими средствами диагностирования; 1

при числе машин 80... 120 - стационарный участок диагностирования, укомплектованный механическими и электронными приборами;

при числе машин 120...400 - стационарный участок с преимущественно электронными средствами диагностирования;

при числе машин 400...800 - стационарный участок с авюматизи- I

рованной системой диагностирования.

При наличии компьютерной системы в процессе диагностирования следует широко использовать компьютерные программы: планирования технического обслуживания и ремонта машин; экспертной системы поиска неисправностей; определения остаточного ресурса составных частей, узлов и агрегатов машины; определение вида, объема и срока ремонта агрегатов машины; оптимизации технических требований на ТО и ремонт машин.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В результате анализа хозяйственной деятельности сельскохозяйственного произвол- ) ства Республики Марий Эл установлено, что в настоящее время оно все еше находится в крайне тяжелом состоянии, что явилось следствием износа сельхозмашин и оборудования, отсутствия у товаропроизводителей средств на их приобретение и восстановление. За время реформ

резко сократился технический потенциал агропромышленного комплекса (АПК). Наблюдается ,

резкое снижение инвестиционной деятельности в АПК, из-за чего снижается ассортимент и объем сельхозпродукции, выпускаемой предприятиями различных форм собственности. Нарушаются технологии производства и переработки сельхозпродукции из-за несвоевременного выполнения трудоемких механизированных работ в соответствии с агротехническими требованиями, допускаемым качеством технологических и энергетических процессов

2. Начавшаяся в последнее время стабилизация агропромышленного производства в РФ и в Республике Марий Эл, заключающаяся в прекращении спада производства товарной продукции при признаках превращения сельского хозяйства в мелкотоварное производство и использования примигавных технологий, ставит в качестве одной из актуальнейших проблем развитие техниче- | ского оснащения сельхозпроизводства и ее инфраструктуры, совершенствование на базе использования современных технологий и организационных форм, уровня и качества эксплуатации технических средств и своевременного восстановления, что в последующем обеспечит масштабное, эффективное развитие сельского хозяйства и, в конечном итоге, продовольственную безопасность страны

3. Систематизация опыта использования средств технической оснащенности сельхозпроизводства в обеспечении его технологической и эксплуатационной надежности подтверждает необходимость разрешения вопросов, имеющих непосредственное отношение к методологии оснащения и использования технических средств АПК, через создание развитой сети машинно-технологических станций (МТС), предназначенных для организации выполнения трудоемких процессов в сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности и обеспечения работоспособности всех технических средств АПК.

4. Разработанные концептуальная и информационная модели технической оснащенности сельхозпроизводства, учитывающие ее формирование во взаимодействии с производственно-техническими системами, обеспечивающими восстановление работоспособности технических средств, их технологическую и эксплуатационную надежность, позволили наметить основные направления совершенствования и развития процедур технического оснащения АПК на современном этапе общественного развития страны.

Критерии и методы оценки технической оснащенности сельхозпроизводства с учетом вероятностных условий их функционирования, разработанное программное и алгоритмическое обеспечение позволяют устанавливать региональные, вероятностные нормативы технической оснащенности сельхозпредприятий и обосновать нормативную базу оснащения машинно-

технологических станций средствами механизации трудоемких процессов и их размещения в зависимости от специализации сельхозпроизводства

5. Результаты исследований в области обеспечения технологической надежности мобильных и стационарных сельхозагрегатов и условий их функционирования посредством структуризации функций управления их работой позволили предложить ряд схем технических решений, существенно повышающих качество выполнения ими технологических процессов. Математические модели управления работой сельхозагрегагов и соответствующее программное обеспечение дают возможность создавать и использовать микропроцессорные устройства и системы контроля качества выполнения технологических процессов в растениеводстве.

6. В результате анализа условий функционирования технических средств установлена функциональная зависимость нормативов технической оснащенности сельхозпроизводства от эксплуатационных и природно-климатических условий работы мобильных и стационарных агрегатов Методами имитационного моделирования установлена нормативная загрузка средств механизации послеуборочной обработки зерна в зависимости от влажности и засоренности зернового вороха

7. Процедуры управления техническим состоянием машин и агрегатов в организационных условиях, обеспечиваемых машинно-технологическими станциями, определяют необходимость набора современных методов и технических средств, а также учета периодичности обслуживания и ремонта машин и агрегатов посредством создания соответствующего информационного обеспечения процесса управления техническим состоянием в режиме своевременной обработки информации в условиях работы МТС.

8. Для установления уровня и качества технического состояния мобильных и стационарных сельхозагрегатов, используемых в растениеводстве и животноводстве, установлена эффективность использования спектрального анализа для определения остаточной работоспособности узлов и агрегатов сельхозмашин.

Формализованные процедуры оценки вибрационного процесса в подшипниках качения, учета особенностей диагностирования балансировки рабочих органов машин при наличии неравномерности их вращения позволили существенно улучшить эксплуатационные возможности зерноуборочных, кормоуборочных и льноуборочных комбайнов, что сказалось на увеличении их сезонной производительности до 30%

9. Разработка совершенных средств диагностирования, базирующихся на цифровых методах анализа сигналов, а также использование универсальной микропроцессорной платформы, оснащенной перспективным для диагностики узлов и механизмов программным обеспечением, дает возможность проведения в режиме реального времени контроля качества технологических и энергетических процессов сельхозагрегатов и обеспечения тем самым их эксплуатационной и технологической надежности.

10. Выполненные в данном исследовании методологические разработки в области совершенствования технической оснащенности сельхозпроизводства позволили установить основные принципы и методы учета региональных особенностей управления техническим состоянием средств технической оснащенности отдельных регионов РФ.

11. Комплексный подход к решению задачи технической оснащенности сельхозпроизводства, учитывающий необходимость нормативной оптимальной обеспеченности его средствами технической оснащенности и обеспечения ее технологической и эксплуатационной надежности через организационные условия машинно-технологических станций, позволяет прогнозировать повышение эффективности сельскохозяйственного производства на 30-40% в ближайшие 5-7 лет, по сравнению с современным его состоянием.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах

1. Сидыганов Ю Н, Новиков М А Методы и средства диагностирования рабочих органов уборочных машинЯРазработка и внедрение методов и средств контроля и диагностирования оборудования для механизации техн процессов в животноводстве и кормопроизводстве Науч -техн конф / BI1ИИТИМЖ -Минск, 1988,- С42-48.

2. Аллилуев В А , Новиков М А , Сидыганов Ю H . Васильев А А Виброакустический метод диагностирования молотильного аппарата зерноуборочных комбайнов Передовой опыт в инж-техн обеспечении АПК, рекомендуемый для внедрения Сер техн обслуживание ремонт Mill Науч - техн информ сб Вып 2 -М АгроНИИТЭИИТО, 1989 - С 25-28.

3. Новиков М А , Сидыганов Ю Н, Васильев А А Методы технического диагностирования рабочих органов зерноуборочных комбайнов в условиях эксплуатации на основе электронных средств Передовой опыт в инж -техн обеспечении АПК, рекомендуемый для внедрения ,Се&,Техноб<Г1Уживание, ремонт МТП: Науч-техн информ сб. Вып 5-М АгроНИИТЭИИТО,'!^^!

33 I С. Петербург I

09 SOO mt |

4. Михлин В М, Аллилуев В А., Сидыганов ЮН идр Руководство по диагностированию самоходных комбайнов с помощью автоматизированного машинотестера КИ-13950- ГОСНИТИ-М. ГОСНИТИ, 1990.-81с

5. Сидыганов Ю Н , Новиков М А Методы диагностирования технического состояния молотильного барабана по угловому ускорению// Безразборные методы диагностики сельскохозяйственной техники Материалы науч.-техн конф -Л ,1991.- С 27-34.

6. АС №1653596 Система диагностирования технического состояния молотильного барабана зерноуборочного комбайна/Сидыганов Ю Н и др //Бюл изобретений №21.-1991.

7. Новиков М А, Сидыганов ЮН, Коновапюк А В Результаты экспериментальных исследований виброакустического метода диагностирования неуравновешенности роторных рабочих органов// Улучшение эксплуатационных показателей двигателей, тракторов и автомобилей Матер постоянно действующего науч -техн семинара стран СНГ - СПб, 1994 - С.58-59.

8. Патент РФ № 2020428 Устройство для крепления вибропреобразователя / Новиков М А, Петровский Н В , Моисеев В П, Сидыганов Ю Н, Васильев А А., Муравьев К Е. - Опубл БИ№18 - 1994.

9. Аллилуев В А , Сидыганов Ю,Н , Новиков М А , Неклюдов В Б. Надёжность самоходных уборочных машин в современных экономических условиях АПК Научное издание / Под ред Проф В А Аллилуева - Йошкар-Ола МарГТУ, 2001 - 122с

10. Сидыганов ЮН, Смелик В А Программно-аппаратные средства сбора информации о технических процессах, выполняемых мобильными сельскохозяйственными агрегатами // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 53-й межвузовской научно-практической конференции. - Кострома. КГСХА,2002 - С 96-97.

11. Сидыганов ЮН, Смелик В А, Садовников ГМ Обоснование методов и средств полевых экспериментальных исследований мобильных сельскохозяйственных агрегатов // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства Материалы региональной научно-практической конференции Вып 4. /МарГУ. - Йошкар-Ола, 2002 - С 335-339.

12. Сидыганов Ю Н , Новиков М.А, Бутусов Д В Основы методологии периодического вибромонигорин-га технического состояния рабочих органов уборочных машин / Повышение производительности и эффективности использования машино-тракторного парка и автотранспорта: Труды СПбГАУ.- СПб, 2002.-С 182-188.

13. Сидыганов ЮН, Смелик В А Алгоритм обработки экспериментальной информации о показателях мобильных сельскохозяйственных агрегатов // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении. Материалы Всеросс. Науч -техн. конф -М • МГТУ им Н Э Баумана,2002 -С 271-275.

14. Черноиванов В И , Северный А Э , Халфин М А, Халфин С М , Орсик Л С , Сидыганов Ю Н Ресурсосбережение при технической эксплуатации сельскохозяйственной техники - М ГОСНИТИ-ФГНУ «Росинформагротех».- ЧI, П, 2002.- 780 с

15. Сидыганов ЮН , Новиков М А , Бутусов Д В Особенности применения цифровых методов анализа сигнала при реализации вибрационного диагностирования рабочих органов сложных уборочных машин // Повышение производительности и эффективности использования машино-тракторного парка и автотранспорта- Труды СПбГАУ. - СПб , 2002 - С.189-195.

16. Сидыганов Ю Н , Смелик В А Принципы оценки технологической надежности сельскохозяйственных агрегатов с учетом вероятностной природы условий их функционирования // Экология и сельскохозяйственная техника Т 3 Экологические аспекты электротехнологий, мобильной энергетики и технических средств, применяемых в сельскохозяйственном производсп-ве Материалы 3-й Международной науч но-практической конференции -СПб СЗНИММЭСХ, 2002 -С 210-215

17. Сидыганов Ю Н., Новиков М А, Бутусов Д В , Перекопский А Н, Гудков Д А Диагностирование и технологическая настройка как фактор повышения эффективности функционирования агрегатов зерноуборочных комбайнов// Экология и сельскохозяйственная техника Т 3 Экологические аспекты электротехнологий, мобильной энергечики и технических средств, применяемых в сельскохозяйственном производстве Материалы 3-й Международной научно-практической конференции - СПб СЗНИММЭСХ, 2002 -С.296-301.

18. Сидыганов Ю Н, Серзин И Ф Комплексное диагностирование ресурсных параметров автотракторного двигателя на основе динамических методов и компьютерной техники в условиях МТС // Экология и сельскохозяйственная техника Т 3 Экологические аспекты электротехнологий, мобильной энергетики и технических средств, применяемых в сельскохозяйственном производстве Материалы 3-й Международной научно-практической конференции -СПб • СЗНИММЭСХ, 2002 - С 312-316

19. Сидыганов ЮН, Скудин АС. Улучшение тошшвно-экономических и экологических показателей тракторных дизелей // Экология и сельскохозяйственная техника ТЗ Экологические аспекты электротехнологий, мобильной энергетики и технических средств, применяемых в сельскохозяйственном про-

изводстве Материалы 3-й Международной научно-практической конференции - СПб СЗНИММЭСХ, 2002 -С 333-336

20. Сидыганов Ю Н, Аллилуев В А, Попов В Д , Каледин Г В Определение индикаторных показателей двшачелей внутреннею аорания // Извесшя высших учебных заведений Лесной журнал - 2002 - №4 -С 83-89

21. Сидыганов ЮН Оптимизация средств технической оснащенности растениеводства// Науч труды ВЙМ Т.141 Ч 1 / Научно - технический прогресс в инженерной сфере АПК России - проблемы разви-1ин машинных хехнолохий и гехнических средств произволе!на с/х продукции Материалы XI между* народной конференции М ВИМ, 2002 - С 10-18

22. Сидыганов Ю Н , Хисметов Н 3 Новые технологии восстановления изношенных деталей и машин // Науч труды ВИМ Т 141 4 2 Материалы XI международной конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - ироблемы развихия машинных гехнолохий и гехнических средств производства сельскохозяйственной продукции» - М ВИМ, 2002 - С187-189.

23. Халфин М А , Хисметов Н 3, Сидыганов Ю Н Перспективы обновления тракторной техники России // Достижения науки и техники АПК - 2002 - №11 - С 27-31

24. Сидыганов ЮН , Смелик В А Методология допускового контроля энергетических и технологических параметров мобильных сельскохозяйственных агрегатов/Материалы 8-й Всеросс науч-техн конф «Состояние и проблемы измерений» - М МГТУ им Э Н Баумана, 2002 - С.23-24.

25. Сидыганов ЮН, Халфин МА, Хисметов НЗ Проблемы повышения безотказности и ремонтопригодности зерноуборочных комбайнов // Ремонт, восстановление, модернизация - 2003 .-№1.- С 33-37.

26. Сидыганов ЮН, Халфин МА, Хисметов НЗ Проблемы повышения безотказности и ремонтопригодности зерноуборочных комбайнов // Ремонт, восстановление, модернизация - 2002 - №12 - С 19-22.

27. Сидьианов ЮН, Халфин МА, Александровский И А, Хисмеюв НЗ Состояние и нерсаекчины повышения надежности зерноуборочных комбайнов// Тракторы и сельскохозяйственные машины -2003. -№1 - С 27-33.

28. Сидыганов ЮН Рост сельскохозяйственного производства на основе технологического переоснащения// Техника и оборудование для села -2003. - №2 - С 2-4

29. Сидыганов Ю Н, Михлин В М Управление техническим состоянием машин // Машинно-технологическая станция - 2003. - №1 - С 36-40

30. Сидыганов Ю Н Вибромониторинг подшипников качения сельхозмашин// Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2003 - №4- С 41-4

31. Халфин М А, Хисметов Н 3, Сидыганов Ю Н Перспективы развития инженерно-технической сферы АПК России в новых экономических условиях // Ремонт, восстановление, модернизация - 2003 - №5 -С 3-8.

32. Сидыганов ЮН Обеспечение эксплуатационной и технологической надежности мобильных СХА // Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2003. - №5 - С 33-34.

33. Михлин В М , Сидыганов Ю Н Оптимизация технических требований на ТО и ремонт // Механизация и электрификация сельского хозяйства - 2003 - №6 - С 25-29

34. Сидыхаыов ЮН Рехиональные особенности орхэдшзацни ТО и рем он 1 а машинно- ¿рак горного парка по результатам диагностирования II Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2003. - №6 - С 33-35

35. Сидыганов ЮН Современные средства вибрационного диагностирования машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства - 2003 - №7 - С 22-24

36. Сидыганов Ю Н Приборное обеспечение и технология диагностирования машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2003 - Х»7 • С 40-43

37. Сидыганов ЮН Методы нормативного оснащения МТС техническими средствами и обеспечение их работоспособности М ФГНУ «Росинформагротех» - 2003 - 409с.

Подписано в печать 24.10.2003 Бумага офсетная. Формат 60X90 1/16 Печать трафаретная. Усл. печ. л. 2,2. Тираж 110 экз. Заказ 146

Отпечатано с оригинал-макета заказчика В копировально-множительном Центре «АРГУС». Санкт-Петербург—Пушкин, Ул. Пушкинская, д. 28/21. Per. №233909 от 07.02.2001

»17408 '74O2

1

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВНИЙ

1.1. Характеристика сельскохозяйственного производства Республики Марий Эл.

1.1.1. Природно-климатические условия выполнения сельскохозяйственных операций.

1.1.2. Размещение отраслей сельскохозяйственного производства по зонам республики.

1.1.3. Анализ хозяйственной деятельности сельскохозяйственных предприятий по зонам их расположения.

1.2. Анализ обеспеченности техническими средствами сельскохозяйственного производства республики.

1.2.1. Анализ машиноиспользования в хозяйствах республики.

1.2.2. Анализ состояния обеспеченности технологическим оборудованием АПК республики.

1.2.3. Состояние организации технического обслуживания и обеспечения эксплуатационной надежности средств технической оснащенности сельскохозяйственного производства республики Марий Эл.

1.2.4. Организация диагностирования технического состояния сельскохозяйственных агрегатов

1.2.5. Отечественные и зарубежные методы и средства диагностирования технических средств в АПК.

1.3. Цели и задачи исследования.

2. КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНАЩЕННОСТИ МАШИННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ С УЧЕТОМ ВЕРОЯТНОСТНЫХ УСЛОВИЙ ИХ РАБОТЫ В РЕСПУБЛИКЕ МАРИЙ ЭЛ.

2.1. Концептуальная и информационная модели технической оснащенности сельскохозяйственного производства

2.2. Оценка качества технической оснащенности машинно-технологических станций с учетом их зональной принадлежности.

2.3. Математическая модель и алгоритм задачи оптимизации средств технической оснащенности растениеводства.

2.4. Программный комплекс системы расчетов технической оснащенности земледелия.

Ь 3. ФОРМАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АГРЕГАТОВ И ФОРМИРОВАНИЕ ОЦЕНОК КАЧЕСТВА ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ.

3.1. Модели функционирования энергетических и технологических процессов сельскохозяйственных машин и агрегатов.

3.2. Оценки эксплуатационной и технологической надежности сельскохозяйственных агрегатов.

3.3. Допускаемые значения оценок показателей эффективности рабочих процессов сельскохозяйственных машин и агрегатов.

3.4. Расчет эффективности функционирования процессов сельскохозяйственных агрегатов при отсчете фиксированных допусков от среднего значения показателя эффективности.

3.5. Расчет оценок эффективности процессов сельскохозяйственных агрегатов при отсчете фиксированных допусков от настроечного значения показателя эффективности.

3.6. Расчет оценок эффективности процессов сельскохозяйственных агрегатов при отсчете фиксированных допусков от текущего среднего значения показателя эффективности.

3.7. Расчет оценок надежности сельскохозяйственных агрегатов.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АГРЕГАТОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ.

4.1. Методика проведения экспериментальных исследований.

4.2. Алгоритм обработки результатов экспериментальных исследований

4.3. Характеристика нормативно-справочной информации.

4.4. Характеристика объекта проведения эксперимента.

4.5. Анализ результатов расчетов.

5. ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНАЩЕННОСТИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ МАШИННО-ТЕХ-НОЛОГИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ В ЗОНАХ РЕСПУБЛИКИ МАРИЙ ЭЛ.

5.1. Методы учета вероятностных характеристик условий работы сельскохозяйственных агрегатов.

5.2. Оценки вероятностных характеристик распределения сроков начала и продолжительности проведения технологических операций в моделях функционирования технической оснащенности

5.3. Анализ показателей технической оснащенности сельскохозяйственных зон республики.

5.4. Функциональное назначение и размещение машинно-технологических станций на территории Республики Марий Эл.

6. ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНАЩЕННОСТИ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНА.

6.1. Общие положения.

6.2. Методика построения имитационных расчетов и характеристика информационной подсистемы.

6.3. Дискретная имитационная модель функционирования средств технической оснащенности для уборки и послеуборочной обработки зерна.

6.4. Анализ функционирования зерноуборочного комплекса как мно

- гопараметрической вероятностной системы.

6.5. Результаты формирования технической оснащенности уборки и послеуборочной обработки зерна.

7. МЕТОДОЛОГИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ ТРУДОЕМКИХ ПРОЦЕССОВ В АПК.

7.1. Общие положения.

7.2. Обеспечение технологической и эксплуатационной надежности технических средств АПК посредством управления их техническим состоянием.

7.3. Основные задачи управления техническим состоянием машин

7.4. Способы управления техническим состоянием машин.

7.5. Оптимизация технических средств и периодичности технического обслуживания и ремонта машин.

7.6. Предупреждение внезапных отказов машин.

8. МЕТОДЫ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАШИНЫ.

8.1. Общие положения.

8.2. Формализация вибрационного процесса в подшипниках качения сельскохозяйственных агрегатов.

8.3. Особенности диагностирования и балансировки роторных рабочих органов машин при неравномерности их вращения.

8.4. Современные средства диагностирования машин на основе применения цифровых методов анализа сигнала при реализации вибрационного диагностирования.

8.5. Архитектура универсальной диагностической платформы.

8.6. Архитектура программного обеспечения универсальной диагностической платформы.

9. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ СРЕДСТВ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНАЩЕННОСТИ. 4Ю

9.1. Основные положения.

9.2. Обоснование специфического режима ТОР машин для данного региона.

9.3. Характеристика мобильных и стационарных технических средств диагностирования и обслуживания машин.

9.3.1. Средства диагностирования в растениеводстве.

9.3.2. Рекомендации по организации диагностирования машин. у. 9.4. Рекомендации по компоновке и оснащению стационарных и передвижных средств диагностирования.

9.4.1. Определение остаточного ресурса смазочного материала.

9.5. Обоснование и выбор диагностических параметров новых сельскохозяйственных машин.

Повышение эффективности сельскохозяйственного производства зависит от качества её технической оснащенности, которая формируется в зависимости от специализации хозяйств, зональных природно-климатических особенностей, а также от качества организации системы, которая предназначена для обеспечения товаропроизводителей техникой, при необходимости её восстановления и поддержания в работоспособном состоянии.

Реорганизация сельскохозяйственного производства страны, которая повлекла за собой акционирование предприятий АПК и закрепление за ними технических средств, сделала практически неэффективным сохранение в них предприятий, отвечающих за обеспечение средствами механизации трудоемких процессов. Анализ основных показателей хозяйственной деятельности производства АПК республики свидетельствует о неудовлетворительном её состоянии, необходимости создания в республике системы для обеспечения АПК техническими средствами, позволяющими выполнить все механизированные работы в сфере производства сельскохозяйственной продукции и её послеуборочной переработки, механизации трудоемких процессов на животноводческих фермах, а также обеспечения их технологической и эксплуатационной надежности.

Работы, выполненные в прошлые годы в области разработки нормативов технической оснащенности сельскохозяйственного производства Республики Марий Эл, не носили, как следует из анализа сложившейся в республике ситуации, комплексного характера и, в основном, были предназначены только для земледелия. В такой постановке не предполагалось обоснование параметров обслуживающей системы, предназначенной для обеспечения технологической и эксплуатационной надежности всего комплекса технических средств, используемых в растениеводстве, животноводстве, а так же и в послеуборочной обработке продукции.

Переход к рыночным отношениям остро ставит проблему повышения эффективности использования технических средств АПК в Республике Марий Эл. Отмеченное является следствием высокой себестоимости механизированных работ, которая обуславливает высокую стоимость сельскохозяйственной продукции и в целом низкую эффективность хозяйственной деятельности большинства реформированных сельскохозяйственных предприятий республики. При этом необходимо иметь в виду и отсутствие у товаропроизводителей средств на приобретение новой техники из-за резкого роста стоимости сельскохозяйственной техники и диспаритета цен на неё и сельскохозяйственную продукцию.

Перечисленное выше характеризует в целом снижение технического потенциала предприятий АПК, что сказывается на своевременности выполнения технологических операций в соответствии с агротехническими требованиями, снижении качества работы мобильных и стационарных агрегатов, а, следовательно, и на недополучении сельскохозяйственной продукции отраслей растениеводства и животноводства.

Из анализа исследований в области повышения эффективности использования машинно-тракторного парка в АПК, и организации его технического обслуживания и ремонта следует, что в производстве основных видов сельскохозяйственной продукции затраты, относимые на использование машинно-тракторного парка и технологических комплексов составляют более половины всех производственных затрат.

Следует так же иметь в виду, что в разработках, выполненных в до перестроечные годы в ведущих научно-исследовательских институтах в области повышения эффективности использования средств механизации трудоемких процессов в АПК, не предполагалось снижение эффективности сельхозпроизводства в результате его реформирования и появление 10.12 кратного диспаритета цен на сельскохозяйственную продукцию и продукцию промышленности, а также снижение технического потенциала реформированных сельскохозяйственных предприятий республики более чем в 2,5.3 раза.

Отмеченное ставит актуальной решение сложной проблемы повышения качества и своевременного выполнения механизированных работ в сельскохозяйственном производстве посредством практической реализации проблемных вопросов, имеющих непосредственное отношение к методологии оснащения и использования в сельскохозяйственном производстве технических средств в условиях создания развитой сети машинно-технологических станций (МТС), использования алгоритмических и микропроцессорных средств оценки качества функционирования технологических и энергетических процессов машинно-тракторных агрегатов и технологических комплексов, а так же организации управления техническим состоянием мобильных и стационарных машин и технологических комплексов АПК Республики Марий Эл.

Целью работы является повышение эффективности сельскохозяйственного производства на основе формирования нормативной базы оснащения машинно-технологических станций (МТС) средствами механизации АПК и обеспечения их работоспособности.

В соответствии с целью работы и на основе научного анализа результатов предыдущих исследований были поставлены следующие основные задачи:

- провести анализ текущего состояния сельскохозяйственного производства объекта исследования, его технической оснащенности и ремонтной производственно-технической базы;

- разработать концептуальную и информационную модели объекта исследования, учитывающая формирование средств технической оснащенности сельскохозяйственного производства во взаимодействии с производственно-техническими системами, обеспечивающими восстановление работоспособности, технологическую и эксплуатационную надёжность технических средств АПК и обеспечивающих своевременное выполнение трудоёмких процессов в земледелии, послеуборочной обработке сельскохозяйственной продукции и животноводстве;

- разработать критерии и методы оценки качества технической оснащённости сельскохозяйственного производства как многоуровневой системы с учётом вероятностных характеристик и условий её эксплуатации;

- разработать алгоритмическое и программное обеспечение для расчёта технологических карт и оптимизации состава, структуры и использования технических средств для производства сельскохозяйственной продукции в республике;

- разработать методологию размещения машинно-технологических станций в зонах республики с учётом специализации хозяйств и вероятностных нормативов их оснащения энергетическими средствами, сельскохозяйственными машинами и технологическим оборудованием;

- разработать методы и приёмы оценки качества технологических и энергетических процессов мобильных и стационарных агрегатов с целью обеспечения их технологической и эксплуатационной надёжности;

- разработать процедуры и средства диагностирования технического состояния машин и агрегатов и формирования нормативов для комплектования диагностическими средствами мобильных и стационарных диагностических центров и пунктов;

- разработать центры, пункты и системы диспетчеризации, обеспечивающие повышение эффективности использования технических средств у товаропроизводителей и повышающих и технологическую и эксплуатационную надёжность технических средств в АПК республики.

На защиту выносятся следующие научные положения:

- концептуальная и информационная модели объекта исследования, учитывающие формирование средств технической оснащенности сельскохозяйственного производства во взаимодействии с производственно-техническими системами, обеспечивающими восстановление работоспособности, технологическую и эксплуатационную надежность технических средств АПК, своевременное выполнение трудоёмких процессов в земледелии, послеуборочной обработке сельскохозяйственной продукции и животноводстве;

- критерии и методы оценки качества технической оснащенности сельскохозяйственного производства как многоуровневой системы с учётом вероятностных характеристик и условий её эксплуатации;

- методологии размещения машинно-технологических станций в зонах республики с учётом специализации хозяйств и вероятностных нормативов их оснащения энергетическими средствами, сельскохозяйственными машинами и технологическим оборудованием;

- приёмы и методы оценки качества технологических и энергетических процессов мобильных и стационарных агрегатов с целью обеспечения их эксплуатационной надежности;

- методология управления техническим состоянием машин и агрегатов посредством разработки методов и технических средств, обеспечивающих их работоспособность;

- комплексное решение проблемы технической оснащенности сельскохозяйственного производства посредством создания технологических станций и их нормативного оснащения машинами и агрегатами, предназначенными для выполнения механизированных работ в технологиях возделывания и переработки сельскохозяйственных культур и технологического оборудования.

Практическую значимость работы представляют:

- алгоритмы и программы для установления вероятностных нормативов технической оснащенности машинно-технологических станций, предназначенных для выполнения трудоемких механизированных процессов у товаропроизводителей;

- алгоритмы и программное обеспечение для расчета технологических карт и оптимизации состава, структуры и использования технических средств для производства сельскохозяйственной продукции в Республике Марий Эл;

- методы формирования технической оснащенности послеуборочной обработки зернового вороха;

- алгоритмы и программы контроля качества энергетических и технологических процессов работы сельскохозяйственных средств;

- методы спектрального анализа вибраций узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин;

- универсальные микропроцессорные устройства для диагностирования технического состояния энергетических средств сельскохозяйственных машин и агрегатов с целью обеспечения их технологической и эксплуатационной надёжности;

- алгоритмы и программное обеспечение оптимизации технических требований для обоснования периодичности технического обслуживания и ремонта машин и оборудования с учётом региональных особенностей организации ТО и ремонта по результатам диагностирования.

Объекты исследований составили технологии и технологические процессы возделывания сельскохозяйственных культур (на примере технологий возделывания зерновых и зернобобовых культур, картофеля), осуществляемые мобильными сельскохозяйственными агрегатами, технологии и технологические процессы послеуборочной обработки зерна и животноводческих ферм, реализуемые стационарными машинами и агрегатами, процедуры обеспечения технологической и эксплуатационной надежности средств механизации процессов в земледелии, методы и средства имитационного моделирования и обеспечения технологической и эксплуатационной надежности в новых организационных условиях, их реализующих.

Материалы исследований включены в книгу «Ресурсосбережение при технической эксплуатации сельскохозяйственной техники» ( в соавторстве), допущенную Департаментом технической политики Минсельхоза РФ как справочное пособие для специалистов сельскохозяйственных предприятий, научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций и учебных заведений. Результаты научной работы использованы ФГНУ «Росинформагро-тех» для подготовки аналитических материалов по вопросам развития механизации сельскохозяйственного производства и технического сервиса для специалистов Департамента технической политики Минсельхоза России.

Разработан вибрационный метод, комплект переходных устройств и технология диагностирования узлов и агрегатов сложных уборочных машин и машин послеуборочной обработки зерна и реализован в диагностической установке КИ-13950 ГОСНИТИ, малогабаритном электронном приборе КИ-28062 ГОСНИТИ (модернизированный), микропроцессорном диагностическом приборе «Вибронавигатор» (а.с. №1653596, патент №2020428).

Алгоритмы и программное обеспечение установления вероятностных нормативов технической оснащенности машинно-технологических станций средствами механизации, контроля качества энергетических и технологических процессов работы СХА, микропроцессорные устройства диагностирования технического состояния машин сельскохозяйственного назначения, бизнес-план для финансирования создания и работы МТС и технологические карты возделывания сельхозкультур рекомендованы Министерством сельского хозяйства и продовольствия Республики Марий Эл для широкого внедрения в хозяйствах республики и на предприятиях ОАО «Марагропромтехснаб».

Программное обеспечение для расчета технологических карт и оптимизация количественного и качественного состава МТП машинно-технологических станций переданы и используются ГОСНИТИ при разработке МТС субъектов Российской Федерации и повышения эффективности их функционирования.

Результаты исследований по диагностированию технического состояния сложных уборочных машин и энергетических средств, принципиальные схемы микропроцессорных устройств, алгоритмы и программное обеспечение по оценке эксплуатационной надежности переданы в головные с.-х. научно-исследовательские учреждения для реализации при построении топоориенти-рованных технологий растениеводства, основанных на использовании спутниковых навигационных систем.

Результаты научно-исследовательской работы были так же представлены на ВВЦ и постановлением № 13 от 19.02.2002г. и № 109 от 19.12.2002г. отмечены медалями «Лауреат ВВЦ».

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве» (г. Минск, 1989); постоянно действующем научно-техническом семинаре стран СНГ «Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей» (г. Санкт-Петербург, 1993 и 1994 г.г.); 3-ей Международной научно-технической конференции «Экология и сельскохозяйственная техника» (СЗНИИМЭСХ, г. Санкт-Петербург, 2002г.); Международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России - проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции (ГНУ ВИМ, г. Москва, 2002г.); 8-й Всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы измерений» (МГТУ им.Н.Э.Баумана, г.Москва, 2002г.), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы технического сервиса в агропромышленном комплексе» (МГАУ, г. Москва, 2002г.); Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» (МГТУ им. Н.Э.Баумана, г. Москва, 2002г.); научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Санкт-Петербургского государственного аграрного университета (19872003 г.г.), Костромской государственной сельскохозяйственной академии (2002г.), Марийского государственного технического университета (1990-2003 г.г.).

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному консультанту работы д.т.н., профессору В.Г.Еникееву, а также д.т.н., профессору В.А.Аллилуеву (СЗНИИМЭСХ), д.т.н., профессору М.А.Новикову (СПГАУ), д.т.н., профессору В.М.Михлину (ГОСНИТИ) за неоценимую помощь и содействие в решении некоторых вопросов настоящего исследования.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. В результате анализа хозяйственной деятельности сельскохозяйственного производства Республики Марий Эл установлено, что в настоящее время оно все еще находится в крайне тяжелом состоянии, что явилось следствием износа сельхозмашин и оборудования, отсутствия у товаропроизводителей средств на их приобретение и восстановление. За время реформ резко сократился технический потенциал агропромышленного комплекса (АПК). Наблюдается резкое снижение инвестиционной деятельности в АПК, из-за чего снижается ассортимент и объем сельхозпродукции, выпускаемой предприятиями различных форм собственности. Нарушаются технологии производства и переработки сельхозпродукции из-за несвоевременного выполнения трудоемких механизированных работ в соответствии с агротехническими требованиями, допускаемым качеством технологических и энергетических процессов.

2. Начавшаяся в последнее время стабилизация агропромышленного производства в РФ и в Республике Марий Эл, заключающаяся в прекращении спада производства товарной продукции при признаках превращения сельского хозяйства в мелкотоварное производство и использования примитивных технологий, ставит в качестве одной из актуальнейших проблем развитие технического оснащения сельхозпроизводства и ее инфраструктуры, совершенствование на базе использования современных технологий и организационных форм, уровня и качества эксплуатации технических средств и своевременного восстановления, что в последующем обеспечит масштабное, эффективное развитие сельского хозяйства и, в конечном итоге, продовольственную безопасность страны.

3. Систематизация опыта использования средств технической оснащенности сельхозпроизводства в обеспечении его технологической и эксплуатационной надежности подтверждает необходимость разрешения вопросов, имеющих непосредственное отношение к методологии оснащения и использования технических средств АПК, через создание развитой сети машиннотехнологических станций (МТС), предназначенных для организации выполнения трудоемких процессов в сельскохозяйственных предприятиях различных форм собственности и обеспечения работоспособности. всех технических средств АПК.

4. Разработанные концептуальная и информационная модели технической оснащенности сельхозпроизводства, учитывающие ее формирование во взаимодействии с производственно-техническими системами, обеспечивающими восстановление работоспособности технических средств, их технологическую и эксплуатационную надежность, позволили наметить основные направления совершенствования и развития процедур технического оснащения АПК на современном этапе общественного развития страны.

Критерии и методы оценки технической оснащенности сельхозпроизводства с учетом вероятностных условий их функционирования, разработанное программное и алгоритмическое обеспечение позволяют устанавливать региональные, вероятностные нормативы технической оснащенности сельхозпредприятий и обосновать нормативную базу оснащения машинно-технологических станций средствами механизации трудоемких процессов и их размещения в зависимости от специализации сельхозпроизводства.

5. Результаты исследований в области обеспечения технологической надежности мобильных и стационарных сельхозагрегатов и условий их функционирования посредством структуризации функций управления их работой позволили предложить ряд схем технических решений, существенно повышающих качество выполнения ими технологических процессов.

Математические модели управления работой сельхозагрегатов и соответствующее программное обеспечение дают возможность создавать и использовать микропроцессорные устройства и системы контроля качества выполнения технологических процессов в растениеводстве.

6. В результате анализа условий функционирования технических средств установлена функциональная зависимость нормативов технической оснащенности сельхозпроизводства от эксплуатационных и природно-климатических условий работы мобильных и стационарных агрегатов. Методами имитационного моделирования установлена нормативная загрузка средств механизации послеуборочной обработки зерна в зависимости от влажности и засоренности зернового вороха.

7. Процедуры управления техническим состоянием машин и агрегатов в организационных условиях, обеспечиваемых машинно-технологическими станциями, определяют необходимость набора современных методов и технических средств, а также учета периодичности обслуживания и ремонта машин и агрегатов посредством создания соответствующего информационного обеспечения процесса управления техническим состоянием в режиме своевременной обработки информации в условиях работы МТС.

8. Для установления уровня и качества технического состояния мобильных и стационарных сельхозагрегатов, используемых в растениеводстве и животноводстве, установлена эффективность использования спектрального анализа для определения остаточной работоспособности узлов и агрегатов сельхозмашин.

Формализованные процедуры оценки вибрационного процесса в подшипниках качения, учета особенностей диагностирования балансировки рабочих органов машин при наличии неравномерности их вращения позволили существенно улучшить эксплуатационные возможности зерноуборочных, кормоубо-рочных и льноуборочных комбайнов, что сказалось на увеличении их сезонной производительности до 30%.

9. Разработка совершенных средств диагностирования, базирующихся на цифровых методах анализа сигналов, а также использование универсальной микропроцессорной платформы, оснащенной перспективным для диагностики узлов и механизмов программным обеспечением, дает возможность проведения в режиме реального времени контроля качества технологических и энергетических процессов сельхозагрегатов и обеспечения тем самым их эксплуатационной и технологической надежности.

10. Выполненные в данном исследовании методологические разработки в области совершенствования технической оснащенности сельхозпроизводства позволили установить основные принципы и методы учета региональных особенностей управления техническим состоянием средств технической оснащенности отдельных регионов РФ.

11. Комплексный подход к решению задачи технической оснащенности сельхозпроизводства, учитывающий необходимость нормативной оптимальной обеспеченности его средствами технической оснащенности и обеспечения ее технологической и эксплуатационной надежности через организационные условия машинно-технологических станций, позволяет прогнозировать повышение эффективности сельскохозяйственного производства на 30-40% в ближайшие 5-7 лет, по сравнению с современным его состоянием.

1. Автоматизация в растениеводстве / С.А.Иофинов, Л.Коллар, П. Обер-лэндер, А. Б. Лурье, М. М. Арановский, Н. Н. Гевейлер, В. А. Аллилуев. М.: Агропромиздат, 1992. - 239 с.

2. Агеев Л.Е. Методы и средства повышения эффективности использования сельскохозяйственной техники. Л.: Знание, 1990.- 68 с.

3. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машинно-тракторных агрегатов. Л., 1978. - 296 с.

4. Агеев Л.Е., Хабатов Р.Ш., Алимова Н.П., Скробач В.Ф. Расчёт на ЭЦВМ оптимальных перспективных для Северо-Западной зоны машинно-тракторных агрегатов // Зап. ЛСХИ.- 1971.-Т. 164. С.- 18-21.

5. Агзамов С.К. Совершенствование методов определения потребности в запасных частях сельскохозяйственной техники на основе долговечности и системы зональных коэффициентов (на примере тракторов): Дис.ф . д-ра техн. наук. Ленинград - Пушкин, 1990. - 536 с.

6. Агрометеорологические условия и продуктивность сельского хозяйства Нечернозёмной зоны / Под ред. Е.С. Услановой. М.: Гидрометеоиздат, 1978.- 160 с.

7. Азаров В.М. Обоснование поточной технологии обработки продовольственного зерна на примере хозяйств лесостепной зоны Алтайского края: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Омск, 1974.- 24 с.

8. Аллилуев В.А., Ананьин А.Д., Михлин В.М. Техническая эксплуатация машинно-тракторного парка. -М.: Агропромиздат, 1991. 367 с.

9. Анискин В.И. К созданию перспективного оборудования для производства зерна // Техника в сельском хозяйстве. 1994. - №5. - С. 13-15.

10. Антипин В.Г. Уборка зерновых комбайнами. JL: Колос, 1976.-126 с.

11. А.с. № 1544227 (СССР). Устройство для контроля процесса высева семян / А.Б.Лурье, И.З.Теплинский, Е.А.Абелев, В.А.Смелик. Опубл. Б.И.№7. - 1990.

12. А.с.№ 1242015. Устройство для контроля расхода семян / А.Б.Лурье, А.А.Цырин, С.Б.Ампилогов.- Опубл.Б.И.№ 25. 1986.

13. А.с.№ 1658847 (СССР). Комбинированный агрегат для обработки почвы и посева / 3. Ш. Бутман, М. Л. Бухман, Н. С. Евдокимов, И. 3. Теплин-ский, В. А. Смелик. Опубл. Б.И.№ 24. - 1991.

14. А.с.№ 1771552 (СССР). Комбинированный агрегат для обработки почвыи посева / В.Г.Еникеев, И.З.Теплинский, В.А.Смелик, Н.А.Якубович, М.Л.Бухман, З.Ш.Бутман, А.Б.Калинин. Опубл. Б.И. № 40. - 1992.19,20,21.22,23