автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Обоснование показателей и технических средств для учета и оценки работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов

Государственная комиссия Совета АТшнистров СССР пй продовольствию и закупкам

Ульяновским сельскохозяйственный институт

Обоснование показателей и технических средств для учета

и оценки работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов

Специальность 05.20.03 — Эксплуатация, восстановление 11 ремонт сельскохозяйственной техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Китаев Владимир Александрович

На правах рукописи

УДК 631.31 : 631,3.004

Ульяновск—1990

/

/

Работа выполнена в Ульяновском сельскохозяйственном институте.

Научные руководители ■— доктор технических наук,

профессор | ПОЛКАНОВ И. П. 1

— кандидат технических наук, доцент САФАРОВ К. У. '

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор ТЕРСКИХ И. П.,

— кандидат технических наук, доцент ГАЙНАНОВ X. С.

Ведущее предприятие — Ульяновский областной

Агропромышленный комитет

Защита диссертации состоится «27» декабря 1990 г. в 10.00 часов на заседании специализированного Совета К 120.82.01 Ульяновского сельскохозяйственного института.

Адрес: 432601, г. Ульяновск, Бульвар Новый Венец, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновского СХИ. , .„. .„.

Автореферат разослан » Р^_ 199,£_г.

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук, доцент__А К. У. Сафаров

, ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСША РЛБОШ

Актуальность эмц. В постановлениях ЦК КПСС и Советского правительства разработан комплекс научно-обоснованных мер, направленных на совершенствование технической базы сельскохозяйственного производства, на улучшение использования земли и техники, находящихся в распоряжении сельскохозяйственных предприятий. Путь к этому лежит через всссторонюю интенсификацию сельскохозяйственного производства. Обеспечить решение ключевой политической и хозяйственной задачи возможно за счет обеспечения серийного выпуска автоматических средств технической диагностики машин и оборудования, средств неразрушагацего контроля, комплексов новых приборов проверки качества промышленной технологии и сельскохозяйственной продукции. В то же время необходимо считать делом первостепенной важности коренное повышение качества как важнейшего фактора интенсификации экономики.

Актуальность решения этой задачи дакзуется также интересами развития принципов хозяйственного расчета, где объективность количественной п качественной оценки работы агрегатов становится мобилизующей силой в повышении производительности труда, эффективности использования МОП и снижении затрат на его содержание.

Цель работы заключается в повышении эффективности использования почвообрабатывающих и посевных агрегатов за счёт совершенствования средств учета и опенки их работы.

Объект исследования. Процесс формирования показателей учета и опенки работы почвообрабатывающих к посевных агрегатов.

Научная новизна. Получены закономерности изменения качественных показателей технологического процесса работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов, контролируемых комплексом предложенных показателей с применением специально разработанного прибора.

' Практическая значимость работа. Предложенный комплекс показателей и технических средств автоматического учёта и оценки механизированных процессов позволяет повысить качество и снизить трудоемкость учёта п; оценки работы МТА ( в конкретных производственных условиях, улучшить систему учета и отчетности, сократить материальные затраты).

Внедрение♦ Результаты исследований по обоснованию системы показателей и прибора для учёта л оценки механизированных процессов внедрены в совхозах "Заволжский", "IIj 1вда" Ульяновской области и на опытном поле учхоза Ульяновского СЖИ.

Апробация. 0с"ОЕНые положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Ульяновского сельскохозяйст энного института в I982-IS89 гг., Куйбышевского л Казанского СХИ, на заседании технического Совета совхозов "Заволжский", "Правда" Ульяновской области.

Публикация результатов исследований», Основные полол:ения диссертационной работы опубликованы в eioctií .статьях сборников научных трудов Ульяновского сельскохозяйственного института.

Структура и объем работы..Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложения. Содержание диссертации изложено на № страницах машинописного текста, включает V9 таблиц и 56, р.исунг ков. Список использованной литературы содержит 126 наименований, приложение состоит пз таблиц и актов внедрения результатов исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАВОШ

Введение. Содержит краткое обоснование актуальности работы и основные положения.

В перлом раздело. "Состояние вопроса я задачи исследований" дается анализ показателей и технических средств применяемых для учёта и опенки механизированных работ.

Опенка эффективности использования машинно-тракторных агрегатов невозможна без научно-обоснованной системы показателей.

Анализ литературных источников показывает, что с развитием сельскохозяйственной техники совершенствовалась и уточнялась система учёта и оценки работы машинно-тракторных агрегатов.

Вопросу совершенствования системы учёта и оценка механизирован 1шх процессов, разработке технических средств, применяемых для сбора информации по учёту и опенка работы машинно-тракторных агрегатов, посвящены труды академиков В.П.Горячкина, Б.С.Свирдав-ского, д.'т.н. профессоров М.П.Сергеева, С.А.Иофянова, И.П.Полкано-ва, Ю.К.Киртбая, Б.А.Линтварева, Н.Э.Ферре, И.Ф.Василенко, М.Н.Ле-тошнева, К.Г.Кауалова, Н.К.Двденко, Г.В.Веденяляна и др. В этих работах даны теоретические основы построения системы показателей с точки зрения количественной и качественной характеристик уровня машиноиспользования в кошфетшх производственных условиях.

Отдельные положения по дальнейшее совершенствованию системы учёта и оценки механизированных процессов внесли профессора Ф.И. Гаврилов, П.Ф.Вог-х, Д.Н.Саакян, к.г.н. Ф.И.Колесник, Р.Г.Валеев, Ю.А,Ляхов и другие авторы.

Ценнч;! ваягу з дальнейшее развитие :.л/одов исследований качества 1.:е.\а;;лз;;ровалных раЗот внесли профессора А.Б,Лурье, В.А.Ади-луев и другие.

Однако, анализ известных показателей учета и оценка механизированных процессов показал, что в настоящее время нет показателя, который бы достаточно полно характеризовал качество выполненных работ и мог служить основой формирования системы учетных и оценочных показателей работы машшшс-тракторных агрегатов. Для этого используют различные показатели, чаще всего технико-экономические. При атом, изменение качества работы практически не учитывается, и полученные результаты характеризуют не оптимальные показателя, а лишь рациональные для данных условий. Это приводит к дополнительным потерям урокая, увеличению материальных, трудовых и денешшх затрат На основании выше!, ложвнного, для достижения поставленной целя в работе необходимо решить следующие задачи:

I. Обосновать показатели учёта и оценки механизированных процессов.

2» Разработать технические средства для регистрации и опенки качества биологического процесса.

3. Выявить взаимосвязь коэффициента качества технологического процесса при работе почвообрабатывающих и посевных агрегатов с эксплуатационными показателями.

4. Апробировать в производственных условиях разработанные показатели и технические средства для их измерения. Определить экономическую эффективность. Дать рекомендации производству.

Вов втором раздела."Теоретические исследования" представлены агротехнические требования, предъявляемые к обработке почвы, с уча том которых дано обоснованно выбора показателей и технических орел отв 'ля учёта и опенк. механизированных процессов. Выявлена ^заиые связь показателей учета через расход топлива, а также представлена взаимосвязь показателей качества механизированных процессов (рис.

Качество подготовки процесса. -i

Качество обработки, -

Качество посева, — Потери урожая,

Качество ухода за посевами, -

Качество удобрений, -

Качество уборки урожая,

Рис. I. Взаимосвязь показателей качества . Качество выполнения технологических операций является главной проблемой современного сельскохозяйственного производства. Качество - это внешняя характеристика, признак взаимодействия обрабатываемого и обрабатывающего материала, то есть качество является одной из главных характеристик выполняемого процесса.

Потери урожая следует оценивать коэффициентом качества сбора урожая.

h _ j _ ЦЧ (2.1)

¿У"1 . Ц$

где Ü5 - биологическая возможная урожайность культуры, ц/га; потери урожая, ц/га. Потери урожая можно выразить

Vi« . (2-2)

где í!n - нормативные потери урожая, ц/га; - обобщающий показатель качества. Множество различных факторов влияет на потери урожая. Они определяются:

1н = Lefios4 1п»С+1«+Пуд+!>s ИА (2*3)

где liíft - потери урожая сЕязакные с качеством подготивки процесса, ц/га;

Pos - потери урожая связанные с качеством обработки, ц/га;

Ппос - потери урожая за счет качества посева, ц/га;

- потери урояая за счет качества удобрений, ц/га;

- потери урсжая аа счет качества уборки, ц/га;

- потери урожая зависят от качества ухода за посеваш ц/га. •• •

Обобщающий коэффициент.качества рассчитывается

гдэ - коэффициент качества подготовки процесса; .

- коэффициент качества •обработки; . ' козф^щиеш?. качества посева ;

р„ - коошйициенг раЕНсьзрпосдаз посо&а;

-vöiß

кр^ицкеад сазеезва'¡¡дода са посевам!; . качества кдоЗрсшй ;

Ь~ коэсйищшнг яачгспга убстя урокая. ' • Качество подготовки процесса зависит от качества подгото! агрегата, материала и поля к Лосеву. Ешюсгво обработки, nocei »и ухода'за посекши сависпг ет вашщшш, отклоневдя фактическо! глубины СЦ при ветожЗешш дзавдП тсжмюгшеской. операции от нормативного значения о,к;1опредедле'хся;

h - - л.. -Wal-.

■ Q» Л ■ (Si5) ■

где- абсолютная паштета '.':.''■ "" '■.

Коэффициент равноцсрносги посева характерезуется равнош кость» распределения сенпн по "шсешюй шоцзди. - • \ ' -

: Ь Ь - JL.

: • ' <2,6) /

"Bß jtojSy- норааги .ад н ^гтияескад хшовддь питания, «Л.

О&ьеа качастьенно' пополненной работы определяется:

Vs=Vcp.^ , га (2,7)

где - объем фактической и качественной работы, га

^ - коэффициент качества работы.. Если принять в качество .объема работы приведенное время, то данное уравнение .будет и.'.гзть вид :

Ц.к = ' ) пр-Ч- <2.8)

гдо{п|.гр jirj.it- продолжительность фактической и качественно выполненной работы, И^Ч. * Такой подход к определенно объема работ позволит наиболее объективно оценить работу механизаторов и других специалистов. В этом случае оценивать их работу следует коэффициентом использования возможностей механизированного процгсса.

и У*<у ■ ь _ "Ь^Я» ' ,

Смг Ун ' (2.9) «{М.О»^ -1см (2.10)

гдеУк.грД'н - объем качественной фактической.!! нормативной работы, га;

- фактическая'продолжительность выполнения качественной работы, ор.ч 1ск- продолжительность смены, Ч Лроизводигельцость агрегатов является обобщающим показателем эффективности взаимодействия всех элементов процесса. Одной из основных задач при рассмотрении данного вопроса является установление аналитических зависимостей, связива'-цих производительность с другая! параметрам агрегата и'иояе? быть вырамена:

где С - постоянный рагмориы!* показатель ;

' эффективная модность двигателя", квт; !; - удельное сопротивление-материала обработке.Н.м.; £ - я. л. д. трактора; ' .-/

.' ^ - коэффициент использования времени смены или другого

10

отрезка времени . Производительность агрегата с учетом качества технологического процесса равна :

\/ - с-^гг-г-чк гл/

где ¡[кр - мощность на крюке, кЬг; П - тяговый к.п.д. трактора;

- коэффициент качества работ. а

Выражая крюковую мощность через расход топлива можно записать:

/[щ> = Л • Сх/> = СГ" £кр , (2ЛЗ)

где А - работа, Н.м ;

£ - расход то. »ива затраченный на выполнение полезной работы, кг/ч,

максимально возможный часовой расход топлива данной марке трактора кг/ч. Кроме того, учет и оценку качества работы агрегата можно выполнить через расход топлива, используя уравнение:

- ^т • - п/ Щ- © » /Ч \ (2.14)

где С,- фактический часовой расход топлива кг/ч;

© - расход топлива на единиц/ выполненных работ (погектарный расход топлива), кг/га; показатель качества. Для автоматизации процесса учета и оценки качества работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов, была обоснована принципиальная' схема , которая представлена на рис. 2 , разработан прибор и его электрическа«- схема. Разработанный прибор для учетами оце кн качества механизированных процессов состоит из датчика пути (Да), датчика ширины (ДО, датчика глубины (ДГ) и счетно-регистри-рущих блоков. Даачы?. пр;:бор имеет два счетно-регистрируюцих блока,

По

S

S S

которые позволяют одновременно производить учет работ по фактически выполненному объему ) и объеынокачественному показателю (V« ). в первом случае прибор производит учет выполненных работ путем перемножения длины рабочего пути на рабочую ширину захвата агрегата; во - втором случае учет работ ведется одновременно с учетом качества выполнения данной технологической операции по глубине обработки, ото достигается за счет перемножения рабочего пути, пройденного агрегатом, на рабочую ширину и фактическую глубину обработки. ПриШСЙ качестве обработки, показания счетчиков будут равны. Если качество работ „удет ниже 100%, то на величину равную значению отклонения по глубине от нормативного. Датчик пути, конта.гного типа, устанавливается на колесе рабочей машины агрегата и позволяет производить учет длины рабочего пути, пройденного агрегатом. Рабочая ширина захвата агрегата вводится с помощью клавиатурного устройства. Для контроля за глубиной обработки на рабочей машине устанавливается датчик глубины (ДГ),который имеет кесткую связь с рабочим органом сельскохозяйственной машины и позволяет фиксировать любые отклонения глубины от заданной. Данный датчик глубины (ДГ) также контактного типа.

В работе дано обоснование выбора основных датчиков и методика расчета основных узлов прибора.

■ В третьем разделе "Методика экспериментальных исследований" приведена общая программа работы и ряд частных методик экспериментальных исследований по определенно энергетических, качественных, эксплуатационных, технологических и экономических показателей, указаны применяемые приборы и оборудование.

программой экспе; .ментов предусматривалось решение вопросов, определенных задачами исследований.

Основная часть лабораторно - производственных исследований

была проведена в лабораториях Ульяновского сельскохозяйственного института, на опытном поле данного института, а совхозах "Заволжский" и "Правда" Ульяновской области.

Лабораторные исследования включали в себя: выявление влияния глубины заделки семян на всхожесть ярово:"? пшеницы, на динамику роста и развития растений, разработ-у при,Jopa для учета и оценки работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов, его тарировку и определение погрешности.

Эксплуатационные исследования проводились по разработанной методике, при этом использовался разработанный прибор для учета и оценки работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов. Испытания велись при посеве яровой пшеницы сорта "Симбирка" на глубине 2,5; 5; 8 и 10 см. Результаты исследований по показателям обрабатывались по разработанной программе методом математической статистики с применением ЭВМ марки МК-56, MK-6I и СМ-4.

и

В четвертом разделе "Анализ результатов исследований представлены результаты исследований, подтверждающие правильность теоретических предпосылок. В результате экспериментальных исследований и производственной проверки установлено влияние глубины заделки семян на полевую всхожесть (Рис 3), а также на.динамику роста и развития растений, на урожайность яровой пшеницы. При глубине тоеева 2,5...5 см полевая всхожесть на 20...2;$ выше, чем при глубине Ь...10см. Это объясняется тем, что при мелкой глубине тосева, почва значительно раньше прогревается, чем при более глубоком способе посева. При наличии достаточного количества ютательных веществ и влаги, это и создает более благоприятные гсловия для роста и развития растений, чем при более глубоком пособе посева. Если посев более глубокий, го в верхнем слое

очвы значительно раньше образуется почвенная ковда, чем создают-

о

я благоприятные условия, и еце слабому растению приходится тратить

Рис. 5 Влияние глубины посева на полевую всхокесть яровой пшеншш на поле совхоза "Заволжский" Ульяновской области

С прикатыванием

Без прикатыван:;я

много энергии на преодоление ее. Эта взаимосвязь просматривается на протяжении всего цикла роста и развития растений и подтверждается урожайностью, при глубине посева на 2,0...3 и 4...5 см урожайность яровой пшеницы была получена Ь5,9 ц/га и Зо,3 ц/га, а при глубине посева 8...10 см она составила о0,7 ц/га. Это является , подтверждением того, что оптимальная глубина*посева яровой пшеницы для зоны Ульяновской области равна ¿,5...5 см.

В условиях реальной эксплуатации бьша установлена взаимосвязи качества выполнения механизированных процессов , выполняемых почвообрабатывающими и посевными агрегатами, и удельного тягового сопротивления, его рабочей скорости, производительности и часового расхода топлива в условиях конкретных хозяйств (таблица 1).

За счет снижения сопротивления агрегата, которое уменьшается с уменьшением глубины посева на 10% ( Рис. 4 ) , снижается часовой расход топлива на 10...Ь^ (Рис $ ), повышается на 12.. .!£>% рабочая скорость движения агрегата (?нс.$].

Производительность агрегата при этом увеличивается на 12..ЛЪ% ( Рис. ? ).

Качество выполнения механизированных процессов определяется : зная фактическое и нормативное, предусмотренное агротехническими требованиями применительно к каждой конкретной операции, значения глубины.

Но результатам исследований бьша разработана и построена номограмма (Рис. I ), в которой установлены зависимости между удельным тяговым сопротивлением агрегата, рабочей скоростью, производительностью, часовым расходом топлива с качеством выполнения механизированных процессов. При наличии номограммы представляется возможность производить контроль качества по расходу топлива для Зх сеялочного агрегата, выполняющего П(а-ев яровой пшеницы. Дост верность результатов исследований подтверждается сходи-

Таблица I

'Влияние глубиш посева-на показатели использования arpe, .та

Наименование показателя ;Глубкна: :посева :см • i & : . v ; ¿V ; « а 6

i «Скорость дмг'.снип агрегата . Км/ч 2.5 7,32 о,4Х : 5,53 0,13 7,04 7,61

Y ■ ' ■ 'V '' ; '■ ■ •5 .. '",64 0,27 4,03 0,09 6,45 6,63

10 •5,99 0,23 4,69 0,09 5,79 6,19

2.Уд6лъ!Юэ сопротивление сгрстота, н/м • ■' 2,5 16,54 .. . 0,22 1,31 .0,69 16,39 16,69

5 18,26 0,23 •1,24 0,07 18,10 18,42

10 а,ов 1,131 . £,37 . 0,36 20,28 21,®

3» Часовой расход тошг.т, кг/ч - 2,5 •7.73 0,44 5,62. 0,14 7,42 6,04

5. 8,83 0.32 3,88 0,10 8,10 8,56

10 9,?0 . 0,51 5,23 0,16 9,34 10,06

4Л1роизОодитольность агрегат aa I ч основного временя,г а • • 2,5 7,79 0,25 . 3,22 0,08 7,61 7,96

6 7,20 0,31 4,27 0,09 6,98 7,42

ю • 6,4& 0,30 4,64 0,09 6,27 6,69

УЛд/ч

• »

•

1 •г 4 -г ( 7 Л !

Рис. { Зависимость скорости движения агрегата от глубины посева

< г 5 Н 5 ( ? I 0 ^

Л{с. ?. . Зависимость производительности агрегата от глубины посева -

мостьга.

При оценка качества механизированных работ, используя в качества оценочного показателя часовой расход топлива, необходимо знать заданнув глубину выполнения технологической операции, предус мотренную агротехническими требованиями. Каждое значение глубины обработки соответствует определенному нормативному расходу топливг Знг ' фактический часовой расход топлива, можно определить качестве выполнения механизированных работ, при этом такке необходимо помнить, что показатели характеризующие энергетические возможности трактора долвни соответствовать техническим требованиям.

В пято',; раздела "Экономическаят эффективность исследовании" дана оценка экономической эффективности внедрения рекомендуемых показателей и разработанного прибора для учета и опенки работы почвообрабатыващих и посевных агрегатов. Результаты расчетов показывают на целесообразность их применения в сельскохозяйственном производство. Эконо?,''-чески!1, эффект составил 781,42 руб. на один посевной агрегат в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЫШ.ЕНДЛЦП! ПРОИЗВОДСТВУ '

1. На основании анализа параметров , применяемых для учета и опеки; работы почвообрабатывающих и посевных агрегатов, была выявлена необходимость разработки и использования специального показателя для автоматического контроля качества выполняемого технологического процесса.

2. Учетно-оиеночным показателем предложен ;:оэ>*ашеит качества технологического процесса, который определяется как соотношение ¿¡актическоп к нормативно/ в соответствии с агротехнический требованиями глубины обработал и заделки семян.

3. Цр:с.;енаш:с коэЭрипиента качества технологического процесса дозволяло выявить оат-йьцуы глубину заделки секян, которая состе

вила 2,5...5 см. При атом, уделыюо тяговое сопротивление агрегата снидаатся на 10%, часовой расход топлива на 10.. .12,?, а рабочая скорость и производительность увеличиваются на 155?. Кроме того, на 4...5 дней сокращаются сроки роста а развития растений, а урожайность повышается на 2,5...3 ц/га.

4. Разработанный прибор позволяет автоматически регистрировать текущую производительность, выраженную произведением обработанной площади на коэффициент качества. Погрешность измерений прибором не превышает - 1%.

5. Погрешность учета работ, с ясполгзованием данного прибора по отношению к величина полной работы, не превышает ± I оборот колеса рабочей машины агрегата при опущенных рабочих органах.

6. Выявленная взаимосвязь, меэду эксплуатационными показаге-лши и предложенным коэффициентом, позволяет оценивать качоство выполненной работы по изменений погектарного я часового расхода топлива.

7. Экспериментальные исследования и испытания в производственных условиях подтвердили теоретические предпосылка, а предложенный показатель и разработанный прибор позволяют непосредственно в хозяйственных' условиях производить учет и оценку эксплуатационных и качественных показателей работа почвообрабатывающих и посевных агрегатов Это положительно сказывается на повышении их производительности.

8. Расчетный экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет 781,42 руб. на один посевной агрегат в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих рэ-5отах:

I. Некоторые вопросы учета, опенки и контроля качества работы ючвообрибатыващих и посевных агрегатов. Сб.научннх работ СХИ,

Ульяновск, 1988, с.92. (Соавтор Полканов И.П.).

2. Влияние глубины посева зерновых культур на урожайность. Тезисы научной конференции НТО Облагропрома, - Ульяновск, 1989, -с.13-15. (Соавтор Полканов И.П.).

3. Влияние глубины заделки семян на динамику роста и развита растений. Тезпси научной конференция НТО Облагропрома, - Ульянове; 1569, - с.16...18. (Соавтор Полканов И.П.).

4. Взаимосвязь энергетических и качественных показателей. Тезисы научно!! кон'юршшии НТО Облагропрома, - Ульяновск, 1989, -с.78,.,80. (Соавтор Полканов И.Л.д.

5. Показателя учета и опенки работы агрегатов. Тезисы докладов научной конференции СХИ, - Ульяновск, 1990. - с.85...86. (Соавтор Полканов И.П., Сафаров К.У.).

6. 0 качестве выполнения технологических операций. Тезисы докладов научной конференции СХИ, - Ульяновск, - 1990. - с.96,

УСХИ. Зак. 193. Т.100. 199С