автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Оптимизация эксплуатационных показателей пахотных агрегатов на базе современных энергонасыщенных тракторов

На правах рукописи

Медведев Александр Алексеевич

ОПТИМИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПАХОТНЫХ АГРЕГАТОВ НА БАЗЕ СОВРЕМЕННЫХ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫХ ТРАКТОРОВ (на примере пахотного агрегата К-744Р1 + ПБС - 7/9 в условиях Самарской области)

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 кандидата технических наук

I

Саратов -2005

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация: Федеральное государственное научное учреждение «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока»

Защита диссертации состоится 24 июня 2005 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д-220.061.03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Рыбалко Александр Григорьевич

кандидат технических наук, профессор Лявин Юрий Федорович

Дементьев Александр Иванович

кандидат технических наук, доцент Кокушкин Арсений Борисович

Автореферат разослан «20» мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

иоеЛ Л^уз?^

5913

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В аграрном секторе страны сложилась трудная ситуация. Технический потенциал села уменьшился по тракторному парку с 1380 тыс. штук в 1990 году до 698 тыс. штук в настоящее время. Ежегодно списывается техники в 10-15 раз больше, чем приобретается. Многие заводы сельскохозяйственного направления сократили выпуск своей продукции. По прогнозу к 2010 году в пределах сроков амортизации будут находиться лишь 28 % тракторов.

На первый план в этой ситуации выдвигается решение следующей задачи - каким образом при всем многообразии рынка сельскохозяйственных машин и наличия разномарочно-го машинно-тракторного парка, находящегося в эксплуатации у сельхозпроизводителя, подобрать тракторный агрегат, который удовлетворял бы требованиям ресурсосберегающих технологий.

Формируемый технологический комплекс машин для ре-сурсо- и влагосберегающих технологий на возделывании зерновых культур не подкреплен на настоящий момент разработками по вариантам оптимального агрегатирования новых орудий с перспективными энергонасыщенными тракторами и новых перспективных энергонасыщенных тракторов с существующими орудиями. Не определены оптимальные соотношения между скоростью, шириной захвата и весом машин в составе энергонасыщенных агрегатов с точки зрения максимального экономического эффекта.

В связи с этим работа, выполненная с целью решения ряда этих вопросов, является актуальной.

Цель работы. Оптимизация эксплуатационных показателей пахотных агрегатов на базе современных энергонасыщенных тракторов.

Объект исследований. Технологический процесс вспашки и средства контроля за режимами работы пахотных агрегатов.

Методика исследований. Общая методика исследований включала определение условий эффективного осуществления процесса вспашки, обоснование сос ^й^ЭДн а л ¿'н ая

] БИБЛИОТЕКА

С-Пстеовург/// 9 09 мт//»'

боты новых почвообрабатывающих орудий и энергонасыщенных тракторов.

Экспериментальное подтверждение рабочих гипотез осуществлялось с использованием практического исследования факторов, влияющих на процесс вспашки. Экспериментальные данные обрабатывались методом вариационной статистики и регрессивного анализа. В работе использованы методы моделирования процессов и оптимизации оценочных показателей.

Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к решению задачи повышения эффективности использования пахотных агрегатов путем оптимизации, анализа и обобщения теоретических положений, в результате которых:

- спрогнозированы уровни эффективности использования современных тракторных агрегатов;

- предложена экономико-математическая модель оценки критериев оптимальности тракторных агрегатов;

- разработана методика подбора эффективных ресурсосберегающих почвообрабатывающих тракторных агрегатов;

- обоснованы результаты опытной проверки подбора тя-гово-скоростных режимов почвообрабатывающих агрегатов с трактором К-744Р1;

- предложен метод корректировки эксплуатационных режимов почвообрабатывающих агрегатов с помощью штатной информационно-измерительной системы контроля режимов работы трактора (ИСКРТ).

Практическая ценность работы. Проведенные исследования и их результаты служат основанием для практического использования экспресс-метода выбора состава и режимов работы пахотных агрегатов и оперативной корректировки их при изменении условий эксплуатации.

Реализация результатов исследований. Результаты, полученные в процессе работы, использованы хозяйствами Кинельского района: ФГУП «Учебно-опытное хозяйство Самарской ГСХА», ОАО «Комсомолец», при выборе состава и режимов работы новых почвообрабатывающих агрегатов, ЗАО Петербургский тракторный завод по производству тракторов К-744Р1 при создании рекомендаций и требований по агрегатированию.

Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на кустовых совещаниях Департамента сельского хозяйства Администрации Самарской области, международной научно-практической конференции «Проблемы качества продукции в 21 веке» (18-19 мая 2003 г.) и на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и научных сотрудников ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ имени Н.И. Вавилова» в 2002-2004 гг.

Публикации. По результатам работы опубликовано 8 печатных работ, объемом 3,05 печатных листов, в том числе 1,24 печатных листов лично соискателем.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка использованной литературы из 136 наименований, приложений. Работа содержит 120 страниц, включая 18 таблиц и 20 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение раскрывает актуальность темы, научную новизну и практическую значимость работы.

Первая глава «Состояние вопроса и задачи исследований» содержит анализ состояния машинно-тракторного парка, эффективности его использования в производстве Самарской области.

В настоящее время техническая политика АПК строится на следующих приоритетах:

-формирование оптимального парка машин и оборудования;

-поддержание высокой технической готовности парка машин;

-обеспечение инженерно-технической системы кадрами;

-информационное обеспечение АПК.

Формирование оптимального парка машин осложняется на фоне его старения. В Самарской области 60% комбайнов и 53% тракторов находятся за пределами нормативных сроков эксплуатации, такому парку невозможно ставить задачи об интенсификации использования такой техники. Однако, как по-

казал анализ, инженерно-технический уровень техники, выпускаемой в России и странах СНГ довольно высок и сопоставим с мировыми требованиями по ресурсо- и энергосберегающим свойствам. Из сравнительного анализа конструкций тракторов следует, что тракторы по мощности, удельному расходу топлива, конструктивным решениям ходовых систем и трансмиссии, навесоспособности гидросистем примерно равнозначны. Но отечественные тракторы, как правило, уступают зарубежным по уровню комфортности работы тракториста, по показателям надежности, по наличию систем автоматической диагностики узлов и агрегатов трактора и систем контроля за режимами работы трактора и агрегата в целом, адаптированных к ведению координатного земледелия. Существующий комплекс тракторных агрегатов для ресурсосберегающих технологий на настоящий момент не достаточно эффективен.

В результате анализа этих проблем установлено, что в настоящий момент как никогда остро встает вопрос об эффективном использовании возможностей машинно-тракторных агрегатов и в первую очередь оптимизации их технической составляющей - улучшения тягово-скоростных характеристик с целью ресурсосбережения при выполнении энергоемких операций по почвообработке.

На основании анализа состояния вопроса поставлены следующие задачи исследований:

- теоретически обосновать и разработать методы оптимизации тягово-скоростных и конструктивных параметров МТА на базе современных энергонасыщенных тракторов;

- сформировать математические модели процессов функционирования пахотных агрегатов позволяющие прогнозировать их тягово-скоростные и конструктивные параметры;

- провести оценку эксплуатационных показателей работы агрегатов в условиях эксплуатации, характерных для Самарской области;

- предложить метод и средства для оценки и обоснования технических уровней эффективности использования трактора;

- провести производственную проверку пахотного агрегата оснащенного ИСКРТ и дать технико-экономическую оценку.

Во второй главе «Математические модели оценки критериев оптимальности МТА и прогнозирования их энергосберегающих свойств» теоретические предпосылки раскрываются с позиции обоснования оптимальных параметров МТА, анализа структурных взаимосвязей основных производственных факторов при формировании и функционировании технических комплексов на основе принципа ресурсосбережения. Стратегия ресурсосбережения в настоящее время заняла главенствующее положение во всех федеральных и региональных программах совершенствования сельскохозяйственного производства. Однако на практике производственные технологии очень часто относят к разряду ресурсосберегающих не по критерию совокупного расходования материальных ресурсов, а по факту наличия физической экономии одного или нескольких ресурсов.

Обеспечение высокого качества функционирования МТА -сложная задача, результат которой определяется многими слагаемыми: внешними условиями, конструктивными параметрами, техническим состоянием агрегата, мастерством исполнителя и др. С позиции системного подхода, например, процесс почвообработки может быть представлен схематично (рис.1).

Для повышения эффективности и качества работы системы необходимо проанализировать все возможные состояния ее подсистем, определить варианты, когда процесс протекает оптимальным образом. На качество функционирования системы оказывают влияние внешняя среда, управляющие воздействия исполнителя-оператора, конструктивные параметры и техническое состояние машины. Уменьшить возмущающее воздействие на систему можно изменением параметров обрабатываемого материала (поля), путем применения дополнительных обработок или специальных приспособлений; усилить управляющее воздействие повышением уровня подготовки тракториста и введением приборов, контролирующих показатели работы агрегата. При этом основную роль выполняет механизатор, который должен подать на вход системы (МТА) такие управляющие воздействия, которые позволяют достичь оптимального или близкого к нему уровня функционирования агрегата.

ВНЕШНЯЯ СРЕДА

Скорого астра

Влажность, запыленность воздух*

Температуре

Рис 1 Показатели функционирования системы (Внешняя среда -МТА - Оператор-машинист)

Научно-технический уровень испытаний сельскохозяйственной техники в значительной мере определяется степенью совершенства методических принципов, положенных в основу нормативных документов, регламентирующих порядок испытаний. В этой связи задача внедрения в практику испытаний системного или кибернетического подхода является актуальной и чрезвычайно важной. Применение системного подхода при испытаниях дает возможность анализировать поведение объекта испытаний не только в каких-то одиночных, случайно сформировавшихся условиях, но и во всем диапазоне режимов и условий реальной эксплуатации.

Сложная взаимозависимость показателей функционирования машинно-тракторных агрегатов современного уровня породила множество подходов к обоснованию оптимальных параметров пахотных агрегатов и методов оптимизации их свойств.

Анализ этих подходов показал, что в обстановке сложных и скоротечных процессов взаимосвязи внутри системы «Внешняя среда - машина - человек» только элементы автоматического контроля и управления режимами работы агрегатов способны удерживать их в оптимальных пределах.

Существующие методы оптимизации эксплуатационных показателей машинно-тракторных агрегатов через моделирование производительности громоздки в вычислениях и кроме энергетических характеристик требуют сведений о различных эксплуатационных коэффициентах технического и технологического характера, зависящих от условий эксплуатации, и поэтому не могут быть приемлемы для целей автоматизации управления режимами работы тракторных агрегатов.

Наиболее перспективным направлением в реализации систем автоматизированного контроля является использование резервов и возможностей современных методов математической статистики и математического моделирования.

Для реализации этих моделей на практике в них необходимо в первую очередь учитывать важнейшие эксплуатационные характеристики работы МТА - тяговый КПД и коэффициент загрузки двигателя.

Тяговый КПД зависит главным образом от сцепных свойств движетелей трактора и состояния поля. Состояние и рельеф поля имеют ярко выраженную вероятностно-статистическую природу, которая оказывает решающее влияние на тяговое сопротивление машины (Ркр), а, следовательно, и на коэффициент использования сцепного веса:

Фкр=Ркр/Сх. (1)

Функционально показатель буксования (5) зависит от коэффициента использования эксплуатационного веса, то есть 8=^Фкр)=^Ркр/От). При этом точного аналитического выражения, описывающего функцию нет. На практике используют различного рода аппроксимативные модели, параметры которых определяют по результатам тяговых испытаний. Чаще всего используют модель:

б=0*фкр/(Н>кр), (2)

где а, Р - числовые коэффициенты, которые необходимо определить экспериментально.

Заметим, что исходный вид модели затрудняет непосредственное применение данного метода для определения неизвестных параметров оперативно. Чтобы это стало возможным, предлагаем в математической модели использовать преобразованное выражение:

1/б=(р-фКр)/а*фкр= (Р/ («•фкр))+(-1/«), (3)

приведенное, используя метод подстановки У=1/5, Ь]= р/а, Ь0=-1/а, Х=1/ фкр к стандартному линейному уравнению типа У=Ь0+Ь1Х.

Для всех типов тракторов, функция буксования, выраженная в явном виде, однозначно указывает предельный уровень их полезной крюковой нагрузки, удовлетворяющей агротехнические требования по допустимой величине буксования. Алгоритм вычисления этой нагрузки при заданной величине допустимого уровня буксования 8Д принимает вид:

Ркр (бд)= Ст«(р«5д/(а+8д)>. (4)

Тяговый КПД трактора с учетом ограничений по буксованию определяется из выражения:

Л т=Л м • [фкр/(фкр+0] • {1" [а* Фкр/(Р-Ч>кр)]} • (5)

Таким образом, все тяговые характеристики трактора могут быть выражены функцией одного аргумента. КПД трактора имеет точку максимума и некоторую зону допустимых значений по буксованию, которая и будет определять допустимые величины тяговых усилий, соответствующих оптимальному значению коэффициента использования сцепного веса трактора (фкр).

Представляется возможность определения оптимальных тягово-скоростных характеристик МТА по критерию максимизации тягового КПД трактора. Алгоритм предполагает использование только технических параметров работы агрегата, а математические модели, определяющие изменения тягового КПД, позволяют применять машинную обработку данных.

Скорость движения, ширина захвата и масса агрегата в значительной мере определяют соотношение установленной и потребляемой мощности трактора. Они определяют коэффициент загрузки двигателя и тяговый КПД трактора, которые и являются важнейшими ресурсосберегающими эксплуатационно-техническими характеристиками работы машинно-тракторных агрегатов. Для определения этих характеристик в математическую модель процесса необходимо ввести изменение сил сопротивления плуга. Предложено использовать для этого классическую формулу акд. Горячкина В. П. Однако сложность определения коэффициентов рациональной формулы и неустойчивость даже их средних значений, определенных по данным динамометрирования в многообразных почвенных условиях, привели к появлению ряда других расчетных формул, либо являющихся более усложненными вариантами формулы , либо, наоборот, вызванных стремлением получить более простой способ определения тягового сопротивления плугов для конкретных почвенных условий. Подобную ситуацию можно объяснить тем, что коэффициенты формулы многими исследователями воспринимались как некие устойчивые константы, каждая из которых определялась раздельно по результатам специально реализованных натурных экспериментов.

Какой бы точностью ни обладали раздельные способы определения коэффициентов, они всегда будут несогласованными между собой. Это приводит к большим расхождениям величин тяговых сопротивлений плуга, определенных с использованием рациональной формулы и непосредственно измеренных. В силу указанных обстоятельств формулу Горяч-кина В.П. используют как модель в теоретических исследованиях и не применяют как таковую при решении практических задач.

Исследования В.А. Прокопенко показывают, что коэффициенты формулы можно согласованно определять, используя дам этого существующую теорию реализации активно-пассивных экспериментов.

Применяя методы эквивалентных преобразований и подстановки, получаем

Ркр=Ркр/(Ь«Ь), (6)

где Ркр - удельное тяговое сопротивление плуга, кН/м2, и преобразовываем математическую модель к виду:

ркр=Т«Сп/(Ь*Ь) +к+г«У2, (7)

Далее, используя подстановки: У=Ркр, Р^Ч*, Х]=Оп/( Ь*Ь), р0=к, Рг=е, Х2=У2, модель преобразуется в линейное по параметрам, которое с учетом аддитивной помехи Е, принимает следующий вид:

У=р0+МХ,+ МХ2+$. (8)

Включение составляющей £ в алгоритм оптимизации эксплуатационных показателей пахотных агрегатов с конкретным испытываемым трактором должен быть зафиксирован (еще на стадии испытаний) в органе управления режимами работы -ИСКРТ считаем обязательным. Это позволяет учесть суммарное влияние на величину тягового сопротивления погрешностей измерений и других известных и неизвестных факторов, которые не вошли в явном виде в модель, но действие которых целесообразно учесть. В общем случае количество не учитываемых моделью факторов может быть сколь угодно большим, но, как показывает анализ результатов многочисленных экспе-

риментов, среди них нет резко выделяющихся. Поэтому, в силу центральной предельной теоремы, для помехи можно принять нормальный закон распределения с нулевым математическим ожиданием и дисперсией D[^}=:a2, то есть

4~14(0,<т2). (9)

Для нахождения оценок неизвестных коэффициентов р0, р1 и Рг и их статистического анализа на фоне помехи в данном исследовании использован метод регрессионного анализа, так как его исходные посылки в наибольшей степени согласуются с условиями решаемой нами задачи.

Если исследуемый объект описывается последней моделью и допускает при этом возможность одновременного измерения мгновенных значений входных и выходных переменных, то полученные результаты можно представить в виде системы линейных уравнений:

Ь^и+М^^у; (ю)

Ь|С121+Ь2С122=<12У

Из этой системы, используя метод Крамера, имеем: Ь1=(<11У<122-<12У«1П)/(ЙИ<122-<Ь1Й12);

- ь2=(<111с12у-а21а1у)/(<1па22-<12111,2); (11)

Ь0=ту- Ь1ШхгЬ2тх2-

Величину оценки дисперсии помехи 4 определяют по формуле:

82[^]=(п-2)-1^(¥гЬ0-Ь1ХгЬ2Х2)2. (12)

Полный статистический анализ полученных оценок Ь0,1>1 и Ь2 неизвестных коэффициентов ро, Р1 и р2 осуществляют по стандартной методике регрессионного анализа. При статистической значимости полученных оценок можно считать, что неизвестные коэффициенты формулы Горячкина для данных условий эксперимента полностью определены. Помимо опре-

деления коэффициентов, регрессионный анализ позволяет по результатам эксперимента оценить также и величину остаточной дисперсии S2[^], которая характеризует собой вариацию тягового усилия, обусловленную действием не учитываемых формулой Горячкина влияющих факторов.

С учетом полученных коэффициентов имеем:

Rkp= b0+b,X,+ b2X2, (13)

где Rkp - оценка удельного тягового сопротивления плуга.

Истинное значение удельного тягового сопротивления плуга находится в интервале:

Rkp- t„* •(l+n",)°'5<pKp<RKp+ta« S£]•(l+n1)05, (14)

где ta - критерий Стьюдента при уровне значимости а (5% или 10%); S[¡;] - среднеквадратическое отклонение помехи.

Третья глава «Программа и методика исследований»

содержит программу и особенности методов экспериментальных исследований.

Методика исследований основана на системном подходе и включает проведение фотохронометражных наблюдений, паспортизацию условий испытаний техники, ее агротехническую и эксплуатационно-технологическую оценку, оценку надежности исследуемых пахотных агрегатов, систематизацию и обработку полученной информации на ПЭВМ.

Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики и теории вероятностей с использованием стандартных программ на ЭВМ.

Достаточными для наших целей являются точность оценки е(У) в пределах (0,05 - 0,1) и доверительная вероятность Р(е) в пределах (0,9 - 0,95).

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приводятся результаты тяговых испытаний современных тракторных агрегатов на базе К-744Р1, многофакторного эксперимента с новым для производства плугом

ПБС-7/9 и оптимизации показателей работы с использованием метода контроля за режимами использования МТА (ИСКРТ).

По результатам тяговых испытаний трактора определены значения неизвестных коэффициентов математической модели буксования и тягового КПД трактора. а=0,108; Р=0,768. Функция 5=^фкр), вычисленная при этих параметрах по выражению 2 приведена в таблице 1.

Таблица 1

Функция буксования трактора К-744Р1

I фкр=Рч/От 8 Р.Ф.КН

0,1 0,0162 15,0

0,15 0,0262 22,5

0,2 0,0380 30,0

i aMi . Jr ... /f<..

0,6904

V " ОЦ? ' ■ .„ШШ,-,*;

--a „> ■ ■ ' ................... г„* ."J№S./*> - '

0,5 0,2015 75,0

0,55 0,2725 82,5

0,6 0,3857 90.0

0,65 0,5949 97,5

По данным испытаний для исследуемого нами трактора К-744Р1 тяговый КПД riM=0,91, f=0,08 является экстремальным значением в функции Т1т=^фкр). Классический способ определения максимального значения этой функции: chydq^O. Однако при современном уровне программно-компьютерного обеспечения эту задачу проще решать универсальным методом табулирования с последующим применением стандартной функции статистической обработки «МАКС» MS Excel. Результаты табулирования представлены на рисунке 2.

0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65

Коэффициент использования эксплуатационного веса

Рис. 2. Изменение тягового КПД трактора К-744Р1 от коэффициента использования эксплуатационного веса: 1,2,3 - точки соответственно граничной крюковой нагрузки по буксованию, оптимальной и минимально возможной

Максимальное значение тягового КПД исследуемого нами трактора К-744Р1 равно 67,37%. Так как это значение соответствует фкр шах=Ркр/Ст=0,35, то в точке 2 величина крюковой нагрузки из этого соотношения равна Ркр(2) =52,5 кН. При этом величина буксования составляет 9% (5(2)=0,09). Так как 5(2)< 5Д=0,15, то имеется возможность величину граничной крюковой нагрузки ПОВЫСИТЬ ДО уровня Ркр тах=67,5 кН, которому соответствует б(1)=0,15. При этом тяговый КПД трактора снизится примерно на 2% ( точно 1,92%). Если принять такой же уровень снижения тягового КПД от уменьшения крюковой нагрузки, то Ркр тш=37,5 кН. Таким образом, по крите- * рию тягового КПД с позиций симметрии оптимальный диапазон крюковой нагрузки трактора К-744Р1 лежит в пределах от 37,5 до 67,5 кН. Эти показатели заносятся в информационно- * измерительную систему как граничные. Именно эти граничные условия использования трактора на различных видах работ и при изменении условий эксплуатации является основанием для выработки управляющего воздействия на терминал

ИСКРТ. При этом на терминал выводятся и сопутствующие показатели - ограничение по скорости, степень использования эффективной мощности и крутящих моментов двигателя.

Ограничение крюковой нагрузки по буксованию Ркр (6д)=67,5 кН при фкр=0,45 соответствует тяговому КПД т|т =65,45%, который ниже максимального значения (т|т<т]т тах=67,37%) и находится на ниспадающей ветви графика тягового КПД. Характер его изменения на этом участке обусловлен влиянием на работу агрегата корректорной ветви нагрузочной характеристики двигателя энергетического средства.

Оптимальные скоростные и нагрузочные характеристики трактора К-744Р1 представлены на графике баланса номинальной мощности (рис. 3), а математическая версия в выражении:

У= 1Чив8м*П«*(1-8)/[( Фкр+1) •8*Щ»]=

= 1Чн*Еч.Т1„.(1-д)/( Ркр+в.О, (15)

где - номинальная мощность трактора, кВт; Ркр, От - крюковая нагрузка и вес трактора, кН.

Коэффициент 8к в выражении выполняет согласующую роль между нагрузочной способностью двигателя и вероятностно статистическими свойствами изменения крюковой нагрузки. Максимальный тяговый КПД трактора соответствует £м=1,0. Такой режим работы является оптимальным и в то же самое время наиболее устойчивым: при перегрузке система приходит в свое равновесное состояние за счет снижения скорости движения агрегата (корректорная ветвь), а при снижении крюковой нагрузки двигатель переходит на регулятор-ную ветвь своей нагрузочной характеристики, где устойчивое состояние поддерживает регулятор топлива. С учетом вероятностной природы эксплуатационную нагрузку двигателя рекомендуется подбирать таким образом, чтобы максимальные моменты двигателя Мт и сил сопротивления М1т удовлетворяли условию:

М|Ш<0,97 Мт. (16)

Допустимая величина перегрузки исследуемого нами трактора К-744Р1 (корректорная ветвь), выраженная в единицах мощности составляет 25 кВт или 12% от номинальной мощности.

144 2,16 2 88 3,6 4,12 5,04 5,76 6,48 'Л 7.92 8,64 10,1 10,* 11,5 12 2 117 сьоросп. км/ч

Рис. 3. График баланса номинальной мощности трактора К-744Р1 с оптимально-допустимыми зонами эксплуатации. ЗБ - зона, ограниченная буксованием, ЗН - зона оптимальной величины нагрузки;

ЗС - зона оптимальных скоростных режимов: х.а,» - соответственно крюковая мощность при нагрузке на крюке 37,5, 52,5 и 67,5 кН; потери мощности на буксование при 8=5, 9 и 15% и на перекатывание

Тяговый КПД трактора имеет одну точку максимума (точка 2 на рис. 4), в которой эффективная мощность равна величине номинальной мощности, то есть Ем=1,0. Для каждого трактора численное значение максимального тягового КПД имеет свою величину. Она зависит от сцепных свойств движителя трактора, состояния двигателя и ходовой системы, типа почв, состояния поверхности поля, погодных условий, времени года и целого ряда других факторов, которые по сравне-

нию с перечисленными выше факторами хотя и являются менее значимыми, но их влияние все же имеет место.

В современной теории эксплуатации МТП оптимальный режим работы трактора по критерию т]т-+тах имеет место на той передаче, где тяговая мощность наибольшая - Мкр,=14кр1тах. При этом энергосберегающему режиму работы пахотного агрегата соответствуют скорости, удовлетворяющие условию У5<У<У0, где У« - скорость, которая соответствует допустимой величине по буксованию. Для исследуемого трактора К-744Р1 имеем 7,23<У<9,57 км/ч .

По результатам многофакгорного эксперимента математическая модель тягового сопротивления плуга, с полностью определенными коэффициентами имеет вид:

РКр=0»8»Сп+0г31вЬвЬ+0,0158*Ь*Ь»У2. (17)

Тяговые сопротивления плуга ПБС-7/9, вычисленные по этой модели при его различных эксплуатационных состояниях, представлены на рисунке 4.

Рис. 4. Тяговое сопротивление плуга ПБС-7/9: , А - соответсвенно в 7,8 и 9 корпусной комплектации при глубине обработки 16 и 28 см.

Зоны оптимальных силовых и скоростных режимов работы потенциального почвообрабатывающего агрегата, которые выделены нами из условия максимального тягового КПД трактора, практически полностью могут быть заполнены рабочими состояниями плуга ПБС-7/9. Область оптимальных тя-гово-скоростных режимов работы агрегата в условиях реализованного эксперимента находится в пределах:

- по крюковому усилию от 52,5 до 67,5 кН;

- по скоростным режимам от 7,23 до 9,57 км/ч,

и реализуется в зоне максимальных значений тягового КПД агрегата (0,65-0,67)

За границы указанных зон выходят лишь 8-и и 9-и корпусная рабочая комплектация плуга ПБС-7/9, работающая на режиме глубины вспашки 28 см и более. Режим плуга 9/16 (9 - корпусов; 16 - глубина обработки, см) практически полностью удовлетворяет требованию максимума тягового КПД трактора К-744Р1 (точка А на рис.5). Расчетная глубина обработки почвы в точке максимального тягового КПД в заданных или определенных оперативно с использованием штатной измерительной системы ИСКРТ:

Ь0= (РкР- 0,8*С„)/Ь(0,31 +0,0158-У2). (18)

Ьо=(5250-0,8 »1950)/540(0,31 +0,0158*2,65962)=16,1 см.

Таким образом, для пахотного агрегата в составе конкретного трактора и плуга оптимальные тягово-скоростные режимы работы могут быть определены по критерию максимизации тягового КПД. Все характеристики определяются математически для любых производственных условий и могут проводиться в автоматическом режиме аппаратурой установленной непосредственно на борту трактора. В нашей работе это система ИСКРТ.

Эффективность выбора ширины захвата и скоростного режима пахотного агрегата К-744Р1+ПБС-7/9 в зоне максимального тягового КПД подтверждена результатами лабораторно-

полевых испытаний, которые представлены на диаграмме (ри сунок 5). Диаграмма иллюстрирует явное приемущество тако го выбора и при этом обеспечивается прирост производитель ности на 15-20% и снижение расхода топлива на 12-15%.

11 -18 см 22-24 СМ 28-30 см глубина, см

глубина, см

Рис. 5 Диаграмма производительности и расхода топлива пахотным агрегатом с 9, 8, 7 и 6 корпусами

В пятой главе «Производственная проверка и экономическая эффективность исследований» приведены результаты внедрения испытываемых агрегатов в сельскохозяйственном производстве Самарской области.

Производственная проверка предусматривала оценку сравнительной эффективности реализации испытываемого пахотного агрегата с бортовой системой ИСКРТ.

Базовый и испытываемый агрегаты работали в одинаковых условиях, с одним и тем же трактором и тем же механизатором. Отличием являлся подход к выбору комплектации плуга рабочими корпусами и соответствующей ей скорости выполнения работы.

В базовом варианте комплектацию плуга и выбор скоростных режимов осуществлял сам механизатор, сообразно со своим опытом и интуицией. В испытываемом агрегате при выборе комплектации и режимов вспашки были использованы разработанные рекомендации и оборудование, позволяющее контролировать и поддерживать оптимальные режимы работы агрегата.

Анализ полученных данных показывает, что методика выбора оптимальных тягово-скоростных режимов работы пахотного а! регата в зоне максимального тягового КПД, при работе двигателя с заходом на корректорную ветвь дала положительный эффект. Эффект выражен в повышении производительности на 12%, снижении энергозатрат на 8,5%.

Трудоемкость вспашки зяби в условиях хозяйства плугом ПБС-7/9 получена равной 0,353 чел.-ч./га, что на 10,2% выше, чем у испытываемого агрегата. Себестоимость вспашки составила 301,20 руб./га у плуга ПБС-7/9 в хозяйстве и 277,57 руб./га у испытываемого агрегата. Степень снижения себестоимости получена равной 7,8 %.

Разница в себестоимости способствовала получению годовой экономии себестоимости в размере 17,6 тыс. руб.

Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений (62000 рублей) получен равным 3,5 года.

На основании теоретических и экспериментальных исследований пахотного агрегата К-744Р1 с плугом ПБС-7/9 разработана номограмма выбора ширины захвата плуга и передачи при различной глубине пахоты (рис. 6). В основу расчетов номограммы заложены алгоритмы расчетов максимального тягового КПД и тягового сопротивления плуга, при работе двигателя с заходом на корректную ветвь своей характеристики.

вход в номограмму

Рис. 6. Номограмма выбора оптимальных эксплуатационных параметров пахотного агрегата К-744Р1+ПБС-7/9 8=а Ь, где а - глубина обработки, м, Ь - ширина захвата, м

Определение числовых значений параметров агрегата происходит по следующей схеме. По лучу оптимальной крюковой нагрузки спускаемся до кривой тягового КПД (точка А) и опускаем перпендикуляр до оси скоростей (точка X). Это точка соответсвует рабочей скорости агрегата. Затем, двигаясь по

точкам X-► У-определяем теоретическую скорость,

по которой выбираем номер передачи трактора.

Продолжив перпендикуляр из точки А до пересечения с кривой е=1 (точка В). Из этой точки, перемещаясь параллель-

но оси скоростей (V) до пересечения с лучом требуемой глубины обработки (точки С или Б). Опустив перпендикуляр из одной из них на ось ширины захвата (В) и выбираем число рабочих корпусов.

Обратным ходом по выбранному числу корпусов уточняем крюковую нагрузку, которая будет соответствовать выбранной ширине захвата плуга.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Учитывая факты, что более 50% тракторного парка и парка сельскохозяйственных машин находится за пределами нормативных сроков эксплуатации, , его разномарочность и негативные перспективы пополнения как никогда остро встает вопрос о более эффективном использовании возможностей имеющихся машинно-тракторных агрегатов и, в первую очередь, об оптимизации их технической составляющей: тягово-скоростных характеристик в цельях ресурсосбережения при выполнении энергоемких операций по почвообработке.

2. Инженерно-технический уровень отечественных энергонасыщенных тракторов в основном соответствует мировым требованиям к сельскохозяйственным энергетическим средствам, кроме уровня комфортности, надежности и наличия информационных систем позволяющих вести автоматическую диагностику работы основных агрегатов с места оператора и адаптированных к ведению точного (координатного) земледелия.

3. Наиболее перспективным направлением при оптимизации параметров машинно-тракторных агрегатов и автоматизации управления режимами их эксплуатации в режиме использования систем автоматизированного контроля является использование резервов и возможностей современных методов математической статистики и математического моделирования, в которых скорость движения (V), ширина захвата (Ь) и вес агрегата (в) в значительной мере определяют соотношение установленной и потребляемой мощности трактора. Они характеризуют коэффициент загрузки двигателя (егч) и тяговый КПД трактора (г|т=Г(фкр) (5), которые являются важнейшими ресурсосберегающими эксплуатационными характеристиками работы машинно-тракторных агрегатов.

Метод определения оптимальных тягово-скоростных характеристик МТА по критерию максимизации тягового КПД трактора позволяет использовть только технические параметры работы агрегатов (1ЧН, Р^, 6Д, в, <ркр), а математические модели, характеризующие изменения тягового КПД, позволяют применять машинную (компьютерную) обработку данных (2,5,15,17).

4. Алгоритм комплексного определения неизвестных коэффициентов математической модели оптимизации состава и режимов работы пахотных агрегатов, осуществим на основе теории реализации активно-пассивного эксперимента и машинной обработки результатов.

5. Сопоставление оптимальных характеристик энергетического средства и сил сопротивления плуга позволит выбрать управляемый уровень функционирования агрегата. Область оптимальных тягово-скоростных режимов работы агрегата с трактором К-744Р1 в условиях реализованного эксперимента находится в пределах:

по крюковому усилию от 52,5 до 67,5 кН; по скоростным режимам от 7,23 до 9,57 км/ч, и реализуется в зоне максимальных значений тягового КПД агрегата (0,65-0,67)

6. Адекватность математических моделей подтверждается результатами экспериментальных исследований на уровне 95 % вероятности и позволяет утверждать, что мегод оптимизации работы МТА может быть реализован в практической эксплуатации энергонасыщенных тракторов по критерию максимизации тягового КПД. Он реализуется за счет управления агрегатом при наличии в конструкции трактора ИСКРТ - системы контроля, которая на микропроцессорном уровне выводит рекомендации на экран терминала или подает управляющий сигнал в систему автоматического управления.

7. Производственная проверка показала положительный эффект предложенной разработки выраженной в повышении реальной производительности пахотных агрегатов (на 12%) и снижении энергозатрат (на 8%) при использовании оборудования ИСКРТ. Годовая экономия от внедрения разработок составила 17,6 тыс. руб. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений (62000 рублей) получен равным 3,5 года.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Медведев A.A. Моделирование оптимальных параметров почвообрабатывающих машин / Медведев А.А , Прокопенко В.А. // Методы и техни- < ческие средства испытаний и сертификации технологий и техники' сб. научных трудов международной научно-практической конференции,- М., изд.

ФГНУ «Росинформагротех», 2003. с.227-229 (0,2/0,1);

2. Медведев А.А Региональное машиностроение в зоне Среднего По- ) волжья / Медведев А.А , Пронин В.М, Давыдов А И // Методы и технические средства испытаний и сертификации технологий и техники: сб. научных трудов международной научно-практической конференции,- М., изд.

ФГНУ «Росинформагротех», 2003. с.235-242 (0,7/0,23);

3. Медведев A.A. Синтез экономически эффективных мобильных сельскохозяйственных агрегатов по критерию часовых эксплуатационных затрат / Медведев A.A., Прокопенко В,А., Пронин В.М. // научные труды ВИМ, т. 150,- М., 2003. с.81-95 (0,4/0,13);

4. Медведев A.A. Полнее использовать машиностроительный потенциал регионов / Медведев A.A., Прокопенко В.А., Давыдов А.И.// :Самара, Агро-Информ, №55 2003, с. 4-5 (0,3/0.1);

5. Медведев A.A. Оценка эксплуатационной надежности тракторов К-744Р1 / Медведев А.А, Прокопенко В А, Назаров Э.А. // -Самара, Агро-Информ, №53, 2003, с. 7-9 (0,45/0,15);

6. Медведев A.A. Оптимальный нагрузочно-скоростной режим трактора К-744Р1 / Медведев A.A. // Сборник научных трудов Поволжской межвузовской конференции, - Самара, СГСХА, 2005. с.51-56 (0,25),

7 Медведев А А Экспериментальная оценка параметров модели тягового сопротивления плуга ПБС-7/9 / Медведев A.A., Прокопенко В.А , Рыбалко А Г. // Сборник научных трудов международной научной практической конференции- Ульяновские чтения. - Саратов, СГАУ. 2005. с. 16-25. (0,55/0,18);

8. Медведев А.А Принципы повышения качества функционирования машинно-тракторных агрегатов / Медведев А А, Лявин Ю.Ф // Сборник научных трудов международной научной практической конференции-Ульяновские чтения - Саратов, СГАУ, 2005, с.62-65. (0,2/0,1).

Подписано в печать 19.05 05 г Формат 60x84 l'/i6. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 42/42.

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский ГАУ» им. Н.И. Вавилова, ИЗОиГЖ 410600, Саратов, Театральная пл , 1.

РНБ Русский фонд

*. - Л

2006-4 " !

5973 ?

Приведены результаты производственных испытаний агрегата с системой контроля (ИСКРТ) на борту трактора. Получен эффект, выраженный в повышении реальной производительности, снижении энергозатрат и окупаемости дополнительных капитальных вложений на введение изменений в конструкции трактора.

Содержание

Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследований

1.1. Уровень оснащенности тракторами и почвообрабатывающими машинами сельскохозяйственных предприятий Самарской области.

1.2. Система машин для возделывания зерновых культур по ресурсо- и влагосберегающей технологии принятой в Самарской области.

1.3. Анализ эксплуатации энергонасыщенных почвообрабатывающих агрегатов в хозяйствах Самарской области.

1.4. Анализ методов оптимизации параметров и режимов работы машинно-тракторных агрегатов.

1.5. Определение эффективности алгоритмов нахождения оптимальных решений.

1.6. Контроль технических систем в процессе эксплуатации.

1.7. Задание технических состояний системы.

1.8. Принцыпы построения математических моделей.

1.9. Основы построения технических средств автоматизированного контроля сложных систем. 47 1.10 Выводы и задачи исследований

2. Математические модели оценки критериев оптимальности МТА и прогнозирования их энергосберегающих свойств.

2.1. Принципы повышения качества функционирования МТА.

2.2. Параметры перспективных МТА и их эксплуатационно-технологические параметры.

2.3. Обоснование оптимальных энерго- и ресурсосберегающих свойств новых почвообрабатывающих агрегатов.

2.4. Математические модели прогнозирования энерго- и ресурсосберегающих свойств пахотных агрегатов.

2.5. Выводы.

3. Программа и методика исследований.

3.1. Программа экспериментальных исследований.

3.2. Методика агротехнической оценки МТА.

3.3. Методика энергетической и технико-эксплуатационной оценки МТА.

3.4. Методика машинной обработки данных экспериментов метрологическая надежность и достоверность результатов исследования.

3.5. Специальные приборы и оборудование применяемые при испытаниях.

4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1. Агротехническая оценка исследуемых почвообрабатывающих агрегатов.

4.2. Энергетическая оценка испытываемых почвообрабатывающих агрегатов.

4.3. Эксплуатационно-технологическая оценка испытываемых почвообрабатывающих агрегатов.

4.4. Оценка надежности пахотных агрегатов в производственных условиях. 148 4.5. Выводы

5. Производственная проверка и экономическая эффективность исследований.

5.1. Условия проведения производственной проверки.

5.2. Эксплуатационно-технологические показатели сравниваемых пахотных агрегатов.

5.3. Экономическая оценка результатов исследований.

5.4. Анализ и заключение по результатам исследований.

Во второй половине прошлого века парк тракторов и комбайнов страны постоянно рос в количественном отношении и к 1990 году приблизился к необходимому его насыщению. Однако в последующем появилась устойчивая тенденция к снижению численности тракторов с 1380 тыс. штук в 1990 году до 698,2 тыс. штук в настоящее время.

За эти же годы снизилась и площадь пашни. Из имеющихся 120 миллионов гектар пашни сегодня используется только 100 млн. га. При полном ее освоении можно дополнительно, даже при средней урожайности, получить по 30 млн. тонн зерна в год. Острый недостаток техники привел к несоблюдению восполнения полевых работ в оптимальные агротехнические сроки, а значит и к недобору урожая.

Сложившееся положение с техникой усугубляется тем, что при сохранении нынешней тенденции списания и поставки технических средств агропромышленному комплексу даже по оптимальному прогнозу к 2010 году в пределах сроков амортизации будут находиться только 28% тракторов 38% зерноуборочных комбайнов и 30% кормоуборочных машин, а обеспеченность другой техникой составит 30-40% от оптимальной. [62,88,97] Одновременно с сокращением технического парка за последние годы промышленностью практически не поставлено на производство ни одного нового современного трактора и зерноуборочного комбайна Прекращено пополнение парка высокопроизводительными энергонасыщенными машинами, а обеспеченность возделывания и уборки таких культур, как сахарная свекла, кукуруза, подсолнечник, клещевина полностью зависят от поставок тракторов и машин из зарубежных стран: тракторы универсально-пропашные класса 1,4 и 2, свеклоуборочные комбайны и др.

В настоящее время техническая политика в АПК строится на следующих приоритетах:

- формировании оптимального парка машин и оборудования;

- эффективном использовании активных фондов;

- поддержании высокой технической готовности парка машин;

- оптимальном обеспечении АПК энергетическими ресурсами;

- обеспечении инженерно-технической системы кадрами;

- информационном обеспечении.

Формирование оптимального парка машин на фоне его старения и количественного сокращения усложняется еще и распространением практики копирования и изготовления «чужих» сельскохозяйственных машин. Однако, уже общеизвестно, что «копии», созданные без соответствующей научной проработки, на «скорую руку», почти на порядок уступают «оригиналам». Их период эксплуатации с первого дня и до последнего — это фактически период постоянных «доработок», «переработок», «переоборудования» и экономическая эффективность работы машин в составе тракторных агрегатов как бы уходит на второй план. [92,100 ]

В такой ситуации начинают выдвигаться лозунги: «Дешевле покупать сельскохозяйственную технику западного производства, чем изготавливать и применять отечественную».

Появляется насущная задача — как при всем многообразии рынка сельскохозяйственных машин, тракторов и наличия «разношерстного» машинотракторного парка, находящегося в эксплуатации у сельхозтоваропроизводителя, подобрать тракторный агрегат, который бы удовлетворял требованиям ресурсосберегающих технологий. Напрашивается термин — экономически эффективный тракторный агрегат, то есть агрегат который устойчиво выполняет технологический процесс, имеет достаточно высокий коэффициент готовности и наименьшие удельные затраты денежных средств на единицу выполненной работы.

Вышеописанные проблемы в равной степени относятся и к тракторам. Исторически так сложилось, что в России нет своего надежного колесного трактора в классах 1,4; 2 и 3 тонн силы тяги, доля которых в тракторном парке сельхозтоваропроизводителя доходит до 50%. (в зависимости от специализации хозяйства).

По этой причине в сентябре 2000 года правительством Российской Федерации была одобрена «Стратегия тракторного и сельскохозяйственного машиностроения».

В стратегии определены первоочередные задачи отрасли по созданию современной отечественной тракторной техники, в том числе и колесных тракторов классов 1,4; 2,0 и 3,0 тонн силы тяги.

Многие заводы активно включились в эту работу и уже в 2004 году представлены на испытания образцы своих разработок:

- трактор К-3180 ATM, кл. 3 т, ЗАО «Петербургский тракторный завод»;

- трактор РТ-М-160, кл. 2 т, ГУП ПО «Уралвагонзавод», г.Н-Тагил.

Можно ожидать, что в ближайшее время эти тракторы пополнят рынок, и у потребителей возникнут дополнительные вопросы,- какому трактору отдать предпочтение?

Ответы на многие вопросы по надежности конструкции, по агрегатированию с набором сельскохозяйственных машин, по вписываемости в существующие технологии возделывания сельскохозяйственных культур и др. получены в результате испытаний и дополнительных исследований.

Формируемый технологический комплекс тракторных агрегатов для ресурсо- и влагосберегающих технологий на возделывании зерновых культур не подкреплен на настоящий момент разработками по вариантам экономически эффективного агрегатирования новых орудий с существующими энергонасыщенными тракторами и новых перспективных энергонасыщенных тракторов с существующими орудиями. Не определены оптимальные соотношения между скоростью, шириной захвата и весом самих машин в составе тракторных энергонасыщенных агрегатов с точки зрения максимизации экономического эффекта.

Не в полной мере выявлено влияние на производительность и экономичность тракторных агрегатов системы контроля и управления технологическим режимом трактора при работе в составе почвообрабатывающего агрегата при использовании штатной системы контроля и диагностирования трактора.

С целью решения ряда этих задач выполнена настоящая работа «Оптимизация эксплуатационных показателей пахотных агрегатов на базе современных энергонасыщенных тракторов»

Основные положения, которые выносятся на защиту: результаты анализа уровня эффективности использования современных тракторных агрегатов;

- экономико-математическая модель оценки критериев оптимальности тракторных агрегатов;

- методика подбора эффективных ресурсосберегающих почвообрабатывающих тракторных агрегатов;

- результаты опытной проверки подбора состава и тягово-скоростных режимов почвообрабатывающих агрегатов; метод корректировки эксплуатационных режимов почвообрабатывающих агрегатов с помощью штатной информационно-измерительной системы контроля режимов работы трактора (ИСКРТ)

Общие выводы по результатам исследований.

1. Учитывая факты, что более 50% тракторного парка и парка сельскохозяйственных машин находится за пределами нормативных сроков эксплуатации, , его разномарочность и негативные перспективы пополнения как никогда остро встает вопрос о более эффективном использовании возможностей имеющихся машинно-тракторных агрегатов и, в первую очередь, об оптимизации их технической составляющей: тягово-скоростных характеристик в цельях ресурсосбережения при выполнении энергоемких операций по почвообработке.

2. Инженерно-технический уровень отечественных энергонасыщенных тракторов в основном соответствует мировым требованиям к сельскохозяйственным энергетическим средствам, кроме уровня комфортности, надежности и наличия информационных систем позволяющих вести автоматическую диагностику работы основных агрегатов с места оператора и адаптированных к ведению точного (координатного) земледелия.

3. Наиболее перспективным направлением при оптимизации параметров машинно-тракторных агрегатов и автоматизации управления режимами их эксплуатации в режиме использования систем автоматизированного контроля является использование резервов и возможностей современных методов математической статистики и математического моделирования, в которых скорость движения (V), ширина захвата (Ь) и вес агрегата (G) в значительной мере определяют соотношение установленной и потребляемой мощности трактора. Они характеризуют коэффициент загрузки двигателя (eN) и тяговый КПД трактора (ijT=f(<pKp) (2.49, 2.52), которые являются важнейшими ресурсосберегающими эксплуатационными характеристиками работы машинно-тракторных агрегатов.

Метод определения оптимальных тягово-скоростных характеристик МТА по критерию максимизации тягового КПД трактора позволяет использовть только технические параметры работы агрегатов (NH, Ркр, 5Д, G, фкр), а математические модели, характеризующие изменения тягового КПД, позволяют применять машинную (компьютерную) обработку данных (2,312.33, 2.53).

4. Алгоритм комплексного определения неизвестных коэффициентов математической модели оптимизации состава и режимов работы пахотных агрегатов, осуществим на основе теории реализации активно-пассивного эксперимента и машинной обработки результатов (2.59, 2.66-2.68).

5. Сопоставление оптимальных характеристик энергетического средства и сил сопротивления плуга позволит выбрать управляемый уровень функционирования агрегата. Область оптимальных тягово-скоростных режимов работы агрегата с трактором К-744Р1 (4.2) в условиях реализованного эксперимента находится в пределах:

- по крюковому усилию от 52,5 до 67,5 кН;

- по скоростным режимам от 7,23 до 9,57 км/ч. и реализуется в зоне максимальных значений тягового КПД агрегата (0,650,67)

6. Адекватность математических моделей подтверждается результатами экспериментальных исследований на уровне 95 % вероятности и позволяет утверждать, что метод оптимизации работы МТА может быть реализован в практической эксплуатации энергонасыщенных тракторов по критерию максимизации тягового КПД. Он реализуется за счет управления агрегатом при наличии в конструкции трактора ИСКРТ - системы контроля , которая на микропроцессорном уровне выводит рекомендации на экран терминала или подает управляющий сигнал в систему автоматического управления.

7. Производственная проверка показала положительный эффект предложенной разработки выраженной в повышении реальной производительности пахотных агрегатов (на 12%) и снижении энергозатрат (на 8%) при использовании оборудования ИСКРТ. Годовая экономия от внедрения разработок составила 17,6 тыс. руб. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений (62000 рублей) получен равным 3,5 года.

1. А. с. 1285171 СССР, кл. F 02 В 13/00. Способ переналадки дизеля и двигатель постоянной мощности / Н.Г. Кузнецов, В.Г. Кривов, Н.И. Кульченко и др. Заявлено 05.12.84. № 3838618/25 06; Опубликовано 23.01.87. Бюл. №3.

2. Агеев JI.E. Основы расчета оптимальных и допустимых режимов работы машинно-тракторных агрегатов. -JL: Колос. Ленингр. отд-е, 1987. -296 е.;

3. Агеев JI.E., Бахриев С.Х. Эксплуатация энергонасыщенных тракторов. —М.: Агропромиздат, 1991. —270 е.;

4. Аллилуев В. А. и др. Техническая эксплуатация машинно-тракторного парка: Учебник для ВУЗов. -М.: Агропромиздат, 1991. —367 е.;

5. Белоусов Н.Г. Российский трактор ищет выход из тупика // Крестьянские ведомости, 17.03.2004;

6. Болтинский В.Н. Работа тракторного двигателя при неустановившейся нагрузке. // Механизация и электрификация сельского хозяйства СССР. -М.: Изд-во МСХ СССР, 1958.

7. Важенин А.Н. Обоснование технологических уровней и разборка ситуационных методов повышения эффективности производственных процессов в растениеводстве. Автореферат дис. д.т.н.,-Челябинск, 1993. —37 е.;

8. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1973. —199 е.;

9. Венецкий И.Г., Кильдишев Г.С. Основы математической статистики. —М.: Госстатиздат ЦСУ СССР, 1963. -308 е.;

10. Ю.Виноградов В.И., Лазовский В.В. Основные принципы формирования научной работы, этапы ее организации и выполнения /методические рекомендации/. -Новосибирск, 1982. с. 18-20 ;

11. П.Гареев Р.Г. и др. Влаго-, энерго-, ресурсосберегающая технология и комплекс отечественной техники для производства зерна // Нива Татарстана, 2004. №2. с. 27;

12. Гатаулин A.M. Система прикладных статистико-математических методов обработки экспериментальных данных в сельском хозяйстве. Части 1 и 2. -М.: Издательство МСХА, 1992. 524 е.;

13. Горячкин В.П. Собрание сочинений в 3-х томах. -М.: Колос, 1965. Том!. -720 е.;

14. ГОСТ 20915-75. Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний.

15. ГОСТ 23728-88 ГОСТ 23730-88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. —Введ. 01.01.89. -М.: Изд-во станд., 1988. -25 е.;

16. ГОСТ 23730-88. Техника сельского хозяйства. Методы экономической оценки универсальных машин и технологических комплексов.

17. ГОСТ 24055-86. Техника сельского хозяйства. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Общие положения.

18. ГОСТ 24055-88 -24059-88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. -М.: Изд-во станд. 1989. -53 с ;

19. ГОСТ 27002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. Введ.01.07.90. -М.: Изд-во станд., 1990. —37 е.;

20. ГОСТ 27004-85. Надежность в технике. Системы технологические. Термины и определения -М.: Изд-во станд., 1985. -41 е.;

21. ГОСТ 27502-83. (СТ СЭВ 3944-82) Система сбора и обработки информации. Планирование наблюдений. Введ 01.07.84. —М.: Изд-во станд., 1983. —23 е.;

22. Гост 30745-2001 (ИСО 789-9-90). Тракторы сельскохозяйственные. Определение тяговых показателей.

23. ГОСТ 7057-2001. Тракторы. Сельскохозяйственные методы испытаний.

24. Давыдов А.И., Медведев А.А., Прокопенко В.А. Полнее использовать машиностроительный потенциал регионов // Агро-Информ, 2003. №55.

25. Дорменев С.И. и др. Тракторные моторно-трансмиссионные установки с двигателями постоянной мощности. -М.: Машиностроение, 1987.

26. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. 5-е изд., доп. и пераб. —М.: Агро-промиздат, 1985.-351 е.;

27. Еникеев В.Г. Критерии и методы оценки технической оснащенности растениеводства и качества работы агрегатов с учетом вероятностной природы их функционирования. Автореферат дис. д.т.н., -Ленинград-Пушкин, 1983. — 37 с.;

28. Жак С.В. Разработка методологии оптимизации проектных решений создания и применения средств механизации сельскохозяйственного производства. Автореферат дис. д.т.н., -Зерноград, 1993. -71 е.;

29. Жалнин Э.В. Общая концепция развития комплексной механизации уборки зерновых культур. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1991. № 4. с. 4-7.;

30. Ждановский Н.С., Николаенко А.В. Надежность и долговечность автотракторных двигателей. —Ленинград: Колос, 1974.

31. Завалишин Ф.С., Мацнев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. -М.: Колос, 1982. -231 е.;

32. ЗЗ.Зангиев А.А. Комплектование ресурсосберегающих машинно-тракторных агрегатов. -М.: Издательство МИИСП, 1991. —87 е.;

33. Зангиев А.А. Обобщенный подход к проектированию ресурсосберегающих технологических процессов. // Сб. науч. тр. МГАУ -М.: Издательство МГАУ, 1993. с. 3-17;

34. Зангиев А.А. Оптимизация эксплуатационных параметров и режимов работы машинно-тракторных агрегатов. -М.: МИИСП, 1986. —80 е.;

35. Зарубежная сельскохозяйственная техника. Нормативно-справочный материал для определения экономической эффективности. // Департамент механизации и электрификации МСХП РФ. -М.: ВНИЭСХ, 1997. -42 е.;

36. Зоробян С.Р. и др. Динамическая нагруженность и надежность трактора с двигателем постоянной мощности / Деп. ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш. Московский филиал НАТИ. —М., 1985.

37. Зуев В.М. Обоснованное формирование состава Mill. Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1988. № 2. с. 37-40;

38. Иофинов С.А. и др. Справочник по эксплуатации машинно-тракторного парка. -М: Агропромиздат, 1985. -272 е.;

39. Иофинов С.А., Лышко Г.П. Эксплуатация машинно-тракторного парка. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1984. —351 е.;

40. Исследование операций: В 2 т. / Пер. с англ.; Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби. -М.: Мир, 1981. Т.1. -712с. Т. 2. -677 е.;

41. Карибжанов Ж.С. Оптимизация системы машин для почвозащитного земледелия. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1977. № 9. с. 25-28;

42. Карпов М.Е. Резервы механизации производства зерна в Нечерноземной зоне. -М.: Росагропромиздат, 1989. -192 е.;

43. Касл Е. и др. Эффективное фермерское хозяйствование. Перев с англ. -М.: Агропромиздат, 1991. —60 е.;

44. Кашпура Б.И. Системный подход. // Методические рекомендации. БСХИ. -Благовещинск, 1983. с. 28-30;

45. Киртбая Ю.К. Резервы в использовании машинно-тракторного парка. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Колос, 1982. -319 е.;

46. Комплексные исследования по разработке и совершенствованию зональных интенсивных технологий возделывания зерновых культур. Методические указания. -М.: ВАСХНИЛ, 1986. -112 е.;

47. Константинов М.М. Формирование и функционирование перспективной системы машин сельскохозяйственных предприятий /на примере степных регионов СНГ/. Автореферат дис. д.т.н. -Оренбург, 1995. -41 е.;

48. Коцарь Ю.А., Маркин В.Ф., Дурмаков А.С. Приоритетные направления развития отечественного тракторостроения // Тракторы и сельхозмашины, 2003. №5. с. 11;

49. Крикунов А.Н. Проблемы и перспективы развития рынка тракторной техники // Тракторы и сельхозмашины, 2003. №6. с. 6;

50. Кузнецов Н.Г., Кривов В.Г. Двигатель постоянной мощности со свободным впуском воздуха как энергетическое средство для с.-х. машинно-тракторных агрегатов. -Волгоград: Волгоградский сельскохозяйственный институт, 1991.

51. Кутьков Г.М. Тяговая динамика тракторов. -М.: Машиностроение, 1980.

52. Кутьков Г.М., Пучков B.C., Холин А.И. Анализ источников генерации колебаний нагрузки на двигателе сельскохозяйственного трактора // Тракторы и сельхозмашины, 1975. № 7.

53. Лазовский В.В. Устойчивость технологических комплексов в сельском хозяйстве. -М.: Агропромиздат, 1986. —86 е.;

54. Лапушкин В.А., Прокопенко В.А. Новая техника для полевых работ // Агро-Информ, 2001. №2. с. 26-29;

55. Лачуга Ю.Ф. Развитие процессов автоматизации в сельскохозяйственном производстве // Техника и оборудование для села, 2005. №2. с. 8;

56. Линтварев Б.А. Научные основы повышения производительности земледельческих агрегатов. -М.: ГОСНИТИ, 1962. -606 е.;

57. Листопад И.А. Планирование эксперимента в исследованиях по механизации сельскохозяйственного производства. —М.: Агропромиздат, 1989. —242 е.;

58. Лозовский В.Г. Региональное сельскохозяйственное машиностроение в ассоциации "Большая Волга". Техника и оборудование для села, 2000. №8. с. 3-5;

59. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1988. -238 е.;

60. Лявин Ю.Ф., Александров А.А. Использование резервов системы технического сервиса в сельскохозяйственном производстве. // Энергосбережение в механизации сельского хозяйства. Сб. научных работ. -Самара: ГСХА, 2000. с. 256-259;

61. Медведев А.А. Оптимальный нагрузочно скоростной режим трактора К-744Р1 // Сборник научных трудов Поволжской межвузовской конференции. -Самара, 2005.

62. Медведев А.А., Прокопенко В.А., Назаров Э.А. Оценка эксплуатационной надежности тракторов К-744Р1 // Агро-Информ, 2003. №53.

63. Медведев А.А., Прокопенко В.А., Рыбалко А.Г. Экспериментальная оценка параметров модели тягового сопротивления плуга ПБС-7/9 // Сборник научных трудов научной практической конференции. -Саратов: СГАУ, 2005.

64. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники: Утв. Минсельхозпродом 12.07.97 г. —М.: МСХ РФ, 1998.-220 е.;

65. Морозов А.Х. Оптимизация состава, режимов работы агрегатов и механизированных комплексов. -Волгоград: Волгоградский сельскохозяйственный институт, 1987. —68 е.;

66. Надежность и эффективность в технике: Справочник. В Ют. / Ред. Совет: B.C. Авдуевский (пред.) и др. -М.Машиностроение, 1990.

67. Обоснование выбора передаточных отношений коробки передач для трактора ДТ-175С с двигателем постоянной мощности / Н.Г. Кузнецов, В.Г. Кривов, Н.И. Кульченко, В.К. Флиегел. // Сб. науч. тр.; Волгогр. с.-х. ин-т. —Волгоград, 1988.

68. Овчаров JI.A. Прикладные задачи теории массового обслуживания. —М.: Машиностроение, 1969. —324 е.;73,Ореин JI.C. Техническая политика — важнейший элемент земледельческой механики // Научные труды ВИМ. -М, 2003. т. 146. с. 28;

69. Орманджи К.С. Уборка колосовых культур в сложных условиях.

70. М.: Россельхозиздат, 1985.-144 е.;76.0СТ 102.18-2001. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы экономической оценки.

71. ОСТ 102.2.-2002. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы энергетической оценки.

72. ОСТ 104.1-2001. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для глубокой обработки почвы. Методы оценки функциональных показателей.

73. Павлов Б.В. и др. Проектирование комплексной механизации сельскохозяйственных предприятий. 2-е изд., перераб. и доп. —М.: Колос, 1982. —164 е.;

74. Панов А.И. Способы повышения эффективности обработки почвы // Научные труды ВИМ. -М, 2003. т. 150. с. 181;

75. Парфенов А.П. Развитие системы классификации сельскохозяйственных тракторов. // Тракторы и сельхозмашины, 1985. № 10.

76. Пейсахович В.И. Прогнозирование эксплуатационных показателей перспективной техники. Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1985. с.6-10;

77. Пискарев А.В. Повышение эффективности и надежности технологических систем механизированных процессов растениеводства. —Новосибирск: Издательство Новосибирского СХИ, 1984. -88 е.;

78. Погорелый Л.В. ? Научные основы повышения производительности сельскохозяйственной техники. -Киев: Урожай, 1989. с. 38, 70;

79. Погорелый Л.В. и др. Технико-технологические принципы разработки универсальных энергосредств и модульно-блочных конструкций машин // Научные труды ВИМ. -М, 2003. т. 150. с. 169;

80. Правила производства механизированных работ в полеводстве. -М.: Россельхозиздат, 1983. —284 е.;

81. Программа "Совершенствование производства зерна в Самарской области с применением ресурсо- и влагосберегающих технологий на период 1998-2002 гг." -Самара:Департамент СхиП, 1997. -15 с.;

82. Программа и методика разработки прогноза основных направлений развития комплексной механизации и автоматизации растениеводства на период до 2010 года. -М.: ВИМ, 1987. -25 е.;

83. Прокопенко В.А. Крестьянская стратегия ресурсосбережения. Агро-Информ, 2001. № 11. с. 14-17;

84. Прокопенко В.А. Машинные технологии производства зерна в Поволжье. Агро-Информ, 2000. № 12. с.34-35;

85. Прокопенко В.А. Парадокс сельскохозяйственного производства. Агро-Информ, 2000. № 2. с.36-37;

86. Прокопенко В.А. Рекомендации по оценке показателей экономической эффективности сельскохозяйственных машин и технологий. Агро-Информ, 1999. №4. c.i7-18.

87. Прокопенко В.А. Экономический парадокс интенсивной эксплуатации сельскохозяйственной техники. Агро-Информ, 2001. № 5. с.16-18.

88. Прокопенко В.А. Эффективность зерновых технологий. Агро-Информ,2000. №7. с.9-11;

89. Прокопенко В.А. Эффективность отечественных и зарубежных зерновых технологий. Техника и оборудование для села, 2001. № 8. с. 17-20;

90. Прокопенко В.А., Лапушкин В.А. Состояние и перспективы оснащения регионов ассоциации "Большая Волга" тракторной энергетикой. Агро-Информ,2001. №3. с.11-14.

91. Прокопенко В.А., Медведев А.А. Методика расчета конструктивных и эксплуатационных параметров почвообрабатывающих и посевных машин // Научные труды ВИМ. -М, 2003. т. 147. с. 13;

92. Пронин В.М. и др. Главные направления развития технической политики в АПК на примере регионов ассоциации "Большая Волга". Техника и оборудование для села, 2001. № 11 и 12. с.2-5;

93. Пронин В.М. и др. Новые агрегаты для ресурсосберегающих технологий. Агро-Информ, 2001. № 11. с. 18-22;

94. Пронин В.М. Ресурсо- и влагосбережение — основа технической политики АПК Самарской области в растениеводстве. Агро-Информ, 2001. № 5. с.

95. Пронин В.М., Прокопенко В.А., Медведев А.А. Синтез экономически эффективных мобильных с.-х. агрегатов по критерию часовых эксплуатационных затрат // Научные труды ВИМ. -М, 2003. т. 150. с. 89;

96. РД 102.8-92. Испытания сельскохозяйственной техники. Надежность. Сбор и обработка информации.

97. Рогожкин В.М. и др. Установление дифференцированных нормативов на показатели использования машин. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1985. № 9. с. 17-19;

98. Рожин В.Ф. и др. Экономико-математическая модель работы самосвального перегрузчика и алгоритм его оптимизации на ПЭВМ // Научные труды ВИМ. -М, 2003. т. 150. с. 163;

99. Рославцев А.В., Быков А.А., Третьяк Д.М. Движение МТА и особенности его агрегатирования // Научные труды ВИМ. —М, 2003. т. 150. с. 30;

100. Румянцев А.В. Совершенствовать деловое сотрудничество. // Современные технологии производства зерновых культур и картофеля. -CaMapa:Tacis, 1999. с.5-7;

101. Рыбалко А.Г. Совершенствование принципов и технических средств адаптации технологического процесса зерноуборочного комбайна к нетрадиционным условиям работы. -Саратов: изд. Сарат. с.-х. акад., 1996. -172 е.;

102. Рыбалко А.Г., Лявин Ю.Ф., Пронин В.М. Результаты испытаний современной сельскохозяйственной техники для ресурсосберегающих технологийпроизводства зерна /рекомендации производству/. -Самара: ПНИ и ТО, 2002. -26 е.;

103. Саклаков В.Д., Сергеев М.Г. Технико-экономическое обоснование выбора средств механизации. -М.: Колос, 1973. -200с.;

104. Свирщевский Б.С. Эксплуатация машинно-тракторного парка. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1958. -60 е.;

105. Севернев М.М., Токарев В.А. Методика энергетической оценки технологий и комплексов машин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1986. №9. с. 3-5;

106. Скороходов А.Н. Эксплуатационное обеспечение безотказной работы агрегатов и комплексов. —М.: Издательство МИИСП, 1990. —120 е.;

107. Скробач В.Ф, Дмитриев А.С. Расчет оптимального состава и режимов работы машинно-тракторных агрегатов в механизированных поточных линиях / Карельский филиал АН СССР. -Петрозаводск, 1984. 210 е.;

108. Скробач В.Ф. Повышение эффективности функционирования поточных технологических линий возделывания сельскохозяйственных культур на основе оптимизации их состава, параметров и режимов работы. Автореферат дисс. д.т.н. -С.-Пб.: 1992. -39 е.;

109. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. -М.: Информагротех, 1995. -576 е.;

110. Табашников А.Т. Научно-методическое обеспечение испытаний сельскохозяйственной техники): Автореферат дис. докт. техн. наук. —Зеленоград, 1988.

111. Табашников А.Т. Оптимизация уборки зерновых и кормовых культур. -М.: Агропромиздат, 1985. -159 е.;

112. Типовые нормы выработки и расхода топлива на механизированные полевые работы в сельском хозяйстве. Всесоюзный науч.-исслед. ин-т экономики сельского хозяйства. -М.: Агропромиздат, 1990. —624 е.;

113. Тишанинов Н.П. Методы и средства повышения технологического эффекта при эксплуатации сельскохозяйственной техники. Автореферат дис. д.т.н. -Саратов, 1994. -36 е.;

114. Уитни Б. Оптимальный выбор и использование фермерской техники.: Пер. с англ. -М.: Агропромиздат, 1991. -307с.;

115. Фере Н.Э. и др. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. Изд. 2-е, перераб. и доп. —М.: Колос, 1978. —256 е.;

116. Финн Э.А. Обоснование состава машинно-тракторного парка в хозяйстве. -М.: Агропромиздат, 1985. -159 е.;

117. Фортуна В.И. Эксплуатация машинно-тракторного парка. -М.: Колос, 1980. -374 е.;

118. Хабатов Р.Ш. Методика обоснования количественной структуры системы машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства. И Оптимизация машинно-тракторного парка: Сб. науч. тр. -М.: Изд-во ТСХА, 1985. с. 3-27;

119. Халфин М.А., Табаков П.А. Эффективность использования МТЗ и «Джон-Дир» И Техника и оборудование для села, 2005. №1. с. 12;

120. Черников О.Н. Обоснование допустимой величины буксования двигателей, обеспечивающее уменьшение их вредного воздействия на почву: Автореферат дис. канд. техн. наук. -Саранск, 2001.

121. Чудиновских В.М. Состояние и перспективы использования энергосберегающего потенциала МТП. -М.: Агропромиздат, 1990. —254 е.;

122. Шаров Н.М. Эксплуатационные свойства машинно-тракторных агрегатов. -М.: Колос, 1981.-240 е.;

123. Шатуновский Г.М. Технологичность конструкций и экономическая эффективность сельскохозяйственных машин. -М.: МАШГИЗ, 1962. -443 с.

124. Шахмаев М.В. Формирование машинно-тракторного парка колхозов и совхозов.—М.: Агропромиздат, 1986.—231 е.;

125. Щельцын Н.А., Долгов И.А., Травяников Б.В. Российский трактор: реальность и перспективы // Тракторы и сельхозмашины, 2004. №5;

126. Эксплуатационные показатели трактора ДТ-175С с двигателем постоянной мощности / Н.Г. Кузнецов, В.Г. Кривов, Н.И. Кульченко, В.К. Флиегел. // Сб. науч. тр.; Волгогр. с.-х. ин-т. -Волгоград, 1988.

127. Эренберг А. Анализ и интерпретация статистических данных.: Пер. с англ. -М.: Финансы и статистика, 1981. -406 е.;