автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Система технологии и машин для производства продукции растениеводства в зоне Бама

Г Г 5 дМ.

и

" ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

-и г.,-.. /

На правах рукописи ЖИРНОВ Александр Борисович

СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИИ И МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА В ЗОНЕ БАМА

Специальность: 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

НОВОСИБИРСК 1997

Работа выполнена в Дальневосточном государственном аграрном университете.

Научный консультант — заслуженный деятель науки и техники, докт<

технических наук, академик ААО, професс< Б.И.Кашпура

Официальные оппоненты: — доктор технических наук, профессор,академ!

международной академии экологической реко струкции Б.Д.Докин — член корреспонде! РАСХН, доктор технических наук, професс< Ю.В.Терентьев доктор технических нау член-корреспондент ААО С. П. Присяжная

Ведущее предприятие — Дальневосточный ордена Трудового Красно:

Знамени научно-исследовательский инстит; сельского хозяйства

Защита диссертации состоится "_"_1997

на выездном заседании диссертационного совета Д020.03.01 при Сибирскс научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельско: хозяйства (СибИМЭ) по адресу: 675005, Амурская область, г. Благовещенс ул. Политехническая, 86.

Отзывы на автореферат диссертации, заверенные гербовой печаты просим направлять по адресу: 675005, Амурская область, г. Благовещенс ул. Политехническая, 86, ДальГАУ, отдел аспирантуры.

Автореферат диссертации разослан "_"_1997

Ученый секретарь диссертационного совета

А.Е.Немце

Общая характеристика работы

Актуальность. В постановаении правительства России от 16 июня 1997г. ринято решенне о первоочередном развитии региона БАМа и разработке нфраструктуры прилегающих территории. Байкало-Амурская магистраль на ;годняшний день имеет протяженность 3154 км. На ее территории проживает 00 тыс. населения. В обеспечении региона БАМа продовольствием ведущую оль играет наращивание производства продукции растениеводства за счет овышения урожайности сельскохозяйственных культур в экстремальных словиях. Несоответствие энергетического и технологического уровней сороткпесроки проведения работ, переувлажненность почв, дефицит рабо-ги силы), складывающимися производственными условиями (различные форы ведения сельскохозяйственного производства) приводит к резкому уменьшите производства сельскохозяйственной продукции в местных условиях, а 1кже и к потерям урожая до 40% всего сбора.

Большие экономические и энергетические затраты при производстве родукции сельскохозяйственного назначения в местных условиях формируйся за счет несовершенных методов расчета оснащения техникой всех форм роизводителей.

Проведенный анализ темпов проведения сельскохозяйственных работ оказывает, что из-за организационных, технических и природно-производ-гвенных условий уровень производительности сельскохозяйственных "регатов снижается, при неизменных показателях энергообеспеченности роизводства и энерговоруженности труда.

Эта ситуация объясняется несовершенством использования существующей ;хники, которая'Не соответствует природно-производственным условиях гзямства, а также отсутствием методов оптимального оснащения технически-н средствами различных форм собственности сельхозпроизводителей.

Поэтому совершенствование систем технологий и технических средств, 1учшение использования техники и создание оптимальныфх систем машин чеетбольшое народнохозяйственное значение.

Цель исследований — повышение эффективности механизации растение-шства в зоне БАМа за счет развития зональных технологий и систем машин и хтпження рациональной технической оснащенности.

Ооьектнсследовщпп - технологические процессы механизации растение->дства зоны БАМа.

Методика исследований. В основу методики положены принципы спсгем-)го анализа и системного подхода, теория факторного и кластерного анализов, шейного программирования и математико-экономического моделирования, •ории тракторов и сельскохозяйственных машин, прогнозирования оптимнль-параметров многофункциональных машинно-тракторных агрегатов <1ТА), статистических методов сбора и обработки информации.

При усовершенствовании экономико-математической модели оснащенио-н техническими средствами использовали современные методы и специальные

программы ;uih персональных компьютеров с использованием геоинформаш онных технологии.

Экспериментальные не следования проводились в полевых нлаборатор ных условиях с применением тензометрироваиия. оецпллографировання, хре нометражных исследований.

Научная новизна исследований состоитвсовокупности научных положе ний, позволяющих с учетом зональных технологии возделывания сельскохо зяйственных культур региона, обосновать качественные и количественны характеристики системы машин с цельюдостиження максимального уровн производства продукции растениеводства. При этом рассматривается и вне дряется многофункциональный агрегат, имеющий кинематические, гидравлп ческиеи механические связи энергетическое средство —сельхозмашина, но визна которого подтверждена авторским свидетельством № 1440373, кого рып наиболее приспособлен для изменяющихся границ участков пашни perno на. Разработан новый подход к расчету системы машин на основе кригери: дифференциальных затрат, так как в зоне низкая обеспеченность кадрами ме ханизаторов и предложена.новая методика подготовки базы данных на опндо геокомпьютерных технологии, учитывающая максимально природно-иропз водетвенные ресурсы сельхозпредприятии, расположенных в данных районах

Разработан новый метод обменно-непрерывного резервирования энерге тических средств на базе технических средств лесозаготовительной промыт ленности и на основе конверсионных энергетических средств, с частичной и? модернизацией. Обоснована методика выделения модельных хозяйств peí но на на основе факторного и кластерного анализов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Работа выполнялась в течение 1995-1996гг. в лаборатории системы машин в растение водстве и на кафедреЭМТП ДальГАУ в соответствии с общесоюзными ограс левыми программами: на 1976-1980гг. №16.08; на 1981-1985гг.- О.сх.НН; нг 1986-1990гг,- 0.5.12: на 1991-1995гг.- НИР по теме JVq24-5-5M "Разработк; экологически чистой и энергосберегающей системы машин для комплексно! механизации возделывания сельхозкультур на Дальнем Востоке".

Результаты исследований послужили основой для разработки систем технологий и машин для производства продукции растениеводства в зоне БАМа г были включены в систему машин для районов Дальневосточной зоны w¿ 1976...1980гг., 198!..,1985гг., 1986...1990гг., 1991... 1995гг., 1996...2000гг На федеральном уровне рекомендации по разработке системы машин включены в "Разработку зональной системы технологий и машин для сельскохозяйственного производства и малотоннажной переработки сельскохозяйственной продукции Дальневосточной зоны России на примере Амурской области на 1996-2000гг.'\ Разработанные рекомендации и технические средства механизации одобрены координационным советом ВИМа в 1982г. и 1988г. Материалы исследований вошли в многоотраслевые рекомендации "Атлас БАМа" выпущенные в 1978г. Многие результаты исследований использовались и е

(ругих формах учебного процесса вуза: при чтении лекций, в научно-нсследо-¡ательской работе студентов, курсовом и дипломном проектированиях. Мате->иалы диссертации опубликованы в учебных рекомендациях с объемом 2 лестных листа.

Апроб<щия._Материалы исследований в период с 1976 г. по 1996г. докладывались на региональных и зональных совещаниях, научных конференциях в . Москве, Новосибирске, Хабаровске, Владивостоке, Благовещенске, Тын-;е. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на [аучных конференциях ДальГАУ, на 1-12 научных конференциях по системе 1ашин в 1976-1994гг., на трех Всесоюзных координационных совещаниях по истеме машин (Хабаровск, 1982; Благовещенск, 1987; Владивосток, 1990), 1а зональном совещании ДальГАУ (25-29 января 1981г.), на пяти тематичес-их научных конференциях "Сельскохозяйственное освоение зоны БАМ" (Дал ь-"АУ, 1982- 1986гг.).

Публикация. Основное содержание диссертации изложено в 42 печатных заботах, включая 7 научных отчетов, прошедших государственную регист-1ацию, получено авторское свидетельство№1440373.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 280 страницах машино-исного текста, исключая 56 рисунков, 42таблицы, список литературы, включаю-дий 300 источников, из которых 288 отечественных и 12 зарубежных авторов.

В работе 20 приложений на 60 страницах. Диссертация состоит из введе-ия, шести глав, общих выводов и приложений.

Личное участие автора. Все научные результаты, включенные в диссерта-ию, получены под руководством и приличном участии автора в проведении сследований.

В экспериментальных исследованиях и опытно-конструкторских разработ-ах предложенного многофункционального агрегата и конверсионных энергети-еских средств принимали участие аспиранты и соискатели Дальневосточного грарного университета Г.В.Титов, Е.Д.Годи'на, Н.И.Кирпа, В.В.Метелкин, I.Г.Крашенинин. работающие под научным руководством автора диссертации.

На защиту выносятся результаты, указанные в рубриках: научная новизна, рактическая ценность и реализация результатов работы. Автор выражает ис-реннюю благодарность и глубокую признательность профессору, доктору тех-ических наук, заслуженному деятелю науки и техники, академику ААО Б.И.-[ашпуреза ценные консультации в период работы над диссертацией и помощь в рганизации исследований студентами и соискателями ДальГАУ, принимавшим частие в экспериментальных исследованиях и своим трудом способствовавших х успешному проведению и внедрению результатов в производство.

I. Содержание работы

Состояние проблемы и задачи исследований. Анализ природно-пропзвод-гвенных условий зоны БАМа реально отражает потенциальные возможности роизводства сельскохозяйственной продукции при существующих техноло-

гпях возделывания сельскохозяйственных культур и работе технически средств в нынешней экономической ситуации.

Труды выдающихся ученых-аграрников В.П.Горячкина, М.Н.Летошне ва, Б.А.Линтварева, Б.С.Свнрщевского, Г.В.Веденяпина составили единую систему исследований по эффективному использованию машинно-тракторнс го парка (МТП).

В последующих трудах М.П. Сергеева, Н.В.Краснощекова, С.А.Иофиновг Б.И.Кашпуры, И.П.Терских, Ф.С.Завалишина, В.Д.Игнатова, Б.Д.Докинс А.М.Крикова, В.В.Лазовского, Г.Е.Чепурина, Ю.В.Терентьева, Е.П.Камча далова, ВД.Саклакова, С.П.Присяжной идр. разработаны научные основ! эффективного использования техники в сельском хозяйстве.

В решении проблемы проектирования технологий и системы машин значг тельный вклад внесен исследованиями ВИМ, СибИМЭ, Санкт-Петербурге ким, Новосибирским, Челябинским, Дальневосточным агроуниверситетам идр. Во многих аспектах решены вопросы комплектования и использовани МТА, но в вопросах конструкций, приспособленности системы машин к меш ющимся условиям региона, технической оснащенности при различной форм собственности есть определенные проблемы.

При анализе разработанных систем технологий и машин для зоны БАМ выявился ряд недостатков, присущих направленности изучения проблемы. Дл решения проблемы нет эффективных способов определения оптимальной энергс насыщенности при изменяющихся природных условиях и ограниченности прои; водственных ресурсов, не в полной мере разработанные технологии возделывг ния сельскохозяйственных культур отвечают задачам повышения урожайност!

Всеми этими положениями определяется постановка проблемы и направл( ние исследований по ее решению. Исходя из проведенного анализа современнс го состояния проблемы конкретизированы основные задачи исследований.

Для решения научной проблемы необходимо:

1. Исследовать почвенно-климатическиеусловия механизации растенш водства в зоне БАМа.

2. Разработать методы обоснования зональных технологий и средств м( ханизациидля природно-производственных условий региона.

3. Усовершенствовать экономико-математическую модель для техниче< кого оснащения зоны при различных формах агробизнеса.

4. Обосновать техническую оснащенность производства сельскохозяйстве! ной продукции растениеводства.

5. Провести экспериментальную проверку зональных технологий и техш ческих средств и определить экономическую эффективность.

2. Почвенно-климатические условия механизации растениеводства зоны БАМа

К зоне Байкало-Амурской магистрали относятся территории Иркутской, Ч| тинской, Амурской областей. Хабаровского края, Саха Якутия и Бурятскс

iBTOHOMHOi'i республики. Из производимой продукции сельского хозяйства в легионе картофель составляет 30° о, при этом его основное производство сот :редоточено на Западном участке — 38,7%, Центральном — 60,3% и Восточ-юм участке — 32%. Обеспеченность картофелем не везде одинакова, мибольший дефицит испытывают жители Удоканского, Тындинского и Со-згаванского промышленных узлов, а также Южно-Якутского территориаль-ю-производственного комплекса. Возделываниеовощей открытого грунта со-:тавляет 5%, закрытого грунта — 15% и кормовых культур — 50%. В структуре кормовых культур рекомендуется возделывание однолетних бобовых растений, имеющих высокий потенциал урожайности.

Почвенный покров в зоне представлен пойменными, болотными и буро-та-гжными почвами, наиболее благоприятными водно-физическими свойствами обедают буро-таежные оподзоленные почвы, сформировавшиеся под покровом Зерезово-лиственных лесов на галечниковых отложениях. По механическому :оставу они средне- и тяжелосуглинистые. На средних поймах рек распространены пойменно-луговые, а на высоких—буро-таежные почвы. Пойменно-луго-вые характеризуются 10-20-сантиметровым гумусовым горизонтом, бурые-гле-гвые — 8-28см. Механический состав разнообразен: от супеси до суглинка.

Положительными чертами этих почв являются водно-физические свойства. Отрицательные явления несут каменистость, кислая реакция среды, невысокое содержание гумуса.

На всем протяжении БАМа климат резко континентальный, с муссонным выпадением осадков от 500 до 700мм, максимальное количеств которых в июле составляет 110-150мм. Для летнего периода характерно развитие юго-восточного морского муссона, скорость которого увеличивается летом. Влияние рельефа на климат происходит в 200-метровой высотной зоне (над уровнем моря). В связи с этим начало вегетации культурных и дикорастущих растений совпадает примерно со временем перехода средних суточных температур через 5°, теплый период выше 10°- 3,5 месяца, с температурой выше 15° составляет от 56 до 70 дней. Высокие температуры летом обеспечиваются за счет выноса прогретых масс воздуха из Монголии и Северо-Восточного Китая. Переход через 0° с 10 по 24 октября. Коэффициент теплообеспеченности Восточного участка составляет 51 +90° о, на 45"« выше Западного и Центрального участков БАМа.

Заметна тенденция увеличения числа осадков с запад магистрали к юго-востоку от 500-600мм до 700мм. 'Зимой в виде снега выпадает 10-11% годовой нормы. Длительность залегания снежного покрова составляет 175 и 195 дней, высота- от 30 до 90см; таяние снега начинается со второй половины апреля и продолжается 16-20 дней, на южных склонах- 5-7 дней. Глубина оттаивающего слоя- ЗО-бОсм при глубине промерзания зимой до Зм.

Абсолютный суточный максимум осадков — 80-100мм. Общий недостаток осадков в мае, до середины июня. Эти противоречия, с одной стороны, обуславливают наличие поливной техники в общей структуре системы машин, на-

ложенпе сроков по уходу за растениям», дополнительное привлечение энер1 е-тических средств в этот период. Распределение осадков в зоне представленс на рис. 1. В зоне БАМа при таком количестве осадков в летний период обнаружилась следующая тенденция недостатка влаги в почве. По данным за 55 лет в апреле не хватало влаги 50 раз, в мае — 38, июне — 29, в июле — 23, е августе — 19, сентябре — 16 раз.

Радиационный режим, способствующий возделыванию ранних и средне-ранних растений, поданным актинометрических станций БАМа наиболее активен с апреля по июнь. На рис. 2 представлен приход фаз активной радиации, который определяет активность формирования урожайности культурных и дикорастущих растений, приход этих фаз по фактической величине оценивался с позиции расположения зоны запад — центр —восток. Анализ прихода фаз солнечной радиации показал, что прирост энергии на участке запад— центр примерно одинаков и составил: апрель —23°/о, май —31%, июнь — 19%,июль -11%.август —11%;снижениеэнергиисентябрь —23%.Сцент-ра на восточный участок: апрель —1,8° о, май —4,8%, июнь —7,1%, июль — 15,4° о, снижение энергии август — 1,23%, сентябрь —0,1%. Особенностью прихода радиации является его резкое увеличение в апреле, мае и уменьшение в июле, что налагает определенный отпечаток на продолжительность вегетационного периода растений. Таким образом, высокий уровень радиации в течение двух месяцев способствует увеличению урожайности дикорастущих и кормовых трав, с другой стороны снижает урожайность картофеля и овощей, т.к. семена этих культур еще находятся в земле.

Помимо солнечной радиации ограничивающим фактором продолжительности вегетационного п ериода роста растений является длительность безморозного периода, величина которого по нашим исследованиям составляет90— 105 дней. В течение года продолжительность роста культурных растений составляет 80—135 дней, а в холодные годы уменьшается до 35—115 дней. Заморозки на почве в мае продолжаются 20—26 дней, в июне от 2 до 8 дней. Начинаются заморозки в последней декаде августам начале сентября.

Воздействие климатических условий зоны на состояние физико-механических свойств почвы оценивается субъективными факторами, по сути своей резко отличающимися от южных областей зоны БАМа. Это температура воздуха и почвы, количество осадков, солнечная радиация определяющие продолжительность вегетационного периода зоны.

Таким образом, производство сельскохозяйственной продукции, с одной стороны, ограничено особенностями почвенно-климатических условий, а с другой, применяемые технологии не обеспечивают уровень обеспеченности продуктами питания населения, хотя потенциальные возможности зоны велики. Поэтому для более эффективного производства продукции растениеводства необходимо обосновать системы технологий и машин, которые были бы более приспособлены к резко изменяющимся почвенно-климатическим условиям региона.

iv-vi ix-x vu-vin iv-vi ix-* vil-ум Месяцы vn-viii iv-vi u-x vii-vra iv-vi 11-x

- ЗеМсккИ раРон

— Шиманояский раЯон

— ТытиигкиП paiïoH - МаэапипскиЯ pailón

Put I Распределение осадкой в peí ионе БАМа

145.9

Рис 2 Р.ннреде leinie i|i;n акшнпоп ратании (Мдл/м:) в neiupa.iuioii част БАМа (.»-14 2 aupo п.. 262 2 мая. 474 ч шомь. 453.2 июль. íhíi.O аипел. 2í>2.4 coi 11 яГ>рь. 145.Ч" ок(ябр>.)

2.1. Характеристика зональных технологий производства сельскохозяйственной продукции

В производстве продукции растениеводства зоны БАМ важным моментом является определение количества производимого картофеля, овощей и мясо-молочных продуктов на основе норм, установленных для оптимального питания человека. Учитывая это сельскохозяйственные предприятия производят определенный объем продукции, исходя из имеющихся капитальных вложений и материальных средств. Для эффективного производства продукции в зоне нужно привлечь дополнительныетехнологическиересурсы. Количество привлекаемых технологических ресурсов в вегетационный период зоны должно быть равным или меньшим, чем имеющиеся в зональной технологии, в противном случае производство сельскохозяйственной продукции будет неэффективным. Но уровень производства сельскохозяйственной продукции растениеводства должен опираться на фактические технологические параметры технологии. При анализе данных с помощью регрессионного анализа выяснилось, что технологические ресурсы являются фактором, значение которого трудно прогнозировать, т.к. в состав этих ресурсов включается незавершенное производство. Поэтому нужно включить средства энергетики и используемые энергетические ресурсы и привлекаемые для оценки технологии в следующую сумму используемых ресурсов.

В соответствии с этим при установлении выхода продукции для населения БАМа нужно определить общий объем ресурсов по величине влияния технологических ресурсов. При выборке коэффициентов соизмерения наиболее точной является энергооценка тонны произведенной продукции, т.к. оценка по реализации продукции вносит ошибку, обусловленную различной себестоимостью разных видов продукции. Уровень влияния погодных изменений на выход продукции учитывается при прогнозе и используемых технологий за ряд лет.

Для эффективной оценки зональных технологий построим регрессионную модель, которая поможет осуществить ресурсно-резервную оценку. Выход продукции за счет применения той или иной технологии определяется как

У Г аиа^х+агх2+аух+а^х^а.х, (1)

где у — выход сельскохозяйственной продукции за счет /-ой технологии, при применении 1 ресурса, т/га; Эсм — основные энергетические ресурсы, направленные для производства продукции в зоне БАМа, мдж/т——привлекаемые энергетические ресурсы, мдж/т —я,;Др —дополнительные ресурсы привлекаемых механизаторов, условно, мдж/т — я3; Т — дополнительны« ресурсы для реализации сельскохозяйственных процессов, мдж/т ;—а4;Эп — экономическая оценка пашни, балл —«,;Эс —экономическая оценка сельхозугодий, балл — ау

3. Теоретическое обоснование метода оптимизации средств механизации растениеводства в зоне БАМа

Эффективность функционирования системы машин во многом определяется соответствием основных элементов системы машин —тракторов общегс

назначения н универсально-пропашных — зональным особенностям системообразующих факторов региона.

Поэтому необходимо разработать научные рекомендации по рациональному нормативному обеспечению тракторами общего назначения и универсально-пропашных сельскохозяйственных районов Центрального и Восточного участков БАМа, обеспечивающие наибольшую эффективность от их применения с позиций использования этих нормативов на длительную перспективу по мере сельскохозяйственного освоения зоны БАМа.

Главной особенностью в рассматривемой работе методик доукомплектования системы машин в модельных хозяйствах, математических алгоритмах, определяющих выделение зональных особенностей и выбора оптимального типажа тракторов; является то, что для их реализации требуется системная информация rio качественным и количественным особенностям природно-производственных системообразующих факторов, параметры которых до начала исследований небыли никем изучены.

3.1. Классификация зональных особенностей системообразующих факторов

Рассматривая структурную схему системы машин для зоны БАМа в иерархической системе машин для зоны Дальнего Востока и Восточной Сибири (рис. 3), делаем вывод о том, что она представляет собой сложную шестиуровневую систему. Из схемы видно, что данная система входит в систему машин для зоны Дальнего Востока, которая находится на VIII уровне, а также входит в систему машин для Амурской области и Хабаровского края

VIII СМ для зоны БАМа '

VII СМ для Иркутской, Читинской областей СМ для Амурской области ; : СМ для Хабаровского края' 1 : : СМ для Саха Якутии

.VI"" ; : СМ для районов зоны БАМа

' v СМ для хозяйств зоны БАМа .

■ IV СМ для отраслей растениеводства г

III , ХМ для сельскохозяйственных культур ,

II СМ отдельных специализаций '

I Машинно-тракторные агрегаты : ,

Рис'.'".? Мест системы машин юны БАМа в VIll-ypoBiieeiiíi иерархии cncieMi.i машин Дальнего Восюка и Восточной Ciióupti

(VII уровень). Иркутской, Читинской,Саха Якутия. Соответственно,уравнение множеств для сложных систем представлено в виде:

Из выражения (2) следует, что система машин для хозяйств зоны БАМа (V уровень), система машин для районов зоны БАМа (VI уровень), система машин для Амурской. Ирктской, Читинской областей и Хабаровского края, Саха Якутия (VII уровень) инкорпорирует с системой машин для Дальнего Востока и Восточной Сибири. По аналогии из формулы (2)

лГ'6ЦЛ^:{А-,,}:{А-.,}} (3)

Исходя из формул (2) и (3) делаем вывод, что система машин (СМ) для зоны БАМа входит в систему машин Центрального; Восточного и Западного участков и на нее воздействуют те же системообразующие факторы. Но есть системообразующие факторы, отличные от других зон.

Применение теоретико-множественного анализа дало возможность создать классификацию зональных особенностей системообразующих факторов региона (рис. 4). Основными факторами зоны Байкало-Амурской магистрали являются факторы, не изученныедо начала исследований: удельное сопротивление почв К(1 динамика прододижтельности вегетационного периода растений, физико-механические свойства трав, климатические условия. К мало изученным можно отнести производственные и агротехнологические системообразующие факторы системы машин сельскохозяйственных предприятий, прилегающих к зоне БАМа.

Теоретические исследования, направленные на создание оптимальной системы машин для зоны БАМа, на основе выделенных зональных особенностей системообразующих факторов позволяют объективно оценить эффективность функционирования данной системы в экстремальных природно-производствен-ных условиях региона.

3.2. Исследование весомости влияния отдельных системообразующих факторов на систему машин

Функционирование системы машин заключается в адаптации к реальным условиям региона, обусловленным множествами внешних природно-производ-ственных условий, называемых зональными особенностями системообразующих факторов. Случайный характер действия системообразующих факторов на систему машин является главной особенностью их нормального функционирования. Это необходимо учитывать при оценке зональных особенностей системообразующих факторов при оценке их "весомости", которые из-за стохастического внешнего воздействия оказываются случайными в вероятностном смысле.

Разработанные многими исследователями оценки показателей системы машин в ряде случаев являются недостаточными, что касается в особенности природных системообразующих факторов. Кроме того, громоздкость вычислений составляет определенную трудность при расчете.

ЗОНАЛЬНЫЕ OCObS.VlMOC.Ttt

I -

и

проаоьжи-Т1Мзиость ЪИ-етлцио*

наго щриоаь

t

Cs ОСАДКИ

Ce типъ\ по«ь

!

Cr VÛ-СЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

С* гастотл

1

Cis &ЫСОГЦ

1

u

С V пло\цлав

Сго а\им». ^oм^

С» ачл.стк.04

ПР

й. OTJVIiKfcHMOCTb ««Ii '4*5-

1

а» трыаовые

1

а» стдмеНКОСТЬ Х03»ИСТ& ЛРГГ от APVrn

1

д. *ОЪЯЙСТЬ

i

д» ïlkbcb t.X. ПРСД* KU, M*

i

йт Ь«кП»«*ОЬ-И р»апыс

а» CTP^KT^DA c.v ыгохии

1

а, ■»«.»пологи1» ЗАКРЫТОГО rPSHTA.

i

а. АГРОТЕХНИКА И T«, ПОЛЯГУ. <л ОТКРЫТОГО

!

ЛИ Оеьокние ио-ьы*. ъи*льх>

1

Г ¿ 1 ыличшение I лугоь H ПАСТВМ^Ц

I'm 4. Классификация юнальиых особенное i сГ| системообразующих факюрон

Более лучшим вариантом в оценке параметров системы машин является представление в виде "черного" ящика по схеме "вход—выход", так как зональная система машин может быть отнесена к категории кибернетической системы.

Для таких объектов — оптимизация вход—выход, где Р —входящий параметр, F' — выходящий. Главная трудность реализации заключается в том, что процесс оптимизации происходит при изменении большого числа факторов. Учесть все факторы как самостоятельные практически невозможно. Преодолеть эти трудности можно лишь путем перехода от определения весомости отдельных факторов к параметрам комплексного типа.

Целевая функция, содержащая минимум удельных эксплуатационных затрат, является основой определения весомости показателей сравниваемых агрегатов. Так как ограниченность ресурсов производства предполагает минимум общественных издержек на производство конечногопродукта, то в основе разработанного нами метода является минимум дифференциальных затрат, или, как их иначе называют, совокупные приведенные затраты. Выражение дифференциальных затрат:

С = С + С. + С + С + Е К , (4)

П 3 О 10 Г ММ у '

где Сз — оплата труда механизаторов и вспомогательных рабочих, тыс. р.;

С5 — амортизационные отчисления от балансовой стоимости трактора, счепки и сельхозмашины, тыс. р.;

С|о — затраты, связанные с текущим ремонтом, техобслуживанием и хранением сельхозмашин, тыс. р.;

Ст—затраты, учитывающие расход горюче-смазочных материалов, тыс. р.;

Ем — затраты, связанные с содержанием механизаторов в зоне, тыс. р.;

Ки — коэффициент эффективности использования трудовых ресурсов.

Таким образом, дифференциальные затраты определятся:

Сп = 3, [(1+Zn+Zk/100) (1+Zcu/100) (l+Zo/100) (l+Zk/100)x " x(l+Zp/I00)(l+Zcc/I00) (l+ZnoB/100)] + Б г,у/100/,; + +Б /• у/100, ™ + Б г у/100,с" + +Б 1а //! + Б Еа /г"-" +

СКМ С.ЧМ I III СИ СИ* tit » 10 ф схм ю ф

+Б £а //?' + N оЦа /100 + Е К + Е Ks, (5]

СИ »0 ф ДВ'ГП 1Н М W 6' у J

Удельные дифференциальные затраты, приходящиеся на единицу работы определяются:

Ол+ с/W (6

п nr. v ■

где IF—часовая производительность агрегата, у.э.га/ч.

Исследование влияниесистемообразующих факторов на систему машин i определение весомости: длину гона L0, удельного сопротивления К(|, урожай ности сельскохозяйственных культур Un, продолжительность выполнения ра боты Т(|, природные особенности зоны Knix, Kiicn, размер Fu площади буде!1 производить через величину часовой производительности.

Величина весомости

К=(С + /(х))/Сп , (7

I х лисх ^ у " исх1 . .. Л

где Списх — сумма дифференциальных затрат, т. р./га; (±) — знак направленности системообразующих факторов на производительность;^) — производная функция Сп по г-му фактору.

Формула отражает одинаковую направленность качественной зависимости по частной производной. По полному дифференциалу эти зависимости трудно получить ввиду трудоемкости вычислений. Наилучшей оценкой величины весомости системообразующих факторов при объединении отдельных и независимых значений величины производительности, полученных при дифференцировании значений факторов, является взвешенное среднее этих весомостей.

При изменении весомости фактора в пределах 25% от основного фактора его значения в 16 раз меньше, чем другие показатели, и тогда во многих случаях этот фактор можно игнорировать. Поскольку превалирующий фактор для системы показателей — простая функция исходных значений весомости, то отклонения результата и его достоверность определяются из выражения

N I

= (8)

1=1

Выразим весомость системообразующих факторов в функции часовой производительности 1-х агрегатов и дифференциальных затрат. Из формулы (7)

У = Сп±6с/5(/), (9)

где

Сп=1/Ж-Лх) (10)

Полученныетеоретические значения коэффициентов весомости исследованы в функции часовой производительности машинно-тракторных агрегатов.

По разработанному математическому алгоритму, представленному нарис. 4, на основе выведенных формул теоретически определено влияние следующих системообразующих факторов: Ьп — длина гона — 16,50%; Т0 — время вы-полненияработ —21,7%;^(| —площадьпашни —20%; — физико-механические свойства растений —20,91%;К(1 —удельное сопротивление почв — 20,88% (рис. 5).

Таким образом, основным фактором, влияющим на производительность системы машин, на ее качественный и количественный состав, является период проведения основных сельскохозяйственных работ, потенциальное время зоны, необходимое для возделывания сельскохозяйственных культур.

3.3. Типаж технических средств

В условиях сельскохозяйственного производства зоны БАМа особую остроту, как мы отмечали выше, принимает сжатое время проведения работ. Агротехнические сроки здесь настолько жестки, что дополнительные затраты, связанные с потерями продукции от вермени проведения работ, будут учитываться только в ограничениях. В теоретических исследованиях мы исходили из следующих положений:

Рис. 4. Алюрктм определения весомостей системообразующих факторов

Рис. 5. Теоретическая оценка влияния системообразующих факторов на систему машин

а) для снижения затрат на единицу продукции ввиду ограниченных сроков доводимых сельскохозяйственных работ требуется оптимальное обеспечение гракторами и сельхозмашинами; оно должно быть выше южных зон как базы ¡авозимой продукции;

б) применениедополнительного числа тракторов и сельхозмашин должно зсновываться на резервном принципе;

в) структура тракторов общего назначения, универсально-пропашных должна соответствовать зональным особенностям региона. В соответствии с этими положениями была составлена структура тракторов общего назначения.

Как видно из рис. 6, типаж тракторов разделен по превалирующему при-¡наку сельскохозяйственного производства. Тракторы сельхозназначения 3 и \ выделены в постоянную часть. В переменной части представлены тракторы тесной промышленности, класса 3, в экстремальных условиях находят приме-чение тракторы класса 5,6 и 8.

Рис 6 Структура типажа тракторов общего назначения при обменно-непрерывном процессе ре!ервирования

При решении задач резервирования мы исходили из условия, при котором нормативное оснащение этой техники должно находиться в определенных границах экономической эффективности.

Рассматривя отношение СДБ как эффективность капитальных вложений, направленных на повышение уровня технической оснащенности, мы должны рассмотреть структуру средств, связанных с содержанием системы машин в

зоне. Аналитическое выражение этих затрат запишется как

i

НС П Б =С(0) + А(0)Ш; (11)

í=i

i

где 1С /ЗБ — сумма дифференциальных затрат, приходящихся на у.э.га в

зоне БАМа, для /-ой марки трактора, р./у.э.га; С(0) — сумма дифференциальных затрат, приходящихся на /-ю марку трактора, находящегося в хозяйстве, р./у.э.га; А(0) — сумма дифференциальных затрат, приходящихся на/-ю марку трактора, привлеченного из резерва, р./у.э.га; W. —производительность /го трактора, у.э.га.

Эффективность использования системы машин определяется из соотношения

1С

т — 1С i/ОЗ (12)

Ы 1=1

i

где

ЕС jf0J — сумма дифференциальных затрат, приходящихся на у.э.га в

южных районах БАМа для /-ой марки трактора, р./у.э.га. Величину этихзатратопределим из выражения

с

=с (/И'>Сср-Д, (13)

/=|

С — сумма дифференциальных за 1рат. приходящихся на содержание /-ой марки трактора южных районов БАМа, р./у.эта; С —дополнительные затраты, связанные с производством и транспортировкой продукции сельского хозяйства южных районов БАМа,р.; Д — суммагосударственной дотации,уравнивающая разницу в себестоимочсти произведенной продукции с ценой ее реализации, р.

Таким образом, критерием оценки эффективности системы машин является минимум дифференциальных затрат, связанных с содержанием имеющихся в зоне тракторов и привлечением дополнительного числа тракторов. Нами предложено, что затраты, приходящиеся на содержание резерва тракторов в зоне, определяются из выражения

С(0) = (С, + С, + С + Е К + Е -К.) С, + СJW , (14)

* ' х t 3 г мм по7 2 п р i v '

где Gj — сумма амортизационных отчислений, связанных с резервом привлекаемых тракторов,%; С, —сумма затрат,связанных с количеством транспор-тировокрезервных тракторов, р.; С3 — стоимость перевозки, р.; Ем Ки —зат-

раты, связанные с содержанием механизаторов, работающих на резервных тракторах, р.; Е^-К^ —временно-постоянные дополнительные капвложения, связанные с привлечением резервных тракторов, р.; \У — производительность резервных тракторов, определяется из выражения, у.э.га.

IV - Т -X Т К -т , (15)

Р1 см лр см см '

где Тсм — время смены, ч; X — коэффициент перевода в у.э.тр.; Т — время привлечения тракторов, ч;Кгм —коэффициентсменности; т —коэффициент использования времени смены.

При теоретической оценке обменно-непрерывного процесса, основу которого составляет привлечение резервного парка тракторов, воспользовались основными положениями теории управления запасов. Критерием эффективности управления запасов является минимизация суммы двух переменных —затраты, связанные с содержанием имеющихся в хозяйстветракторов (А0) и резервных (С0) (рис. 7).

Рис. 7 Критерии оптимальности типажа тракторов при резервировании: I. Кривые А(0),

С(0) в функции В(0), 2Т при имеющейся нормативной оснащенности Р(0). 2. Кривые А()1, С(1) в функции B(l), ХТ при резервном изменении нормативной оснащенности Р(1).

Таким образом, суммарные затраты, идущие на содержание системы машин, определялись из следующего выражен и я

В(0) = / 2Р(0): Т(0) - А(0) С(0), (16;

где Р(0) — нормативное содержание имеющихся в зоне тракторов, шт./100 га Т(0) —время привлечения тракторов, дни.

С учетом выведенных формул (13), (14), (15) и (16) нами был составлен алгоритм, с помощью которого исследовали зависимости суммарных дифференциальных затрат В(0) и нормативного оснащения зоны от времени привлечения резервных тракторов (рис. 8).

Рис. 8. Алгоритм оценки влияния критерия оптимальности на типаж тракторов

3.3.1; Типаж конверсионных средств

Основой функционирования системы машин в сельскохозяйственном производстве являются энергетические средства. Число совмещаемых операций и выполняемых в процессе возделывания сельскохозяственных культур с поом-щью конверсионных средств имеют тенденцию к выполнению работ общего назначения. На рис. 9 представлен гипотетический вариант ММТА на базе конверсионного средства. Основные функции, выполняемые на базе мощных энергосредств: дискование, культивация, боронование почвы; внесение минеральных и органических удобренищтранспортировка сельскохозяйственных грузов в период переувлажнения почвы.

Рис. 9. Конверсионное »нерге! ическое срелсгво

Теоретическое применение энергетических средств на базе конверсионных обосновывается на сравниваемом анализе эксплуатационных, энергетических и экономических показателей с энергосредствами, применяемые в сельскохозяйственном производстве.

При этом допускается условие, что основными классами сравниваемых энергетических средств являются тракторы класса 3, 4 и 5, имеющими гусеничный ход, так как зона БАМа имеет повышенную влажность почвы при проведении работ общего назначения. Используя данные хозяйств мы провели экстраполяцию дифференциальных затрат с целью исследования поведения функции при гибкое привлечении конверсионных средств в сельскохозяйственное производство. Экономическая эффективность гибкого привлечения конверсионных средств объясняется арендной формой применения в наиболее напряженные периоды выполнения работ общего назначения.

П.

т-р^в.

у.э.га 60 50 40

30

м

49

О

Рис. 10 обшег

"7-. . I-с ■ . ■■ ■ .

--------у._ 88,0,72 х ,021

..........• — У=47,41 43.0558 ' X • )

0-17,87 --- область |кетралол> ■ции

о 50 40 Я) 60 10 Класс тяги, кН

Теоретические зависимости дифференциальных затрат при проведении ра<нм о нашачения от тягово-чиергетических качеств тракюров (при оптимальной

энергонасыщенное™ 17.7 кВт/т)

Анализ зависимостей показывает, что дифференциальные затраты на проведение работ имеют тенденцию к уменьшению. Это будет связано с тем, чтс основными затратами в балансе дифференциальных затрат является заработная плата тракториста и комплексная цена (стоимость) горючего. Кривые 1,2 и 3 до точки класса тяги 5 имеют плавное снижение, так как сумма амортизационных отчислений на балансовую стоимость, а также на хранение (при годовой загрузке трактора от 1200 до 2200 часов) не могут способствовать уменьшению дифференциальных затрат, а в дальнейшем эти затраты будут увеличиваться в связи с удорожанием производимых в России энергетических средств и сельскохозяйственных машин.

3.3.2. Разработка многофункциональных машинно-тракторных агрегатов

Под многофункциональными машинно-тракторными агрегатами понимается оптимальное сочетание энергетических средств и сельхозмашины (со сцепкой или без сцепки), при котором расход потенциальной энергии трактора направлено на максимальное использование кинематических, гидравлических и мощностных показателей с целью повышения максимальной приспособленности к размерам сельхозугодий и достижения максимума производительности.

Рис. II. Модель ММТА

Основой проектирования является почвообрабатывающий агрегат по а.с. № 1440373.

3.3.2.1. Обоснование многофункционального машинно-тракторного

агрегата (ММТА)

В теоретическом аспекте большое значение приобретает оптимальная ширина захвата ММТА. Проблема возникает при агрегатировании прицепных ММТА с колесными и гусеничными энергетическими средствами. Критерием оценки при определении ширины захвата для посевных агрегатов является прямолинейность движения, а для междурядных обработок растений показателем качества проведения работ служит количество культурных растений, повреждаемых тем или иным агрегатом.

Исследуя процесс междурядной обработки (наиболее характерный для движения прямолинейности) при использовании ММТА, мы исходили из следующих допущений:

1. Допускался максимальный въезд в рядок культурных растений рабочих агрегатов при отклонении агрегата от прямолинейного движения.

2. Учитывалась максимальная площадь рядка, обрабатываемая рабочим органом при отклонении от прямолинейного движения.

Эти допущения были приемлемы,так как количество подрезаемых расте-шй при определенной частоте их стояния является произвольным от площади и максимального поперечного въезда в рядок рабочих органов.

Так как агрегат из-за неравномерности сопротивления почвы испытывает зозмущение сил, которые стараются повернуть ММТА относительно поверхности опор трактора. В случае применения прицепных сцепок такие отклонения происходят относительно оси сцепки трактора с агрегатом. Поэтому даже при прямолинейном движении трактора сцепка и сельскохозяйственные машины совершают отклонения от прямолинейного движения. Данное отрицательное явление привело к тому, что в практике на междурядной обработке картофеля применяются только жесткие соединения машин с трактором. В дальнейшем прицепные варианты машин с трактором мы не рассматриваем и будем анализировать только агрегаты с жесткими сцепками.

Примем для сравнения качества работы ММТА с трактором Т-150К качество работы ММТА с трактором ДТ-75М и сцепкой типа СН-75, которые в хозяйствах региона нашли широкое применение на междурядной обработке картофеля. В процессе анализа ММТА с трактором ДТ-75М будем называть контрольным. Целью исследований явилось определение, как изменяется величина въезда в рядок крайних рабочих органов при различных отклонениях от прямолинейного движения тракторов Т-150К и контрольного ДТ-75М и прик аких конструктивных параметрах ММТА с трактором T-I50K въезд в рядок крайних рабочих органов не будет превышать въезда в рядок рабочих органов ММТА с контрольным трактором. На рис. 12 и 13 показаны положения агрегатов стракторомТ-!50К и контрольного, при которых въезд в рядок максимальный. Анализируя схемы движения агрегатов в междурядьях вычислим радиусы поворотов агрегатов по формулам:

= лА2 + ll + 2/i • /2 - cosa / sin а ; (17)

jS.+VSJVS.-VSJ-BH-, (18)

Т-150К R =

;ир

ДТ-75М R ■ '"р

Т-150К R = Л

Т-150К R =

ДТ-75М R = п

ДТ-75М R =

Т1Гр

■Bí2)2 + l¡- (19)

^ + ^/2)4//; (20)

R-BJ2)Z + 1¡-, (21)

^, + £„/2)4//; (22)

где Я —радиусы поворота крайнего правого рабочего органа, левого и кинематического центра агрегата; В — рабочая ширина захвата агрегата, м\1г — расстояние от крайних рабочих органов до вертикальной плоскости, проходящей через данную ведущую ось трактора (через центр давления трактора для контрольного агрегата) и мгновенного центра поворота; /,/ — расстояние от оси шарнира трактора Т-150К до передней и задней осей ведущих

Рис. 12. Схема агрегата ДТ-75М + СН-75 + ЗКРН-4.2

колес; а —текущие углы излома рамы трактора T-I50K, рад.; В — поперч-иая база трактора ДТ-75М, м. Обозначив

US',+US2/LAS¡-uSj =0, (23)

толучим для трактора ДТ-75М

R.drp=(B/2)0. (24)

-де KJ Sv (j S, —длйнадуг внешней и внутренней сторон гусениц трактора, м. Угловая скорость относительно мгновенного центра поворота с Т-150К:

W = Vp- sin а / 3,6 л//,2 +1\ + 2/, • 12 ■ cosa (25)

У1Я контрольного агрегата с трактором Дт-75М:

W- V !?>,(> R (26)

р ' ai р у '

де V — рабочая скорость агрегата с трактором Т-150К и контрольного, м/с; W — угловая скорость агрегатов, с '.

Максимальный въезд в рядок крайних рабочих органов: щя трактора Т-150К:

АН " = R (1-cose" ), (27)

max п V* max '

АН n = R (l-coss' ), (28)

max л max ' v '

щя контрольного трактора Дт-75М:

= (I-COSElJ, (29)

AHma/ = K, (I-COSS^), (30)

де дН™ — максимальная величина въезда в рядок крайних правых и левых »абочих органов для агрегатов с тракторами T-I50K и ДТ-75М; Де , — углы поворотов агрегатов с Т-150К и контрольного с ДТ-75М отно-ительно мгновенного центра поворота, при которых достигается максималь-1ая величина въезда правого и левого рабочих органов обоих агрегатов.

е" = arcsin/./й (31)

^max j п '

Е7 = arcsin/'/Я (32)

ina\ 3 п * '

É" = arcsin/'//? (33)

max 3 и '

Е ' = arcsin/./Л (34)

max 3 л л '

Величина въезда крайних рабочих органов в рядок при текущих углах оворота агрегатов относительно мгновенного центра поворота для трактора -150 К:

A//;' = /?„[coS(Sl;;a4-e/)-cose:a4] <з5)

A/Z^^fcoste^-E^-cosCj (36)

для контрольного

АЯ; = Л)([с08(81х-£;.)-С05еи (37)

дн; = /ц coS(e,;,x -e;)-cos8,:aj <з»)

где АН", АН- , АН"1 —величина въезда в рядок крайних рабочих органов для агрегатов с тракторами Т- 150К и ДТ-75М при текущих углах поворота отно-сительноМ.Ц.П.,-10 м';£ шах —текущие углы поворотов относительно М.Ц.П. агрегатов с трактором Т-150К и контрольного с трактором ДТ-75М, рад.

Т-150К 8 = Vp ■ t • sin а / 3,6yjlf +1¡ + 2/, • /2 ■ cosa (39)

ДТ-75М £ = Vp-l/3,6R[rp (40)

где i — время, в течение которого происходит поворот агрегатов относительно М.Ц.П.. с.

Площадка рядка, захватываемая крайними рабочими органами

s„p = я • К ■ С, / (1 ВО - /;) • ( r„ - А я;;1Ч > (41 j

= я <1V Цт-ЦНЪ-АН^) (42)

для контрольного агрегата

s„ =л /(180-/")-(/<,-дя1,) (43:

= tí R2,- е^ / (180 - / з) • (Я', - ДЯ",'™) (44;

где 5 , S, —площади данные-К)'5 м2.

Формулы (17)—(44) устанавливают зависимость между искривленностыс траектории движения агрегатов (при постоянных радиусах кривизны стракто ром Т-150К и контрольного с трактором ДТ-75М и величинами поперечного въезда в рядок и захватываемыми рабочими органами (крайними) площадями рядков Полученный анализ конструкций позволяет стабилизировать данный про цесс междурядной обработки и он показал, что оптимальных технических ре шений, связанных с устранением подрезания растений нет. Поэтому использу; мировые тенденции мы предложили почвообрабатывающий агрег ат, которыi наиболее полно отвечает вопросам теории устойчивости и поворота.

3.4. Совершенствование модели оснащенности системы машин региона

При оптимизации системы машин в условиях сельскохозяйственного про пзводетва зоны БАМа критерием является минимум приведенных затрат н; производство мяса, молока и основных элементов при их производстве — за готовке кормов. Критерий минимум дифференциальных затрат является слож

ной многокритериальной задачей. При его решении в нынешней экономической ситуации, когда резко возрастает инфляция и производственная сфера испытывает экономические трудности, то возникает потребность в других более объективных критериях. Нашим критерием является дифференциальные или совокупные затраты на производство сельскохозяйственной продукции в регионе БАМа при условии

к п

(45)

/Ы <ы

к

где— —затраты на 1 т сельскохозяйственной продукции в зоне БАМа;

/=|

и

IM д//7 —затраты на I т сельскохозяйственной продукции местного производства.

Наиболее полно этим задачам отвечает ЭММ, разработанная в лаборатории систем машин ДальГАУ под руководством автора *.

Экономическая модель расчета СМ формируется следующим образом. Минимизировать функцию

А Т

F = Hzl ■ хк + Xzk„n, ■ х^ -» min (46)

где Z «= С(Е+ а к) + Croai; Z; = Ск (Еи + а к) + Сши;

Z = (Т +СГ В . + 0 MxßmH +

а /im , K /im к tun *,-/!»« к ' K/im

^Д^'уд.ф,, + f(' + с.)т д]/з +

[ а//(С + С) Д]/3 (47)

При -> max для описания задачи в математическом виде введены

обозначения: X'^ifr —затраты на 1 тсельскохозяйственной продук-

/=I

ции в зоне БАМа; тгъ —максимум продукции,т; к — индекс марки трактора (к = 1,2.-..);т —индекс номера периода (ш = 1,2...);/?/ —индекс сельскохозяйственной работы (ш = 1,2...);/ —индекс сельскохозяйственной машины (/' = 1,2...);у —индекс сцепног о устройства (у' = 1,2...); М —объем работы, га; A'k — количество тракторов марки к; a k — количество тракторов марки к, имеющихся в хозяйстве; С — балансовая стоимостьу-ой марки машины + балансовая стоимость i-ro сцепного устройства,тыс. p.;Ск — балансо-

* при у части Е.Д Годиной.

вая стоимость л-ой марки трактора, тыс. р.; С — сумма средств на приобретение сельскохозяйственной техники,тыс. р.; С —стоимость горючего, тыс. р.;

кг; Р — сменная выработка, га/см.; ф к.1т — коэффициент сменности нг работе; Дт — количество дней в работе, дн.; Г — норма расхода горючегс на единицу объема работы, кг/га; — коэффициент использования рабочего времени; у — прямые затраты, тыс. р.; Т\(т —тарифная ставка, тыс. р. На. — число механизаторов, чел.; ¿V. —нормативный коэффициент затрат нг

эталонный трактор, на условный гектар; Р т — коэффициент перевода в условный гектар; —дифференциальные затраты на а-ый трактор, тыс. р.: Е —коэффициент эффективности капитальных вложений, %;.а —норма отчислений на реновацию, %; Дч —рекомендуемые дозы удобрений при возделывании сельхозкультур;/. — необходимый уровень урожайности рекомендуемых технологий возделывания сельхозкультур в зоне: 5 — содержание питательных веществ в удобрениях; Рк — коэффициент, выражающий долю посева 1-ой культуры в к-ом севообороте; т — коэффициент использования рабочего времени; 5—часть площади, при сложившейся обработке почвы и рекомендуемой прогрессивной технологии;^ —сельскохозяйственная продукция, полученная при возделывании/.-ой культуры,т.

Исходя из принятых обозначений можем сформулировать ограничения:

1) (48)

и

при

1=1

— сумма средств на привлечение резервной техники не должна превышать затраты на приобретение оптимального состава системы машин.

2) =Рп, (49)

— количество скорректированных тракторов по зональным условиям должны выполнять заданный объем работ.

п

3) - А'л -а/, (50)

— общее расчетное количество тракторов не должно превышать количеств тракторов, имеющихся в хозяйстве.

4) ограничения посоотношению культур в севообороте

г < 2>. • г , )' >5> - у , /е/ (5!)

II II,- - И 4 II 1К ^ 1Г у '

5) баланс по минеральному питанию сельскохозяйственных культур

II Л

1Д«,=ЪН< (52)

ы и

Таким образом,общая цель функционирования системы машин направлена на максимальный выход продукции при минимуме дифференциальных затрат, включая резервные источники энергетики - лесные тракторы, а также конверсионные средства.

При гибком подходе расчета системы машин в изменяющихся условиях (природно-климатических), а,следовательно, и при изменяющихся геометрических размерах участков полей, вследствие влажности из-за сезонного промерзания, осадков, необходимо быстрое реагирование расчета модели. Нами разработана функциональная модель расчета системы машин в сочетании с подпрограммой ориентирования изменения геометрии полей.

При изменении функционального состояния размеров полей, информация з виде электронного обмера, поступает в модель СМ в виде периметра, длины гона, а также структуры изменения сельскохозяйственных культур. Идет перерасчет в ограничении производственных площадей и, тем самым, идет корректировка технологических операций по срокам и объемам работ. Данная функ-диональная схема позволяет в кратчайшие сроки, при получении информации эб изменении, получать оптимальное количество работающих тракторов и сельхозмашин и тем самым проводить корректировку плана полевых работ (рис. 14).

Оптимизация технологических и энергетических ресурсов происходит при )зменении удельного сопротивления почв (изменение влажности почвы), физи-со-механических свойств трав, погодных условий и другие параметры, кото->ые определяются при экспериментальных исследованиях как многолетних, -ак и текущих (погода, осадки и т.д.).

4. Методологические аспекты обоснования модельных хозяйств региона БАМа

Разработанная методика факторного анализа использования системы ма-иин предусматривала вычисление значений (весов) факторов (Г ) в каждом озяйстве (/;;), что обеспечило возможность перехода от множества исходных юказателей к совокупности выделенных факторов при классификации хозяйств I их подразделении на типичные группы. Факторные веса вычислялись при |риближенному соотношению:

= IX, ^ (53)

[=1 ст,

де аии — нагрузка фактора Р на показатель //.; д7. — среднее по региону

начение показателя >г; О. — среднеквадратическое отклонение показателя; — общее количество показателей.

Интерпретация выделенных факторов произведена с помощью матрицы окторных нагрузок по принципу связи факторов с определенными группами коррелированных между собой показателей.

Рис. 14. Функциональная схема расчета ЭММ системы технологий и машин

для региона БАМа

Рассчитанная матрица показателей размером 15x72 обработана на компь-этере "Pentium" по составленной программе факторного анализа.

Полученные регрессионные уравнения и весомость факторных нагрузок юзволяет выделить модельные хозяйства региона, тем самым достигается эф-зективное управление системой машин.

5. Обоснование систем технологий и машин для региона БАМа

Исследование функции B(I) v\P(I) на компьютере при машинном эксперименте показало, что критерий оптимальности оказывает существенное вли-ние на значение времени привлечения резервных тракторов, уровень произ-одительности системы машин. Зависимости В(1) критерия оптимальности от ровня производительности представлены на рис. 15 и 16. Более высокий ровень производительности у тракторов общего назначения Т-150 и у тракто-IOB класса 4 — Т-4А.

Из колесных тракторов высокую наработку имеет трактор Т-150К как >олее загруженный в технологии розделывания картофеля. Изменение норма-ивното оснащения в функции изменения площади пашни приводит к увеличе-1ию численности тракторов класса 5 — К-701 ,так как с увеличением площа-;и возрастает длина гона. Тракторы Т-150 и Т-4А имеют одинаковую осна-денность при увеличении площади пашни до 8000 га, при этом уменьшается ровень производительности, дифференциальныезатраты минимальны у трак-оров Т-4А, К-701, Т-150К и Т-150. Оптимум затрат составляет от 10 до 5 тыс.р./у.э.га. Изменение нормативного оснащения Р(1) и уровня произво-ительности в функции Коб происходит за счет увеличения общего количества ракторов ДТ-75М и МТЗ-82, а увеличение производительности происходит а счет только тракторов класса 3 и 5. При этом эксплуатационные затраты у ракторов класса 5 и 3 возрастают, а дифференциальные находятся в оптиму-ie 80—90 тыс.р./у.э.га. Пунктирные линии на рис. 15 и 16 обозначают возра-тание показателя, при имеющейся технике в модельных хозяйствах.

При многовариантном исследовании влияния времени проведения сельс-охозяйственных работ были установлены основныезакономерности, подтвер-сдающие теоретические исследования. Норматив оснащенности Р(1), зависящий от суммы А(0) и С(0), в функции времени резервирования (Т = 1—6 ней) описывается гиперболической зависимостью у = / 0,01 + 0,014л\ при ысокой аппроксимации кривых (г = 0,99) для трактораТ-150. Эксплуатаци-нные затраты у всех марок тракторов возрастают по прямолинейной зависн-юсти, кроме трактора Т-150К, затраты на этот трактор имеют оптимум при езервировании 4—5 дней, затем занятость его уменьшается, так как при изме-ении коэффициента по метеоусловиям производительность возрастает у трак-оров К-701 и Т-150. Дифференциальные затраты имеют оптимум 80— 0 тыс.р./у.э.,а для тракторов класса 3 и 5, у тракторов класса 6 оптималь-ый размер суммарных затрат 120—160 тыс.р./у.э.га, при времени резервиро-ания 3—5 дней.

Рис. 15. Влияние нормативного оснащения Г/!/ (а). проп ¡водителынкти <Г>). '.жеплуатпшшмныл затрат' А(0) (в), кршерпя оптимальности В(1) (г) на ишаж тракторов при щченешш продолжительности выполнения рабо! Т„ = ф(ккм)

I), ш

РЩ

«Г И*, »р.

ш

[■ 6 6 к а

о

а)

ДТ-Р5Л

Т-450 __

0,94 О,**

«60

Юоа 750

боа

150

о

б)

Т<5о\

/т^зи-

МТ5-Й0

0,94 0,96 Кв*°"»-

Т>УВ.

у.»гл

15

10

7-150« ^.Н-701

АТ-75*-

МГ4-ЙО '

Вф,

ТРУб, у.э.га

250

ДОО

0,94 0,96 Ко*ов,<-

п)

Рис. 16

в)

150 {00

50

О

Г)

К-700 И50>

ТМ5Я9.— МТ4-М

а.9<

Влияние а) нормативного оснащения ¡'(II. б) производительности И', жсплуатационных затрат А (О). I) критерия оптимальности 11(1) на типаж тракторов при пшенеиии К>н.

О

Аппроксимация полученных расчетных кривых позволила определить cti пенную зависимость В(1) =<р (1),у = 68,78 + 0,009л:5, при коэффициенте ко{ реляции г =0,90. Суммарные дифференциальные затраты В(1)ддя тракторо класса 5,3,1,4 аппроксимируются гиперболической зависимостью. у'= jr/0,006 + 0,01 1л: — тракторы класса 5(г = 0,91), у = л:/68,78 + 0,005х — тракторы класса 3 (г = 0,95), -у = х/175,2 + 0,02х — тракторы класса 1,4 (г = 0,92). Из рассмотренных зависимостей определено, что лучшими показателям нормативной оснащенности Р(1), уровнем производительности, эксплуат; ционными и дифференциальными затратами обладают гусеничные трактор! Т-150 и колесные Т-150К, К-701, последний можно использовать в резерв^ так как применение колесных тракторов ограничено изменением погодных yi ловий и высокими затратами при резервировании. При экстремальных npi родных условиях увеличению продолжительности проведения работспособ ствует увеличение сменности. На рис. 17 представлены кривые P(I) = Kci А(0) и В(1), которые отражают влияние коэффициента сменности работ н типаж тракторов общего назначения и универсально-пропашных. При измен' нии сменной продолжительности выполнения работ нормативная оснащенносз уменьшается у тракторов класса 4,6 и 1,4, а тракторы класса 3 имеют тенде! цию к увеличению, при этом возрастает производительность тракторов пр общем увеличении дифференциальных затрат.

На основе расчета компьютерных экспериментов по перспективным те? нологическим картам были получены нормативы потребности машин для oi новных сельскохозяйственных районов, так как по кластерному анализу опр< делялись хозяйства из каждого района. Увеличение норматива оснащенност в сравнении с южными районами БАМа находится в пределах от 1,3 до 1 раза (табл. 1).

Анализ приведенных данных показывает, что нбрмативное обеспечен гусеничными тракторами класса '3, обоснованное по критерию В(1) в средне на 10% выше тракторов класса 5. Применение универсально-пропашных Tpai торов с параметрами, обоснованными по критерию В(1), позволяет увеличит норматив на 30%, при увеличении дифференциальных затрат на 10%.

Из изложенного следует, что обоснование типажа тракторов общего н; значения и универсально-пропашных по критерию минимума дифференциал ных затрат увеличивает производительность труда, способствует уменьш нию срока проведения сельскохозяйственных работ.

Расчеты оптимального состава тракторов выявили количественную и к чественную структуру типажа сельскохозяйственных машин. В соответствг с особенностями технологии возделывания сельскохозяйственных культур ti паж машин имеет ряд особенностей в сравнении с южными зонами. Почвоо! рабатывающие машины представлены плугами навесными и полунавесным резерв плугов составляют машины, оснащенные предохранителями. Это cm собствует как применению в лесном хозяйстве, так и в условиях медлен?

7-150«

у

К-701

ЧЛ-Ш

МТк-М

Кем

ЗД

га 200 ЙО-

ш с

к Т-1М

т-«м

^ Т-150

ЧТ&-М1

2,6

Кем

б)

М Я м

ж 10

к

и &

4

о

т-ьд^-

—к'ни ■

5.5

Ксл

*

ИМ

им

кию

750

503

954 О

К-701/

/

ММ

тч»<

МТ5 ^

2,5

Ком.

г)

Рис. 17. Влияние нормативного оснащения Р(1)(в), производительности Н' (г). эксплуатационных затрат Л(0) (а) и критерия оптимальности ВЦ) (б) на типаж-тракторов при изменении сменной продолжительности работы

С

Рис. 18. Влияние нормативною оснащения Р(1) (а б), ирои «волн гельпоа и W (i) критерия онтпмалмюс! н В(!) (в) на чти ж тракторов при тменении плошали панп

Таблица I

Зональным нормашв потребности в тракторах (ни./100 та п.)

Наименование Вегетаци- Класс 1яш

шйонов онный 5 4 3 1.4

(ехапи шши период. фит. ул. фит. уд. фит. ул. фич. ул.

дни ед. тр ед. Ф ед. тр ед. ip

Чмурская область: Тындинский 65 0,20 0.54 0.37 0.53 0.31 0.52 0,32 0.23

Mai да! ачинский III 0.13 0.47 0.34 0.49 0.36 0.59 0.32 0.23

Зейский 104 0.17 0.46 0.34 0.49 0.34 0.56 0.25 0.18

Сковородинскнй 47 0.24 0.65 0.10 0.14 0.47 0.-78 0.39 0.28

Матановскии 116 0.25 0.67 0.23 0.33 0.39 0.64 0.23 0.17

Шнмановскни 119 0.14 0.38 0.31 0.45 0.46 0.76 0.19 0.14

<абаровск'11й край: АмуроБиджанская Амуро-Уссурниская 159 131 0.17 0.19 0.46 0.14 0.10 0.20 0.14 0.54 0.47 0.25 0.78 0.67 0.49 0.34 0.34 0.50

Нижне-Амурская 126 - - 0.36 0.59 0.65 0.10 0.27 0.67

Республика Саха

Якутия: 1 90 0.10 0.14 0.14 0.38 0.17 0.46 0.49 0.34

II 80 - - 0.17 0.46 0.34 0.49 0.39 0.28

4рKVTCk-ая область:

1 172 0.24 0.65 0.10 0.14 0.47 0.88 0.39 0.64

II 179 0.20 0.54 0.37 0.53 0.31 0.51 0.32 0.23

111 174 0.25 0.67 0.10 0.14 0.34 0.65 0.25 0.18

IV 142 0,24 0.65 0.47 0.78 0.34 0.49 0.20 0.54

Читинская область:

1 110 0.14 0.38 0.23 0.33 0.47 0.78 0.25 0.18

II 120 0.19 0.14 0.17 0.46 0.39 0.49 0.34 0.56

гтаивающнх вечно-мерзлотных почв. Норматив оснащенности колеблется в ределах от 1,25 до 1,65 на 100 га пашни.

Для интенсивных технологий возделывания разработаны нормативы ос-ащенности опрыскивателями типа "Кертитокс" и ОПВ-1500, хорошо себя фекомендовавшиедля подкормки растений и борьбы с вредителями.

5.1. Результаты экспериментальных исследований ММТА

В результате исследований нами были построены номограммы, отражаю-ше кинематические показатели сравниваемых агрегатов (рис. 19—20). Но-ограмма для определения кинематических показателей содержит элементы ормул(17—44). Второй,третий и четвертый квадранты построены вобоб-(енных координатах по формулам (29—30) при различных изменениях пара-етров. При этом в третьем квадранте дополнительно построено семейство (виспмостей (при различных значениях I,), позволяющих определить (при остоянном значении а= 1°) величину въезда в рядок крайних рабочих органов пя текущих значений углов (е() поворота агрегата относительно М.Ц.Г1.

ил кРЛИИШ) ПММГВ МЮЧвГО ОРГЛЫА.

ДЛЯ AEfeOfO

Рис. 19. Номограмма для определения кинема гичс^нх iioKaiai елей M Ml

Дем.

Рис. 20. Номограмма для определения кинематических показателей контрольного ММТА

Кривые с параметрами а = 0,5°, и = 2°. а = 3° и т.д. являются направляющ! ми кривых, проводящих через вершины текущих значений ДН. Чтобы не зат< нять квадрант, текущие значения ДН прп а = 0,5°. а = 2°, а = 3° и т.д. построен отдельно и в рисунки не вошли. Построение остальных квадрантов пояснени не требует. Аналогично построена номограмма, изображенная на рис. 20.

Во втором и третьем квадрантах, в отличие от предыдущей homoí раммь кривые построены для постоянных значений 1,= 2,7 м, т.к. для сцепки тип СН-75 подрезание растений центральным культиватором значительно бол1 ше, чем крайними. Чтобы сравнить данные агрегаты и оценить какой из ни имеет лучшие показатели ДН S. необходимо рассмотреть их при равны радиусах поворотов. Так, например, при агрегатировании с трактором Т-150 R = 55 и а= 3° и I. = 2,7 м а = 3°, ДН" = 6,8x10' м, ДН' =4.6x10 '

л |> i nui\ гш\

S = 2,5x10'' м\ S^l/wlO'1 м-'. При этих же условиях у контрольно1 о ai регата с трактором ДТ-75М ДН^1ч= 6,2x10 ' м-, АН,^ = 5,2x10 ' \ Sn = 2,2х 10 ' м-, S( = 1,9х 10 1 мд. Следовательно, при равных l3 у ai peraгов трактором Т-150К подрезание растений в рядке крайними правыми рабочим органами будет больше, а левыми — меньше, на одну и ту же величину, среднем подрезание у обоих агрегатов одинаковое.

Анализ полученных данных приводит к следующим выводам: а) существ; ющие конструкции сцепок для составления широкозахватных агрегатов с ipai тором Т-150К не пригодны к их использованию на междурядной обработн картофеля; б) при составлении МТА с трактором Т-150К необходимо, чтоб расстояние от задней ведущей оси трактора не превышало расстояния от uei тра давления гусениц тракторов ДТ-75М до линии органов (лам культиватс ра); в) наилучшим вариантом составления широкозахватного агрегата с Tpai тором Т- 150К для междурядной обработки картофеля является такой, у ког< poro все культиваторов и сеялки расположены в шеренгу и жестко в гори км тальной плоскости, и линия рабочих органов параллельна, или совпадает линией задней оси трактора, техническое решение данных теоретических экспериментальных исследований подтверждена A.c. № 1440373.

5.2. Экспериментальные исследования параметров энергетических и технологических ресурсов зоны БАМа

По природным особенностям зона имеетразмер пашни (Я — 7057) по хозя! ствам, но ограничена размерами участков, наличием препятствий, чередующей* длиной гона и широким изменением физико-механических свойств почвы.

Значение коэффициента использования времени по метеоусловиям нах< дится в пределах 0,4—0,95, потери рабочего времени при изменении коэфф| циента КИМ составляют: май — 4-7%, июнь —- 9-39"«, июль — 10 42" август — 26-60° о, сентябрь — 24-50%.

Удельное сопротивление пойменных почв составило 39—55, буро-ле ных —62-80.торфо-болотных —65-70 кН/м2, минеральных почв Хабаро ского края (восточный участок —72-80 кН/м!).

Исследование физико-механических свойств растений позволило устано-ить: показатель ярусности трав —0,60-0,70 м ', густота растений составля-г 1400—1600 шт./м2, влажность находится в пределах 19—24%.

Исследования эксплуатационных показателей тракторов Т-150 и ДТ-75М ыявили значительные преимущества тракторов Т-150 на операциях: вслаш-а, боронование, сплошная культивация, уборка и дискование, от 1,1 до 1,8 аза при меньшем или одинаковом расходе топлива.

Экспериментальные исследования по группам машин позволили устано-ить следующие параметры: тяговое сопротивление при бороновании состав-яет 0,40-0,70, дискование —2,06-2,86, посеве —0,33-1,26 кН/м в зависи-остиоттипа почв.

Факторный анализ производственных условий позволил выделить 5 фак-эров: 1 — фактор управления материально-технической оснащенностью си-гемы машин, 2 —фактор внутреннего регулирования внешнего функциони-эвания системы машин, 3 —фактор функционирования универсально-про-ашных тракторов, 4 — фактор функционирования тракторов общего назна-;ния, 5 —фактор использования потенциальных возможностей системы манн во времени. Первый фактор описывает 15,83% объяснимой дисперсии, горой —16,060° о, третий —8,17%, четвертый —7,78%, пятый —7,11%. ыделено 15 объектов-представителей.

Полученное уравнение регрессии при анализе факторного анализа отра-ает связь критерия минимума затрат зоны с нормативной оснащенностью трак-)ров класса 14, 3, 5 и 6.

Исследование функции В(1) и Р(1) на компьютерном эксперименте позволи-} получить нормативную оснащенность при изменяющихся параметрах Кс>1, о5, КИМ, Т(| как резервных, так и основных машин.

Экспериментальное моделирование подтвердило теоретическое пссле-звание — основной класс тракторов — класс 3 гусеничный общего на-тчения.

В качестве резервных машин выступают тракторы класса 5,6, обеспечи-иощие эффективность при энергоемких операциях.

Из универсально-пропашных установлены тракторы класса 1,4, так как :новные работы связаны с уходом, уборкой на полях, ограниченных зональ->1ми размерами.

Исследования подтвердили эффективность применения голландской тех-злогии возделывания картофеля в районе Центрального участка БАМа, при ом урожайность составила 180 т/га. Увеличение урожайности составило )% в сравнении с дальневосточной технологией.

Анализ применимости конверсионных средств на основе энергетических >едств класса 3 показал увеличение производительности на работах общего пначения на 25° о, расход топлива составил 5,90 кг/га или в среднем в 1,6 1за выше, чем у эталонного трактора ДТ-75М.

6. Экономическая эффективность системы машин

Расчет экономической эффективности рекомендуемой для зоны системы мг шин проводили согласно государственным стандартам СССР ГОСТ 14.005-7 "Методы расчетов экономической эффективности" и ГОСТ 23728-79 —ГОС' 79 "Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки". Сбор обработка информации заключалась в определении номенклатуры, объемо) сроков и условий выполнения работ на Центральном и Восточном участках Западного БАМа и в целом на Дальнем Востоке и Восточной Сибири. За основ принимались технологическиекарты по возделыванию кормовых культур, ка{ тофеля и овощей в зоне БАМа: экономические показатели при существующе нормативном обеспечении и рекомендуемом включали определениезатраттр; да на выполнение работ, необходимого числа механизаторов и дифференциал! ных затрат. Причем затраты труда и дифференциальные затраты рассчитыв; лись как на единицу продукции, так и на единицу объема работ (1 га)согласн ГОСТу,-затраты на реновацию и удельные капитальные вложения определялис через фактическую загрузку по технологическим картам, а капиталовложени на проведение работ —по балансовым ценам на технику и сооружения.

Показатели экономической эффективности: годовые экономии труда, год< вые экономии прямых эксплуатационных затрат, эффект от изменения количеств резервируемой техники определялись по разности соответствующих показателе] рассчитанных на выполнение объемов работ при базовых, существующих и рек« мендуемых технологиях производства сельскохозяйственных культур.

Все показатели экономической эффективности сведены в табл. 2, из коте рой видно, что затраты труда при резервировании тракторов класса 30 в рек< мендуемой технологии культур сократились в сравнении с существующим нормативами на 30%, а с существующей в зоне — на 70%.

Таблица

Экономическая эффективность системы машнн

Наименование показателей Ед. измерения Эффективность за счет:

совершенствования технологии организационных форм с.-х. производства новых ММТА нормативной оснащенност н

энергети- сель ческнх \0!М: средств шин

Повышение производи-

тельности % 10 10 30 10 20

Снижение эксплуатаци-

онных >аграт тыс.р./га 10 20 10 20 10

Снижение трудовых

затрат -"- 20 30 20 10 5

Снижение металлоем-

кости удельной % 10 10 31 5 3

Экономическая эффек-

тивность в ценах 1996 г. тыс.р./га 202 98 160 80 50

Соответственно, общие затраты средств сократились на введении в техно-югические процессы производства обменно-непрерывного способа привлече-|ия дополнительного числа тракторов, ускорило время проведения сельскохо-яйственных работ, что сказалось на увеличении урожая. Вследствие этою начительно сократились затраты труда на центнер продукции сельского хо-яйства в сравнении с базовой на 50%, а с существующей в зоне — на 90%. 1есколько возросли дифференциальные затраты на 1 га производства сельс-юхозяйственных культур за счет увеличения капитальных вложений на до-юлнительное число сельскохозяйственных машин.

Общие выводы и рекомендации

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследо-;аний решена крупная научная проблема обоснования зональных систем тех-¡ологий и машин для комплексной механизации растениеводства зоны БАМа ipn сложившихся формах земельной собственности, имеющих большое народ-юхозяйственное значение:

1. Исследования почвенно-климатических условий региона показали, что она располагает возможностями для полного самообеспечения картофелем, »вощами, а также кормовыми культурами для производства молока и мяса.

Определяющим фактором эффективности производства сельскохозяйствен-юй продукции в регионе БАМа является вегетационный период, ограничений почвенно-климатическими условиями, который нужно учитывать при даль-1ейших исследованиях процессов механизации растениеводства.

2. Анализ рекомендуемых зональных технологий по предложенной ресурс-ш-резервной методике выявил наиболее эффективные технологии по предло-кенному коэффициенту эффективности и разработанным моделям технологии: :артофель —гребни0,75 м (Кэф) = 0,43), овощи —гряды с шириной 1,80 м Кэф = 0,81), заготовка сена по рулонной технологии (Кэф =0,86).

3. Предложен теоретико-множественный анализ в оценке системы техно-югий и машин, который выявил место системы машин в регионе БАМа VIII-'ровневой иерархии системы машин для зоны Дальнего Востока и определил )сновные особенности Системообразующих факторов и их весомость: Вегета-тонный период зоны (Т) —21,2%, длина гона (LJ — 20,0%, удельное сопро-ивление почв (К(|) — 20,9%, площадь пашни (F(l) — 20,9° о, физико-механи-1еские свойства трав (U0) — 16,5% на основе разработанного математичес-сого алгоритма.

4. В оценке эффективности учета продолжительности вегетационного перио-ia зоны теоретически обоснован иэкспериментально подтвержден подходдопол-штельного привлечение энергетических средств на основе типажа лесозаготовительных машин, а также привлечения конверсионных средств. Экономическая целесообразность привлечения резервных энергетических средств основывалась i а критерии минимума дифференциальных затрат. При этом установлено, что при фемени резервирования 3—5 дней эти затраты составляют 8—9 (для класса 3 и 5) i 12—16 тыс.р./у.э.га для энергосредств класса 6 (конверсионные средства).

5. Анализ многофункциональных машинно-тракторных агрегатов (ММТА в России и за рубежом выявил следующие закономерности. Развитие ММТ/ России идет путем создания на основе имеющихся энергетических средств (трак торы класса 1,4,3,4,5 и 8) путем снабжения агрегатируемых машин дополни тельной мощностью,в виде ВОМа, дополнительных прицепных устройств. 3, рубежом исследователи увеличивают мощность энергосредств до 800 кВт тем самым увеличивается масса и уменьшается проходимость машины в пери од переувлажнения почв. Поэтому перспективным направлением в развитш теории и практики ММТА является эффективное распределение мощности увеличение количества совмещенных операций и повышение проходимости: условиях переувлажнения почв зоны БАМ. Теоретические оценки исследова ния макетного образца ММТА на базе почвообрабатывающего агрегата (а.с № 1440373) выявили кинематические, механические и гидравлические связ! "энергосредство — сельхозмашина". Получены формулы, определяющи ширину поворотной полосы для ММТА. Анализ траектории макетного образ ца показал уменьшение ширины поворотной полосы на 50% (при трехмашин нем агрегатировании). Построены номограммы, определяющие кинематичес кие параметры ММТА.

6. Для оптимальной оснащенности энергетическими средствами и сельхоз машинами региона предложен новый метод расчета системы машин. Новы! метод основан на предварительной оценке технологических ресурсов пере, расчетом модели. Подход к расчету систем машин основан на изменении со стояния почвенно-климатических условий, оценки имеющихся и привлечен ных энергетических и технологических ресурсов, закладываемых в програм му геокомпьютерных технологий. Расчеты по нормативной оснащенности н; основе применения географической карты местности повышают точность рас чета в пределах 2—2,5%, что немаловажно при расчетах потребности в сред ствах энергетики и сельхозмашинах для всех форм собственности владени земельными ресурсами. При этом основным критерием экономико-математи ческой модели является минимум дифференциальных затрат, при ограничени ях: минимум затрат на привлечение резервных энергоресурсов и технологи ческих ресурсов, выполнение всего объема технологических операций в arpo технические сроки, строгое выполнение севооборота ограниченного зональ ными условиями и содержание баланса питательных веществ на уровень под держки естественного плодородия почвы.

7. При расчете технических средств в методологической основе заложи принцип выделения модельных хозяйств. Для его выделения предложена мето дика факторного и кластерного анализов. Выделение факторных вкладов про исходило с помощью матрицы размером 45 хозяйств х 72 показателя. Фактор ный анализ решения матрицы позволил выделить 5 факторов, по совокупност которых произведено выделение 15 модельных хозяйств и были получены per рессионные модели управления функционированием системы машин. Группн ровка хозяйств осуществлялась на основе кластерного анализа. Проведенны;

асчеттехнических средств на основе анализа и выделенных технологий позво-ил сформировать нормативы оснащения хозяйств региона. Нормативы осна-дения энергетическими средствами, с учетом применения геокомпьютерных тех-ологий, составили по классам тракторов: 1,22—1,61 у.э.т/100 гапашни.

8. Исследование влияния зональных особенностей системообразующих акторов на систему машин при использовании полного факторного экспери-[ента 24 позволили установить резервных составов: класса 5 — 0,54, класса

— 0,53, класса 3 —0,51, класса 1,4 —0,23 у.э.тр./100 га пашни при вре-(ени резервирования от 3 до 12 дней.

9. Экономическая эффективность разработанной системы технологий и малин определялась по критерию нормативной оснащенности сельскохозяйствен-ых предприятий различной формы собственности, внедрение организацион-ых форм ведения сельскохозяйственного производства и предложенных к вне-рению новых многофункциональных машинно-тракторных агрегатов. В срав-. ении с существующей системой технологий и машин повышение производи-ельности составило 15%, снижение затрат труда на 20%, снижение удельной ;еталлоемкости от внедрения резервного принципа привлечения энергосредств а 10%. Экономическая эффективность в целом по системе технологий и маши составила 98%.

10. Анализ функционирования внедряемой системы технологий и машин в рестьянско-фермерские хозяйства выявил, что количество произведенной родукции в зависимости от оснащенности энергетическими средствами нахо-ится в степенной зависимости у = 0,7866х255, а зависимость количественного остава энергетических средств (по классам тяги) от размера пашни имеет вид = 0,9949хи1. Для арендной формы ведения сельскохозяйственного производ-гва характерна прямолинейная регрессионная зависимость количества про-зведенной продукции от размера пашни и количества механизаторов, что одтверждает теоретическую оценку зональных технологий.

11. Результаты исследований внедрены в хозяйствах Амурской, Читин-кой областей, Хабаровского края, относящихся к зоне БАМа, на основе хоз-оговорных работ, а также в виде рекомендаций, опубликованных на феде-альном уровне.

Экономический эффект составил до 500 млн. рублей на одно хозяйство АМа в 1996 г.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Исследования удельных сопротивлений почв и селькохозяйственных машин районе Центрального БАМа//Сельскохозяйственное освоение зоны БАМа в Амур-<ой области. - Благовещенск, 1978. - 6 е.*

2. Проблемы комплексной механизации растениеводства в зоне БАМа//Сельскохо-шетвенное освоение зоны БАМа в Амурской области. - Благовещенск, 1978. -8с.*

3. Карты механизации к атласу БАМа. - Иркутск, 1978. - 16 е.*

4. Рекомендации по системе машин для комплексной механизации растениевод-гва Хабаровского края// Рекомендации ученых сельскохозяйственному производ-гву. - Благовещенск, 1980. - 2 е.*

5. Рекомендации по системе машин для комплексной механизации растениевод ства Приморского края// Рекомендации ученых сельскохозяйственному произвол ству. - Благовещенск, 1980. -2 с.*

6. Результаты экспериментальных исследований по обоснованию системы ма шии//Система машин для комплексной механизации растениеводства Амурско1 области на 1981-1985 гг. - Благовещенск, 1981. - 17 е.*

7. Зональная система машин для Амурской области//Ученые института — сель скохозяиственному производству, - Благовещенск, 1987. - 2 е.*

8. Зональная система машин для комплексной механизации растениеводства и; 1986-1990 гг. Дальневосточного района РСФСР//Науч. тр./ОтбИМЭ. - Новосибирск 1987.-4с.*

9. Резервирование тракторов в экстремальных условиях сельскохозяйственно го производства зоны БАМа//Прогрессивная технология ремонта машин в При амурье, вып. 3. - Благовещенск, 1988. - 17 с.

10. Результаты исследований по обенованню тракторов класса 30 кН в систем! машин// Система машин для комплексной механизации растениеводства Амурско! области на 1986-1990 гг. - Благовещенск. -8 е.*

11. Система машин для комплексной механизации растениеводства в экстре мальиых условиях зоны БАМа: Автореф. дне. ... канд. техн. наук. - Благовещенск 1989. 19с.

12. Разработка технологических карт на возделывание сельхозкультур и опти мизация системы машин в ТОО "Ушаковский" Шимановского района Амурско» области//Науч. тр., отчет Л« 30-91. Благовещенск, 1991. - 28 е.*

13. Разработка технологических карт на возделывание сельхозкультур и опти мизация системы машин в ТОО "Комсомольский" Хабаровского края//Научно-ис следовательский отчет №30-92. Благовещенск, 1992. - 24с.*

14. Разработка технологических карт на возделывание сельхозкультур и опти мизация системы машин в ТОО "Индустриальный" Комсомольского района Хаба ровекого края//Науч. тр., отчет № 30-9. Благовещенск, 1990. -32 е.*

15. Система машин в сельскохозяйственном производст ве зоны БАМа//Сб. науч тр./ДальНИПТИМЭСХ. - Благовещенск, 1990. - 5 с.

16. Зональная система машин доя комплексной механизации растениеводства Даль него Востока России на 1991 -1995 п\//Науч. тр./БСХП. -Благовещенск, 1992.-256с.*

17. Система машйн для комплексной механизации растениеводства Ам_\ рско! области на 1991- 1995 п .//Науч.тр./БСХИ. - Благовещенск. 1992. - 128с.*

18. Система машин ;пя арендных и фермерских хозяйств//Наука плюс практика Материалы научно-прк1ичсской конференции УНПКБСХИ.-- Благовещенск, 1992. 2с'

19. Концентрация системы ведения агропромышленного комплекса Амурсксм области на периоддо 2000 года//Науч. тр./ДальГАУ. Благовещенск, 1995. 69 е.*

20. Система машин для комплексной механизации растениеводства Амхрскчм области на 1995-200 гг.//Науч.тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1995,- 130с.*

21. Принцип проектирования гибких агромашннных систем//Науч. тр./Даль ГАУ. Благовещенск, 1992. -5 с.

22. Разработка теоретических основ проектирования ГАС//Науч. гр./ДальГАУ Благовещенск, 1992. 4 с.

23. Физическая характеристика почвешю-климатнческих условий БАМа//Науч тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1992. 13с.

24. Интеграция се.тьхозпроизводсгва в агромашннных системах//Науч. тр./Даль ГАУ. - Благовещенск, 1993. 9 с.

25. Проектирование ГАС, комплексная оценка//Науч. тр./ДальГАУ. - Благове-денск, 1993. -2 с.

26. Проектирование ГАС на существующих компьютерах//Науч. тр./ДальГАУ. -Благовещенск, 1993.-2 с.

27. Анализ форм организации ГАС//Науч.тр./ДальГАУ.-Благовещенск, 1993.-1 с.

28. Синтез конструктивно-технологической и организационной сущности ГАС/ Науч. тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1993. - 2 с. 1

29. Исследование экспериментальной модели агромашины//Науч. тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1993. - 1 с.

.30. Теоретическое определение конструктивных размеров фрезы с изменяющей-:я шириной захвата//Науч. тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1993..- 9 с.

31. ГАС в сельскохозяйственном производстве БАМа//Науч. тр./ДальГАУ. -злаговещенск, 1994.-4 с.

32. Теоретические основы ГАС//Науч. тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1994. -5 с.

33. Устройство дня обработки почвы//Нау ч. тр^ДальГАУ. - Благовещенск, 1994. - 4 с.

34. Надежность технологических процессов возделывания сельхозкультур в :истеме ГАС//Науч. тр./ДальГАУ. - Благовещенск, 1995. -10 с.

35. Среднесрочная научно-техническая программа разработки системы техно-шгий и машин для растениеводства, повышения технологий и технического уров-1я производства на 1995!-200 гг.: Материалы НТС. - Благовещенск, 1995. - 5 с.

36. Концепция "Региональная система технологий и машин для кр'естьянско-|>ермерских хозяйств в условиях рыночных отношений на Дальнем Востоке на !000~2005гг"//Науч.тр./ДальГАУ. -Благовещенск, 1995.- 15с.*

37. Разработка зональной системы технологий и машин для сельхозпроизвод-ггьа и малотоннажной переработки сельхозпродукции дальневосточной зоны Рос-ми на примере Амурской области//Науч. тр./ДальНИПТИМЭСХ. - Благовещенск, 995,- 140 с.*.

38. A.c. № 1440373 (СССР) Почвообрабатывающий агрегат. Жирнов А.Б., Оре-;ов Г.Н. Опубл. в БИ. - 1988.-№ 44.

39. Рекомендации по системе машин для комплексной механизации растение-юдства Центрального и Восточного участков БАМа/ДальГАУ. - Благовещенск, 990.-35 с.

40. Гибкая сцепка с активным гидроприводом/Информационный листок № 35-»6. - Благовещенск: ЦНТИ, 1996.

41. К вопросу использования тракторов К-700 на междурядной обработке сои/ Механизация возделывания сельскохозяйственных культур на Дальнем Востоке: ^б. науч. тр./БСХИ.-Благовещенск, 1975.-9 е.*

42. Резервирование системы машин в условиях БАМа/Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1977. - № 3.

' Работа опубликована в соавторстве.

Подписано в печать 10:07.97 г. Формат 60x84/16. Объем 2,0 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 861.

Отпечатано в типографии РПО СО РАСХН 633128, Новосибирская обл., п. Краснообск