автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование методов оценки агротехнологической эффективности и конструктивных параметров зерноуборочных комбайнов при испытаниях

УКРАИНСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСЮИ! ИНСТИТУГ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (У1ШИМЭСХ)

На правах рукописи

КОВАЛЬ СЕРГЕЯ НИКОЛАЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ АГРОТЕХНОЛОГИЧВЖОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОНСТРУКГИВНЦХ ПАРАМЕТРОВ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ ПРИ ИСПИТАНШ1Х

Специальность 05.20.01-"Механизацип сельскохозяйственного производства"

С. ^

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в виде научного доклада

Глеваха-19Э1г.

Работа выполнена в Украинской научно-исследовательской институте механизации и ¡электрификации сельского хозяйства и Всесоюзной научно-исследовательском институте по испытанию папаш И оборудования для животноводства и кормопроизводства.

Научный руководитель - академик ВАСХШШ,

доктор технических наук, профессор Погорелый Л.В.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук,

профессор Налкин Э.В.

доктор технических наук, профессор Литвинов А.И.

Ведущая организация - ГС КБ ПО "Роете слыша".

Защита состоится "_"_1991 г. в_

часов на заседании специализированного совета Д 020.50.01 по присуждению ученой степени доктора технических Наук в Украинской на-учно-исследовательскои институте механизации и електрификации сельского хозяйства по адресу: £55133, Киевская область, Васильков-ский район, пос. Глеваха-1, ул. 40-летйя Победа, II, УНШШЭСХ, комната 613.

С опубликованными работами по докладу ыоано ознакомиться в библиотеке Украинского научно-исследовательс1иго института механизации и ¡электрификации сельского хозяйства.

Автореферат разослан "_"_:_1991 г.

Ученый секретарь __

специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми писсертаттии. Ускоренное и устойчивое наращивание производства зерна предусматривает создание новых типов зерноуборочных комбайнов и их эффективное использование в сельскохозяйственном производстве.

Заключительным этапом создания этих машин являются испытания, включающие всестороннюю агротехнологическую оценку новых конструкций и разработку рекомендаций по их эффективному использованию с учетом многообразия условий уборки в различных почвенно-климатичес «юс зонах.

& настоящее время агротехнологическая оценка комбайнов при испшшдах проводится со значительными погрешностями, а полученные при этом показатели характеризуют работу комбайна в узком диапазоне условий уборки. Поэтому использование данных агротехнологичес-. кой оценки для сопоставления различных конструкций комбайнов, выбора их оптимальных параметров й разработки рекомендаций по их эффективному использованию весьма ограничено. Недостаточно также разработаны методы оценки базовых параметров комбайнов, прикладные способы оптимизации режимов их работы и снижения потерь зерна. В этой связи совершенствование методов агротехнологической эффективности и конструктивных параметров комбайнов при Испытаниях является важной научно-технической задачей.

Объекты исследований - технологический процесс уборки зерновых культур, методы оценки агротехнологических показателей и конструктивных параметров зерноуборочных комбайнов.

Цель работы. Разработка и совершенствование методов оценки зерноубррочных комбайнов, позволяющих прогнозировать агротехнологическую эффективность новых машин с учетом выбранных конструктивных параметров и условий работы, оптимизировать режимы работы и регулировки комбайна, повысить точность определения основных агротехнических показателей при испытаниях.

Методы исследований и аппаратура. При разработке теоретических предпосылок дня совершенствования методики, оценки и прогнозирования агротехнолог.ических показателей и конструктивных параметров зерноуборочных комбайнов были использованы основные принципы математичее кого моделирования сложных технологических процессов по статистическим данным, методы математической статистики, теория синтеза уравнений регрессии по экспериментальным данным, методы оптимизации и г,:;-прокеимации.Для проверки адекватности полученных моделей

использованы статистические критерии. Необходимые расчеты выполнены на ЭВМ. Обоснование применимости методов дяя определения потерь зерна и пропускной способности комбайнов выполнено на ос-, нове анализа оценок их погрешностей. Для проверки основных положений методики оценки и прогнозирования агротехнологических показателей и эффективности способа оптимизации режимов работы комбайнов проведены экспериментальные исследования. При проведении экспериментальных исследований использовалось специальное оборудование и приспособления для отбора и переработки проб продуктов обмолота, разработанные и усовершенствованные автором.

Теоретические результаты и новизна. В процессе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие новые научные результаты:

методика оценки и прогнозирования агротехнологических показателей зерноуборочных комбайнов с учетом зональных условий уборки;

способ регулирования комбайна в зависимости от условий уборки ( A.C. 1410892);

теоретические и экспериментальные зависимости для оценки погрешности определения потерь зерна и пропускИой способности комбайна при лабораторно-полевых испытаниях;

статистические зависимости, отражающие взаимосвязь между пропускной способностью и базовыми параметрами комбайнов (массой, уде ной энергонасыщенностью, размерами молотильно-сейарирующих устройс и т.п.).

Практическую ценность представляют;

математические модели, характеризующие взаимосвязь между критериями агротехнологической эффективности, условиями уборки и регу лируемыми параметрами рабочих органов комбайнов. "Дон-1500" и СК-5М "Нива";

способ управления производительностью и качеством работы зерноуборочных комбайнов с использованием электронного "Советчика комбайнера";

рекомендации по повышению точности определения потерь зерна и пропускной способности комбайнов при лабораторно-полевых экспериментах и новая конструкция устройства для определения потерь зер на (A.c. 1005714); •

отраслевой стандарт ОСТ 70.в.I-tJI "Машины зерноуборочные. Программа и методы испытаний".

На защиту выносятся. I. Изтодика оценки, сравнения и прогнози рования агротехнологической эффективности зег.'!г.уборсчных комбайнов по показателям пропускной способности и потерь з^рка, определяемом

по результатам экспериментальных исследований и моделирования технологического процесса работы комбайна в различных условиях зоны.

, 2.-Способ оптимального регулирования комбайнов в конкретных условиях уборки и управления качеством уборочных работ с использованием мини- и микро-ЭВМ.

3. Методика оценки погрешности определения потерь зерна и пропускной способности комбайнов при испытаниях.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы й полученные с использованием разработанных методов результаты испытаний докладывались в 1978-90гг. на заседаниях межведомственной комиссии по организации испытаний зерноуборочной техники, а также на научно-технических конференциях по методам и техническим средствам, применяемым при испытаниях сельскохозяйственной техники (Центрально-Черноземная ИИС, 197в г., Киргизская МИС, 19в1г..Средне-Азиатская МИС, 19^5 г., Западная МИС,19аа г.).

Предмет и степень внедрения. Результаты научных разработок широко применялись При государственных приемочных испытаниях зер-ноубороадых машин и отражены в протоколах ВНИЙМОЯ за 1977-1990гг. и решениях Госкомиссии Совета Министров СССР по продовольствию и закупкам и Шшавтосельмаша СССР» .

Разработки по повышению достоверности определения пропускной способности и потерь зерна использованы при разработке ОСТ 70.3.1-61 "Машины зерноуборочные. Программа и методы испытаний".

Полученные в результате исследований модели технологического процесса комбайнов СК-5М "Нива" и "Дон-1500" явились основой для создания электронных "Советчиков комбайнера".

Разработанное устройство для определения потерь, зерна за зерноуборочными комбайнами удостоено бронзовой медали ВДНХ и рекомендовано к внедрению.

Эффективность внедрения. Расчетный экономический эффект от внедрения методик и ОСТ 70.6.1-81 в систему машиноиспытаний составляет 162 тыс. рублей« Годовой экономический эффект от внедрения ^Советчика комбайнера" составляет Г73 руб. на один комбайн при снижении потерь зерна на 1...2 ц/га.

Область применения. Результаты исследований используются при создании.и проведении всех видов испытаний новых и модернизации существующих зерноуборочных комбайнов, а также для повышения эффективности их работы. .'

Сведения о научных трудах, являющихся основной диссертации в виде научного доклада

Содержание диссертации опубликовано в 15 работах, б том чис-г ле 8 статей, I книга, 3 авторских свидетельства, I отраслевой стан дарт, 2 научных отчета,

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Состояние и основные направления совершенствования методов оценки агротехнологической эффективности и конструктивных параметров зерноуборочньу комбайнов.

Развитию инженерных методов испытаний зерноуборочной техники посвящены работы ведущих ученых и специалистов В.П.Горячкина, М.А.Пустыгина, Э.Э.Шишина, Л.В,Погорелого, А.Т.Табашникова, О.А.Маковецкого, Ю.В.Петренко, А.Н. Пугачева и др. В этих работах определены основные направления совершенствования методов испытаний: системный подход к оценке конструкции, увеличение информативной емкости результатов испытаний и. повышение их статистической надежности, разработка методов прогнозирования эффективности конструкции в зависимости от вокальных условий и оптимизация режимов работы машин.

Для развития этих направлений исследований необходимо повысить достоверность и информативность агротехнологической оценки, усовершенствовать методику и технические средства.для определения полевых испытаний зерноуборочных комбайнов. Анализ существующих методов и результатов испытаний зерноуборочных комбайнов свидетельствует, что при планировании и проведении опытов по агротехнологической оценке комбайнов не учитывается Все.многообразие условий, уборки в зоне, методы проведения полевых опытов вносят погрешность, -величина которой не учитывается при оценке показателей и сравнении конструкций комбайнов. Несмотря на большой объем экспериментальных исследований, проводимых при испытаниях, полученные результаты позволяют проводить лишь попарное качественное сравнение конструкции и дать ответ на вопрос, какая из них лучше в конкретных условиях уборки, при которых проводились испытания. Результаты испытаний невозможно использовать для оптимизации режимов работы комбайна в аависиыости от условий уборки и прогнозирования.его агротехнологи-ческо!1 эффективности в зоне.

Оценка конструкции на различных стадиях испытаний проводится ,ч:з учеуц перспективности выбранной механико-технологической схе-„. рабочего процесса, принятых конструктивных решений и параметров ,.....очих органов, их соответствия общим тенденциям и закономерностям

развития зерноуборочной техники, что затрудняет принятие объективных решений¡по Iрезультатам испытаний.

В соответствии с ¡вышеизложенным анализом и для достижения цели исследований -определены следующие задачи:

1. Усовершенствовать'И экспериментально проверить методику . оценки и прогнозирования агротехнологической эффективности комбайнов с учетом многообразия .»условий в зоне Лесостепи УССР, повысить достоверность и информативность результатов испытаний»

2. Исследовать существующие методы оценки пропускной способности комбайнов и потерь з^рна.за комбайнами, разработать рекомендации и технические средства.дляяовышения точности определения этих показателей.

3. Разработать способ регулирования работы комбайнов в полевых условиях и технические средства для его реализации.

4. Провести анализ тенденций и определить перспективы развития базовых параметров комбайнов.

5. Выполнить производственную проверку разработанных методик, внедрить в практику испытаний и оценить их технико-экономическую эффективность.

2. Разработка и экспериментальная проверка методики оценки и прогнозирования агротехнологической эффективности комбайнов с учетом многообразия условий уборки.

Методика оценки агротехнологической эффективности и оптимизации работы зерноуборочных комбайнов с учетом многообразия условий уборки в зоне основана на рациональном сочетании полевых опытов и математического моделирования с применением мини- и микро- ЭВМ /5/. Методика реализована по следующей схеме (рис. I).

На основе анализа данных испытаний и проведенных исследований выделены следующие факторы, которые необходимо учитывать' при оценке пропускной способности и потерь зерна зерноуборочными комбайнами: вид убираемой культуры, урожайность зерна, соломистость (соотношение массы зерна и соломы), влажность зерна и соломы / I /.

Установлены статистические характеристики этих факторов на основе анализа данных наблюдений за последние 10 лет. ,.

Изучена динамика изменения влажности зерна и соломы в зависимости от времени суто* и метеорологических условий (рис. 2 ) и определено, что при условиях, близких к стационарным по влажности зерна и соломы* возможно провести не более, чем 4...16 повторносте!) опытов по определению агротехнологических показателей комбайнов.

Для рандомизации факторов условий уборки применены специальг,:-:-

планы эксперимента на основе разработанных И.М.Соболем ДПт -последовательностей случайных чисел, дающих равномерное независим« распределение опытных данных в установленных диапазонах их измене!

Рис Л. Блок-схем«

Исследование условий уборки

в зоне

Планирование и проведение полевых испытаний

н а я

м и н и Э В М

Сбор данных результатов _испытаний

ЕГ

Построение математических моделей

Оптимизация режимов рабо

I— —** *■-- -

I

ты комбайнадпо критерию

X

Обобщенна;} оценка агротехнической эффективности комбайна

проведения иссл< дований для оце> ки и прогнозирования агротехно-логической.эффе! тивности зерноуборочных комба! нов

Определено 16 полей с различи) ми вариантами с< четаний факторо] характеризующих условия уборки 1 зоне Лесостепи УССР, на каадом из которых необ; дико провести 4 опыта с заплани) ванными значенш ми регулируемых параметров:скор« - ти движения комбайна, частоты вращения барабш и вентилятора,зг зоров в молотил! ном устройстве i величины .открыл решет. Таким об]

jjm, агротахнологическая оценка комбайнов должна включать как ыиш ыуа 64 повторности опытов с различным значением факторов условий уборки и регулировок рабочих органов /12/.

Так как при полевых испытаниях характеристики условий уборки определяется окончательно после проведения каждой повториости, то применен активно-пассивный эксперимент, в ходе которого характер«« тики условий уборки отличаются от запланированных, однако nor-кри-вается ййсь диапазон их изменения.

Для реализации плана эксперимента при агротехнологической оце

г

L

Построение вторичных уравнений регрессии Оценка конструкционных решений по технико-экономическим критериям

— - . О к_р й_ОЛГ_—_Г" , | г

Выбор оптимальных регулировок и режимов работы

+ -- - -

j

кв комбайна "Дон-1500" проведено 76 повторностей опытов, опытов представлены в виде матрицы наблюдений:

Результат.

x„... 9«

X - Xfi... Х*а .b

XIM XtlN

%

I Ю

§ 35

i 38

§ «3 25

I 20

15

1 Ю

\ 4 = »c?

V.

V

—

ч 1 4-

i ^ 1 TP

■ 4. ' l

где X - регулируемые параметры и условия уборки; у - агротехнола

гический критерий; N - число опытов; ц - число перемен

ных, включенных в эксперимент.

Рис. 2. Динамика изменения влажности зерна и соломы на уборке озимой пшеницы: а -на второй день после дождя; в - при установившейся погоде

По стандартным программам ЕС ЭВМ проведен одномерный статистический анализ и подтверждена репрезентативность полученной выборки / 12 /.

Для построения моделей технологического, процесса прг. менен синтез уравнений регрес

---- бремя ситок ст на основе полученной ст?

• тистической выборки. Для этого использован баше элементарных функций вида

ч-ЫЧ'

где e I-5, "4 f... О,... 4.5 ) г

р - число коэффициентов уравнения регрессии. Синтез ураэкений регрессии выполнен на ЭВМ и включал два этапа: на первом строились линейные модели характеризующие взаимосвяз;. всех факторов условий уборки и регулировок с агротехнологическимм

показателями Ус ~ Al + BlFC®-*) , I в ft.

После построения линейной модели от всех переменных исключена те ее члены, которые минимально изменяют^оценку

¿I Ai* kh («р ' У, ] e muí.

Те функции ft " Al*&LFi(X) , которые дают миниланькс*-отклонение отбираются как перспективные. Далее получены

нения регрессии в виде: п

у = со + ict íl <xv i-1,m,

LM

в

где коэффициенты Со , С1 определяются из повторного применени четода наименьших квадратов, гг - представляет собой количеств отобранных перспективных функций.

На втором этапе из них исключают те функции,которые мало вл яют на результат в целом. Окончательный вариант уравнения выбираё1 ся по диаграмме элиминации зависимости параметра С ~ С(ш)

С-О- 1гУтг,

где

1 N - Р

V N-1

Оценка качества полученных моделей проводилась по критерию Фишера при заданной доверительной вероятности 0,95 и с помощью ког фициента детерминации.

С использованием такого подхода получены уравнения регрессии для оценки качества выполнения технологического процесса основных типов комбайнов ("Дон-1500", СК-5М "Нива"). Например, для комбайна "Дон-1500" эти уравнения имеют вид / 5,12 /:

4 2 8J___

Пс = 2.9у 0.00291.09 + Q.31 ♦ 0.0^ + 0.008* tig.

~ 0.77СЛ-0 М (Жь-т 3Ub'Uo)'

<1 \

D3e 4.о + о.ооши$ - о.з5д+о ш 7- +

. _JJ___Oil— _

Cit = 0.22а - ft0041Щ + ОЗТнШ^ 0.22+ (UbJ> :

, 0.47 . а *2.5Ф „га, (*п + ШШщ о.з7 + о.бб(j b-6' '

где Пс- "отери зерна за молотилкой,%; 1)з - дробление зерна - содерканне сорной пр'шеси в бункерном зерне ,5»; (J - секундная фактическая- подача хлебной массы,кг/с; -

и&доота вращения гпчккзторп, ».-¡л-1; 1>л солсмнстость хлебной :.:«гсы; Г^-.- - иастсса Сараи пн?.» ь на*"1; ^ - величина от-

г.рт'я нижнего рсглга» ш; - алчность зерна, %•, р - влажность- соломы, %; О - величина зазора на выходе из молотильного устройства, ?.:м.

ПОЛучеш'-.-'з уравнения использовались для оптимизации работы комбайна по критер!::п "максимальная подача хлебной массы при допус • т 13.1 ом по агротребованиям качестве работы" ( 0 ор1 ). Диапазоны изменения регулируемых параметров заданы исходя из тлеющейся априорной информации а стабильного протекания технологического процесса.

Для задания функциональных ограничений на агротехнологичссппо критерии - потери зерна, дробление и чистоту зерна - использован метод штрафных функций / 12 /. Штрафная функция имеет вид: фш ■ I , гДе К - количество функциональных

ограничений; - выбранные коэффициенты штрафа для нп.гдой из

функций. £у1Iкциснальные ограничения для показателей качества убор ки в соответствии с агротребованиями:

' . 1)5-2.0-, Ф3=Сп-з.О,

где Пй » ТЬ > Сп. ~ математические подели для определения суммарных потерь зерна, дробления зерна и сорной примеси. В качество целевой определена следующая функция фср1 + Фш » где

- приведенная подача хлебной массы, Кг/с. Поставленная зодз-ча оптимизации решена методом наискорейшего спуска.

Обобщенная пропускная способность комбайна определена как среднее значение целевых функций С^ор1 , полученных для всего многообразия условий уборки в зоне, т.е.

= ¿0с|А , 1—1'... 100, II,

где И - количество, имитационных, моделей условий уборки.

Для моделирования условий уборки применены АП-^ - последе-пателыюсти случайных чисел. Оптимизация ре?.-.!<гоу работы комбайнов с помощью полученных моделей требует применг-н-'я стационарных мини-ЭВМ. По этой причине использование полученных моделей для оптнмиза ции работы комбайнов в условиях их рядовой эксплуатации ограничено Для.решения этой задачи разработан способ регулирования комбайнов а зависимости от условий работы / 15 /. Способ основан на испол:.:;. вании вторичной статистики, получаемой при моделировании для обс£ ценной оценки агротехнологической эффективности комбайнов и посг^ -ении вторичных уравнений регрессии, устанавливающих взаимосвязь между оптимальными значениями каедого из регулируемых параметр-,:.;

условиями уборки. Для определения оптимальных регулировок комбайна "Дон-1500" получены следующие уравнения:

|Г « п и _

Uk ~ 0.95Са_ 0.4 * 0.025Ур-0.(М2 С < т1ц) ~>

d =15 +156л-»-0.1 U-f>) -b-f"' С мм)-,

M9-4.U М.5У,р, 1mhV> $ - мчсл- 0:15 у сммь

g - 1Q + з.9Сл+ a,077á- 0,053р у смм)>

1'де |/j< - скорость двикения комбайна, км/ч; Ур - урожайность зерна, ц/га; f - величина открытия верхнего решета, мм.

Полученные вторичные уравнения регресии запрограммированы в микрокалькулятор МК-52, который при задании характеристик условий уборки выдает оптимальное значение гзгулировок. Такой микрокалькулятор ("Советчик комбайнера") позвшшет управлять качеством работы зерноуборочных комбайнов но прзддоазнной схеме (рис. Ü).

3. Оценка погрешности к натодн повышения достоверности определения агротехнических показателей зерноуборочных комбайнов.

При определении основных агротехнодогических показателей -гц спускной способности и потерь зерна применяются различные способы отбора проб продуктов обмолота и обработки результатов опытов / 1,3 /. Погрешности при определении этих показателей не оценивается и не учитываются при выработке рекомендации по той или иной конструкции комбайна.

При рассмотрении процедуры отбора проб по методам ОСТ 70.6.1-dl установлено, что суммарные потери ]Е.Пн зеРна за время опыта в неустановившемся режиме работы будут равны:

ИПч =Í'tQ5nü(bcos:®-)db?n9-clb-

о "L Та (31)

+ fos-ÍMl -со?

где "То - время прохождения комбайном учетной делянки; То1 -время опыта; Пу - уровень потерь зерна при установившейся работе комбайна; - время переходного процесса от загрузки (раэгг рузки) комбайна до установившегося процесса работы.

Рис. 3. Схема управления производительностью и качеством работы комбайна

Абсолютная ошибка определения потерь зерна при неустановившемся режиме работы комбайна с учетом решения уравнения (3.1) равна; _ _

&П = Па (То + Та у- [ ПуТа + Па (То -Та) = № .

Таким обра?, ом, абсолютная ошибка определения потерь зерна по методам ОСТ 70.8.1-61 зависит от механико-технологн^ескоГ: сх~-

мы рабочего процесса и параметров рабочих органов.

Относительная ошибка определения суммарных потерь равна;

с в_АЛ_ _ i

„ ^Пи (То,) ПзСТо+Та} ~ 1+- ТЬ/Гп '

Ha основа полученных уравнений построена номограмма (рис.4)",

позволяющая выбирать длину учетной делянки при лабораторцо-поле-вих испытаниях комбайнов в зависимости от особенностей их kohctpj тивно-технологической схемы и заданой относительной ошибки определения потерь зерна / 4 /.

Рис.4. Номограмма гт-^а для оценки погрещ-¿щ ности определения потерь зерна.

С целью исследования и сравнения погрешности разл» ных методов опреде ления потерь зерн: и. пропускной способности проведет экспериментальные ^исследования.

Пробы для оцет величины потерь зе на различными мете дго.;и отбирались поочередно, на одном и том ко коубайне СН-бП "Колос" / 2,4 /.

Определение потерь зерна проводилось следующими способами;

при установившемся.режиме работы с помощью 10 лотков размером 1,5 х 0,7 м, в каждый из которых отбирались пробы;

при остановке комбайна в начале и в конце учетной делянки длиной 50 ы ( по методике ОСТ 70.t3.I-dI);

при остановке комбайна в начале и в конце учетной делянки ДЛ1 ной 120-150 ы ( до заполнения копнителя соломой).

Установлено, что в эависигоста от уровня подачи, хлебной масс относительная погрешности метода ОСТ 70.8.1-61 колеблется в пределах от 3 до Ь2%, метода с применением лотков от 10 до 20$. <

Проведенный статистический анализ результатов экспериментам ных исследований свидетельствует о существенном различии в оценке .пропускной способности одного комбайна при различных способах отбора проб для определения потерь зёрна / 2,4 /.

4. Анализ тенденций развития базовых параметров комбайнов.

Для анализа тенденций и направлений развития конструкций ком-йнов обобщены данные их испытаний за последние 30 лет.

Вое множество создаш'их комбайнов разделено на две основные уппы:

комбайны с классической схемой молотилки ( с бильным бараба-и и клавишным солспосепаратором);

комбайны с роторными молотпльно-сепарирующими устройствами ЗУ).

На основе статистических методов и сба;ей теории интегрального асания процессов осуществлен ретроспективный анализ эволюции кон-руктивных решений, построены модели для оцени! базовых параметров определены тенденции развития, конструкций комбайнов.

Получены интегральные кривые роста пропускной способности в эисимости от массы, удельной энергонасыщенности и площади сепара-1 Двух основных групп комбайнов - с классической и роторной схе-1 молотилки / 3,6,7 /. Показано, что механико-техиологическио шципы, положенные в основу МСУ классической схемы, обеспечивают данном этапе развития достижение близких к предельным значениям спускной способности и производительности, а параметры комбайна ш-1500", реализующие эти принципы, находятся в граничной зоне гимальных значений, обусловлены действующими о граничении,: и на мас-и линейные размеры.

Для комбайнов роторного типа характер» более высокая интенсив-¡ть роста пропускной способности и производительности, но соответ-¡енно при больших значениях массы (15..>17 т) и мощности двигате-(220 кВт).

Регрессионная зависимость для оценки массы роторных комбайнов [учена в следующем виде:

М - 0.61 - о.Б1)р-г5"Ур + о.ооз^р + 0.05 V рУр -

- 0.051)р%- 0.017Ур^р * 0-05Ур t (гл),

1)р - диаметр ротора,-мм; 1|р - урожайность зерна,ц/га; . - пропускная способность молотилки при I% потерь зерна,кг/с. 'Учитывая в перспективе рост урожайности зерна зерновых культур, акже то, что конструкции комбайнов с роторным МСУ находятся на альном этапе своего развития, можно прогнозировать снижение ыа-иалоемкости таких комбайнов на единицу пропускной способности 1,2 Т'С* кг~*, в то время как материалоемкость комбайнов с клас-еской схемой достигает 1,5... 1,7 т-с-кг""*.

Анализ агротехнологической эффективности двух типов комбайнов показал, что удельная сепарирущая способность (подача хлебной массы на I м2 сепарирующей поверхности при 0,5% потерь зерна) у МСУ роторных комбайнов в 3...4 раза выше, чем у комбайнов классической схемы. При атом установлен и характер зависимости потерь зерна от уровня удельной подачи (рис. 5).

Исходя из полученных удельных показателей сепарирующей способности различных конструкций молотильно-сепархрушж рабочих органов, определены предельные значения пропускной способности комбайнов с классической и роторной схемой молотилок, которые составляют соответственно в...8,5 кг/с и 10...14 кг/с.

В качестве модели дня оценки и прогнозирования рационального соотношения между пропускной способностью и другими базовыми параметрами комбайна предложена зависимость для определения сменной

производительности: _

= _;-

где - затраты времени на одну выгрузку зерна из бункера ,ч {

- вместимость бункера, т; Ц - длина гона, м; - ширш-на захвата хатки, м; 1гао - затраты времени на рдин поворот,ч

" затраты времени на ежесменное техническое обслуживание ком<-байна; 4.(ин ~ затраты времени смены на устранение технологического отказа, ч; -1ц - затраты времени ка переезды с бригады на поле,ч;г ^о - затраты времени на отдгк обвивающего персонала, ч. моделирование показывает, что в предидах достигнутого по технический возможностям фактического урок»: «¡ойзйи на- рездозныэ вепомагатель ные операции увеличзикб ск&пюй производительности следует прох'но зировать за счет повышения и устойчивости пропускной способности комбайнов, увеличения, вместимости бункера и поььз:зш:л производится ности выгрузного устройства, снижения затрат врг^еж ка техническо обслуживание/6,7/. •

5. Производственная проверка основных результатов разработок их экономическая эффективность.

Производственная проверка разработанных методов агротехнологн ческой оценки осуществлялась при проведении испытаний модернизированных комбайнов СК-5 "Нива" и СК-Ш "Колос", а также новых комбат нов "Дон-1500", СК-Ю "Ротор", КТР-10 "Дон-Ротор", Док-2600ВД в сравнении с серийными отечественными и зарубежными аналогами. Внех реше этих методов позволило на 10... 15$ повысить достоверность пс

05

2.0 2£

кг с

Рис.5. Зависимость -потерь зерна в соломе от удельной подачи хлебной массы.

1.Классическая схема;

2.Схема с двухба-рабанным молотильным аппаратом.

3.Схема с битер-ным солоыосепарато-ром;

4.Роторная схема

с тангенциальной подачей;

5.Различные варианты конструкции роторной схемы.

лучаемых результатов агротехнологической оценки испытуемых комбайнов, а также

существенно ( в 2...3 раза) повысить их информативность.

Для проверки способа оптимизации работы с применением "Советчика комбайнера" проведены палевые испытания, в процессе которых сравнивались производительность и качество работы комбайна "Дон-1500" при регулировке его опытнши комбайнерами и по рекомендациям, выдаваемым "Советчиком комбайнера". По результатам проведенных опытов оценена пропускная способность комбайна при допустимом уровне : потерь I,5/5 и получены следующие результаты: "Дон-1500" с регулиров-; каыи комбайнера-испытателя - 7,2 кг/с, а с регулировками "Советчика комбайнера" - 8,7 кг/с. При атом дробленко '.аерна по регулировкам комбайнера в 1,6 раза превышает дробление .герна, полученное по регулировкам "Советчика комбайнера". При настройке комбайна "Дон-1500" с помощью "Советчика комбайнера" в хозяйственных условиях обеспечивается снижением потерь зерна на 1...2 ц/га. Годовой экономический эффект от применения "Советчика комбайнера" составляет не менее 173 руб. на один комбайн. Расчетный экономический эффект от внедрения разработанных методик и ОСТ 70.8.1-81 в систему ыашиноис-пытаний составляет 162 тыс. рублей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

I. Внедрение разработанных методов и.технических средств для оценки агротехнологических показателей и конструктивных параметров зерноуборочных комбайнов при испытаниях позволило:

получать информацию, достаточную для оценки агротехиалогической эффективности с учетом многообразия условий уборки в зоне и оптимизации режимов работы комбайна в конкретных условиях уборки;

• уменьшить погрешность определения потерь зерна и пропускной способности зерноуборочных комбайнов;

принимать обоснованные решения по результатам испытаний комбайнов с учетом тенденций их развития.

2. Для агротехнологической оценки зерноуборочных комбайнов целесообразно применять предложенный многофакторный активно-пассивный эксперимент и синтез уравнений регрессии по полученным данным, позволяющие при ограниченном количестве полевых опытов (не более 80) и значительном числе входных переменных (10...12) получать статистически значимые модели (коэффициент детерминации 48,8...92,2%) для определения.потерь зерна, дробления и чистоты бункерного зерна в зависимости от. подачи хлебной массы, регулируемых параметров рабочих органов .и факторов, характеризующих условия уборки.

3. В качестве показателя, определяющего агротехнологическую эф фективность зерноуборочного комбайна рекомендуется использовать обо ценный критерий, определяемый к^к среднее максимальных-значений пропускной способности комбайна, цолученных для всех возможных сочетаний условий уборки в данной почвенно-климатической зоне.Предложена методика обобщенной агротехнологической оценки, основанная на сочетании полевых экспершентов ^ моделирования на ЭВМ. •.

4. Установлено, что в условиях Лесостепи УССР потери зерна за комбайном СК-ЫГНива" в значительной .->ope (коэффициент детерминации 71,8%) зависит от факторов услав'.:! уборки - урожайности, соло-ыистости, влажности зерна и соломы, то время как на потери зерна за комбайном "Дон-1бОО" из ре?ечислеп:ых факторов существенно, (коэффициент .детерминации 32tti%) ьлийет преимущественно соломиртость.

5. На основании результатов исследований изменения основных показателей работы комбайна показано, что с целью Повышения производительности и поддержания потерь зерна на заданном ypoBfip необходим периодически, не реже, чем через 3-4 часа, проводить корректировку регулируемых-параметров комбайнв в течение.рабочего дня.

Предложен способ и микропроцессорное устройство "Советчик комбайнера" для текущей оптимизации регулируемых параметров комбайна в зависимости-от изменения условий уборки и заданных агротехнологи-ческих критериев, обеспечивавдие уменьшение потерь зерна на I...2 ц/га и повышение производительности до 20%.

6. Установлено, что- величина погрешности оценки потерь зерна

при определении методами ОСТ 70-.B1I-ÖI линейно зависит от длины учетной делянки, времени загрузки молотили» продуктами обмолота и скорости движения комбайна на учетной? делящее. Предложена номограмма для выбора длины учетной делянки » зависимости от скорости движения комбайна и длительности загрузки его молотилки при требуемой относительной погрешности определения потерь зерна.

7. Проведен анализ тенденций развития конструкций зерноуборочных комбайнов, установлены статистические взаимосвязи между базовыми параметрами и их агротехнологическими показателями эффективности. Определено, что для повшвния пропускной способности перспективных • комбайнов до 12...14 кг/с целесообразно применить аксиально-роторные ыолотильно-сепарирующив устройства* Материалоемкость таких комбайнов на единицу пропускной способности прогнозируется в пределах

1,2 тгс«кг~* против 1,6..Л,'7 т^екгу комбайнов классической схемы.

8. Установлены зависимости потерь зерна за молотильно-сепари-рующими И очистительными рабочими органами комбайнов с классическими и роторными схемами. Оптимальное значение удельной подачи хлебНой массы на I м^.сепарирующей поверхности комбайнов классической схемы, находится в пределах 0,75...0,00 кг. c~Vm^, для роторной схемы - 2,5...3,5 кг-с^/м^. Для очисток оптимальное значение удельной Подачи вороха на I м^ суммарной площади решет составляет соответственно 1,32...1,37 kr-c-i/m и 0,90...1,05 kr-c"iii2.

9. Расчетный экономический эффект от внедрения разработанных методик и ОСТ 70.8.I-ÖI в систему ыашиноиспитаний составил 162 тыс.: рублей.

Экономический эффект от снижения потер1- sspna за счет оптимизации работы комбайнов составит не менее 173 руб. на одну машицу в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Коваль С.Н.,Токарь Л.Ы., Тржицинский В.И. Метод и средства оценки качества и режимов работы зерноуборочных комбайнов//Новое

в методах испытаний тракторов и сельскохозяйственных машин.-U.: ЦНИИТЭИ Госкомсельхозтехники СССР. - 1979. - С. 51-54.

2. Маковецкий O.A., Коваль С.Н., Артамонов Е.С., Костенко К.Н.] Методы и средства агротехнической оценки зерноуборочных комбайнов ' //Методы и организация испытаний сельскохозяйственной техники.-М.: ДОИШИ Госкомсельхозтехника СССР. - ISöO, - №6. - С. 1-6.

3. Погорелый Л.В., Коваль С.Н. Тенденции развития зерноубороч-

ха

...x комбайнов // Механизация и электрификация сельского хозяйства,

- 1980. - * d - С. 9-12.

4. Погорелый Л.В., Готовкин И.И., Коваль С.Н. Оценка пропуск :юй способности зерноуборочных комбайнов // Механизация и электри фикация сельского хозяйства. - 1983. - * 8 - С. 20-23*

5. Ветров Е.Ф., Литвин Л.Ы., Коваль С.Н., Токарь Л.11., Косте ко К.Н. Применение методов математического моделирования для оцен ки и прогнозирования показателей назначения зерноуборочных комбай нов // Тезисы докладов на научно-технической конференции по метод и техническим средствам, применяемым при испытаниях сельскохозяйс твенной техники. - М. : ЦЩ1И1ЭИ Госкомсельхозтехники СССР. - 19Й5

- С. 113—114.

6. Погорелый Л.В., Коваль С.Н. Прогнозирование развитий коне трукций зерноуборочных комбайнов (на укр. языке) //В1сник с1льсьв господарсько1 науки. - 1985. - * 6. - С. 65-69,

7. Песков Ю.А., Мещеряков И.К., Погорелый Л.В., Коваль С.Н. Перспективы развития и оптимизация базовых параметров 3epHoy6opot ных комбайнов // Тракторы и сельхозмашины. - 1987. - № 3 -С.23-Zi

8. Погорелый Л.В., Коваль С.Н., Федорин В.И. "Дон-1500" на хлебной ниве Украины (на укр. языке) // Механ1зац1я еХльоького господарства. - I9cf?. - J? 6. - С.6-7.

9. Ярмашев Ю.Н., Коваль С.Н., Бугрим В.В. Справочник комбайнера (на укр. языке). - Киев.: Урожай. - 1989. - С.235.

10. ОСТ 70.8.1-чЛ. Испытания сельскохозяйственной техники. М, шины зерноуборочные. Программа и г.":соды испытаний. - Введ. 16.04.1

- М. 1981. -192с.

11. Разработка системных гстодов определения и оценки оптйма ных режимов и условий выполнения технологического процесса зерно уборочными машинами: Отчет Руководитель темы 0.А.Иакове кий. - УДК 631.354.2.001.4:658.362.001.5; fcrp. 7Э053537;Гребенк 1979. - 103с.

12. Усовершенствование пневмосепьрируицих систем зерноубороч комбайнов с оптимизацией их параметров.по результатам стендовых: полевых испытаний: Отчет ВИСХОИ. Руководитель темы Б.Ф.Ветров -УДК 631.354.2.027.001.5; гр 01840004640; iS. - I9d4. - Ю5с.\

13. А.С. 1005714 СССР, кл.. А01Д 75/00. Устройство для опреде ления потерь зерна зерноуборочными комбайнами / В.А.Шабранский, С.Н.Коваль, Е.С. Артамонов, В.И.Федорин (СССР). - 3299933/30-15. Заявлено П.06.82 ; 23.03.83, Бел. »"II // Открытия. Изобретения * II -C.I0.

14. A.C. 1066483, кл. А01Д 9/04. Способ комбайновой уборки зер-вых культур / Л.В.Погорелый, А.И.Быцюк, Б.М.Герасимчук, С.Н.Конь и др. (СССР). - № 3268357/30-15. Заявлено 01.04.1981; Опубл. .01.84, Вюл. № 2 // Открытия. Изобретения. - 1934. - № 2 - 5с.

15. A.C. I4I0d92, кл. А01Д 41/00. Способ регулирования парамет-а зерноуборочного комбайна в процессе уборки / А.И.Нелюбов.М.Д. тин, Б.И.Бандуровский, Б.Ф.Ветров, С.Н.Коваль и др. (ССОР) -1159504/30-15, кл. А01Д 41/00. Заявлено 20.11.86, опубликовано .07.88. Бюл. № 27 // Открытия. Изобретения. - 1988 - № 27 - 8с.